系统工程简明教程教学课件汇总全书电子教案.ppt

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1、第一章第一章 绪论绪论一时代背景及相关特征一时代背景及相关特征二现代工程的系统观二现代工程的系统观三系统工程概念及内容三系统工程概念及内容第一节第一节 时代背景及相关特征时代背景及相关特征n全球化全球化n动态市场带来挑战和机会动态市场带来挑战和机会n社会加速信息化社会加速信息化n技术与管理紧密结合、深度融合技术与管理紧密结合、深度融合n创新已成为时代的最强音创新已成为时代的最强音n科学发展观引起普遍关注科学发展观引起普遍关注n企业发展面临系统问题企业发展面临系统问题n社会（经济）组织活动工程化、项目化社会（经济）组织活动工程化、项目化n 系统工程与系统工程与 “结合结合”n科学发展观与可持续发

2、展战略科学发展观与可持续发展战略n经济转型、国际化及企业创新发展经济转型、国际化及企业创新发展n社会系统问题及和谐社会建设社会系统问题及和谐社会建设n新一代信息及网络技术新一代信息及网络技术n管理科学、经济科学、工程科学各种前沿问题管理科学、经济科学、工程科学各种前沿问题n复杂系统问题及复杂性科学复杂系统问题及复杂性科学n各类工程化问题及其管理各类工程化问题及其管理n重大投资和大型项目管理重大投资和大型项目管理n高度动态问题和突发事件及应急管理高度动态问题和突发事件及应急管理n生命科学及思维科学生命科学及思维科学n第二节第二节 现代工程的系统观现代工程的系统观一、工程系统与系统论一、工程系统与

3、系统论 1 1、工程系统、工程系统 系统是由两个以上相互联系的要素所构成，且具有系统是由两个以上相互联系的要素所构成，且具有特定功能、结构、环境的整体。特定功能、结构、环境的整体。 工程是集成建构性知识体系，使技术和非技术资源工程是集成建构性知识体系，使技术和非技术资源最佳地为人类服务的专门技术，有时也指具体的科研或最佳地为人类服务的专门技术，有时也指具体的科研或建设项目。对复杂系统的创新、开发、设计等是现代工建设项目。对复杂系统的创新、开发、设计等是现代工程最显著的特点及要求。程最显著的特点及要求。 工程系统工程系统是为了实现集成创新和建构等功能，由人、是为了实现集成创新和建构等功能，由人、

4、物料、设施、能源、信息、技术、资金、土地、管理等物料、设施、能源、信息、技术、资金、土地、管理等要素，按照特有目标及技术要求所形成的有机整体，并要素，按照特有目标及技术要求所形成的有机整体，并受到自然、经济、社会等环境要素广泛而深刻的影响。受到自然、经济、社会等环境要素广泛而深刻的影响。工程系统与系统论工程系统与系统论2 2、系统思想的产生与发展、系统思想的产生与发展 系统思想的发展经历了三个阶段，即：系统思想的发展经历了三个阶段，即：“只见森林只见森林”（朴素的系统思想）阶段（朴素的系统思想）阶段“只见树木只见树木”阶段阶段“先见森林，后见树木先见森林，后见树木”（科学的系统思想）阶段。（科

5、学的系统思想）阶段。 古代中国和古希腊在系统思想的产生与古代中国和古希腊在系统思想的产生与早期发展中具有突出地位和贡献。早期发展中具有突出地位和贡献。 整体思想和联系思想是科学系统思想的整体思想和联系思想是科学系统思想的核心与实质。核心与实质。工程系统与系统论工程系统与系统论 3 3、系统理论和系统工程、系统理论和系统工程 一般系统论、控制论及信息论、耗散结构理论、协一般系统论、控制论及信息论、耗散结构理论、协同学与自组织理论等是系统理论的重要内容和系统工程同学与自组织理论等是系统理论的重要内容和系统工程的理论基础。的理论基础。 系统工程（学）的创立（系统工程（学）的创立（19571957）则

6、是发展了系统理）则是发展了系统理论的应用研究，为组织管理系统的规划、研究、设计、论的应用研究，为组织管理系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用提供了一种有效的科学方法。制造、试验和使用提供了一种有效的科学方法。 系统理论、系统工程及整个系统科学的开发应用虽系统理论、系统工程及整个系统科学的开发应用虽然有了很大拓展（如社会系统），但对工程系统，特别然有了很大拓展（如社会系统），但对工程系统，特别是现代大规模复杂工程系统（工程与社会等系统的复合是现代大规模复杂工程系统（工程与社会等系统的复合系统，或广义工程系统）问题的关注和有效解决，一直系统，或广义工程系统）问题的关注和有效解决，一直是其主要面

7、向的实践领域。是其主要面向的实践领域。 现代工程的系统观现代工程的系统观二、工程的系统观二、工程的系统观1 1、工程系统的特性、工程系统的特性 整体性整体性（第一特性；功能依存性（第一特性；功能依存性+ +逻辑统一性逻辑统一性+ +技术规范性；技术规范性；1+11+12 2；综合集成创新）；综合集成创新） 动态性动态性（来源；体现；启示）（来源；体现；启示） 复杂性复杂性（结构、行为等）（结构、行为等） 普遍性普遍性（系统化、工程化、工程系统化；防止（系统化、工程化、工程系统化；防止泛工程化）泛工程化）工程的系统观工程的系统观目的性及多目标性目的性及多目标性（目的唯一性，目标多（目的唯一性，目

8、标多样性，冲突目标管理）样性，冲突目标管理）开放性开放性（环境适应性）（环境适应性）人本性人本性（系统（系统“软化软化”趋势；以人为本）趋势；以人为本）战略性战略性（全局、长远、宏观；现代工程观（全局、长远、宏观；现代工程观及发展战略及发展战略现代工程的战略思维）现代工程的战略思维）工程的系统观工程的系统观2 2、工程系统的功能与结构、工程系统的功能与结构功能功能（目标）：技术（目标）：技术+ +经济经济+ +环境环境+ +社会社会+ + 系统发展系统发展要素要素：物质（实体）：物质（实体）+ +技术方法技术方法+ +人人+ +管理管理（物流（物流+ +能量流能量流+ +信息流信息流+ +人流

9、人流+ +价值流）价值流）结构结构：要素按照功能要求的有机组合（？）：要素按照功能要求的有机组合（？）工程的系统观工程的系统观3 3、工程系统的环境（工程环境）、工程系统的环境（工程环境）n自然环境自然环境n技术环境技术环境n经济环境经济环境n社会环境社会环境n管理环境管理环境n现代工程的系统观现代工程的系统观三、工程的新系统观三、工程的新系统观n复杂工程系统的综合集成复杂工程系统的综合集成 钱学森：钱学森：一个科学新领域一个科学新领域开放的复杂开放的复杂巨系统及其方法论巨系统及其方法论（19901990）n工程系统与自然系统、社会系统的协调发展工程系统与自然系统、社会系统的协调发展 科学发展

10、观与工程（系统）活动科学发展观与工程（系统）活动第三节第三节 系统工程的概念及内容系统工程的概念及内容一、系统工程的概念一、系统工程的概念 所谓所谓系统工程系统工程（Systems Engineering,SESystems Engineering,SE）是用来开发、运行、革新一个大规模复杂系统是用来开发、运行、革新一个大规模复杂系统所需思想、程序、方法的总和（或总称）。所需思想、程序、方法的总和（或总称）。 SESE强调以下基本观点：强调以下基本观点： (1) (1) 整体性和系统化观点（前提）整体性和系统化观点（前提） (2) (2) 总体最优或平衡协调观点（目的）总体最优或平衡协调观点（

11、目的） (3) (3) 多种方法综合运用的观点（手段）多种方法综合运用的观点（手段） (4) (4) 问题导向及反馈控制观点（保障）问题导向及反馈控制观点（保障）系统工程的概念及内容系统工程的概念及内容二、系统工程的对象二、系统工程的对象（一）系统的概念及特点（一）系统的概念及特点 1. 1.系统的定义系统的定义 系统是由两个以上相互联系的系统是由两个以上相互联系的要素要素所构所构成，且具有特定成，且具有特定功能、结构、环境功能、结构、环境的整体。的整体。 2. 2.系统的一般属性系统的一般属性n整体性整体性n关联性关联性n环境适应性环境适应性n系统工程的对象系统工程的对象3 3、大规模复杂系

12、统的特点、大规模复杂系统的特点系统工程的对象系统工程的对象（二）系统的类型（二）系统的类型n自然系统与人造系统自然系统与人造系统n实体系统与概念系统实体系统与概念系统n动态系统与静态系统动态系统与静态系统n封闭系统与开放系统封闭系统与开放系统 主要明确主要明确SESE研究什么样的系统问题研究什么样的系统问题系统工程的对象系统工程的对象（三）管理系统问题（举例）（三）管理系统问题（举例） 要求结合某管理系统问题说明：要求结合某管理系统问题说明： 系统的功能及要素；系统的功能及要素； 系统的环境影响及输入、输出要素；系统的环境影响及输入、输出要素； 系统的结构（最好能用框图表达）；系统的结构（最好

13、能用框图表达）； 系统功能与结构和环境的关系；系统功能与结构和环境的关系； 管理系统的主要特点。管理系统的主要特点。管理系统问题举例管理系统问题举例国家国家政策政策市场市场研究研究技术技术经济经济预测预测竞争竞争状况状况企业企业能力能力资金资金来源来源资源资源条件条件社会需求社会需求生产可能生产可能生产组织与控制生产组织与控制物、财、人、信息物、财、人、信息生产生产控制控制库存库存控制控制质量质量控制控制成本成本控制控制资金资金回收回收产品产品销售销售服务服务调查调查经经 营营 目目 标标产产 品品 开开 发发经经 营营 计计 划划生产技术准备生产技术准备技术技术文件文件劳动劳动力力劳动劳动手

14、段手段劳动劳动对象对象环境分析环境分析经营决策与计划经营决策与计划投入投入转换转换产出产出 工业企业生产经营活动过程示意图工业企业生产经营活动过程示意图系统工程的概念及内容系统工程的概念及内容三、系统工程内容三、系统工程内容（一）系统工程理论（系统理论）（一）系统工程理论（系统理论）n经典系统理论（一般系统论、控制论、信息论）经典系统理论（一般系统论、控制论、信息论）n现代系统理论（现代系统理论（耗散结构与协同学、突变论等耗散结构与协同学、突变论等）n复杂性系统理论复杂性系统理论 系统工程学系统工程学是以大规模复杂系统（特别是是以大规模复杂系统（特别是管理系统）为研究对象，在系统理论、管理科管

15、理系统）为研究对象，在系统理论、管理科学及其运筹学、专业工程技术等学科基础上形学及其运筹学、专业工程技术等学科基础上形成的一门交叉学科。成的一门交叉学科。系统工程内容系统工程内容（二）系统工程方法论（二）系统工程方法论 系统工程方法论（系统工程方法论（MethodologyMethodology）是分析）是分析和解决系统开发、运作及管理实践中的问题和解决系统开发、运作及管理实践中的问题所应遵循的工作程序、逻辑步骤和基本方法。所应遵循的工作程序、逻辑步骤和基本方法。它是系统工程思考和处理问题的一般方法和它是系统工程思考和处理问题的一般方法和总体框架。总体框架。n霍尔三维结构（系统工程基本工作过程

16、）霍尔三维结构（系统工程基本工作过程）n切克兰德方法论（软系统工程方法论）切克兰德方法论（软系统工程方法论）n其他方法论（系统工程方法论的新进展）其他方法论（系统工程方法论的新进展）系统工程方法论系统工程方法论n1.1.霍尔三维结构霍尔三维结构A.D.HallA.D.Hall19691969系统工程活动系统工程活动矩阵：矩阵：T-L知识维（知识维（K）运筹学运筹学控制论控制论社会科学社会科学工程技术工程技术逻辑维（逻辑维（L）规划阶段规划阶段设计阶段设计阶段分析阶段分析阶段运筹阶段运筹阶段实施阶段实施阶段运行阶段运行阶段更新阶段更新阶段时间维时间维(T) 摆摆 明明 问问 题题 系系 统统 设

17、设 计计方方案案综综合合模模型型 化化实实施施计计划划 决决 策策最最优优化化 系统工程方法论系统工程方法论n2 2. .切克兰德方法论切克兰德方法论问题及其环境的问题及其环境的识别与表达识别与表达建立概念模型建立概念模型(目标系统概念化目标系统概念化)根底定义根底定义比较比较寻求改善途径寻求改善途径选择选择设计设计实施实施评估评估.系统工程方法论系统工程方法论n两种方法论的比较及综合两种方法论的比较及综合(?)(?)相同点相同点：问题导向；注重程序及阶段；：问题导向；注重程序及阶段；不同点不同点：( (研究对象或应用领域、基本方研究对象或应用领域、基本方 法、核心内容或关键点、反馈法、核心内

18、容或关键点、反馈 机制、机制、)综合应用综合应用企业管理系统工程活动矩阵企业管理系统工程活动矩阵（框架（框架H；内容；内容C） 问题问题现状现状说明说明关联关联要素要素分析分析方 向 目方 向 目标 及 指标 及 指标设计标设计 对象对象 系统系统的再认识的再认识变革变革途径途径探索探索比 较 、比 较 、分 析 、分 析 、权 衡 、权 衡 、评价评价组织组织行为行为分析分析实施实施 与与改进改进1.企业诊断与企业诊断与环境分析环境分析 2.企业发展战企业发展战略与规划略与规划 3.产品研究与产品研究与开发管理开发管理 4.企业经营决企业经营决策与计划策与计划 5.生产要素的生产要素的准备及

19、投入管准备及投入管理理 6.生产过程的生产过程的组织与控制组织与控制 7.销售服务与销售服务与资金回收管理资金回收管理 8.企业管理系企业管理系统更新和企业统更新和企业经营环境改善经营环境改善 逻辑逻辑步骤步骤活动项目活动项目工作过程工作过程系统工程方法论系统工程方法论3 3、其他方法论、其他方法论（系统工程方法论的新进展）（系统工程方法论的新进展） 钱学森等钱学森等(20(20世纪世纪9090年代初年代初) ) 从定性到定量的综合集成方法论从定性到定量的综合集成方法论 针对开放复杂巨系统问题，以对社会系统、针对开放复杂巨系统问题，以对社会系统、人体系统、地理系统等三类系统的研究实践为人体系统

20、、地理系统等三类系统的研究实践为基础。主要特点有：基础。主要特点有： （1 1）根据复杂巨系统的复杂机制和变量众）根据复杂巨系统的复杂机制和变量众多等特点，把定性与定量研究有机结合起来，多等特点，把定性与定量研究有机结合起来，从多方面的定性认识上升到定量认识；从多方面的定性认识上升到定量认识；系统工程方法论系统工程方法论 （2 2）根据系统综合集成思想，把理论与）根据系统综合集成思想，把理论与经验结合起来，把人对客观事物的各种知识经验结合起来，把人对客观事物的各种知识集中起来，强调多学科交叉融合；集中起来，强调多学科交叉融合； （3 3）根据复杂巨系统的层次结构，把宏）根据复杂巨系统的层次结构

21、，把宏观、中观与微观研究统一起来；观、中观与微观研究统一起来； （4 4）根据人）根据人- -机结合的特点和信息的重要机结合的特点和信息的重要作用，将专家群体、数据和各种信息与计算作用，将专家群体、数据和各种信息与计算机技术有机结合起来，强调对知识工程及数机技术有机结合起来，强调对知识工程及数据挖掘技术等的应用。据挖掘技术等的应用。系统工程方法论系统工程方法论 顾基发、朱志昌顾基发、朱志昌英英（9090年代中期）年代中期） 物理物理- -事理事理- -人理（人理（WSRWSR）系统方法论）系统方法论 物理是物质运动的机理。通常用到自然科学物理是物质运动的机理。通常用到自然科学知识，主要回答这个

22、知识，主要回答这个“物物”是什么，它需要的是是什么，它需要的是真实性；真实性； 事理即做事的道理。通常用到管理科学方面事理即做事的道理。通常用到管理科学方面的知识，主要解决如何去安排这些物或主要回答的知识，主要解决如何去安排这些物或主要回答怎样去做；怎样去做； 人理指做人的道理。通常用到人文社会科学人理指做人的道理。通常用到人文社会科学的知识，主要回答应当如何。处理任何事和物都的知识，主要回答应当如何。处理任何事和物都离不开人去做，且应由人来判断这些事和物是否离不开人去做，且应由人来判断这些事和物是否妥当。妥当。 系统工程方法论系统工程方法论 WSRWSR方法论的程序包括：理解领导意图、调方法

23、论的程序包括：理解领导意图、调查分析、形成目标、建立模型、协调关系、提查分析、形成目标、建立模型、协调关系、提出建议。出建议。 该方法论已在水资源管理、商业标准体系该方法论已在水资源管理、商业标准体系制定、商业综合自动化评价、海军武器系统评制定、商业综合自动化评价、海军武器系统评价、新疆地区可持续发展、高技术开发区评价、价、新疆地区可持续发展、高技术开发区评价、飞行器安全性、劳动力市场评估、科研周转金飞行器安全性、劳动力市场评估、科研周转金评价等系统分析问题中得到应用。评价等系统分析问题中得到应用。系统工程方法论系统工程方法论 并行工程（并行工程（CECE） 美国国防分析研究所（美国国防分析研

24、究所（IDAIDA），），19881988 CE CE是对产品及其相关过程（包括制造和支是对产品及其相关过程（包括制造和支持过程）进行并行、一体化设计的一种系统化持过程）进行并行、一体化设计的一种系统化工作模式。该模式力图使开发者们从一开始就工作模式。该模式力图使开发者们从一开始就考虑到产品全寿命周期（从概念形成到产品报考虑到产品全寿命周期（从概念形成到产品报废）的所有因素，包括质量、成本、进度和用废）的所有因素，包括质量、成本、进度和用户需求等。户需求等。系统工程方法论系统工程方法论 CECE的主要方法包括：的主要方法包括： （1 1）重组产品开发过程；）重组产品开发过程； （2 2）组建集

25、成产品开发团队；）组建集成产品开发团队； （3 3）建立支持团队工作的协同工作环境；）建立支持团队工作的协同工作环境； （4 4）应用各种技术工具完成产品并行开发。）应用各种技术工具完成产品并行开发。系统工程方法论系统工程方法论CECE实施及推进的有效途径主要有实施及推进的有效途径主要有： （1 1）以集成制造信息系统及其软件要求为主；）以集成制造信息系统及其软件要求为主； （2 2）CADCAD和和CAMCAM工具集成；工具集成； （3 3）按照）按照“全寿命工程全寿命工程”推进推进CECE； （4 4）沿着可制造设计和可装配设计路径推进）沿着可制造设计和可装配设计路径推进CECE； （5

26、5）以组织和文化变革为前提。）以组织和文化变革为前提。系统工程方法论系统工程方法论 湛木义一（日本系统研究所所长；湛木义一（日本系统研究所所长；9090年代初）年代初） 西那雅卡那系统方法论西那雅卡那系统方法论 吸取了切克兰德等思想，针对日本文化吸取了切克兰德等思想，针对日本文化特点，形成了一种软硬结合、刚柔相济的系特点，形成了一种软硬结合、刚柔相济的系统方法论。统方法论。 系统工程方法论系统工程方法论 王浣尘（王浣尘（9090年代中期）年代中期） 系统旋进原则方法论系统旋进原则方法论 强调在系统工程工作中，系统分析、强调在系统工程工作中，系统分析、系统策划、系统实施具有旋进式三角循环系统策划

27、、系统实施具有旋进式三角循环关系。关系。系统工程的概念及内容系统工程的概念及内容（三）系统工程模型方法（三）系统工程模型方法n结构模型、数学模型、仿真模型等模型结构模型、数学模型、仿真模型等模型n预测、优化、仿真、评价等模型方法预测、优化、仿真、评价等模型方法p三类模型与四种模型方法间的对应关系（？）三类模型与四种模型方法间的对应关系（？）系统工程的概念及内容系统工程的概念及内容（四）系统工程的应用领域（四）系统工程的应用领域（专业系统工程）（专业系统工程） 社会系统工程社会系统工程、经济系统工程、区域规划经济系统工程、区域规划系统工程、系统工程、生态环境系统工程、生态环境系统工程、能源系统工

28、程、能源系统工程、水资源系统工程、水资源系统工程、交通运输系统工程、农业系交通运输系统工程、农业系统工程、企业系统工程、工程（项目管理）系统工程、企业系统工程、工程（项目管理）系统工程、统工程、科技管理系统工程、教育系统工程、科技管理系统工程、教育系统工程、人口系统工程、人口系统工程、军事系统工程、军事系统工程、物流系统工程、物流系统工程、信息系统工程，信息系统工程，人人- -机机- -环境系统工程、质量管环境系统工程、质量管理系统工程等。理系统工程等。第二章 系统工程基本分析方法 第一节 系统工程方法论引例 第二节 系统分析原理 第三节 系统评价方法 第四节 决策分析方法 第五节 分析实例某

29、特区S机场选址第一节 系统工程方法论引例 引例1：柔性制造系统规划问题 引例2：A 机电设备制造公司运营效率诊断引例1：柔性制造系统规划问题 某纺织机械设备制造公司以制造喷气织机为主营业务，产品位居全国高档喷气织机市场份额的前三位。 随着浙江、广东个体纺织业的发展，喷气织机的需求由原来的标准化逐步转向个性化，为适应产品多品种、小批量的特点， 企业决定引进柔性制造系统（Flexible Manufacturing System，FMS）来满足制造上的要求。如何设计一个满足本企业要求的柔性制造系统是摆在该企业工程规划人员面前亟待解决的问题。 柔性制造系统是在自动化制造的背景下的一种制造模式，适应于

30、单件小批量生产， 其特点是，自动化程度很高，系统可以灵活适应产品的变化，但设备价格昂贵。相关概念 规化是指根据需求选择合适的设备型号和数量，并做相应的布置 柔性制造系统是自动化制造的背景下的一种制造模式，其特点是自动化程度很高（无人工厂），设备昂贵设计柔性制造系统首先需要了解柔性制造系统的构成。 柔性制造系统包括若干加工中心，刀库、缓冲站（Buffer）、装卸工件的机器人、运送工件的自动导引小车（AGV）以及运输轨道系统构成。 柔性制造系统构成实例 设计环境 零件不确定 零件工艺不同 在不同机床上进行不同加工 依照不同次序，零件到达分布规律是随机的，但符合某种分布，零件加工的过程相当于排队网如

31、何设计制造系统？如何设计制造系统？设计过程需求分析初步设计与成本规格确定机床数量零件流刀具流夹具操作工最终设计实施UserSupplier引例2：A 机电设备制造公司运营效率诊断A机电设备制造有限公司（以下简称A公司）系中国某机电设备制造公司与日本某机电株式会社合资组建的合资公司，其产品主要为电器设备。该公司系全国先进制造技术试点网点单位，其设备完全采用日本公司所提供自动化加工中心和数控机床，并配备先进的全自动立体仓库。公司管理信息系统采用德国的SAP R/3 MRPII（制造资源规划）系统。公司人力资源来自中日双方合资母公司。由于日方更关注产品质量能否达到其本国标准，因而公司制造部部长由日方

32、出任，日方的另外一名员工是候任总经理，由于合资双方各占50%的股份，总经理由中日双方轮流担任，每4年更换一次总经理，由中方首先派出总经理。 公司组织结构图总经理管理部长制造部长行政财务供销装配加工NC技术计划操作层ABCDEFGHIJK日本人分析 问题：诊断并设计新的组织结构“人人有事干，事事有人干” 方法论研究： 从哪里开始着手解决问题？ 如何设计解决问题的过程？ 如何最终完成企业提出的问题？小结上述两个问题分别属于两类问题，柔性制造系统规划与设计属于工程系统问题，霍尔方法论可以很好的解决类似的硬问题。企业组织效率与工作系统设计属于社会经济系统一类的软问题，切克兰德方法论适合于解决该类问题。

33、第二节 系统分析原理概念 系统工程是研究大规模复杂问题的思想、方法（论）、程序与技术的总称 “程序”即指系统分析过程，就是常说的解决问题的“套路” 系统分析是用科学或数量的方法对系统进行研究的一种方法 广义系统分析就等同于系统工程 狭义的系统分析是指运用建模、优化、仿真、评价等技术对系统的各个方面进行定性与定量相结合的分析，为选择最优或满意的系统方案提供决策依据的分析研究过程 系统分析过程可分为阐明问题、分析研究与评价比较三个阶段系统分析程序 阐明问题谋划备选方案预测未来环境建模预测后果评比备选方案决策原始情况约束条件评价指标目标备选方案后果提供分析结果阐明问题阶段分析研究阶段评价比较阶段系统

34、分析过程 一、阐明问题 二、谋划被选方案 三、建模与预计后果 四、预测未来环境 五、评比被选方案 六、系统工程报告一、阐明问题 几个概念 提出问题与解决问题 硬问题与软问题 决策者，提出问题者，委托人与SA人员 阐明阶段的工作内容 问题的性质 问题的条件阐明阶段的工作内容 问题的性质 问题提出者？ 决策者？ 他们的目的？ 相关问题？ 环境？ 问题的条件（约束） 大体资源？ 人力？ 物力？ 财力？ 技术？ 时间？ 其他约束？二、谋划备选方案 案例：美国阿拉斯加原油运输方案 谋划方案技术 头脑风暴法 Delphi法 635法 类比法 矩阵法三、建模与预计后果三、建模与预计后果常见模型：结构模型、数

35、学模型、仿真模型常见模型：结构模型、数学模型、仿真模型 国防科技大学的杜玠教授将模型分为： 原样模型 相似模型 逻辑模型 数学模型 西安交通大学李怀祖教授将模型分为 ： 分析模型 仿真模型 博奕模型 判断模型此外，还有许多其他模型分类方法，如按模型量化的程度分定性模型（递阶结构模型）、定量模型（状态空间方程）以及定性定量行相结合模型（系统动力学）等 。四、预测未来环境 每项系统工程都需要预测各种备选方案的后果，而每种后果都与将付诸实施时的环境有关 通常使用“情景分析法”解决方案的未来环境问题 五、评比被选方案 评价方法 关联矩阵法 逐对比较法 古林法 AHP法 模糊评价法六、系统工程报告 系统

36、工程报告分类 简略报告（给决策人） 主体报告（给委托人） 技术报告（给专家，学位论文）第三节 系统评价方法 系统评价要素 系统评价工具关联矩阵 逐对比较法 古林法 层次分析（ AHP ）法 模糊综合评价法一、系统评价要素 系统评价是多方面要素（5W1H）所构成的问题复合体评价对象（What）评价主体（Who）评价目的（Why）评价时期（When）评价地点（Where） 评价方法（How）认识评认识评价问题价问题(5W1H)(5W1H)搜集、整搜集、整理、分析理、分析资料资料方案方案准则准则主体主体选择评价选择评价方法、建方法、建立评价模立评价模型型 分析分析 、计算、计算 评价评价 值值综合综

37、合评价评价决决策策关联矩阵法（原理性方法）层次分析法（评价要素多层次分布）模糊综合评判法（多评价主体）程序和方法 二、关联矩阵法 关联矩阵是常用的系统综合评价工具，它主要是用矩阵的形式来表示各替代方案有关评价指标及其重要度与方案关于具体指标的价值评定量之间的关系 Ai是某评价对象的m个替代方案； Xj是评价替代方案的n个评价指标或评价项目； j是n个评价指标的权重； Vij是第i个替代方案Ai的关于指标Xj的价值评定量（其中i=1m,j=1n）n21Vi X1 X2 Xn mjjjmjjjnjjjVVVVVV22111XjjVijAiA1A2Am.?j逐对比较法、古林法 Vij = ?三、逐对

38、比较法 例例某农业县为提高其土地产值决定从市场上购进一批高效化肥，现有A1、A2、A3三种类型的化肥采购方案可供选择。通过权威部门及人士讨论决定评价指标为五项。它们分别是：亩产量x1/kg ；每百斤产量费用x2/元；每亩用工x3/工日；每亩纯收入x4/元；土壤肥力增减级数x5根据专业人士的预测和估计，实施这三种方案后关于五个评价项目的结果如下表所示 x1/kgx2/元x3/工日x4/元x5A114004.1221154A218004.8351254A321506.552902方案能达到的指标值 逐对比较法 步骤一：用逐对比较法，求出各评价指标的权重 1x2x3x4x5x评价评价指标指标比较次数

39、比较次数累计累计得分得分权重权重1 12 23 34 45 56 67 78 89 91010 x x1 11 11 11 10 03 30.30.3x x2 20 01 11 10 02 20.20.2x x3 30 00 00 00 00 00 0 x x4 40 00 01 10 01 10.10.1x x5 51 11 11 11 14 40.40.4评价的指标及其权重评价的指标及其权重逐对比较法 步骤二：由评价主体确定评价尺度，如下表评价值x1/kgx2/元x3/工日x4/元x552200以上3以下20以下140以上641900-22003-420-30120-140531600-1

40、9004-530-40100-120421300-16005-640-5080-100311000-13006-750-6060-80201000以下7以上60以上60以下1方案的评价尺度 逐对比较法 步骤三：根据评价尺度表及方案指标值表 ，对各替代方案的进行综合评定对替代方案A1有V1=0.3*2+0.2*3+0.1*3+0.4*3=2.7对替代方案A2有V2=0.3*3+0.2*3+0*3+0.1*4+0.4*3=3.1对替代方案A4有V3=0.3*4+0.2*1+0*1+0.1*2+0.4*1=2.0逐对比较法x x1 1x x2 2/ /元元x x3 3/ /工日工日x x4 4/ /

41、元元x x5 5V Vi i0.30.30.20.20 00.10.10.40.4A A1 12 23 34 43 33 32.72.7A A2 23 33 33 34 43 33.13.1A A3 34 41 11 12 21 12.02.0关联矩阵例表 步骤三：将以上计算结果用关联矩阵表示 四、古林法 步骤一：确定评价指标的重要度Rj 序号评价项目RjKjWj1土壤肥力增减级数x53180.5802亩产量x11.560.1943每百斤产量费用x2240.1294每亩纯收入x4220.0655每亩用工x310.032合计311.000关联矩阵例表 古林法 步骤二：Rj的基准化处理设基准化处理

42、的结果为Kj，以最后一个评价指标作为基准，令其K值为1，自下而上计算其他评价项目的K值 步骤三：Kj的归一化处理 将Kj列的数值相加，分别除以各行的K值，所得结果即分别为各评价项目的权重Wj古林法 步骤四：对各替代方案逐项进行评价 序号（j）评价项目替代方案RjKjVij1亩产量x1A1A2A30.778 0.8370.6510.83710.2620.3360.4022每百斤产量费用x2A1A2A31.1711.3541.5861.35410.4020.3440.2543每亩用工x3A1A2A31.5911.4862.3641.48610.4880.3060.2064每亩纯收入x4A1A2A3

43、0.9201.3891.2781.38910.3480.3790.2735土壤肥力增减叙述x5A1A2A31.0002.0002.0002.00010.4000.4000.200古林法求Vij例表古林法 步骤五：综合关联矩阵例表和Vij例表的结果，即可计算三个替代方案的综合评定结果 x1x2/元x3/工日x4/元x5Vi0.1940.1290.0320.0650.580A10.2620.4020.4880.3480.4000.373A20.3360.3440.3060.3790.4000.376A30.4020.2540.2060.2730.2000.251关联矩阵例表 五、层次分析法 基本原

44、理 产生与发展基本思想和实施步骤 基本方法举例供应商评价 AHP一般方法 建立评价系统的递阶层次结构 构造两两比较判断矩阵 要素相对权重或重要度向量W的计算方法 基本原理 产生与发展许多评价问题的评价对象属性多样、结构复杂，难以完全采用定量方法或简单归结为费用、效益或有效度进行优化分析与评价，也难以在任何情况下做到使评价项目具有单一层次结构。需要首先建立多要素、多层次的评价系统，并采用定性与定量有机结合的方法或通过定性信息定量化的途径，使复杂的评价问题明朗化 美国运筹学家、匹兹堡大学教授T. L.萨迪于20世纪70年代初提出了著名的AHP（Analytic Hierarchy Processi

45、ng，解析递阶过程，通常意译为“层次分析”）方法 基本原理 基本思想AHP方法把复杂的问题分解为各个组成因素，又将这些因素按支配关系分组形成递阶层次结构，通过两两比较的方式确定层次中诸因素的相对重要性，然后综合有关人员的判断，确定各备选方案相对重要性的总排序。 实施步骤分析评价系统中各基本要素之间的关系，建立系统的递阶层次结构对同一层次的各元素关于上一层中某一准则的重要性进行两两比较，构造两两比较判断矩阵，并进行一致性检验由判断矩阵计算被比较要素对于该准则的相对权重计算各层要素对系统目的（总目标）的合成（总）权重，并对各备选方案排序。基本方法举例供应商评价 一、建立该供应商评价问题的递阶结构

46、基本方法举例供应商评价 二、建立各阶层的判断矩阵，并进行一致性检验 标 度含 义1两因素相比，具有同等重要程度3两因素相比，前者比后者稍重要5两因素相比，前者比后者明显重要7两因素相比，前者比后者强烈重要9两因素相比，前者比后者极端重要2，4，6，8取上述两相邻判断中的中值倒数两个要素相比，后者比前者的重要性标度判断矩阵标度定义 基本方法举例供应商评价 三、判断矩阵及重要度计算和一致性检验的过程和结果AB1B2B3WiWi0miB11231.817 0.528 3.054B21/2131.145 0.332 3.054B31/31/310.481 0.140 3.053B1C1C2C3WiWi

47、0miC1151/31.186 0.287 3.094C21/511/60.322 0.078 3.093C33612.621 0.635 3.095基本方法举例供应商评价 三、判断矩阵及重要度计算和一致性检验的过程和结果B2C1C2C3WiWi0miC111/381.3870.3003.105C231930.6483.107C31/81/910.2400.0523.111B3C1C2C3WiWi0miC11583.4200.7333.094C21/5140.9280.2003.095C31/81/410.3150.0673.094基本方法举例供应商评价 四、求各方案的总重要度B1B2B30.

48、5280.3320.140C10.2870.3000.7330.354C20.0780.6480.2000.284C30.6350.0520.0670.36231ijijiCbC方案总重要度计算例表 结果表明，三个方案的优劣顺序为：C3、C1、C2，故S3优于S1，S1优于S2AHP一般方法一、建立评价系统的递阶层次结构三个层次 最高层 中间层 最底层三种结构形式 完全相关结构。 完全独立结构树形结构。 混合结构（包括带有子层次的混合结构）。两种建立递阶层次结构的方法 分解法 解释结构模型化方法（ISM法）AHP一般方法二、构造两两比较判断矩阵判断矩阵的性质两两比较判断的次数 定量指标的处理

49、一致性检验方法 计算一致性指标C.I. 查找相应的平均随机一致性指标R.I. 计算一致性比例C.R.AHP一般方法三、要素相对权重或重要度向量W的计算方法求和法（算术平均法）方根法（几何平均法）特征根方法最小二乘法 引例医院健康状况会诊的系统评价 主要步骤及有关概念 理论与方法基础六、模糊综合评价法 医院健康状况会诊的系统评价 医院健康状况会诊的原始表格及10名医生对某人健康状况评价意见的统计结果如图所示良好一般差很坏x1气色（0.2）7210 x2力气（0.1）5410 x3食欲（0.3）4411x4睡眠（0.2）3502x5精神（0.2）4321综合评价医院健康状况会诊的系统评价 经分析计

50、算得到的综合评价结果如下良好（90）一般（70）差（50）很坏（30）说明x1（0.2）0.70.20.10该隶属度是表2-14中评价结果占总人数的比重，即由表2-14每行数值除以10得到的结果x2（0.1）0.50.40.10 x3（0.3）0.40.40.10.1x4（0.2）0.30.500.2x5（0.2）0.40.30.20.1综合隶属度0.450.360.100.09综合评价结果综合得分73.40主要步骤及有关概念 1、确定因素集F和评定（语）集E因素集F即评价项目或指标的集合，评定集或评语集E即评价等级的集合 2、统计、确定单因素评价隶属度向量，并形成隶属度矩阵所谓隶属度rij，