《系統(tǒng)工程》期末復(fù)習(xí)資料

《系統(tǒng)工程》期末復(fù)習(xí)資料工業(yè)工程是一門工程技術(shù)與管理技術(shù)相結(jié)合的綜合性工程領(lǐng)域的學(xué)科，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生產(chǎn)建設(shè)中起著重要作用?？傮w來說，工業(yè)工程以降低成本、提高質(zhì)量和生產(chǎn)率為導(dǎo)向，采用系統(tǒng)化、專業(yè)化和科學(xué)化的方法，綜合運(yùn)用多種學(xué)科的知識，對人員、物料、設(shè)備、能源和信息所組成的集成系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計(jì)、評價(jià)、創(chuàng)新和決策等工作，把目標(biāo)定位建設(shè)更有效、更合理的綜合優(yōu)化系統(tǒng)?！断到y(tǒng)工程學(xué)》是工業(yè)工程專業(yè)以及管理工程專業(yè)的基礎(chǔ)課程之一。它的任務(wù)是通過對本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生熟悉系統(tǒng)及系統(tǒng)工程的概念和內(nèi)涵，了解國內(nèi)外系統(tǒng)工程的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，掌握系統(tǒng)工程的預(yù)測技術(shù)、分析方法、設(shè)計(jì)理論、模型與仿真、決策分析，并引導(dǎo)學(xué)生將系統(tǒng)工程的觀點(diǎn)、思想、方法和原理具體應(yīng)用到工程機(jī)械的制造、規(guī)劃和管理以及路橋機(jī)械化施工等工程實(shí)踐中。這門課程一共講授48個(gè)學(xué)時(shí)，根據(jù)這些學(xué)時(shí)，我們安排了如下一些內(nèi)容第一章系統(tǒng)與系統(tǒng)工程：掌握系統(tǒng)及系統(tǒng)工程的概念、特征、分類以及系統(tǒng)工程的產(chǎn)生背景與發(fā)展方向，對系統(tǒng)工程的基礎(chǔ)理論（一般系統(tǒng)論、控制論、信息論、耗散結(jié)構(gòu)理論、協(xié)同論和突變論）有概括了解。第二章系統(tǒng)分析：學(xué)習(xí)系統(tǒng)分析的意義、概念、特點(diǎn)以及系統(tǒng)分析的要素和步驟，了解常用系統(tǒng)分析技術(shù)，重點(diǎn)掌握層次分析法、模糊聚類分析及灰色關(guān)聯(lián)分析處理問題的方法與步驟。第三章系統(tǒng)模型：了解系統(tǒng)模型分類和建模步驟；理解鄰接矩陣、可達(dá)矩陣的概念并會(huì)計(jì)算，掌握建立結(jié)構(gòu)模型的方法；能用蒙特卡洛法對簡單隨機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行模擬；了解系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)因果反饋結(jié)構(gòu)，掌握系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模方法。第四章網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃技術(shù)：網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃技術(shù)是系統(tǒng)管理的重要工具之一，是系統(tǒng)工程常用的管理技術(shù)。它是利用網(wǎng)絡(luò)圖對計(jì)劃任務(wù)的進(jìn)度、費(fèi)用及其組成部分之間的相互關(guān)系進(jìn)行計(jì)劃、檢查和控制，以使系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)的科學(xué)方法。通過本章學(xué)習(xí)，同學(xué)們能夠了解了解網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃技術(shù)知識及其應(yīng)用領(lǐng)域，掌握CPM，PERT，GERP的工程實(shí)際應(yīng)用。第五章系統(tǒng)決策：系統(tǒng)決策是指在一定的條件下，根據(jù)系統(tǒng)的狀態(tài)在可采取的各種策略中，依據(jù)系統(tǒng)目標(biāo)選取一個(gè)最優(yōu)策略并付諸實(shí)施的過程。掌握決策中常用方法，掌握多準(zhǔn)則決策的基本內(nèi)容，了解模糊決策的基本方法。學(xué)習(xí)本課程的建議：1.注重系統(tǒng)思考2.堅(jiān)持問題導(dǎo)向3.采用系統(tǒng)化方法教學(xué)要求：上課及考核（閉卷考試）教學(xué)參考書：1.《系統(tǒng)工程實(shí)用教程》姚德民，李漢鈴哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社1996

2.《系統(tǒng)工程概論》夏紹偉楊家本楊振斌清華大學(xué)出版社19953.《系統(tǒng)工程原理與方法》徐克紹上?？茖W(xué)技術(shù)出版社1996

4.《系統(tǒng)工程理論、方法與應(yīng)用》汪應(yīng)洛高等教育出版社2002

5.《系統(tǒng)工程》吳祈宗北京理工大學(xué)出版社2005

第一章系統(tǒng)與系統(tǒng)工程§1系統(tǒng)工程概述一、系統(tǒng)工程的產(chǎn)生、發(fā)展及應(yīng)用二、系統(tǒng)工程的研究對象三、系統(tǒng)工程的內(nèi)容與特點(diǎn)一、系統(tǒng)工程的產(chǎn)生、發(fā)展及應(yīng)用（一）系統(tǒng)思想及系統(tǒng)理論的產(chǎn)生與發(fā)展系統(tǒng)思想的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段，即：“只見森林（樸素的系統(tǒng)思想）階段——“只見樹木”階段——“先見森林，后見樹木”（科學(xué)的系統(tǒng)思想）階段。古代中國和古希臘在系統(tǒng)思想的產(chǎn)生與早期發(fā)展中具有突出地位和貢獻(xiàn)。整體思想和聯(lián)系思想是科學(xué)系統(tǒng)思想的核心與實(shí)質(zhì)。一般系統(tǒng)論、控制論、信息論、耗散結(jié)構(gòu)理論、協(xié)同學(xué)及自組織理論等是系統(tǒng)理論的重要內(nèi)容和SE的理論基礎(chǔ)。

（二）系統(tǒng)工程的發(fā)展概況階段年代重大工程實(shí)踐或事件重要理論與方法貢獻(xiàn)Ⅰ1930美國發(fā)展與研究廣播電視正式提出系統(tǒng)方法(Systemapproach)的概念1940美國Bell電話公司開發(fā)微波通訊系統(tǒng)正式使用系統(tǒng)工程（SystemEngineering）一詞Ⅱ二戰(zhàn)期間英美等國的反空襲等軍事行動(dòng)產(chǎn)生軍事運(yùn)籌學(xué)（MilitaryOperationsResearch）本世紀(jì)40年代美國研制原子彈的“曼哈頓計(jì)劃”運(yùn)用SE，并推動(dòng)了其發(fā)展1945年美國空軍建立蘭德（RAND）公司曾經(jīng)提出系統(tǒng)分析（systemanalysis）概念，強(qiáng)調(diào)了其重要性Ⅲ40年代后期到50年代初期運(yùn)籌學(xué)的廣泛運(yùn)用與發(fā)展、控制論的創(chuàng)立與應(yīng)用、電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，為SE奠定了重要的學(xué)科基礎(chǔ)。Ⅳ1957H.Good和R.E.Machol發(fā)表第一部名為《系統(tǒng)工程》的著作系統(tǒng)工程學(xué)科形成的標(biāo)志1958美國研制北極星導(dǎo)彈潛艇突出PERT，這是最早的系統(tǒng)工程技術(shù)之一。1965R.E.Machol編著《系統(tǒng)工程手冊》美國自動(dòng)控制學(xué)家L.A.Zedch提出“模糊集合”概念表明系統(tǒng)工程的實(shí)用和規(guī)范化為現(xiàn)代SE奠定了重要的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)1961-1972美國實(shí)施“阿波羅”登月計(jì)劃使用了多種SE方法，其成功極大地提高了SE的地位Ⅴ1972國際應(yīng)用系統(tǒng)分析研究所（IIASA）在維也納成立SE的應(yīng)用開始從工程領(lǐng)域進(jìn)入到社會(huì)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，并發(fā)展到了一個(gè)重要的新階段。70年代SE的廣泛應(yīng)用在國際上達(dá)到高潮Ⅵ80年代SE在國際上穩(wěn)定發(fā)展、在中國的研究與應(yīng)用達(dá)到高潮（三）系統(tǒng)工程在我國的發(fā)展及應(yīng)用上世紀(jì)50至60年代，我國的一些研究機(jī)構(gòu)和著名學(xué)者為SE的研究與應(yīng)用作了理論上的探討、應(yīng)用上的嘗試和技術(shù)方法上的準(zhǔn)備。其主要標(biāo)志和集中代表是錢學(xué)森的《工程控制論》、華羅庚的《統(tǒng)籌法》和許國志的《運(yùn)籌學(xué)》。我國大規(guī)模地研究與應(yīng)用SE是從70年代末、80年代初開始的。1978年9月27日，錢學(xué)森、許國志、王壽云在《文匯報(bào)》發(fā)表題為“組織管理的技術(shù)——系統(tǒng)工程”的長篇文章；從1978年起，西安交大、天津大學(xué)、清華大學(xué)、華中理工大學(xué)、大連理工大學(xué)等國內(nèi)著名大學(xué)開始招收了第一批SE專業(yè)碩士研究生；1980年11月，中國系統(tǒng)工程學(xué)會(huì)在北京成立；

中國系統(tǒng)工程學(xué)會(huì)是中國系統(tǒng)科學(xué)和系統(tǒng)工程科學(xué)技術(shù)工作者的學(xué)術(shù)性社會(huì)團(tuán)體，是中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)的組成部分。1979年由錢學(xué)森、宋健、關(guān)肇直、許國志等21名專家、學(xué)者共同倡議并籌備。1980年11月18日在北京正式成立。由自然科學(xué)領(lǐng)域的科學(xué)家錢學(xué)森和社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域的經(jīng)濟(jì)學(xué)家薛暮橋擔(dān)任名譽(yù)理事長，充分體現(xiàn)系統(tǒng)工程跨部門、跨領(lǐng)域交叉學(xué)科性質(zhì)特點(diǎn)。第一屆理事會(huì)理事長關(guān)肇直，第二、三屆理事長許國志。第四、五屆理事長顧基發(fā)、第六屆理事長陳光亞。1980年10月至1981年1月，中國科協(xié)、中央電視臺會(huì)同中國系統(tǒng)工程學(xué)會(huì)、中國自動(dòng)化學(xué)會(huì)聯(lián)合舉辦“系統(tǒng)工程電視普及及講座（45講）”，取得了良好的社會(huì)效果。70年代末以來，應(yīng)用SE理論和方法來研究與解決我國的重大現(xiàn)實(shí)問題，在許多領(lǐng)域和方面取得了較好的效果，如：人口問題的定量研究及應(yīng)用（始于1978年）2000年中國的研究（1983年至1985年）全國和地區(qū)能源規(guī)劃（始于1980年）全國人才和教育規(guī)劃（始于1983年）農(nóng)業(yè)系統(tǒng)工程（始于1980年）區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略（始于1982年）投入產(chǎn)出表的應(yīng)用（始于是60年代和1976年）軍事系統(tǒng)工程（始于1978年）水資源的開發(fā)利用（始于1978年）等。90年代以來，系統(tǒng)工程在與以下七個(gè)方面的結(jié)合上具有初步結(jié)果和強(qiáng)勁勢頭：企業(yè)發(fā)展轉(zhuǎn)型時(shí)期我國改革發(fā)展的重大現(xiàn)實(shí)問題（綜合配套改革、和諧社會(huì)建設(shè)、自主創(chuàng)新、資源能源問題、新農(nóng)村建設(shè)、城鎮(zhèn)化、社會(huì)保障、應(yīng)急管理等）管理科學(xué)、經(jīng)濟(jì)科學(xué)、工程科學(xué)各種前沿問題落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀社會(huì)信息化變革重大投資和大型項(xiàng)目管理思維科學(xué)和生命科學(xué)二、系統(tǒng)工程研究對象（一）SE的研究對象是大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)該類系統(tǒng)的主要特點(diǎn)有：規(guī)模龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、屬性及目標(biāo)多樣、一般為人機(jī)系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)性突出等。（二）系統(tǒng)的概念1.系統(tǒng)的定義：系統(tǒng)是由兩個(gè)以上相互聯(lián)系的要素所構(gòu)成，且具有特定功能、結(jié)構(gòu)、環(huán)境的整體。2.系統(tǒng)的屬性：整體性、關(guān)聯(lián)性、環(huán)境適應(yīng)性。3.管理系統(tǒng)思考題要求結(jié)合某管理系統(tǒng)問題說明：1）系統(tǒng)的功能及要素；2）系統(tǒng)的環(huán)境影響及輸入、輸出要素；3）系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)（最好能用框圖表達(dá)）；4）系統(tǒng)功能與結(jié)構(gòu)和環(huán)境的關(guān)系；5）管理系統(tǒng)的主要特點(diǎn)。（三）系統(tǒng)的分類自然系統(tǒng)與人造系統(tǒng)實(shí)體系統(tǒng)與概念系統(tǒng)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)與靜態(tài)系統(tǒng)封閉系統(tǒng)與開放系統(tǒng)主要明確SE研究什么樣的系統(tǒng)問題？三、SE的內(nèi)容與特點(diǎn)所謂SE，是用來開發(fā)、運(yùn)行、革新一個(gè)大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)所需思想、程序、方法的綜合（或總稱）。SE強(qiáng)調(diào)以下基本觀點(diǎn)：1）整體性和系統(tǒng)化觀點(diǎn)（前提）2）總體最優(yōu)或平衡協(xié)調(diào)觀點(diǎn)（目的）3）多種方法綜合運(yùn)用的觀點(diǎn)（手段）4）問題導(dǎo)向及反饋控制觀點(diǎn)（保障）思考討論題1.選擇一個(gè)你所熟悉的系統(tǒng)問題說明（1）系統(tǒng)的功能及其要素；（2）系統(tǒng)的環(huán)境及輸入、輸出；（3）系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)（最好用框圖表達(dá)）；（4）系統(tǒng)的功能與結(jié)構(gòu)、環(huán)境的關(guān)系。2.說明系統(tǒng)一般屬性的含義，并據(jù)此歸納出若干系統(tǒng)思想或觀點(diǎn)；3.管理系統(tǒng)有何特點(diǎn)？與工程系統(tǒng)有何異同？為什么說現(xiàn)代管理系統(tǒng)是典型的（大規(guī)模）復(fù)雜系統(tǒng)？4.結(jié)合系統(tǒng)工程應(yīng)用領(lǐng)域及其特點(diǎn)，說明系統(tǒng)工程在你所學(xué)專業(yè)領(lǐng)域的可能應(yīng)用及其前景?！?SE理論與方法論一、SE理論二、SE基本工作過程三、系統(tǒng)分析原理及其應(yīng)用問題一SE理論1.簡述一般系統(tǒng)論、控制論和信息論對系統(tǒng)工程方法論的啟示；2.請?jiān)O(shè)計(jì)適當(dāng)項(xiàng)目，列表比較系統(tǒng)論、控制論、信息論、耗散結(jié)構(gòu)理論、協(xié)同學(xué)、突變論的特點(diǎn)；你如何理解從定性到定量的綜合集成方法？（二）SE基本工作過程作者：（美）塞奇，（美）阿姆斯特朗著，胡保生，彭勤科譯出版社：西安交通大學(xué)出版社出版時(shí)間：2006-9-1字?jǐn)?shù)：477000版次：1頁數(shù)：552印刷時(shí)間：2006/09/01開本：印次：紙張：膠版紙ISBN：9787560522357包裝：平裝所屬分類：圖書>>工業(yè)技術(shù)>>一般工業(yè)技術(shù)3.兩種方法的比較（？）相同點(diǎn)：問題導(dǎo)向，注重程序及階段；…不同點(diǎn)：研究對象及應(yīng)用領(lǐng)域、基本方法、核心內(nèi)容或關(guān)鍵點(diǎn)、反饋機(jī)制、…三、系統(tǒng)分析原理及其應(yīng)用問題1.系統(tǒng)分析概念系統(tǒng)分析（SA）是在對系統(tǒng)問題現(xiàn)狀及目標(biāo)充分挖掘的基礎(chǔ)上，運(yùn)用建模及預(yù)測、優(yōu)化、仿真、評價(jià)等方法，對系統(tǒng)的有關(guān)方面進(jìn)行定性與定量相結(jié)合的分析，為決策者選擇滿意的系統(tǒng)方案提供決策依據(jù)的分析過程。SA是SE的核心內(nèi)容、分析過程和基本方法。系統(tǒng)分析原理SA要素：1）問題2）目的及目標(biāo)3）方案4）模型（結(jié)構(gòu)、數(shù)學(xué)、仿真）5）評價(jià)6）決策者程序框圖What?Why/Who/When/Where?How?系統(tǒng)分析原理——SA程序SA程序圖是SA的一般過程，也為全課程提供了基本的邏輯框架，因而十分重要。在對其理解和應(yīng)用上應(yīng)注意以下各點(diǎn)：1）重視做好初步SA5W1H方法是做好這段工作的基本線索；2）在規(guī)范分析中一般需要（或盡可能）建立結(jié)構(gòu)模型、數(shù)學(xué)模型或仿真模型。系統(tǒng)分析原理——SA程序3）每段結(jié)束后系統(tǒng)方案的變化軌跡是：可行方案——非劣方案——經(jīng)排序的非劣方案（或稱選擇性方案）4）環(huán)境分析貫穿SA全過程，在SA中是十分重要和必不可少的。5）在管理應(yīng)用SA過程中，并不一定要（或能）遍歷并完成每一個(gè)具體過程。系統(tǒng)分析原理的特點(diǎn)及原則1）問題導(dǎo)向2）以整體為目標(biāo)3）多方案模型分析和選優(yōu)4）定量分析和定性分析相結(jié)合5）多次反復(fù)進(jìn)行第二章系統(tǒng)評價(jià)方法及分析技術(shù)§1系統(tǒng)評價(jià)概述1.系統(tǒng)評價(jià)意義2.概念系統(tǒng)評價(jià):評價(jià)——價(jià)值對系統(tǒng)方案滿足系統(tǒng)目標(biāo)程度的綜合分析及判定。評價(jià)對象(what)評價(jià)主體(who)效用：某主體對某種利益和損失所獨(dú)有的感覺及反應(yīng)。評價(jià)目的(why)評價(jià)時(shí)期(when):期初評價(jià)，期中評價(jià)，期末評價(jià)，跟蹤評價(jià)評價(jià)地點(diǎn)(where)評價(jià)方法(how)系統(tǒng)評價(jià)是多方面要素（5W1H）所構(gòu)成的問題復(fù)合體。系統(tǒng)評價(jià)程序圖系統(tǒng)評價(jià)程序圖§2關(guān)聯(lián)矩陣法方案預(yù)期結(jié)果例表評價(jià)指標(biāo)Xj替代方案Ai期望利潤(萬元)產(chǎn)品成品率(%)市場占有率(%)投資費(fèi)用(萬元)產(chǎn)品外觀自行設(shè)計(jì)(A1)6509530110美觀國外引進(jìn)(A2)7309735180比較美觀改建(A3)520922550美觀評價(jià)尺度(得分)評價(jià)指標(biāo)54321期望利潤(萬元)800以上701~800601~700501~600500以下產(chǎn)品成品率(%)97以上96~9791~9586~9085以下市場占有率(%)40以上35~3930~3425~2925以下投資費(fèi)用(萬元)20以下21~8081~120121~160160以上產(chǎn)品外觀非常美觀美觀比較美觀一般不美觀評價(jià)尺度例表§3層次分析法層次分析法(AHP)是美國著名運(yùn)籌學(xué)家、匹茲堡大學(xué)教授在20世紀(jì)70年代提出的。它是處理多目標(biāo)、多準(zhǔn)則、多因素、多層次的復(fù)雜問題，進(jìn)行決策分析、綜合評價(jià)的一種簡單、實(shí)用而有效的方法，是一種定性分析和定量分析相結(jié)合的系統(tǒng)分析法。層次分析法的基本原理在進(jìn)行系統(tǒng)分析時(shí)，我們經(jīng)常會(huì)碰到這樣一類情況：有些問題難以甚至根本不可能建立數(shù)學(xué)模型來進(jìn)行定量分析；也可能由于時(shí)間緊迫，對有些問題來不及進(jìn)行過細(xì)的定量分析，只需做出初步的選擇和大致的判斷就行了。例如選擇一個(gè)新廠的廠址，購買一臺重要設(shè)備，確定到哪里去旅游等。這時(shí)，我們?nèi)魬?yīng)用層次分析法進(jìn)行分析，就可以簡便而迅速地解決問題。利用層次分析法分析問題時(shí)，首先將所要分析的問題層次化，根據(jù)問題的性質(zhì)和所要達(dá)到的總目標(biāo)，將問題分解為不同的組成因素，并按照這些因素間的相互關(guān)聯(lián)影響以及隸屬關(guān)系將因素按不同層次聚集組合，形成一個(gè)多層次的分析結(jié)構(gòu)模型，最后將該問題轉(zhuǎn)化為最底層相對最高層（總目標(biāo)）的比較優(yōu)劣的排序問題，借助這些排序，最終可以對所分析的問題做出評價(jià)決策。層次分析法簡化了系統(tǒng)分析和計(jì)算，把一些定性的因素進(jìn)行定量化，是分析多目標(biāo)、多準(zhǔn)則、多因素的復(fù)雜系統(tǒng)的有力工具。它具有思路清晰、方法簡便、使用面廣、系統(tǒng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，便于普及推廣，可成為人們工作和生活中思考問題、解決問題的一種方法。AHP方法的基本工具-----判斷矩陣

判斷矩陣標(biāo)度定義標(biāo)度含義1兩個(gè)要素相比，具有同樣重要性3兩個(gè)要素相比，前者比后者稍微重要5兩個(gè)要素相比，前者比后者明顯重要7兩個(gè)要素相比前者比后者強(qiáng)烈重要9兩個(gè)要素相比，前者比后者極端重要2,4,6,8上述相鄰判斷的中間值倒數(shù)兩個(gè)要素相比，后者比前者的重要性標(biāo)度判斷矩陣及其分析處理舉例TI1I2I3WiWi0I111/320.8740.230I23152.4660.648I31/21/510.4640.122I1P1P2P3WiWi0P111/31/50.4060.105P2311/31.0000.258P35312.4660.637注:Wi的求取采用方根法(幾何平均值法)I2P1P2P3WiWi0P11272.4100.592P21/2151.3570.333P31/71/510.3060.075I3P1P2P3WiWi0P111/31/70.3620.081P2311/50.8430.188P37513.2710.731求綜合重要度(加權(quán)求和)TI1I2I3綜合重要度權(quán)重0.230.6480.122(加權(quán)和)P10.1050.5920.1490.426P20.2580.3330.0660.283P30.6370.0750.7850.291AHP方法步驟1.分析評價(jià)系統(tǒng)中各基本要素之間的關(guān)系，建立系統(tǒng)的遞階層次結(jié)構(gòu)(分解法,ISM法);2.對同一層次的各要素關(guān)于上一層中某一準(zhǔn)則的重要性進(jìn)行兩兩比較，構(gòu)造判斷矩陣(專家調(diào)查法);3.由判斷矩陣計(jì)算被比較要素對于該準(zhǔn)則的相對權(quán)重(方根法)，層底單排序及一致性檢驗(yàn);4.計(jì)算各層要素相對于系統(tǒng)目的(總目標(biāo))的合成(總)權(quán)重,并據(jù)此對方案等排序(關(guān)聯(lián)矩陣表及加權(quán)和法)，層次總排序及一致性檢驗(yàn)?！?模糊集理論1.模糊現(xiàn)象與模糊集理論在復(fù)雜的社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中和人們的日常生活中，存在著許多不確定性問題，例如評價(jià)商品質(zhì)量的好壞，氣象中的天氣好壞，農(nóng)業(yè)中的收成好壞，經(jīng)濟(jì)生活中的貨幣流通正常與否，貨幣回籠和貨幣沉淀如何，生活中的美與丑，高個(gè)與矮個(gè)等等。這些問題常常難以給出明確的回答，都是一些不確定性現(xiàn)象。這些不確定性現(xiàn)象可分為兩類，一類是問題概念本身就不夠嚴(yán)格，比較模糊，如貨幣流通正常與否，天氣好不好等，概念本身就沒有明確的含義和嚴(yán)格的定義，這類問題稱為模糊性不確定問題；另一類問題概念本身是清楚的，其不確定性問題是由于客觀條件或某些影響因素引起的，如貨幣回收，貨幣沉淀，天氣晴朗、農(nóng)業(yè)收成等，從概念上看，有明確的含義，但是發(fā)生的概率在數(shù)量上是不確定的，對這類概念本身明確，因條件不同而不確定的問題，稱之為隨機(jī)性不確定問題。對以上兩類不確定問題，要采用不同的處理方法，本節(jié)主要討論第一類不確定性問題的處理方法：模糊集理論及其應(yīng)用。2.模糊集合的基本運(yùn)算§5模糊綜合評判步驟§6模糊聚類分析用模糊數(shù)學(xué)將研究或處理的對象按一定的條件和屬性進(jìn)行分類的方法叫模糊聚類分析.標(biāo)準(zhǔn)值表B1B2B3B4A1-0.9-1.33-1.190.28A2-0.50.27-0.061.06A31.41.071.26-1.34B1B2B3B4A10.0000.0000.0000.675A20.1700.6700.4601.000A31.0001.0001.0000.000§7灰色關(guān)聯(lián)分析1.概述一般抽象系統(tǒng)，如社會(huì)系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)等包含有多種因素，這些因素之間哪些是主要的，哪些是次要的，哪些需要抑制，……，這些都是因素分析的內(nèi)容。比如在企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中，影響企業(yè)收益的因素很多，包括國家政策、金融、市場需求、勞動(dòng)力來源、能源、原材料、管理水平等，為了提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，有必要進(jìn)行因素的關(guān)聯(lián)分析?；疑到y(tǒng)理論是從20世紀(jì)80年代初提出，到現(xiàn)在已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是在關(guān)聯(lián)分析、聚類分析、預(yù)測和決策方面顯示了極大的優(yōu)越性。在關(guān)聯(lián)分析方面，灰色關(guān)聯(lián)分析考慮到回歸分析的種種弊病和不足，采用關(guān)聯(lián)分析的方法來進(jìn)行系統(tǒng)分析。進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)分析首先要指定參考序列，各有關(guān)因素作為比較序列，根據(jù)參考序列和比較序列曲線的接近程度來分析判斷因素之間的聯(lián)系程度。2.灰色關(guān)聯(lián)分析的基本思想灰色關(guān)聯(lián)分析的基本思想是根據(jù)序列曲線幾何形狀的相似程度來判斷其聯(lián)系是否緊密。曲線越接近，相應(yīng)序列之間的關(guān)聯(lián)度就越大，反之就越小。作為一個(gè)發(fā)展變化的系統(tǒng)，關(guān)聯(lián)度分析事實(shí)上是動(dòng)態(tài)過程發(fā)展態(tài)勢的量化比較分析。發(fā)展態(tài)勢的比較，也就是系統(tǒng)歷年來有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)幾何關(guān)系的比較?；疑P(guān)聯(lián)分析克服了數(shù)理統(tǒng)計(jì)中回歸分析等系統(tǒng)分析的不足之處，具有不追求大的樣本容量、不要求待分析的序列服從某個(gè)典型的概率分布、計(jì)算量小而且計(jì)算過程簡單等優(yōu)點(diǎn)。3.灰色關(guān)聯(lián)分析的計(jì)算方法1）數(shù)據(jù)的無量綱化處理2）求關(guān)聯(lián)系數(shù)3）計(jì)算關(guān)聯(lián)度4）優(yōu)勢分析4.灰色關(guān)聯(lián)分析的應(yīng)用例：棉花產(chǎn)量因素分析。某農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院在研究棉花的產(chǎn)量時(shí)發(fā)現(xiàn)影響棉花產(chǎn)量的因素很多，有數(shù)據(jù)的因素就有10種。如修理、氮肥、磷肥、農(nóng)肥、澆水、藥物、畜耕、人耕、迷霧、噴藥等，經(jīng)過詳細(xì)的定量分析找出4種認(rèn)為是對棉花產(chǎn)量有較大影響的以內(nèi)素，其數(shù)據(jù)如下表示。試分析各因素的重要程度。4.結(jié)果分析從關(guān)聯(lián)矩陣可以看出:(1)第3行的關(guān)聯(lián)度(農(nóng)業(yè)投資與各子因素的關(guān)聯(lián)度)幾乎是最小的。這說明各種收入與農(nóng)業(yè)投資的關(guān)系不大，這也從側(cè)面說明了農(nóng)業(yè)的發(fā)展是一個(gè)長遠(yuǎn)的投資發(fā)展過程，是不能在短期內(nèi)見效的。(2)所有元素中,r51最大,即交通投資與國民收入的關(guān)聯(lián)度最大，這表明交通投資的多少對國民總收入影響最大。事實(shí)上，交通不發(fā)達(dá)，則勢必影響工業(yè)收入、交通收入、商業(yè)收入和總收入。其次是r55,這說明交通收入與交通投資的關(guān)系密切，今后應(yīng)加強(qiáng)交通投資，這也有利于全面發(fā)展經(jīng)濟(jì)。（3）第4行中，r42最大，即科技投資與工業(yè)收入的關(guān)聯(lián)度最大，這說明科技對工業(yè)收入增長的貢獻(xiàn)最大，這符合科技是第一生產(chǎn)力的科學(xué)論斷，同時(shí)也說明今后應(yīng)加大對科技的投入力度。同時(shí)可以看出，科技投資與農(nóng)業(yè)收入的關(guān)聯(lián)度最小，這表明從全面來看，還沒有使科技投資與農(nóng)村經(jīng)濟(jì)掛鉤，也就是說科技投資針對的不是農(nóng)業(yè)科技，而是著眼于其他方面，如工業(yè)。因此當(dāng)務(wù)之急應(yīng)加強(qiáng)農(nóng)村科技投資，發(fā)展農(nóng)業(yè)科技。（4）在第1行中，固定資產(chǎn)投資與交通收入、工業(yè)收入和國民收入的關(guān)聯(lián)度比較大，這說明了固定資產(chǎn)投資對國民經(jīng)濟(jì)增長的推動(dòng)作用，但固定資產(chǎn)也農(nóng)業(yè)收入的關(guān)聯(lián)度最小，這說明固定資產(chǎn)投資中用于農(nóng)業(yè)的比較少；其次是商業(yè)收入，這說明商業(yè)是不嚴(yán)重依賴于固定資產(chǎn)投資的一個(gè)行業(yè)，還言之，商業(yè)是對投資的消耗比較少的行業(yè)?！?德爾菲法德爾菲法（DelphiMethod）是蘭德公司于40年代末提出的，是一種重要的定性預(yù)測方法，又稱專家咨詢調(diào)查法。它主要依靠人們的知識、經(jīng)驗(yàn)、綜合分析和判斷能力，對事物未來發(fā)展趨勢作出科學(xué)的預(yù)測，適用于沒有足夠信息資料的中長期社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、科技發(fā)展趨勢的預(yù)測，在制定長遠(yuǎn)規(guī)劃等方面發(fā)揮了重要的作用，成為一種重要的輔助決策工具。傳統(tǒng)直觀型預(yù)測——專家座談會(huì)：即針對要預(yù)測的問題，邀請有關(guān)人士和專家進(jìn)行座談會(huì)，這種形式存在的缺點(diǎn)？由于地區(qū)、交通和費(fèi)用等方面的限制，參加會(huì)議的人數(shù)不可能很多，因而廣泛性和可靠性受到限制。在會(huì)議上，出于從眾心里，會(huì)出現(xiàn)隨大流、一面倒的情況，他別是權(quán)威專家在場，由于種種原因，人們不便直抒己見和充分發(fā)表見解。處于自尊心等原因，有人會(huì)固執(zhí)己見，不愿放棄和修正自己的錯(cuò)誤意見。會(huì)議主持人的意見可能影響和干擾預(yù)測結(jié)果。一、德爾菲法的兩項(xiàng)關(guān)鍵工作在組織咨詢調(diào)查時(shí)有兩項(xiàng)重要工作，即選擇專家和準(zhǔn)備與預(yù)測主題有關(guān)的調(diào)查表及資料。選擇專家：選擇的專家應(yīng)是在相關(guān)領(lǐng)域從事實(shí)際工作或研究工作多年的專業(yè)人士和主要管理人員，應(yīng)具備有關(guān)預(yù)測主題的知識和經(jīng)驗(yàn)。不僅要選擇精通技術(shù)、有一定名望和具有學(xué)派代表性的專家，還要選擇邊緣學(xué)科、交叉學(xué)科和社會(huì)經(jīng)濟(jì)等方面的專家。專家組的規(guī)模應(yīng)適當(dāng)，一般的預(yù)測主題，可聘請10~50名專家。準(zhǔn)備有關(guān)預(yù)測主題的資料和調(diào)查表：應(yīng)用德爾菲法時(shí)，預(yù)測小組首先要研究預(yù)測程序、任務(wù)和內(nèi)容，擬定調(diào)查表，準(zhǔn)備和提供有關(guān)的背景資料。調(diào)查表是德爾菲法進(jìn)行調(diào)查預(yù)測的主要工具。制定調(diào)查表的基本原則是問題的提出和陳述應(yīng)明確簡練，便于專家回答?？筛鶕?jù)預(yù)測主題的特點(diǎn)設(shè)計(jì)調(diào)查表。要明確表達(dá)預(yù)測的目的和任務(wù)，提問要明確，用詞要準(zhǔn)確，要避免含糊不清和缺乏定量性的詞匯。二、德爾菲法的工作程序事先就預(yù)測主題擬定一份調(diào)查表，準(zhǔn)備必要的背景材料，以及德爾菲法的簡要介紹，用信函方式郵寄給選定的專家。專家回答所提問題，并郵寄回預(yù)測調(diào)查組，對回收的調(diào)查表，預(yù)測調(diào)查小組進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。預(yù)測小組將第一輪調(diào)查表的統(tǒng)計(jì)結(jié)果和同樣的調(diào)查表，仍郵寄給同一批專家，再次進(jìn)行調(diào)查。專家們可以參考上一輪的統(tǒng)計(jì)匯總結(jié)果回答提問，并允許改變自己的意見，而無需公開說明理由。調(diào)查者在反饋匯總統(tǒng)計(jì)結(jié)果時(shí)，必須忠實(shí)于專家們得回答，在任何情況下都不應(yīng)泄露和暗示自己的意向。專家們在答完第二輪調(diào)查表中的問題后，仍寄回預(yù)測調(diào)查小組。對回收的第二輪調(diào)查表再作統(tǒng)計(jì)分析，匯總結(jié)果將再次反饋給專家們。對于存在分歧的問題，尤其是對待極力贊同或激烈反對觀點(diǎn)的專家，可以要求他們說明其特殊理由。三、德爾菲法的特點(diǎn)德爾菲法是一種廣泛的直觀型定性預(yù)測方法，其主要特點(diǎn)有：匿名性反饋性統(tǒng)計(jì)性四、應(yīng)用德爾菲法需注意問題對德爾菲法應(yīng)作出簡要說明，因?yàn)閰⑴c咨詢調(diào)查的專家不可能都了解這種方法；問題要有針對性，不要過于分散，提出的問題要按先簡后繁、先綜合后局部、由淺入深的順序排列，這樣既便于評價(jià)，也能引起回答問題的興趣；預(yù)測小組不應(yīng)在調(diào)查表中顯露和表明自己的意見，尤其在出現(xiàn)意見分歧時(shí)，否則，會(huì)使專家們?nèi)ビ项A(yù)測小組的觀點(diǎn)，以致結(jié)論失真；調(diào)查表用詞確切，避免概念模糊，每次列出的問題不要過多，以不超過25個(gè)為宜，否則難以突出重點(diǎn)。五、德爾菲法應(yīng)用舉例例：某城市洗衣機(jī)廠的產(chǎn)品主要市場在本省。為了制定發(fā)展規(guī)劃，現(xiàn)采用德爾菲法預(yù)測今后三年內(nèi)的總需求量，其主要工作如下：選擇了10名專家，包括業(yè)務(wù)經(jīng)理、推銷員和經(jīng)濟(jì)學(xué)家等；準(zhǔn)備的資料包括：本廠產(chǎn)品的主要質(zhì)量指標(biāo)、性能、特點(diǎn)、成本以及擬定的銷售價(jià)格，外省同類產(chǎn)品的質(zhì)量和價(jià)格，各種洗衣機(jī)在本省歷年的銷售情況，人們今后三年內(nèi)的收入情況預(yù)測，目前本省洗衣機(jī)擁有量，最高需求量和最可能的需求量，將調(diào)查表和資料寄給每一位專家將專家意見匯總整理，返回給各位專家，請他們進(jìn)一步發(fā)表意見。咨詢調(diào)查反復(fù)進(jìn)行3輪，得出的調(diào)查結(jié)果如下表所示，由表中可看出，經(jīng)過三輪調(diào)查，專家意見逐漸統(tǒng)一。此時(shí)可由此作出預(yù)測。以最后一次調(diào)查表為準(zhǔn)，計(jì)算出最低需求量、最可能需求量和最高需求量分別為萬臺，萬臺和萬臺。對這3種預(yù)測進(jìn)行加權(quán)平均，權(quán)重分別取、、，由此可得加權(quán)平均值萬臺，作為需求量的預(yù)測值。作業(yè)：

1.如圖所示的遞階層次結(jié)構(gòu)，經(jīng)專家討論得到以下兩兩判斷矩陣，試?yán)脤哟畏治龇ù_定各方案的優(yōu)先順序2.環(huán)境單元分類。每個(gè)環(huán)境單元可以包括空氣、水分、土壤、作物等四個(gè)要素。環(huán)境單元的污染狀況由污染物在四個(gè)要素中含量的超標(biāo)限度來描述?，F(xiàn)有五個(gè)單元A1，A2，A3，A4，A5，它們的污染數(shù)據(jù)如下表所示。試對這五個(gè)環(huán)境單元進(jìn)行聚類分析。3.已知某地區(qū)1992-1998年間農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值、種植業(yè)總產(chǎn)值和畜牧業(yè)總產(chǎn)值的數(shù)據(jù)如下表所示，試分析農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值和種植業(yè)總產(chǎn)值、畜牧業(yè)總產(chǎn)值之間的關(guān)系。第三章系統(tǒng)模型§1概述

模型在系統(tǒng)工程中占有很重要的地位。了解什么是模型，模型的作用，以及模型的分類對于構(gòu)造和使用模型是十分重要的。模型是系統(tǒng)分析的工具，使用模型的目的在于通過模型認(rèn)識和研究實(shí)際系統(tǒng)，并為改進(jìn)系統(tǒng)或構(gòu)建系統(tǒng)提供有關(guān)信息。一般認(rèn)為邏輯推理法、實(shí)驗(yàn)法和模型法是人們認(rèn)識和探索客觀世界的三種基本方法。1.模型概念及意義模型——對現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)抽象表達(dá)的結(jié)果。應(yīng)能反映（抽象或模仿）出系統(tǒng)某個(gè)方面的組成部分（要素）及其相互關(guān)系。模型特征——它是現(xiàn)實(shí)世界一部分的抽象或模仿；它是由哪些與分析的問題有關(guān)的因素構(gòu)成；它表明了有關(guān)因素間的相互關(guān)系。模型意義模型是實(shí)際系統(tǒng)的簡化描述，具有易于處理的形式，通過改變模型的參數(shù)、變量和有關(guān)條件，可以對問題作多方面深入的研究；于很難甚至無法作實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)，如社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、戰(zhàn)爭系統(tǒng)等，可以借助模型對其進(jìn)行研究；有些系統(tǒng)發(fā)展變化的特征需要做長期觀察，而通過基于模型的研究可以較快地獲得結(jié)果；可以通過靈敏度分析，研究多因素對系統(tǒng)的影響。模型化——構(gòu)建系統(tǒng)模型的過程及方法。要注意兼顧到現(xiàn)實(shí)性和易處理性。意義及特點(diǎn)：對系統(tǒng)問題進(jìn)行規(guī)范研究的基礎(chǔ)和標(biāo)志；經(jīng)濟(jì)、方便、快速、可重復(fù)，“思想”或“政策”試驗(yàn)；經(jīng)過了分析人員對客體的抽象，因而必須再拿到現(xiàn)實(shí)中去檢驗(yàn)。2.模型的分類與模型化的基本方法模型的分類：A——抽象模型A1概念模型，這是人們應(yīng)用知識、經(jīng)驗(yàn)和直覺，在缺乏資料的情況下，通過構(gòu)想一些資料，建立初始模型，再逐漸擴(kuò)展和完善而形成的，在形式上它們可以是思維的、文字的或者描述性的。

（思維或意識模型A11;字句模型A12;描述模型A13）

A2圖式模型：這是用少量文字、簡明的數(shù)字、線條等構(gòu)成的模型，它能夠直觀形象地表示出實(shí)際系統(tǒng)的一些本質(zhì)和特征，如流程圖、方框圖、流圖、網(wǎng)絡(luò)圖等。A3模擬模型：這是用一組便于控制的條件代表真實(shí)系統(tǒng)的特征，通過模仿性實(shí)驗(yàn)，來了解實(shí)際系統(tǒng)的特征或變化規(guī)律。如地圖上利用等高線或不同顏色代表實(shí)際地勢的高低，用電路系統(tǒng)模擬一個(gè)機(jī)械力學(xué)系統(tǒng)，用計(jì)算機(jī)仿真程序去模擬一個(gè)排隊(duì)系統(tǒng)，利用計(jì)算機(jī)模擬和研究人工智能等。A4數(shù)學(xué)模型：這是用數(shù)字、符號、變量和參數(shù)等建立起來的關(guān)系式以及圖表、圖象等。數(shù)學(xué)模型是對研究對象的一個(gè)抽象，最能反映事物的本質(zhì)，切易于求解和運(yùn)算。D——形象模型D1，比例模型：這是對實(shí)際系統(tǒng)加以放大或者縮小而形成的模型，它與原形是相似的，如相片、飛機(jī)的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?、建筑模型等。D2，實(shí)物模型：當(dāng)實(shí)際系統(tǒng)適合分析研究的需要時(shí)，可將它作為模型。如抽樣試驗(yàn)的產(chǎn)品。這些樣本來自總體，用作研究總體的模型。構(gòu)造模型的一般原則（1）依據(jù)的充分性（2）準(zhǔn)確性（3）簡便性（4）使用性建模所考慮的因素與變量（1）內(nèi)部對系統(tǒng)有重要影響的因素，建模時(shí)必須加以考慮。這類因素是系統(tǒng)可以決定和調(diào)整的，稱為可控因素或內(nèi)部因素。（2）系統(tǒng)外部環(huán)境中對系統(tǒng)有重要影響的因素，也必須在模型中加以考慮。由于環(huán)境因素是系統(tǒng)無法控制的，故稱為不可控因素或外部因素。（3）對系統(tǒng)影響較小或不十分顯著的因素，建模時(shí)可以忽略不計(jì)。因?yàn)檫@些因素相對次要，為使模型簡單，便于求解，應(yīng)該舍去。模型化的基本方法：機(jī)理法或分析方法（A22,B1,B3,C2,D21）實(shí)驗(yàn)方法：擬合法——“理論”導(dǎo)向經(jīng)驗(yàn)法——“數(shù)據(jù)”導(dǎo)向（A22,B1,C2,D21）模擬法——“計(jì)算機(jī)”或“實(shí)物”導(dǎo)向（A3,A4,B2,C3,D1,D23）專家法或老手法（A21,B4,C1,D22）

……3.建模一般過程（1）明確建模目的和要求；（2）弄清系統(tǒng)或子系統(tǒng)中的主要因素及其相互關(guān)系；（3）選擇模型方法；（4）確定模型結(jié)構(gòu)；（5）估計(jì)模型參數(shù)；（6）模型試運(yùn)行；（7）對模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究；（8）對模型進(jìn)行必要修正。幾種典型的系統(tǒng)模型ISM（InterpretativeStructuralModeling）SS（StateSpace）SD（SystemDynamics）CA（ConflictAnalysis）新進(jìn)展——軟計(jì)算或“擬人”方法（人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等）；新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（Petri網(wǎng)等）；……二解釋結(jié)構(gòu)模型(ISM)

系統(tǒng)是由很多相互作用的要素組成的。研究一個(gè)系統(tǒng)，首先要知道系統(tǒng)中各要素的相互關(guān)系，也就是要知道系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)或建立系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型。結(jié)構(gòu)模型是表明系統(tǒng)各要素間相互關(guān)系的宏觀模型。一種最方便的辦法就是用圖的形式表示這種關(guān)系。通常用網(wǎng)絡(luò)圖表示。網(wǎng)絡(luò)圖理論近幾年來有很大發(fā)展。由于它比較直觀，在系統(tǒng)分析中有廣泛的應(yīng)用。1.鄰接矩陣和可達(dá)矩陣鄰接矩陣特性：（1）全零的行所對應(yīng)的點(diǎn)為匯點(diǎn)，即系統(tǒng)輸出要素；（2）全零的列所對應(yīng)的點(diǎn)為源點(diǎn)，即系統(tǒng)的輸入要素；（3）對應(yīng)于每點(diǎn)的行中1的數(shù)目就是離開該點(diǎn)的線段數(shù)；（4）對應(yīng)于每點(diǎn)的列中1的數(shù)目就是進(jìn)入該點(diǎn)的線段數(shù)。稱R=（A+I）n-1為可達(dá)矩陣。它表明了各點(diǎn)間經(jīng)長度不大于n-1的通路的可達(dá)情況。對于點(diǎn)數(shù)為n的圖，最長的通路不能超過n-1.可達(dá)矩陣R性質(zhì)：（1）如果R矩陣的所有元素為1，則表示從圖中任一節(jié)點(diǎn)出發(fā)，都可達(dá)到圖中任一其他節(jié)點(diǎn)。（2）如R陣不是所有元素為1，表示該圖不是強(qiáng)連接圖。（3）圖的層次化。（4）骨架矩陣。（5）最短通路矩陣。二解釋結(jié)構(gòu)模型(ISM)對于復(fù)雜的社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，難以用定量的解析模型表示時(shí),常用定性模型來描述，結(jié)構(gòu)模型是一種定性模型。在結(jié)構(gòu)模型中有代表性的是結(jié)實(shí)結(jié)構(gòu)模型(InterpretiveStructuralModeling),這一種方法是美國Botteller研究所開發(fā)的。其特點(diǎn)是將復(fù)雜的問題分解成一系列的輔助問題,通過人和計(jì)算機(jī)的交互作用，把人的認(rèn)識和直覺送入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)按一定模式輸出結(jié)果，反饋給人去作比較、判斷、分析和決策，反復(fù)進(jìn)行，可使各個(gè)輔助問題的結(jié)構(gòu)關(guān)系逐步明確，并形成整體問題。二解釋結(jié)構(gòu)模型(ISM)

比較有代表性的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析方法有：關(guān)聯(lián)樹（如問題樹、目標(biāo)樹、決策樹）法、解釋結(jié)構(gòu)模型化（ISM）方法、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)（SD）結(jié)構(gòu)模型化方法等。

本部分要求大家主要學(xué)習(xí)和掌握ISM方法（實(shí)用化方法、規(guī)范方法）。（二）ISM實(shí)用化方法設(shè)定問題、形成意識模型找出影響要素要素關(guān)系分析（關(guān)系圖）建立可達(dá)矩陣(M)和縮減矩陣（M/）矩陣層次化處理(ML/)繪制多級遞階有向圖建立解釋結(jié)構(gòu)模型分析報(bào)告比較/F學(xué)習(xí)初步分析規(guī)范分析綜合分析ISM實(shí)用化方法原理圖實(shí)施ISM步驟*組成實(shí)施ISM小組。小組成員10人左右，他們應(yīng)持有不同的觀點(diǎn)；*設(shè)定問題。對某一復(fù)雜的社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)問題，小組成員站在各自的立場上，掌握不同的情況，有不同的目的，因此要共同設(shè)定問題的范圍、目標(biāo)、要求等；*選擇構(gòu)成問題的要素。小組成員可提出許多問題，經(jīng)歸納整理，應(yīng)使要素的數(shù)目適當(dāng)，一般以10~30項(xiàng)要素為宜，由問題的復(fù)雜程度來決定，不宜太多也不宜太少。每項(xiàng)要素表示有向圖中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)；*構(gòu)造有向圖，明確要素之間的關(guān)系。若i項(xiàng)要素與j項(xiàng)要素有關(guān)系，則結(jié)構(gòu)矩陣的i行j列元素為1，否則為0。這樣找到直接關(guān)系矩陣，即鄰接矩陣；同時(shí)可得一有向圖，并可在計(jì)算機(jī)上顯示出來，供小組討論。由鄰接矩陣又可得到可達(dá)矩陣，它包含了直接和間接的關(guān)系；ISM法假定要素項(xiàng)目間存在轉(zhuǎn)移律，即：如i項(xiàng)目比j項(xiàng)目優(yōu)先，j項(xiàng)目比k項(xiàng)目優(yōu)先，則i項(xiàng)目必定比k項(xiàng)目優(yōu)先，這樣就不必再比較i與k的關(guān)系，使建立結(jié)構(gòu)模型的提問減少。但成立轉(zhuǎn)移律就意味著項(xiàng)目間有順序，在優(yōu)先比較時(shí)不存在反饋（環(huán)），這在實(shí)際應(yīng)用時(shí)受到限制，因?yàn)閷?shí)際問題常存在反饋關(guān)系，使用時(shí)要注意。*解釋結(jié)構(gòu)模型的意思，并交小組討論，如大家認(rèn)為需補(bǔ)充設(shè)定問題，可轉(zhuǎn)到步驟2，再重新構(gòu)造模型，重復(fù)上述步驟。如認(rèn)為此模型已提出滿意的結(jié)論和對策，即可到此為止。以上步驟中，較困難的是建立復(fù)雜問題的鄰接矩陣或可達(dá)矩陣，以得到有向圖。為此，采用分塊矩陣的方法處理，使復(fù)雜問題分解成若干子問題，逐個(gè)解決，然后再合成。這一過程大體分為三個(gè)階段。第二階段是確定剩下的非對角線上的子塊；第三階段為用盡可能簡單的有向圖來表示該可達(dá)矩陣。先找出強(qiáng)連接部分，將其歸為一個(gè)層次，其余部分，按輸入輸出關(guān)系分層次，輸出為高一級層次，輸入為低一級層次。依次排序，可得出結(jié)構(gòu)圖。初步得出的結(jié)構(gòu)圖需返回小組討論，研究其合理性和可用性，可修改初始假定關(guān)系，再進(jìn)行系統(tǒng)構(gòu)模。ISM法的特點(diǎn)是：在構(gòu)造模型的過程中，有小組成員參加提問和討論，得出結(jié)構(gòu)圖后，又由小組研究和修改，反復(fù)進(jìn)行，直到全體成員認(rèn)可和理解。因此，這是一個(gè)定性與定量相結(jié)合的方法，應(yīng)用很廣泛。然而，從理論上看，它存在一個(gè)大問題，就是關(guān)于推移律的假定，這意味著項(xiàng)目關(guān)系必須是順序的或半順序的，不存在反饋，但如前所述，實(shí)際問題卻常存在反饋關(guān)系。同時(shí)，ISM法決定結(jié)構(gòu)過程中，常采用兩兩項(xiàng)目的關(guān)系符號，而復(fù)雜社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中項(xiàng)目間的關(guān)系如何，常常是含糊的，判斷也常因人而異，有時(shí)僅看兩兩項(xiàng)目關(guān)系而不從整體考慮，得出結(jié)果也會(huì)有片面性，這是ISM法的一些不足之處?！?仿真模型仿真模型又稱模擬分析（SimulationAnalysis），是運(yùn)籌學(xué)中數(shù)學(xué)和解析模型的一項(xiàng)自然而合乎邏輯的發(fā)展。在不少解析模型中，都是建立一個(gè)決策模式來近似現(xiàn)實(shí)世界中的環(huán)境，并且對得到的方程通過數(shù)字或數(shù)學(xué)處理產(chǎn)生一個(gè)答案，以供人們分析或決策。很自然會(huì)有那樣一些現(xiàn)實(shí)情況，由于問題的隨機(jī)性很復(fù)雜，以致很難甚至不可能用數(shù)學(xué)模式來描述。有時(shí)，能比較正確描述現(xiàn)實(shí)環(huán)境的數(shù)學(xué)模式非常繁瑣和復(fù)雜，或者有多項(xiàng)相互影響的隨機(jī)因素而難以求解。這時(shí)，模擬技術(shù)就成為解決問題的一種極為重要的方法了。系統(tǒng)仿真概述系統(tǒng)仿真就是根據(jù)系統(tǒng)分析的目的，在分析系統(tǒng)各要素性質(zhì)及其相互關(guān)系的基礎(chǔ)上，建立能描述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)或行為過程的、且具有一定邏輯關(guān)系或數(shù)量關(guān)系的仿真模型，據(jù)此進(jìn)行試驗(yàn)或定量分析，以獲得正確決策所需的各種信息。系統(tǒng)仿真的實(shí)質(zhì)1）系統(tǒng)仿真是一種對系統(tǒng)問題求數(shù)值解的計(jì)算技術(shù)。尤其當(dāng)系統(tǒng)無法通過建立數(shù)學(xué)模型求解時(shí)，仿真技術(shù)能有效地來處理；2）仿真是一種人為的試驗(yàn)手段。它和現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的差別在于，仿真實(shí)驗(yàn)不是依據(jù)實(shí)際環(huán)境，而是作為實(shí)際系統(tǒng)映象的系統(tǒng)模型以及相應(yīng)的“人造”環(huán)境下進(jìn)行的。這是仿真的主要功能。3）仿真可以比較真實(shí)地描述系統(tǒng)的運(yùn)行、演變及其發(fā)展過程。系統(tǒng)仿真的作用仿真的過程也是實(shí)驗(yàn)的過程，而且還是系統(tǒng)地收集和積累信息的過程。尤其是對一些復(fù)雜的隨機(jī)問題，應(yīng)用仿真技術(shù)常常是提供所需信息的唯一令人滿意的方法。對一些難以建立物理模型和數(shù)學(xué)模型的對象系統(tǒng)，可通過仿真模型來順利地解決預(yù)測、分析和評價(jià)等系統(tǒng)問題。通過系統(tǒng)仿真，可以把一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)分解成若干子系統(tǒng)以便于分析。通過系統(tǒng)仿真，能啟發(fā)新的思想或產(chǎn)生新的策略，還能暴露出原系統(tǒng)中隱藏的一些問題，以便及時(shí)解決。系統(tǒng)仿真方法系統(tǒng)仿真的基本方法是建立系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型和量化分析模型，并將其轉(zhuǎn)換為（或作為）適合在計(jì)算機(jī)上編程的仿真模型，然后對模型進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。由于連續(xù)系統(tǒng)和離散（事件）系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型有很大差別，所以系統(tǒng)仿真方法基本上分為兩大類，即連續(xù)系統(tǒng)仿真和離散系統(tǒng)仿真方法。在以上兩類基本方法的基礎(chǔ)上，還有一些用于系統(tǒng)（特別是社會(huì)經(jīng)濟(jì)和管理系統(tǒng)）仿真的特殊而有效地方法，如系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法、蒙特卡洛方法等。1.偽隨機(jī)數(shù)

在差不多所有的模擬實(shí)驗(yàn)中，總是需要用到服從某一分布規(guī)律的隨機(jī)統(tǒng)計(jì)數(shù)列。這個(gè)分布規(guī)律必須能充分地描述和代表實(shí)驗(yàn)中所包含的實(shí)際過程。并且，在同一個(gè)實(shí)際過程的模擬實(shí)驗(yàn)中，往往要重復(fù)多次地用這種隨機(jī)統(tǒng)計(jì)變數(shù)數(shù)列。按照一個(gè)具體的分布規(guī)律產(chǎn)生符合要求的隨機(jī)數(shù)列的過程:首先產(chǎn)生服從均勻分布的一個(gè)隨機(jī)數(shù)列；按照特定的分布規(guī)律，通過數(shù)學(xué)變換，把均勻分布隨機(jī)數(shù)列變到符合要求的隨機(jī)數(shù)列；在實(shí)驗(yàn)中按需要隨時(shí)調(diào)用所產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)；有時(shí)，為了重復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，上述步驟要重復(fù)多次。均勻分布在模擬技術(shù)中是非常重要的，其重要性在于模擬實(shí)驗(yàn)用它作為從更復(fù)雜的分布產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)列的基礎(chǔ)。人們利用由此產(chǎn)生的多種隨機(jī)數(shù)加以綜合運(yùn)算，從而得出模擬所需要的一些結(jié)論。一般情況下，在數(shù)字計(jì)算機(jī)上產(chǎn)生均勻隨機(jī)數(shù)的方式有三種:外部供給；通過一個(gè)隨機(jī)物理過程在內(nèi)部產(chǎn)生；利用數(shù)學(xué)遞推公式在內(nèi)部產(chǎn)生。均勻分布隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生一個(gè)產(chǎn)生均勻分布隨機(jī)數(shù)的發(fā)生器應(yīng)具有特性：產(chǎn)生出來的數(shù)字應(yīng)盡可能均勻分布；產(chǎn)生的速度要快；產(chǎn)生的過程不應(yīng)占有過多的內(nèi)存；發(fā)生器應(yīng)有較長的周期（即產(chǎn)生足夠多的隨機(jī)數(shù)之后才出現(xiàn)循環(huán)）；應(yīng)能產(chǎn)生另外一系列不同的隨機(jī)數(shù)，或者重新產(chǎn)生一系列隨機(jī)數(shù)；不應(yīng)退化到反復(fù)產(chǎn)生一個(gè)常數(shù)。歷史上曾經(jīng)采用的三種產(chǎn)生偽隨機(jī)數(shù)的方法1.平方取中法開始時(shí)在發(fā)生器中選一個(gè)四位的數(shù)字作為種子。將它平方后取中間4位數(shù)字，作為第一個(gè)隨機(jī)數(shù)；再以它作為種子，平方取中后得到第2個(gè)隨機(jī)數(shù)。重復(fù)這一過程，得到一系列偽隨機(jī)數(shù)。這個(gè)方法今天已很少用，因?yàn)橥嘶煤芸?，一旦出現(xiàn)一個(gè)零后，后面就都是零，除非采取其他措施。此外，這個(gè)方法產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的速度很慢。2.乘積取中法這個(gè)方法同平方取中法類似，只是每次將上一個(gè)隨機(jī)數(shù)乘上一個(gè)常數(shù)K，以后再取中間的幾位數(shù)字。乘積取中法有一些特點(diǎn)：一是周期比平方取中法有改善，但還是不夠長；二是隨機(jī)數(shù)的分布比平方取中法均勻；三是要退化。3.菲波那契法這個(gè)方法產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的公式是，其中是任一指定的常數(shù)，表示前面的數(shù)被除后的余數(shù)。這個(gè)方法產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)列的周期長度一般比大。然而它往往通不過隨機(jī)性檢驗(yàn)，因此這一方法不是一個(gè)好方法。目前采用的產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)方法偽隨機(jī)數(shù)均勻性的驗(yàn)定和驗(yàn)證利用上述介紹的方法，產(chǎn)生出偽隨機(jī)數(shù)列，要以此來模擬抽樣，必須先檢查一下這種數(shù)列的隨機(jī)性和均勻性。換句話，應(yīng)該將它們與預(yù)期理論上服從均勻分布的隨機(jī)數(shù)列相比較?？梢圆捎玫臋z驗(yàn)方法很多，我們現(xiàn)在介紹比較通用的一些方法。1.頻率檢驗(yàn)（frequencytest）對偽隨機(jī)數(shù)列的檢驗(yàn)，首先關(guān)注的是它的均勻性，常采用卡方檢驗(yàn)。檢驗(yàn)的步驟如下(1)設(shè)待檢驗(yàn)均勻性的偽隨機(jī)數(shù)列有T個(gè)數(shù)，它的全程距是（臂如[0，1]）；（2）把區(qū)間分成M個(gè)等長度小區(qū)間如把（0，1）分成10等分，有小區(qū)間[0，），，），，）；例：檢驗(yàn)附錄二所列的偽隨機(jī)數(shù)列的均勻性。0.0012130.5788000.6762160.4996290.7305940.1085010.7691050.5574340.4567900.0926450.3321640.7626270.1702880.915126頻率檢驗(yàn)法所關(guān)注的只是數(shù)字出現(xiàn)的均勻性，而均勻性并不是隨機(jī)數(shù)的唯一要求。例如下面這個(gè)數(shù)列01234567899876543210顯然不符合隨機(jī)的要求，可是每個(gè)數(shù)出現(xiàn)的頻率卻是完全相同的，也就是能滿意通過頻率檢驗(yàn)法的。但是這樣的數(shù)列用其他檢驗(yàn)方法，如撲克檢驗(yàn)法就通不過了。2.間隙檢驗(yàn)（gaptest）間隙K012345678910P（K）0.10.090.0810.0720.0660.0590.0530.0480.0430.0390.035例：對附錄二，不考慮小數(shù)點(diǎn)，所列的600個(gè)隨機(jī)數(shù)予以間隙檢驗(yàn)。解，對K=0，在第一行中觀察到00，88，00，有3個(gè)；累計(jì)600個(gè)數(shù)字中共有64個(gè)，實(shí)際頻率為。對K=1，2，…的實(shí)際頻率也進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，得下表間隙K012345678910理論概率0.10.090.080.070.070.060.050.050.040.040.04實(shí)際頻率0.110.070.020.10.090.10.050.060.080.130.12非標(biāo)準(zhǔn)均勻隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生正態(tài)分布隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生應(yīng)用研究例1：設(shè)要在50位同學(xué)（學(xué)好20-69）中選取5位同學(xué)參加某項(xiàng)活動(dòng)，請利用隨機(jī)數(shù)表模擬參加活動(dòng)的5位同學(xué)。解：對上述例子可利用隨機(jī)數(shù)表來進(jìn)行模擬抽樣，選2個(gè)數(shù)字作為一個(gè)數(shù)，任取一個(gè)數(shù)開始，比如在第三行第6數(shù)56開始，從這一行往下讀，讀到一個(gè)介于20和69之間的數(shù)就記下來。于是得到如下一個(gè)隨機(jī)數(shù)數(shù)列：56，38，49，57，44，這5個(gè)隨機(jī)數(shù)就可以代表被隨機(jī)抽取到的5位同學(xué)。例2設(shè)某商店每天到達(dá)的顧客數(shù)是隨機(jī)的。一個(gè)月的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，一天最多有60人，最少有25人?，F(xiàn)在要求模擬一下，今后一個(gè)星期內(nèi)平均每天有多少顧客。假定每天到達(dá)的顧客是多是少的機(jī)會(huì)完全相同，也就是不存在月初、月中或星期天的差別。這一假定是重要的，它意味著顧客到達(dá)的概率是均勻分布的，對于不均勻分布的情況，以后在討論。解：在附錄一隨機(jī)數(shù)表中，從第11行，第6個(gè)2位數(shù)開始橫讀，依次得到7個(gè)數(shù)44，17，16，58，09，79，83。它們代表區(qū)間[0，100]內(nèi)的7個(gè)隨機(jī)數(shù)。但是，我們需要的是介于區(qū)間[25，60]內(nèi)的隨機(jī)數(shù)。為此，要加以變換。以25對應(yīng)0，60對應(yīng)100，類似于解析幾何中的直線兩點(diǎn)式，我們得到變換公式，其中Y指[0，100]內(nèi)的隨機(jī)數(shù)，X指[25，60]內(nèi)的隨機(jī)數(shù)。由此得到所需的隨機(jī)數(shù)如下40，31，31，45，28，53，54例：某理發(fā)店有3個(gè)座位，每5分鐘進(jìn)來的顧客是0、1或2個(gè)，且概率都相同，都是1/3。在每個(gè)理發(fā)椅上服務(wù)的時(shí)間是15或20分鐘，且概率相同，都是，現(xiàn)在要求在表1中模擬1小時(shí)內(nèi)，該店顧客排隊(duì)和理發(fā)師空閑的情況。某推土機(jī)工廠每月可生產(chǎn)10臺到16臺推土機(jī)，按照過去的資料,有下表;產(chǎn)量(臺)概率100.05110.10120.20130.30140.2015160.100.05又知,該廠每月至少能與5個(gè)單位、最多能與10個(gè)單位成交，過去的記錄表明，每月成交單位數(shù)的概率分布規(guī)律如下。同時(shí)，在成交單位的單位中，購買的臺數(shù)在1臺與3臺之間。資料表明，有的合同購買1臺，而購買2臺和3臺的合同各占。成交單位數(shù)概率50.1060.1570.2080.4090.10100.05現(xiàn)在，模擬10個(gè)月的*產(chǎn)量；成交單位數(shù)成交臺數(shù)＼某商店經(jīng)營某一種臺燈,根據(jù)以往的記錄每天平均銷售100臺,并且每月中銷售量在70臺和130臺之間的約有20天左右,現(xiàn)在要用蒙特卡羅法模擬一下今后一個(gè)月中每天銷售的情況.

§4系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)(SystemDynamics)是一門分析研究信息反饋系統(tǒng)的學(xué)科，是一門溝通自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)等領(lǐng)域的橫向?qū)W科，它是系統(tǒng)科學(xué)的一個(gè)分支。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)是在總結(jié)運(yùn)籌學(xué)的基礎(chǔ)上，為適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)系統(tǒng)的管理（控制）需要而發(fā)展的，它不象運(yùn)籌學(xué)那樣拘泥于最佳解。而是以現(xiàn)實(shí)存在的世界為前提，不依據(jù)抽象的假設(shè)，而是尋求改善系統(tǒng)行為的機(jī)會(huì)和途徑；依據(jù)對系統(tǒng)實(shí)際的觀測所獲得的信息建立動(dòng)態(tài)仿真模型，并通過計(jì)算機(jī)上的實(shí)驗(yàn)來獲得系統(tǒng)未來行為的描述。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是，它能處理高階次、非線性、多重反饋復(fù)雜時(shí)變系統(tǒng)的問題。它還能定量地分析各類復(fù)雜系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能的內(nèi)在聯(lián)系，定量地確定系統(tǒng)的各種特性。定義：系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)是研究社會(huì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行為的計(jì)算機(jī)仿真方法。它包括以下幾個(gè)方面：（1）系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)把有生命系統(tǒng)和無生命系統(tǒng)都做為反饋系統(tǒng)來研究，并且認(rèn)為，在每個(gè)系統(tǒng)之中都存在信息反饋機(jī)構(gòu)。這是維納控制論的觀點(diǎn)，所以，系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)是以控制論為其理論基礎(chǔ)的。（2）系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)把被研究對象分為若干子系統(tǒng)，并且建立各子系統(tǒng)之間的因果關(guān)系。（3）建立被研究對象的計(jì)算機(jī)仿真模型——流圖和構(gòu)造方程式。（4）實(shí)行計(jì)算機(jī)仿真（通過模型做實(shí)驗(yàn)）（5）驗(yàn)證模型的有效性。（6）為戰(zhàn)略與決策的制定提供依據(jù)。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的發(fā)展史系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的出現(xiàn)始于50年代中期，創(chuàng)始人是美國麻省理工學(xué)院史隆管理學(xué)院福瑞斯特教授。最初幾年，他主要對系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的概念和有關(guān)模型進(jìn)行研究，并于1959年發(fā)表了著名論文“工業(yè)動(dòng)力學(xué)”。隨后，他著手研究系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的實(shí)驗(yàn)手段與計(jì)算機(jī)程序，解決了一些典型實(shí)例。與此同時(shí)，開設(shè)了有關(guān)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)課程，為普及系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)作出了貢獻(xiàn)。他于1961年發(fā)表了《工業(yè)動(dòng)力學(xué)》一書，這本書是本學(xué)科的經(jīng)典著作，它闡述了系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的原理與典型應(yīng)用，創(chuàng)立了原型DYNAMO語言。IndustrialDynamics(ID)1959PrinciplesofSystems,1968UrbamDynamics(UD),1969WorleDynamics(WD),1971SD1972[美]彼得.圣吉著,第五項(xiàng)修煉__學(xué)習(xí)型組織的藝術(shù)與實(shí)務(wù),上海三聯(lián)書店,1998.作者簡介:1970年從斯坦福大學(xué)獲工學(xué)學(xué)士后進(jìn)入MIT攻讀碩士學(xué)位,在此期間被Forrester教授的SD整體動(dòng)態(tài)搭配的管理理念所吸引。1978年獲得博士學(xué)位,一直和MIT的工作伙伴及企業(yè)界人士一道,孜孜不倦地致力于將SD與組織學(xué)習(xí)，創(chuàng)造管理,認(rèn)識科學(xué)等融合，發(fā)展出一種人類夢寐以求的組織藍(lán)圖_學(xué)習(xí)型組織.系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的研究對象系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的研究對象是社會(huì)大系統(tǒng)，社會(huì)大系統(tǒng)有下面兩個(gè)特點(diǎn)：（1）決擇性（人，信息）（2）自律性。也稱為決策性、反饋性和因果性，也就是說當(dāng)某一種社會(huì)現(xiàn)象發(fā)生時(shí)就會(huì)引起其他的現(xiàn)象發(fā)生，彼此之間有一種互相影響、互相依賴的關(guān)系。當(dāng)一種因素發(fā)生變化時(shí)，與它相關(guān)的很多因素都會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。（3）非線性。社會(huì)大系統(tǒng)各因素之間的關(guān)系表現(xiàn)為復(fù)雜、無序，無一定的規(guī)律可以遵循，雖然有些社會(huì)事物之間的關(guān)系可以用線性或近似線性來模擬，但還有相當(dāng)多的事物不能用線性來表達(dá)，也就是非線性。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法通過建立系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型（流圖等）、利用DYNAMO仿真語言在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)對真實(shí)系統(tǒng)的仿真實(shí)驗(yàn)，從而研究系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能呢感和行為之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真的基本步驟（工作程序）

SD結(jié)構(gòu)模型化原理1.基本原理首先通過對實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行觀察，采集有關(guān)對象系統(tǒng)狀態(tài)的信息，隨后使用有關(guān)信息進(jìn)行決策。決策的結(jié)果是采取行動(dòng)行動(dòng)又作用于實(shí)際系統(tǒng)，使系統(tǒng)的狀態(tài)發(fā)生變化。這種變化又為觀察者提供新的信息，從而形成系統(tǒng)中的反饋回路。提出系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的基本考慮，它是按照什么想法提出來的，決策的核心環(huán)節(jié)就是抉擇，信息是關(guān)于系統(tǒng)狀態(tài)的信息，作完決擇以后應(yīng)該作什么事，有的人是說實(shí)施，采取行動(dòng)，對誰來采取行動(dòng)？對這個(gè)系統(tǒng)，行動(dòng)帶來對系統(tǒng)狀態(tài)的改變，朝著較好的一方面發(fā)展，這就是決策，決策可以這樣來表達(dá)。4214：四個(gè)要素2：兩個(gè)基本變量1：一個(gè)核心思想（反饋控制）還需要說明的是：1）信息流與實(shí)體流不同，前者源于對象系統(tǒng)內(nèi)部，后者源于系統(tǒng)外部；2）信息是決策的基礎(chǔ)，通過信息流形成反饋回路是構(gòu)造SD模型的重要環(huán)節(jié)。2.因果關(guān)系和流圖1）因果關(guān)系圖因果關(guān)系概念社會(huì)系統(tǒng)是符合因果關(guān)系的大系統(tǒng)，由于因素間的相互作用，形成因果關(guān)系反饋環(huán)。因果即原因與結(jié)果，因果關(guān)系(CausalRelationship)是構(gòu)成系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)，是對社會(huì)系統(tǒng)內(nèi)部關(guān)系的一種真實(shí)的寫照。借助于因果關(guān)系圖，可以說明社會(huì)大系統(tǒng)的邊界和內(nèi)部要素，為模型的建立提供依據(jù)。（1）因果箭：因果關(guān)系可以用連接因果關(guān)系的有向邊來表示，這種有向邊成為因果箭。因果箭有正負(fù)之分，因素之間關(guān)系為正的為正因果箭，反之為負(fù)因果箭。例：年出生人口數(shù)人口總數(shù)（正相關(guān)）年死亡人口數(shù)人口總數(shù)（負(fù)相關(guān)）（2）因果鏈：用因果關(guān)系將遞推關(guān)系加以描述形成因果鏈。正因果鏈（偶數(shù)個(gè)負(fù)因果箭）負(fù)因果鏈（奇數(shù)個(gè)負(fù)因果箭）因果鏈反饋環(huán)概念因果關(guān)系反饋環(huán)（CausalFecdbacLoop）。兩個(gè)以上的因果關(guān)系鍵首尾串聯(lián)而形成環(huán)稱作因果關(guān)系環(huán)。在因果關(guān)系環(huán)中，無法確定何處是環(huán)的起點(diǎn)或重點(diǎn)，即無法判定兩點(diǎn)誰是因，誰是果。正反饋回路：起自我強(qiáng)化或弱化作用負(fù)反饋回路：起調(diào)節(jié)器或穩(wěn)定器作用反饋回路判斷一個(gè)因果關(guān)系環(huán)是正環(huán)或負(fù)環(huán)方法：1）若反饋環(huán)中各鍵均為正鍵時(shí)，該環(huán)必為正環(huán)；若反饋環(huán)中有偶數(shù)個(gè)負(fù)鍵，該環(huán)也為正環(huán)。2）若反饋環(huán)中有奇數(shù)個(gè)負(fù)鍵，則該環(huán)為負(fù)反饋環(huán)。2）流圖流圖（FlowDiagram）是SD結(jié)構(gòu)模型的基本形式，繪制流圖是SD建模的核心內(nèi)容。流圖通常由以下各要素構(gòu)成：流圖繪制程序和方法明確問題及其構(gòu)成要素；繪制要素間相互作用關(guān)系的因果關(guān)系圖，注意一定要形成回路；確定變量類型（L變量、R變量和A變量）。將要素轉(zhuǎn)化成變量，是建模的關(guān)鍵一步。在此，應(yīng)考慮以下幾個(gè)具體原則：a,水準(zhǔn)（L）變量是積累變量，可定義在任何時(shí)點(diǎn)，而速率（R）變量只在一個(gè)時(shí)段才有意義。b,決策者最為關(guān)注和需要輸出的要素一般被處理成L變量。c,在反饋控制回路中，兩個(gè)L變量或兩個(gè)R變量不能直接相連。d,為降低系統(tǒng)的階次，應(yīng)盡可能減少回路中L變量的個(gè)數(shù)。故在實(shí)際系統(tǒng)描述中，輔助（A）變量在數(shù)量上一般是較多的?；痉答伝芈返腄YNAMO仿真分析2.幾種典型反饋回路及其仿真計(jì)算量化分析模型及仿真計(jì)算NI=1OCIO=1000CZ=5CY=6000計(jì)算結(jié)果如下(2)量化分析模型及仿真計(jì)算LG.K=G.J+DT*(R1.JK-R2.JK)NG=G0CG0=10000CZ=5CY=6000CW=10NI=10CI0=1000仿真計(jì)算結(jié)果如下表二階庫存系統(tǒng)SD仿真計(jì)算結(jié)果(注:G1=R1-R2)G1.JKG.KR2.KLI.KD.KR1.KL0____10000100010005000100010100001000200040008002-2009800980300030006003-380942094239802020404…………………第四章網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃技術(shù)當(dāng)系統(tǒng)決策之后，面臨的問題就是計(jì)劃和組織實(shí)施。網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃技術(shù)就是在制定計(jì)劃和組織實(shí)施過程中采用的一種科學(xué)方法?！?系統(tǒng)管理的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃技術(shù)是系統(tǒng)管理的重要工具之一，是系統(tǒng)工程常用的管理技術(shù)。它是利用網(wǎng)絡(luò)圖對計(jì)劃任務(wù)的進(jìn)度、費(fèi)用及其組成部分之間的相互關(guān)系進(jìn)行計(jì)劃、檢查和控制，以使系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)的科學(xué)方法。由于這種方法的主要特點(diǎn)是統(tǒng)籌安排，為了突出這一特點(diǎn)，我國把各種不同的網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃方法統(tǒng)稱為統(tǒng)籌法。1.甘特圖法該方法是科學(xué)管理的奠基人泰勒的學(xué)生、美國福蘭克兵工廠顧問甘特于20世紀(jì)40年代開發(fā)的一種計(jì)劃與管理技術(shù)。它以時(shí)間為橫坐標(biāo)，以工序?yàn)榭v坐標(biāo)，以線條的長短表示一項(xiàng)工作或作業(yè)的開始和完成時(shí)刻以及工作的進(jìn)展情況。由于它以條形圖進(jìn)行系統(tǒng)計(jì)劃與管理，故又稱橫道圖、條形圖等。優(yōu)點(diǎn)：簡單明了、容易繪制、使用方便。缺點(diǎn)：（1）不能反映各項(xiàng)工作之間錯(cuò)綜復(fù)雜的聯(lián)系和制約的分工協(xié)作關(guān)系；（2）不能反映系統(tǒng)中哪些工作是主要的、關(guān)鍵性的生產(chǎn)聯(lián)系和工序，反映不出全局的關(guān)鍵所在，不利于最合理地管理整個(gè)系統(tǒng)，可能造成不重要的工作上投入過分的資源，卻忽視了影響大局的關(guān)鍵性工作，雖然忙得團(tuán)團(tuán)轉(zhuǎn)，卻徒勞無功，使系統(tǒng)目標(biāo)難以實(shí)現(xiàn)。2.關(guān)鍵路線法（CPM法CriticalPathMethod）該方法是美國杜邦公司為建造新工廠從事計(jì)劃與管理的研究而提出來的，并在1958年的建廠工作中發(fā)揮了很大作用，使工程工期提前2個(gè)月，初步顯示了其優(yōu)越性。該方法以網(wǎng)絡(luò)圖的形式表示各工序之間在時(shí)間和空間上的相互關(guān)系以及各工序的工期，通過時(shí)間參數(shù)的計(jì)算，確定關(guān)鍵線路和總工期，從而制定出系統(tǒng)計(jì)劃并指示出系統(tǒng)管理的關(guān)鍵所在。該方法問世后，立刻引起了世界各國的重視，很多國家引入該方法都收到了良好的效果。1961年由華羅庚教授將該方法引入我國并推廣到各行各業(yè)，派生出一些新的方法，如時(shí)間—費(fèi)用網(wǎng)絡(luò)等，使其內(nèi)容更加豐富。3.計(jì)劃評審技術(shù)（PERT）計(jì)劃評審技術(shù)又叫PERT(ProgramEvaluationandReviewTeacnique)，也譯作計(jì)劃協(xié)調(diào)技術(shù)。PERT是由美國海軍特種計(jì)劃局和洛克希德公司、漢米爾頓公司于1958年1月聯(lián)合開發(fā)的一種新的計(jì)劃管理方法。它的首次應(yīng)用使美國“北極星”導(dǎo)彈潛艇工程的工期由原計(jì)劃的10年縮短為8年。由于它的成功，自1962年起美國政府規(guī)定一切新開發(fā)的工程項(xiàng)目必須采用這種方法。我國的很多大型開發(fā)性工程也都應(yīng)用了這種方法，收到了良好的效果。PERT與CPM區(qū)別1）從研究對象看，PERT主要側(cè)重研究新開發(fā)系統(tǒng)，CPM主要應(yīng)用于已開發(fā)過的有一定經(jīng)驗(yàn)的系統(tǒng)；2）從研究目的看，PERT主要用于研究系統(tǒng)各項(xiàng)工作安排情況的評價(jià)和審查，而CPM法主要研究完成任務(wù)的工期和關(guān)鍵工作。3）從計(jì)算方法看，一般情況下可將PERT網(wǎng)絡(luò)中各工序的具有隨機(jī)性的工期化成確定型工期，從而使PERT網(wǎng)絡(luò)變?yōu)镃PM網(wǎng)絡(luò)，從該點(diǎn)看，如果認(rèn)為確定型問題是隨機(jī)問題的特例的話，CPM網(wǎng)絡(luò)是PERT網(wǎng)絡(luò)在工期不受隨機(jī)因素干擾的特例。4.圖評審技術(shù)（GERT-GecisionCriticalPathMethod）GERT的特點(diǎn)是在網(wǎng)絡(luò)圖中同時(shí)考慮工序和工序執(zhí)行時(shí)間的隨機(jī)性，因此它可用于各種系統(tǒng)。它除可將CPM、PERT網(wǎng)絡(luò)作為特例之外，尚可用于系統(tǒng)的模擬，因此該方法有廣闊的應(yīng)用前景?！?網(wǎng)絡(luò)圖的編制網(wǎng)絡(luò)圖又叫統(tǒng)籌圖，它上計(jì)劃任務(wù)及其組成部分相互關(guān)系的綜合反映，是進(jìn)行計(jì)劃、管理和計(jì)算的基礎(chǔ)。繪制網(wǎng)絡(luò)圖的基本規(guī)則：（1）只允許有一個(gè)總的開工事項(xiàng)和總的完工事項(xiàng)。如果一項(xiàng)任務(wù)出現(xiàn)多個(gè)開工事項(xiàng)或完工事項(xiàng)，可引入虛工作予以消除。（2）所有箭線方向必須由左到右，時(shí)間必須由現(xiàn)在到將來，網(wǎng)絡(luò)圖中不允許出現(xiàn)回路。（3）事項(xiàng)號碼必須由小到大。（4）進(jìn)入某事項(xiàng)的工作可有多條，但由同一事項(xiàng)進(jìn)入該事項(xiàng)的工作只能有一條。如遇此情況，必須引入虛工序予以消除。（5）箭線盡量避免交叉。作業(yè)時(shí)間參數(shù)作業(yè)最早開工時(shí)間:tES(i,j)作業(yè)最遲開工時(shí)間:tEF(i,j)作業(yè)最早完工時(shí)間:tES(i,j)作業(yè)最遲完工時(shí)間:tEF(i,j)作業(yè)總時(shí)差:R(i,j)作業(yè)單時(shí)差:r(i,j)§3關(guān)鍵路線法關(guān)鍵路線的確定:在網(wǎng)絡(luò)圖中，從始端到終端有若干個(gè)通路或線路，各線路上的作業(yè)時(shí)間之和不相同，其中，所需時(shí)間最長的線路為關(guān)鍵路,它影響了整個(gè)工程的工期。在網(wǎng)絡(luò)圖中，關(guān)鍵路線上的作業(yè)常用雙箭頭表示。在關(guān)鍵路線上，各節(jié)點(diǎn)上的事項(xiàng)時(shí)差均為零,各作業(yè)的總時(shí)差也為零.在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)圖中，找出總時(shí)差為零的通路，就是關(guān)鍵路線.1工期固定,資源力求合理安排現(xiàn)以人員安排為例，說明充分利用各工序的時(shí)差來實(shí)現(xiàn)人力負(fù)荷的均衡，求出人員合理安排的最優(yōu)方案。工期固定,資源力求合理安排例:某工程的網(wǎng)絡(luò)圖如下所示.試求人力負(fù)荷均衡方案.其中箭線上()中數(shù)字為各項(xiàng)工序所需人員，箭線下的數(shù)字是該工序的時(shí)間.（1）時(shí)間參數(shù)計(jì)算結(jié)果作業(yè)作業(yè)時(shí)間（日）每日需人員數(shù)ESEFLSLFRA21002020B2302242C49047117D2724240E3825472F3247470G417117110（2）繪制人員分布圖，要優(yōu)先保證關(guān)鍵路線上各工序?qū)θ藛T的需要。以工序時(shí)間為橫軸，所需人員數(shù)為縱軸，畫出各項(xiàng)工序所需人員的分布圖。（3）調(diào)整：調(diào)整的基本原則是：*盡量保證關(guān)鍵工作的日資源需求量*利用非關(guān)鍵工作的時(shí)差錯(cuò)開各工作的使用資源時(shí)間*在技術(shù)，章程允許條件下，可適當(dāng)延長時(shí)差大的工作的工時(shí)，或切斷某些非關(guān)鍵工作，以減少日總需求量。具體方法是按資源的日需求量所劃分的時(shí)間段逐步從始點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，本題中，第一個(gè)時(shí)間段為[0，2]，需求量為22人/日，在調(diào)整時(shí)要對本時(shí)間段內(nèi)各工作按總時(shí)差的遞增順序排隊(duì)編號，如：工作（1，2），總時(shí)差0，編號為1#工作（1，3），總時(shí)差2，編號為2#工作（1，6），總時(shí)差7，編號為3#第一次調(diào)整，先從總時(shí)差最大的工序C開始，工序C有7日的總時(shí)差，可將C向后推遲7日，如下圖示。第二個(gè)時(shí)間段為[2，4]，需求量為15人/日，在調(diào)整時(shí)要對本時(shí)間段內(nèi)各工作按總時(shí)差的遞增順序排隊(duì)編號，如：工作（2,4），總時(shí)差0，編號為1#工作（3,5），總時(shí)差2，編號為2#第二次調(diào)整，先從總時(shí)差最大的工序E開始，工序E有2日的總時(shí)差，可將E向后推遲2日，如下圖示。第三次調(diào)整，只有作業(yè)B(1,3)還有兩個(gè)時(shí)差,所以將B向后推遲2日開始，如下圖所示。通過三次調(diào)整,每日需要的人數(shù)為10人，人員安排較為合理,可以說是一個(gè)比較滿意的方案.特別注意:在編號時(shí)要注意，如果已進(jìn)行中非關(guān)鍵工作不允許中斷，則編號要優(yōu)先考慮，把它們按照新的總時(shí)差與最早開始時(shí)間之和的遞增順序排列，否則同于第一段的編號規(guī)則。這種方法適用于有限的人力,設(shè)備等資源的安排和調(diào)配問題。資源有限，工期力求最短通常,由于資源供應(yīng)的限制，往往適某些工序不可能在某一段時(shí)間內(nèi)同時(shí)進(jìn)行，其中一些工序必須向后推遲，當(dāng)超過工序時(shí)間所許可的范圍時(shí),將導(dǎo)致整個(gè)計(jì)劃的延期.究竟推遲哪些工序，才能不拖后工期，或拖后的時(shí)間最短,這就是”資源有限,工期最短”的問題。要解決上述問題，必須對網(wǎng)絡(luò)圖的各項(xiàng)工序進(jìn)行平衡和調(diào)整。具體做法是將網(wǎng)絡(luò)整個(gè)時(shí)間劃分為若干時(shí)間段,從計(jì)劃開始執(zhí)行起,逐段安排各時(shí)間段內(nèi)需要安排的工作.顯然,關(guān)鍵工序應(yīng)予優(yōu)先安排，時(shí)差下的應(yīng)比時(shí)差大的先安排，再根據(jù)本時(shí)間段可能提供的資源進(jìn)行平衡。如果資源量不能滿足要求時(shí),應(yīng)將某些工序推遲安排，這樣可能使總工期增加。在此情況下應(yīng)盡可能使總工期向后推遲的時(shí)間最少。另外，在現(xiàn)有資源允許的條件下，應(yīng)盡量縮短工程工期，其主要途徑有:(1)采取技術(shù)措施，壓縮關(guān)鍵工序的作業(yè)時(shí)間。例如,改進(jìn)工藝方案，合理地劃分工序組成，改進(jìn)工藝裝備等;(2)在工藝流程允許的條件下，對關(guān)鍵路線上的各工序組織平行或交叉作業(yè)，合理調(diào)配工程技術(shù)或生產(chǎn)工人，盡量縮短關(guān)鍵工序的作業(yè)時(shí)間.(3)利用時(shí)差,從非關(guān)鍵工序抽調(diào)人力,物力,集中關(guān)鍵工序,以縮短關(guān)鍵工序的時(shí)間。時(shí)間-費(fèi)用優(yōu)化工程的費(fèi)用（或成本）由直接費(fèi)用和間接費(fèi)用兩部分組成，縮短工期會(huì)引起直接費(fèi)用增加和間接費(fèi)用減少；反之，延長工期會(huì)引起直接費(fèi)用減少和間接費(fèi)用增加。時(shí)間、費(fèi)用優(yōu)化，就是要使工程成本（直接費(fèi)用與間接費(fèi)用的總和）最少，與最小工程成本對應(yīng)的工期稱為最佳工期。時(shí)間-費(fèi)用優(yōu)化工期調(diào)整作業(yè)關(guān)鍵路線費(fèi)用/元16----A-D-G132015D（-1）A-D-G140014D（-2）A-F，A-D-G，B-G148013A（-1），G（-1），D（-1）A-F，A-D-G，B-G164012D（-2），F(xiàn)（-2），G（-2）A-F，A-D-G，B-G184011A（-1），G（-2），B（-1），D（-2），F(xiàn)（-2）A-F，A-D-G，B-G2100關(guān)鍵路調(diào)整方案例:某計(jì)劃任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃圖如下圖所示.按正常情況,用于該任務(wù)的直接費(fèi)用C0=30500元，直接費(fèi)用為6000元，間接費(fèi)用率為700元/天。該任務(wù)原定22天完成，現(xiàn)需縮短工期，試求工期較短而費(fèi)用最小的優(yōu)化方案。各工序的時(shí)間與直接費(fèi)用見下表。解：第一步（1）繪制正常情況的網(wǎng)絡(luò)圖，見圖1。關(guān)鍵路線為①→②→③→⑤→⑥?？偣て跒?2天。將關(guān)鍵路線拉直，其他非關(guān)鍵路線按原來邏輯關(guān)系進(jìn)行適當(dāng)修改而畫成與關(guān)鍵路線平行的線路，見圖1。圖中，箭線上方的數(shù)據(jù)為該工序的費(fèi)用率，下方[Tk,Tn]中，Tk為該工序的趕工作業(yè)時(shí)間，Tn為該工序的正常作業(yè)時(shí)間，波折線下方數(shù)據(jù)為該工序的總時(shí)差。（2）選擇壓縮方案，并確定壓縮時(shí)間?，F(xiàn)將正常工期22天壓縮1天，則可行方案有：縮短工序（1，2），增加直接費(fèi)用700元；縮短工序（2，3），增加直接費(fèi)用500元；縮短工序（3，5