资源描述
系统工程,第五讲 解释结构模型,1,第一节：概述 第二节：系统结构模型化技术 系统结构分析基础； ISM基础 ISM方法和步骤 思考讨论题 第三节：解释结构模型法的应用,解释结构模型,2,5.1 概述,模型有三个特征： 1.它是现实世界部分的抽象或模仿； 2.它是由那些与分析的问题有关的因素构成； 3.它表明了有关因素间的相互关系； 模型化就是为了描述系统的构成和行为，对实体系统的各种因素进行适当筛选后，用一定方式（数学、图像等）表达系统实体的方法。,一、模型及模型化的定义,3,二、模型化的本质、作用及地位,5.1 概述,1.本质：利用模型与原型之间某方面的相思关系，在研究过程中用模型来代替原型，通过对于模型的研究得到关于原型的一些信息。,4,2.作用：模型本身是人们对客体系统一定程度研究结果的表达。这种表达是简洁的、 形式化的。模型提供了脱离具体内容的逻辑演绎和计算的基础，这会导致对科学规律、理论、原理的发现。利用模型可以进行“思想”试验。 3.地位：模型的本质决定了它的作用的局限性。它不能代替以客观系统内容的研究，只有在和对客体系统相配合时，模型的作用才能充分发挥。,5.1 概述,5,实际系统,结论,模型,现实意义,模型化,实验、分析,解释,比较,图5.1 系统模型(化)的作用与地位,5.1 概述,6,三、模型的分类,图5.2 模型分类,5.1 概述,7,四、构造模型的一般原则,5.1 概述,1.建立方框图 2.考虑信息相关性 3.考虑准确性 4.考虑结集性,8,明确建模的目的和要求 对系统进行一般语言描述 寻找主要因素及其相互关系 确定模型的结构 估计模型的参数 实验研究 必要修改,五、建模的基本步骤,5.1 概述,9,1.分析方法； 2.实验方法； 3.综合法； 4.老手法； 5.辩证法。,5.1 概述,六、模型化的基本方法,10,减少变量，减去次要变量； 改变变量性质； 合并变量（集结）； 改变函数关系； 改变约束条件。,5.1 概述,七、模型的简化,11,一、系统结构模型化基础,结构结构模型结构模型化结构分析 结构分析是一个实现系统结构模型化并加以解释的过程。 结构分析是系统分析的重要内容，是系统优化分析、设计与管理的基础,5.2 系统结构模型化技术,1、结构分析的概念和意义,12,理解系统结构的概念 （构成系统诸要素间的关联方式或关系）及其有向图（节点与有向弧）和矩阵（可达矩阵等）这两种常用的表达方式。 比较有代表性的系统结构分析方法有： 关联树（如问题树、目标树、决策树）法、解释结构模型化（ISM）方法、系统动力学（SD）结构模型化方法等。,2、系统结构表达及分析方法,5.2 系统结构模型化技术,13,3、 ISM实用化方法原理,5.2 系统结构模型化技术,14,二、ISM实用方法基础,（1）集合表达法 系统：SS1,S2,S3,Sn 二元关系：要素之间的某种关系R； 二元关系表示：； 传递性；传递次数、强连接关系； 系统二元关系表达： Rb (Si ,Sj) |Si RSj， Si ,Sj S，i,j=1,n,1、系统结构的表达方式,5.2 系统结构模型化技术,15,(2)有向图表示 图论基本知识： 图、邻接、关联、有向图 有向图表示： 节点、 有向边、 通路、 路长、 回路、 强连接回路、 环,5.2 系统结构模型化技术,16,（3）矩阵表达,5.2 系统结构模型化技术,邻接矩阵：表示要素间基本二元关系； 输入要素（源点）； 输出要素（汇点）； 可达矩阵：表示要素间直接和间接二元关系； 求法：利用推移特性和布尔代数法则,A1 AI； A2 （AI）2； Ar1（AI）r1 Ar （AI）r 则可达矩阵MAr1 Ar,17,三、ISM实用化方法步骤及应用,5.2 系统结构模型化技术,该方法的核心：是对系统要素间的关系（尤其是因果关系）进行层次化处理，最终形成具有多级递阶关系和解释功能的结构模型（图）。 第1步： 找出影响系统问题的主要因素，并寻求要素间的直接二元关系，给出系统的邻接矩阵； 第2步： 考虑二元关系的传递性，建立反映诸要素间关系的可达矩阵； 第3步： 依据可达矩阵，找到特色要素，进行区域划分； 第4步：在区域划分基础上继续层次划分；,18,第5步：提取骨架矩阵，分为三步： （1）去强连接要素得缩减矩阵；（2）去越级二元关系； （3）去单位阵得骨架矩阵； 第6步：作出多级递阶有向图。作图过程为： （1）分区域逐级排列系统要素； （2）将缩减掉的要素随其代表要素同级补入，并标明其间的相互作用关系； （3）用从下到上的有向弧来显示逐级要素间的关系； （4）补充必要的越级关系。 第7步：经直接转换，建立解释结构模型。,5.2 系统结构模型化技术,19,7,6,5,4,3,1,2,实例分析,20,5.3 解释结构模型法的应用,一、ISM的工作程序,1.组建ISM实施小组 2.设定关键问题，选择影响关键问题的导致因素 3.列举各导致因素的相关性 4.根据各要素的相关性，建立邻接矩阵和可达矩阵 5.对可达矩阵分解后，建立结构模型 6.根据结构模型建立解释结构模型,21,5.3 解释结构模型法的应用,二、ISM的优点及不足,1、优点,可以把模糊不清的思想、看法转化为直观的具有良好结构关系的模型 特别适用于变量众多,关系复杂而结构不明晰的系统分析中,也可用于方案的排序,2、缺点,级与级间不存在反馈回路 系统各要素间的逻辑关系在一定程度上还依赖于人们的经验 能够胜任协调人角色的人员目前尚不多见,22,
展开阅读全文