系统工程---第二章 系统分析与评价

,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,*,山东理工大学管理学院,第二章 系统分析与评价,2.1 系统分析概述,2.2 系统模型化,2.3 系统的评价,2.1 系统分析概述,2.1.1 系统分析的定义,2.1.2 系统分析的要素,2.1.3 系统分析的原那么,2.1.4 系统分析的步骤,小结,作业,广义：系统工程的同义语,狭义：是系统工程的一个逻辑步骤，即用科学和数,学方法对系统进行研究的一种方法。,定义：,系统分析,是应用建模、优化、仿真等技术对系统的各个方面进行定量和定性的分析，为选择最优的系统方案提供决策依据的分析研究过程。,系统分析的工具是电子计算机,系统分析的主要方法是最优化方法，如：规划论、图论、排队论等。,系统分析,2.1 系统分析概述,2.1.1 系统分析的定义,兰德公司的系统分析人员，曾对系统分析所要解决的问题作过如下的论述：,1.要明确系统希望到达的目的和目标。,2.确定要到达的目的和目标所需的各种装备和技术条件。,3.要计算各种替代方案所需的费用和能获得的经济效益。,4.建立各种替代方案及其相应的模型。,5.根据有关的技术经济指标等设计价值系统，确定评价准那么。,根据这些系统分析需要解决的问题，后来人们总结出系统分析的要素：,目的和目标、替代方案、模型、费用和效益、评价准那么、结论,2.1 系统分析概述,2.1.2 系统分析的要素,目标,模型,A,1,A,3,A,2,A,5,A,4,研,究,可行方案,效果（,+,）,费用（-）,+,-,评价准那么,A,1,A,2,A,4,A,5,A,3,评 价,结论,目标是系统目的的具体化，是系统分析的根底。如：增加获利的目的等等,在设计阶段，常需要制定出为到达系统预定目标的假设干种方案，以供进一步比较和选择。,建立一个系统都需要一定的人力、物力、财力等的投入。,系统在运行后总会产生一定的效果，系统的效果有能换算成货币和不能换算成货币两种情况。,模型是系统分析的重要因素，通过模型可以预测出各种替代方案的性能、费用、效果、时间等指标的情况，以利于方案的分析和比较模型的优化与评价。,评价准那么是评价各种方案优劣的标准。通过评价准那么对各种方案进行综合，确定出各方案的优劣顺序。,2.1 系统分析概述,系统分析的要素结构图,1内部因素和外部因素相结合,2当前利益和长远利益相结合,3局部利益和整体利益相结合,4定量分析和定性分析相结合,构成一个系统，不仅受到内部因素的影响，而且也受到外部条件的制约，,例如设计一个企业，作为一个系统，不仅要受到企业本身的各种因素的，如生产类型、生产过程、生产环节、物流和信息流的相互制约，而且要受到外部自然环境、市场状况、协作和运输情况等外部因素的影响。,所以进行系统分析时，必须把内部因素和外部条件结合起来综合分析。,2.1 系统分析概述,2.1.3 系统分析的原那么,1内部因素和外部因素相结合,2当前利益和长远利益相结合,3局部利益和整体利益相结合,4定量分析和定性分析相结合,在建立一个工厂或实施一个方案时，不仅要从目前利益出发，而且还要考虑到将来的利益。如果采用的方案，对目前和将来都是有利的，这当然是最理想的。当长远利益与当前利益发生矛盾时，就要从实际出发，根据各种要素认真权衡利弊、慎重考虑。,如：毁林造田，英国与德国的工业开展，牧民定居？,2.1 系统分析概述,2.1.3 系统分析的原那么,1内部因素和外部因素相结合,2当前利益和长远利益相结合,3局部利益和整体利益相结合,4定量分析和定性分析相结合,一个系统是由假设干个子系统构成的，如果每个子系统的效益是好的，组织起来的总系统的效益也是好的话，这当然是最为理想的，但实际中却往往很难做到这一步。,例如：两人得、失和问题,方案1 方案2 方案3,得：5 4 1,失：-4 -2 -1,追求局部最优，但不是整体最优,一枝独秀不是春，,百花齐放春满园。,2.1.3 系统分析的原那么,2.1 系统分析概述,系统工程是关于“整体性的科学！,整体大于,局部之和！,思想,核心,2.1 系统分析概述,1内部因素和外部因素相结合,2当前利益和长远利益相结合,3局部利益和整体利益相结合,4定量分析和定性分析相结合,定量分析可以用模型、公式、数据指标等方式表示出来，对那些不易或不能用数量表示的指标，如政治体制、政治因素、环境污染造成的某些影响等，那么可用定性分析的方法来处理。,因此在进行系统分析时，需要把定性分析和定量分析结合起来综合分析，只有这样才能到达系统的优化目的。,2.1.3 系统分析的原那么,2.1 系统分析概述,界定问题,确定目标,提出方案,建立模型,分析效果,综合评价,决,策,满意否,是,否,通常问题是在一定的外部环境作用和系统内部开展的需要中产生的。它不可防止地带有一定的本质属性和存在范围。只有明确了问题的性质和范围后，系统分析才有了可靠的起点。,目标通常通过某些指标来表达，而标准那么是衡量目标到达的尺度，系统分析是针对所提出的具体目标而展开的，由于实现系统功能的目的，是靠多方面的因素来保证的，因此系统目标也必然由假设干个。,对照目标整理资料，找出影响目标的各种因素，而后提出能到达目标条件的各种替代方案可行方案。,就是把实体系统置换成简要的、在时间上或理论上都能处理的模型。,利用已经建立的各种模型对替代方案可能产生的结果进行计算测定，考察各种指标到达的程度。,在上述分析的根底上，再考虑各种定性因素，比照系统目标到达的程度，用标准来衡量,2.1 系统分析概述,2.1.4 系统分析的步骤,2.1 系统分析概述,小结,系统分析是应用建模、优化、仿真等技术对系统的各个方面进行定量和定性的分析，为选择最优的系统方案提供决策依据的分析研究过程，系统分析主要方法是最优化方法，如：规划论、图论、排队论等。,系统分析要遵循一定的原那么，按照一定的步骤进行。,随着自然、社会、经济的开展，系统分析的应用将会越来越广泛。,2.1 系统分析概述,思考题,什么是系统分析？,举例说明系统分析的步骤。,2.2 系统模型化,2.2.1 系统模型的定义,2.2.2 系统模型的特征,2.2.3 系统模型的分类,2.2.4 系统模型的作用,2.2.5 建立模型的几种常用方法,小结,思考题,系统模型是一个系统某一方面本质属性的描述，它以某种确定的形式如：文字、符号、图表、数学公式等提供关于该系统的知识。,注：,对同一个系统根据不同的研究目的，可以建立不同的系统模型；另一方面，同一种模型也可以代表多个系统,。,例如：,y,=,k x,(,k,为常数),几何上,：代表一条通过原点的直线,代数上,：代表比例关系,设 k=2，x 代表直径，那么 y 表示圆周长,设k 表示弹性系数，x 表示伸长量，那么 y 表示弹簧力大小,设 k=a 表示加速度，x=m 代表质量，那么 y 表示物体所受外力的大小,2.2 系统模型化,2.2.1 系统模型的定义,系统模型反映着实际系统的主要特征，但它又高于实际系统而具有同类问题的共性。,一般说来，一个适用的系统模型应该具有如下,三个特征,：,它是现实系统的抽象或模仿；,它是由反映系统本质或特征的主要因素构成的；,它集中表达了这些主要因素之间的关系。,2.2 系统模型化,2.2.2 系统模型的特征,系统种类繁多，作为系统的描述系统模型的种类也是很多的。,一般可将系统模型分为,物理模型,、,文字模型,、,数学模型,三大类。,系统模型,物理模型,数学模型,文字模型,比例模型,相似模型,网络模型,图表模型,逻辑模型,解析模型,实体模型,现实系统,2.2 系统模型化,2.2.3 系统模型的分类,分类原则,模型种类,1,2,3,4,5,6,7,8,9,按建模材料不同,按与实体的关系,按模型表征信息的程度,按模型的构造方法,按模型的功能,按与时间的依赖关系,按是否描述系统内部特性,按模型的应用场合,数学模型的分类：,（1）按变量形式分,（2）按变量之间的关系分,抽象模型、实物模型,形象、类似、数学,观念性、数学、物理,理论、经验、混合,结构、性能、评价、最优化、网络,静态、动态,黑箱、白箱,通用、专用,确定性、随机性、连续性、离散性,代数方程、微分方程、概率统计、逻辑,2.2 系统模型化,系统模型的一种分类方法,基本分类,定性或定量,形式,变量变化 情 况,分析对象类 别,一般分类,系统或子系统,物理模型,思考模型,宏观模型,微观模型,数学模型,逻辑模型,图像模型,探索模型,确定模型,随机模型,过程模型,状态空间模型,性能模型,可靠性模型,时间模型,价值模型,人间行为模型,组织模型,决策模型,数学模型,描述模型,图像模型,计算机模型,硬件模型,软件模型,分类,原那么,对象,2.2 系统模型化,系统模型的另一种分类方法,1直观和定量;,2应用范围广、本钱低;,3便于抓住问题的本质特征;,4便于优化;,5能够模拟实验。,2.2 系统模型化,2.2.4 系统模型的作用,1直接分析法,2模拟法,3数据分析法,4试验分析法,2.2 系统模型化,2.2.5 建立系统模型的几个常用分析方法,1直接分析法,2模拟法,3数据分析法,4试验分析法,当研究的问题比较简单又足够明确时，可以根据物理的、化学的、经济的规律，通过一般的推理直接分析得出模型。例如规划论中的许多模型就是利用直接分析的方法得到的。,2.2 系统模型化,2.2.5 建立系统模型的几个常用分析方法,1直接分析法,2模拟法,3数据分析法,4试验分析法,在自然科学开展中，人们发现了自然一致性规律，就是说，自然界和人类社会的万千变化纵有外表形态的种种变化与不同，却常常寓有内在本质的共同性，即在某种同态关系。如电路振荡和机械振动、单摆简谐运动和L-C振荡等等。我们可以利用同态关系建立对象的模型。例如，对于复杂的人-机振动系统可以利用电路系统进行模拟。,2.2 系统模型化,2.2.5 建立系统模型的几个常用分析方法,1直接分析法,2模拟法,3数据分析法,4试验分析法,有些系统结构性质不很清楚，但可以对反映系统功能的数据进行分析来探讨系统的结构模型。这些数据是的，或者是按照需要收集来的。有了这些数据就可进行因果关系分析，找出诸因素之间的相互影响，所用数学工具主要是回归分析等。,2.2 系统模型化,2.2.5 建立系统模型的几个常用分析方法,1直接分析法,2模拟法,3数据分析法,4试验分析法,当现有数据分析不能确定个别因素变量对系统工作指标的影响时，时有必要在系统上做局部试验，以搞清哪些是本质的变量及其对指标的影响程度。,2.2 系统模型化,2.2.5 建立系统模型的几个常用分析方法,2.2 系统模型化,小结,系统模型反映着实际系统的主要特征，但它又高于实际系统而具有同类问题的共性。,按照不同的分类方法可以将系统模型分为不同的类别。,随着自然、社会、经济的开展，系统模型也在不断的开展中。,2.2 系统模型化,思考题,什么是系统模型？,在用系统模型刻画真实系统时要主要哪些问题？,2.3 系统的评价,2.3.1 系统评价的概念,2.3.2 单目标价值评价方法,2.3.3 多目标价值综合评价方法,作业,系统评价就是利用最优化的结果和各种资料，用技术经济的观点比照各种替代方案，考虑本钱与效果之间的关系，权衡各个方案的利弊得失，选择出技术上先进、经济上合理的良好或满意方案。,2.3 系统的评价,2.3.1 系统评价的概念,1模糊评分法(专家打分法),2.3 系统的评价,2.3.2 单目标价值评价方法,201评分法,2.3 系统的评价,2.3.2 单目标价值评价方法,0-1评分法实例,得分,0,0,1,0,1,0,1,0,1,1,1,0,0,0,0,0,1,1,1,1,3,2,1,4,0,10,方案,j,方案,i,0-4,评分法实例,得分,0,1,4,2,4,0,3,1,3,4,3,0,0,1,1,1,2,3,4,3,9,8,6,13,4,40,方案,j,方案,i,多比例打分法实例,得分,0,0.2,0.9,0.5,1,0.1,0.7,0.4,0.8,0