系统动力学模拟软件Vensim使用指南.doc

系统动力学模拟软件 Vensim 使用指南严广乐 张志刚（上海理工大学管理学院）在目前系统动力学专用的计算机模拟语言软件中，Vensim 是界面非常友好的一种模拟工具，它的功能非常强大，可以运行方程数目达数千的大型模型，因此被人们广泛使用，如美国的国家模型 等一、Vensim软件简介Vensim 是美国 Ventana Systems 公司推出的在 Windows 操作平台下运行的系统动力学专用软件包，其版本在不断升级，目前最新的版本为 V5.0cVensim PLE是Ventana Systems公司提供的个人学习版，可到公司的网站 上免费下载试用1.1 Vensim 软件的主要特点Vensim 是一款可视化的模型工具，使用该软件可以对动力学系统模型进行概念化、模拟、分析和优化 Vensim PLE 和 PLE Plus 是为简化系统动力学的学习而设计的 Vensim 的标准版本 Vensim PLE 提供了一个非常简单易用的基于因果关系链、状态变量和流图的建模方式 Vensim 用箭头来连接变量，系统变量之间的关系作为因果连接而得到确立，方程编辑器可以帮助方便地建立完整的模 拟模型。

通过建立过程、检查因果关系、使用变量以及包含变量的反馈回路，可以分析模型当建 立起一个可模拟的模型， Vensim 可以从全局来研究模型的行为 Vensim PLE 适合于建立规模较小的 系统动力学模型，而 Vensim PLE Plus 功能则更加强大，支持多视图，适合于大型的模型模拟Vensim 提供了对所建模型的多种分析方法 Vensim 可以对模型进行结构分析和数据集分析， 结 构分析包括原因数分析、结果树分析和反馈回列表分析，数据集分析包括变量随时间变化的数据值 及曲线图分析此外， Vensim 还可以实现对模型的真实性检验，以判断模型的合理性，从而相应调 整模型的参数或结构1.2 Vensim PLE 的用户界面Vensim PLE 的用户界面是标准的 Windows 应用程序界面 Vensim 的主界面由一个工作区和一 组工具组成，主窗口是工作区，它包括标题栏、菜单、工具栏和分析工具，在有模型打开的情况下 还有图形工具和状态栏 图 1 是在模型打开情况下 Vensim PLE 运行后的主界面， 下面逐一介绍一下 各部分的含义标趙柱 菜申 主T具栏 開童「且/ / / /1.标题栏 ' '标题栏（Title Bar）包含两个重要的信息：当前打开的模型和工作区变量。

见图 6-7-21] Venemn.Customer.mdl e图6-7-2 Vensim PLE的标题栏工作区变量是指当前所选中的变量，可以双击某一变量或者通过控制面板中的变量选择控制来 使该变量成为工作区变量2. 菜单Vensim PLE中的所有操作均可通过执行菜单中的选项来实现，不过图形和分析功能除外见图6-7-3Fik Edit 调卉 Layout Nodsl Optors Help图 6-7-3 Vensim PLE 的菜单① File （文件管理）包含新建模型、打开模型、保存模型、打印模型和关闭模型等常用的功能 项② Edit （编辑）可以实现模型或模型局部的拷贝、粘贴操作，也可实现在模型中寻找某一变量 的操作③ View （观察）实现模型图形的缩放、设置和刷新等操作，以及作为文本格式预览模型等一些 功能④ Layout （布局）可以改变模型图形中元素的位置和尺寸 在Vensim PLE中该项功能是禁用的⑤ Model （模型）提供了对模拟控制、时间限度对话框的访问，可实现模型的检查、数据的导 入导出等操作⑥ Options （选项）提供了对 Vensim PLE的整体设置选项。

⑦ Windows （窗口）包括控制面板、输出窗口的设置和转换、出错记录和选择记录以及实现不 同模型窗口间的转换⑧ Help （帮助）包括使用手册、关键词查寻和版本信息等FILE （文件管理）和3. 主工具栏主工具栏提供了一些常用菜单项和模拟功能的快捷访问按钮，首先是对应EDIT （编辑）的工具，如图 6-7-4简泊岛a x ®剪切星制 粘越#图6-7-4 Vensim PLE中对应FILE和EDIT的工具按钮6-7-5F面的几个按钮和 RUNNAME编辑框用于模型的模拟和不同窗口类间的切换，见图^[Curwnt /尹竿韋«*徙・输也丈松F •出空口6-7-5 Vensim PLE中用于模型模拟和窗口类间切换的工具按钮##4. 画入树和流图工具栏6-7-6图形工具包括以下按钮，各个图标的意义见图T T I秒功 方范率交量 注科 if賣方程图6-7-6 Vensim PLE中的图形工具按钮① Lock （锁定）锁定图形后，鼠标可以选择图形对象和工作台变量，但是不能移动该对象② Move/Size （移动）用于对图形对象（变量、箭头等）进行移动、改变大小和选取③ Variable （变量）。

用于创建非状态变量的变量 （例如：常量、辅助变量等 ）④ Box Variable （方框变量）用于创建状态变量（用于Levels流位或Stocks积量）⑤ Arrow （箭头）用于创建表示因果关系的箭头⑥ Rate （流率）用于创建流率变量流率变量由互相垂直的箭头、开关以及必要情况下表示源 （sources）和漏（sinks）的云（clouds）⑦ Shadow Variable （重复变量）用于给模型添加一个已存在的模型变量作为一个辅助变量，而 不必再去关心它的原因⑧ Sketch Comme nt （注释）用于给入树和流图添加注解⑨ Delete （删除）用于删除入树或流图中的变量、线条和注解等⑩ Equations （建立方程）用方程编辑器创建和编辑模型方程5. 分析工具分析工具集包含了用于研究模型的一些常用分析工具分析工具能够展示关于工作台变量、变量在模型中的位置和取值、 模拟结果数据中变量的行为表现等的一些重要信息 见图6-7-7在VensimPLE和Vensim PLE Plus中不能对分析工具进行配置和修改Runs图6-7-7 Vensim PLE中的分析工具按钮① Causes Tree原因树）。

创建一个树状图，对于选定的工作台变量，列出作用于其上的各层 因）变量② Uses Tree （结果树）创建一个树状图，对于选定的工作台变量，列出其作用的各层 （结果）变量③ Loops （反馈回路）对于选定的工作台变量，列出通过该变量的所有反馈回路④ Document （模型文档）给出关于选定工作台变量的方程、定义、单位、参数和取值等的详细 信息文档⑤ Causes Strip Graph （原因图）给出选定工作台变量及其第一级原因变量的 Strip图，以方便追溯因果关系⑥ Graph （分析图）给出选定工作台变量随时间变化的 Strip图⑦ Table （数据表）给出选定工作台变量随时间变化的数据表格⑧ Runs Compare （运行比较）多次运行同一模型，如果只是改变其参数，将显示和列举各次运 行的参数比较6. 图符字体状态栏在Vensim PLE中，对于已有的图符和字体有两种方式来进行调整， 一种是用鼠标选中图符操作柄或变量，然后再点击主窗口底部的工具条，一种是直接用鼠标右键点击图符操作柄或变量，即会 出现相应的快捷对话框1）使用工具条对图符和字体进行调整图符字体工具条显示了模型中图形和对象的状态，可以改变所选对象的状态，实现不同视图之 间的切换。

字体图符工具条各按钮功能见图 6-7-8Ti乎冷忖酗Flom加 U半|丿回鼻列口'卜飼・弐|判鏑*・" **t+ 昭 N* 申耐 AAkI If Ffl图6-7-8 Vensim PLE中的字体图符工具按钮熟练掌握这些工具按钮的使用可以方便地建立起美观的系统动力学模型，但这些工具对于模型 本身并无实质影响，改变的只是模型的外观2）使用快捷对话框对图符和字体进行调整用鼠标右键直接点击要操作的图符操作柄或变量，就会出现相应的快捷对话框这些对话框包 括箭头选项对话框、开关选项对话框、注释对话框、变量选项对话框等① Options for Arrow （箭头选项对话框，图 6-7-9）Options for Arrow( from birth rate to birltis亩 厂 Dal司 making Cd(oiLire St^e/ThicknessPotariy忡 None C + C -#on the ——Jof the an ciw^ cuveCancdlPosition pdaity 帕此 at lhe (* Ario^head C Handle(* Inside C Outsider°n图6-7-9箭头选项对话框在箭头选项对话框中可以对因果关系箭头和流率量箭头的极性、字体等进行设置，也可以设置 箭头是否隐藏，箭头有无头、箭头的颜色及线的形状和宽度等。

② Valve Description （开关选项对话框，图 6-7-10）图6-7-10开关选项对话框在该对话框中可以对流率量的开关进行操作，调整流率变量相对于图符的位置和颜色③ Comment Description （注释对话框，图 6-7-11）SMpe 惰Nww 厂创TypeC Bow 广匸Im Bok r Cirde：广 HcMogon 广 Diamond「Tiimglc广 UplcHngie 广 Loop CfcWSBC Loop 匸ourt&rC^mmenl DescriptionFac«: ImesiNe^Romian 阴e |Poiil$|r映Hz —亠创 r iidic 1 —1厂 Undeiknt 厂 SlrfriShrouffh 厂如Cotoi@Ariai Unicode!逗Fiweds片 <^MS Mnohoi ©S^stpn @T ermrid ■®ttS_GB2312 TleHtP^Kfenn— 广 Cenlai 广 BdcwC AImm 广L* r r如TrueType limes New Remanlommetil [E warr-pteuiaphcs C Marie雷 Image广e:!qti BrniECi 广 Custom Mele^ieP 1」强臂Ei^f.jn^lhnShap? Cohr■厂 &KkgiwrKlCdc»f厂 no cans®LZOThefcnef? 1Cant el |##图6-7-11注释对话框注释对话框也可以通过点击画入树和流图工具条上的 Comment按钮打开。

注释可以是文字也可以是图形文字注释可以对注释文字进行选择字体、大小、颜色、加粗等操作，图形注释可以选择 位图也可以是 Windows的图元文件并可以对注释加边框，选择边框形状等④ Options for Variable （变量选项对话框，图 6-7-12）ShapeC None广 By 荷如C Cleai BokC CicleC Hewag。