摘 要

本文起始于对系统动力学背景原理介绍，再对阳逻港进行了解，最后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，分析了港口吞吐量预测的影响因素，并运用系统动力学相关理论和建模方法构建港口吞吐量预测模型，最后以阳逻港为主体，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阳逻港未来五年港口物流吞吐量的发展趋势。

第一章讲述了系统动力学的背景，国内外现状和本次论文所研究内容和所需要的技术。第二章描述了系统动力学的基础理论、工作原理、应用范围、Vensim仿真软件简单介绍以及系统动力学使用步骤。第四章把系统动力学和阳逻港各项数据结合起来，建立数学模型，对阳逻港吞吐量预测进行了仿真模拟做出预测，第五章对本文的经济性、环保性做出了介绍，并对本文进行了总结与展望。

关键词：系统动力学；阳逻港；吞吐量预测

Abstract

This article began with the principle of system dynamics background is introduced， and then to understand ofYangluo port， finally from the port hinterland of economic development， port itself， adjacent ports and related external factors from four aspects， analyzes the influence factors of port throughput forecasting， by using relevant economic theory and system dynamics modeling method to construct the port throughput forecasting model，finally, Yangluo port as the main body， introduced the related data simulation， verify the model， the results show that the model is effective and predict Yangluo port throughput of port logistics development trend in the future five years.

The first chapter describes the background of system dynamics， the current situation at home and abroad， the content of this paper and the technology needed. The second chapter describes the background of system dynamics， the current situation at home and abroad， the content of this paper and the technology needed. The third chapter describes the background of Yangluo port， and gives a simple analysis of the data. The fourth chapter the system dynamics and Yangluo port all the data together， establish mathematical model，Yangluo port throughput prediction for the simulation to the fifth chapter of this article has made the introduction to the economy and environmental protection， and for this article has carried on the summary and outlook.

Key words: system dynamics; Yangluo port; Throughput prediction

目 录

第一章 绪论 1

1.1研究背景、目的及意义 1

1.1.1研究背景 1

1.1.2研究目的与意义 1

1.2国内外研究现状 1

1.3研究内容及方法 4

1.3.1研究内容 4

1.3.2技术路线 4

第二章 系统动力学 5

2.1系统动力学理论 5

2.1.1系统动力学的基础理论体系 5

2.1.2系统动力学的工作原理 6

2.2 系统动力学应用 6

2.3仿真理论 6

2.3.1 Vensim的介绍 6

2.3.2 Vensim特点 7

2.4系统动力学步骤 7

第三章 阳逻港数据采集及分析 9

3.1 阳逻港背景 9

3.1.1武汉阳逻港的优势（S） 9

3.1.2武汉阳逻港的劣势（W） 10

3.1.3武汉阳逻港的机遇（O） 11

3.1.4武汉阳逻港的挑战（T） 12

3.2武汉市及阳逻港基本分析 12

3.3对以上数据的整理 14

第四章 基于系统动力学对阳逻港预测 16

4.1阳逻港吞吐量预测因果反馈模型 16

4.2方程建立 18

4.3结果分析 19

第五章 总结 22

5.1经济性 22

5.2环保性 22

5.3总结与展望 22

5.3.1总结 22

5.3.2展望 22

参考文献 24

致 谢 26

第一章 绪论

本章讲述了系统动力学的背景，国内外现状和本次论文所研究内容和所需要的技术。

1.1研究背景、目的及意义

1.1.1研究背景

1956 年，美国麻省理工学院福瑞斯特（Jay W.Forrester）教授，创立了系统动力学（System Dynamics）。系统动力学是研究系统演化和信息反馈的重要理论方法。发展迅速且被广泛应用，1961年到1972年间，Jay W.Forrester陆续完成了《工业动力学》（Industrial Dynamics）、《系统原理》（Principles of System）、《城市动力学》（Urban Dynamics），为系统动力学奠定了理论基础。《世界动力学》（World Dynamics）著名的“WORLD Ⅱ”、《增长的极限》及《趋向全球的均衡》等“WORLD Ⅲ”的研究，使得系统动力学应用得到了加速发展。20世纪80年代初，中国开始了对系统动力学的研究，王其藩^[1]的《系统动力学理论和应用》，确立了关于中国人口的系统动力学模型。

随着系统学和电子计算机技术的发展。计算机模型的建立和仿真技术已经形成了相对完善的专业技术体系，而且快速发展成为一项功能全面、领导的技术，在当今的科学和技术中占有重要地位。技术领域方面进步明显，从刚开始的工业、管理领域，到航天、材料、能源、先进制造领域。甚至发展到现在的军事、交通、社会和经济等领域。周庆等[1]建立了基于主体的动态竞争模型，模拟了零售商的动态竞争行为和演化过程，并分析了相应的运行机制的仿真结果，使系统动力学发展的更加舒适。

1.1.2研究目的与意义

我国现阶段系统动力学在港口方面发展不深。在这个的基础上，建立系统动力学的理论体系，分析影响港口的各项因素以及预测其发展趋势，可以使得港口寻找正确的发展方向。并以阳逻港为例，对其云用系统动力学系统分析，建立模型，决策分析，吞吐量预测，可以为阳逻港现阶段不足做出相应决策，也可促进系统动力学在港口研究方面迅速发展。

1.2国内外研究现状

陈国卫等^[2]从系统动力学在国外发展历程开始，从多个方向对国内系统动力学进行分析及评价，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GDP、自身吞吐量增长速率、相邻港口（以日照港为例）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，将模拟数据与实际数据相对比，结果证明该模型是有效的。

潘婧^[4]等根据系统动力学的原理和方法，从港口城市系统特征、系统模型边界和系统因素因果关系出发，建立港口城市耦合系统的SD模型，剖析港口城市耦合系统的多重反馈机制与系统之间的相互作用过程。利用江苏省连云港港口城市耦合系统，利用Vensim软件完成结构与尺寸的一致性检验，确定模型的可靠性后，选择投资贡献率、再利用率。CE转换因子和资源利用率。参数描述为控制变量，研究结果表明，连云港完成“第十二个五年计划”的发展规划，实现香港市的可持续发展。需要加大对第三产业的投资力度，适当控制港口岸线资源利用率，同时增加港口。投资和提升港口能力以适应连云港市发展的需要。

赵帅^[5]以建立可持续绿色环保港口为出发点，系统研究环境与港口之间的互动关系，寻求港口与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]深入分析了集装箱码头资源配置的相关理论，以及对相关案例进行了深入研究，对集装箱码头了介绍，并建立因果反馈关系。采用系统动力学，对问题进行建模，仿真优化，对集装箱码头系统进行模拟，运算出预测结果，并根据结果对集装箱码头采取相应策略。

侯剑^[7]将港口经济与可持续发展结合起来，运用系统动力学方法对港口可持续发展问题进行建模，并对结果进行模拟，分析结果，得出港口经济发展可持续发展的平衡点。

刘丽娜等^[8]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，并对模型进行仿真运算，分析了影响港口经济的各项因素，并概述了解决方案。

韩丹丹^[9]以供应链为基础，以降低港口供应链风险为目的，使港口在供应链这方面发展稳定，运行高效，通过问卷调查的方法，得到部分数据，再与实地调查的数据相结合，运用系统动力学对港口供应链风险问题进行建模，仿真得出相应结果，再以此结果做出相应的对策。

祁晓东等^[10]以系统动力学（SD）模型为主体，将投入产出表与计量经济方法相结合，得出港口与区域经济系统之间的因果关系，建立了相关的数学模型。将该模型应用于港口与区域经济的协调发展。分析了港口与区域经济的协调发展机制，找到港口与区域经济动态协调发展的平衡点，并对港口自身的发展状况进行了评价。

郑士源等^[11]以集装箱港口博弈模型为基础，建立了珠江三角洲集装箱港口竞争的系统动力学分析，建立了集装箱港口竞争的因果关系，建立数学模型并模拟。

贺凯凯，陈焰^[12]考虑到各种不确定因素对港口集装箱吞吐量的影响，建立了港口集装箱运输的SD模型，并将SD模型与传统预测模型的仿真结果进行了比较。在实地调查的基础上，对新港进行了实际数据拟合和回归分析。

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的经济贡献分析。

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。

Ehsan Nabavi^[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。

傅明明，吕靖^[17] 为了分析港口与区域经济发展的互动关系，选择系统动力学模型构建港口区域经济系统。对系统进行了结构分析，建立了反馈关系，绘制流图。通过模拟港口与经济的关系，计算出港口与区域经济在发展阶段的相互促进与阻碍程度。结果证明了该模型的有效性。

俞海宏，刘南^[18] 发现组合港内各个港口在最求自己最大化利用过程中，组合港整体的经济发展会受到影响，会造成整个港区资源浪费以至于影响工作效率。在以长三角港口群为例，用系统动力学的方法，建立港口群整体效率的模型，再进行仿真，得出港区内各个港口与整个港区均没有使自己的利益最大化，需要采取相对应的策略

许长新等^[19] 将系统动力学方法应用于港口吞吐量预测模型，考虑了港口吞吐量受到各种主要因素的影响，在系统因素较少，社会发展水平不确定等多种问题存在下，较好的解决了这些因素对港口吞吐量预测产生的误差问题。以宁波市港口为例，对宁波港各项数据进行统计，建立数学模型，随后进行仿真模拟，结果证明该模型有效、可行。

1.3研究内容及方法

1.3.1研究内容

（1）分析港口发展的因果关系，运输需求关系、能力供给与经济发展的基本反馈关系等。

（2）具体调查阳逻港背景，发展优势，目前情况下的不足。

（3）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。

（4）深入学习系统动力学理论及仿真方法，建立港口发展的系统动力学仿真模型。

1.3.2技术路线

（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：根据因果关系图的分析， 列出反馈系统，并对此画出相应的流图。

（3）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2011年到2016年的实际数值进行比较分析。

（4）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。

第二章 系统动力学

本章描述了系统动力学的基础理论、工作原理、应用范围、vensim仿真软件简单介绍以及系统动力学使用步骤。

2.1系统动力学理论

2.1.1系统动力学的基础理论体系

①反馈控制理论：系统的最终结果是影响反馈控制最直接的因素，即运算结果与实际结果的误差作为系统新的初始值，并因为初始值的改变而产生新的输出结果，并根据结果做出相应的分析，改进相对应的决策。反馈控制理论是系统动力学的最重要理论基础，它强调了结构相互关系、时间延迟和信息放大对系统在反馈回路系统中的动态行为的影响。同时，还表明系统元件的相互作用比组成元件的特性更重要。“结构关系”是系统，子系统影响因素等各方面的相互关系，“时间延迟”是指信息传递的速度要比决策实施速度要快，中间的时间差可能会影响相应的策略质量；“信息放大”类似于“牛鞭效应”，随着每一级信息传递出现些许误差，信息的误差将被无限放大，并且其对决策行为的影响将相应地放大。

②决策过程理论：企业运营生产的过程，从某些角度讲是一个相互决策的动态过程，受所处的环境和相互间信息传递速率的影响。决策质量不能随意控制。在有效地影响环境变化之前，必须通过系统程序来指导。考虑到这一特征，系统动力学强调决策与环境因素的相互影响，从系统动力学角度分析，一个公司未来的发展，需要考虑的因素很多，但最重要的因素是组织战略的设计，因为组织战略的设计能改善公司内部错综复杂的系统结构和与公司相关的外部环境，分析目标和子目标的多样性，以及他的终极目标，找到最优决策。

③分析系统的试验方法：系统动力学使用的是实验方法，即通过描述系统的复杂结构和流动来定性地描述系统内部。通过因果反馈关系，建立数学模型来定量描述随时间变化的系统行为。管理企业的决策者可以尝试多种不同的情景、想法和策略。采用控制变量法对系统在不同策略下的反应进行仿真，深知系统的结构动态，然后通过单一改变系统模型的各个变量，设计一个良好的系统结构来解决动态复杂问题。结构或相关的变量参数。提高系统性能的有效解决方案。

④计算机仿真技术：系统动力学解决的系统问题一般都是复杂问题，它的运行机制非常复杂，需要消耗大量的时间。但是，计算机仿真技术的出现，使得系统动力学可以很简单地处理高阶，非线性和多环的动态系统问题。 建立了以实验方式描述动态行为系统结构的数学模型，再加入微分方程的概念描写了系统动力学的真实模型，并借助计算机运算能力。 它可以模拟高阶非线性复杂动力系统的动态过程。 随着计算机和仿真技术的迅速发展，许多系统功率仿真软件在操作能力，人机交互和可操作性方面越来越完善^[20]。

2.1.2系统动力学的工作原理

系统动力学认为，世界上所有的系统结构的流体运动，都可以使用因果图和系统流程图来表示。简单地说，系统元素是如何关联的是系统结构直观表现。该元素状态不一，可以是系统变量、反馈回路或预系统。采用反馈控制原理的系统动力学，利用因果图和流程图描述系统的内部关系，并采用仿真的独特语言来定量计算系统状态的动态变化。其中，反馈控制在对系统进行研究的过程中，首先观察的是实际系统，收集与系统表现状态有关的信息，分析各个要素之间的因果反馈关系，再从反馈关系的方向入手做出与之对应的决策，并根据所得出的决策来采取后一步的行动。系统的状态会随着这些行动来做出变化，这些变化又会产生新的信息，而这些新的信息会再次决定决策者的下一个行动，从而形成反馈回路。

2.2 系统动力学应用

系统动力学的应用已经在逐步扩大了，从刚开始的工业、管理领域，到军事、经济、社会、科研等多个领域。只要所研究的问题有一个“系统”，系统动力学就能用来解决其相应的问题。通过不断地研究和长时间的实践总结了该方法的优点，即系统动力学方法所独有的优点。这些优点是因为系统动力学认为，其结构是系统的外部动态行为的原始原因，无论是长期系统，还是短期系统，都是由内部结构来决定其外部性能。这种内生方法使长期模拟成为可能。

当缺乏研究数据时，系统动力学的优势会得到体现。如果我们使用简单的运筹学或数学方法研究问题，我们往往会因为没有一些关键数据或面对定性数据，而难以解决的。由于社会和经济制度，这种情况经常发生。