基于系统动力学的政策成效与预见仿真方法探析——以人口生育政策为例

[目的/意义]系统动力学的仿真模拟能够全面捕捉政策影响下的复杂社会系统动态性,准确模拟政策干预随时间推移的累积影响,评估政策的实施效果,对于推动政策工具科学高效地制定和使用,以及提高政策效能都有着极其重要的作用。[方法/过程]以人口生育政策实施为样例,基于生育率等关键性影响因素与教育经济等环境影响参数,借助Vensim PLE构建一套系统动力学仿真模型,动态演示人口—政策—经济子系统间的交互,设计执行3项差异化政策干预情景,深入模拟预测不同政策导向下的人口变迁路径与演化趋势。[结果/结论]研究发现,生育政策的放宽在促进人口增长的同时,有效缓解老龄化趋势。但政策影响日渐式微,亟需结构化变革与调整。

成熟型教师学习动力的影响因素分析:基于系统动力学的视角

高素质专业化教师队伍是建设教育强国的重要基石。高素质专业化教师队伍离不开教师持续学习。然而,如何激发并促进成熟型教师的再学习是教师专业化队伍建设的难点。回顾有关教师学习动机的已有研究发现,社会建构理论、动机理论、自我决定理论、成人学习理论以及教师专业发展理论等是解释影响教师学习动力的主要理论模型。整合这些已有解释模型,基于个体特质、社会关系、社会环境与教师学习动力的互动关系建立分析框架,对7名成熟型教师的学习动力进行深度访谈,系统分析了影响成熟型教师学习动力的因素。研究得出结论:满足不同性别教师的成长需求,在变革和资源支持中增强教师效能感与成就感,以及转变教师的教学理念与学习观念,能够提升教师的学习动力;同伴的支持、引领与督促是成熟型教师学习动力的重要因素;为了学生的成长、满足学生的学习需求、受到学生鼓励与认可是成熟型教师学习的核心动力;家长期望与家长素质是成熟型教师学习的间接动力;孩子的成长是成熟型教师专业学习的推动力;职称评审是成熟型教师学习的显性动力;国家教育改革、“可见”的校长领导力、强大的专业平台、优质的教育资源,以及具有针对性的学习活动等这些能够调动学习氛围的因素都可以促进成熟型教师的学习。此外,由社会环境和个体相互作用带来的“面子”问题和“礼让”文化是制约成熟型教师学习动力的隐性因素。

基于系统动力学的应急物资协同储备模型研究

该文探讨了在应急物资保障过程中,如何有效解决初期末端物资供应不足和后期物资库存过剩的问题。通过分析应急物资保障过程中的相关因素,运用先分解后耦合的系统工程法构建了应急物资协同储备系统动力学模型。以中国西南地区某省为例,模拟应对较大规模地震灾害的情况,利用Vemsin PLE软件对模型进行分析,得到优化方案。研究表明:①加大末端物资储备量,尤其是交通不便地区,能有效应对前期物资需求;②通过调整末端与上级的期望物资使用天数,可大幅减少物资总库存量,提高经济性;③降低物资总库存量能减小库存波动幅度,增强物资供应链路的稳定性。通过上述分析,为优化应急物资储备模式提供了参考,有助于提升应急管理的效率和效果。

高温下HMX热分解反应分子动力学模拟

本文采用ReaxFF-lg反应分子动力学方法研究了奥克托金(HMX)在六种不同温度下的初始反应热分解过程,验证了ReaxFF-lg势函数对HMX体系的适用性,计算了不同温度下HMX体系势能、总物种演化趋势、初始反应产物以及指前因子和活化能.结果表明,HMX热分解过程主要有三种初始分解机理:N-NO_(2)键的断裂,HONO的解离和主环上C-N键的断裂,计算得到的初始分解阶段活化能Ea和指前因子ln(A),与实验值相吻合.

“双碳”目标下基于系统动力学的发电行业碳减排政策研究

能源结构转型和碳减排政策是实现“双碳”目标的重要举措。本研究旨在探讨“双碳”背景下发电行业碳减排政策与市场交易机制的耦合作用。通过研究绿色证书市场交易机制、碳排放市场交易机制与电力市场机制间的耦合协同效应,考虑了价格影响市场间机制、能源结构分析和技术创新等因素,建立系统动力学模型并进行多情景仿真,研究不同政策组合对市场均衡及电力行业碳减排的影响。通过对模型的敏感性分析,评估了各种政策措施对系统行为的潜在影响,对政策体系的作用机理及其协同机制进行分析,明确不同政策间可能存在的冗余激励和效应冲抵等现象。研究得出:有效的碳减排政策组合使得未来十年火电装机占比下降至45%,可再生能源占比突破50%与传统能源持平甚至超过传统能源。建议碳减排政策的成功实施需要综合考虑市场监管、激励机制、技术创新等多方面因素。

数字文化产业虚拟集群的形成机理及其系统动力学分析

因现代信息技术与互联网平台属性加持,数字文化产业虚拟集群相较于传统地理集群,存在更强的集群正外部性、规模经济效应、知识溢出效应和产业分工效应,即数字文化产业虚拟集群的形成存在发展规律与内在逻辑上的必然。基于系统动力学模型,发现良好的社会经济环境、数字基础设施、升级的文化消费需求、技术要素、人力资本、文化资源禀赋以及政策因素,在“经济—资源—政策”系统内形成了显著的正反馈作用,这也是数字文化产业虚拟集群最终形成的决定性动因。我国应继续鼓励并推动文化产业融合,积极拓展虚拟集群业务功能,努力完善数字文化内容版权保护机制,强化虚拟集群的平台治理水平,引导数字文化产业虚拟集群的价值导向,从而更好地释放集群的文化价值与经济影响。

基于系统动力学的我国社会重大风险仿真研究

基于系统动力学模型,构建社会重大风险系统因果关系图和流图,运用综合指数法对社会重大风险进行预警分析,并对子系统引起的社会重大风险进行仿真预测以监测我国社会重大风险。结果表明:宏观经济、生态环境及社会治理三个子系统监测预警综合值变化较小,趋势比较平稳,社会重大风险监测预警综合指数整体上呈现出小幅上升的趋势。因此,为防范化解我国的社会重大风险,政府应通过提升常规风险与突发事件应急管理机制精确度,加强社会重大风险的制度化控制,打好防范化解社会重大风险的基础。

基于系统动力学的危险化学品运输风险因素研究

为了降低危化品运输事故频次,规避危化品在运输过程中的风险,基于系统动力学模型,从人、机、环、管4个维度构建危化品运输风险因素指标体系,使用AHP法对指标权重进行赋值,结合风险因素间的因果关系构建参数方程,利用Vensim软件仿真模拟危化品运输风险水平的变化趋势,确定单因素变量值和人、机、环、管风险子系统权重的变化对危化品运输风险系统动力学模型的影响程度。结果表明:安全意识薄弱、设备故障等风险因素的变动以及人、机、环、管风险子系统的权重变动都会影响危化品运输风险水平,人、机、环、管4个子系统对危化品运输风险的影响程度从高到低依次是人、管、环、机。研究结果可为降低危化品运输过程中的风险和制定危化品运输事故预防策略提供一定参考。

基于系统动力学的图书馆网络健康信息有效传播形成机理研究

文章依据拉斯韦尔的5W模式和马莱兹克模式,探讨图书馆网络健康信息有效传播的基本要素和过程要素,使用系统动力学构建包含动力因、环境因、需求因、任务因、资源因和媒介因的图书馆网络健康信息有效传播形成机理模型,以期为图书馆网络健康信息有效传播提供参考。

京津冀协同发展政策对人口增长态势的影响——基于系统动力学模型的研究

在京津冀协同发展背景下,流动人口集聚态势变化将使不同区域的人口规模与结构发生变动。应用系统动力学模型不仅可以模拟社会经济因素对人口增长产生的影响,还可以模拟政策效应,分析不同政策方案对京津冀人口增长态势的影响。模型不仅纳入了人口、经济与资源环境子系统的众多参数,厘清了京津冀协同发展过程中系统内要素的反馈过程,还依据北京疏解产业产值比衡量疏解政策强度并设计了政策参数,模拟了高方案、中方案、低方案以及技术进步方案下京津冀的人口增长趋势。应用灵敏度检验验证了模型的稳健性。结果显示,不同政策方案下人口规模与结构的变动呈现出明显差异。具体而言,政策实施后随着产业转移与区域内劳动力集聚态势变化,北京未来常住人口规模将下降,这可以缓解城市的资源承载压力;天津、河北的劳动力供给则有所增加。在人口结构方面,政策实施后北京的人口老龄化水平将提高,天津、河北的人口老龄水平虽然在中期会降低,但是在远期则会提高。京津冀协同发展政策、技术进步与市场机制共同发挥作用,可以有效地调节城市人口增长。文章的政策含义是,京津冀各地应依据人口增长的趋势实施差异化、动态化的政策,不断提升资源环境承载能力,以实现区域人口合理分布、经济发展、生态安全的目标。

三七治疗骨关节炎机制:基于UHPLC-QE-MS、网络药理学及分子动力学模拟

背景:课题组前期研究发现三七能够修复骨细胞的形态结构,对于治疗骨关节炎具有良好的应用前景,但目前对于三七的具体作用机制尚不清楚。目的:采用超高效液相色谱-四极杆-静电场轨道阱串联质谱(ultra-high performance liquid chromatography-Q exactive-mass spectrometry,UHPLC-QE-MS)技术鉴定三七的主要成分,并结合网络药理学、分子对接和分子动力学模拟探究三七治疗骨关节炎的作用机制。方法:利用UHPLC-QE-MS技术鉴定三七的主要成分后,运用TCMSP数据库筛选活性成分,通过TCMSP和Uniprot数据库查找活性成分靶点,通过疾病数据库筛选骨关节炎靶点。在药物靶点与疾病靶点取交集后,导入STRING数据库和Cytoscape软件构建蛋白互作网络筛选关键靶点,通过“活性成分-作用靶点”网络筛选关键活性成分。再对关键靶点进行富集分析,并对关键活性成分和关键靶点进行分子对接验证,最后选取结合能最低的结果进行分子动力学模拟。结果与结论:①在三七溶液中共鉴定出57种活性成分,成分靶点与疾病靶点交集50个,关键活性成分5个(槲皮素、熊脱氧胆酸、山奈酚、柚皮素和红藻氨酸),关键靶点5个(白细胞介素6、基质金属蛋白酶9、白细胞介素1β、白蛋白和趋化因子配体2);②基因本体功能富集642个条目,其中620个条目代表生物过程,21个条目代表分子功能,1个条目代表细胞成分;京都基因与基因组百科全书通路分析63条通路,主要涉及雌激素信号通路、白细胞介素17信号通路和高糖基化终末产物-高糖基化终末产物受体信号通路;③分子对接显示关键活性成分和关键靶点结合活性良好,分子动力学模拟提示槲皮素和基质金属蛋白酶9间的相互作用稳定;④对三七成分进行了较全面研究,初步阐明了其药效物质基础,预测三七可通过多组分、多靶点、多途径和多通路发挥抗炎、软骨保护和免疫调节作用来治疗骨关节炎。

不同中断情形下汽车供应链中断的恢复策略研究——基于系统动力学的仿真分析

在汽车供应链节点企业内外部环境不确定性加剧的环境下,汽车供应链更容易受到突发事件的影响而发生运作中断。为此,文章将汽车供应链中断恢复策略分为企业自主恢复与政府补贴恢复两类恢复策略,构建了以整车制造商为核心的四级汽车供应链模型,运用系统动力学仿真方法,比较分析了不同中断情形下六种不同恢复策略对企业决策和供应链总绩效的影响。结果表明:在市场、供应、生产同时中断情境下,补贴制造商提升产能与中断后制造商增加额外班次生产策略对供应链中断的恢复效果最佳,供应链总利润最高、各主体库存水平最低、处理积压库存速度最快;启用第三方合同制造商向供应商供货的恢复策略仅在供应、生产中断系数超过一定阈值的情境下才对供应链产生正向恢复效果。文章研究成果为供应链企业在面临不同中断情景时提供决策支持与指导,有助于提升供应链绩效水平。

城市交通承载力系统动力学评估及多情景预测

为了城市交通的可持续发展,对城市交通承载力的可靠性进行评估和情景预测。重新定义了城市交通承载力,构建基于系统动力学的计算模型。以兰州市为例,对2023-2030年的未来交通在5种情景发展模式下的交通承载力进行可靠性评估和预测。结果表明:系统动力学模型具有较高的精度水平,绝对误差在3%以内。兰州市在5种设定情景下,2030年资源承载力均处于临界可靠状态;环境承载力在环境改善型时达到最高30.88,为基本可靠;社会经济承载力在综合发展时达到最大24.8,为临界可靠。分别提升交通资源和社会经济都会提升相应的子系统承载力,然而交通环境承载力却具有一定的下降趋势,这符合城市交通实际情况,验证了系统之间存在着复杂的正负反馈关系。城市交通承载力呈现出逐步提升的趋势,将在2026年以后均达到20以上,处于临界可靠区间。且综合发展型提升效果最好,2030年相比2022年增长47.2%,已接近基本可靠区间。

基于系统动力学模型的郑州市水资源承载力动态模拟

水资源问题制约着缺水城市的可持续发展,近年来郑州市社会经济高速发展,其水资源有限的现状与用水需求快速增长之间的矛盾愈加凸显。为科学研究郑州市水资源承载力远期发展情况,根据郑州市经济社会现状的水资源供需和发展状况,采用多系统综合的系统动力学方法(System Dynamics,SD),结合水资源、生态、经济社会、水利工程四个子系统,构建郑州市水资源承载力研究的SD模型。将2010-2019年的历史数据与SD方法的模拟数据进行比较,平均误差均小于10%,具有较高的可信度,可用来预测郑州市未来的水资源承载力发展情况。在此基础上,通过设定现状延续、控污节流、开源控污和开源节流4种不同方案,对2020-2030年水资源承载力系数进行动态模拟预测。结果表明:2030年4种方案下的水资源承载力系数分别为1.24、1.18、1.00、0.89,现状延续和控污节流方案下的郑州市水资源承载力随着时间的推移呈现严重超载状态,无法承载郑州市经济社会的快速发展;开源控污方案在预测期内的水资源承载力超载状态会对经济社会发展产生较大阻力。故开源节流方案为最佳方案,水资源承载力系数小于1,在研究期内未出现超载状态,可有利缓解郑州市的缺水状况,促进经济社会的发展。结合4种方案的优点,提出有利于郑州市水资源可持续发展的建议与对策。

螺旋桨发动机安装系统动力学设计技术综述

随着螺旋桨发动机安装系统国产化研制进程的加快,需要开展相关的安装系统技术研究,而动力学设计是其中的重要组成部分。本文对比分析了不同结构形式安装系统的动态性能特点,进一步从军民用标准规范和工程实践经验出发,归纳了安装系统动力学设计的技术要求,梳理了安装系统动力学设计技术的发展历程和国内外现状,指出国内外差距主要体现在设计理念、关键技术和应用实践经验等方面。在此基础上,展望了螺旋桨发动机安装系统动力学设计技术的发展趋势,为当前及未来螺旋桨发动机安装系统的设计技术研究提供了参考。

机械系统动力学案例思政融合设计探索

通过梳理机械系统动力学课程的主要内容,从三个角度四个方面设计15个案例,形成多层级的教学案例体系。通过在广义系统动力学和动力学仿真案例中融入世界观和方法论,并用单自由度系统动力学案例融入同频共振人生观,用多自由度系统动力学案例融入合作共赢价值观,形成三横四纵的课程思政体系。将学生的三观塑造和能力提升自然而然地融入教学案例,实现课程思政与教学案例的成体系融合。

基于系统动力学的村镇基础设施安全韧性仿真研究

与城市相比,村镇在基础设施建设水平和抵御灾害的能力等方面都较低。厘清灾害风险与村镇基础设施安全韧性的关系,并评估村镇基础设施应对灾害的能力,有利于村镇基础设施的规划建设。采用系统动力学方法建立村镇基础设施安全韧性仿真模型,在确定模型变量权重的基础上,对村镇基础设施安全韧性进行模拟仿真。以西安市西咸新区大王街道为例,设定了现状延续型、经济发展型、政府干预型和安全韧性建设型4种发展情景,模拟不同情景下2019—2030年大王街道基础设施安全韧性的动态变化。结果表明:预计到2030年,政府干预型方案中基础设施安全韧性水平可达到0.779,是上述4种发展情景中基础设施安全韧性水平最高的,建议大王街道在现有规划的基础上可以考虑政府干预的发展规划进行调整完善。研究结果可为其他村镇规划建设提供理论依据和有效方法。

基于系统动力学的急性缺血性脑卒中患者就医决策延迟影响因素研究

目的构建急性缺血性脑卒中患者就医决策延迟系统动力学仿真模型,动态分析关键变量对就医决策延迟的影响。方法采用Anylogic仿真平台构建系统动力学仿真模型,以横断面调查数据为基础,进行就医决策延迟过程仿真模拟,通过计算相对误差和均方百分比误差校核检验模型的有效性,改变关键变量参数进行仿真实验,动态化验证关键变量对就医决策延迟的影响。结果本研究所构建的仿真模型与真实数据之间的相对误差均<10%,均方百分比误差值为3%,模型拟合良好。仿真实验结果显示,卒中知识水平、健康素养、家庭亲密度与适应性、社会支持和医疗服务可及性水平均为急性缺血性脑卒中患者就医决策延迟的影响因素,影响程度由高到低依次为社会支持、家庭亲密度与适应性、卒中知识水平、健康素养、医疗服务可及性水平。结论医疗机构、医护人员应提高卒中患者的知识和健康素养水平,增强家庭亲密度和适应性,加强社会支持以及提高医疗服务可及性水平制定相关的干预措施。

基于系统动力学的医疗设备维修保修采购风险模型研究

目的:研究基于系统动力学的医疗设备维修保修风险模型,以解决医疗设备维修保修采购过程中廉政风险多发、成交价格居高和采购时效低下等问题。方法:分析医疗设备维修保修采购风险形成风险矩阵,绘制风险矩阵图;围绕医疗设备维修保修采购价格风险、进度风险和廉政风险构建系统动力学模型,通过构建因果关系图和存量流量图,揭示医疗设备维修保修采购风险影响要素之间的因果关系和反馈效应。对比2022年解放军总医院采用基于系统动力学的医疗设备维修保修采购风险模型进行实践的风险变化效果。结果:基于系统动力学的医疗设备维修保修风险模型进行风险管理控制后,采购价格风险增加量从控制前的0.54降至0.27,廉政风险增加量从控制前的0.27降至0.05,进度风险增加量减小较为缓慢;降低风险阈值后,价格风险增加量和价格风险明显下降;风险阈值从60降低至40时,项目成功率比控制前提高6.52%,质疑投诉率下降6.61%。结论:基于系统动力学的医疗设备维修保修风险模型严格采购需求端管理,实行限价和审价管理,通过优化采购方式、构建谈判限价模型和完善审价定价机制,能够有效清除价格风险衍生出的廉政风险和进度风险。

基于系统动力学模型的山东省水资源生态足迹预测

在资源环境可持续发展和生态文明建设得到重视的时代,水资源的供需均衡是衡量一个区域社会经济发展的重要因素,而与水资源有关的生态足迹相关概念被越来越多的专家和学者所采用,是一个具有关键意义的衡量指标。然而,在这方面的研究中,现有学者主要集中于现状的分析与探讨,缺乏对未来的预测。经济蓬勃、人口稠密的山东省存在由于社会经济的快速发展而导致的水资源供需紧张的问题,亟需寻求保障水资源和社会经济协调发展的可持续方案。根据水资源生态足迹模型和山东省水资源供需系统动力学模型,设计SD1 (维持现状)、SD2(发展经济)、SD3 (节约用水)和SD4 (综合开发)等情景对2022-2050年山东省水资源生态足迹和生态承载力进行预测。结果表明,2022-2050年情景SD1~SD4下山东省水资源的人均生态足迹的平均数值分别为0.408、0.447、0.319和0.412 hm^(2)/人,水资源的人均生态承载力的平均数值都为0.130 hm^(2)/人,由此导致0.278、0.317、0.189和0.282 hm^(2)/人的人均水资源生态亏损;水资源生态压力指数和水资源生态经济协调指数均值分别为3.149、3.458、2.466和3.188及1.257、1.242、1.304和1.259,山东省未来情景下水资源利用压力较大,不安全利用的状态将会持续。从水资源生态足迹的角度对4种情景进行比较,综合发展型情景SD4具有合适的评价指标,既能保证经济发展,也能减少水资源利用的不安全程度,山东省未来发展应采取此类情景,但同时要提高各行业用水效率、加强全社会节水意识,既“开源”又“节流”,才能保障水资源的可持续发展。