系統(tǒng)模型體系

系統(tǒng)模型體系主講：陳龍權(quán)指導(dǎo)教師：羅璟小組成員：陳龍權(quán)何成剛付政委郭健系統(tǒng)模型體系基本框架一、基于系統(tǒng)分析過程的系統(tǒng)模型體系二、基于不同功能的系統(tǒng)模型體系三、基于主模型的系統(tǒng)模型體系一、基于系統(tǒng)分析過程的系統(tǒng)模型體系系統(tǒng)分析過程的典型行動(dòng)包括五個(gè)環(huán)節(jié)：1、闡明問題2、謀劃備選方案3、預(yù)測未來環(huán)境4、建模和估計(jì)后果5、評比備選方案它的整個(gè)過程可以歸納為初步分析、規(guī)范分析、綜合分析基于系統(tǒng)分析過程的系統(tǒng)模型方法闡明問題謀劃備選方案預(yù)測未來環(huán)境建模和估計(jì)后果評比備選方案初步分析規(guī)范分析綜合分析時(shí)間序列分析，回歸分析，計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)，SS,GM,SD,情景分析，LP,NLP,目標(biāo)規(guī)劃，整數(shù)規(guī)劃，動(dòng)態(tài)規(guī)劃，圖論與網(wǎng)絡(luò)分析，petri網(wǎng)，NN,遺傳算法，存貯倫，排隊(duì)論，蒙特卡羅法等5W1H目標(biāo)樹問題樹創(chuàng)造性技術(shù)效用理論，關(guān)聯(lián)矩陣法，AHP,FCJ,DEA,決策樹,博弈論，CA圖1基于系統(tǒng)分析過程的系統(tǒng)模型方法第一步：闡明問題1、問題的性質(zhì)和范圍

問題剖析報(bào)告：問題的結(jié)構(gòu)、過程和勢態(tài)階段結(jié)果報(bào)告：由來背景；重要性；可能采取行動(dòng)的組織和個(gè)人；利益相關(guān)的組織和個(gè)人；目標(biāo)、評價(jià)指標(biāo)、約束條件、備選方案的初步描述、建議等2、問題的目標(biāo)

目標(biāo)的層次性目標(biāo)的沖突目標(biāo)樹

X

X1X2X3目標(biāo)沖突和利害沖突在目標(biāo)分析過程中，系統(tǒng)分析人員經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)，許多關(guān)鍵情況往往是由于存在著相互沖突的分目標(biāo)造成的。這有兩種情況：一種是純屬專業(yè)性質(zhì)的，即目標(biāo)沖突問題；另一種是社會(huì)性質(zhì)的，即利害沖突問題。目標(biāo)沖突例如在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，所可能強(qiáng)調(diào)兩個(gè)目標(biāo)：一是盡可能低的成本二是盡可能高的質(zhì)量。解決辦法：建立一個(gè)沒有矛盾的目標(biāo)集，把引起矛盾的分目標(biāo)剔除掉。采用所有分目標(biāo)，尋求一個(gè)能達(dá)到?jīng)_突目標(biāo)得以并存的方案。

利害沖突例如企業(yè)在減員增效的過程中就至少有如下兩個(gè)目標(biāo)：一是提高企業(yè)的效益二是保證工作崗位不減員。處理的方法：目標(biāo)方之一放棄自己的利益保持其中一個(gè)目標(biāo)，用其它方式補(bǔ)償或部分補(bǔ)償受損方的利益通過協(xié)商調(diào)整目標(biāo)系統(tǒng)，使之達(dá)到目標(biāo)相容闡明問題3、環(huán)境和條件環(huán)境是指存在于系統(tǒng)之外的相關(guān)因素的總稱（相關(guān)因素是指物質(zhì)的、經(jīng)濟(jì)的、信息的和人際的因素等）。4、評價(jià)指標(biāo)

合理性層次性5、收集和分析資料

確定因素指找影響系統(tǒng)關(guān)鍵因素和它們之間的關(guān)聯(lián)，這是系統(tǒng)分析的關(guān)鍵步驟。

闡明問題階段結(jié)果報(bào)告：問題的由來與背景；重要性；可能采取行動(dòng)的組織和個(gè)人；利益相關(guān)的組織和個(gè)人；目標(biāo)、評價(jià)指標(biāo)、約束條件、備選方案的初步描述、建議等闡明問題階段約占系統(tǒng)分析全過程的時(shí)間的20%-25%項(xiàng)目│為什么│應(yīng)該如何│采取什么對策

目的│為什么提出這個(gè)問題?│應(yīng)提什么?│刪去工作中不必要部分對象│為什么從此入手?│應(yīng)找哪個(gè)?│地點(diǎn)│為什么在這里做?│應(yīng)在何處做?│合并重復(fù)的工作內(nèi)容人│為什么由此人做?│應(yīng)由誰做?│方法│為什么這樣做?│如何去做?│使工作盡量簡化時(shí)間│為什么在這時(shí)做?│應(yīng)何時(shí)做?│系統(tǒng)分析解決問題的“5W1H”

What，Why，When，Where，Who，How第二步：謀劃備選方案

方案的提出

“集體創(chuàng)造”法或“頭腦風(fēng)暴法”“缺點(diǎn)、希望點(diǎn)”列舉法特性窮舉法方案的篩選

強(qiáng)狀性適應(yīng)性可靠性現(xiàn)實(shí)性（可操作性）第三步：預(yù)測未來環(huán)境

情景分析法：情景分析法對于每種備選方案都確定幾組未來實(shí)施環(huán)境的特征和條件，如按“樂觀”、“正常”和“悲觀”的環(huán)境；也可按出現(xiàn)可能性大、正常和特殊的環(huán)境等進(jìn)行預(yù)測。第四步：建設(shè)系統(tǒng)分析模型進(jìn)行仿真預(yù)測1、建立系統(tǒng)分析模型在調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)分析的目的和已掌握的資料可建立不同的模型。模型可以表示全部，也可以是系統(tǒng)的一部分，可以定量的因素當(dāng)然要列入模型，不可直接定量的因素，可設(shè)法間接定量后列入模型，或不列入模型，留在系統(tǒng)綜合時(shí)考慮。針對研究對象不同或同一對象的不同要求，建立若干不同模型，可以用幾個(gè)模型同時(shí)解決一個(gè)問題，當(dāng)然，也可以用一個(gè)模型解決多個(gè)問題。投入產(chǎn)出模型、計(jì)量經(jīng)濟(jì)模型、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型、經(jīng)濟(jì)控制論模型是社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)常用模型。

2、對各方案進(jìn)行仿真計(jì)算利用已建立的分析模型，對各替代方案可能產(chǎn)生的結(jié)果進(jìn)行仿真計(jì)算，通過不同方案、途徑的輸入、輸出，可進(jìn)行系統(tǒng)比較分析，找到系統(tǒng)分析所需要的方案或措施，這是系統(tǒng)分析過程中很重要的一環(huán)。通常采用如下的方法：用IF～THEN方法尋找最佳方案；運(yùn)用設(shè)定方案分析法尋找方案。通過仿真方法得到許多信息，這些信息幫助分析者考慮各種方案的優(yōu)劣。第五步：評比備選方案

在定量分析的基礎(chǔ)上，考慮一些難以考慮的實(shí)際情況和各種有關(guān)的無形因素，如政治、經(jīng)濟(jì)、軍事、科技、環(huán)境等，加上系統(tǒng)分析人員經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過反復(fù)推敲，最后為決策者提供一組方案，以獲得對所有可行方案的綜合評價(jià)和結(jié)論。如果不滿意則返回確定目標(biāo)處，重新開始。值得注意的是給出的結(jié)論，不但要科學(xué)、正確，而且易被別人理解。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SA.5W1H(What/Why/Whp/Where/When/How)方法是做好這段工作的基本線索。任務(wù)的對象是什么?即要干什么?(What)這個(gè)任務(wù)何以需要?即為什么這樣干?(Why)它在什么時(shí)候和什么樣的情況下使用?即何時(shí)干?(When)使用的場所在哪里?即在何處干?(Where)是以誰為對象的系統(tǒng)?即誰來干?(Who)怎樣才能解決問題?即如何干?(How)②在規(guī)范分析中一般需（或盡可應(yīng)）建立結(jié)構(gòu)模型、數(shù)學(xué)模型或仿真模型。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。3、SA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）定量分析與定性分析相結(jié)合（5）多次反復(fù)進(jìn)行二、基于不同功能的系統(tǒng)模型體系在系統(tǒng)工程中，根據(jù)模型方法功能的不同，可以分為以下六類：功能系統(tǒng)模型方法因素分析ISM(解釋結(jié)構(gòu)模型化)、因子分析、聚類分析等預(yù)測SS(狀態(tài)空間模型)、SD(系統(tǒng)動(dòng)力學(xué))、CA(沖突分析)、情景分析、GM(灰色系統(tǒng)模型)、NN(神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))、時(shí)間序列預(yù)測、回歸分析、蒙特卡羅法、計(jì)量經(jīng)濟(jì)模型、投入產(chǎn)出分析等優(yōu)化控制SS、Petri網(wǎng)、LP(線性規(guī)劃)、NLP(非線性規(guī)劃)、整數(shù)規(guī)劃、目標(biāo)規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)及網(wǎng)絡(luò)分析、排隊(duì)論、存貯倫、動(dòng)態(tài)規(guī)劃、GM、NN、遺傳算法、計(jì)量經(jīng)濟(jì)模型、投入產(chǎn)出分析等仿真SD、蒙特卡洛法、CA、Petri網(wǎng)等評價(jià)關(guān)鍵矩陣、AHP(層次分析)、FCJ(模糊綜合評價(jià))、DEA(數(shù)據(jù)包絡(luò)分析)等決策決策樹、AHP、博弈論及CA、效用理論、動(dòng)態(tài)規(guī)劃等表1：基于不同功能的系統(tǒng)模型方法模型方法主要功能適用范圍及條件特色局限性或難點(diǎn)蒙特卡洛法離散系統(tǒng)仿真隨機(jī)模擬問題模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果容易相近；可以得到分析結(jié)果采樣次數(shù)多，計(jì)算量大沖突分析局勢分析(事前/后)對抗型決策邏輯分析、直觀基本靜態(tài)；優(yōu)先序較難確定層次分析法系統(tǒng)評價(jià)；多目標(biāo)決策分析遞階、可傳遞結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)化、準(zhǔn)量化規(guī)范操作；工作量模糊綜合評判法系統(tǒng)評價(jià)多主體面寬、實(shí)用投票機(jī)制；評價(jià)主體表2幾種典型系統(tǒng)模型的比較模型方法主要功能適用范圍及條件特色局限性或難點(diǎn)解釋結(jié)構(gòu)模型化方法要素層次結(jié)構(gòu)分析單向、可傳遞關(guān)系面寬、實(shí)用、簡單定性(主觀)；靜態(tài)狀態(tài)空間模型預(yù)測分析；優(yōu)化控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移；可測可控定量；高階至低階解析化及其求解系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)趨勢預(yù)測；政策分析存在復(fù)雜因果關(guān)系的社會(huì)系統(tǒng)定性與定量有機(jī)結(jié)合結(jié)構(gòu)化；參數(shù)辨析投入產(chǎn)出分析分析經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)模擬政策效應(yīng)；預(yù)測經(jīng)濟(jì)發(fā)展經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及輸入-輸出關(guān)系清晰線性關(guān)系；數(shù)據(jù)說話；追求平衡假定條件；第四象限無法編制；確定型模型Petri網(wǎng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)分析；系統(tǒng)優(yōu)化控制離散、異步、并發(fā)復(fù)雜系統(tǒng)圖形化及豐富的表達(dá)能力；行為特性；便于分析模型復(fù)雜；分析和求解較難；模型重復(fù)性差，學(xué)習(xí)能力弱

·主模型

指分析研究某復(fù)雜系統(tǒng)問題所需要的主體模型方法，如本篇將要介紹的投入產(chǎn)出分析、petri網(wǎng)、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)等?！せ谥髂Ｐ偷南到y(tǒng)模型體系

有主模型及在實(shí)際應(yīng)用中與這些主模型相互配合使用來分析和解決問題的其他模型所共同形成的模型體系。三、基于主模型的系統(tǒng)模型體系1、基于投入產(chǎn)出分析的系統(tǒng)模型體系投入產(chǎn)出技術(shù)及其模型，常常會(huì)與相關(guān)數(shù)學(xué)規(guī)劃方法、計(jì)量經(jīng)濟(jì)模型、其他線性一般均衡模型結(jié)合使用，已形成不同功能的模型體系。三、基于主模型的系統(tǒng)模型體系2、基于Petri網(wǎng)的系統(tǒng)模型體系Petri網(wǎng)運(yùn)用其較強(qiáng)的表達(dá)能力和易于分析計(jì)算的特點(diǎn)，通過與其他模型結(jié)合，將其他模型、方法轉(zhuǎn)化為petri網(wǎng)進(jìn)行分析求解。

通常，Petri網(wǎng)廣泛與排隊(duì)系統(tǒng)、可靠性工程等模型方法，另外，還與