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- 系统和系统思维
- 系统思维有什么用
- 怎样进行系统思维
- 存量和流量
- 反馈回路
- 单存量系统
- 双存量系统
- 系统分析工具介绍
系统和系统思维
系统是我们所熟知的，我们人体自身就是一个系统。我们每天也和其它系统打交道，大到一个国家政府系统，小到一块手表，一支圆珠笔。而系统思维恐怕并不是每个人都具备的。系统思维简单来说就是“整体的”思考一个系统，不局限于某个系统的某些部分，或者是某些具体的问题，它总是把思考的范围扩展到“某些部分”或“某些问题”之上的整个系统中。
用比较精准的语言定义下什么是系统。系统是由一些事物的协作而实现了某个功能或目标。如人体器官的协作构成了独立意识的生命体，一堆零件的组合构成了可以计时的手表、和可以写字的圆珠笔。可以看出所有系统都由要素、连接、功能构成。没有任何内在连接或功能的随机组合都不是一个系统。一个系统内也没有任何单个要素就能够实现系统的功能，系统总是整体大于部分之和。另外要注意，时间从始至终贯穿整个系统。
接下来我主要阐述系统思维有什么用，它是怎样对系统进行整体思考的，最后介绍一个用于系统分析的工具。
系统思维有什么用？
系统思维有什么用是很重要的，否则大家也就没有动力看下去了。我在下面列出了几种情况，如果你拥有了系统思维，那么将会有助于你解决它们。
- 找不到真正的问题。
- 找不到问题的真像。
- 不知道可能会出什么问题。
如果你曾经遇到过这种情况，那么接下来就看看系统思维是怎样对系统进行整体思考的。
怎样进行系统思维
存量和流量
首先让我们来认识什么是存量和流量，所谓存量，是指在任何时刻都能观察、感知、计数和测量的系统要素。如其名称所示，在系统中，存量是储存量、数量或物料、信息在一段时间内的积累量。如浴缸中的水、人口数量、驱动手表的发条能量、圆珠笔墨水、银行存款、朋友圈口碑等等，都是存量。存量会随着时间的变化而不断变化，使其发生变化的就是流量。所谓流量，是一段时间内改变的状态。如浴缸中注入或流出的水量、出生或死亡的人数、银行存款的存入或取出等等都是流量。
如上图所示，存量用方框来表示，流量则用流入或流出存量的、带箭头的管道来表示。管道中间由两个倒三角形组成的阀门，表示流量可以调高或调低、打开或关闭；在流量的前端和后端，有时会画一个“云朵”图案“，表示该流量的资源和消耗，也就是该流量从哪里来、到哪里去。
例如，地下的矿藏是一个存量，随着该矿藏被人们发现和开采，会产生一个矿藏开采的流量。由于矿藏的形成(流入量)可能是数百万年复杂地质变化形成的，在短短的开采时间段内，可以视其存量不会变化(没有流入量)，故不用画出流入量。
水库中的水也是一个存量，流入量有雨水和江河的来水，流出量包括水的蒸发和堤坝水，如下图所示。
一片森林中的所有树林的蓄积量也是一个存量，流入量是树木的生长，流出量包换树木的自然死亡和伐木工的砍伐。被砍伐的木材累积起来，会形成另外一个存量，即伐木工厂里木材的存货量；而当木材出售给客户时，就会产生一个流出量，减少库存，如下图所示。
如果理解了各种存量和流量的动态特性，也就是它们随时间流逝而产生的各种行为变化，我们就能更好地理解复杂系统的行为。现在让我们大家都熟知的“浴缸”为例，来理解存量和流量的动态特性。
当一个浴缸盛满了水，如果塞住排水口，入水口也没有打开，其浴缸中的水量自然是毫无变化。这时我们如果打开了其排水口，浴缸中的水就会流出来，导致水位不断下降，直到水完全流尽。如上图所示。
另一种情况，一个盛满水的浴缸再次拨出塞子，但当浴缸还剩一半水量时，打开入水口，让水流进浴缸，并使流入浴缸的水下流出的水保持同等速率。这时浴缸里的水位将保持不变，处于一种动态平衡状态。如下图所示。
如果我们把入水口开关打开的再大一些，让水流入的速度大于流出速度，那浴缸中的水位将会上午。接着再调小，使水流入和流出速度保持一致，那浴缸中的水位将停止上升。相反，拧小开关，水位则会缓慢下降。如下动画所示。
上述的浴缸系统就是一个非常简单的系统，只有一个存量、一个流入量和一个流出量。由于我们只考察了数分钟，浴缸中水的蒸发量微乎其微，所以我们不计算这部分。所有的模型，无论是心智模型还是数学模型，都是对现实世界的简化。
反馈回路
接着我们来认识反馈回路，当某个存量的变化影响到与其相关的流入量或流出量时，反馈回路就形成了。反馈回路可能导致存量水平维持在某个范围内，也可能使存量增长或减少。在任何一种情况下，只要存量本身的规模发生了改变，与之相关的流入量或流出量也会随之改变。不管怎样监控存量的水平，一旦存量存量水平有变化，系统就会启动一个修正过程，调节流入量或流出量的速度(也可能同时调整二者)，从而改变存量的水平。这又会产生一个反馈信号，再次启动一个控制行动，从而形成一系列连锁反应。如下图所示。
在上图中都清晰地标注了存量、改变存量的流量，以及指出行动方向的信息连接(以一个带箭头的曲线表示)。它强调行动或改变通常是通过调整流量的方式进行的。
不是所有系统都有反馈回路。一些系统是相对简单的、由若干存量和流量构成的、两端开放的链条，它们可能会受到外部因素的影响，但是链条上存量的水平并不影响其流量。然而，更为常见的是包含反馈回路的系统。其中有两种反馈回路最为常见，分别是“调节回路”和“增强回路”。
我们先来看看调节回路。它的作用是使存量的水平保持稳定，这里的稳定并不是说存量的水平要完全精确地保持在某个固定的数值上，而是说保持在一个可接受的范围之内。因为这类反馈回路具有保持存量稳定、趋向一个目标进行调节或校正的作用，所以称之为“调节回路”。
一个喜欢喝茶的人，当感觉有些倦怠时，会煮上一壶浓茶，让自己重新振作起来。作为喝茶的人，在头脑中有一个期望的精神状态；当他察觉到实际精神状态与期望状态之间存在差异时，会通过喝茶来摄入咖啡因，调整自身能量使自己的精神状态(存量)接近或达到期望水平。如下图所示。
反馈回路通常可以往两个方向运转。如上图所示，该反馈回路既可补充能量，也可能导致能量供应过量。与期望的能量水平相比，过高的能量会产生一种差异感，告诉身体“太多了”，这样会减少喝茶的人茶水摄入量，直到身体的能量水平降至合适的范围。另外，上图中的标签“B”代表的是调节回路，意即“Balance”。
关于茶，还有另外一个调节回路的例子，但它是通过物理法则来起作用的，而不是依靠人的决策。大家都知道，煮完茶后，如果没有及时把它喝掉，茶会逐渐冷却到室温状态，而它冷却的速度取决于茶水的温度和室温之间的差距：二者差距越大，茶水凉的就越快。如下图所示。
通过上图的温度变化情况可以看到调节回路具有“自动寻的(返航)”的行为特征。不管系统存量的初始值怎样，也不管是高于或低于“目标”状态，调节回路都会将其引导至目标状态。一开始变化很快，后来逐渐趋缓，直到存量和目标之间的差距消失。
调节回路这一行为模式——逐渐接近系统设定的目标，在大自然中是很常见的。如放射性物质逐渐衰变、导弹自动制导、固定资产的折旧等等，都会经历类似的行为模式。然而，大千世界纷繁复杂，在实际中，如果相对于外部变化这些反馈机制不够强大、或者因为时间的延迟、信息的不清晰、反馈的地方不合适等等情况，一些调节回路可能永远也无法达到，这也是一些系统出现问题的主要原因。
我们再来看看增强回路。它的作用是不断放大、增强原有的发展趋势，自我复制，像“滚雪球”一样。可能是一个良性循环，导致系统不断成长，越来越好；也可能是一个恶性循环导致局势越来越差，造成巨大的破坏甚至毁灭。在这类回路的作用下，系统存量越大，存量的流入量也就越多，导致存量进一步变得更大，反之亦然。由于此类回路会强化系统原有的变化态势，所以称之为“增强回路”。
增强回路也很常见，如果系统中某个要素具有自我复制或繁殖的能力，或持续增长时，我们就能找到推动其增长的增强回路。例如银行存款，银行账户的余额越大，所能获得的利息就越多，使存款金额愈大，下一期获得的利息更多。如下图所示。
如上图所示，演示了银行中的钱(本金是100元)是如何增长的。图中的五条曲线分别对应了五种不同的利率，从年利率2%~10%。我们从图中可以看出，这不是简单的线性增长，每一年的变化不是固定的。虽然在利率较低的情况下，银行账户余额头几年的增长看起来像是线性的，但实际上，它的增长是越来越快的。余额越大，增加的越多，此类增长被称为“指数曲线”。当然，是好是坏，取决于到底是什么在增长，如果是自己的存款，就是好消息，如果是贷款，那就是坏消息。另外，上图中的标签“R”代表的是增强回路，意即“Reinforce”。
类似的例子还有很多，如人口、经济体系等。如下图所示，这是一个资本再投资推动成长的模型。一个人拥有的工厂和机器设备(资本)越多，能生产出的产品和服务(“产出")就越多；这些产品和服务被销售出去后，就能有更多的钱，去投资建设更多的工厂和机器设备。这样做的越大，赚得越多，变得更大。这是一个增强回路，也是一个经济体系增长的核心引擎。
现在，我们已经了解了调节回路和增强回路对于一个系统的重要性了，它们是系统的基础。我们对反馈回路了解的越多，就会发现它几乎无所不在。但正是这样，我们在现实世界中，面对复杂系统，想要看清楚是非常困难的，甚至是不可能的。我们看到的世界不再是静态的，而是处处在变化的动态过程中。反馈的概念让我们看到系统本身就可以产生其自身的行为，这是认识世界的一把新钥匙，也是让我们意识到许多问题的背后真正的原因。
上面我们所探讨的案例，都是在一个模型中只包含一个或一类反馈回路。但在真实系统中，根本就不是这样的。同一个系统中会存在很多不同类型的反馈回路，它们经常以异常复杂的方式相互联系在一起。即使某个单一的存量，也有可能同时受到好几个增强回路和调节回路的影响，它们的力度不同，作用方向也迥异。如此多的反馈回路彼此联系，相互影响，使复杂系统的行为复杂多变、难以预测和驾驭，绝不只是保持稳定或平滑的趋向一个目标、呈指数增长或加速衰败这样简单。我们最后用两种存量系统的演示来帮助我们更好的理解系统思维，包括复杂系统的一些基本原则。
单存量系统和双存量系统模型演示
- 单存量系统：由一个存量、两个相互制衡的调节回路的系统。典型代表是温度调节器。
我们在之前茶水冷却和加热的例子中，已经认识了调节回路逐渐趋向于某个目标的行为特征。现在我们有两个这样的回路，来看看存量是怎么变化的。如下图所示，温度调节器装置控制着房间的制热，跟其它模型一样，这是一个简化了的制热系统的工作原理。
在这个系统模型中，虽然温度被设定为18度，但均衡的室温会略低于18度。这是因为存在向外的热量散失——即使空调一直在加热，但同时仍有一些热量会源源不断的流失到室外。这是两个相互矛盾的调节回路，如果我们试图让室内比室外更暖和一些，那么屋里越暖和，向外散失热量就会越快。这就要空调花更多的时间去加热，以弥补更多的热量散失，与此同时便伴有更多的热量在散失。因此保温效果更好的房间，热量散失的更慢，这往往比一个保温效果差却装备着一个大功率空调的房间更好。
在上面这个温度调节器系统中，只简单的设定了一个不变的室外温度，这在真实世界中是不可能发生的。我们现在来看一看当室外温度有波动时，系统是如何运作的。如下图所示。
上图的动画演示中，我们可以看到室外温度降到了冰点以下，虽然空调的加热弥补了向室外散失的热量，但因为热量的散失也在持续增加，室内温度也随之缓慢下降，直到室外温度再次上升，下降的室内温度才又随之慢慢的上升。另外，我们也可以显著看出，一个保温性良好的房间在同等加热功率下，室外温度的波动对其影响要比保温性差的房间要好的多。
- 单存量系统：由一个存量、一个增强回路以及一个调节回路的系统。典型代表是人口和工业经济。。
人口受到一个增强回路和一个调节回路的影响，增强回路决定新出生的人数，受出生率的影响，导致人口数量增长；调节回路影响当期死亡的人数，受死亡率的影响，导致人口数量减少。如果出生率和死亡率是常数，这一系统的行为就很简单，它将以指数方式增长或减少。至于变化的方向，取决于决定出生人数的增强回路和决定死亡人数的调节回路谁的效果更强。如下图所示。
在人口系统中，一开始由于出生率高于死亡率，推动人口增长的增强回路就居于主导地位，所以系统呈指数级增长；但是随着出生率降低，这一回路的影响力逐渐弱化；最后，它刚好等于与死亡率相关联的调节回路的力量。所谓“主导地位”是系统思维中一个重要概念，当一个系统不断趋向于某一方向发展时，其导致这一方向发展的回路就是处于主导地位。虽然系统中经常有好几个相互矛盾的反馈回路同时运作，但只有那些居于主导地位的回路才能决定系统的行为。
我们面对一个系统，通常的情形是要进行系统分析，对一些情景进行测试，以便观察当各种驱动因素处于不同状况时，系统状况如何，我们需要拟订各种情景，并判断哪种或哪些情景可能发生，需要认真分析。在这里我在网上选取了一些公开的中国人口预测的出生率和死亡率来演示这种情形。如下图所示。
动态系统分析的目的通常不是预测会发生什么情况，而是探究在各种驱动因素处于不同状况时，可能会发生什么。在这个人口系统模型中，我们只知道出生率和死亡率会影响人口数量，但却并不知道影响出生率和死亡率的因素是什么，是经济水平、卫生状况、环境或者社会趋势？或者都是。在这个更大的系统中，经济是一个很重要的影响人口的子系统，在经济系统核心，也存在一个“增强回路+调节回路”的系统，其结构与人口系统类似，因此这两个子系统也具有类似的行为模式。如下图所示。
上图假设单位资本产出比为1:3，投资系统为20%，在这种情况下，资本生命周期为15年时，折旧与资本更新速度持平；资本生命周期越短，资本存量将陷入衰减。正如人口系统中出生率和死亡率会受到很多因素的影响一样，在经济系统中，也有很多因素影响产出率、投资系统和资本生命周期，如利率、技术、税收政策、消费习惯以及价格等。人口系统也会影响投资，包括为产出提供劳动力、增加消费需求，并由此减小投资系数。
我们将上面的人口系统与经济系统归为同一类系统。二者在表象、运作等多个方面似乎有很大差异，但是从系统的角度看，它们之间有一个很重要的共同点：相同的反馈回路结构，即都有一个存量，受到一个推动成长的增强回路和一个导致消亡的调节回路影响。系统理论有一个核心观点是，具有相似反馈结构的系统，也会产生相似的动态行为，即使这些系统的外部表现是完全不同的。如人口系统与工业经济系统表面上差异很大，但它们的行为模式却基本相似，可以自我更新，以指数级方式增长、都会逐渐老化衰亡。
- 单存量系统：由一个存量、含有时间延迟的系统。典型代表是库存。。
一家汽车经销商的仓库，有一定的库存量，也有一个流入量(从各家工厂订货交付的汽车)，和一个流出量(因销售给客户而被提走的汽车)。从结构上看汽车的库存量的行为变化模式会像一个浴缸的蓄水量，如果我们不考虑时间延迟的情况，当客户需求增加了10%时，库存量的行为变化如下图所示。
但实际上，汽车经销商如果需要保持维持足够10天销售的库存量，因为每天到货交付的数量和销售量不可能完美的匹配，而且每天客户的购买量也很难预测。此外，经销商还需要多保持一些额外的库存作为缓冲，以防供应商偶尔出现交货延迟或其他意外情况。
经销商会对销售进行监控、分析和预测，如果发现销量有增长趋势，就向工厂增加订单，以便增加库存，满足未来可能加大的销量。因此销售量变大，则未来预期的销售量也变大，导致实际库存与期望库存之间的差距加大，这将导致向工厂下达更多的采购订单。一段时间后，到货量增加，从而提高库存，应对未来可能出现的更大的销售量。
为此，我们在模型中新加入了三个时间延迟。感知延迟：因为经销商不可能对销售量的任何变化都立即做出反应。反应延迟：因为即使已经知道需要调整订单数量了，经销商也不会在某笔订单里将所有缺货一次性的调整到位。交付延迟：因为工厂收到供应商订单、加工生产并发货到交付给经销商需要时间。现在让我们来看一下客户需求增长了10%以后，库存量的行为变化在各种延迟之下的表现。如下图所示。
我们发现图片上的剧烈振荡。这些剧烈振荡缘由销售量的微小增长，导致了库存的下降，经销商感知到销售量的增长趋势确实存在，而且预计将会持续，所以向工厂下达了更多的订单，以满足增大的销量和补足之前库存差距。但是，由于存在交付延迟，在交付延迟期间，库存量继续降低，经销商会进一步加大采购订单的数量。最后，大量的汽车不断的交付，补足了之前的差额，并持续地推高库存量之后，经销商意识到了问题，开始减少订单，但是之前的订单仍然不断的到货交付，因此，经销商更大幅度地削减订单量，几乎不可避免的会将订单削减的过多。如此循环往复，形成了越来越大的持续振荡。
在真实商业环境中，此类由于信息不对称以及物理延迟的情况是非常普遍的。因此，在很多其他系统中，类似这样的振荡也是很常见的。如我们淋浴时，冷热水混合器与喷头之间有很长的管道时，那么我们在调节水温时，因为有延迟的存在，导致我们很难很难调节到所合适的水温。那么我们有没有办法来抑制或减缓这些振荡呢？我们再来调节一下系统模型的延迟天数，看看会发生什么，如下所示。
我们可以从上面图片及演示动画可以看出，经销商如果缩短反应延迟时间会使情况更加糟糕。这种好心办坏事、或越采取干预措施，问题越恶化的情况很常见。我们通常出于好意，试图借助一些政策或干预措施来修补系统出现的问题，但结果往往事与愿违，甚至将系统推向错误的方向。同时，我们的运作越大，对系统的影响就越强烈。当我们试图改变一个系统时，系统的行为往往违背我们的直觉，出乎我们的意料。
对于这个系统，造成问题的部分原因不是经销商的反应太慢了，而是太快了。在系统既定的情况下，经销商有些反应过度了。如上动画所演示，如果经销商增加反应延迟，在同样的系统情况下，振荡明显的减缓了，而且系统很快地找到新的均衡状态。从这个系统中让我们知道了改变系统中的延迟可能使系统更容易被管理，也可能完全相反。如果我们不知道延迟在哪儿、多长时间，我们就不可能真正理解系统的动态行为。
- 双存量系统：由一个可再生性存量受到另外一个不可再生性存量约束的系统。典型代表是石油经济。。
我们上面所讨论的系统都没有考虑外部因素的约束。如工业经济系统中，资本存量未考虑原材料和产出的限制；人口系统中未考虑食物的限制。在真实世界中，任何系统都有其约束条件，都不是孤立存在的。任何物理的、成长的系统，或早或晚都会受到某种形式的制约，限制着系统的成长。这些限制约束通常以调节回路的形式存在，在某些条件下，这些调节回路会取代驱动成长的增强回路成为主导性回路，从而阻碍系统的进一步成长。现在让我们来看看具有这种限制因素的石油经济资本系统。如下图所示。
一开始石油储量很丰富，石油开采成本也很低，石油公司可以获得大量的利润，可以投入更多的资本进行开采，获取更多的利润，这是一个增强回路，资本呈指数增长。但石油储量却迅速的降低，石油资源是不可再生的，油井终将枯竭，获取石油将越来越困难，开采成本也越来越高。这是一个新的调节回路，最终将会限制资本的增长。我们从上图中可以看出，随着投资比例越高，资本增长的越快，同时，资源下降的速度也越快。
- 双存量系统：有两个可再生性存量的系统。典型代表是渔业经济。。
我们用一个简化的渔业经济模型来演示三种非线性关系：价格、再生率、单位资本收益。价格取决于鱼的种类和数量——越稀少的鱼，价格越高；再生率取决于鱼群的密度——鱼群的密度越低，鱼的繁殖率越低，但是鱼群密度变得过大之后，鱼的繁殖率也越低；单位资本的收益取决于捕鱼技术和方法的效率。如下图所示。
从上图可以看出，一开始资本和捕捞量以指数级方式上升，鱼群数量(资源存量)则快速下降，但这提高了鱼群的再生率。在其后的数十年间，资源再生数量可以弥补、应付捕捞增加的速度；但最后，由于捕捞量增长太快，鱼群数量下降到不能满足日益扩大的捕捞量需求，捕捞量降低，从而降低了船队的利润和投资速度。这形成了一个调节回路，使得船队和鱼群资源之间达到了平衡。船队虽然不能永远扩大下去，但可以一直保持较高的效率。
如果船队通过升级更好的捕捞设备，可以在鱼群密度很低的情况下更为经济地维持运作，但结果只能是鱼和捕鱼业彻底消亡。我们可以从上图中不断提高的收益可以看到，最后鱼彻底消失，鱼也就成了不可再生性资源。我们从这个系统中可以看出，只要对单位资本产出做很小的调整，改变其控制调节回路的力量，就能产生显著的差异。
在成长上限结构中，不管是可再生性资源，还是不可再生性资源，物质的存量都不可能永远增长，但是二者对于系统的限制，从系统行为的动态角度上讲是非常不同的。之所以会有差异，原因在于存量和流量的不同。对于所有复杂系统来说，判断系统未来行为走势的诀窍在于，了解什么样的系统结构包含哪些可能的行为，以及什么状况和条件可以触发这些行为。如有可能，我们可以调整系统结构和相关条件，从而减少破坏性行为发生的概率，增加有利行为出现的概率。
好了，我们目前对系统，系统思维方法都有了一些了解了，我们也看到了一些不同系统模型的介绍及演示，那么最后，我介绍一个用于系统分析的工具，强烈建议大家熟练掌握此工具，会让你如虎添翼，当然，其它的分析工具也行，重要的是要熟练掌握。
系统分析工具介绍
我在文中用于演示的图片或者动画用的都是一款叫做“Vensim”的工具构建的模型。可以在其官网(http://vensim.com/)下载免费的“个人学习版”，工具软件里面可以选择中文，虽然中文界面排版比较糟糕，但不影响使用，另外，再给大家推荐个教程。相信大家仔细看完了教程后，不是太复杂的系统模型应该没问题了。当然，如果有问题的话，也可以给我留言，虽然我也不一定能解决，但交流沟通一下总是好的。
备注：文中的系统模型均摘自《系统之美-决策者的系统思考》，英文名《Thinking in Systems: A Primer》。