微观交通模型（精选7篇）
微观交通模型 篇1
1 概述
近年来, 交通占我国石油消耗的比重不断升高, 其中道路交通既是各交通方式中能耗排放最大 (占比70%以上) 和增速最快的主体, 也是大城市空气污染的首要污染源。我国石油对外依存度在2009年已超过50%的警戒线水平, 温室气体 (GHG) 排放接近最大排放国 (国外研究机构称已超过美国) , 正面临着能源安全和GHG减排双重压力。2008年底, 我国城市道路和公路里程达400万公里, 其客货运量均占交通总体的70%以上。2009年, 中国汽车销量同比增长46%成为世界最大汽车市场, 机动车保有量同比增长18%达1.87亿辆。另外, 我国道路交通还存在机动车能耗比世界平均水平高, 以及日趋严重的城市交通拥堵等问题。针对如此庞大复杂且迅速增长的道路交通系统, 交通能耗排放和污染控制面临着严峻挑战, 而准确测算和评价道路交通油耗和排放是应对挑战需解决的重要问题。
2 油耗和排放测算模型的分类
按照测算模型的应用角度, 可从宏观和微观将油耗排放模型分为两个层次。宏观模型 (如COPERT、MOBILE、EMFAC等) 可以用来测算国家或城市的交通油耗排放总量和发展趋势, 但不能用于测算和评价交通管理 (未来交通节能减排的重要手段) , 如信号控制、电子收费等措施的节能减排效果。我国学者对宏观排放模型已有较多论述, 本文重点从微观层次阐述和分析国外各类微观油耗和排放模型的研究方法和最新进展, 旨在为开发油耗排放的测算和评价模型提供有益借鉴。
出于汽车在能耗和排放方面的设计需求, 微观油耗排放模型最早出现在汽车工程领域里[1,2,3,4], 而在交通领域中, 微观油耗模型的研究早于排放模型。直到上世纪90年代宏观模型在交通项目评估的缺陷被得到广泛认识后, 在美国公路研究合作项目 (NCHRP) 组织下, 微观排放模型[5]成为了交通领域的研究热点。理论上, 微观油耗模型和排放模型有很大的共同点, 但由于受各种驾驶状态下富燃贫燃以及催化转化的影响, 排放模型所考虑的因素更多, 开发难度更大。假设存在有准确的微观排放模型, 则根据碳平衡原理[6], 一定可建立出准确的油耗模型, 但反之不成立。根据模型的理论基础和开发方法, 微观油耗排放模型可分为四类:基于发动机动力分析的模型、基于驾驶模式分解的模型、基于速度-加速度的统计模型、以及基于功率需求的物理模型。下面从模型结构、输入变量、测算原理等方面展开分析。
3 各类模型的结构原理与测算方法
3.1 基于发动机动力仿真的模型
ADVISOR[1], PSAT[2]和EVSIM[3]是汽车工程领域内被广泛应用的油耗模型。这些模型使用行驶周期来模拟所选车辆的运行状态和相应的功率流, 需要复杂的车辆、发动机、排放控制、行驶周期等参数, 来计算扭矩、功率、车辆牵引力、以及油耗。以ADVISOR为例:模型由行驶周期模块提供汽车所应该满足的行驶轨迹, 向整车模块请求所需的速度, 整车模块利用汽车行驶方程式计算出满足这一速度请求所需的车轮转速和力, 再向车轮和车轴模块发出请求, 请求沿后向路径逐级向上级模块主减速器、变速器、离合器、机械负载等模块传递, 直到发动机和燃料转换模块, 计算出需要发动机提供的实际功率和燃料。
上述模型能够以非常高的精度计算特定车辆在指定行驶周期下的油耗排放, 但缺点也很明显, 需要繁多的输入参数和计算过程, 并只能针对特定的车辆。为了评价某车辆技术而非特定车辆的油耗, Simpson[4]设计了PAMVEC模型, 使用三个参数 (平均速度、速度比、加速特征值) 来刻画车辆行驶模式进而预测其燃油消耗。
3.2 基于驾驶模式分解的模型
这类模型将机动车在不同条件下所能遇到的典型驾驶状况进行了分类, 并按照各驾驶模式测算对应油耗排放。Akcelik[7]等人划分了怠速、匀速、加减速三种驾驶模式, 在后期发展为四种模式并应用于SIDRA[8]模型中。这类模型假设各模式的油耗排放是相互独立的, 且总油耗排放等于各模式的油耗排放之和。由于这类模型概念清楚、结构简单, 而且容易和交通模型建立接口, 模型的应用比较广泛。该模型的基本公式可以由式 (1) 表示:
其中, F为行驶区间的总油耗或排放, g;Xs为行驶区间的距离, km;ds为每个车辆的平均延误, s;h为每个车辆的平均停车次数;f1为车辆匀速行驶时的油耗或排放因子, g/km;f2为车辆怠速时的油耗或排放率, g/s;f3为车辆每次停车造成的额外油耗或排放, g。为了计算更准确, 模型建议使用者提供各加减速的初速度和终速度。如果不能提供, 模型将按照观测的时间和距离计算或者以完全停车的方式替代。关于停车, 模型需要定义最小匀速行车速度和加速度以区别两种不同的停车:匀速行驶过程中的停车和排队过程中的停车。
这类模型简单易用, 但缺点在于以平均驾驶状态下的加减速给出模型的油耗排放参数, 而不能区分由于不同驾驶者、不同交通状况等因素下的加减速的区别。后来的测试证明, 不同加速对油耗排放的影响非常大, 而且短距离出行的排放和油耗受加减速的影响更大, 因此该模型在短距离的预测效果不好。Post等人[9]的研究表明, 4km是这类模型应用的最小出行距离, 这类模型能够解释4km以上出行的90%的油耗变化。
3.3 基于速度-加速度的统计模型
对机动车行驶状态最直观的描述方法就是建立速度-加速度矩阵。因此, 最方便的微观建模方法[5]莫过于建立速度-加速度矩阵对应的查询表, 即根据实验数据对矩阵下的每一个速度-加速度单元给出平均油耗排放率。Andre等人和Joumard等人使用速度和加速度的乘积来代替加速度变量, MODEM模型是这一方法的代表模型, 该模型将油耗排放数据依据“速度”和“速度加速度乘积”进行分类, 在预测瞬时油耗排放时按照“速度”和“速度加速度乘积”组合进行选择和计算数值。
Cernuschi[13]将数据分成了五类加速模式, 分别代表高减速、低减速、匀速、高加速、低加速模式, 他对每一类模式都应用回归方法对排放-速度曲线进行了最佳拟合, 同时对怠速油耗排放进行区别对待。这种方法其实是速度-加速度矩阵方法的特例, 将加速度矢量的维数定义为5, 从而减少建模的数据需求, 也能减少模型预测时的计算量。Ahn[14]等人没有直接应用速度、加速度变量组成矩阵查询表, 而对速度、加速度进行了不同幂次的乘积组合。
在Ahn等人建立的VT-Micro模型中, 首先用分类回归树的方法把测试车辆分成几类, 然后将每一类的车辆把排放数据根据速度、加速度平均形成具有代表性的车辆排放数据。对每一类的车辆针对每一种排放物用速度、加速度不同幂次的乘积组合来确定最佳的拟合。VT-Micro[14]的基本形式如式 (2) 所示:
其中, MOEe为瞬时油耗率或排放率, mg/s;Lei, j为加速时速度幂次为“i”, 加速度幂次为“j”时的模型回归系数;Mei, j为减速时速度幂次为“i”, 加速度幂次为“j”时的模型回归系数;s为车辆的瞬时速度, km/h;a为车辆的瞬时加速度, m/s2。
基于速度-加速度统计模型的问题首先在于速度-加速度的分辨率。理论上, 矩阵的分辨率越高预测精度就越高。然而, 高矩阵分辨率也对各种车型基础数据收集和模型计算效率提出了非常高的要求。Kenworthy等人[15]指出, 以0.1 km/h为分辨率构建速度-加速度矩阵是不现实的。其次, 这种纯粹根据速度、加速度来拟合的统计模型虽然对特定的车辆数据可能有较好的拟合效果, 但是没有考虑车辆的油耗排放原理, 因此模型的通用性有待进一步验证。
3.4 基于功率需求的物理模型
为了克服统计方法不能解释车辆排放原理的缺点, 很多研究工作从车辆功率需求的角度建立模型。这种方法在很大程度上借鉴了基于汽车发动机动力的模型方法, 但在参数选择的微观程度上有别于汽车工程领域研究。最早油耗模型中的“功”需求的概念出现在Watson等人[16]上世纪80年代的研究中, 他们在基于平均速度的油耗模型中加入了用于和车辆动能变化的变量, 来反映车辆在加速时的功的需求, 如式 (3) , (4) 所示。
其中, F为行驶区间的总油耗, L;Vs为区间平均速度, km/h;K1、K2、K3、K4为系数;PKE为车辆在加速过程中的动能变化, 由公式 (4) 计算:
其中, Vf为车辆加速后的终速度;Vt为车辆加速前的始速度;Xs为车辆的行驶距离。在Post等人[9]的模型中, 特定车辆的瞬时油耗和功率需求开始得到比较深入的研究。这些模型试图计算车辆克服空气阻力、滚动阻力, 以及改变车辆动能来获得加速度时功的需求。该计算是在特定的行驶周期上完成的, 车辆所需要的能量被看作是车辆自身参数 (车重、风阻、胎阻系数、变速箱效率、发动机大小等) 以及车辆运行参数的函数。
由Barth等人[5]建立的CMEM模型被认为是对后续微观模型开发影响最大的基于功率需求的物理模型, CMEM通过车辆行驶模式和发动机运行参数计算逐秒排放, 能够与交通仿真模型较好结合。CMEM刻画了车辆排放的内部过程, 模型的物理意义更清楚, 尤其在车辆的排放控制措施的考虑上, 引入了“时变催化率模型”, 如图1所示。
CMEM模型结构特征可以归纳为两类输入变量、三个核心参数、六个主要模块。两类输入变量为车辆的自身变量 (车重、最大扭矩等) 和活动变量 (速度、加速度) 。三个核心参数为:燃油消耗率、发动机排放率、催化转换器的排放通过率。发动机排放是指在催化转换前的排放, 而尾气管排放是经催化转换后的排放, 排放通过率是尾气管排放与发动机排放的比值, 最终的排放是上述三个核心参数的乘积。六个主要模块是:发动机功率模块、发动机转速模块、空燃比模块、油耗模块、发动机排放模块、催化通过率模块。其中关键在于确定发动机功率, CMEM采用了式 (5) 、 (6) 估算发动机功率:
其中, Ptract为车辆在速度为v加速度为a行驶状态下的所需的牵引功率, k W;M为车辆重量, kg;g为重力加速度常数;θ为道路坡度;A、B、C分别为滚动阻力系数, 速度校正系数和风阻系数。ε为车辆的传动系统效率;Pacc为车辆的附属设备功率, 如空调等。
尽管CMEM仍然是目前应用最多的微观模型, 但其复杂参数设置和计算需求以及误差也使模型受到越来越多的质疑。Cappiello等人[17]针对这些问题, 在CMEM基础上建立了EMIT模型。EMIT的基础数据与CMEM相同, 均源自NCHRP排放数据库;模型结构也采用从发动机排放到尾气管排放的模拟过程;发动机功率也采用了与式 (6) 、 (7) 一致的算法。与CMEM不同的是, EMIT的预测目标不是特定型号车辆的排放, 而是将轻型汽油车看作一类预测对象;EMIT的模型结构简单, 仅设置了发动机排放和尾气管排放两个模块, 如图2所示;EMIT采用“碳平衡”的方法由排放计算油耗, 而CMEM则采用了由油耗到尾气的建模思路;EMIT模型直接建立了时变催化率和发动机排放之间的分段线形函数, 而CMEM模型建立了时变催化率同油耗的函数。
MOVES是美国EPA从2001后研发的新一代排放模型。目前已经发布MOVES2010, 两年过渡期后将取代MOBILE成为法规排放模型。MOVES (包括Nam为其开发的PERE模型) 代表了近年来油耗排放微观建模的最新进展。MOVES与CMEM和EMIT模型不同的是, 该模型在功率需求计算上采用了独立于车重的机动车比功率 (VSP, Vehicle Specific Power) 变量, 利用聚类分析的方法刻画VSP与油耗排放的关系。VSP的定义如式 (7) :
其中, m为车辆质量, t;v为车辆瞬时速度, m/s;a为车辆瞬时加速度, m/s2;ε为质量因子, 表示传动系中转动部分的当量质量;grade为道路坡度;g为重力加速度;CR为滚动阻力系数;CD为风阻系数;A为车辆前横截面积;ρ为空气密度。
对比MOVES和CMEM中采用的车辆功率需求公式, 式 (8) 和 (6) , 不难发现这两个方法有共同之处, 都以车辆速度、加速度、坡度为独立自变量。如果假定典型的车重和其他车辆系数, 两者会得到相同的结果, 因此, 这两种方法在本质上是相似的。
4 结论
出于汽车在能耗和排放方面的设计需求, 微观油耗排放模型最早出现在汽车工程领域里, 尽管其模型参数与交通参数相差甚远, 但这些模型对后来交通领域中的模型开发具有很大参考价值。在交通领域中, 油耗排放模型的研究很长一段时间局限在对速度、加速度的统计分析以及建立矩阵查询表等方法上, 计算效率较低且无法阐述油耗排放与交通行为的物理关系。以CMEM、MOVES模型为代表, 基于机动车功率需求变量的模型开发方法是目前主流方法。尤其是独立于车重的机动车比功率 (VSP) 变量, 既保留了汽车工程领域的物理模型的优点, 又减少了模型深入参数的复杂性, 适用于与交通参数的衔接, 是油耗排放模型的研究与应用方向。
参考文献
[1]Argonne National Laboratory (ANL) .Powertrain System Analysis Toolkit (PSAT) :A Flexible, Reusable Model for Simulating Ad-vanced Vehicles, October2006[R].http://www.anl.gov/techtransfer/pdf/PSAT.pdf, Accessed March2, 2010.
[2]Chau K.T., Y.S.Wong, and C.C.Chan.EVSIM–A PC-based Simulation Tool for an Electric Vehicle Technology Course[J].In-ternational Journal of Electrical Engineering Education, Vol.37, No.2, 2000, pp.167-79.
[3]Simpson A.G.Parametric Modelling Of Energy Consumption in Road Vehicles[D].Ph.D.dissertation, School of Information Tech-nology and Electrical Engineering, The University of Queensland, Australia, 2005.
[4]Barth, M., F.An, T.Younglove, G..Scora, C.Levine, M.Ross, and T.Wenzel.Comprehensive Modal Emissions Model (CMEM) , Ver-sion2.0, User's Guide[R].Univ.of California, Riverside, Riverside, California, 2000.
[5]王晓东, 孙丽玮.基于碳平衡法的汽油机与柴油机油耗模型研究[J].交通节能与环保.2009, 03期, pp.29-32.
[6]Akcelik, R.and M.Besley.Operating Cost, Fuel Consumption, and Emission Models in SIDRA and aaMotion[C]Paper Presented at the 25th Conference of Australian Institutes of Transport Research, Uni-versity of South Australia, Adelaide, Australia, 2003.
[7]Ahn, K., H.Rakha, A.Trani, and M.Van Aerde.Estimating Vehi-cle Fuel Consumption and Emissions based on Instantaneous Speed and Acceleration Levels[J].Journal of Transportation Engineering.Vol.128, No.2, 2002, pp.182-190.
[8]Cappiello, A., I.Chabini, E.Nam, M.Abou-Zeid, and A.Lue.A Statistical Model of Vehicle Emissions and Fuel Consumption[C].Proceedings of IEEE5th International Conference on Intelligent Transportation Systems, 2002, pp.801-809.
[9]Nam, E.K., and R.Giannelli.Fuel Consumption Modeling of Con-ventional and Advanced Technology Vehicles in the Physical Emis-sion Rate Estimator (PERE) , Draft[R].EPA420-P-05-001.U.S.Environmental Protection Agency.February2005.
微观交通模型 篇2
现实表明,交叉口是道路交通的瓶颈,也是交通事故的多发地带,道路交叉口安全设计对整个路网的通行能力和安全性有重要影响,因此在交叉口设计中,对其安全性进行研究意义重大。国内外对城市道路交叉口安全性评价的研究已经取得了一些成果[1,9],主要采用调查统计和仿真的方法对交通安全性及影响因素进行研究。已有研究成果的研究对象主要是城市路网,绝大部分机动车为小汽车。在港区路网中车辆构成相对复杂,大型车辆比例较大。由于大型车辆和小汽车的运动力学特性如加减速、跟车等交通特性差异很大,而这些性能直接影响交叉口安全性,因此对港区交叉口安全性进行评价时,不能完全按照城市道路交叉口安全性评价方法进行。本文主要采用仿真方法建立港区平面交叉口微观仿真模型,提取评价指标,对模型有效性及港区交叉口安全性进行评价。
1 面向港区平面交叉口安全性评价的微观交通仿真模型
本文采用二维元胞自动机模型来描述港区交叉口微观仿真模型。
1.1 交通冲突制动距离
交通冲突制动距离是交叉口安全性评价的一个重要参数,仿真中的车辆潜在交通冲突区域及严重程度是根据制动距离来进行划分的,不同类型、不同初始速度和驾驶行为的车辆,其交通冲突的制动距离有很大的差别。考虑驾驶员反应时间、制动力产生时间及制动力增长时间等参数,交叉口交通冲突中的制动距离s可简化为[9]:
上式中,vo表示汽车初速度,可以通过相似路口调查统计得到;t2表示开始踏下踏板到汽车上出现制动力所经过的时间,t3表示制动力增长时间,jmax表示汽车最大制动减速度,t2、t3、jmax可以通过不同类型车辆的动力学特性实验得到。
1.2 大型车辆交通冲突轨迹
列车-半挂车结构车辆在交叉口转弯时,牵引车头与半挂车不在同一直线上,车头和半挂车正常转弯轨迹为圆弧形,而刹车制动时,车头会沿车轮位置沿直线前进,半挂车绕铰接点以圆弧轨迹逐渐顺直,直行流与右口左转流情况下的大型车辆交通冲突轨迹如下图1a所示。
如下图1a所示,左转车辆以半径为r的弧度转向目标车道,当直行车辆C2突然制动时,右口左转车辆C1为避免与C2碰撞而进行刹车制动,C1车头沿着行车方向继续前进,当车头左侧位置分别在A1和A2时,制动后行进到与车辆C2碰撞的最长距离分别为s1和s2,在已知车型、初始车速等条件下,制动距离s可由公式(1)得到,因此比较s与s1、s2的大小可判断车辆是否存在潜在冲突。上述冲突情况是直行车辆与右口左转车辆的冲突轨迹,大型车辆不同冲突角度的轨迹是不同的,上图1b为右转车辆与右口左转车辆发生冲突的轨迹示意图。图1b中,两辆车D1,D2在正常情况下均按圆弧轨迹行进,当D2突然制动时,车头仍按轨迹继续直线前进,半挂车随铰接处绕一定的弧度前进。为避免碰撞,车辆D1也进行刹车制动,其车头向前运行,D1车头在不同角度下与D2的潜在冲突点分别为A2,B2,C2,为避免发生碰撞,车头位置在A1,B1,C1点时,对应制动距离s需要小于s1、s2、s3。其他角度下的冲突与上述两种情况类似,不再赘述。
1.3 交通冲突区域的仿真描述及冲突严重程度判别
本文采用二维元胞对交叉口仿真区域进行描述,每个元胞的长宽均为1.25米,由于大型车辆宽度一般不超过2.5米,所以车辆宽度占有的元胞数最多不超过3个。交叉口区域被二维元胞离散后,仿真中需要采用元胞数量及元胞位置来描述车辆的运行轨迹,下图为大型直行车与右口左转车辆冲突中车辆位置及元胞表示图。
交叉口安全性评价中,需要根据交通冲突次数和严重程度进行评价。本文根据当前车辆和相邻车辆占用元胞的重叠程度对交通冲突及严重程度进行判别。将冲突严重程度分为三级:一般冲突,中等冲突,严重冲突,其对应重叠的元胞数分别为1,2,3及以上。值得注意的是,重叠只是在车辆没有采取紧急措施情况下才会发生,是一种存在的可能性,并不表示一定碰撞了,另外,二维元胞上是一种位置的近似表达(车辆边角处并没有充满整个元胞),也并不意味着两个元胞重叠实际车辆就发生了接触。
1.4 仿真行驶规则
车辆在通过交叉口的,必然也受到前方车辆的影响,其仿真驾驶行为在本文微观模型中采用以下几个方面进行概括:
1.4.1 加速规则:
1.4.2 减速规则:
在普通元胞模型中,车辆之间的最小距离为零,相邻车辆占有的元胞不会出现重叠现象,因此不能判定冲突的严重程度。本文模型不设置最小距离,根据驾驶行为和车辆动力学特性确定仿真中车辆之间出现的元胞重叠情况,用来进行冲突严重程度判别。如果则v(t+1)=max(0,v(t)-Dkmax),其中s(t,k,v(t))表示k型车在时刻t、初始速度v(t)下的最小制动距离,si(t)为当前车辆在方位i制动后的运行距离,Dkmax表示k型车辆在交叉口行驶的最大减速度。
1.4.3 位移规则:
x(t+1)=x(t)+vx(t),y(t+1)=y(t)+vy(t)。其中vx(t)表示在t时刻x轴方向的以元胞数表示的速度,其中vy(t)表示在t时刻y轴方向的以元胞数表示的速度。
2 数值仿真
2.1 仿真环境
采用十字标准交叉口进行仿真。交叉口入口车道均为3车道,车道宽度为3.75米,采用二维元胞对交叉口进行网状分割,元胞长宽均为1.25米,仿真车型分为三种,分别为大型车(长度10米的列车-拖挂车),中型车(长度6米的列车-拖挂车)和小型车(长度5米的小汽车),控制信号采用二相位固定配时,周期为90秒。不同车型在交叉口自由流速度为30km/h-40km/h。交叉口四个入口处上游的发车频率区间为[0.2,0.6],呈周期性变化来模拟各时段交通流量。交叉口采用固定配时信号,周期为120秒。
2.2 仿真结果及分析
2.2.1 交通冲突次数的时段分布
本次实验的仿真时间为早上6点到晚上22点,共计57600秒。下图3为不同时段冲突数据。可以看出,从冲突次数来看,一般冲突的数量远远大于中等冲突和严重冲突,全天统计总数达到951次。中等冲突和严重冲突之和的总数为355次,仅为一般冲突的三分之一。严重冲突次数较少,全天统计仅为72次,且部分时段的冲突数为0次。但从图3可知,虽然不同类型冲突的统计次数不同,但其峰值都出现在7-9点、12-14点、下午18-20点之间,而这些时段为仿真交叉口早、中、晚三个高峰交通流量区间,这说明冲突次数与交叉口流量的大小是正相关的。要减少交通冲突次数,需要特别加强流量较大时段的交通管理和组织措施。
2.2.2 交通冲突比例的时段分布
下图4为各时段的交通冲突类型比例。由图4可以看出,交通冲突类型比例没有按呈现出高峰和非高峰特征,这说明交通冲突类型的比例与通过交叉口的交通流量大小关系不大。由上图可知,跟驰冲突的比例远大于正面冲突和侧面冲突比例,侧面冲突比例最小,一方面是由于交叉口参与跟驰的车辆比例较大,导致跟驰冲突次数增加,另一方面是与司机的驾驶行为相关,一般来说,跟驰冲突造成的事故远小于正面和侧面冲突,司机的警惕性相对较小,而在其他的冲突形式特别是侧面冲突中,很容易造成人员伤亡事故的发生,司机驾驶也更加小心,这也是符合现实驾驶规律的,从另一个侧面也证明了本文仿真模型的有效性。
2.2.3 交通冲突对交叉口通行能力的影响
将交叉口四个入口处上游的发车频率区间设为[0.4,0.5],通过交叉口区域车辆的平均速度来考查不同类型交通冲突对交叉口通行能力的影响。由于这10次仿真试验的交通流发生强度基本一致,因此可以采用不同类型和数量交通冲突条件下的平均速度来反映交叉口通行能力。下图5为120分钟内,交通冲突次数、类型与交叉口平均车速关系图。
通过对表中数据进行相关性分析,得到跟驰冲突、正面冲突、侧面冲突与车辆平均车速的线性相关性分别为-0.17、-0.15、-0.76,这说明侧面冲突对交叉口的通行能力影响最大,而跟驰冲突和正面冲突与平均的关系相对不明显。同时我们也能通过上图各曲线之间的关系定性分析各冲突与车速数据之间的关系,而在存在侧面冲突的统计周期,通过交叉口的车辆的平均车速降低明显,证明了上述相关性分析的正确性。通过分析可知,在交叉口交通冲突的控制措施方面,应该特别注重减少侧面冲突的发生次数。
3 结束语
本文对港区平面交叉口上比例较大的大型货运车辆转弯行驶轨迹进行了分析,通过建立二维元胞模型,对元胞加速、加速、位移规则进行了改进,通过港区平面交叉口微观交通仿真,得出跟驰冲突是影响平面交叉口安全性的主要冲突类型,同时侧面冲突是影响交叉口通行能力的首要冲突类型。
参考文献
[1]袁黎,袁荷伟,项乔君,陆键.基于交通冲突分析的公路信号交叉口安全评价[J].交通信息与安全,2010,(01):117-120.
[2]赵永红,白玉,杨晓光.基于Poisson过程的交通冲突预测模型研究[J].交通信息与安全,2011,(01):8-11.
[3]周家祥,许鹏,柴干.基于交通冲突的交叉口安全模糊综合评价[J].交通信息与安全,2008,(02):123-126.
[4]安琨,杨晓光.城市道路连接交通安全分析与仿真评价研究[J].交通信息与安全,2010,(01):112-116.
[5]RAO V T,RENG ARE JUVR.Modeling Conflicts of HeterogeneousTraffic at Urban Uncontrolled Intersections[J].Journal of TransportationEngineering,1998,(2):23-341.
[6]赵文秀.用交通冲突技术评价京珠南高速公路交通安全[J].公路与汽运,2007,(1):43-45.
[7]王力,刘卫中,洪于亮,范耀祖.基于分类交通冲突与微观仿真分析的城市交叉口安全诊断及改善[J].中国安全科学学报,2009,(02):38-42.
[8]常玉林,陆建荣,张利,魏领军.基于交通冲突技术的交叉口安全评价[J].合肥工业大学学报(自然科学版),2009,(05):636-639.
微观交通模型 篇3
1 智能交通控制的基本结构
在智能交通控制系统中，由于子系统可大可小，所以系统的结构也多种多样。归纳起来，城市交通控制这样的大系统，其结构方案目前有以下三种[3]：分散控制、集中控制和分布式计算机控制。交通控制从最初的定时信号控制到感应控制，控制效果有了很大的提高。目前，主要的感应控制系统有英国的SCOOT、澳大利亚的SCATS、日本的CACS控制系统等，这些控制系统主要是集中控制型结构，即交通控制方案由控制中心来统一制定，各个路口控制器并没有自己动态调整的能力，只是负责交通数据的采集以及控制方案的执行等任务。这种结构在控制策略的制定上主要是以控制区域内关键交叉口的交通数据为主，对局部交通的波动难以给予有效考虑，并且，由于控制方案的制定都需控制中心来完成，导致控制中心优化算法复杂，运算量大，系统效率低，难以适应多变的交通局面。如SCOOT系统几乎所有相关控制策略模型都是通过数学模型的仿真中获得，这就要求抽象的数学模型必须准确地反映系统的运行状态;另一方面，数学模型的精确度越高，结构就越复杂，因而仿真时间就越长，这将会在实时性与可靠性之间产生矛盾。从控制方式来看，SCATS属于一种开环控制，不具有反馈功能。该系统的控制参数与交通状态的对应参数是事先设置的，这将会导致实时性不够好。同时由于该系统可选方案数目限制，执行每一方案持续时间较长，在一定程度上影响控制的随机性和参数的优化程度。随着微处理器性价比的提升，在每个路口设立一个工控机已成为可能，这样每个路口的控制器均有足够的能力完成自身控制策略的制定与执行。本文中使用分布式计算机控制结构，将A-gent应用于每个路口的信号控制器中，设计开发出交通信号控制Agent(TSCA)用于完成交通信号的控制;并将强化学习方法与基于经验知识的控制方法结合起来用于TSCA控制策略的学习中，另外管理Agent可以指导TSCA在交通拥挤的情况下与相邻的TSCA相互协调，以提高TSCA的控制效果。
2 基于MAS的多路口微观仿真
2.1 路口Age nt的结构
利用TSCA实现分布式协调控制的过程可以概要地描述为：车辆检测到的路况信息发送给TSCA的学习器，同时相邻的TSCA也为学习器提供相关路况信息;学习器根据接收到的信息以及有关经验知识或者学习得到的定量信息，为行为决策器提供决策依据;行为决策器根据学习器提供的依据选择行为，并由控制执行装置执行控制行为。当控制行为作用于交通路口后将改变路口的交通状态，经过一定的时间间隔(例如10秒)，车辆检测器再次将检测到的路口状态传送给TSCA，并计算得到一个强化信号反馈给学习器，学习器根据该信号修正Q值，并再次根据交通状态进行决策。设计时具体的路口Agent的结构如图1所示。当TSCA根据检测到的交通状况，需要通过协调以缓解自身的交通负荷时，可以通过协调模块与相邻路口Agent进行协调。管理Agent可以通过通讯模块发送控制指令给TSCA,TSCA无条件执行管理Agent的控制方案;而且TSCA需要将控制的效果反馈给管理Agent，以便管理Agent可以对自身所具有的经验知识进行更新。
2.2 路口Age nt的实现
在仿真路网上的每个交叉口设置一个TSCA，用于实现交通信号灯的控制。TSCA的实现以Visual C++6.0为编程工具。TSCA类是Windows的线程类CWinThread的派生类，定义形式如下：
其中，函数InitialAgent()实现对Agent的初始化;函数QLearning()及函数DecsionMaking()用于实现Q学习算法[4]，其中使用的是神经网络类CNetwork。
2.3 路口Age nt通讯
(1)与相邻路口Agent的通讯作为交通信号分布式控制系统中的TSCA，它与相邻TSCA之间的通讯最多，也最频繁。这主要是因为在分布式控制中，传统意义上的子区甚至整个区域协调控制的实现都是通过相邻TSCA之间的协调来完成的。当TSCA所控制的信号灯颜色改变时，必须将信息发送给所有与其相邻的TSCA，以便它们在决策时及时应用最新信息。由于TSCA可能具有多个相邻路口，但是数目一般不会超过六个，而且消息的内容较短，因此仍采用直接通讯方式来实现。当TSCA所控路段的交通状况因为某些原因，比如，由于发生了交通事故而十分拥挤时，为了尽快疏通交通，需要向相邻路口发出协调请求。协调请求是针对某个具体的相邻TSCA(由管理Agent指定)而发出的，属于点对点的直接通讯。
(2)与管理Agent的通讯TSCA与管理Agent之间的通讯是双向的。一方面，管理Agent向TSCA发送控制策略，主要是控制型指令;另一方面，TSCA需要向管理Agent发送有关自身的交通状况信息[5]，并对执行控制策略后的效果进行反馈。
2.4 路口Age nt间的协调
交通控制Agent系统中，没有设置专门的协调A-gent，主要由TSCA自身以对策论或社会规则、交警经验为依据处理协调问题。但在某些情况下，系统的管理Agent也可以发出协调性指令，发送给TSCA执行，属于集中与分布相结合的协调方法。需要说明的是社会规则可以根据具体城市的交通状态来更改，本系统中使用主要的社会规则有：
规则1：若B的实际交通流量低于某一阈值，则B应执行使A获得最大赢得值的行为;
规则2：若A与B进行协调，在下两个决策间隔内不再接受其他TSCA发出的协调请求;
规则3：当所控区域中的路口均处于交通高峰时，TSCA间停止基于对策论的协调，而是由管理Agent根据经验知识进行协调，具体的协调流程如图2所示：
3 多路口微观仿真系统的实现
为了模拟实际交通参数的检测手段，系统通过建立虚拟检测线圈，模拟现实中的检测线圈的工作原理，检测仿真环境中的交通状况，为用户开发设计智能交通信号控制策略提供交通流数据。为了灵活的支持用户自定的智能信号灯控制策略，本系统采用动态链接库的方式对外部用户自定交通信号控制策略进行仿真的方法，同时在软件中通过建立外部抽象接口提供一整套的API函数，提供给外部包括检测器数据，交通信号灯数据，道路拓扑数据等实时数据以及进行数据库操作，这样就能为用户开发自己的智能交通控制策略动态链接库插件提供仿真中实时交通检测数据，并使动态链接库插件在主程序中实现来获得交通信号灯的实时显示状态，从而指挥路口车流的通行。本文对一个由简化的6个灯控交叉口构成的交通控制区域进行信号控制方案的设计，单个路口中的T型路口采用三相位控制方式[6]，十字路口采用四相位控制方式[7]，以基于MAS的城市交通信号协调控制策略动态链接库插件进行实例仿真，通过仿真证明该控制策略在交通信号灯控制系统中的有效性。
具体的动态显示效果如图3所示：
4 结束语
Agent技术作为一种新的软件开发方法及人工智能的最新研究成果,是计算机技术的一个飞跃,交通系统本身的复杂性使得传统的研究方法难以有所作为,Agent技术的出现为进行交通问题研究提供了理想的解决途径,基于多Agent的交通仿真是一个庞大的、长期的研究过程，需要投入大量的人力及物力。作为对该研究的初步尝试，在目前的情况下，我们采用Visual C++6.0为开发工具，建立基于多Agent的智能交通仿真环境，并进行简单的小区域仿真模拟，将来可以将整个城市划分成多个小的区域，然后再增加一个城市管理Agent来负责各区域管理Agent，这样就能实现整个城市的交通微观仿真系统，为今后进一步的交通控制工作奠定基础。
摘要：交通仿真是研究交通问题的重要手段,而Agent特有的自治性、协作性等特点为交通仿真提供了较好的手段,文章着重进行了基于MAS的智能交通控制微观仿真研究,并运用VC++6.0开发了一套具有实用价值多路口交通仿真系统。
关键词：智能交通,仿真,多智能体
参考文献
[1]Klaus Fischer,Norbert Kuhn,A DAI Approach to Modeling the Transportation Domain,DFKI-Research Report RR-93-25.
[2]俞峥,李建勇.多智能体在交通控制系统中的应用[J].交通运输工程学报,2001,1(1):55-57.
[3]刘智勇.智能交通控制理论及其应用[M].科学出版社.2003.
[4]Watkins C.,Dayan P.,Q learning[J],Machine Learning,No.8,1992,279-292.
[5]姜贵艳.道路交通状态判别技术与应用[M].人民交通出版社.2004.200-213.
[6]承向军,杨肇夏.基于多智能体技术的城市交通控制系统的探讨[J].北方交通大学学报,2002,26(5):47-50.
[7]汤志康、郑积仕.基于神经网络的单交叉口模糊控制[J].中国水运.2005,3(12):14-16.
[8]李捷.城市智能交通信号控制系统微观仿真软件的研究[D].福州大学,2005.
微观交通模型 篇4
关键词：企业危机,成因,影响,危机管理,系统
一、引言
企业在日常经营中会遇到各种各样的危机事件,如自然灾害、人为灾害、产品质量问题、财务问题、罢工等等。企业危机是指能够对企业及其产品和声誉造成极大潜在破坏的事件。它一旦发生,可能给企业带来巨大的威胁,若处理不当可能给企业带来灾难性的影响。企业危机作为一种客观存在,它存在于企业生产经营过程中的每一个阶段,每一个方面。企业内部由于人员、技术、设备、资金、管理等因素,会给企业带来难以克服的企业危机,而企业外部由于经济与社会环境的波动、突变,也会给企业带来难以料想的企业危机。
二、文献回顾
国外的危机管理研究源于美国,开始于20世纪30年代,针对企业的危机管理研究则开始于20世纪70年代中期。
二十世纪80年代以来,随着企业竞争环境复杂性的不断增加,特别是1982年的芝加哥“泰诺事件”爆发后,西方学者开始系统地把危机理论应用到经济管理和企业管理的领域中来,开始研究危机的来源、种类和遭遇危机时的措施对策。二十世纪80年代末,美国学者提出将企业危机的预防与控制的管理立足点置于企业内部管理过程,将管理失误作为危机起源来研究其过程机理。他们认为企业管理的失误来自两个方面,一是外部环境突变造成的冲突;二是内部决策不当所导致的问题。
伦敦商学院的管理专家萨尔在1999年发现,“行为惯性”是导致企业失败的重要原因之一。成功带来的正反馈促使企业经营者相信,他们发现了一条最佳途径,能使他们集中精力构建和拓展其制胜体系。然而随着环境的变化,这种体系可能很快变得僵化。一旦公司的外部环境发生变化,按成功模式行事反而导致了失败。
国内目前对危机管理的研究主要处于起步阶段。对危机管理的理论模型的研究还比较少,但已经开始并逐渐重视危机管理的理论与方法的研究。
徐兆海(2001)从危机沟通方面详细论述了南京冠生园事件失败的原因,并提出了相应危机管理的策略;
张伦明(2001)结合互联网时代特征,提出新形势下,危机传播的新的特点,从而提出了互联网时代危机管理的思考。
孟雪梅、贾春华(2001)提出信息化战略在危机管理中的应用思想,认为中小企业预警式战略重点为危机管理系统,分为三部分:企业危机预测系统,危机中企业的控制系统,危机后企业恢复与再开发系统。
任国元(2001)提出了质量管理中的PDCA循环方法应用于危机管理,按PDCA循环程序来进行危机管理的思想。
柳炳祥(2002)讨论了数据挖掘技术在企业危机管理中的应用的思想。
四川大学管理学院2002年成立危机管理研究所,专门就危机管理的理论与方法进行研究。
处于多变环境中的企业是一个复杂巨系统,所面临的危机非常复杂,而当前对国内企业危机管理的大多数研究只停留在表面,缺乏对危机成因和影响进行深入探讨和从实践的角度对危机管理模型的构建。为了有效避免危机的发生或降低危机对企业造成的损失,有必要运用科学的理论和方法研究危机的成因和影响,构建危机管理模型,为企业有效应对危机、实现健康有序发展提供借鉴。
三、企业危机的成因与影响
1. 企业危机的成因
根据企业危机的分类,可将企业危机产生的原因分为企业外部环境原因和企业内部环境原因。
(1)企业危机形成的外因。(1)国家政治、法律、政策的变化。国家相关法律法规的修订、出台,国家政权的稳定与否,国家产业政策和行业相关税收、财政方面的政策变动,都将会对行业的发展产生巨大的影响。(2)社会、经济环境的影响。社会环境是指一个国家或地区的社会组织、社会结构、人口状况、风俗习惯、历史传统、文化基础等。一旦产品或服务与当地消费者市场相冲突,或是因宗教、意识形态而与当地利益相关者产生冲突,很容易使企业陷入危机之中。经济环境指一个国家或地区的社会经济制度、经济发展水平、产业结构、劳动力状况、物资资源状况、消费水平、消费结构等。企业越适应当地社会、经济环境,则受到的危机可能性也越低。(3)弱势的竞争地位。与国外企业相比,我国企业普遍存在市场竞争意识淡薄,管理水平不够,产品质量差,技术含量低,生产规模小,服务意识低等不足。这势必会造成以劳动密集型为主的国内企业在全球竞争中的不利地位,危机爆发的可能性也大大增加。国际间贸易冲突使得企业危机发生可能性更是大幅增加。(4)不可抗拒的外部因素。不可抗拒的外部因素包括自然灾害:地震、洪水、台风等以及人为不可抗拒外部因素:恐怖袭击、他人纵火、爆炸、瘟疫疾病等。这些因素都会对企业的经营产生巨大影响,且具有危害性大,突发性强、难以防范的特点。例如:2004年东南亚海啸、2008年我国南方的冰冻雪灾害和四川汉川大地震也都极大的影响了当地相关行业的经济发展。
(2)企业危机形成的内因。(1)管理体系混乱。企业中比较普遍的存在组织部门庞杂,职能不清,机构重叠,管理随意性大等缺点,致使企业内部不能形成一个高效统一的指挥体系。同时,国内企业的管理者素质参差不齐,职业经理人队伍制度不健全,缺乏必备的专业危机管理知识,难以制定出完备的企业战略规划,应付当今国际激烈复杂的市场竞争。这些企业管理水平上的问题已经成为中国大部分企业的通病,不但降低了企业的决策、管理效率,一旦企业遇到突发事件,就很难制定出有效的应对措施。(2)企业经营管理制度的不健全。企业在经营管理制度上的缺陷极易造成企业陷入危机当中。在我国,由于企业改制的不彻底,市场经济制度建立的时间较短,无法避免的在制度上产生一时难以解决的痛疾,企业管理理念落后。大环境的复杂多变必然导致国内大部分企业的畸形发展,经营管理制度的不健全、不完善,并且执行不严。企业的管理制度反而成为阻碍企业发展的桎梏,成为中国企业危机频发的重要原因。(3)危机认识不到位。多数企业没有将危机管理纳入到企业的战略规划中,认为企业危机是企业管理中的非正常态管理,只有当危机爆发时危机管理才需要进行,属于临时性应急行为,缺乏长期对企业进行的危机管理培训工作,缺乏全员的危机感。另一方面,认为危机只会带来负面损失,而将危机管理仅仅看成是一种事后的补救措施,看不到隐藏于危机中的机遇。(4)缺乏专业的危机管理人才。目前,由于我国的企业危机管理尚处于摸索阶段,危机管理人才,尤其是高级危机管理人才缺乏,大多数企业管理者的危机管理专业知识匾乏,危机应对手段欠缺、危机管理经验尚浅,使得企业在处理危机时用人捉襟见肘,直接影响了危机处理的效果。
2. 企业危机给企业带来的影响
(1)企业的声誉受到损害。当危机发生时,会对企业的经营产生极大的影响。如果企业应对不当,无法迅速消除这些影响,使损失降至最低,就会损害企业辛辛苦苦在市场中建立起来的声誉。
(2)损害企业的信用以及社会公众对企业的信任和信心。企业危机发生时,企业在产品生产销售以及资金运转等方面都容易出现问题,往往会造成产品质量下降、无法及时支付贷款等情况,从而使企业在市场交易中的信用程度下降,使交易对方丧失对企业的信任和信心。
(3)导致企业员工忠诚度下降。企业危机是丧失员工忠诚度和支持的最快的原因之一。危机中企业管理所采取的各种行动都会在员工的眼中放大,并得到评判,对企业危机的处理从一个侧面展示出公司的领导能力。
(4)导致企业销售下降。由于市场满足同一种需求的产品种类很多,顾客不一定认为只有某一家企业的产品或服务对他们有吸引力,他们能够很容易地选择其他企业的产品或服务来满足自身的需求。同时,顾客也可能会认为危机己经使企业顾此失彼,处于危机中的企业根本无暇顾及他们的需求。
(5)导致企业员工劳动生产率下降。在危机发生过程中及之后,所有员工的劳动生产率几乎都会有不同程度的下降。在大多数情况下,危机会影响员工的心神,造成工作效率和劳动生产率下降。
(6)迫使企业的产品或服务发生变动。企业危机会迫使企业不得不追加新的费用对所提供的产品或服务做一些变动。这些变动可能包括完全改变产品或服务原有的营销策略,甚至可能是更强烈的变动,如取消某一品牌或放弃某一细分市场。
可见,企业危机给企业带来的后果是严重的,影响是全面的,损害是惨重的,因此,对企业进行企业危机管理必不可少。
四、企业危机管理模型
企业危机管理是一种全局性、战略性、综合性的管理,它的社会基础在于企业自身的经营过程。企业危机管理就是使企业不断地修正自身缺陷以抵御外部压力、不断与变化的客观环境相吻合的管理过程。
本文提出的企业危机管理机制模型分为宏观和微观两个层面。宏观层面主要包括三个要素:企业危机管理文化、企业资源组织保障与企业危机战略。微观层面包括四个要素:危机预警、危机预控、危机处理、危机管理总结。
1. 企业危机管理宏观层面
企业危机宏观管理是从企业危机文化出发,逐渐形成企业“居安思危”的价值观和行为准则,合理组织和分配企业资源,建立和完善企业抗击危机的战略规划。
(1)形成企业危机文化。企业危机文化形成就是要在企业内部营造一种企业危机管理的气氛,把企业安全需要转化为员工具体的奋斗目标、信条和行为准则,形成员工维护关爱企业形象的精神动力,为企业的信誉与形象建设目标而努力。危机管理要求企业在企业文化中有深层面的危机感,使危机意识在所有员工内心中形成一种潜意识,让危机成为计划中的一部分。
(2)企业资源组织保障。危机管理需要一定的物资准备,要有一定的财务预算以及物资设施准备。其次,应该加强危机管理组织的培训并进行危机模拟训练,加强其决策能力、控制能力以及执行能力。再次,企业必须建立良好的公共关系资源,要加强与媒体、政府的联系和协调,与之建立良好的关系,以便在危机中取得同情和支持。此外,要有充分的信息资源准备,为企业危机管理中的预测、决策以及运行提供重要的信息保障。
(3)企业危机战略规划。在企业战略的规划与安排上,把危机管理列为企业战略的实施环节,从战略的高度将危机管理的制度、流程、组织和资源列入企业战略管理的体系当中。融入战略管理过程的危机管理的目标是预防危机、防患于未然,积极、有效地处理并转化危机,维护和提升企业形象,使企业顺利达到预期的战略目标。
2. 企业危机管理的微观层面
企业危机管理微观层面是指企业在企业危机宏观管理指导下,通过危机预警、危机预控、危机处理和危机管理总结完成企业日常危机管理的程序和步骤。
(1)危机预警。企业危机预警系统致力于从根本上防止危机的形成、爆发,是一种对企业危机进行超前管理的系统。企业危机预警系统包括信息搜集子系统、信息分析和评估子系统、危机预测预报子系统和危机预处理子系统五个子系统。
其中,信息搜集子系统收集可能引发危机的外部环境信息和内部经营信息;信息分析、评估子系统主要是对危机环境进行分析,了解与危机事件发生有关的微观动向,察觉环境的各种变化,保证当环境出现不利的因素时,能及时有效地采取措施;危机预测预报子系统对企业经营的各方面的风险、威胁和危险进行识别和分析,并对每一种风险进行分类管理,从而准确地预测企业所面临的各种风险和机遇。同时判断各种指标和因素是否突破了危机警戒线,根据判断结果决定是否发出警报;危机预处理子系统是预先制定危机预处理方案,把危机消灭在萌芽状态。企业危机预警系统的构成如图3所示。
(2)危机预控系统。企业危机管理的重点应放在危机发生前的预警和预控上,而非危机发生后的处理、总结和恢复方面。为此,建立一套规范、全面的企业危机管理预控系统是必要的。
首先,成立企业危机管理委员会,企业危机管理委员会的成员应尽可能选择熟知企业和本企业内外部环境、有较高职位的管理人员和专业人员参加,以便于通览全局、迅速做出决策。其次,培养一支训练有素的危机处理专业队伍。危机处理专业队伍是处理危机的骨干力量,应该由各类专业人员组成。人员要涉及销售、生产、技术、宣传、法律等诸多部门。再者,进行危机处理的模拟训练。模拟训练应包括心理训练、危机处理知识培训和危机处理基本功的演练等内容,定期的模拟训练不仅可以提高企业危机管理委员会的快速反应能力,强化危机管理意识,还可以检测已拟定的危机处理应变计划是否切实可行。
(3)危机处理系统。危机处理系统指的是在危机爆发后,为减少危害和冲击,按照危机处理计划和应对策略对危机采取直接的处理措施。危机处理系统一般应包括以下内容。
企业危机管理委员会快速启动企业危机处理应变计划。在企业危机尚未失控的时候,就要迅速采取明确的行动以阻止企业危机的进一步发展,控制住危机。然后,迅速找出主要危机和关键因素,以此为基础,集中力量,有的放矢。处理危机应该采取果断措施,力求在危机损害扩大前控制其发展势头。有些危机处理措施往往不一定能在短时间内奏效,面对这种局面,企业领导者是否沉着镇定,能否努力不懈显得尤为重要,有时局势的转换就来自恒久不已的坚持。设法消
除危机所造成的消极后果是一项重要工作,主要包括物质后果、人身后果和心理后果。例如危机直接损坏的资源、财富、设备等损失,组织好医疗工作和对死者家属的抚恤工作,并充分满足家属、亲属的探视或吊唁愿望,围绕危机本身对社会公众进行正面的引导和教育,通过各种方式的努力消除心理方面的不良后果等。
企业要尽可能依靠有效的传播和沟通工作来削弱企业危机。利用各种传媒对社会公众进行及时正确的引导,都是非常必要的。危机一旦发生,企业要尽快收集一切与危机有关的信息,挑选可靠、有经验的企业发言人,将有关情况告知公众,并坦诚地向社会公众和新闻界说明原因。
(4)危机总结系统。危机消除后,要及时进行危机总结,以便亡羊补牢。危机所造成的巨大损失会给企业带来沉痛的教训,所以,对企业危机进行认真而系统的总结不可忽视。企业危机总结系统一般要包括三个步骤:(1)调查。对危机发生的原因、相关预防和处理等全部措施进行系统的调查。(2)评价。对危机管理工作进行全面评价,包括对企业危机预警、预控、处理等工作内容、危机应变计划、危机决策等各方面的评价,要详尽地列出危机管理工作中存在的各种问题。(3)整改。对危机系统管理中存在的各种问题综合归类,分别提出整改措施,并责成企业有关部门逐项落实。
五、结论及未来研究方向
在分析企业危机产生的内外因基础上及影响的基础上,结合危机管理的宏观与微观层面,提出了一个新的企业危机管理系模型,为企业有效应对危机、实现健康有序发展提供借鉴。由于不同的企业处于不同的复杂环境中,其面临的危机相应存在较大差异,进一步的研究将选取一个具体的企业,对本文提出的危机管理模型进行实证研究。此外,自动化的危机管理系统的开发有待进一步的研究和深化。
参考文献
[1]胡溶冰张大勇:摆脱行为惯性:成长期企业应关注的问题[J],管理现代化,2005[3):37
[2]徐兆海:透过南京冠生园事件看企业危机管理,www.zhengBo.com
[3]张伦明:互联网时代的危机管理,http://www.shanghaitelecom.com.cn/gb/content/2001-07/23/content-1844648.htm;
[4]孟雪梅、贾春华:论中小企业预警式战略与危机管理系统,《情报科学》,2001.5,p459-461
[5]任国元:PDCA循环方法与危机管理嘉兴学院学报v13N32001.5p85-88
微观交通模型 篇5
在微观地层模型系统中,地下图像由于摄像系统光轴不正,照度不匀等原因,会造成所获取图像明暗不均匀,出现阴影,会严重影响图像界线的分割提取。继而影响后续计算地下图像中油、水和聚合物所占比例及油的分布状态,以及油/水乳化现象和识别、计量方法, 因此,消除背景差异显得尤为重要。原图如图1(a)所示,图像中黑色区域为石油区域,白色为玻璃体,现在要将石油区域分割出来,而图像中间部分明显亮于周边,直接采用门限分割,如果设置门限过低,容易将阴影部分划归为石油(红色部分为划出来的石油),见图1(b)。如果设置门限高,中间亮度高的部分的石油,被误认为是玻璃体,见图1(c),不能达到理想的分割效果。因此有必要对原图像进行背景校正,然后再进行图像组份的分割。
目前代表性的消除图像背景差异的算法,有Cheng等人的基准背景法[1]和Koutsopoulos等人的背景平均法[2]。前者利用单幅图像自身的信息对背景灰度进行校正,而后者则是在同系列多幅图像的基础上扣除共同的背景特征。李莉,等对基准背景法进行了改进[3],在基准背景法中用逐格平移的方法得到基准背景。这些方法仅适合于路面这种变化较小的图像,均不适合用来处理地下变化丰富的图像。因此本系统在参考减背景法[,3]的基础上,采用曲面拟合和滤波的方法来形成背景校正模板,然后减去背景值及随机误差,从而获得石油、空隙、岩石颗粒等准确的相关图像信息。因为地下图像的复杂性,要求有人工的反馈信息。
1 曲面拟合方法形成背景模板
1.1 总体思路
总体思路是:对原图像中的点数据进行抽取,再进行曲面拟合,根据曲面方程对图像中的数据点进行筛选,对筛选后的数据点再进行曲面拟合,这样反复进行,直到用户满意为止。流程图见图2。
1.2 计算过程
1.2.1 三维矢量数据的提取
在原图像中,如果全部数据点参与运算,数据量太大,而导致运算速度太慢,采用抽取适当的数据点来进行计算,可以提高运算速度,而抽取图像中的部分数据点就可以反应出背景变化的趋势,而不必全部数据点参与运算。
抽取数据点的方法有两种:一种是单点抽取,即对图像扫描,扫描过程中每间隔一定的点数记录下该点的信息(该例为间隔65个点):对原图每隔65个点抽取一个像素点得到三维矢量图(见图3)。另一种是均值抽取,即对图像间隔n/2行和n/2列进行抽取,抽取的值为该点周围的n*n个点平均值。
1.2.2 曲面拟合——形成曲面方程
对抽取的数据进行曲面拟合,得到所提取的数据点的趋势函数,这个趋势函数也就是阴影的渐变趋势函数。
曲面方程为
Z=a1xn+a2xn-1+…+anx+b1ym+
b2ym-1+…+bmy+c1xpyq+
c2xp-1yq+…+cvxy+d (1)
其中,人工输入xn的最高次项n值,ym的最高次项m值,输入xp,yq的x的最高次项p和y的最高次项q值。根据人工输入的参数,对当前图像中剩余的数据用最小二乘法进行曲面拟合,并得到曲面方程系数a1,…,an,b1,…,bm,c1,… ,cv,d。一次曲面拟合可能不能得到合适的阴影渐变的趋势函数,这就还需要进行第二次、第三次,…,曲面拟合。
选择曲面方程,根据所抽取的数据点拟合出曲面方程,得到曲面方程的结果图(图4)。
1.2.3 背景模板判断
首先根据第二步生成的曲面方程得到背景校正模板图像,然后用此模板图像对一幅需要进行背景校正的图像进行校正,最后根据校正的结果,判断此背景校正模板是否合适。如果不合适,就需要对形成曲面方程的数据点进行筛选,去除代表油的数据点,保留背景像素点。
1.2.4 筛选数据
筛选数据是为了去除那些删除代表岩石的像素点,尽量保留代表背景的像素点。
算法步骤如下:
1)计算数据点相对曲面方程的标准偏差;
2)计算每个点与曲面方程的偏离;
3)判断每个点与曲面方程的偏离是否在用户所选的标准偏差范围内;
4)如果在,则保留该数据点,否则删除该数据点。
1.2.5 生成对应的背景校正模板
根据曲面方程,把三维矢量数据转换为二维图像背景校正模板(见图5)。
这种方法操作复杂,需要根据经验来确定方程的参数,需要懂得曲面方程的专业人员操作才能得到好的背景校正模板。为了提高软件的自动程度,减少人工控制的因素,系统又运用了滤波的方法得到背景校正模板。
2 滤波方法形成背景校正模板
图6给出背景校正模板生成的流程。
2.1 均值滤波
在图像中,不可避免地会产生噪声,在计算背景校正模板前,采用均值滤波的方法去除随机噪声。图像的背景对于整幅图像来说属于低频成分,均值滤波是模糊图像,去除高频成分的一种非常好的算法。
将图像中每一个像素点所在区域(例如5×5,见图7)中所有值按大小进行排序,并将排序后位于中间的像素值赋予中心像素。对P0到P24进行排序,如果像素点Pi的值为排序后中间像素点,则把像素点Pi的值赋予像素点P0。
2.2 中值滤波
保留图像空间频率的低频成分,减少图像的高频成分。该算法可以降低图像中的视觉噪声,同时除去图像中的高频部分后,图像中那些本不明显的低频成分就更容易识别了。用卷积实现,将图像中每一个像素点所在区域(例如n×n,n需要人工输入)中所有值计算平均值,并将平均值赋予中心像素。计算P0到P24的均值,赋予像素点P0。
2.3 背景校正模板选择
用第二步形成的背景校正模板图像对一幅需要进行背景校正的图像进行校正,最后根据校正的结果,人工判断此背景校正模板是否合适,不合适重新计算,直到得到合适的背景校正模板,然后根据校正模板计算得到背景校正图像(见图8)。
3 效果比对
图9是用方法1(曲面拟合的方法)得到背景校正模板,进行校正后的图像,和校正后提取油的图像,红色部分为石油。图10是用方法2(滤波的方法)得到的背景校正模板进行校正后的图像,以及提取石油的图像。两种方法都能够正确地识别石油和岩石颗粒。
通过精确计算,曲面拟合方法得到岩石(粉色)占38.3%,边缘(天蓝色)占8.0%,孔隙(白色)占53.7%(见图11左图);滤波方法得到岩石(粉色)占37.8%,边缘(天蓝色)占7.99%,孔隙(白色)占54.23%(见图11右图),两者都能够达到实用要求。
4 结论
曲面拟合方法和滤波的方法形成的背景校正模板,都能够满足实际应用的需要。曲面拟合方法需要通过人工输入参数以及剔除不合适的数据点来得到精确的背景校正模板,但是操作相对复杂,对不熟悉曲面方程的人来说,得到的背景校正模板效果会较差。而滤波的方法操作方便,自动生成背景模板,可以通过人工判断校正效果来改进背景模板,从而生成相对更为精确的模板,相比于曲线拟合方法,只能得到相对较为精确的背景校正模板,两者都能够满足实际的应用需求。
参考文献
[1] Cheng H D,Miyojim M.Novel system for automatic pavement distressdetection.Journal of Computing in Civil Engineering,1998;12(3):145—152
[2] Koutsopoulos H N,Downey A B.Primitive-based classification ofpavement cracking images.Journal of Transportation Engineering,1993;119(3):402—418
[3]李莉,孙立军,陈长.改进的路面图像背景校正算法.同济大学学报(自然科学版),2011;39(1):79—84
[4] Ritchie M E,Silver J,Oshlack A,et al.A comparison of back-ground correction methods for two-colour microarrays.Original Paper,2007;23(20):2700—2707
[5]周永恒,李守义,张璟,等.基于地质背景分析的区域化探数据系统误差校正.吉林大学学报(地球科学版),2011;41(3):753—758
[6]夏艳华,白世伟.复杂三维地层模型地层划分研究.安徽理工大学学报(自然科学版),2011;31(3):35—38
[7]周蒂.分区背景校正法及其对化探异常圈定的意义.物探与化探,1986;10(4):263—267
微观交通模型 篇6
其实，有时候就算是相同的概念、相同的时期、相同的学生，采用不同的教学策略，都有可能取得意想不到的效果。一次“质量守恒定律”的教学使我对微观模型在概念教学中的作用有了新的认识。
一、微观模型让概念变得更易想象
在一次科学教学中，我突发奇想，利用学生掌握得较好的模型知识来开展“质量守恒定律”教学。先从水分子、氢分子和氧分子的结构入手，让学生用不同颜色、不同大小的纸片在黑板上摆放相应的微观结构模型。继而提出八年级上《科学》中学过的水的电解实验，让学生尝试着摆出相应的微观模型，教师有意识地引导学生形成反应中各种物质分子个数的观念。在几分钟的探讨磨合之后，学生不仅能用微观模型解释水的电解和氢气在氧气中燃烧的反应本质，还能用微观模型解释其他常见的化学反应。我看时机已经成熟，就发问：“在每个变化过程中分子种类变吗?原子的个数和种类变吗?”问题加深了学生对化学反应本质的理解，使学生明白了：化学反应中分子分解成原子，原子重新组合成新分子的道理。这样质量守恒的道理就很明晰了。
事后，学生在解决质量守恒或分子、原子模型有关问题的时候，竟然觉得应付自如。他们普遍认为，有了这种模型的概念之后，对这一类问题的想象变得是那么的具体和容易理解，也就是说：微观模型让概念变得更易想象。
二、利用微观模型教学质量守恒定律概念成功的原因分析
1. 从质量守恒的科学发现史认识人们认知的缺陷。
质量守恒是科学中的重要概念之一，它的建立并非一帆风顺。因为当初很多实验现象使人们建立了“质量不守恒”的观点。之后罗蒙诺索夫(1756年)和拉瓦锡(1777年)在实验基础上提出质量守恒定律;后来德国朗道耳特(1908)，英国的曼莱(1912年)用极其准确的实验证明了在化学反应中质量守恒。但人们往往对测量持怀疑态度，很难接受质量守恒的事实。直到微观模型的建立，我们明白了“化学反应中微粒种类不变、微粒的数目不变”的道理，质量守恒的概念才得到了大众的认可。这说明人们的认知有容易受到原型复杂因素干扰的缺陷。
2. 传统实验教学对思维过渡的衔接欠缺。
传统的质量守恒定律教学是从生活中的现象入手，拿出木条点燃，燃烧后问学生质量有变化吗?之后为了定性地研究，教师会通过实验让学生观察碳酸钠与盐酸在开口的容器里反应过程中的天平指针偏转情况，或镁条在空气中燃烧前后的质量变化情况。引出问题让学生思考：(1)反应前后质量为什么发生了变化?(2)用什么方法可以更加准确地测定反应前和反应后的各物质总质量的变化?
思考后，师生一起设计白磷燃烧或CuSO4与NaOH反应，观察天平指针是否发生偏转的实验。让学生在尝试实验设计的同时，得出质量守恒的事实。看似相当严密，并有事实作为依据，但是在运用定律内容解决实际问题时，学生对参加反应和生成各物质质量总和的理解总是那么的勉强。因为教学中我们称量的是反应物和未参加反应的物质或生成物与剩余物，以及仪器的总质量，而得出的却是参加反应的各物质质量总和与生成的各物质质量的总和，在这个过渡中好像缺少了某一个中间环节。所以在运用质量守恒定律解决实际问题时，学生会反复出现同一类理解上的错误。尽管我们也向学生说明了原子的种类和数量在化学变化中都不变的道理，但由于这是在实验基础上补充上去的，还没有纳入到学生的认知结构中形成知识图式，所以知识的亲和性较差。
3. 学生头脑中模型与符号概念的建立是顺利实施的关键。
从表面现象上看，宏观到微观或由宏观现象入手形成某一个概念，符合由“知”到“不知”，再由“不知”推出“新知”的一般认知规律。这种教学还可以保证自始至终能有学生的主动参与，课堂气氛肯定比较活跃。而由模型引入的教学，一开始学生就会觉得教学内容很难与已有的经验联系起来，而无法纳入已有的图式之中。
但是当我们在八年级上《科学》第一章“粒子的模型与符号”的学习之后，学生头脑中就积累了大量的模型知识，再结合我们平时对模型的应用与理解，加上八年级学生的抽象思维逐渐形成，并达到一定的水平，已经初步具有运用模型解释常见的一些现象(如：水的三态变化到密度的改变、原子结构、相对原子量等)的能力。再加上学生已经在八上第一章中已经学过“水的电解”，宏观的现象和实验操作都比较了解。这样的特殊时期，从微观模型的角度认识质量守恒定律刚好适时弥补了学生认知的不足，并以微观模型简约、明了的特征，使复杂背后的规律变得简单易懂，易于操作和想象分析，符合多维构建使认知结构更加完整牢固的特征。
三、以微观模型构建科学概念教学的思考
“好教师用50种方法教一个学生，差教师用一种方法教50个学生”是我们经常听到的一句至理名言。多元智能理论告诉我们每个人都不同程度地拥有相对独立的八种智力，而且每种智力有其独特的认知发展过程和符号系统。因此，教学方法和手段就应该根据教学对象和教学内容而灵活多样，因材施教。为了提高教学效率，我们必须认真研究教学方法。这里就针对利用微观模型构建科学概念教学谈一些思考。
1. 以微观模型构建科学概念是概念教学的一种模式。
科学教学是根据学生的经验一步一步地拓展他们的观念。因而，在教学过程中我们需要一定的操作策略，以帮助学生更好地实现概念转变。我们普遍认为：幼儿和低年级学生的科学概念形成要依靠大量的实践活动，所以“做科学”被大量幼儿或小学的科学教师采纳;小学高年级和中学的科学教学则要逐渐由“做科学”走向解决问题的探究式学习。这些都是有效的教学模式。其实概念的教学我们还常采用移用、类比、建立数学模型、进行公式变形、应用巩固等方法使概念在学生头脑中建立、强化和内化。当然，在不同的场合我们就应该采用不同的策略。以微观模型构建科学概念也只是概念教学的一种模式，这种模式主要有以下一些特点。
提起模型，肯定要有相应的原型。真实的情境就是我们研究对象的原型，作为原型的客观事物所处的多种因素交错，联系复杂纷乱，容易造成人们面临问题难以着手。而科学模型并不需要与原型在外部特征、质料、结构和形态上一一相似。可以撇开那些次要因素、关系和过程，将主要因素、关系和过程突出地显示出来，以便于人们观察、实验和理论分析。尤其是对那些“时过境迁”、不能再现或微小的不可能直接观察到的现象，我们更需要借助于模型研究。也就是说利用模型可以有效排除客观事物及其它复杂因素的干扰。
2. 每一种模式都有它的合适人群、合适内容和出现的最佳时机。
在八年级下的“质量守恒定率”教学中，采用模型教学建立概念是在比较合适的人群中找准了合适的时机开展的有效教学。假如我们提前在八年级上《科学》“水的密度”一节中利用微观模型开展教学，就要花费很大的劲使学生建立模型的概念才行，因为此时的学生、此时的内容还不具备实施这种教学方法的最佳时机。而我们在复习课中运用模型进行三态变化的解释之后，再尝试用运用模型重新认识水的密度就会取得理想的效果。
3. 利用模型开展教学的策略也有多种，加强研究对促进有效教学意义深远。
相同的教材、不同的学生，应有不同的教学方法;不同的教学内容更应采取不同的教学方法。教学实践证明，更多的有效教学应该是多种策略的有机结合才能达到目的的。知识、情境和学生的复杂性、多样性，使得教学策略也变得多样复杂。所以利用模型开展概念的有效教学还需我们加强研究。
4. 让模型经历一个“意义赋予”的过程，才能使模型教学更具活力。
概念是一类事物现象和发展过程的共同性质和本质特征在人们头脑中的反映，是对现象、过程抽象化和概括化的思维形式。它具有明显的简约性、抽象性和概括性。
从建构主义角度看，教学就是一个使学生进行“理解学习”即由强调知识的“客观性”转化为注重学习主体内在的思维过程。即学习是一个把新知识纳入到学习者已有的认知结构中的过程，是知识在学习者的思维中获得明确意义的过程，是一个“意义赋予”的过程。也就是说：实际意义是概念的生命，模型与概念的简约性、抽象性和概括性只有加上“意义的赋予”才使教学更具活力。为了让模型教学更具生命活力，我们必须注意以下两个方面：
一是模型不能等同于原型。我们利用“芝麻和黄豆混合后总体积变小”的结果解释“酒精与水混合体积减少的现象”，从而推论出分子间存在间隔。结果很多学生便错误地认为：“芝麻和黄豆混合后总体积变小是因为分子间有间隔。”这种模型与原型混淆现象的出现是我们没有让学生弄懂模型与原型的特征关系造成的。
二是模型代替不了实验。模型是教学的一种手段，利用模型开展教学是达到某一教学目的的一种策略。但模型建立起来的概念只有接受原型的检验，才能使概念变得有意义。而实验可以是真实情境的再现，也可以是模型环境下的一种模拟。所以两者之间存在着一定的区别和联系，此时的模型教学又有很大的局限性。
科学是一门以实验为基础的学科，科学知识从实践中来，更要接受实践的检验。模型研究方法虽能发挥理论对实践的指导作用，特别是在体现了正确科学理论知识的模型上进行实验，其结果往往会优于实际情况，但这也绝对代替不了事实。当然，利用微观模型开展概念教学的有效性也有很大的优势，我们要加强研究，根据不同的学生、不同的内容，适度、适时地开展。
摘要：模型在科学研究中有着不可替代的优势, 可以简化、强化人们的认识, 让人们换一个角度思考问题。本文从利用微观模型开展质量守恒定律教学的有效策略入手, 分析了模型在科学教学中的作用和思考, 旨在唤起人们在科学概念教学中对建模教学的重视和研究。
关键词：微观模型,科学概念,尝试,思考
参考文献
[1]陈志伟, 陈秉初.中学科学教学论[M].浙江教育出版社, 2007.12.
[2]刘来福, 曾文艺.问题解决的数学模型方法[M].北京师范大学出版社, 1999.11.
[3]中华人民共和国教育部制订.科学课程标准 (实验稿) .北京师范大学出版社, 2001.7.
[4]王庚, 王敏生.现代数学建模方法[M].科学出版社, 2008.2.
微观交通模型 篇7
一、基于微观经济系统中工业企业的个量分析
个量分析是对单个经济单位和单个经济变 量及其相互 关系所作的分 析, 该分析控制系统主要包括供给量 (产量 )、需求量 (销售量 )、价格 、收入 、 总成本、变动成本、固定成本、单位成本、销售提成、计件工资总额、利润等要素。为了便于分析,不妨将某工业企业的价格、收入、总成本 、利润 、供给量、 需求量作为主要因素并且对以下变量进行假定:
(1)在市场中达到供求平衡 ,即需求量等于供给量, 通过市场调研得出自发性需求量为8 000。
(2) 由于受到相关行业产品准入的影响,根据该企业的预测,该产品未来几年的需求价格弹性数据将有所提高,如表1所示。
(3) 该企业的需求量初始值假定为1 500。 供给量取决于企业的利润与单位成本,其中利润的40%用于再投资并且初始值假定为1 000。
(4) 该企业的计件工资按照销售价格的15%提取,销售人员的提成比例按照 销售价格 的10%提取。
通过上述 的假定建立模型 , 用回路图描 述系统结 构框架 , 建立各个要素之间的 逻辑关系 , 借助方程描述要素之 间的数量关系 , 最终用仿真 软件进行模拟。 对此,笔者将对生产和销售 行为中的诸多因素 并结合现实情况进行 一定程度上的简化 与假设 , 借助Vensim软件构建微 观经济系统动 力学模型 (如图1所示 ), 在研究过程中进行了有益的尝试。
(一)模型假设
本文主要研究的对象是某个工业企业的经济行为,因需求量(销售量) 决定了价格、 价格与需求量共同决定了收入, 收入减去成本形成企业的利润, 利润与企业的单位成本共同决定了供给量(产量),同时又假定该企业的供求是平衡的, 即需求量等于供给量。 本模型运行的时间为10年,模拟时间较短, 因此在期间内外部因素变化不大,可以在一定程度上将其忽略。
(二)因果关系图设计与说明
该企业主 要通过价 格与需求 量 (销售量 )的共同作用提高收入 , 其中价格决定了单位产品的收入, 主要影响了销售提成和计件工资总额, 二者决定了产品的变动成本。 变动成本和固定成本决定了企业的总成本, 收入与总成本又决定了企业的利润, 最终通过利润影响投资和单位成本决定企业的供给量(产量),供给量决定了需求量。 最终形成了一个较为完整的因果回路图。 该系统分成七条回路:
(1)供给量 (产量 )→需求量 (销售量)→收入→利润;
(2)供给量 (产量 )→需求量 (销售量)→价格→收入→利润;
(3) 供给量 ( 产量 )→ 变动成本 → 总成本→利润;
(4)供给量 (产量 )→需求量 (销售量)→变动成本→总成本→利润;
(5)供给量 (产量 )→需求量 (销售量)→价格→销售提成→变动成本→ 总成本→利润;
(6)供给量 (产量 )→需求量 (销售量)→价格→计件工资总额→变动成本→总成本→利润;
(7) 供给量 ( 产量 )→ 变动成本 → 总成本→单位成本。
模型以年为单位,用Vensim进行仿真分析。 其基本方程和相关参数如下:首先 ,根据经济学中 的需求价格 之间的函数关系, 价格=[自发性需求量-需求量(销售量)]/需求价格弹性, 这里假定自发性需求量=8 000, 需求价格弹性随着时间 (年 )的变化发生调整,设定参数如下:需求价格弹性= 500+STEP (25,1)+STEP (26.25,2) + STEP (27.56,3) +STEP (28.94,4) + STEP (30.39,5) +STEP (31.91,6) + STEP (33.5,7) +STEP (35.18,8) +STEP (36.94,9)+STEP(38.78,10)。 其次 ,由于假定在该 市场中供求平 衡并且初 始值为1 500, 则需求量 (销售量)= ACTIVE INITIAL [ 供给量 ( 产量 ), 1 500]。 第三,由于供给量取决于企业的利润与单位成本(假定该企业将利润的40%用于再投资,并设定供给量的初始 值为1 000), 则 : 供给量 ( 产量 ) =INTEG ( 利润 ×0.4/单位成本 , 1 000)。 第四 ,单位成本取决于总成本与供给量(产量)两个因素,则单位成本=总成本/供给量(产量)。第五,根据总成本=固定成本+变动成本公式,又假定固定成本=6 000, 变动成本取决于供给量(产量)与需求量(销售量), 则:变动成本=[计件工资总额×供给量 ( 产量 )]+[ 需求量 ( 销售量 )× 销售提成],其中计件工资总额=价格×单位计件工资比例(假定单位计件工资比例= 0.15), 销售提成 = 价格 × 提成比例 ( 假定提成比例=0.1)。 第六,利润取决于收入与总成本两个因素,则:利润=收入-总成本, 其中收入=价格×需求量 (销售量)。
(三)模型测试
通过心智 模型测试 来检测系 统模拟行为是 否能够满足 该企业的经 济运行情况。 根据系统动力学中的理论,模拟曲线与时间序列的吻合有绝对数据的 吻合和趋势的 吻合两种情 况。 其中趋势的吻合更为重要,因为系统动力 学模型就是以 系统微观结 构为基础建立的模型,结构决定了系统行为的特征,而趋势是行为特征的主要标志。 该系统模型是运用Vensim软件完成的 ,设计参数如下 :取INITIAL TIME=1,FINAL TIME=10,TIME STEP=1, 时间单位为年 , 即模拟运行为10年。
模型在运用之前首先进行有效性检验, 通过对现实的模拟来检验模型的可用性,因此,必须确定在现实中观察的规律、法则在模型中成立。确认的途径是运用正规的或者不正规的方法比较模型表现与检验指标是否符合。 下面笔者采用理论检验来考察模型的有效性、一致性与适应性。系统仿真结果如下页图2所示。
为了更好地观察该系统的行为是否同该企业的经济运行情况相吻合, 我们不妨将图2(a)、(b)、(c)、(d)4个图合并成为下页图3,将图2(b)、(d)、 (e)、(f)4个图合并成为下页图4。
可见, 受到相关行业产品准入的影响, 该产品的需求价格弹性逐年递增。 同时, 在该产品供求平衡的前提下,随着供给量(产量)的提高,企业只能采用薄利多销的策略来增加收入。 收入的增加带 来了变动成本 同向增加, 进而利润也随之增加 (如图4所示)。受到需求价格弹性逐年递增的影响,到了第7年,企业的利润达到了最高点,之后利润开始减少。可见模拟的结果与该企业的实际情况描述吻合的比较好, 这一点能够让该企业建立对模型的信任。
二、 微观经济系统中工业企业运行机制的启示
单个经济单位和单个经济变量中的各个环节是相互作用、 相互影响的体系。 该环节中涉及到生产部门和销售部门两个方面,作为工业企业来说, 利润最大化是最终目标。 因此企业必须把产量、销售量、价格、收入、成本等方面合理配置。 根据系统动力模型的分析,结合厂商运行机制的现状,可以得到以下启示:
( 一 ) 建立合理 的市场调 研机制
合理的市 场调研机 制可以使 企业把握 市场的发 展趋势 , 根据特定 的决策问 题系统地 设计 、 搜集 、 记录 、分析市场 中的各种 信息资料 从而把握 市场的供 求情况 , 相关行业 的准入对 该产品需 求价格弹 性的影响 程度 。 因此 , 市场调研 是市场预 测和经营 决策中不 可缺少的 组成部分 。
( 二 ) 建立合理的市场预测机制
企业将市 场调研中 收集到的 相关数据 并结合当 前的经济 环境因素,运用科学的方法 ,对影响市场供 求变化的 相关因素 进行综合 分析 , 通过运用数理 统计的方法分 析和预测 其发展趋势, 并邀请专家 对市场预测的信息 进行评估 、分析与修正 。 通过市场预测 为经营决策提 供最可靠的数据。
(三)制定合理的决策方案
企业制定合理的决策方案需要借助一定系统分析工具进行要素分析、 计算和判断,对未来的行动作出决定。通过系统工具分析可以看出企业的未来利润的增减变化, 根据企业的利润变化情况提前制定相关的决策方案, 对未来的变化趋势提早
三、结论
本文通过系统动力学的基本理论描述并模拟了工业企业经济行为的全过程,就供给量(产量)、需求量(销售量)、价格、收入、总成本、变动成本、固定成本、单位成本、销售提成、计件工资总额、利润等要素进行了全面分析, 在此基础上构建了系统动力学模型, 进而使用了Vensim软件实现了系统仿真,进行了心智模型测试。 从结果来看, 模型较好地吻合了该厂商的控制体系的诸多要素, 这些都说明了系统动力学在微观经济系统研究中的可行性。
工业企业的经济运行机制要整合并协调各个要素之间的相互关系, 就必须建立合理的市场调研机制, 通过市场调研的数据与信息进行市场预测, 最终计算出科学的预测数据, 从中提出可行性的方案对未来的变化趋势进行决策。