系統(tǒng)工程總復(fù)習(xí)

系統(tǒng)工程原理復(fù)習(xí)第一章緒論1．1系統(tǒng)的概念1．2系統(tǒng)工程的概念1．3系統(tǒng)科學(xué)體系1．4系統(tǒng)工程的應(yīng)用主要知識點(diǎn)：基本概念：系統(tǒng)、系統(tǒng)工程、系統(tǒng)科學(xué)基本知識：系統(tǒng)的特征、系統(tǒng)的分類、系統(tǒng)科學(xué)的體系結(jié)構(gòu)。本章重點(diǎn)：基本概念。本章難點(diǎn)：系統(tǒng)科學(xué)的體系。1.1系統(tǒng)的概念1.1.1系統(tǒng)的定義系統(tǒng)是由相互作用、相互依賴的若干組成部分結(jié)合的具有特定功能的有機(jī)整體1.1.2系統(tǒng)的特性4）目的性2）層次性5）適應(yīng)性3）相關(guān)性1）整體性分類1）自然系統(tǒng)與人造系統(tǒng)：2）實(shí)體系統(tǒng)與概念系統(tǒng)：3）動態(tài)系統(tǒng)和靜態(tài)系統(tǒng)：4）控制系統(tǒng)和行為系統(tǒng)：5）開放系統(tǒng)與封閉系統(tǒng)1.1.2系統(tǒng)的分類1.2系統(tǒng)工程的概念1.2.1系統(tǒng)工程的定義系統(tǒng)工程的研究對象:系統(tǒng)工程的內(nèi)容：系統(tǒng)工程的目的：大型復(fù)雜的人工系統(tǒng)和復(fù)合系統(tǒng)組織協(xié)調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部各要素的活動，使各要素為實(shí)現(xiàn)整體目標(biāo)發(fā)揮作用實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體目標(biāo)最優(yōu)化定義系統(tǒng)工程是一門現(xiàn)代化的組織管理技術(shù)，是特殊的工程技術(shù)，是跨越多學(xué)科的邊緣科學(xué)。1.2.3系統(tǒng)工程的特點(diǎn)整體性（系統(tǒng)性）:整體性和系統(tǒng)化觀點(diǎn)（前提）關(guān)聯(lián)性（協(xié)調(diào)性）:總體最優(yōu)或平衡協(xié)調(diào)觀點(diǎn)（目的）綜合性（交叉性）:多種方法綜合運(yùn)用觀點(diǎn)（手段）

滿意性（最優(yōu)化）:問題導(dǎo)向及反饋控制觀點(diǎn)（保障）1.3系統(tǒng)學(xué)科體系1、什么是系統(tǒng)科學(xué)，它與系統(tǒng)工程的聯(lián)系與區(qū)別是什么？系統(tǒng)科學(xué)主要討論系統(tǒng)的概念、特征、分類及演化規(guī)律，是系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)。系統(tǒng)工程是工程技術(shù)，而系統(tǒng)科學(xué)是基礎(chǔ)理論。2、系統(tǒng)科學(xué)的一些基本點(diǎn)物性與系統(tǒng)性傳統(tǒng)學(xué)科按研究對象的實(shí)體、物質(zhì)特性分類研究物性，如物理、化學(xué)、天文、地理等；系統(tǒng)科學(xué)研究所有實(shí)體作為整體對象的特征，即研究系統(tǒng)性，如整體與部分、結(jié)構(gòu)與功能，穩(wěn)定與演化等。整體與局部的關(guān)系：突現(xiàn)性不同于傳統(tǒng)學(xué)科，它強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)整體特性-----系統(tǒng)作為整體，具有其要素所不具有的性質(zhì)和功能；整體的性質(zhì)和功能不等同于其各要素性質(zhì)和功能的疊加（即“整體大于部分之和”）。第二章系統(tǒng)工程方法論2．1霍爾和切克蘭德的系統(tǒng)工程方法論本章重點(diǎn)：霍爾的三維結(jié)構(gòu)，霍爾和切克蘭德方法比較方法論的分類硬方法：適用于解決良結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，典型的方法是霍爾的三維結(jié)構(gòu)。軟方法：適用于解決不良結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，典型的方法切克蘭德的“調(diào)查學(xué)習(xí)”。注：良結(jié)構(gòu)系統(tǒng)是指偏重工程、機(jī)理明顯的物理型的硬系統(tǒng)，它可以用較明顯的數(shù)學(xué)模型來描述，有較現(xiàn)成的定量方法來處理問題；不良結(jié)構(gòu)系統(tǒng)是指偏重社會、機(jī)理不清楚的生物型的軟系統(tǒng)，它較難用數(shù)學(xué)模型描述，只能用半定量、半定性或只能用定性的方法來處理問題。2.1霍爾和切克蘭德的系統(tǒng)工程方法論2.1.1霍爾的三維結(jié)構(gòu)A.D.Hall,1969

SE活動矩陣：T-L知識維（K）運(yùn)籌學(xué)控制論社會科學(xué)工程技術(shù)……邏輯維（L）規(guī)劃階段設(shè)計(jì)階段分析階段運(yùn)籌階段實(shí)施階段運(yùn)行階段更新階段時間維(T)擺明問題系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案綜合模型化實(shí)施計(jì)劃決策最優(yōu)化時間維（時間進(jìn)程）邏輯維（方法步驟）知識維（科學(xué)技術(shù)）1時間維時間維表示按時間順序排列的系統(tǒng)工程全過程，分為6個階段：1）規(guī)劃階段2）方案階段3）研制階段4）生產(chǎn)階段5）運(yùn)行階段6）更新階段調(diào)查研究，明確目標(biāo)，提出設(shè)計(jì)思想和初步方案，制定方針、政策和規(guī)劃。對初步方案進(jìn)行綜合分析，提出具體計(jì)劃方案并選擇一個最優(yōu)方案。以計(jì)劃為行動指南，把人、財(cái)、物組成一個有機(jī)整體，圍繞總目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的研制方案，并作出生產(chǎn)計(jì)劃。生產(chǎn)或研制開發(fā)出系統(tǒng)的零部件及整個系統(tǒng)。使系統(tǒng)按預(yù)定目標(biāo)運(yùn)行。評價、改進(jìn)和更新系統(tǒng)，為系統(tǒng)進(jìn)入下一研制周期準(zhǔn)備條件。2邏輯維邏輯維是指每個階段所要進(jìn)行的工作步驟。明確問題:收集資料、了解問題選擇目標(biāo)：提出應(yīng)達(dá)到的目標(biāo)系統(tǒng)綜合：搜集達(dá)到預(yù)期目標(biāo)的方案系統(tǒng)分析：分析、比較各種方案方案優(yōu)化：篩選出滿足目標(biāo)要求的方案作出決策：確定最佳方案付諸實(shí)施：執(zhí)行方案時間維（時間進(jìn)程）邏輯維（方法步驟）知識維（科學(xué)技術(shù)）2.1.2切克蘭德的“調(diào)查學(xué)習(xí)”模式切克蘭德的“調(diào)查學(xué)習(xí)”軟方法的核心不是尋求“最優(yōu)法”，而是“調(diào)查、比較”或者說是“學(xué)習(xí)”，從模型和現(xiàn)狀的比較中，學(xué)習(xí)改善現(xiàn)存系統(tǒng)的途徑。主要步驟如下：1）系統(tǒng)現(xiàn)狀說明2）弄清關(guān)聯(lián)因素3）建立概念模型4）改善概念模型5）比較6）實(shí)施一、定義三、兩種方法論的比較

霍爾三維結(jié)構(gòu)與切克蘭德方法論均為系統(tǒng)工程方法論，均以問題為起點(diǎn)，均具有相應(yīng)的邏輯過程。在此基礎(chǔ)上，兩種方法論主要存在以下不同點(diǎn)：

(1)霍爾三維結(jié)構(gòu)主要以工程系統(tǒng)為研究對象，而切克蘭德方法更適合于對社會經(jīng)濟(jì)和經(jīng)營管理等“軟”系統(tǒng)問題的研究。

(2)前者的核心內(nèi)容是優(yōu)化分析，而后者的核心內(nèi)容是比較學(xué)習(xí)。

(3)前者更多關(guān)注定量分析方法，而后者比較強(qiáng)調(diào)定性或定性與定量有機(jī)結(jié)合的基本方法。第三章系統(tǒng)建模與系統(tǒng)分析3．1系統(tǒng)模型概述3．2系統(tǒng)建模方法3．3系統(tǒng)分析概述3．4系統(tǒng)分析應(yīng)用系統(tǒng)模型是系統(tǒng)某方面本質(zhì)屬性的描述，它以某種確定形式（文字、符號、圖表、實(shí)物、數(shù)學(xué)公式等）提供關(guān)于該系統(tǒng)的知識。它是由反映系統(tǒng)本質(zhì)或特征的主要因素構(gòu)成的它表明了有關(guān)因素間的相互關(guān)系3.1系統(tǒng)模型概述3.1.1系統(tǒng)模型的定義與特征定義特征它是現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的抽象或模仿3.1.2使用系統(tǒng)模型的必要性人類認(rèn)識和改造客觀世界的研究方法，一般來說主要有三種，即實(shí)驗(yàn)法、抽象法、模型法。系統(tǒng)模型分類物理模型、文字模型和數(shù)學(xué)模型三大類，其中物理模型與數(shù)學(xué)模型又可分為若干種。3.2系統(tǒng)建模方法3.2.1對系統(tǒng)模型的要求現(xiàn)實(shí)性模型要反映系統(tǒng)的客觀實(shí)際簡明性模型在反映系統(tǒng)的客觀實(shí)際基礎(chǔ)上，盡量做到簡明標(biāo)準(zhǔn)化模型盡量做到化，便于通用3.2.2系統(tǒng)建模應(yīng)遵循的原則盡量使用標(biāo)準(zhǔn)模型切題模型只應(yīng)包括與研究目的有關(guān)的內(nèi)容，而不是對象系統(tǒng)的所有方面清晰大型復(fù)雜系統(tǒng)模型由許多子模型組成，子模型之間的關(guān)系應(yīng)盡量清晰精度要求適當(dāng)建模應(yīng)視研究目的和使用環(huán)境的不同，選擇適當(dāng)?shù)木鹊燃?.3系統(tǒng)分析概述3.3.1系統(tǒng)分析的定義

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)的分析研究過程。

SA是SE的核心內(nèi)容、分析過程和基本方法。3.3.2系統(tǒng)分析的要素①目標(biāo)：系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)②方案：實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)目標(biāo)的各種方法③費(fèi)用：系統(tǒng)的壽命周期總費(fèi)用④模型：系統(tǒng)本質(zhì)的描述⑤效果：系統(tǒng)達(dá)到目標(biāo)所取得的成果⑥準(zhǔn)則：目標(biāo)的具體化，系統(tǒng)價值的度量⑦結(jié)論：系統(tǒng)分析得到的結(jié)果系統(tǒng)分析的基本7要素有：目標(biāo)、可行方案、費(fèi)用、模型、效果、準(zhǔn)則和結(jié)論。3.3.4系統(tǒng)分析的要點(diǎn)與步驟要點(diǎn)5W1H(What/Why/Who/Where/When/How)方法是做好系統(tǒng)分析的基本要點(diǎn)。定量分析是指采用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行的數(shù)量指標(biāo)的分析，但是一些政治因素與心理因素、社會效果與精神效果目前還無法建立數(shù)學(xué)模型進(jìn)行定量分析，只能依靠人的經(jīng)驗(yàn)和判斷力進(jìn)行定性分析。3.3.4系統(tǒng)分析的方法方法分類定量法：適用于系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)清楚，收集到的信息準(zhǔn)確，可建數(shù)學(xué)模型等情況。常用方法有：投入產(chǎn)出分析法、效益成本分析法等。定性法：適用于系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)不清，收集到的信息不準(zhǔn)確，難建數(shù)學(xué)模型等情況。常用方法有：目標(biāo)——手段分析法、因果分析法、KJ法等第四章系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型4．1結(jié)構(gòu)模型概論4．2解析結(jié)構(gòu)模型4．3模糊結(jié)構(gòu)模型(簡單了解)本章重點(diǎn)：解析結(jié)構(gòu)模型，可達(dá)炬陣結(jié)構(gòu)劃分系統(tǒng)結(jié)構(gòu)={所論系統(tǒng)單元全體，單元間的聯(lián)系或關(guān)系}4.1結(jié)構(gòu)模型概論系統(tǒng)都有結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)決定系統(tǒng)功能。一、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型是表明系統(tǒng)中各單元間相互關(guān)系的模型。4.1.1結(jié)構(gòu)模型通式4.2解析結(jié)構(gòu)模型（ISM）

系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型通常用有向圖描述，在有向圖中，系統(tǒng)的單元用節(jié)點(diǎn)表示，單元之間的關(guān)系用箭線表示。1423棒子老虎雞蟲子有向圖4.2.1關(guān)系圖、關(guān)系矩陣、可達(dá)矩陣關(guān)系圖對應(yīng)的矩陣稱為關(guān)系矩陣（鄰接矩陣）。設(shè)系統(tǒng)S有n個單元,S={e1,e2,….en},則鄰接矩陣為：e1e2

….ene1e2

….enaij=1,當(dāng)ei對ej有關(guān)系時；0,當(dāng)ei對ej無關(guān)系時；鄰接矩陣1423棒子老虎雞蟲子A陣中，若aij=1，則表示ei到ej若可達(dá)，且長度為1；A2陣中，若aij=1，則表示ei到ej若可達(dá)，且長度為2；A3陣中，若aij=1，則表示ei到ej若可達(dá)，且長度為3；假定任何ei到它本身是可達(dá)的，A陣加上單位陣I可得：(I+A)陣的特點(diǎn):(I+A)n=I+A+A2+…+An。(I+A)n充分表示了系統(tǒng)的連接關(guān)系（I:自身關(guān)系；A:直接關(guān)系；A2…An

：間接關(guān)系）。隨著n的增大，當(dāng)滿足：時，說明(I+A)n已完全反應(yīng)了系統(tǒng)的連接關(guān)系（可達(dá)情況），令R=(I+A)n，R陣稱為A陣的可達(dá)矩陣。可達(dá)矩陣注：設(shè)節(jié)點(diǎn)數(shù)為m，則n≤m-1。鄰接矩陣示例S1

S2

S3

S4

S5

S6

源點(diǎn)匯點(diǎn)4.2.2可達(dá)矩陣的劃分通過系統(tǒng)可達(dá)矩陣的劃分來尋求系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型。1、關(guān)系劃分：π1（S×S）這種劃分把所有各單元分成兩大類（R與~R），R類包括所有可達(dá)關(guān)系，~R包括所有不可達(dá)關(guān)系。例如，有序?qū)?ei,ej),如果ei到ej是可達(dá)的，(ei,ej)則屬于R類，否則(ei,ej)屬于~R類。π1（S×S）=（R,~R）2、區(qū)域劃分：π2（S）步驟1：在可達(dá)矩陣中，求出可達(dá)集R(ei)和先行集A(ei)步驟2：由可達(dá)集R(ei)和先行集A(ei)，求出底層集B區(qū)域劃分將系統(tǒng)分成若干個（如m個）相互獨(dú)立的、沒有直接或間接影響的子系統(tǒng)。劃分步驟如下：步驟3：通過底層集B來判斷區(qū)域，判斷原則為：今有屬于B的任意兩個元素t，t’，如果則元素t和t’屬于同一區(qū)域；反之，如果則元素t和t’屬于不同區(qū)域。3、級別劃分：π3（P）級別劃分是在每一區(qū)域內(nèi)進(jìn)行的。劃分步驟如下：步驟1：在可達(dá)矩陣中，求出可達(dá)集R(ei)和先行集A(ei)步驟2：由可達(dá)集R(ei)和先行集A(ei)，求出最上級單元，最上級單元條件是：步驟3：把最上級單元去掉，再用同樣的方法次一級單元，這樣繼續(xù)下去，便可把一級一級地把各單元劃分出來。例如，對可達(dá)矩陣M=100001101110000010000011100001111000000011000000176543217654321iR(ei)A(ei)R(ei)пA(ei)123456711,23,4,5,64,5,654,5,61,2,71,2,72,733,4,63,4,5,63,4,671234,654,67區(qū)域劃分表M=11101100111100100011101111721654372165430子系統(tǒng)1子系統(tǒng)2子系統(tǒng)1子系統(tǒng)2由區(qū)域劃分表可知B={e3,e7}，因?yàn)樗詄3,e7

分別屬于兩個不同區(qū)域，可達(dá)矩陣可劃分為：3、級別劃分：π3（P）級別劃分是在每一區(qū)域內(nèi)進(jìn)行的。劃分步驟如下：步驟1：在可達(dá)矩陣中，求出可達(dá)集R(ei)和先行集A(ei)步驟2：由可達(dá)集R(ei)和先行集A(ei)，求出最上級單元，最上級單元條件是：步驟3：把最上級單元去掉，再用同樣的方法次一級單元，這樣繼續(xù)下去，便可把一級一級地把各單元劃分出來。M=11101100111100100011101111721654372165430子系統(tǒng)1子系統(tǒng)2子系統(tǒng)1子系統(tǒng)2iR(ei)A(ei)R(ei)пA(ei)34563,4,5,64,5,654,5,633,4,63,4,5,63,4,634,654,6第一級劃分iR(ei)A(ei)R(ei)пA(ei)3463,4,64,64,633,4,63,4,634,64,6第二級劃分iR(ei)A(ei)R(ei)пA(ei)3333第三級劃分于是，第一級為e5；第二級為e4,e6；第三級為e3。同樣對區(qū)域P2進(jìn)行級別劃分，得到第一級為e1；第二級為e2；第三級為e7。通過級別劃分，可達(dá)矩陣變?yōu)椋篗=11101100111110111001110001721364572136450第五章層次分析法5．1層次分析法的基本原理5．2層次分析法的步驟5．3層次分析法的計(jì)算方法5．4層次分析法的應(yīng)用層次分析法原理及特點(diǎn)一種將定性分析與定量分析相結(jié)合的系統(tǒng)分析方法。它是把一個復(fù)雜問題表示為有序的遞階層次結(jié)構(gòu)，通過人們的判斷，對備選方案的優(yōu)劣進(jìn)行排序。這種方法具有實(shí)用性、系統(tǒng)性、簡潔性等很多優(yōu)點(diǎn)，特別適用于有關(guān)社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的決策分析，近些年來的研究和應(yīng)用發(fā)展得很快。5．2層次分析法的步驟用AHP分析大體要經(jīng)過以下五個步驟： (1)建立層次結(jié)構(gòu)模型； (2)構(gòu)造判斷矩陣； (3)層次單排序； (4)層次總排序； (5)一致性檢驗(yàn)。其中后三個步驟在整個過程中需要逐層地進(jìn)行。5.2.1建立層次結(jié)構(gòu)模型圖

5-1

遞階層次結(jié)構(gòu)目標(biāo)層A準(zhǔn)則層C最高層中間層最低層方案層P目標(biāo)A準(zhǔn)則C1準(zhǔn)則C2準(zhǔn)則C3方案P1方案P3方案P2方案P4方案P5在構(gòu)造實(shí)際問題的層次結(jié)構(gòu)模型時，首先要分解出構(gòu)成要素，用作用線連接起來，即可建立層次結(jié)構(gòu)模型。也可以采用目標(biāo)手段分析方法，來尋求達(dá)到目標(biāo)應(yīng)采取的手段以及評價方案的準(zhǔn)則和指標(biāo)，由此建立遞階層次結(jié)構(gòu)模型。投資效果好（T）風(fēng)險程度（I1）資金利潤率（I2）轉(zhuǎn)產(chǎn)難易程度（I3）產(chǎn)品1（P1）產(chǎn)品2（P2）產(chǎn)品3（P3）（目的層）（準(zhǔn)則層）（方案層）例2某單位進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)投資分析的遞階層次結(jié)構(gòu)如下圖所示。5.2.2構(gòu)造判斷矩陣和計(jì)算相對權(quán)重一、構(gòu)造判斷矩陣

表5-11~9標(biāo)度標(biāo)

度說

明1表示Bi與Bj相比，兩個要素同等重要3表示Bi比Bj稍微重要一些5表示Bi比Bj明顯重要7表示Bi比Bj重要得多9表示Bi比Bj絕對重要2，4，6，8表示兩相鄰標(biāo)度的中間值二、計(jì)算權(quán)重AHP計(jì)算的根本問題是計(jì)算判斷矩陣的最大特征根λmax是及其對應(yīng)的特征向量W。介紹三種方法。（主要掌握和積法）1、冪法步驟如下：步驟1：任取與判斷矩陣B同階的正規(guī)化的初值向量W0;步驟2：計(jì)算步驟3：步驟4：2、和積法步驟如下：步驟1：將矩陣按列正規(guī)歸（使列之和為1）：步驟2：每一列經(jīng)正規(guī)化后的判斷矩陣按行相加步驟3：步驟4：計(jì)算判斷矩陣最大特征根式中(AW)i算表示AW的第I個分量。例：對某汽車的三個評價指標(biāo)（動力性、安全性和價格）進(jìn)行比較，計(jì)算：用求和法：⑴將矩陣按列歸一化（使列之和為1）：⑵按行求和：⑶歸一化：⑷求判斷矩陣的最大特征根；

5.2.3層次單排序

所謂層次單排序是指，根據(jù)判斷矩陣計(jì)算對于上一層某因素而言，本層次與之有聯(lián)系的因素的重要性次序的權(quán)值。層次單排序可以歸結(jié)為計(jì)算判斷矩陣的特征根和特征向量問題，即對判斷矩陣B，計(jì)算滿足的特征根與特征向量，式中max為B的最大特征根，W為對應(yīng)于max的正規(guī)化特征向量，W的分量Wi即是相應(yīng)因素單排序的權(quán)值。為了檢驗(yàn)矩陣的一致性，需要計(jì)算它的一致性指標(biāo)CI，定義

對于任意的判斷矩陣，當(dāng)λmax

=n時CI=0，則判斷矩陣具有完全一致性；CI的值越大，B的估計(jì)偏差也就越大，偏離一致性的程度就越大。

通常判斷矩陣的階數(shù)n越高，其估計(jì)偏差隨之增大，一致性也就越差，因此對高階判斷矩陣的檢驗(yàn)應(yīng)適當(dāng)放寬要求。為此引入隨機(jī)指標(biāo)RI作為修正值，以更合理的隨機(jī)一致性指標(biāo)CR來衡量判斷矩陣的一致性。表5-2:隨機(jī)一致性指標(biāo)一般只要CR≤0.10，則認(rèn)為B具有滿意的一致性，否則必須重新調(diào)整P’中的元素的值。式中的RI的值，要按判斷矩陣的階數(shù)從表5-2中選取。階數(shù)RI1234567890.000.000.580.901.121.241.321.411.455.2.4層次總排序

層次總排序就是基于層次單排序得到的結(jié)果計(jì)算組合權(quán)重，然后，通過比較各要素組合權(quán)重的大小，得到要素的相對重要順序，依次確定對備選方案的評價。對于圖5-1所示的遞階層次結(jié)構(gòu)，設(shè)準(zhǔn)則層C對目標(biāo)層G的相對權(quán)重列向量為:,方案層B對C層各項(xiàng)準(zhǔn)則C1，C2，…，Cn的權(quán)重列向量分別記為W1，W2，…，Wk，…，Wm，其中Wk=[w1kw2k…wnk]T是B層方案Bi(i=1,2,

…,n)對準(zhǔn)則Ck(k=1,2,

…,m)的相對權(quán)重列向量。由此構(gòu)成組合權(quán)重計(jì)算表5-3，其中∑為的簡寫。第七章系統(tǒng)預(yù)測7．1系統(tǒng)預(yù)測概述7．2定性預(yù)測方法7．3時間序列分析（一）7．7馬爾可夫預(yù)測本章重點(diǎn)：概念、移動平滑預(yù)測、馬爾可夫預(yù)測7.1系統(tǒng)預(yù)測概述

7.1.1系統(tǒng)預(yù)測的概念及實(shí)質(zhì)

系統(tǒng)預(yù)測的概念:系統(tǒng)預(yù)測就是根據(jù)系統(tǒng)發(fā)展變化的實(shí)際數(shù)據(jù)和歷史資料，運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)理論和方法，以及各種經(jīng)驗(yàn)、判斷和知識，對事物在未來一定時期內(nèi)的可能變化情況，進(jìn)行推測、估計(jì)和分析。7.3.2平滑預(yù)測法平均法移動平均法加權(quán)移動平均法指數(shù)平滑法。目的都是要“消除”有時間序列的不規(guī)則成分引起的隨機(jī)波動。所以他們被稱為平滑方法。二、指數(shù)平滑法一次指數(shù)平滑法二次指數(shù)平滑法三次指數(shù)平滑法指數(shù)平滑法也是對時間序列進(jìn)行修均，但它不是求算術(shù)平均，而是注重時間序列的長期數(shù)值對預(yù)測值的共同影響，即對時間序列進(jìn)行加權(quán)平均，時間越近的數(shù)據(jù)，其權(quán)值越大.一、移動平均法1、簡單移動平均法其中：t≥N，Yt為時間數(shù)列的數(shù)據(jù)，Mt為t期移動平均數(shù)，N為移動平均的項(xiàng)數(shù)。預(yù)測公式：

移動平均法使用時間序列中最近幾期時期數(shù)據(jù)的平均數(shù)作為下一個時期的預(yù)測值。例7.1現(xiàn)有某商場1~6月份的銷售額資料如表7-4，試用N＝5來進(jìn)行移動平均，預(yù)測6月和7月份的銷售額。表7-4某商場1~6月份的銷售額月份銷售額

(萬元)123456353833343840解:2、加權(quán)移動平均法其中：Mtw是t期加權(quán)移動平均數(shù)，w為權(quán)數(shù)，為預(yù)測值。如何選擇權(quán)數(shù)wi？一般原則：近期數(shù)據(jù)的權(quán)數(shù)大，遠(yuǎn)期數(shù)據(jù)的權(quán)數(shù)小。通?？捎肗為最近一期的權(quán)數(shù)，依次減去1為前各期的權(quán)數(shù)?！?.7馬爾可夫預(yù)測三、馬爾柯夫鏈

如果一個系統(tǒng)具有限個狀態(tài)，狀態(tài)轉(zhuǎn)移的時間是離散（如月、季、年），且這種轉(zhuǎn)移具有無后效性，則稱此系統(tǒng)構(gòu)成一個馬爾柯夫鏈。四、狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率和轉(zhuǎn)移概率矩陣

設(shè)系統(tǒng)有N個狀態(tài)Ei（i=1，2，…，N），以狀態(tài)變量xt=i表示在時刻tn處于Ei（i=1，2，…，N），如果系統(tǒng)在時刻tn處于Ei而在時刻tn+1轉(zhuǎn)移到Ej的概率只與Ei有關(guān)而與tn以前處的狀態(tài)無關(guān)，則此概率可表示為：

Pij=P（Ei→Ej）=P（xn+1=j∣xn=i）并稱為一步轉(zhuǎn)移概率。

0≤Pij≤1∑Pij=1所有Pij構(gòu)成的矩陣為：稱為一步轉(zhuǎn)移概率矩陣。

設(shè)系統(tǒng)有N個狀態(tài)Ei（i=1，2，…，N），用Pi表示系統(tǒng)在k時期處于狀態(tài)Ei（i=1，2，…，N）的概率，所有概率所構(gòu)成的向量，稱為狀態(tài)概率向量。其中：0≤Pi（k）≤1（i=1，2，…，N）∑Pi（k）=1當(dāng)k=0時，反映系統(tǒng)在初始時狀態(tài)概率的分布情況，稱為起始狀態(tài)概率分布。五、預(yù)測模型由S（k+1）=S（k）P可得遞推關(guān)系：這就是馬爾柯夫鏈的預(yù)測模型。馬爾柯夫預(yù)測法的步驟：1、確定系統(tǒng)的狀態(tài)Ei和S（0）；2、確定P；3、進(jìn)行預(yù)測：S（k）=S（0）Pk例1：某地有甲、乙、丙三家食品廠生產(chǎn)同一食品，有1000個客戶，假定無新用戶加入也無老用戶退出，只有用戶轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移表如下：試求其狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率從轉(zhuǎn)到甲乙丙合計(jì)甲4005050500乙2030080400丙101080100合計(jì)4303602101000解：狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率為例2：市場上有三種品牌的汽水，6月份市場占有率分別是30%、40%、30%。各品牌消費(fèi)變化情況如下表：試求（1）8月份的市場占有率；（2）預(yù)測長期占有率本月下月甲乙丙甲0.20.60.2乙0.10.50.4丙0.20.30.56月份各品牌汽水消費(fèi)變化表解：初始市場占有率為：S(0)=(0.30.40.3)狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率矩陣為(1)7月份市場占有率為8月份市場占有率為(2)矩陣P顯然是正規(guī)矩陣，顧客的流動經(jīng)過一段時間后會達(dá)到穩(wěn)定的平衡狀態(tài)，設(shè)穩(wěn)態(tài)矩陣為U,則U*P=U如果即經(jīng)過長時期流動后，甲、乙、丙三品牌的市場占有率分別是15.6%、43.4%、41.0%第八章系統(tǒng)評價8．1系統(tǒng)評價概述8．2評價指標(biāo)數(shù)量化方法8．3評價指標(biāo)綜合的主要方法8．4模糊綜合評價方法

系統(tǒng)評價是對系統(tǒng)開發(fā)的各種可行方案，從社會、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等各個方面予以綜合考察，為系統(tǒng)決策選擇最優(yōu)方案的主要工作。本章重點(diǎn)：概念、模糊綜合評價①有的指標(biāo)難以量化，有時同使用人或評價人的主觀感覺和經(jīng)驗(yàn)有關(guān)，例如系統(tǒng)使用的方便性、舒適性就是這樣的一類指標(biāo)；②不同的方案可能各有所長，難以取舍，且指標(biāo)越多，問題就越復(fù)雜，方案也就越難定奪。系統(tǒng)評價工作主要存在以下兩方面的困難：針對這兩個困難，可能的解決方法是：①將各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)量化；②將所有指標(biāo)歸一化。將各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)量化之后，還必須使其量綱一元化，才能做到所有指標(biāo)歸一化。量綱一元化的重要方法是無量綱化。然后可以將各種方案在同一項(xiàng)指標(biāo)下加以比較。

8.1.2系統(tǒng)評價與系統(tǒng)決策

系統(tǒng)評價與系統(tǒng)決策的區(qū)別：1、系統(tǒng)評價是一項(xiàng)技術(shù)工作，是由分析者即系統(tǒng)工程人員承擔(dān)的；而系統(tǒng)決策則是領(lǐng)導(dǎo)工作，是領(lǐng)導(dǎo)者在系統(tǒng)工程人員的輔助下完成的；2、系統(tǒng)評價是系統(tǒng)決策的主要依據(jù)，但是重大問題的決策往往還有其它因素（如政治）在起作用，這些因素往往難以納入系統(tǒng)工程人員的評價工作之中。8.1.3系統(tǒng)評價應(yīng)該遵循的原則一、系統(tǒng)評價的原則1、保證評價的客觀性。評價是決策的前提，評價的質(zhì)量影響著決策的正確性。因此，必須注意評價資料的全面性和可靠性，同時要防止評價人員的傾向性，注意評價人員的代表性和各類專家的組成。2、保證方案的可比性。替代方案在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的基本功能上要有可比性和一致性，評價指標(biāo)也應(yīng)基本相同。3、評價指標(biāo)要成系統(tǒng)。評價指標(biāo)應(yīng)能全面反映被評價問題的主要方面，以減少評價過程中的主觀性和片面性。4、評價指標(biāo)應(yīng)符合國家的方針、政策。

常用的系統(tǒng)評價指標(biāo)數(shù)量化方法主要有：排隊(duì)打分法、體操計(jì)分法、專家評分法、兩兩比較法、連環(huán)比率法等。下面分別簡單介紹。8.2評價指標(biāo)的數(shù)量化方法

8.3評價指標(biāo)綜合的主要方法

將各評價指標(biāo)數(shù)量化，得到各個可行方案的所有評價指標(biāo)的無量綱的統(tǒng)一得分以后，采用下述各種方法進(jìn)行指標(biāo)的綜合，就可以得到每一方案的綜合評價值，再根據(jù)綜合評價值的高低就能排出方案的優(yōu)劣順序。

8.4模糊綜合評價方法

現(xiàn)實(shí)世界中有很多事物之間的關(guān)系是模糊的，如胖和瘦、高和矮、年老和年青、大和小等，它們都沒有絕對明確的界限，具有模糊性。對客觀事物的評價，也往往不能以一種指標(biāo)決定，而要進(jìn)行多指標(biāo)綜合評價。評價涉及多指標(biāo)的事物，從某一種指標(biāo)出發(fā)可以對它作出一種評價，而從另一種指標(biāo)出發(fā)又可對它作出另一種評判。這樣，就有一個綜合各方面指標(biāo)作出一個更接近實(shí)際的評價問題，以避免僅從一個指標(biāo)就作出評判而帶來的片面性。對于一些只能用模糊語言進(jìn)行描述的評價，如“大、中、小”；“高、中、低”；“優(yōu)、良、可、劣”；“好、較好、一般、較差”等，可以利用模糊集理論對這些考核系統(tǒng)的各指標(biāo)進(jìn)行運(yùn)算與綜合，從而得出定量的綜合評價結(jié)果，為正確決策提供依據(jù)。

8.4.1模糊的概念及度量一、模糊的概念對某事物的不精確性描述就是模糊性。例：“高個子”、“低個子”、“漂亮”、“苗條”等。為了定量地刻畫這種模糊概念，常用隸屬函數(shù)A來表示。例：對身高而言A=(1/180,0.5/175,0.2/170,0/165)表示180厘米為高個子，175厘米為高個子的贊成率為50%等，依次類推。二、模糊變量的運(yùn)算例：

一個模糊綜合評價問題，就是將評價因素集合U這一論域上的一個模糊集合A經(jīng)過模糊關(guān)系R變換為評語集合V這一論域上的模糊集合B，即

B=A·R（8.4-1）其中B——為模糊綜合評價的結(jié)果，為m維的模糊行向量；A——為模糊評價因素權(quán)重集合，為n維模糊行向量；R——為從U到V的一個模糊關(guān)系，它是一個（n×m）的矩陣。

8.4.2模糊綜合評價的應(yīng)用模糊評價法的步驟組成一個專家評價小組確定系統(tǒng)評價項(xiàng)目集F=(f1,f2,…,fn)并為每一評價項(xiàng)目的評價確定一個評價尺度集E=(e1,e2…,em)確定評價項(xiàng)目的權(quán)重W=(w1,w2,…,wn)依據(jù)評價尺度對各評價項(xiàng)目進(jìn)行評定,即確定對Ak方案來講其第fi個評價項(xiàng)目作出第ej評價尺度的可能性大小rijk

，即隸屬度大小。最后可得隸屬度矩陣Rk=(rijk)計(jì)算替代方案Ak的綜合評定向量Sk=WRk

計(jì)算替代方案Ak的優(yōu)先度Nk=SkET

舉例1對某教師的課堂教學(xué)質(zhì)量進(jìn)行評價，對于課堂教學(xué)質(zhì)量來說，要考慮的因素有很多，由專家組確定的評價項(xiàng)目有四個：F={清楚易懂，熟悉教材，能力培養(yǎng)，板書整潔}，經(jīng)討論確定其權(quán)重為：評價尺度集為：E={很好，較好，一般，不好}=(1.0,0.7,0.4,0.1)按照評價尺度，請10名專家對教師甲的各評價項(xiàng)目進(jìn)行評價如表所示評價項(xiàng)目集(F)清楚易董熟悉教材能力培養(yǎng)板書整潔權(quán)重(W)0.50.20.20.1評價尺度1.046110.753220.411650.10012隸屬度矩陣為：

教師甲的綜合評定向量為：教師甲的優(yōu)先度：N1=(0.4,0.5,0.2,0.1)*(1.0,0.7,0.4,0.1)T=0.84同理，對教師乙、丙等重復(fù)上述過程進(jìn)行評價，得N2=0.64,N3=0.78可以得出這幾位教師的優(yōu)先順序?yàn)椋杭住⒈?、乙?/p>

課程：

教師：

班級：

評價項(xiàng)目（權(quán)重）好（100）較好(85)一般（70）較差（55）1.教學(xué)計(jì)劃及教學(xué)內(nèi)容安排（0.10）90.36140.5620.0800.002.教材及參考資料狀況(0.10)30.12140.5670.2810.043.教師教學(xué)態(tài)度及責(zé)任心(0.15)50.20150.6050.2000.004.教師講解能力（0.10）10.04100.40110.4430.12評價結(jié)果(票數(shù)/隸屬度)

評價等級舉例25.課堂教學(xué)形式的多樣化程度（0.10）20.08110.44120.4800.006.理論聯(lián)系實(shí)際程度及教學(xué)案例使用情況（0.10）50.20140.5660.2400.007.輔助教學(xué)環(huán)節(jié)及考核情況(0.10)40.1660.24130.5220.088.教學(xué)改革與創(chuàng)新情況(0.10)30.1280.32120.4820.089.從本課程學(xué)習(xí)中所獲得的收益程度（0.15）50.20120.4860.2420.08綜合評價結(jié)果綜合隸屬度0.1680.4700.3180.044綜合得分81.43

隸屬度rij

指多個評價主體對某個評價對象在第i個項(xiàng)目下作出第j等級評定的可能性程度。

若記：隸屬度矩陣為

評價項(xiàng)目權(quán)重向量為

評價等級分值向量為

則有：綜合隸屬度向量

S=W?R

綜合得分

第九章

系統(tǒng)決策本章重點(diǎn)：概念、決策樹、貝葉斯決策§9.1

系統(tǒng)決策概述決策：決策是為達(dá)到某種目標(biāo)，從若干個問題求解方案中選出一個最優(yōu)（最合理）方案的過程。決策的重要性：決策是一切管理工作的核心。決策正確帶來一本萬利，決策失誤也是最大的失誤。1）名詞解釋系統(tǒng)決策：在系統(tǒng)工程的工作過程中，由系統(tǒng)開發(fā)得到的若干解決問題的方案，經(jīng)過系統(tǒng)建模、系統(tǒng)分析及系統(tǒng)評價等步驟后，最終從被選方案中選出最佳的開發(fā)方案。一、決策和決策過程2）決策過程描述H.A.西蒙將決策過程分為四個主要階段：1找出制定決策的理由2找到可能的行動方案3在諸行動方案中進(jìn)行抉擇4對一進(jìn)行的抉擇進(jìn)行評價情報活動設(shè)計(jì)活動抉擇活動實(shí)施與評價§9.2

風(fēng)險型決策方法一、什么是風(fēng)險型決策？風(fēng)險型決策又稱隨機(jī)型決策，是決策者根據(jù)幾種不同自然狀態(tài)可能發(fā)生的概率所進(jìn)行的決策。二、風(fēng)險型決策存在的條件1、存在一個或以上的決策目標(biāo)2、存在兩個以上的決策變量（行動方案）3、存在兩種以上的狀態(tài)變量（自然狀態(tài)）4、存在不同自然狀態(tài)下的損益值5、存在各種自然狀態(tài)將會出現(xiàn)的概率風(fēng)險型決策所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)主要是期望值標(biāo)準(zhǔn)。每個方案的益損期望值可表示為Vi—第i

方案的益損期望值；Vij—第i

方案在自然狀態(tài)Sj下的益損值；Pj—自然狀態(tài)Sj出現(xiàn)的概率。以期望值為標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)險型決策方法一般有三種，即決策表法、決策矩陣法和決策樹法。一、決策表法決策表法是分別計(jì)算出方案在不同自然狀態(tài)下的益損期望值，并列成表，然后從中選擇收益期望值最大或者損失期望值最小的方案作為最優(yōu)方案。例9.1某冷飲店要制定七八月份的日進(jìn)貨計(jì)劃。該品質(zhì)的冷飲進(jìn)貨成本為每箱30元，銷售價為50元，當(dāng)天銷售后每箱可獲利20元。如果剩一箱，由于冷藏及其它原因要虧損10元。今年的市場情況不清楚，但有前兩年同期120天的日銷售資料如表9－2所示。問今年平均每天進(jìn)多少箱為好？表9－2冷飲日銷售情況日銷售量(箱) 完成銷售量的天數(shù) 概率值

100 24 24/120=0.2 110 48 48/120=0.4 120 36 36/120=0.3 130 12 12/120=0.1

合計(jì) 120 1.0解：先根據(jù)前兩年數(shù)據(jù)，確定不同日銷售量(自然狀態(tài))的出現(xiàn)概率值，見表9－2。再根據(jù)每天可能的銷售量，計(jì)算不同進(jìn)貨方案(行動方案)的收益值，并編成決策表如表9－3所示(其中計(jì)算依據(jù)由題意給出)。表9－3例9.1決策表100箱 110箱 120箱 130箱0.2 0.4 0.3 0.1期望利潤值100箱 2000 2000 2000 2000 2000110箱 1900 2200 2200 2200 2140120箱 1800 2100 2400 2400 2160130箱 1700 2000 2300 2600 2090銷售狀態(tài)

概率利潤(元)

方案100箱進(jìn)貨計(jì)劃方案的期望利潤值為：20000.2+20000.4+20000.3+20000.1=2000元19000.2+22000.4+22000.3+22000.1=2140元110箱進(jìn)貨計(jì)劃方案的期望利潤值為：18000.2+21000.4+24000.3+2400