系統(tǒng)工程學(xué)第六章課件

第六章系統(tǒng)評(píng)價(jià)第一節(jié)系統(tǒng)評(píng)價(jià)概述第二節(jié)系統(tǒng)評(píng)價(jià)的步驟及構(gòu)成第三節(jié)系統(tǒng)評(píng)價(jià)的理論與方法1第一節(jié)系統(tǒng)評(píng)價(jià)概述1系統(tǒng)評(píng)價(jià)的含義2系統(tǒng)評(píng)價(jià)的內(nèi)容3評(píng)價(jià)的原則21系統(tǒng)評(píng)價(jià)的含義評(píng)價(jià)是對(duì)各方案實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)目標(biāo)的優(yōu)劣程度的判定。評(píng)價(jià)是一項(xiàng)技術(shù)性工作，由與系統(tǒng)有關(guān)的各學(xué)科、各方面的專家來完成，評(píng)價(jià)是決策的前提和依據(jù)。評(píng)價(jià)前提：熟悉方案、確定評(píng)價(jià)基準(zhǔn)33評(píng)價(jià)的原則評(píng)價(jià)的客觀性方案的可比性指標(biāo)的體系性5評(píng)價(jià)的客觀性評(píng)價(jià)資料的全面和可靠評(píng)價(jià)人員的傾向和被迫評(píng)價(jià)人員的組成、知識(shí)結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)的時(shí)間、地點(diǎn)6方案的可比性方案實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的基本功能方案存在差異性（技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性）7第二節(jié)系統(tǒng)評(píng)價(jià)的步驟及構(gòu)成1評(píng)價(jià)系統(tǒng)分析2評(píng)價(jià)資料收集3評(píng)價(jià)指標(biāo)選擇和體系構(gòu)成4評(píng)價(jià)函數(shù)的確定5評(píng)價(jià)值的計(jì)算6綜合評(píng)價(jià)91評(píng)價(jià)系統(tǒng)分析評(píng)價(jià)的目的評(píng)價(jià)系統(tǒng)的范圍評(píng)價(jià)的立場評(píng)價(jià)的時(shí)期評(píng)價(jià)系統(tǒng)環(huán)境分的析102評(píng)價(jià)資料收集資料包括如下幾個(gè)方面：系統(tǒng)功能方面系統(tǒng)費(fèi)用方面系統(tǒng)可靠性方面系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)程度和時(shí)間方面11評(píng)價(jià)指標(biāo)選擇指標(biāo)與評(píng)價(jià)目的相關(guān)指標(biāo)的大類和數(shù)量指標(biāo)之間的關(guān)系13建立價(jià)值體系或評(píng)價(jià)體系

評(píng)價(jià)體系要回答的問題：評(píng)價(jià)指標(biāo)如何定量化評(píng)價(jià)中的主觀成分和客觀成分如何分離如何進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)如何確定價(jià)值觀問題等。144評(píng)價(jià)函數(shù)的確定評(píng)價(jià)函數(shù)是一個(gè)數(shù)學(xué)模型評(píng)價(jià)函數(shù)是多屬性、多目標(biāo)的不同的評(píng)價(jià)問題對(duì)應(yīng)于不同的評(píng)價(jià)函數(shù)同一問題可用不同的評(píng)價(jià)函數(shù)156綜合評(píng)價(jià)綜合評(píng)價(jià)的作用綜合評(píng)價(jià)的途徑17第三節(jié)系統(tǒng)評(píng)價(jià)的理論與方法理論效用理論確定性理論不確定性理論模糊集理論最優(yōu)化理論方法費(fèi)用/效益分析法關(guān)聯(lián)矩陣法模糊評(píng)價(jià)法層次分析法18層次分析法

層次分析法（AnalyticalProcess，簡稱AHP）是美國運(yùn)籌學(xué)家薩迪教授（ThomasL.Saaty）于70年代中期提出的。它是把一個(gè)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(duì)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(huì)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。19AHP的基本步驟（1）構(gòu)造系統(tǒng)問題的層次結(jié)構(gòu)模型；（2）建立判斷矩陣，計(jì)算相對(duì)權(quán)重，這又稱為層次單排序；（3）判斷一致性檢驗(yàn)；（4）計(jì)算組合權(quán)重，并通過組合權(quán)重的對(duì)比，得到?jīng)Q策方案的優(yōu)劣順序，又稱為層次總排序21遞階層次結(jié)構(gòu)目標(biāo)層GG最高層準(zhǔn)則層CC1C2…Ck…Cm中間層

方案層BB1B2…Bi…Bn最低層

22構(gòu)造判斷矩陣判斷矩陣是將層次結(jié)構(gòu)模型中同一層次的要素相對(duì)于上層的某個(gè)因素，相互間作成對(duì)比較而形成的矩陣P.

P=[bij]

n×nbij是以Ck為準(zhǔn)則Bi與Bj哪個(gè)更重要、更強(qiáng)來確定的。23計(jì)算權(quán)重求和法求根法特征向量法計(jì)算判斷矩陣權(quán)重的近似方法，用于精度要求不高的場合。對(duì)于計(jì)算精度要求較高的場合，近似算法會(huì)造成較大的積累誤差，一般可采用特征向量法。25求和法（1）將矩陣按列歸一化（列和為1）：（2）按行求和（3）歸一化：所得(i=1,2,…,n)即為A的特征向量的近似值。26

判斷一致性檢驗(yàn)完全一致性

根據(jù)矩陣?yán)碚摚粽シ淳仃嘝=[bij]

n×n對(duì)于所有的i,j=1,2,…,n，均有bij=bik/bjk成立，則稱P具有完全一致性。此時(shí)，正互反矩陣P具有唯一非零的最大特征值，且=n。實(shí)際上，由于正互反矩陣的bii=1(i=1,2,…,n)

29一致性檢驗(yàn)指標(biāo)對(duì)于任意的判斷矩陣，C.I.的值越大，判斷矩陣的估計(jì)偏差也就越大，偏離一致性的程度就越大。C.I.＜0.1時(shí)，判斷矩陣的一致性可以接受30綜合權(quán)重計(jì)算設(shè)C級(jí)有m個(gè)要素c1,c2,…,cm，其對(duì)目標(biāo)層的重要度為w1,w2,…,wm；它的下級(jí)有n個(gè)要素p1,p2,…,pi關(guān)于cj的相對(duì)重要度為vij，則P級(jí)的要素pi的綜合權(quán)重為31層次分析法應(yīng)用舉例某企業(yè)欲投資生產(chǎn)輕工產(chǎn)品，現(xiàn)擬定了三個(gè)投資方案：P1——生產(chǎn)某種家用電器，P2——生產(chǎn)某緊俏產(chǎn)品，P3——生產(chǎn)本地的傳統(tǒng)產(chǎn)品。評(píng)價(jià)準(zhǔn)則有：I1——風(fēng)險(xiǎn)程度，I2——資金利潤率，I3——轉(zhuǎn)產(chǎn)難易。經(jīng)初步分析認(rèn)為：P1資金利潤率高，競爭風(fēng)險(xiǎn)大；P2利潤稍低一些，但風(fēng)險(xiǎn)小，易轉(zhuǎn)產(chǎn)；P3則高利潤，高風(fēng)險(xiǎn)，很難轉(zhuǎn)產(chǎn)?，F(xiàn)應(yīng)用AHP選擇方案32步驟（1）建立層次結(jié)構(gòu)模型。該選擇型問題的層次結(jié)構(gòu)模型如下圖所示，該模型是完全相關(guān)結(jié)構(gòu)。

（2）建立判斷矩陣，計(jì)算相對(duì)權(quán)重。判斷矩陣有PT-I，PP1–I，PP2-I，PP3-I

等4個(gè)，分別是G對(duì)C層，以及P1，P2，P3對(duì)I層的判斷矩陣，用1~9標(biāo)度法確定矩陣元素值，計(jì)算各矩陣的相對(duì)權(quán)重，結(jié)果見以下各表。

（3）一致性檢驗(yàn)。檢驗(yàn)結(jié)果顯示4個(gè)判斷矩陣均滿足一致性要求。

（4）計(jì)算組合權(quán)重，選擇投資方案。33投資效果好（T）風(fēng)險(xiǎn)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）34判斷矩陣及其分析處理TI1I2I3ViWioI111/320.8740.230I23152.4660.648I31/21/510.4640.122[注]Wi的求取采用方根法（幾何平均值法）

I1P1P2P3ViWioP111/31/50.4060.105P2311/31.0000.258P35312.4660.63735I2P1P2P3ViWioP11272.4100.592P21/2151.3570.333P31/71/510.3060.075I3P1P2P3ViWioP111/31/70.3620.081P2311/50.8430.188P37513.2710.73136綜合權(quán)重37結(jié)論從組合權(quán)重的計(jì)算結(jié)果來看，三個(gè)方案的優(yōu)劣順序?yàn)镻1，P2，P3，所以應(yīng)以投資生產(chǎn)家電產(chǎn)品（P1）為實(shí)施方案。38案例：科技綜合實(shí)力評(píng)價(jià)1評(píng)價(jià)的必要性2因素選擇3指標(biāo)選擇4評(píng)價(jià)指標(biāo)體系5計(jì)算39因素選擇科技綜合實(shí)力研究成果表明，科技投入是科技發(fā)展的前提和基礎(chǔ)，科技活動(dòng)過程是科技工作的實(shí)踐階段，科技產(chǎn)出是科技活動(dòng)成敗的重要標(biāo)志，投入—活動(dòng)—產(chǎn)出三個(gè)方面代表了科學(xué)技術(shù)過程中三個(gè)有機(jī)聯(lián)系的不同階段，每個(gè)階段的評(píng)價(jià)指標(biāo)應(yīng)當(dāng)不同，三個(gè)方面綜合起來進(jìn)行評(píng)價(jià)可以合理反映科學(xué)技術(shù)發(fā)展全過程的水平和實(shí)力。因此，我們也從投入—活動(dòng)—產(chǎn)出三個(gè)方面研究科技綜合實(shí)力評(píng)價(jià)指標(biāo)。由于影響科技綜合實(shí)力的因素很多，經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)、自然資源、人口結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)設(shè)施、社會(huì)環(huán)境、地理位置等各方面因素都對(duì)其起著不同的作用，40指標(biāo)選擇由于有些因素很難計(jì)量，有些因素的內(nèi)涵不很明確，因此，我們選擇如下評(píng)價(jià)指標(biāo)：

科技投入方面：科技投入包括科技人員投入和資金投入指標(biāo)。科技活動(dòng)方面：科技活動(dòng)單位數(shù)量、各類科研課題(項(xiàng)目)數(shù)量、在校大學(xué)生數(shù)量指標(biāo)科技產(chǎn)出方面：科技論文、專利、技術(shù)貿(mào)易額和科技進(jìn)步指標(biāo)

41指標(biāo)選擇原因科技人員是第一生產(chǎn)力的開拓者和代表者，是科技創(chuàng)新的主體，開展科學(xué)技術(shù)進(jìn)步活動(dòng)的核心力量?？萍既藛T數(shù)量和素質(zhì)是衡量科技綜合實(shí)力的重要基礎(chǔ)指標(biāo)，用科技人員總數(shù)和每萬人中科技人員數(shù)作為重要的評(píng)價(jià)指標(biāo).科學(xué)家工程師是指具有大學(xué)本科及以上學(xué)歷和雖不具備上述學(xué)歷但有高、中級(jí)職稱的人員?？茖W(xué)家工程師擔(dān)負(fù)著科學(xué)發(fā)現(xiàn)、知識(shí)進(jìn)步和科技創(chuàng)新的重任，是科技活動(dòng)的主要人力因素，其人數(shù)的總量和相對(duì)量是表征科技人力的一個(gè)重要指標(biāo)。42資金投入是進(jìn)行科技活動(dòng)的基礎(chǔ)?？萍家@得新的發(fā)展，資金投入為重要的支撐條件，資金投入的總量和相對(duì)量是表征科技實(shí)力的重要指標(biāo)。資金投入包括資金投入總量、科技人員人均經(jīng)費(fèi)數(shù)量和研究與開發(fā)經(jīng)費(fèi)研究與試驗(yàn)發(fā)展(R&D)是為了增進(jìn)知識(shí)以及利用這些知識(shí)去開創(chuàng)新的用途而進(jìn)行的系統(tǒng)的創(chuàng)造性工作

。研究與發(fā)展經(jīng)費(fèi)是指投入基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究和試驗(yàn)發(fā)展3類科技活動(dòng)的經(jīng)費(fèi)，R&D經(jīng)費(fèi)直接反映區(qū)域科技活動(dòng)的能力及其活動(dòng)狀況，直接影響到科技成果的獲得。故R&D經(jīng)費(fèi)總量和R&D經(jīng)費(fèi)占國內(nèi)生產(chǎn)總值的比重也是衡量區(qū)域投入規(guī)模和科技實(shí)力的重要指標(biāo)。

43指標(biāo)選擇原因科技活動(dòng)是科技工作的實(shí)踐階段，是與科技知識(shí)的產(chǎn)生、發(fā)展、傳播和應(yīng)用密切相關(guān)的活動(dòng)。科技活動(dòng)的深度和廣度在一定程度上揭示科技實(shí)力的強(qiáng)弱?？蒲袡C(jī)構(gòu)、高等院校和大中型企業(yè)是從事科學(xué)研究和技術(shù)開發(fā)的主體，是進(jìn)行科技攻關(guān)的基層單位，科技活動(dòng)的主要承擔(dān)者?？茖W(xué)研究和技術(shù)開發(fā)、推廣是科技活動(dòng)的主要內(nèi)容?？萍蓟顒?dòng)單位數(shù)量、各類科研課題(項(xiàng)目)數(shù)量是反映區(qū)域科技實(shí)力的重要指標(biāo)。任何一個(gè)經(jīng)濟(jì)大國，科技強(qiáng)國，無不是教育強(qiáng)盛的國家，綜合分析和評(píng)價(jià)一個(gè)國家或地區(qū)科技實(shí)力水平，不僅應(yīng)看到科學(xué)技術(shù)水平發(fā)展的現(xiàn)狀，而且也應(yīng)注重其未來發(fā)展?jié)摿ΑＴ谛４髮W(xué)生數(shù)量是未來科學(xué)家和工程師的后備力量，是科技人力資源的組成部分，因而也是衡量科技實(shí)力的一項(xiàng)重要的潛在指標(biāo)。44指標(biāo)選擇原因科技產(chǎn)出反映區(qū)域科技創(chuàng)新能力和科技活動(dòng)的活躍程度，科技產(chǎn)出多少反映科技實(shí)力的大小?？萍颊撐氖窃诳萍伎锷习l(fā)表的最初的科學(xué)研究成果?？萍颊撐牡臄?shù)量和質(zhì)量是科技產(chǎn)出(尤其是基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究產(chǎn)出)度量的重要指標(biāo)之一。專利數(shù)是獲得專利權(quán)的創(chuàng)造發(fā)明的數(shù)量、反映技術(shù)水平，表明區(qū)域的技術(shù)創(chuàng)新能力。專利數(shù)包括專利申請(qǐng)數(shù)和專利授權(quán)數(shù)。技術(shù)貿(mào)易是科技轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的有效途徑，技術(shù)貿(mào)易額反映技術(shù)的創(chuàng)新和消化吸收能力，也是衡量區(qū)域科技綜合實(shí)力的重要指標(biāo)。科學(xué)技術(shù)對(duì)社會(huì)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)增長有巨大的推動(dòng)作用，技術(shù)進(jìn)步的速度、技術(shù)進(jìn)步對(duì)經(jīng)濟(jì)增長的貢獻(xiàn)率也是對(duì)科技綜合實(shí)力水平的一個(gè)反映。45數(shù)據(jù)無量綱化處理

為確保測評(píng)數(shù)據(jù)可比，在具體指數(shù)計(jì)算中，必須對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行同趨化處理和無量綱化處理。數(shù)據(jù)同趨化處理主要解決不同趨向的數(shù)據(jù)加總問題，主要是指現(xiàn)有的各種綜合測評(píng)中的“逆指標(biāo)”處理；數(shù)據(jù)無量綱化處理主要是解決不同性質(zhì)的數(shù)據(jù)可比問題。數(shù)據(jù)同趨化處理較簡單，一般可采取取倒數(shù)或賦負(fù)值的方法。數(shù)據(jù)無量綱化處理相對(duì)較復(fù)雜，最常用的方法有二種：標(biāo)準(zhǔn)化和指數(shù)化。數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化處理，主要是以指標(biāo)的總體平均值為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的數(shù)學(xué)處理，其結(jié)果是以0為中心的數(shù)據(jù)。46科技綜合實(shí)力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系與權(quán)重系數(shù)

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科技綜合實(shí)力評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定

1．主觀賦權(quán)。主觀賦權(quán)法是根據(jù)各個(gè)指標(biāo)的主觀重視程度進(jìn)行賦權(quán)的一種方法，包括排序法、專家調(diào)查法、環(huán)比評(píng)分法、層次分析法(AHP)等。如專家賦權(quán)，是指通過一定方法綜合多位專家對(duì)各指標(biāo)給出的權(quán)重進(jìn)行賦權(quán)。這種方法的缺點(diǎn)是受人為因素的影響較大。

2．客觀賦權(quán)。是指從原始數(shù)據(jù)出發(fā)，通過一定的數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法取得指標(biāo)權(quán)重的一種賦權(quán)方法，主要有主成分分析法、熵值賦權(quán)法等。這種方法客觀性強(qiáng)，不易受到人為因素的影響，如主成分分析法等48

系統(tǒng)工程今后發(fā)展方向

1、復(fù)雜系統(tǒng)的一般性質(zhì)和行為規(guī)律

復(fù)雜系統(tǒng)演化規(guī)律的研究，復(fù)雜系統(tǒng)研究的方法論，非線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)、不確定性、突變、分叉、混沌、穩(wěn)定性。

2、復(fù)雜系統(tǒng)的建模和描述方法

面向?qū)ο蟮姆椒ǎ问交椒?，?shù)學(xué)模型

3、復(fù)雜性科學(xué)應(yīng)用研究

金融系統(tǒng)的復(fù)雜性，社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的復(fù)雜性，生物系統(tǒng)的復(fù)雜性，資源環(huán)境系統(tǒng)的復(fù)雜性。

4、復(fù)雜性科學(xué)理論研究

復(fù)雜系統(tǒng)的演化、復(fù)雜系統(tǒng)研究的方法論等。

5、復(fù)雜系統(tǒng)的模擬與行為預(yù)則計(jì)算機(jī)模擬方法、數(shù)值計(jì)算496、特定類型復(fù)雜系統(tǒng)的研究

7、對(duì)系統(tǒng)生長、演化的組織以及人工生命進(jìn)行深入研究，建立適應(yīng)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、軍事等系統(tǒng)的自創(chuàng)