系统工程(第3章)课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第3章 结构模型化技术,郭云涛,西北工业大学管理学院,第3章 结构模型化技术郭云涛,1,一、结构模型简介,结构模型就是应用有向连接图来描述系统各要素间的关系，以表示一个作为要素集合体的系统模型。,一、结构模型简介结构模型就是应用有向连接图来描述系统各要素间,2,示例,总人口,期望寿命,死亡率 出生率,医疗水平,示例 总人口,3,结构模型的特征,结构模型是一种图形模型（几何模型）,结构模型是一种定性为主的模型,结构模型可以用矩阵形式描述，从而使得定量与定性相结合,结构模型比较适宜于描述以社会科学为对象的系统结构的描述,结构模型的特征结构模型是一种图形模型（几何模型）,4,结构模型化技术,指建立结构模型的方法论,结构模型法是在仔细定义的模式中，使用图形和文字来描述一个复杂事件（系统或研究领域）的结构的一种方法论,结构模型化技术分为：问题发掘技术（脚本法、专家调查法、发想法、集团启发法）和结构决定技术（静态：关联树法、ISM、决策试验与评价实验室、系统开发计划程序和动态：工作设计、交叉影响分析、系统动力学）,结构模型化技术指建立结构模型的方法论,5,二、图的几个概念,有向连接图：节点和有向边,回路,环,树：源点、汇点，没有回路和环,关联树：节点上有加权值W，边上有关联值r,S,1,S,2,S,3,S,4,S,5,二、图的几个概念有向连接图：节点和有向边S1 S2 S3,6,邻接矩阵,图的基本的矩阵表示，描述图中各节点两两间的关系,邻接矩阵A的元素a,ij,定义：,邻接矩阵图的基本的矩阵表示，描述图中各节点两两间的关系,7,邻接矩阵示例,S,1,S,2,S,3,S,4,S,5,S,6,源点,汇点,邻接矩阵示例S1 S2 S3 S4 S5 S6,8,邻接矩阵特点,汇点：矩阵A中元素全为零的行所对应的节点,源点：矩阵A中元素全为零的列所对应的节点,对应每节点的行中，元素值为1的数量，就是离开该节点的有向边数；列中1的数量，就是进入该节点的有向边数,邻接矩阵特点汇点：矩阵A中元素全为零的行所对应的节点,9,可达矩阵,用矩阵来描述有向连接图各节点之间，经过一定长度的通路后可以到达的程度,推移律特性,可达矩阵R可用邻接矩阵A加上单位阵I，经过演算后求得,设A,1,=(A+I)A,2,=(A+I),2,=A,1,2,A,r-1,=(A+I),r-1,=A,1,r-1,如：A,1,A,2,A,r-1,=A,r,(rn-1)则：A,r-1,=R 称为可达矩阵，表明各节点间经过长度不大于（n-1）的通路可以到达的程度，对于节点数为n的图，最长的通路其长度不超过（n-1）,可达矩阵用矩阵来描述有向连接图各节点之间，经过一定长度的通路,10,缩减可达矩阵,在可达矩阵中存在两个节点相应的行、列元素值分别完全相同，则说明这两个节点构成回路集，只要选择其中的一个节点即可代表回路集中的其他节点，这样就可简化可达矩阵，称为缩减可达矩阵。,缩减可达矩阵在可达矩阵中存在两个节点相应的行、列元素值分别完,11,三、解释结构模型法,解释结构模型法(ISM)是分析复杂的社会经济系统有关问题的一种行之有效的方法，其特点是把复杂的系统分解为若干子系统或要素，利用人的实践经验和知识，以及电子计算机的帮助，最终将系统构成一个多级递阶的结构模型。,三、解释结构模型法解释结构模型法(ISM)是分析复杂的社会经,12,解释结构模型法的工作程序,成立一个实施解释结构模型法的小组,设定问题,选择构成系统的要素,建立邻接矩阵和可达矩阵,对可达矩阵进行分解之后建立系统的结构模型,根据结构模型建立解释结构模型,解释结构模型法的工作程序成立一个实施解释结构模型法的小组,13,四、建立邻接矩阵和可达矩阵,1.邻接矩阵建立A=(a,ij,),S,i,S,j,，即S,i,与S,j,和S,j,和S,i,互有关系,S,i,S,j,，即S,i,与S,j,和S,j,和S,i,均无关系,S,i,S,j,，即S,i,与S,j,有关，S,j,和S,i,无关，,S,i,S,j,，即S,i,与S,j,无关，S,j,和S,i,有关，,四、建立邻接矩阵和可达矩阵1.邻接矩阵建立A=(aij),14,总人口S1 出生率S2 死亡率S3 医疗水平S4 期望寿命S5,S1 0 0 0 0 0,S2 1 0 0 0 0,S3 1 0 0 0 1,S4 1 1 1 1 1,S5 1 0 1 0 0,总人口,总人口S1 出生率S2 死亡率S3 医,15,建立可达矩阵,选择一个能够承上启下的要素S,i,将其他要素分为：,A(S,i,)-没有回路的上位集，由S,i,可达它，反之不能,B(S,i,)-有回路的上位集，由S,i,可达它，反之也可达,C(S,i,)无关集，S,i,与C(S,i,)中要素完全无关,D(S,i,)-下位集，由D(S,i,)可达S,i,，反之不可达的集合,建立可达矩阵选择一个能够承上启下的要素Si,将其他要素分为：,16,S,i,与其他要素的关系,B(Si),A(Si),D(Si),C(Si),Si,Si与其他要素的关系B(Si)A(Si)D(Si)C(Si),17,可达矩阵的建立,R=(r,ij,)；当 S,i,RS,j,则r,ij,=1,否则r,ij,=0,A,B,i,C,D,A,M,AA,0,0,0,0,B,1,1,1,0,0,I,1,1,1,0,0,C,M,CA,0,0,M,CC,0,D,1,1,1,M,DC,M,DD,M,AA,、M,CC,、M,DD,是降了阶的可达矩阵；M,DC,、M,CA,是相互作用矩阵，需进一步求解,可达矩阵的建立R=(rij)；当 SiRSj则rij=1,否,18,五、有向连接图结构模型的建立,可达集：要素S,i,可以到达的要素集合定义为要素S,I,的可达集，用R(S,I,)表示，由可达矩阵中第S,I,行中所有矩阵元素为1的列所对应的要素集合。,前因集：将到达要素S,I,的要素集合定义为要素S,I,的前因集，用A(S,I,)表示，由可达矩阵中第S,I,列中的所有矩阵无素为1的行所对应的要素组成。,最高级要素集：一个多级递阶结构的最高级要素集，是指没有比它再高级别的要素可以到达。其可达集R(S,I,)中只包含它本身的要素集,而前因集中，除包含要素S,I,本身外，还包括可以到达它下一级的要素。,若R(S,I,)=R(S,I,)A(S,I,)，则S,I,即为最高级要素集。,五、有向连接图结构模型的建立 可达集：要素Si 可以到达的,19,结构模型的建立,区域划分：系统分为有关系的几个部分或子部分；共同集T为A(S,I,)=R(S,I,)A(S,I,)，n,i,和n,j,在同一部分内，他们的可达集有共同的单元,级间划分,强连同块划分,缩减可达矩阵,结构模型的建立区域划分：系统分为有关系的几个部分或子部分；共,20,结构模型建立,主要分析层次之间要素之间的关系,绘制系统的结构模型,结构模型建立主要分析层次之间要素之间的关系,21,可达矩阵,S,0,S,1,S,2,S,3,S,4,S,5,S,6,S,7,S,8,S,9,S,10,S,11,S,12,S,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,S,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,S,2,1,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,S,3,1,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,S,4,1,0,0,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,S,5,1,0,0,1,0,1,0,0,0,0,0,1,0,S,6,1,1,1,0,0,0,1,1,1,0,0,0,0,S,7,1,0,0,1,0,0,0,1,0,0,0,0,0,S,8,1,0,0,1,0,0,0,0,1,0,0,0,0,S,9,1,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,1,0,S,10,1,0,0,0,1,1,0,0,0,1,1,0,0,S,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,S,12,1,0,0,0,1,1,0,1,1,1,0,0,1,可达矩阵S0S1S2S3S4S5S6S7S8S9S10S1,22,3.对达矩阵进行级间划分并建立结构模型,3.对达矩阵进行级间划分并建立结构模型,23,寻找各级的最高级要素集 第一级的可达集与前因集,S,I,R(S,J,),A(S,J,),RA,S,O,0,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,0,S,1,0,1,1,6,1,S,2,0,2,2,6,2,S,3,0,3,3,4,5,7,8,3,S,4,0,3,4,4,10,12,4,S,5,0,3,5,5,10,12,5,S,6,0,1,2,6,7,8,6,6,S,7,0,3,7,6,7,12,7,S,8,0,3,8,6,8,12,8,S,9,0,9,11,9,10,12,9,S,10,0,4,5,9,10,10,10,S,11,0,11,5,9,11,11,S,12,0,4,5,7,8,9,12,12,12,第一级：S,0,寻找各级的最高级要素集 第一级的可达集与前因集 SIR,24,第二级的可达集与前因集,第二级S,1,，S,2,，S,3,，S,11,S,R(SI),A(SJ),RA,S,1,1,1,6,1,S,2,2,2,6,2,S,3,3,3,4,5,7,8,3,S,4,3,4,4,10,12,4,S,5,3,5,5,10,12,5,S,6,1,2,6,7,8,6,6,S,7,3,7,6,7,12,7,S,8,3,8,6,8,12,8,S,9,9,11,9,10,12,9,S,10,4,5,9,10,10,10,S,11,11,5,9,11,11,S,12,4,5,7,8,9,12,12,12,第二级的可达集与前因集 SR(SI)A(SJ)RAS111,25,第三级的可达集与前因集,第三级：S,4,，S,s,，S,7,，S,8,，S,9,S,I,R(SI),A(SJ),RA,S,4,4,4,10,12,4,S,5,5,5,10,12,5,S,6,6,7,8,6,6,S,7,7,6,7,12,7,S,8,8,6,8,12,8,S,9,9,9,10,12,9,S,10,4,5,9,10,10,10,S,12,4,5,7,8,9,12,12,12,第三级的可达集与前因集 SIR(SI)A(SJ)RAS44,26,第四级的可达集与前因集,第四级S,6,，S,10,，S,12,；,S,I,R(SI),A(SJ),RA,S,6,6,6,6,S,10,10,10,10,S,12,12,12,12,第四级的可达集与前因集 SIR(SI)A(SJ)RAS66,27,级间排序的可达矩阵,S,0,S,1,S,2,S,3,S,11,S,4,S,5,S,7,S,8,S,9,S,6,S,10,S,12,S,I,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,S,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,S,2,1,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,S,3,1,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,S,11,1,0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,S,4,1,0,0,1,0,1,0,0,0,0,0,0,0,S,5,1,0,0,1,1,0,1,0,0,0,0,0,0,S,7,1,0,0,1,0,0,0,1,0,0,0,0,0,S,8,1,0,0,1,0,0,0,0,1,0,0,0,0,S,9,1,0,0,0,1,0,0,0,0,1,0,0,0,S,6,1,1,1,0,0,0,0,1,1,0,1,0,0,S,10,1,0,0,0,0,1,1,0,0,1,0,1,0,S,12,1,0,0,0,0,1,1,1,1,1,0,0,1,级间排序的可达矩阵 S0S1S2S3S11S4S5S7S8,28,结构模型,13,1,2,3,11,8,7,4,5,9,6,12,10,结构模型13123118745961210,29,解释结构模型,科研技术装备管理职能作用,对管理地位,的思想认识,系统化全过程综合管理的思想,主管机构,的工作,检 查、,监控作用,管理的,方法与,手 段,参与高层管理与权威 性,各相关管理部门的职责与 职 能,组织管,理体系,的作用,基础管理工作水平与管理信息质量,管理人员的素质,管理组织机构设置,管理规章制度与程序,解释结构模型科研技术装备管理职能作用对管理地位系统化全过程综,30,ISM的缺陷,推移规律的假定，级与级之间不存在反馈回路,系统各要素逻辑关系的确定，依赖人们的主观经验,实施过程中需要三种角色人员：方法技术专家、参与者、协调人,ISM的缺陷推移规律的假定，级与级之间不存在反馈回路,31,