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基于系统动力学的阳逻港组合发展分析文献综述

 2020-04-24 09:04  

1.目的及意义

1设计目的及意义

1.1背景

阳逻武汉新港位于天兴洲以东70公里的长江岸线上,总投资370亿将崛起总亿吨级大港,问鼎中国最大内河航运港口。滔滔江水格外垂青荆楚大地,不但在这里留下了少有的深水良港,还留下良好的岸线资源和航道。湖北也正因江河运输四通八达,才被誉为“九省通衢”。随着武汉新港的兴建,以开放、创新为精髓的当代大码头文化的勃兴也必将可期,而这条“黄金水道”,也必将焕发青春,成为融通中西经济文化的桥梁和纽带,延续着中华文明的脉络。

系统动力学(System Dynamics)是研究系统演化和信息反馈的重要理论方法,由美国麻省理工学院福瑞斯特Jay W. Forrester)教授于 1956 年创立。1961 年到 1972 年间,Jay W. Forrester 相继完成了《工业动力学》(Industrial Dynamics)、《系统原理》(Principles of System)、《城市动力学》(Urban Dynamics),奠定了系统动力学理论基础。《世界动力学》(World Dynamics)著名的“WORLD Ⅱ”、《增长的极限》(The Limits to Growth,1972)及《趋向全球的均衡》(Toward Global Equilibrium,1972)等“WORLD Ⅲ”的研究,系统动力学应用得到了加速发展。

我国关于系统动力学的研究,始于上世纪 80 年代初。王其藩[1]完成《系统动力学的理论与应用》,并建立中国人口的系统动力学模型;吴建中、王浣尘与苏懋康等建立“新疆宏观社会经济系统动力学模型”;1988年张国伍[1]首次将系统动力学引入交通运输系统;真虹等运用系统动力学理论,建立航运系统可持续发展模型。1956年到1961年系统动力学的发展从稳态动力学、1962增长的动力学与一般系统理论、1967理论与应用的桥梁,1976到目前渐趋成熟。系统动力学(SD)成为“战略与策略实验室” 。

系统理论与信息技术的发展,计算机建模与仿真技术已形成了较完整的专业技术体系,并迅速地发展为一项通用性、战略性技术。它已成功地应用于航空航天、材料、能源、先进制造等高新技术和军事、交通、社会经济等众多领域。周庆[1]等设计了基于主体的动态竞争模型框架,模拟了零售商的动态竞争行为和演化过程,并对相应的运行机制仿真结果分析;李晔等分析供应链网络机制与动态特性,建立了动态的多级供应链网络规划模型;蒋海峰基于混沌时间序列分析方法,建立了仿真交通流模

1.2目的与意义

我国现阶段关于港口组合及组合港系统动力学研究尚属于空白。基于此,建立组合港的理论体系,分析组合港的供需协调、能力供给及资源协调系统,及其变化趋势和平衡状态。以阳逻港为例,利用计算机进行系统仿真实验,揭示阳逻港内在互动机理,为阳逻港的宏观调控及资源整合提供理论指导与借鉴。

1.3国内外现状分析

陈国卫[2]等讨论了未来系统动力学方法的应用方向。首先评述了系统动力学在国外的发展历程及应用情况;然后从预测、管理、优化与控制3个方面对国内系统动力学的应用研究现状进行评述,并着重从装备规模优化与控制、装备保障过程控制、装备全寿命费用管理与控制、作战效能分析与评估、作战行动指挥模拟等方面,分析了系统动力学方法在我国军事、武器和战略领域的应用研究情况;最后指出分析装备价格及其特性之间的内在关系等是未来系统动力学方法的应用方向,探讨了系统动力学方法在寿命周期费用技术领域中的应用前景。

陈艳3从港口腹地的经济发展、港口自身、相邻港口以及相关外部因素四个方面出发,分析了港口物流需求预测的影响因素,并运用系统动力学相关理论和建模方法构建港口物流需求预测模型,最后以青岛港为例,引入相关数据仿真、验证模型,结果证明该模型是有效的,并预测出青岛港未来5年港口物流吞吐量的发展趋势。

潘婧4等根据系统动力学原理和方法,从港城系统特征、系统模型边界和系统要素因果关系出发,建立港城耦合系统的SD模型,解剖港城耦合系统多重反馈机理和各系统相互作用过程,将模型用到江苏省连云港的港城耦合系统中,并借助Vensim软件完成结构和量纲的一致性检验,确定模型具有可靠性后,选择投资贡献度、三产增加系数、资源转化系数及资源利用系数等参数作为控制变量进行模型仿真,结果表明,连云港完成"十二五"发展规划目标,实现港城可持续发展,需要加大第三产业投入,适度控制码头岸线资源利用率,同时增加港口投资,提升港口能力建设,以适应战略地位提升的连云港港城发展需要 。

赵帅5以“绿色”理念为指导,深入、系统、全面地研究港口的经济作用,寻求港口和城市发展的总体平衡,从而实现港口与城市的可持续发展。

赵鹏6对集装箱码头资源配置的相关理论和相关案例进行了深入研究和分析,先介绍了集装箱码头及其相关子系统的结构,并对相关子系统关系进行了分析:接着采用系统动力学的方法对问题进行模拟优化,对集装箱码头系统和来船情况进行模拟,并根据结果对集装箱码头配置情况进行优化。

侯剑7在分析港口经济本质的基础上,回顾了系统动力学在港口相关方面的研究成果,分析了港口经济可持续发展的动态机制,并建立了港口经济可持续发展的系统动力学模型,最后分析了模拟结果。

刘丽娜8等以系统动力学(SD)模型为主体,结合投入产出法、乘数法和计量经济学模型,进行了港口经济影响分析。

韩丹丹9为降低港口供应链风险,增加港口供应链系统的稳定性,保障港口供应链的高效运行,通过发放调查问卷与实地调研相结合的方法获取相关数据,运用系统动力学方法分析港口供应链风险影响因素间的因果关系、函数关系,通过Vensim软件仿真,模拟各影响因素变化引起的港口供应链风险的变化。

祁晓东10等以系统动力学(SD)模型为主体,结合投入产出表与计量经济学方法,建立港口与区域经济系统互动模型,应用此模型对港口与区域经济和谐发展的机理进行分析,最终找到港口与区域经济动态和谐发展的平衡点,并且对港口自身的发展运行状态作出评价。

郑士源[11]等在建立了集装箱港口博弈模型的基础上,运用系统动力学对珠三角地区的集装箱港口之间的竞争进行模拟。

贺凯凯,陈焰12考虑多种不确定性因素对港口集装箱吞吐量的影响,建立港口集装箱运输的SD模型,通过对新港的实地调研,在对实际数据进行拟合回归分析的基础上,将SD模型与传统预测模型的仿真结果进行对比。

赵黎明13等运用系统动力学方法构建港口经济贡献模型,并将其应用于天津港对天津市经济贡献的分析之中。

Emmanuel Garbolino[14]等提出了一种原始的和简化的基于Forrester发展系统动力学理论在上世纪60年代早期定性风险评价方法,该方法支持一个动态的风险评估框架,致力于工业活动的发展。它由10个互补的步骤分为两个主要活动:系统动力学建模的技术系统和风险分析。该系统动态风险分析应用于化工厂的案例研究,并提供了一种评估安全技术和组织组件的方法。

EhsanNabavi[15]研究了系统动力学的潜在支持可持续发展和发挥人的作用,包括他们的实践和假设,发展潜力。

Wondowossen Anteneh Tegegne[16]设计了目的地形象定性系统动力学概念模型,用于系统分析、问题识别和系统干预,以达到市场定位的期望结果。未来的研究应侧重于定性系统动力学模型的测试和验证,特别是探讨在其他旅游环境中技术的相对效用。

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2. 研究的基本内容与方案

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2.研究(设计)的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施

2.1基本内容

1. 分析组合港的发展的因果关系、运输需求、能力供给与经济发展的基本反馈关系等。

2. 以武汉阳逻港为实证分析验证,为港口发展决策提供理论依据和指导。

3,深入学习系统动力学理论及仿真方法,建立组合港发展的系统动力学仿真模型。

2. 2 设计技术方案

2.2.1系统动力学模型:

(1) 因果关系:通过对阳逻港发展机制的分析,建立因果关系,进行详细分析。

(2) 流图设计:根据因果反馈关系图的详细分析, 利用系统动力学Vensim软件建立港口的发展机制模型

2.2.2模型有效性检测:为了检验模型的有效性, 现将其基本模拟运行后的结果与2008—2018年的实际数值进行比较分析。

2.2.3仿真方案设计:运用此模型对阳逻港的发展机制进行仿真模拟。3. 参考文献

[1]席燕.基于系统动力学机制的组合港发展研究. 系统仿真学报. 2008,20(5):1289-1294.

[2].陈国卫,金家善,耿俊豹. 系统动力学应用研究综述[J]. 控制工程,2012,19(06):921-928.

[3].陈艳,王路,孙丰岩.基于系统动力学的港口物流需求预测[J].物流工程与管理,2017,3908:75-79.

[4].潘婧,杨山,沈芳艳.基于系统动力学的港城耦合系统模型构建及仿真——以连云港为例[J].系统工程理论与实践,2012,32(11):2439-2446.

[5].赵帅.基于系统动力学的港口对城市绿色贡献研究[D].大连海事大学,2008.

[6].赵鹏.基于系统动力学的集装箱码头资源配置问题研究[D].大连海事大学,2012.

[7]侯剑.基于系统动力学的港口经济可持续发展[J].系统工程理论与实践,2010,3001:56-61.

[8].刘丽娜,郭子坚,宋向群.基于系统动力学的港口经济分析[J].水运工程,2006,05:18-21.

[9].韩丹丹,陈家举.基于系统动力学的港口供应链风险演化研究[J].物流技术,2016,3503:152-154 180.

[10]祁晓东,封学军.基于系统动力学的港口与区域经济和谐发展的机理研究——以福建省为案例[J].港工技术,2008,04:28-31.

[11]郑士源,杨乐能,王浣尘. 基于系统动力学的集装箱港口博弈模拟研究[J]. 系统仿真学报,2007(15):3554-3563.

[12]贺凯凯,陈焰.基于系统动力学的武汉新港集装箱吞吐量预测[J]. 物流技术,2017,36(06):57-62.

[13]赵黎明,肖丽丽.基于系统动力学的港口对区域经济发展的影响研究[J]. 重庆理工大学学报(自然科学),2014,28(07):116-122.

[14]EmmanuelGarbolino,Jean‐Pierre Chery,Franck Guarnieri. A SimplifiedApproach to Risk Assessment Based on System Dynamics: An Industrial CaseStudy[J]. Risk Analysis,2016,36(1).

[15]EhsanNabavi,Katherine A. Daniell,Husain Najafi. Boundary matters: the potential ofsystem dynamics to support sustainability?[J]. Journal of CleanerProduction,2017,140:12-15.

[16]WondowossenAnteneh Tegegne,Brent D. Moyle,Susanne Becken. A qualitative system dynamicsapproach to understanding destination image[J]. Journal of DestinationMarketing amp; Management,2016:25-32.
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