本文作者：狄乾斌 徐東升 周樂萍 單位：遼寧師范大學海洋經濟與可持續發展研究中心

海洋經濟可持續發展是可持續發展概念在海洋領域的體現，是促進海洋經濟、社會、海洋資源和環境協調發展的戰略思想，即以海洋資源的可持續利用和良好的海洋生態環境為基礎，以海洋經濟可持續發展為中心，以謀求社會的全面進步為目標的發展模式［１］。從海洋經濟可持續發展的定義來看，海洋經濟可持續發展系統涉及一個地區或國家之間的海洋資源與環境、經濟和社會等諸多因素，是一個復雜的動態系統。從系統論的觀點來看，海洋經濟可持續發展是人與自然、環境交互作用的集中體現，海洋生態、經濟、社會要素之間相互作用、相互聯系構成了一個涉及眾多因素的、動態的和存在多重反饋聯系的復雜社會經濟系統。目前研究社會經濟系統最常用的方法有投入產出、目標規劃、經濟計量和系統動力學建模等，前３種方法都是以線性代數為基礎，解決不了技術變化和投入產出中的時滯等一系列動態問題。系統動力學基于信息反饋的機制，通過對現實系統結構和功能的模擬分析，提供解決問題的方法和途徑［２］。

１ＳＴＥＬＬＡ系統建模仿真軟件簡介

系統動力學（ＳＤ）可以定性（ｑｕａｌｉｔａｔｉｖｅ）和定量（ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ）地構建模型。口頭描述和因果環圖（ｃａｕｓａｌｌｏｏｐｄｉａｇｒａｍ）可以定性地描述系統；棧一流圖（ｓｔｏｃｋ－ｆｌｏｗｄｉａｇｒａｍ）可以定量地描述系統。為了實現定量地描述系統并模擬運行系統隨時間展開的動態性，相應的計算機軟件是必需的，所以從一開始ＳＤ方法就和數字計算機仿真結合緊密。自２０世紀６０年代開發出第一代仿真軟件Ｄｙｎａｍｏ后，尤其是２０世紀８０年代中后期，可用于計算機的仿真軟件陸續問世，如，面向模型（模型結構對用戶開放）的軟件：ＳＴＥＬＬＡ、Ｖｅｎｓｉｍ、ＰｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌＤｙｎａｍｏ等［３］。ＳＴＥＬＬＡ軟件是一種基于系統動力學的管理決策建模仿真軟件，也是第一個允許圖形模式輸入的仿真軟件。它的主要目的是幫助人們重塑思考方式，拋棄以前局部的、靜態的思考方式，讓人們以整體的、系統的觀點來思考問題。

１．１ＳＴＥＬＬＡ軟件的特點［４］

１．１．１簡潔明了的層次結構

高層結構（ｈｉｇｈｌｅｖｅｌ）：是系統結構的整體反映。它把系統分為互相關聯的子系統，從而保證使用者能從整體上把握其研究的系統。圖層結構（ｇｒａｐｈ）它是整個系統模型的核心，是構造系統模型的主要空間。它的結構決定了模型的實質與函數層的數據結果。圖層結構含有４種基本的語言符號：棧（ｓｔｏｃｋ）、流（ｆｌｏｗ）、數據轉換器（ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）及連接器（ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ）。函數層結構（ｆｕｎｃｔｉｏｎｌｅｖｅｌ）：包含模型中各變量之間的邏輯和數學關系。這些關系可用代數方程、各種變化曲線，或者邏輯函數來表示。ＳＴＥＬＬＡ圖層的４個基本語言符號中最主要的是棧和流。棧表示積累，也表示系統所處的狀態；流表示系統的活動，如，物質流、資金流和信息流等；數據轉換器表示各種數據序列、代數關系，或常數；連接器表示棧、流和數據轉換器３者之間的關系或傳遞信息。

１．１．２動態交互的系統演示過程

受外界的各種約束條件、長期以來形成的經驗以及直接判斷事物的習慣和研究對象的復雜程度等因素的束縛，人們有時很難了解系統中的結構影響行為的真相。但人腦一般具有較強的分析事物結構的能力。ＳＴＥＬＬＡ可以將人們頭腦中所思考的事物結構轉換成模型，并動態模擬事物的行為模式。通過４種基本的語言符號來描述人們頭腦中構思的系統結構，輸入必要的數學關系和參考數值，就可以在計算機上模擬出事物的動態發展過程。

１．１．３強有力的數學背景支持

ＳＴＥＬＬＡ背后有一個結構嚴謹的數學模型體系，它是以常微分方程組的形式來實現的。使用者不需直接構造艱深的數學方程式，只需通過圖形化的語言方式來確定模型中各變量之間的關系（函數層中的數學關系），輸入特定變量的初值，然后運行模型就可以得到所需變量的數值或者變化曲線了，因為復雜的數據運算工作完全是由計算機在后臺操作。ＳＴＥＬＬＡ算法的一般步驟是：①按照一定的順序產生棧、流和數據轉換器的順序列。②計算棧、流和數據轉換器的初值。③根據計算步長和給定時間范圍來計算和更新各個變量的值。

１．２ＳＴＥＬＬＡ軟件系統建模的步驟［５］

ＳＴＥＬＬＡ的具體建模步驟遵循由簡到繁、由淺入深和由部分到整體的原則，步驟如下。（１）確定問題（ｆｏｃｕｓｔｈｅｅｆｆｏｒｔ）：主要是指在建立模型之前明確所要分析的問題，并設定一個簡明的目標，它要解決什么問題、范圍有多大等。（２）構建高層結構圖（ｍａｐｐｉｎｇ）：高層結構圖（ｈｉｇｈｌｅｖｅｌ）是由子系統（或者一些關鍵因素）組成的。這一步要求把所分析的系統劃分為若干子系統，然后把每個子系統中的關鍵因素找出來，子系統的數量不宜太多。（３）構建系統詳細結構圖（ｍｏｄｅｌｉｎｇ）：對模型進一步的細化，其中包括連接子系統之間的各種關系，對變量進行定義和初始化，定義變量之間的關系等。主要分４個步驟：①確定流跟棧之間的關系；②定義各個流的代數方程；③尋找閉環鏈，確定反饋鏈之間的關系；④對參數進行賦初值和初始化。（４）仿真運算（ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ）。（５）擴展模型（ｃｈａｌｌｅｎｇｅ）：主要是看模型在多大程度上能解決實際問題。深度擴展：看模型中的流和變量的代表性是不是足夠充分，有沒有一些細節性的問題、變量沒有考慮到；廣度擴展：看模型所包括的范圍是不是足夠全面，它所能解決的問題具有多大的普遍性。

２基于ＳＴＥＬＬＡ軟件的海洋經濟可持續發展系統動力學模型

２．１我國海洋經濟可持續發展面臨的問題

問題是指系統內部存在的矛盾、相互制約與作用以及產生的結果與影響，建模的目的就在于研究這些問題，并尋求解決它們的途徑［６］。我國是一個發展中的海洋大國，海域自然環境和資源條件非常優越。從２０世紀８０年代初到２００９年，全國主要海洋產業總產值連翻７番多，２００９年已達到３１９６４億元，海洋產業增加值達到１８７４２億元，相當于同期國內生產總值的５．５％，海洋經濟已成為國民經濟重要的增長點［７］。但在經濟快速增長的同時也存在資源浪費、環境污染和掠奪式經營等問題，尤其是由于污染海域，海洋生態環境遭到破壞，嚴重制約了海洋經濟可持續發展。