德邦规模养种系统发展对策的关键变量关联反馈环分析

贾伟强,王 雯,贾仁安

(1.南昌航空大学经济管理学院，江西 南昌 330063；2.南昌大学系统工程研究所，江西 南昌 330031)

1 引言

系统开发是充分认识系统结构，提高系统各部分相互促进的推动力，降低或消除相互依赖的制约力，以增强系统功能。Richardson[1]认为反馈环结构是系统内生性的关键，有助于解释动力学模型内观察到的现象。因此，认清系统结构中众多的正、负反馈环的交互作用，才能了解系统的复杂性行为，进行反馈环开发管理。系统动力学的创始人Forrester[2]在系统动力学创建50周年年会上强调：系统动力学前50年对反馈环技术研究存在不足，下一个50年系统动力学研究特别要进行反馈结构的深入研究。

建立反馈环流图模型进行仿真分析，以仿真结果为政策制定提供参考是系统动力学最为广泛的应用。张俊荣等[3]构建了京津冀碳排放交易政策仿真模型，探索不同的碳交易机制设计对京津冀地区经济和环境的影响。仲勇等[4]建立大型建筑工程项目多资源配置的系统动力学模型，仿真研究了大型建筑工程项目多类型资源的有效配置问题。于宝琴等[5]构建了物流服务质量下的配送及时率系统动力学枝模型，对申通、圆通、中通以及韵达四家快递企业进行网购快递物流服务的测评。Madahian等[6]建立关于儿童肥胖问题的仿真分析模型，评估了不同食物摄入量、能量消耗等对儿童肥胖的影响。Bleijenbergh等[7]利用系统动力学模型仿真研究教师雇佣决策中，如何平衡教师性别问题。Villa等[8]在不同订货量和供应商容量下，探讨了延迟下的零售商订货决策。利用反馈环基模进行管理方针生成研究，利用反馈环构建的子系统基模进行仿真研究是重要的反馈环分析技术。Senge[9]创建了8个反馈基模刻画和解释了组织管理中复杂现象的结构原因，贾仁安等[10]、贾伟强等[11]拓展了反馈基模的概念，给出了一个确定复杂系统极小反馈基模集的计算技术，进而由极小反馈基模进行管理对策的生成研究。丁雄等[12]利用子系统流位反馈环结构分析，生成银河杜仲经济生态系统现代农业区发展对策。Hayward和Boswell[13]利用反馈环或反馈环组合，量化反馈环的强度以洞察系统的结构、行为。Kumar等[14]通过子系统仿真分析，研究了社区清洁烹饪动态系统的反馈机制，探讨实施有效干预措施的可能性。王翠霞等[15]通过系统反馈基模仿真分析，定量论证了规模养殖生态系统管理策略的必要性和效益。

这些反馈动态复杂性的研究中未涉及反馈环的结构分析，而这是系统具体管理对策确定的关键。本研究针对系统发展关键变量全体反馈环，结合实践确定系统动态变化中的起主要支撑作用的主导反馈环及其运作效应，根据反馈环的性质、反馈环结构构成的因果链分析，生成改善反馈环运作效应的管理对策，进行增强系统功能的反馈环开发管理。此创新的方法为反馈环结构分析提供了一种规范性的方法，对复杂系统发展对策的制定具有普遍意义。

2 关联反馈环分析法

2.1 基本概念

定义1 针对系统发展中的关键变量，建立含关键变量的全体反馈环构成的关联反馈环结构，利用正、负反馈环中变量反馈动态变化特性，进行增强系统功能的管理称为反馈环开发管理。

正反馈环具有变量反馈后同增(减)动态变化特性，负反馈环具有变量反馈后反增(减)动态变化特性。因此，正反馈环结构可形成良性或恶性循环效应。即当正反馈环中某一变量所刻画的状况改善(恶化)时，正反馈的作用将促进状况进一步改善(恶化)；负反馈结构可形成制约与调节效应。即当负反馈环中某一变量所刻画的状况改善(恶化)时，负反馈的作用将制约(调节)状况进一步改善(恶化)。

反馈环开发管理即是利用反馈环中变量反馈动态变化特性，生成促进系统发展的管理对策，实施管理对策增强系统的功能。

定义2 若存在K(K>1)条反馈环相交于同一变量V(t)，则称此K(K>1)条反馈环为变量V(t)的关联反馈环。

定义3 若变量V(t)关联K(K>1)条反馈环，某一时间区间内在系统动态变化中起主要支撑作用的反馈环，称为变量V(t)在此时间区间内的主导反馈环。

2.2 关联反馈环分析法及其步骤

定义4 在复杂系统发展的反馈环开发管理中，建立系统流率基本入树模型，确定研究的关键变量，确定关键变量的主导反馈环，最后确定系统发展管理对策的分析方法称为关键变量关联反馈环分析法。

关键变量关联反馈环分析法的步骤如下：

步骤1 构建系统流率基本入树模型。

首先，通过科学理论、数据、经验及专家判断力四结合进行系统分析，确定描述系统状态的流位变量；然后，利用流率基本入树建模法构建系统流率基本入树模型。

步骤2 根据系统发展目标，确定研究的关键变量；

步骤3 确定关键变量的主导反馈环。

首先，用枝向量行列式算法计算出系统结构中全部反馈环；其次，确定关键变量的关联反馈环结构流图。最后，确定关联反馈环结构流图主导反馈环。

步骤4 确定系统发展的管理对策。

2.3 关联反馈环分析法的逻辑性与科学性

关键变量关联反馈环四步骤分析法，分析步骤的逻辑性强(图1)。

图1 关联变量关联反馈环分析法的逻辑图

在明确系统流位流率系，构建流率基本入树模型的基础上，才可以根据系统发展目标确定研究的关键变量，才可以用枝向量行列式算法计算出系统结构全部反馈环；依据关键变量及全部反馈环，才可以确定关键变量的关联反馈环结构流图，确定关键变量主导反馈环；依据关键变量主导反馈环，才可以进行主导反馈环分析，确定管理对策。

关键变量关联反馈环四步骤分析法，具有科学性。步骤1中，以钱学森提出的科学理论、数据、经验及专家判断力四结合进行系统分析，确定研究问题的变量边界，建立流位流率系，以流率基本入树建模法建立刻画包括边界中全体变量的流率基本入树模型，实现还原论与整体论相结合原理，提高模型的可靠。步骤2中，以系统发展实践为基础，依据系统发展的目标，在包括边界中全体变量的流率基本入树模型中，对流位、流率变量进行深入比较分析，确定关键变量。步骤3中，在已建包括边界中全体变量的流率基本入树模型的基础上，用经数学严格证明的枝向量行列式算法计算出系统结构中全部反馈环，确定关键变量的关联反馈环结构流图，确定关联反馈环结构流图主导反馈环。步骤4中，依据反馈环结构是复杂系统发生动态变化的核心结构，主导反馈环又是动态变化中的起主要支撑作用的反馈环，依据关键变量起主要支撑作用的反馈环进行分析，确定管理对策。因此，关键变量关联反馈环四步骤分析法具有科学性。

3 德邦规模养种系统概况及系统流率基本入树模型构建

3.1 德邦区域规模养种系统概况

德邦牧业有限公司(简称德邦牧业)地处江西省鄱阳湖地区九江市德安县高塘乡，是由公司、大学、政府、农户共同参与建设的生态能源经济区，建设面积66.67 hm2。生态经济区由德邦牧业2005年投资178万元建立，后逐步扩大规模发展而成的生猪养殖公司。

3.1.1 德邦区域规模养种系统发展中的问题是社会性问题

对德邦牧业规模养种系统发展的研究涉及农业生态环境保护、农产品供给侧结构性改革、解决“三农”问题等社会性问题。

规模养殖过程中粪尿等养殖废弃物过度集中排放，带来规模养殖的初次污染。沼气工程可有效解决养殖废弃物污染，但厌氧发酵产出物沼液、沼气会造成二次污染，在养殖区土壤、水源、空气受污染事件时有发生，养殖污染治理是关系农业生态环境保护的社会性问题。

沼液生物质资源综合开发利用，创新养种循环经济模式，建设“猪—沼液—特色农产品”沼液种植工程，生产绿色有机农产品，是农业供给侧结构性改革的社会性问题。

分散经营的农户规模小、力量弱，在提升养殖区养种循环生态农业经济效益方面受到制约。发挥企业带动、支持作用，实现场户合作发展，事关“三农”问题解决的社会性问题。

3.1.2 德邦区域规模养殖与沼气工程建设概况

2015年德邦牧业日均存栏552头，年出栏生猪6579头，实现利润99万元。为治理养殖废弃物初次排放污染制约系统发展，养殖场建立了800 m3立式和1200 m3塑料沼气池分级生产子系统，建立200 m3立式储气柜和150 m3塑料储气柜及1.6 km山地沼气管道储存和输送沼气，建立40 kw沼气发电站开发利用沼气能源。表1为德邦牧业规模养殖与沼气工程厌氧发酵产出物相关数据。

表1 2010—2015年德邦牧业生猪养殖相关变量历史数据

3.1.3 德邦沼液资源生物链工程开发实施概况

德邦牧业为消除沼液二次污染制约系统发展，利用系统动力学三阶延迟原理，建立了一级100m3、二级80m3与三级70m3的三个同类圆形沼液净化池，2.7km山地沼液管道，构成沼液三级储存、净化、延迟传输子系统。基于此，利用沼液生物质资源种植红薯、蔬菜、水稻、板栗、苗木、棉花等，建立“猪—沼液—苗木”、“猪—沼液—粮”、“猪—沼液—菜”等沼液种植工程子系统。表2为德邦牧业猪粪尿沼液资源利用情况相关数据。

表2 2015年德邦牧业沼液有机肥施用情况数据(单位：hm2)

另外，2013年德邦牧业种植玉米8.0 hm2，由于经济效益低，2015年不再自营种植玉米。2015年公司试点种植经济效益高的雷公竹1.3 hm2，规划未来年种植雷公竹8.0 hm2。

3.1.4 德邦场户合作促进户用沼气池发展概况

德邦牧业地处的德安县高塘乡由政府支持建立300余户地下式沼气池，但大部分沼气池因缺乏原料未能正常运行。2009年初，九江市科技局、德安县农业局、德邦牧业、农户联合成立德安县高塘乡沼气沼液开发利用专业合作社，合作社提供进出料车配置、配件供应、沼气池及管路故障维修等服务，促进全乡户用沼气池开发。德邦牧业建立原料发酵贮存池，会员每年付40元会费(作为原料运费)即可免费获得德邦牧业猪粪发酵原料，由合作社统一免费运输至户用沼气池。

由于户用沼气池使用效益低、成本高、缺乏维护与生产管理技术等原因，造成大量户用沼气池闲置或报废。从2009年场扶持户用沼气池发展以来，至2015年高塘乡户用沼气池闲置率达95%以上，如何提高户用沼气池使用率是目前面临的一个难题。

3.2 德邦规模养种系统流率基本入树模型的反馈环结构

系统动力学模型的基本单元是流位变量直接或通过辅助变量控制流率变量的子图，这种基本单元子图就是流率基本入树。建立流率基本入树模型后，构造对角置1枝向量行列式可计算系统全部反馈环。

3.2.1 建立系统流率基本入树模型

基于钱学森提出的科学理论、数据、经验及专家判断力四结合分析，建立德邦规模养种系统流位流率系：

基于循环经济理论，德邦养种循环经济模式是构造“资源—产品—再生资源”的反馈式生产活动流程。德邦规模养殖的废弃物为猪粪尿，再生资源为沼气、沼液。因此，场年产猪粪尿量、场猪粪尿年产沼液量、场猪粪尿年产沼气量为系统模型中流位变量。

德邦现代农业区是团队的生态农业系统工程科研教学基地，国家自然科学基金委管理学部领导，中国系统工程学会的理事长、多位副理事长等专家参观、指导基地建设，认同德邦牧业规模养殖是系统的核心，养殖利润增加是系统发展的动力，剩余粪肥及沼气工程厌氧发酵产出物二次污染制约规模养殖的发展。基于专家判断力，在以上流位变量基础上，增加日均存栏、养殖企业利润、场猪粪及沼肥未利用量、场沼气未利用量为系统模型中流位变量。

基于交流德邦牧业总经理的经验，实践中德邦牧业利用沼气发电为养殖场提供生活用能，为猪舍照明及冬季保暖，实现全部沼气能源的综合开发利用，系统二次污染治理问题为如何综合开发利用沼液资源。因此，场猪粪尿年产沼气量、场沼气未利用量可不设置为系统流位变量。

基于德邦牧业管理信息系统2010年至2015年统计数据，高塘乡户用沼气池建设的数据，在以上流位变量基础上种植业规模、户猪粪年产沼液量、户猪粪年产沼气量为设置流位变量时需考虑的变量。种植业规模可由辅助变量猪粪沼肥施用面积刻画，户猪粪年产沼液量及户猪粪年产沼气量均可以刻画户用沼气工程发展规模，选择户猪粪年产沼液量为流位变量。

综上，确定如下德邦规模养种系统基本结构的六组流位、流率对(表3)。

表3 德邦硅规模养种系统流位流率系

基于此流位流率系，根据德邦规模养种系统实际分析，引入中间变量逐一建立以流率变量为树根，以流位变量或流率变量为树尾的六棵流率基本入树(图1a～1f)，可建立德邦规模养种系统的新流率基本入树模型(图2)。

图2 德邦规模养种系统新流率基本入树模型

3.2.2 枝向量行列式计算系统全部反馈环

由流率基本入树模型，观察各流率基本入树中的流位变量对其对应流率变量的控制关系，可得系统流图结构中全部一阶反馈环：入树T5(t)含(R52(t),+,A53(t),+,A24(t),+,R52(t))、(L5(t),-,R52(t),+,A53(t),+,L5(t))共2条一阶反馈环，入树T6(t)含(L6(t),+,R6(t),+,A61(t),+,L6(t))1条一阶反馈环，共3条一阶反馈环。

系统二阶(含二阶)以上全部反馈环计算可利用枝向量行列式反馈环计算法计算得到[16]：

流率基本入树模型的各棵树中，每一树尾含流位或流率变量的枝对应一个枝向量，每一枝向量对应枝向量行列式中相应行、列的一个元素，若行列式aij位置的元素对应的枝向量不存在则aij为0，按照对角线位置的元素为1的规则构造对角置1枝向量行列式。

此对角置1枝向量行列式具有交换两行或两列后行列式值不变等性质，按行展开除全为加号外也与代数行列式的性质一样。经数学归纳法证明，此对角置1枝向量行列式的值与系统中二阶(含二阶)以上全部反馈环一一对应。

构造德邦规模养种系统对角置1枝向量行列式并计算得：

=(R1,+,A12,+,L2)(R2,+,R1)+(R3,+,R1)(R1,+,A132,+,L6)(R6,+,R3)+(R3,+,R1)(R1,+,A132,+,L4)(R4,-,A61,+,A64,+,L6)(R6,+,R3)+(R3,+,R1)(R1,-,A131,+L5)(R512,-,A61,+,L6)(R6,+,R3)+(R3,+,R1)(R1,+,A12,+,L2)(R2,+,A24,+,R52)(R52,+,A53,+,L5,+,R512)(R512,-,A61,+,L6)(R6,+,R3)+(R3,+,R1)(R1,+,A132,+,L4)(R4,+,R3)+(R3,+,R1)(R1,+,A12,+,L2)(R2,+,A24,+,R52)(R52,+,A53,+,L5,+,R511)(R511,+,R3)+(R3,+,R1)(R1,+,A12,+,L2)(R2,+,A24,+,R52)(R52,+,A53,+,L5,+,R512)(R512,+,R3)

系统结构含8条二阶及二阶以上反馈环，加上3条一阶反馈环，德邦规模养种系统共含11条反馈环。

4 系统关键变量关联反馈环分析生成管理对策

在完成步骤1建立德邦规模养种系统流率基本入树模型及系统全部反馈环计算的基础上，本节逐步演示关键变量关联反馈环分析的步骤2～4。

4.1 依据系统发展目标确定系统研究的关键变量

德邦规模养种系统发展目标主要有规模养殖增收与生态环境保护[17-18]。另外，系统发展中要解决“场猪粪尿严重污染”与“户用沼气池原料严重短缺”矛盾[19]。因此，场支持户用沼气池建设为系统发展目标。

考察德邦规模养种系统的流位流率系中的流位变量、流率变量：规模养殖增收表现为养殖业利润的增加，选取养殖企业利润L2(t)为刻画实现规模养殖增收目标的关键变量；生态环境保护通过养殖废弃物初次污染治理与厌氧发酵产出物二次污染治理实现，场全部猪粪尿作为沼气工程发酵原料，消除了初次污染。实践中，场沼气能源全部开发利用，不存在沼气二次污染问题。因此，二次污染治理主要是沼液资源开发利用，选取年有机肥施用量R52(t)为刻画实现生态环境保护目标的关键变量；户猪粪年产沼液量可刻画户用沼气池规模，因此，选取户猪粪年产沼液量L6(t)为刻画实现场支持户用沼气池建设目标的关键变量。

4.2 确定关键变量养殖企业利润L2(t)主导反馈环与系统发展的管理对策

①构建关键变量关联反馈环流图

在系统全部11条反馈环中，含流位变量养殖企业利润L2(t)的全部反馈环有4条，组成的关联反馈环结构图(图3)如下：

反馈环(+1)：(R1,+,A12,+,L2)(R2,+,R1)；

反馈环(+2)：(R3,+,R1)(R1,+,A12,+,L2)(R2,+,A24,+,R52)(R52,+,A53,+,L5,+,R511)(R511,+,R3)；

反馈环(+3)：(R3,+,R1)(R1,+,A12,+,L2)(R2,+,A24,+,R52)(R52,+,A53,+,L5,+,R512)(R512,+,R3)；

反馈环(-1)：(R3,+,R1)(R1,+,A12,+,L2)(R2,+,A24,+,R52)(R52,+,A53,+,L5,+,R512)(R512,-,A61,+,L6)(R6,+,R3)。

图3 刻画养殖业增收关键变量L2(t)关联反馈环流图

②确定关键变量的主导反馈环

反馈环(+1)为刻画日均存栏与养殖企业利润同增、同减反馈变化规律的正反馈环。结合实践及表1的历史数据可得：在研究的时间区间2010年到2015年，日均存栏与养殖利润间无显著的反馈同增、同减变化规律，养殖企业利润L2(t)主要受外生变量价格制约下每头猪的利润A22(t)影响，引起日均存栏L1(t)小幅波动，此正反馈环不是关键变量L2(t)的主导反馈环。

反馈环(+2、+3)为刻画场周边沼液资源种植工程面积与养殖企业利润同增、同减反馈变化规律的正反馈环。结合实践与两条正反馈环在入树T1(t)、T2(t)、T3(t)中的枝结构：污染制约因子A131(t)、沼气工程促进因子A132(t)是影响日均存栏变化量R1(t)的关键变量，猪粪沼肥经济效益A22(t)是影响养殖企业利润变化量R2(t)的关键变量，即提高沼液资源种植工程经济效益、消除厌氧发酵产出物二次污染，是德邦规模养种系统发展的关键[8]。因此，反馈环(+2、+3)是关键变量L2(t)的主导反馈环。

反馈环(-1)为刻画户猪粪年产沼液量与养殖企业利润反增、反减变化规律的负反馈环。结合实践分析：2009年场开始支持户用沼气池发展，至2015年高塘乡户用沼气池闲置率达95%以上，且户沼气工程用粪量只占场产猪粪量小部分。因此，此反馈环(-1)不是关键变量L2(t)的主导反馈环。

③确定系统发展的管理对策

由以上分析，得系统发展管理对策作用的“杠杆点”在反馈环(+2、+3)上。结合实践分析：2010年至2015年，德邦牧业无偿为周边红薯、水稻、苗木、板栗等种植业提供沼液资源，2013年德邦牧业自营种植玉米8.0hm2，因经济效益原因至2015年不再种植玉米，此2条正反馈环因场自营种植业经济效益低，场周边沼液资源种植工程面积与养殖企业利润形成恶性循环的正反馈效应。

因此，反馈环(+2、+3)开发管理方针的为：消除反馈环(+2、+3)恶性循环的正反馈效应，形成良性循环的正反馈效应。

管理对策1：养殖企业试点种植经济效益高的特色短缺农产品，创建特色农产品品牌，增加特色农产品的价格优势，实现溢价收益，构建养种经济效益互促发展的循环经济发展模式。

4.3 确定关键变量年种植有机肥施用量R52(t)主导反馈环与系统发展的管理对策

①构建关键变量关联反馈环流图

在系统全部11条反馈环中，含流率变量年种植有机肥施用量R52(t)的全部反馈环有5条，组成的关联反馈环结构图(图4)如下：

反馈环(-1)：(R3,+,R1)(R1,+,A12,+,L2)(R2,+,A24,+,R52)(R52,+,A53,+,L5,+,R512)(R512,-,A61,+,L6)(R6,+,R3)；

反馈环(-2)：(L5(t),-,R52(t),+,A53(t),+,L5(t))；

反馈环(+2)：(R3,+,R1)(R1,+,A12,+,L2)(R2,+,A24,+,R52)(R52,+,A53,+,L5,+,R511)(R511,+,R3)；

反馈环(+3)：(R3,+,R1)(R1,+,A12,+,L2)(R2,+,A24,+,R52)(R52,+,A53,+,L5,+,R512)(R512,+,R3)；

反馈环(+4)：(R52(t),+,A53(t),+,A24(t),+,R52(t))。

图4 刻画生态环境保护关键变量R52(t)关联反馈环流图

②确定关键变量的主导反馈环

反馈环(+2、+3、+4)为刻画场周边沼液资源种植工程面积与年种植有机肥施用量同增、同减反馈变化规律的正反馈环。结合实践分析：2010年至2015年，德邦牧业沼液种植面积稳中减少，场周边沼液资源种植工程面积与年种植有机肥施用量形成恶性循环的正反馈效应。此效应导致场猪粪及沼肥未利用量L5(t)在养殖区不断累积污染，而系统此动态发展阶段管理的关键是消除沼液二次污染制约，因此反馈环(+2、+3、+4)是关键变量R52(t)的主导正反馈环。

同图3中的分析，图4中反馈环(-1)不是关键变量R52(t)的主导正反馈环。

反馈环(-2)为刻画场周边沼液资源种植工程面积与年种植有机肥施用量反增、反减变化规律的负反馈环。结合实践分析：2010年至2015年，德邦牧业沼液种植面积稳中减少，场周边沼液资源种植工程面积与年种植有机肥施用量形成调节效应，而实践中沼液资源种植工程面积减少，并没有显著调节年种植有机肥施用量增加，因此，反馈环(-2)不是关键变量R52(t)的主导正反馈环。

③确定系统发展的管理对策

由以上分析，得系统发展管理对策作用的“杠杆点”在反馈环(+2、+3、+4)上。

结合上文分析，主导反馈环(+2、+3、+4)形成恶性循环的正反馈效应。因此，反馈环(+2、+3、+4)开发管理方针的为：消除反馈环(+2、+3、+4)恶性循环的正反馈效应，形成良性循环的正反馈效应。

管理对策2：养殖企业履行环境保护责任，通过企业自营、与养殖场周边农户合作、与区域内种植企业合作等多种途径开发各种沼液种植工程，增加猪粪沼肥施用面积。

4.4 确定关键变量户猪粪年产沼液量L6(t)主导反馈环与系统发展的管理对策

①构建关键变量关联反馈环流图

在系统全部11条反馈环中，含流位变量户猪粪年产沼液量全部反馈环有5条，组成的关联反馈环结构图(图5)如下：

反馈环(+5)：(L6(t),+,R6(t),+,A61(t),+,L6(t))；

反馈环(+6)：(R3,+,R1)(R1,+,A132,+,L6)(R6,+,R3)；

反馈环(+7)：(R3,+,R1)(R1,-,A131,+L5)(R512,-A61,+,L6)(R6,+,R3)；

反馈环(+8)：(R3,+,R1)(R1,+,A12,+,L2)(R2,+,A24,+,R52)(R52,+A53,+,L5,+,R512)(R512,-A61,+,L6)(R6,+,R3)；

反馈环(-3)：(R3,+,R1)(R1,+,A132,+,L4)(R4,-,A61,+,L6)(R6,+,R3)。

图5 刻画场户合作发展关键变量L6(t)关联反馈环流图

②确定关键变量的主导反馈环

反馈环(+5)为刻画户沼气工程用粪比A61(t)，户猪粪年产沼液量L6(t)之间同增、同减反馈变化规律的正反馈环；反馈环(+6、+7、+8)刻画的是场户合作模式下，场支持户用沼气池发酵原料与户沼气工程规模之间同增、同减反馈变化规律的正反馈环。结合实践分析：一方面，德邦规模养种系统发展目标之一是场支持户用沼气池建设，解决“场猪粪尿严重污染”与“户用沼气池原料严重短缺”矛盾；另一方面，系统此动态发展阶段管理的关键是消除沼液二次污染制约，户用沼气工程是二次污染治理的一种重要途径。因此，反馈环(+5、+6、+7、+8)是关键变量L6(t)的主导正反馈环。

反馈环(-3)为刻画户猪粪年产沼液量L6(t)与场猪粪年产沼液量L4(t)之间反增、反减反馈变化规律的负反馈环。结合实践分析：高塘乡户用沼气池闲置率达95%以上，反馈环(-3)中变量间反复调节的作用不显著，反馈环(-3)不是关键变量L6(t)的主导反馈环。

③确定系统发展的管理对策

由以上分析，得系统发展管理对策作用的“杠杆点”在反馈环(+5、+6、+7、+8)上。

结合实践分析，由于户用沼气池使用过程中维护及维修费用高、冬季产气不稳定等因素影响，高唐乡300余户沼气池大量废弃不用，闲置率达95%以上，主导反馈环(+5、+6、+7、+8)形成恶性循环的正反馈效应。

因此，反馈环(+5、+6、+7、+8)开发管理方针为：消除反馈环(+5、+6、+7、+8)恶性循环的正反馈效应，形成良性循环的正反馈效应。

管理对策3：通过政府财政补贴、成立专业合作社等方式，减少户用沼气池使用成本。通过与高校科研院所合作，解决户用沼气建设与运营中的技术问题。通过发展区域特色种植业，提高农户沼气工程运营的经济收益。

5 德邦规模养种系统管理对策实践

德邦牧业实施现代农业区建设对策的管理原理为：通过养殖企业、农户、政府、院校研究部门的各自目标和责任的实现，实现现代农业区建设的总目标[20]。

5.1 实施管理对策1，养殖企业建设养种互促发展的循环经济模式

此管理对策的实施，是通过养殖企业创新养种循环经济模式，发挥企业在农业供给侧结构性改革中的带动、示范作用，实现企业增收目标。

5.2 实施管理对策2，场履行环境责任与周边企业、农户共同开发沼液种植工程

场已建且不断运行沼液三级储存、净化、传输系统。与周边企业合作，为江苏阳光集团576.0 hm2苗木种植提供沼液肥料，开发“猪—沼液—苗木”沼液种植工程。与周边农户合作，为周边农户蔬菜、水稻、棉花等种植业提供沼液肥料，开发“猪—沼液—蔬菜”、“猪—沼液—水稻”等沼液种植工程。通过以上工程，2015年共开发猪粪沼肥施用面积616.6 hm2。

此管理对策的实施，在养殖企业实现增收目标的同时，落实了企业生态环境保护的社会责任，发挥了养殖企业带动农户增收、促进种植企业发展中的社会作用。

5.3 实施管理对策3，落实多主体目标责任，扶持户用沼气池发展

2009年成立高塘乡沼气沼液开发利用专业合作社，配备原料粪车等设备，场无偿为无养殖农户和临时缺料农户提供猪粪发酵原料，极大地促进了户用沼气池的发展。2015年，科研院所深入实地研究提供户沼气工程实施方案和管理技术，合作社将原料运输、进出料责任落实到人，共同解决户用沼气池生产、管理技术难题。政府部门为每户沼气池提供30元/年的补贴，促进户用沼气池发展。2015年末168户农户使用户用沼气池，户沼气池使用率从5%提高到56%。

此管理对策的实施，实现了政府支持企业、农户增收，促进农村经济发展的目标，落实了政府财政补贴、引导成立专业合作社的责任；实现了高校科研院所科研成果创新与服务社会的目标，落实了高校科研院所解决户用沼气建设与运营中的技术难题的责任；实现了农户利用沼气能源、沼液资源增加经济收益的目标，落实了农户支持养殖企业生态环境保护中的责任。

6 结语

本文根据流率基本入树模型计算系统全体反馈环，根据系统发展目标确定研究的关键变量，进而构造关键变量关联反馈环流图，根据关键变量关联反馈环流图中主导反馈环分析，确定系统发展管理对策。由此，得到规范化的关键变量关联反馈环分析法。以德邦区域规模养种系统发展为例，利用此创新的分析方法生成促进系统发展的三条管理对策，实施管理对策的实践，验证了此创新方法在确定复杂系统发展管理对策中的有效性。关键变量关联反馈环分析法充实和完善了复杂系统的分析方法，是反馈环开发管理的一个规范化方法，对于复杂系统发展对策的制定具有普遍意义。

[1] Richardson GP. Reflections on the foundations of system dynamics[J]. System Dynamics Review, 2011, 27(3):219-243.

[2] Forrester J W. System dynamics — The next fifty years[J].System Dynamics Review, 2007,23(2): 359-370.

[3] 张俊荣，王孜丹，汤铃，等.基于系统动力学的京津冀碳排放交易政策影响研究[J].中国管理科学，2016，24(3):1-7.

[4] 仲勇，陈智高，周钟.大型建筑工程项目资源配置模型及策略研究[J].中国管理科学，2016，24(3):125-132.

[5] 于宝琴，武淑萍，杜广伟.网购快递物流服务系统测评的枝模型仿真[J].中国管理科学，2014，22(12):72-78.

[6] Madahian B, Klesges R C, Klesges L, et al. System dynamics modeling of childhood obesity[J]. Bmc Bioinformatics, 2012,13Suppl(12):1-2.

[7] Bleijenbergh I,Vennix J, Jacobs E， et al.Understanding decision making about balancing two stocks: The faculty gender balancing task[J].System Dynamics Review,2016, ,32(1): 6-25.

[8] Villa S,Gonc alves P,Arango S. Exploring retailers’ ordering decisions under delays[J]. System Dynamics Review,2015,35(1): 1-27.

[9] Senge P M.The fifth discipline—The art and practice of the learning organization[M]. New York:Doubleday Publishing, 1991.

[10] 贾仁安，涂国平，邓群钊，等. “公司+农户”规模经营系统的反馈基模生成集分析[J].系统工程理论与实践，2005，25(12): 107-117.

[11] 贾伟强，孙晶洁，贾仁安，等.SD模型的系统极小反馈基模集入树组合删除生成法——以德邦规模养殖系统发展为例[J].系统工程理论与实践，2016，36(2):427-441.

[12] 丁雄，王翠霞，贾仁安.系统发展对策生成子系统流位反馈环结构分析法——以银河杜仲生态系统现代农业区建设为例[J].系统工程理论与实践，2014，34(9):2312-2321.

[13] Haywarda J, Boswell G P.Model behaviour and the concept of loop impact: A practical method[J]. System Dynamics Review,2014, ,30(1): 29-57.

[14] Kumar P, Chalise N, Yadama G N. Dynamics of sustained use and abandonment of clean cooking systems: Study protocol for community-based system dynamics modeling[J]. International Journal for Equity in Health, 2016, 15(1):1-8.

[15] 王翠霞，贾仁安，邓群钊.中部农村规模养殖生态系统管理策略的系统动力学仿真分析[J].系统工程理论与实践，2007，27(12): 158-169.

[16] 贾仁安，丁荣华.系统动力学——反馈动态复杂性分析[M].北京：高等教育出版社，2002.

[17] 贾仁安等.组织管理系统动力学[M].北京：科学出版社，2014.

[18] 贾伟强，贾仁安，兰琳，等.消除增长上限制约的管理对策生成法——以银河杜仲区域规模养种生态能源系统发展为例[J].系统工程理论与实践，2012，32(6):1278-1289.

[19] 刘静华，贾仁安，袁新发,等.反馈系统发展对策生成的顶点赋权反馈图法——以鄱阳湖区德邦生态能源经济反馈系统发展为例[J].系统工程理论与实践，2011，31(3):423-437.

[20] 贾晓菁，贾仁安，王翠霞.自然人造复合的开发原理与途径——以区域大中型沼气能源工程系统开发为例[J].系统工程理论与实践，2010，30(2):369-375.