规模养殖循环经济增长上限系统反馈分析

基于系统动力学反馈分析理论和学习型组织理论创始人彼得·圣吉博士的成长上限理论,提出定性与定量紧密结合的增长上限顶点赋权图模型分析法.以地处井冈山西域的兰坡村规模养殖废弃物综合利用系统为例,对规模养殖循环经济系统进行反馈分析,利用该系统的增长上限顶点赋权图模型,定量地分析以沼气工程为纽带的规模养殖废弃物生物质能源开发利用、污染治理模式运行中蕴含的四条增长正反馈环、四条制约负反馈环的反馈力度和反馈规律,揭示阻碍其有效运行的上限子系统存在的原因.依据＂促进增长上限系统发展的杠杆解是消除制约因素＂的管理方针,基于系统内现有的资源条件,提出建立扩充沼气用户工程、沼液与灌溉用水分流工程、旱地与冬闲田蔬菜种植综合开发工程及政府建立配套政策等四条对策建议,形成有效的杠杆解.这一杠杆解及其分析方法在兰坡村规模养殖循环经济系统得到了成功的应用,对于我国农村目前广泛存在的种植业和养殖业相对不分离、有一定的土地消纳废弃物的养殖方式具有普遍的实用性.     

低碳生态能源经济循环农业系统工程典型模式及配套技术

面对中国当前低碳生态能源经济循环农业系统工程复杂动态系统中存在的一些关键问题,仅凭单个学科的理论方法难以解决,在研究德邦牧业及其所在地高塘乡复杂动态生态能源经济系统发展问题中,将系统工程理论方法与其它学科理论方法交叉结合,进行集成创新,建立了区域双充分低碳生态能源经济循环农业系统工程典型模式和全乡四责任制低碳生态能源经济循环农业系统工程典型模式.这两种典型模式的建立步骤是:首先建立原系统发展各年的顶点赋权图模型,生成反馈系统的发展对策;继而建立仿真评价模型,对对策的实施效应进行定量仿真评价;最后根据设定的目标和仿真评价的结果调整确定科学合理的对策,进行实施.典型模式及配套技术实施的结果是:通过猪粪尿沼气能源充分开发利用工程和养种反馈循环沼液资源开发生物链工程,分别建立了低排放、低污染、低能耗、高效率的沼气能源开发的沼气能源产品供应链和绿色无公害农产品供应链.这为解决"三农"问题探索出了一条顶天立地、集成创新的系统开发新路.     

规模养殖沼气生态能源工程发展与治理模式研究

规模养殖是农民在农业生产领域增收的一条重要途径,沼气工程建设可有效解决养殖废弃物污染对养殖业发展的制约,种养结合低碳循环农业则是综合开发利用沼气工程产出物沼液资源的重要模式。本文通过对规模养殖沼气生态能源工程系统发展不同阶段的分析,剖析了系统发展中的困境,对系统结构进行分析给出消除制约系统发展的管理对策。在此基础上,构建了规模养殖沼气生态能源工程系统持续发展的治理模式,并给出了促进系统发展的保障对策。     

消除增长上限制约的管理对策生成法——-以银河杜仲区域规模养种生态能源系统发展为例

社会经济复杂系统中存在大量增长上限问题,刻画此问题的增长上限基模是由正反馈环、 负反馈环和延迟构成,其中负反馈环存在抑制系统不断发展的制约作用. 针对负反馈环产生制约作用的根本原因是存在起制约作用的负因果链, 首先基于对负因果链所属负反馈环中极大开环的结构特征分析, 遵循极大开环中输入变量改变量小于零的原则生成初始对策集, 接着根据复杂系统发展的多目标筛选得到目标筛选初始对策集, 再根据对策的实际实施条件筛选获得可操作的管理对策集, 然后仿真验证双筛选得到的管理对策的有效性.以银河杜仲区域规模养种生态能源系统发展为例, 基于2008-2010年的历史数据和其他实际信息,建立含七个核心变量的增长上限基模,利用此方法生成三条可操作性的管理对策. 以核心变量为基础,建立六棵流率基本入树,建立仿真模型.然后,定量仿真分析了消除增长上限制约的管理对策生成法的实施效应, 实现了从定性至定量综合有效分析,为实际系统发展提供决策依据,验证了此消除增长上限制约管理对策生成法的有效性.     

SD模型的系统极小反馈基模集入树组合删除生成法——以德邦规模养种系统发展为例

反馈基模是社会经济复杂系统分析的有效工具,在穷举可能经嵌运算生成极小基模的入树组合原则下,给出了三个入树组合删除法则,利用法则可删除大量不能生成极小基模的入树组合,从而实现简单有效计算一个确定复杂系统极小基模集的目的.根据二阶反馈环中流位变量、流率变量的关联特征,给出二阶极小基模生成步骤;根据入树组合删除法则,给出三到n阶极小基模生成步骤.由此,得到规范化的系统极小反馈基模集生成的步骤.以德邦牧业规模养种生态能源反馈系统为例,建立了含八棵入树的流率基本入树模型,利用此方法计算出系统八个极小基模构成的系统极小反馈基模集.此八个极小基模可有效刻画养殖废弃物污染制约系统发展、厌氧发酵产出物二次污染制约系统发展、场户合作低碳循环农业模式促进系统发展三个不同阶段的系统主导结构,并基于极小基模分析生成促进系统发展的三条管理对策.建立了德邦牧业规模养种生态能源反馈系统模型仿真方程,仿真分析三条管理对策的实施效应,实现了定性至定量综合集成分析,此实证分析效果揭示极小基模集入树组合删除生成法为系统进行反馈环分析提供了一种新的方法.     

反馈系统发展规划的对策实施效应仿真评价

德邦规模养殖生态经济区是国家战略《鄱阳湖生态经济区规划》产业区, 此生态经济系统是一个生态能源经济复杂反馈系统, 系统发展问题具有普遍性, 对其管理对策未来实施对规划目标实现的未来效应进行仿真评价. 首先, 基于反馈系统发展规划目标和对策, 使用变量因果链倒推方法确定评价指标体系. 接着, 用评价指标体系用逐步缩小法建立流位流率系, 对实际系统变量进行相关分析, 建立流位流率系下因果关联关系的流率基本入树基本模型.再次, 依据系统历史年数据及基本规划值, 系统变量基本计算公式, 应用系统动力学的表函数、选择函数、阶跃等函数, 建立七棵流率基本入树的仿真方程, 建立仿真模型. 最后, 进行对策实施调控仿真, 分析对策实施对系统规划目标实现的定量促进效应, 进行仿真评价, 定量论证了所制定的管理对策的正确性, 为系统发展提供决策依据.     

SD模型的系统极小反馈基模集人树组合删除生成法——以德邦规模养种系统发展为例

反馈基模是社会经济复杂系统分析的有效工具,在穷举可能经嵌运算生成极小基模的入树组合原则下,给出了三个入树组合删除法则,利用法则可删除大量不能生成极小基模的入树组合,从而实现简单有效计算一个确定复杂系统极小基模集的目的.根据二阶反馈环中流位变量、流率变量的关联特征,给出二阶极小基模生成步骤;根据入树组合删除法则,给出三到n阶极小基模生成步骤.由此,得到规范化的系统极小反馈基模集生成的步骤.以德邦牧业规模养种生态能源反馈系统为例,建立了含八棵入树的流率基本入树模型,利用此方法计算出系统八个极小基模构成的系统极小反馈基模集.此八个极小基模可有效刻画养殖废弃物污染制约系统发展、厌氧发酵产出物二次污染制约系统发展、场户合作低碳循环农业模式促进系统发展三个不同阶段的系统主导结构,并基于极小基模分析生成促进系统发展的三条管理对策.建立了德邦牧业规模养种生态能源反馈系统模型仿真方程,仿真分析三条管理对策的实施效应,实现了定性至定量综合集成分析,此实证分析效果揭示极小基模集入树组合删除生成法为系统进行反馈环分析提供了一种新的方法.     

系统动力学演化博弈流率基本入树模型的构建及应用——基于生猪规模养殖生态能源系统稳定性的反馈仿真

规模养殖生态能源系统是猪粪尿资源化综合开发利用防治环境污染的规模养殖和沼气能源综合开发利用系统.针对该系统及其主体出现的影响系统区域环境"超载"、沼气能源利用率低和沼气工程建管不协调的这些系统稳定性新问题;课题紧扣问题的系统结构复杂和系统主导主体的行为复杂这两个特性,结合问题多学科交叉的特点;利用研究系统结构复杂性的系统动力方法和研究系统行为动态复杂性的博弈分析方法,在分别进行系统反馈分析和系统博弈合作机理分析的基础上;抓住演化博弈动态复制系统和系统动力学流位流率系的动态复制这一共同特性,开展由演化博弈动态复制系统构建系统动力学流率基本入树模型的理论集成研究,实现对具有系统结构复杂性和系统行为博弈复杂性的系统稳定性问题的综合研究.得出：任意的演化博弈动态复制系统均能建立以流率变量为根,以流位变量为尾,且流位变量和外生变量直接控制流率变量的流率基本入树模型.进而构建了系统动力学演化博弈流率基本入树模型,并对江西德邦生猪规模养殖生态能源系统稳定性进行了反馈调控仿真研究,得出了系统稳定性运行的调控对策,调控对策为国家规模养殖环境污染防治及国家沼气工程战略制定提供决策依据.     

系统动力学演化博弈流率基本人树模型的构建及应用——基于生猪规模养殖生态能源系统稳定性的反馈仿真

规模养殖生态能源系统是猪粪尿资源化综合开发利用防治环境污染的规模养殖和沼气能源综合开发利用系统.针对该系统及其主体出现的影响系统区域环境"超载"、沼气能源利用率低和沼气工程建管不协调的这些系统稳定性新问题;课题紧扣问题的系统结构复杂和系统主导主体的行为复杂这两个特性,结合问题多学科交叉的特点;利用研究系统结构复杂性的系统动力方法和研究系统行为动态复杂性的博弈分析方法,在分别进行系统反馈分析和系统博弈合作机理分析的基础上;抓住演化博弈动态复制系统和系统动力学流位流率系的动态复制这一共同特性,开展由演化博弈动态复制系统构建系统动力学流率基本入树模型的理论集成研究,实现对具有系统结构复杂性和系统行为博弈复杂性的系统稳定性问题的综合研究.得出:任意的演化博弈动态复制系统均能建立以流率变量为根,以流位变量为尾,且流位变量和外生变量直接控制流率变量的流率基本入树模型.进而构建了系统动力学演化博弈流率基本入树模型,并对江西德邦生猪规模养殖生态能源系统稳定性进行了反馈调控仿真研究,得出了系统稳定性运行的调控对策,调控对策为国家规模养殖环境污染防治及国家沼气工程战略制定提供决策依据.     

生态农业规模化经营策略的系统动力学仿真分析

生态农业的规模化经营涉及规模化种植农地的获得、生态养种技术的采纳、生态农产品溢价的实现、环境的可持续性等诸多问题,是一个动态的复杂过程.以银河杜仲生猪规模养殖生态农业系统为例,构建生态农业规模化经营系统动力学模型.基于系统动力学仿真实验方法,对"扩大生态农业系统种植业生产规模、提高生态农业技术水平、完善生态农产品市场"三项生态农业规模化经营策略,设置相应策略参数,通过参数调控实施策略仿真实验.结果表明:扩大种植业生产规模能有效消除规模养殖环境污染,提高农产品竞争力;提高生态农业技术水平,对促进沼气资源的开发利用、降低沼液种植成本具有很好的作用;完善生态农产品市场,是实现生态农产品溢价、提高其社会效益的有效途径,影响着养殖主体开发与流转规模种植农地的决策.最后,基于策略仿真实验结果,针对银河杜仲生态农业系统实际,提出三项具体规模化经营对策.     

创新研究系统隐性知识生成转化反馈环特性仿真分析

隐性知识反馈环结构是创新研究系统的核心结构,运用组织管理系统动力学理论,进行科研创新系统隐性知识生产转化系统仿真研究,以南昌大学系统动力学创新团队研究系统为例,分析确定该系统的隐性知识量、显性知识量、创新投资量、团队人员数和创新成果量五个核心变量,运用新建的逐枝建模和逐树仿真技术建立五棵流率基本入树模型及其等价流图模型.运用枝向量行列式新增反馈环计算法,计算出系统包含创新成果流位作用于隐性知识流入率的第一类反馈环五条,团队成员数作用于隐性知识流入率第二类正反馈环十条.然后,结合模型的仿真曲线和仿真数据,对第一类反馈环进行极性转移仿真分析和主导反馈环转移仿真分析,对第二类正反馈环进行正反馈环的作用分析,以及"原始创新度"低对这十条正反馈环的制约分析,并基于上述十五条反馈环特性仿真分析结果提出四条创新研究系统发展对策.     

中部农村规模养殖生态系统管理策略的系统动力学仿真分析

农村规模养殖生态系统是一个由养殖业、种植业、能源、环境和管理构成的复杂系统,对养殖废弃物的有效管理是该系统安全与可持续发展的保障.以地处中国中部的江西省萍乡地区兰坡村规模养殖生态系统为例,基于系统动力学反馈仿真分析理论,运用相应的主导基模,分别对2002~2015年系统实施沼气能源利用、沼液与灌溉水分流、冬闲田与旱地沼液蔬菜种植三项策略工程后的系统状况进行情景仿真,定量论证实施三项策略工程的必要性及其产生的经济、生态效益.模拟结果同时揭示出系统内土地等自然资源的有限,导致以循环利用为前提的养殖废弃物污染治理能力有限,因此建议农村规模养殖控制适度的发展规模.三项策略工程已付诸实施,对系统内规模养殖二次污染的治理已见成效.     

农户参与生猪规模养殖生态能源系统的行为演化

针对生猪规模养殖生态能源系统出现的新问题,在前期研究和系统动力学基模分析的基础上,构建演化博弈模型对系统的主要行为主体农户的行为演化过程进行分析,并由演化博弈动态复制系统构建了系统动力学演化博弈流率基本入树模型对德邦牧业规模养殖生态能源系统开展情景模拟仿真。结果显示,农户参与生猪规模养殖生态能源系统收益的提高和成本的降低、劣势农户份额占比的提升及博弈双方相对收益与其绝对收益之差的相关系数的降低有利于生猪规模养殖生态能源系统农户行为收敛于"参与"的合作策略,进而促进生态能源系统的稳定运行,并提出了相关政策建议。     

系统运行全部反馈环关键因果链分析法——以转型期火力发电系统实践为例

本文新建了系统运行全部反馈环关键因果链分析法， 此方法紧密联系系统实际， 首先用逐层法建立前期流率基本入树模型， 建立系统的（反馈网络）流图模型； 接着， 用枝向量行列式反馈环计算方法计算出系统的全部反馈环； 然后， 又紧密联系系统发展中的实际问题， 对全部反馈环逐条进行反馈环的因果链分析， 揭 示产生问题的不协调的全部制约因果链， 以及促进核心因果链， 建立关键因果链集合， 生成管理对策， 并促进对策实施. 实践证明， 系统运行全部反馈环分析法 是一个有效的系统分析新方法.     

系统发展对策生成的子系统流位反馈环结构分析法——以银河杜仲经济生态系统现代农业区建设为例

系统反馈环结构分析是生成促进系统良性发展对策的一个有效方法. 针对反馈环构建及其运行规律分析缺乏规范方法的问题，建立系统发展对策生成的子系统流位反馈环结构分析法：首先，采用流率基本入树建模法构建系统整体流图，用树枝向量行列式计算出流图全部反馈环；接着，根据系统目标划分子系统，确定各子系统流位变量，构建子系统的流位反馈环结构图；分析确定子系统各反馈环的关键变量，及影响关键变量的调控变量和调控因果链，揭示政策作用的杠杆点；最后，依据杠杆点和调控因果链、遵循整体对策生成原则，确定系统发展对策. 全文以银河杜仲经济生态系统现代农业区建设为实例，演示子系统流位反馈环结构分析方法的基本步骤，生成4项发展对策，对策实施效果证明了该方法的可行性和有效性.     

江西新型农村合作医疗制度实施效应反馈仿真分析

农村居民"看病难、看病贵"问题突出,迫切需要解决.实施新型农村合作医疗(以下简称新农合)正是缓解、解决此问题的关键.为此创建系统动力学入树反馈仿真作用力五步分析法,并应用于江西新农合制度实施效应分析.通过深入调研,确定新农合五个核心变量;建立流位流率系和由流位控制流率的五棵新农合系统流率基本入树,通过顶点和弧并运算,建立系统仿真实验流图模型;然后,构建强简化新农合系统流率基本入树模型,将枝向量代数方法应用到新农合系统的反馈环计算;接着,基于反馈环集合与反馈环特性提出了发展新农合解决"看病贵、看病难"的4条管理对策;最后,通过对新农合制度管理对策的定量仿真实验,得出新农合在农村医药卫生体制改革中产生了四大作用力.     

基于系统动力学创建养种生物质能产业的理论应用研究

全面阐述了基地建设中以系统动力学反馈动态复杂性分析方法与农学、环境工程学等科学结合,运用五大原理, 开发"猪－沼气－能源'循环工程;创建有沼液分流排灌功能、好氧功能、过滤功能、储存功能的沼液分流三级过滤好氧延迟储存工程技术,在运用系统动力学延迟函数理论进行"仍然存在严重污染'理论证明基础上,新建五大养种生物链循环生产工程技术和三项组织管理技术等理论与应用成果, 整个系统工程实施后, 区域获得了全方位环境经济社会效益,促进了和谐社会建设.     

养殖场原料供不应求条件下沼气反馈供应链波动规律的仿真和微分方程解研究

沼气是我国农村重要的生物质能. 针对农村户用沼气池缺原料, 但规模养殖的猪粪没有充分开发, 直接排放污染环境的问题, 养殖场、农户、政府、高校四方成立合作社, 在鄱阳湖区实施了以养殖场猪粪为原料促全乡300个户用沼气池开发的沼气产业系统工程, 产生了沼气从养殖场至农户的反馈供应链. 用系统动力学仿真和微分方程理论方法结合进行反馈供应链的波动规律研究, 首先, 建立沼气产业养殖场至农户反馈供应链三阶基本流图模型, 又建立其仿真方程, 并应用调控参数法, 建立原料供不应求反馈供应链模型, 同时, 用系统动力学仿真方法求出仿真解. 接着, 求对应微分方程解, 进行了仿真解与微分方程解一致性证明. 同时, 从仿真解和微分方程解两方面论证了沼气供不应求时反馈供应链的波动规律及其意义.     

新能源发展对能源强度和经济增长的影响

新能源的开发和利用是解决能源短缺、环境污染等问题的重要途径, 是发展低碳经济的有效动力源. 本文从非线性动力学入手, 将新能源纳入节能减排演化系统, 分析了新能源对能源强度和经济增长的影响. 借助李雅普诺夫指数和分岔图分析了系统的动力学行为, 得到了新能源约束下的节能减排吸引子. 借助神经网络, 得到了满足中国情况实际系统的参数. 对实际系统进行实 证分析, 得到一些与实际符合的分析结果. 结果表明: 依靠新能源自身发展或单纯加大对新能源的经济投入, 并不能很好地控制能源强度. 当经济投入过大时会对经济发展带来很大的阻碍作用, 甚至给经济带来致命的影响. 加大包 括新能源在内的节能减排等的综合投入, 可以很好地降低能源强度, 当综合投入加大时, 开始对经济的阻碍也大, 但是随着系统的进一步发展, 当新能源发展成熟时, 这种投入对经济的促进作用也大. 利用数值仿真来展示这些结果.     

农村人力资本积累复杂系统建模与分析

农村人力资本积累系统是一个复杂的社会经济系统,系统中存在一些制约农村人力资本积累的负反馈结构,只有消除负反馈结构对农村人力资本积累的制约作用,才能更好地促进农村人力资本积累与农村经济的发展。本文利用系统动力学反馈动态复杂性分析理论与技术,建立了有效刻画农村人力资本积累复杂系统的结构模型,根据系统科学的系统结构决定行为的基本原理,利用基模分析技术分析了系统结构中的反馈关系,进行管理对策的生成研究,实现了以系统科学方法有效分析农村人力资本积累问题的目的。