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毕业（设计）论文

电动汽车产业创新系统

的系统动力学模型

学院（系）：

汽车工程学院

专业班级：

汽车服务工程0503

学生姓名：

李立平

指导教师：

付翔

2009年6月

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

2009年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权省级优秀学士论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

本学位论文属于1、保密囗，在年解密后适用本授权书

2、不保密囗。

（请在以上相应方框内打“√”）

作者签名：

2009年月日

导师签名：

2009年月日

武汉理工大学本科生毕业设计（论文）任务书

学生姓名：

李立平专业班级：

汽车服务工程0503

指导教师：

付翔工作单位：

汽车工程学院

论文题目：

电动汽车产业创新系统的系统动力学模型

论文主要内容：

首先，结合系统动力学的国内外研究现状，阐述系统动力学的建模原理、建模方法以及建模软件，奠定论文的理论基础。

其次，运用系统动力学建模工具Vensim软件，构建电动汽车产业创新系统的系统动力学模型，在此基础上，研究电动汽车产业创新系统的内部运行机制，剖析系统内部各组成要素之间的因果反馈关系。

再次，通过系统动力学模型的仿真运行，得出运行结果。

最后，结合模型的运行结果，提出促进电动汽车产业发展的建议。

要求完成的主要任务:

1.毕业论文字数不少于2万，初稿（使用A4幅面）保留并装订于论文附件中；

2.毕业论文文献检索不少于20篇，其中两篇英文，文献检索摘要每篇至少200字；

3.毕业论文文献综述一篇，字数不少于4000；

4.开题报告不少于1200字；

5.翻译与课题相关的外文资料约2万个印刷字符，译成中文不少于5000字；

6.毕业论文周记每周记载与论文相关的内容不少于800字。

必读参考资料：

1.王其藩.系统动力学（修订版）[M].北京:

清华大学出版社，1994.10

2.苏惫康.系统动力学原理及应用[M].上海:

上海交通大学出版社，1988.6

3.贾仁安，丁荣华编著.系统动力学—反馈动态性复杂分析[M].北京:

高等教育出版社，2003

4.赵树宽，李艳华.产业创新系统效应测度模型研究[J]，吉林大学社会科学学报,2006.9

5.董晓燕，刘志迎.基于系统动力学的汽车产业创新系统研究[J]，合肥工业大学，2007.3

指导教师签名系主任签名

院长签名（章）_____________

武汉理工大学本科生毕业设计（论文）开题报告

1、论文目的及意义（含国内外的研究现状分析）

论文的目的：

我国已初步形成了电动汽车产业链，电动汽车产品化、商品化进程在调整中不断完善，电动汽车产业正处于产业培育期向产业发展期的过渡阶段，如何顺利实现过渡，迎来电动汽车产业发展的高峰，是当前研究的热点问题。

论文基于系统科学理论，在分析电动汽车产业发展现状的基础上，运用系统动力学建模工具Vensim软件，构建电动汽车产业创新系统的SD模型并仿真运行，并依据运行结果，在定量分析的基础上，提出促进电动汽车产业发展的建议，为政府和企业等相关部门决策提供依据，乃本文的最终目的。

论文的意义：

（1）国内对于系统动力学的研究与运用虽然起步较晚，但经过将近30年的发展，已经发展到了各个领域。

中国从80年代初开始应用系统动力学模型分析国民经济系统等有关问题，但是运用系统动力学的方法来研究产业创新系统的文章甚少，因此，本文具有一定的理论意义。

（2）系统动力学是处理复杂非线性动态反馈过程非常有力的数学工具。

因此，运用系统动力学原理，构建电动汽车产业创新系统的SD模型，对电动汽车产业创新进行定量分析，并依此提出促进产业发展的建议，为推进中国电动汽车产业化进程，具有重要的现实意义。

系统动力学在国内外的应用现状分析：

在国外，1961年Forrester在他的经典名著《工业动力学》（IndustrialDynamics）提到了一个著名的案例模型——电子零件工业的企业系统动力学模型，可谓最早的企业通用模型。

自那以后，SD在企业的研究与应用便开始蓬勃发展，经久不衰。

1980年，J.M.Lyneis构建了一个包括公司整个运作流程的模型。

1991年，J.D.W.Morecroft开发了一个针对那种刚刚起步的公司制定理想的发展战略的系统动力学模型。

2006年，J.Ashayeri和L.Lemmes通过建立系统动力学模型解决供应链中需求计划增长的稳定性问题，让不同的管理者都可以通过该模型对提高企业需求增长稳定性进行检验，并将该模型应用到欧洲LG.Philips显示器公司。

系统动力学于80年代初开始在国内传播和得到推广，经过近三十年的发展，系统动力学在国内的应用已基本涉及到方方面面，进入21世纪以来，研究方向主要包括国民经济与可持续发展（王其藩李农2003；宋世涛等2004）、决策制定（王国进2004；王其藩2004；梁美健2005），生态环境（高会旺，2000；朱敏，2000；梁启升，2001）、区域规划（冷红2001；王邦兆2001）、项目管理（王其藩2003；李莹2005）、物流和供应链管理（尤安军2002；桂寿平2003；吴克文2006）、市场行为（杨晓燕2004；曹志广等2005）等等方面。

由此可见，系统动力学和系统思考在国内已经被广泛用来解决各类复杂问题。

总之，基于系统动力学的管理决策建模方法在欧美等发达地区的发展和应用程度都是相当高的，特别是上世纪80年代末期以后，越来越多的欧美大公司都在寻求SD的管理决策咨询或是参加以系统思考为核心的学习型组织的研讨活动。

进入90年代后，这一先进的管理决策方法也开始向亚洲、拉丁美洲推进，并取得了长足的进展。

（本部分至少800字）

2、基本内容和技术方案

基本内容：

（1）理论基础阐述。

结合系统动力学在国内外的应用情况，阐述系统动力学的建模原理以及建模方法，熟悉系统动力学模型的构建步骤。

（2）模型构建。

运用系统动力学建模工具Vensim软件，构建电动汽车产业创新系统的SD模型，并运用该模型研究电动汽车产业创新的内部机制，剖析系统内部各组成要素之间的因果反馈关系

（3）SD模型仿真运行。

通过电动汽车产业创新模型的仿真运行，得出运行结果。

（4）促进产业发展相关建议的提出。

依据上述运行结果，在定量分析的基础上，提出促进电动汽车产业发展的建议。

技术方案：

通过查阅与电动汽车产业创新相关的文献，搜集与电动汽车产业发展相关的政治、经济以及文化环境的资料，尤其做好外文文献的查阅与翻译工作；查阅系统动力学相关的文献资料，学会系统动力学建模工具Vensim软件并达到熟练运用水平；通过论文资料的搜集、整理与消化吸收，并利用一切实践与实习机会获得与选题相关的第一手资料，完成文献综述；系统梳理论文的写作思路，明确需要解决的关键问题以及可能取得的预期研究成果，拟定论文提纲，完成开题报告；在论文框架确定之后，逐步充实文章内容撰写初稿，并反复修改最终定稿。

（本部分至少400字）

3、进度安排

周次（时间）工作内容

1（2.16~2.22）分组、确定选题、校内搜集资料及外文翻译。

2~3（2.23~3.8）赴外地实习、校外搜集资料，并提交实习日记、实习报告。

4~5（3.9~3.22）消化资料、整理提纲、概要设计，写出文献检索摘要、文献综述初稿，撰写开题报告初稿。

6（3.23~3.29）分组进行开题讨论，修改开题报告，完成文献检索摘要、文献综述及外文翻译译文，并提交文献检索摘要、开题报告、文献综述及外文翻译译文。

7~14（3.30~5.24）撰写论文，提交初稿。

15（5.25~5.31）论文审查及打印。

16（6.1~6.7）学生提出答辩申请，并作答辩准备；教师审阅论文，并审查答辩资格。

17（6.8~6.12）答辩。

4、指导教师意见

指导教师签名：

年月日

目录

摘要I

AbstractII

1绪论1

1.1课题研究的背景1

1.2课题研究的意义1

1.3研究的主要内容2

2系统动力学原理及方法4

2.1系统动力学概述4

2.2系统动力学基本概念4

2.3系统动力学建模原则6

2.4系统动力学建模与仿真步骤6

2.5系统动力学在国内外的运用进展9

3电动汽车产业创新系统的SD模型11

3.1电动汽车产业创新系统SD模型构建的可行性研究11

3.2电动汽车产业创新系统边界的确定12

3.3因果关系分析13

3.4电动汽车产业创新系统的因果关系图21

3.5电动汽车产业创新系统动力学模型的构建21

3.6模型仿真运行结果与分析25

4主要结论与政策建议28

4.1主要结论28

4.2政策建议28

4.3研究展望32

参考文献33

致谢34

摘要

我国已初步形成了电动汽车产业链，电动汽车产品化、商品化进程在调整中不断完善，电动汽车产业正处于产业培育期向产业发展期的过渡阶段，如何顺利实现过渡，迎来电动汽车产业发展的高峰，是当前研究的热点问题。

本文主要研究了电动汽车产业创新系统的系统动力学模型的构建与运行。

首先，结合系统动力学的国内外研究现状，阐述了系统动力学的建模原理、建模方法以及建模软件，奠定了论文的理论基础。

其次，运用系统动力学建模工具Vensim软件，构建了电动汽车产业创新系统的系统动力学模型，并在此基础上，研究了电动汽车产业创新系统的内部运行机制，剖析了系统内部各组成要素之间的因果反馈关系，并进行了模型的仿真运行和灵敏度分析；最后，结合模型运行结果，分别从人才层面、技术层面、企业层面提出了促进电动汽车产业发展的建议。

研究成果表明：

人才已成为电动汽车产业快速发展的关键所在；政府管制是推动电动汽车产业创新的重要因素；企业家精神是产业创新的“灵魂”；由于电动汽车产业是新兴的产业，大部分成果都属于基础性研究，应用性较差，所以，我国电动汽车企业在今后一段时间里还要更加重视人才培养，科技创新，促进技术进步。

本文的特色在于：

基于系统科学理论，运用系统动力学建模工具Vensim软件构建了电动汽车产业创新系统的系统动力学模型并仿真运行，在定量分析的基础上，提出了促进电动汽车产业发展的建议。

关键词：

系统动力学；电动汽车；产业创新系统

（本部分500字～800字）

（本部分请参照上述4段论结构予以展开：

第一段：

论述论文的研究意义（为什么要研究？

）

第二段：

论述论文的主要研究内容（研究了什么？

）

第三段：

论述论文的研究结论（研究解决了什么问题？

）

第四段：

论述论文的特色（研究的创新点，与他人研究的不同之处，）

（尤其请注意任务书、开题报告、论文摘要的先后时间顺序及描述的语气，任务书和开题报告在论述主要内容时，为一般将来时；论文摘要在论述主要内容时，为现在完成时）。

Abstract

"TenthFive-Year"period,Chinaofelectricvehiclesready.Afterthreeroundsofdevelopment,initiallyformedtheindustrialchainofelectricvehicles,electricvehicles,products,andthecommercializationoftheprocessofcontinuousimprovementintheadjustment.Atpresent,electricvehiclesarebeingrunthroughoutthetrial.ThereiseveryindicationthatChina'selectricvehicletechnologyindustryofeffectivemeasuresforsustainabledevelopment.

Thispaperstudiestheprincipleofthesystemdynamicsmethodanditsapplication,combinedwiththebasicconceptsofsystemdynamics,modelingtheory,modelingandsimulationofthesestepstocreatetheelectriccarindustryinnovationsystemdynamicsmodel,theuseofsimulationsoftwareVesimoperationandsensitivityanalysis,concludedthattheadoptionofthefinalresultsandtomakeappropriatepolicyrecommendations.

Researchresultsshowthat:

electricautomobileindustrytalenttobecomethekeytorapiddevelopmentoftheindustry;governmentcontrolisanimportantfactorinindustrialinnovationtopromoteelectricvehicles;entrepreneurialspiritisthe"soul"oftheindustrialinnovation;asaresultoftheelectricvehicleindustryistheemergingindustry,mostoftheresultsbelongtobasicresearch,appliedless,socompaniesofelectricvehiclesinChinaforsometimeinthefuturewouldalsoliketopaymoreattentiontopersonneltraining,scientificandtechnologicalinnovation,Topromotetechnologicalprogress.

Inthispaper,thecharacteristicsare:

firstofall,dividedelectricvehiclesfromindustrialinnovationsystemintofoursub-systems,andsecondlythroughtheestablishmentofthedynamicmodelofindustrialinnovationsystemsforelectricvehicles,throughthesimulationandsensitivityanalysisoftheentiresystemtofindthekeyofthesystem,andThenputforwardrecommendations.

Keywords:

Systemdynamics;electricvehicles;industrialinnovationsystems

1绪论

1.1课题研究的背景

“十五”期间，我国基本完成了电动汽车产业化的准备。

经过三轮开发，初步形成电动汽车产业链，电动汽车产品化、商品化进程在调整中不断完善。

目前，电动汽车正在全国各地试验运行。

种种迹象表明，我国电动汽车技术已经到了产业化的门口。

（1）电动汽车产业是我国赶超世界先进水平的捷径

电动汽车在包括发动机、整车和变速箱在内的关键技术上与传统汽车不同，在我国，电动汽车与传统汽车相比，与世界先进水平的差距较小。

比如：

在整车方面，燃料电池汽车研发取得重要进展，进入国际先进行列；混合动力汽车实现载客运行，具备小批量生产能力；纯电动汽车开始批量生产，进入道路运营并开始出口。

同时，车用燃料电池发动机取得重大突破，进入世界前列；大功率车用动力蓄电池性能显著提高，形成产业基础；驱动电机技术性能先进，与整车集成化程度逐步加强；车辆电控技术异军突起，电动化汽车底盘发展迅速，带动了传统汽车的技术进步。

在整车和关键零部件研发中，申请了520项国内外专利，有效提升了这一新兴产业的竞争力。

因而适合我国大力发展电动汽车产业，实施赶超。

（2）发展电动汽车产业是促进国家可持续发展的战略措施

节约石油消耗关系到国家石油安全，具有重要的意义。

目前我国的能源安全（特别是石油供给）形势非常严峻。

我国石油对外依存度从1995年的7.6%增加到2000年的31.0%，2003年我国石油进口增长占了全球新增需求的20%，而2004年更是达到一半以上，已超过日本成为仅次于美国的世界第二大石油进口国。

一些西方国家对我国的能源供应采取各种方式围堵，我国的石油安全问题变得十分突出。

因此，中国交通车辆发展的一个基本问题：

替代燃油车。

电动车“以电代油”，是未来交通的发展方向。

从这个意义上讲，“不管大车小车，只要不用油或少用油就是好车”，应该成为全社会决策的共识。

1.2课题研究的意义

（1）从理论的角度来看，国内对于系统动力学的研究与运用虽然起步较晚，但经过将近30年的发展，已经发展到了各个领域[1]。

中国从80年代初开始应用系统动力学模型分析国民经济系统等有关问题，主要工作有：

①社会、经济、生态环境、资源总体之间相互影响与制约关系；②人口、科技、教育、能源及交通运输各因素相互关系及其对国民经济发展作用和影响；③积累与消费关系及其对国民经济影响；④社会总产值与国民收入增长速度问题；⑤人口目标、年龄结构和人口问题对社会经济的影响；⑥能源发展前景，新旧能源交替及其对经济发展影响；⑦经济发展的动力因素和阻碍因素。

这一模型包括人口、非农业生产能力、国民收入及其分配、消费品生产、能源、交通运输、科技、环境污染、教育等共12个子模型[2]。

但是运用系统动力学的方法来研究产业创新系统的文章甚少，这样，本文就在理论运用方面有力一定的意义。

（2）从现实的角度看，电动汽车作为未来汽车的主流，对于电动汽车产业创新系统的发展，国内外很多企业和机构都高度关注，也进行了非常广泛的研究。

2004年肖鹏在《电动汽车的创新工程研究》一文中指出[3]，随着电力、电子、控制、材料等技术的发展，在世界各国兴起了研究、开发、应用电动汽车的热潮。

电动汽车的产业化已成为我国汽车工业产业结构调整和跨越式发展的切入点，我国汽车工业的发展完全可以发挥后发优势，迅速赶上先进国家的步伐，实现与世界汽车工业的同步发展。

综合国内外对电动汽车的研究成果，尚存在以下不足，关键的一点就是对技术创新的内涵没有真正领会。

朱华在《我国电动汽车产业发展模式及湖北省电动汽车产业发展对策研究》[4]中介绍了电动汽车的特点和分类，发展历史、现状和趋势，论述了发展电动汽车产业的必然性。

通过对我国汽车产业发展战略方位的分析，提出了适合我国汽车工业中长期技术规划要求的三种发展模式通过建立汽车排放和燃油消耗的数学模型，对汽车保有量，各种车型百分比、年平均行驶里程，汽车排放因子等各种相关因素的分析分别计算出2010年和2030年的汽车燃油消耗清单和选定的三个典型城市的汽车排放清单。

但是，我们不难看出，这些研究基本都是对电动汽车产业影响因素的单方面研究，缺乏系统性和全面性。

系统动力学是处理复杂非线性动态反馈过程非常有力的数学工具。

因此，采用系统动力学的原理，构建电动汽车产业创新系统的SD模型，对电动汽车产业创新进行定量研究就可以为促进电动汽车产业发展提供依据。

对实现电动汽车产业飞速发展具有一定的现实意义。

1.3研究的主要内容

首先，对系统动力学理论基础进行了阐述，引入了系统动力学中的系统与界限，反馈、反馈回路与反馈系统，因果链与因果关系图、系统流图等基本概念，结合系统动力学在国内外的应用情况，就系统动力学的建模中的整体化原则、相关性原则、重点性原则、层次性原则、一致性原则、通用性原则等基本原则以及建模方法进行了介绍，总结出了系统动力学模型的构建与仿真过程中的明确建模的目的、确定系统界限与系统中的变量、构建系统框图、画出因果关系图、建立系统动力学模型、运行模型、结果分析等七个步骤。

其次，运用系统动力学的方法，结合系统动力学的优势以及电动汽车产业创新系统的特点，进行了可行性分析，然后确定电动汽车产业创新系统的边界，建立了电动汽车产业创新的系统动力学模型。

运用该模型对电动汽车产业创新的内部机制进行研究，对系统内部各组成要素之间的因果反馈关系进行剖析。

最后，通过电动汽车产业创新系统模型的仿真运行与灵敏度的分析，结合运行结果，提出本文的主要结论，同时从人才支撑体系、政府政策支撑体系、技术支撑体系和产学研支撑体系四个方面提出政策建议，以促进电动汽车产业创新的快速发展。

2系统动力学原理及方法

2.1系统动力学概述

系统动力学（SystemDynamics，以下简称SD）是通过建立流位、流率系来研究信息反馈系统的一门学科。

始创于1956年，是以美国麻省理工学院（M.LT.）的Forrester教授为首的系统动态学小组创立和逐步发展起来的一门学科。

现已成功地被用于企业、城市、地区、国家甚至世界规模的许多战略与决策等分析中，被誉为“战略与决策实验室”。

系统动力学运用系统结构决定系统功能的原理，将系统构成为结构、功能的因果关系模型，利用反馈、调节和控制原理进一步设计反映系统行为的反馈回路，最终通过建立计算机仿真模型并借助于计算机仿真定量研究高阶次、非线形、多重反馈复杂时变系统的系统分析技术，实现结构、功能、历史相结合[5]。

所以系统动力学解决问题的过程实质是寻优过程，其最终目的是寻找系统的较优结构，以求较优的系统功能。

显然要低。

2.2系统动力学基本概念

2.2.1系统与界限

系统是一个相对的概念，是相对于所研究问题的实质和建模的目的而言的。

对于给定的系统，它可以是其他系统的一个子系统，也可以按照一定的标准分解为诸多层次的子系统。

但是，一旦所要研究的问题的实质和建模的目的已定，系统也就确定了，其边界限应该是清晰的和唯一的。

系统的界限是一个想象的轮廓，它把所研究问题有关的部分均划入系统，而与其他部分（即系统环境）分隔开来。

一般来说，研究对象不同，或者虽然研究对象相同，但所研究的问题的实质及建模的目的不同，系统的边界也就不同。

如何决定系统的界限?

系统的边界应划在何处才算合理?

按照系统动力学的观点，在划定系统的界限时应遵循这样一条标准，那就是把系统中的反馈回路考虑成闭合的回路。

应力图把那些与建模目的关系密切、重要的量都划入边界，系统的边界应当是封闭的。

必要时还可以在定性分析的基础上辅以定量分析，以确定系统