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一文学会三种绘制系统思考的方法

2023-05-16  本文已影响0人  广义动量定理高广宇

如何绘制系统思考的方框图?

系统思考是一种分析和控制系统的方法。它用于分析系统内各因素之间的相互影响,系统思考包括两种基本模型,负反馈模型和正反馈模型。反馈指的是输出反馈回来影响输入,输入和反馈相减是负反馈,输入和反馈相加是正反馈。负反馈模型是趋于稳定的,正反馈模型是趋于加强的。系统思考是分析系统最有效的方法。

用2句诗来概括,就是:

系统思考两模型,分析系统第一名。

水杯接水、飞球调速器、红外制导、目标管理、PDCA、丰田生产方式、《道德经》的张弓效应、马歇尔的均衡价格论等等都是负反馈模型。马太效应、淘宝网好评、排尿反射、比尔·盖茨的正反馈理论、乔布斯的平台理论、巴菲特的滚雪球理论、索罗斯的反身理论、复利等等都是正反馈模型。

系统思考有两个来源,一个是来自于系统动力学,一个是来自控制理论,而两者基本模型都是负反馈和正反馈,系统动力学和控制理论又都来源于控制论。

系统动力学衍生的系统思考绘制的图叫系统思考图,是由带箭头的弧线,O,S和文字说明组成(如图1所示)。

图1 接咖啡的系统思考图

控制理论衍生的系统思考绘制的图叫系统方框图,是由带箭头的直线,+,-,加法器,方框,文字组成(如图2所示)。

图2 接咖啡的系统方框图

由于两种系统思考都是研究负反馈和正反馈的,所以两种画法是可以相互替换的,比如接咖啡的例子。系统方框图比系统思考图更简单直观。

本文讲述的是系统方框图的绘制方法,这里介绍三种绘制系统方框图的软件,包括微软的VISIO,开源软件draw.io,以及AUTOCAD。

系统思考的负反馈包括如下要素:输入(目标),偏差,控制,输出,反馈等,负反馈按照偏差进行控制,偏差=输入-反馈,偏差=0时,完成目标。系统趋于稳定。加法器是绘制方框图时才需要。负反馈的典型方框图即包括上述要素,在绘制时,找到上述要素的对应量进行替换即可(如图3所示)。

图3  VISIO绘制的负反馈方框图

VISIO绘图软件举例,带直线的箭头和文字均在顶部菜单栏-工具栏中,方框可以使用基本流程图形状中的流程,加法器可以使用混合流程图形状中的求和连接器,这样,绘制方框图所需的文字,带直线的箭头,加法器和方框就都具备了,按照方框图的基本模型进行绘制就可以了(如图4所示)。

图4  VISIO软件各种方框图需要的功能

可以用VISIO来绘制一张负反馈方框图,负反馈也可以使用广义动量定理进行解释,控制就是产生成果的过程,这个可以用广义动量定理Fαt=nmV来替代。而合外力决定成果,这个可以用来解释负反馈以偏差进行控制,合外力=动力-阻力,而输入就是动力,反馈就是阻力,偏差=输入-反馈=合外力,当偏差=0时,也就是输出=输入,完成目标,此时合外力为0,输出为0(如图5所示)。

图5  VISIO软件绘制的广义动量定理解释负反馈

系统思考的正反馈包括如下要素:输入,积累,控制,输出,反馈等,正反馈按照积累进行控制,积累=输入+反馈,系统趋于加强。加法器是绘制方框图时才需要。正反馈的典型方框图即包括上述要素,在绘制时,找到上述要素的对应量进行替换即可。

draw.io绘图软件举例,在左侧菜单栏-通用中有方框和文字,杂项中有带直线的箭头,高级中有加法器,按照方框图的基本模型进行绘制就可以了。双击鼠标左键也可以选择增加文字(如图6所示)

图6  draw.io软件各种方框图需要的功能

可以用draw.io绘图软件绘制一个淋浴调节水温的负反馈过程(如图7所示)。

图7 draw.io软件绘制的淋浴调水温方框图

AUTOCAD图软件举例,在左侧菜单有直线,矩形,圆和文字,加法器需要自己用直线和圆画出来,箭头需要用直线画出来。右侧菜单栏有移动和缩放等工具(如图8所示)。

图8  AUTOCAD软件各种方框图需要的功能

可以用AUTOCAD绘制一张微软系统正反馈的过程,微软就是依靠正反馈打败所有对手,成为行业标准的(如图9所示)。

图9  AUTOCAD软件绘制微软正反馈方框图


如何绘制系统思考的方框图?
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