系统工程(完整版课件).ppt

1、12 是我国建国以来最大的工程项目，它的论证、是我国建国以来最大的工程项目，它的论证、组织、实施与管理可以说就是一个庞大的系统组织、实施与管理可以说就是一个庞大的系统工程问题，这项工程涉及到了国家及地方的众工程问题，这项工程涉及到了国家及地方的众多部门，如水利、电力、能源、文物、生态、多部门，如水利、电力、能源、文物、生态、移民等等，涉及到几个省的上百个县市，同时移民等等，涉及到几个省的上百个县市，同时实施过程要由众多单位共同努力，时间横跨将实施过程要由众多单位共同努力，时间横跨将近近2020年。年。3粮食价格的调整粮食价格的调整燃料能源价格燃料能源价格银行利率银行利率外汇牌价外汇牌价对于我们

2、今天生活中所关心的各种社会经济对于我们今天生活中所关心的各种社会经济问题，如经济改革、价格问题、体制改革及问题，如经济改革、价格问题、体制改革及各种政策的出台都是要经过充分的系统的论各种政策的出台都是要经过充分的系统的论证，这些都与系统工程有关。证，这些都与系统工程有关。例如：例如：4企业的长远规划企业的长远规划新产品开发新产品开发区域规划区域规划大项目管理大项目管理将来在我们的实际工作中，我们会遇到将来在我们的实际工作中，我们会遇到许许多多的系统工程问题，许许多多的系统工程问题，比如：比如：56公元前古希腊对公元前古希腊对“宇宙大系统宇宙大系统”的认识；的认识；我国西周时期的我国西周时期的“

3、阴阳二气阴阳二气”及金、木、及金、木、水、火、土水、火、土“五行五行”；东汉时期形成的东汉时期形成的“二十四节气二十四节气”；周秦到西汉时期的周秦到西汉时期的“皇帝内经皇帝内经”。系统概念的形成系统概念的形成只见森林7系统概念的形成系统概念的形成u1515世纪下半叶以后：世纪下半叶以后：u1919世纪：世纪：u辨证唯物主义：辨证唯物主义：“只见树木只见树木”具体化具体化“先见森林，后见树木先见森林，后见树木”世界是由无数相互关联、世界是由无数相互关联、相互依赖、相互制约和相互依赖、相互制约和相互作用的过程所形成相互作用的过程所形成的统一整体。的统一整体。科学系统思科学系统思想的实质想的实质8系

4、统的概念系统的概念一台机器、一个部门、一项计划、一个研究项一台机器、一个部门、一项计划、一个研究项目、一种组织、一套制度都可以看成一个系统目、一种组织、一套制度都可以看成一个系统;系统的存在具有普遍性系统的存在具有普遍性;系统的概念是相对的而不是绝对的，它没有绝系统的概念是相对的而不是绝对的，它没有绝对规模的界限。对规模的界限。系统是由两个以上系统是由两个以上有机联系有机联系、相互作用相互作用的的要素所组成，具有特定功能、结构和环境要素所组成，具有特定功能、结构和环境的的整体整体。91）集合性。）集合性。系统是由两个以上的可以相互区别的要素所组成。系统是由两个以上的可以相互区别的要素所组成。2

5、）相关性。）相关性。组成系统的各要素之间具有相互联系、相互作用组成系统的各要素之间具有相互联系、相互作用 、相互依赖的特定关系。某、相互依赖的特定关系。某要素若发生变化则会影响其他要素若发生变化则会影响其他 要素的状态变化。要素的状态变化。3）层次性。）层次性。一个系统可分解为若干子系统，而子系统还可以一个系统可分解为若干子系统，而子系统还可以 分解为亚子系统等等，以致最终可分解为要素，这样就可构分解为亚子系统等等，以致最终可分解为要素，这样就可构 成具有特定的空间层次结构。例如一个公司就是由子公司或二成具有特定的空间层次结构。例如一个公司就是由子公司或二 级厂级厂(矿矿)、车间、工段、班组，

6、以及相应的职能部门构成。各、车间、工段、班组，以及相应的职能部门构成。各 层次的子系统相互联系，相互作用，以其特有的功能为统一的层次的子系统相互联系，相互作用，以其特有的功能为统一的 目标而相互协调运行。目标而相互协调运行。4 4）整体性。）整体性。系统不是各个要素的简单拼凑，而是根据特定的统一系统不是各个要素的简单拼凑，而是根据特定的统一 性要求协调存在于系统整体之中。是具有整体的特定功能和特性性要求协调存在于系统整体之中。是具有整体的特定功能和特性。整体性强调要素间的协调与综合，这样才能获得具有良好功能。整体性强调要素间的协调与综合，这样才能获得具有良好功能 的系统。的系统。105.功能性

7、。功能性。功能性是系统的基本特性之一：它表明系统具有的作用功能性是系统的基本特性之一：它表明系统具有的作用和效能，系统的功能以系统的结构为基础。系统的特定结构决定系和效能，系统的功能以系统的结构为基础。系统的特定结构决定系统的特定功能，系统不同，其功能也不同、这正是区别一个系统和统的特定功能，系统不同，其功能也不同、这正是区别一个系统和另一个系统的主要标志。人造系统是根据系统目的来设定功能，而另一个系统的主要标志。人造系统是根据系统目的来设定功能，而自然系统虽无目的但却有功能。自然系统虽无目的但却有功能。6环境适应性。环境适应性。任何一个系统都存在于一定的物质环境之中，它任何一个系统都存在于一

8、定的物质环境之中，它必然与环境不断地进行物质、能量、信息的交换。外界环境的变化必然与环境不断地进行物质、能量、信息的交换。外界环境的变化对系统内部要素产生干扰，使要素和要素关系发生变化，从而可能对系统内部要素产生干扰，使要素和要素关系发生变化，从而可能引起系统功能的波动。所以系统必须适应外部环境的变化，这样的引起系统功能的波动。所以系统必须适应外部环境的变化，这样的系统才更有生命力。系统才更有生命力。系统的特性系统的特性113.3.系统的分类系统的分类1213(2)美国著名学者美国著名学者H切斯纳指出：切斯纳指出：“系统工程认为虽然每个系统都系统工程认为虽然每个系统都由许多不同的特殊功能部分所

9、组成，而这些功能部分之间又存在着由许多不同的特殊功能部分所组成，而这些功能部分之间又存在着相互关系，但是每一个系统都是完整的整体，每一个系统都要求有相互关系，但是每一个系统都是完整的整体，每一个系统都要求有一个或若干个目标。系统工程则是按照各个目标进行权衡，全面求一个或若干个目标。系统工程则是按照各个目标进行权衡，全面求得最优解得最优解(或满意解或满意解)的方法，并使各组成部分能够最大限度地互相的方法，并使各组成部分能够最大限度地互相适应适应”。1.1.系统工程的定义系统工程的定义(1)中国科学家钱学森指出：中国科学家钱学森指出：“系统工程是组织管理系统的规划、系统工程是组织管理系统的规划、研

10、究、设计、制造、试验和使用的科学方法研究、设计、制造、试验和使用的科学方法”，“系统工程是一门系统工程是一门组织管理的技术组织管理的技术”。至今还没至今还没有统一定有统一定义义14(3)日本学者三浦武雄指出：日本学者三浦武雄指出：“系统工程与其它工程学不同之处在系统工程与其它工程学不同之处在于它是跨越许多学科的科学，而且是填补这些学科边界空白的边缘于它是跨越许多学科的科学，而且是填补这些学科边界空白的边缘科学。因为系统工程的目的是研究系统，而系统不仅涉及到工程学科学。因为系统工程的目的是研究系统，而系统不仅涉及到工程学的领域，还涉及到社会、经济和政治等领域，为了圆满解决这些交的领域，还涉及到社

11、会、经济和政治等领域，为了圆满解决这些交叉领域的问题，除了需要某些纵向的专门技术以外，还要有一种技叉领域的问题，除了需要某些纵向的专门技术以外，还要有一种技术从横向把它们组织起来，这种横向技术就是系统工程，也就是研术从横向把它们组织起来，这种横向技术就是系统工程，也就是研究系统所需的思想、技术和理论等体系化的总称。究系统所需的思想、技术和理论等体系化的总称。”系统工程的定义系统工程的定义(4)中国大百科全书中国大百科全书自动控制与系统工程卷自动控制与系统工程卷指出：指出：“系统工程系统工程是从整体出发合理开发、设计、实施和运用系统的工程技术。它是是从整体出发合理开发、设计、实施和运用系统的工程

12、技术。它是系统科学直接改造世界的工程技术。系统科学直接改造世界的工程技术。”15(5)日本工业标准日本工业标准(JIS)规定：规定：“系统工程是为了更好地达到系统目系统工程是为了更好地达到系统目标，而对系统的构成要素、组织结构、信息流动和控制机构等进行标，而对系统的构成要素、组织结构、信息流动和控制机构等进行分析与设计的技术分析与设计的技术”。系统工程的定义系统工程的定义 系统工程是一门研究大规模复杂系统的系统工程是一门研究大规模复杂系统的交交叉学科叉学科，它是根据整体协调的需要，综合运用，它是根据整体协调的需要，综合运用各种现代科学思想、理论、技术、方法、工具，各种现代科学思想、理论、技术、

13、方法、工具，对系统进行研究分析、设计制造和服务，使系对系统进行研究分析、设计制造和服务，使系统整体尽量达到最佳协调和最满意的优化。统整体尽量达到最佳协调和最满意的优化。钱学森提出的现代科学技术体系钱学森提出的现代科学技术体系四个层次一座桥梁四个层次一座桥梁17系统工程研究对象系统工程研究对象不限于物质系统，还包括自然系统、不限于物质系统，还包括自然系统、社会经济系统、经营管理系统、军社会经济系统、经营管理系统、军事指挥系统等等。事指挥系统等等。系统工程在系统工程在自然科学自然科学与与社会科学社会科学之间架设了一之间架设了一座沟通的桥梁。座沟通的桥梁。182.2.系统工程的理论基础系统工程的理论

14、基础 从系统工程的定义可以看出，系统工程从系统工程的定义可以看出，系统工程是一门跨学科的是一门跨学科的边缘性交叉学科边缘性交叉学科，它包括，它包括自然、社会及工程设计分析等方面的知识，自然、社会及工程设计分析等方面的知识，它是由一般它是由一般系统论系统论、经济控制论经济控制论、运筹学运筹学等学科相互渗透、交叉发展而形成的。等学科相互渗透、交叉发展而形成的。193.3.系统工程与一般工程比较的特点系统工程与一般工程比较的特点传统工程传统工程系统工程系统工程研究研究对象对象特定的工程物质不局限于特定工程物质，也不局限于物质系统研究研究方法方法专业知识各种现代科学知识和专业知识着眼点着眼点局部最优整

15、体最优204.4.系统工程与运筹学区别系统工程与运筹学区别侧重于评价和改进现有系统、设计新系统。侧重于评价和改进现有系统、设计新系统。通常涉及现有系统运营情况，侧重于资通常涉及现有系统运营情况，侧重于资源的最优配置。源的最优配置。21系统工程作为一门交叉学科，日益向多种学系统工程作为一门交叉学科，日益向多种学科渗透和交叉发展。科渗透和交叉发展。系统工程作为一门软科学，日益受到人们系统工程作为一门软科学，日益受到人们的重视。的重视。22复杂适应系统理论（复杂适应系统理论（CASCAS理论）理论）系统工程朝着系统工程朝着“巨系统巨系统”的方向发展的方向发展综合集成研讨厅体系构想综合集成研讨厅体系构

16、想2324四、系统工程方法论四、系统工程方法论 它是系统工程思考问题和处理问题的一它是系统工程思考问题和处理问题的一般方法，把分析对象作为整体系统来考般方法，把分析对象作为整体系统来考虑，进行分析、设计、制造和使用时的虑，进行分析、设计、制造和使用时的基本思想方法和工作方法。基本思想方法和工作方法。系统工程方法论就是解决系统工程实践中系统工程方法论就是解决系统工程实践中的问题所应遵循的步骤、程序和方法。的问题所应遵循的步骤、程序和方法。252.2.系统工程与传统方法的区别系统工程与传统方法的区别从前面对系统工程的介绍可以看出，系统工程的目从前面对系统工程的介绍可以看出，系统工程的目标是通过什么

17、样的方法可使系统达到最优，而方法标是通过什么样的方法可使系统达到最优，而方法论是把设想付诸实现的过程。对于传统方法，它解论是把设想付诸实现的过程。对于传统方法，它解决问题的目标往往是单一的，比如设计一个产品或决问题的目标往往是单一的，比如设计一个产品或只强调成本低或只强调性能高，而系统工程对目标只强调成本低或只强调性能高，而系统工程对目标的考虑需要从系统运行的全过程即的考虑需要从系统运行的全过程即时间方面时间方面以及在以及在每个阶段中处理问题的特殊思维过程即每个阶段中处理问题的特殊思维过程即逻辑方面逻辑方面，并综合运用各种专业知识即并综合运用各种专业知识即知识方面知识方面来综合考虑来综合考虑。

18、26霍尔的霍尔的“三三维结构维结构”模模式式 27时间时间维维a)规划阶段规划阶段：主要是按照设计要求提出系统目标，主要是按照设计要求提出系统目标，制定规划和政策。制定规划和政策。b)拟定阶段：拟定阶段：完成的任务是提出具体的方案，进行完成的任务是提出具体的方案，进行系统的初步设计。系统的初步设计。c)分析阶段：分析阶段：对所设计的方案进行分析、比较。对所设计的方案进行分析、比较。d)运筹阶段运筹阶段：方案的综合选优，确定最优实施方案方案的综合选优，确定最优实施方案。e)实施阶段：实施阶段：系统的设计、安装及调试等。系统的设计、安装及调试等。f)运行阶段运行阶段：按照系统预定的用途工作。按照系

19、统预定的用途工作。g)更新阶段：更新阶段：按系统要求实施，取消旧系统，代之按系统要求实施，取消旧系统，代之以新系统，对系统改进。以新系统，对系统改进。28逻辑逻辑维维a)明确问题：明确问题：了解问题所处的环境，收集有关的了解问题所处的环境，收集有关的数据和资料，主要目的是弄清问题。数据和资料，主要目的是弄清问题。b)系统指标设计：系统指标设计：确定所要解决问题的目标和确定所要解决问题的目标和相应的评价准则。相应的评价准则。c)系统方案综合：系统方案综合：为实现预期目标，拟定所需采为实现预期目标，拟定所需采取的策略和应选择的方案。取的策略和应选择的方案。d)系统分析：系统分析：深入了解所提出的政

20、策措施和解决深入了解所提出的政策措施和解决方法，分析这些措施方法在实施中的预期效果。方法，分析这些措施方法在实施中的预期效果。29逻辑逻辑维维e)系统方案的优化与选择：系统方案的优化与选择：用数学规划等定量的用数学规划等定量的优化方法去判别各种方案的优劣，以进行方案选优化方法去判别各种方案的优劣，以进行方案选择。择。f)决策：决策：以指标体系为评价准则，在考虑决策者以指标体系为评价准则，在考虑决策者的偏好等基础上，选择最优方案。的偏好等基础上，选择最优方案。g)实施计划：实施计划：按决策结果制定实施方案和计划。按决策结果制定实施方案和计划。30知识知识维维 知识维是指各工作步骤所需的各门知识维

21、是指各工作步骤所需的各门专业知识，由于系统工程是个综合专业知识，由于系统工程是个综合性的交叉学科，在上述各阶段中，性的交叉学科，在上述各阶段中，执行任何一步都会涉及多种专业技执行任何一步都会涉及多种专业技术，如社会科学、工程技术、法律、术，如社会科学、工程技术、法律、商业、医药、艺术等等商业、医药、艺术等等。314 4、系统分析简介、系统分析简介l狭义的解释狭义的解释认为系统分析是系统工程的认为系统分析是系统工程的一项优化技术，是系统工程在非结构化一项优化技术，是系统工程在非结构化问题决策中的具体应用。问题决策中的具体应用。l系统工程方法论的基础是系统分析技术，系统工程方法论的基础是系统分析技

22、术，系统分析是完成系统工程问题的中心环节系统分析是完成系统工程问题的中心环节;l广义的解释广义的解释认为系统分析就是系统工程，认为系统分析就是系统工程，系统分析是系统工程的同义词系统分析是系统工程的同义词;325.5.系统分析的概念及要素系统分析的概念及要素系统分析是运用建模及预测、优化、仿真、系统分析是运用建模及预测、优化、仿真、评价等技术对系统的各有关方面进行定性评价等技术对系统的各有关方面进行定性与定量相结合的分析，为选择最优或满意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。的系统方案提供决策依据的分析研究过程。33系统分析的基本概念系统分析的基本概念系统分

23、析的目的系统分析的目的是在于分析系统内部与系是在于分析系统内部与系统环境之间、系统内部各要素之间的相互统环境之间、系统内部各要素之间的相互依赖、相互制约、相互促进的复杂关系，依赖、相互制约、相互促进的复杂关系，分析系统要素的层次结构关系及其对系统分析系统要素的层次结构关系及其对系统功能和目标的影响，通过建立系统的分析功能和目标的影响，通过建立系统的分析模型使系统各要素及其与环境之间的协调模型使系统各要素及其与环境之间的协调达到最佳状态，达到最佳状态，最终为系统决策提供依据。最终为系统决策提供依据。34系统分析的要素系统分析的要素（1）问题）问题（2）目的及目标）目的及目标（3）方案）方案（4）

24、模型）模型（5）评价）评价（6）决策者）决策者系统工程方法系统工程方法论论弄清问题弄清问题|目标选择目标选择|拟定方案拟定方案|建立模型建立模型|系统评价系统评价|系统决策系统决策|实施实施系系统统分分析析366.6.系统分析的程序系统分析的程序37（1 1）初步分析）初步分析 初步分析：初步分析：What?Why?Where?When?Who?How?l问题的目标问题的目标目标的层次性 目标的冲突38目标树 X X1 X2 X339目标冲突和利害冲突目标冲突和利害冲突 在目标分析过程中，系统分析人员在目标分析过程中，系统分析人员经常会发现，许多关键情况往往是由于经常会发现，许多关键情况往往是

25、由于存在着相互冲突的分目标造成的。这有存在着相互冲突的分目标造成的。这有两种情况：两种情况：一种是纯属专业性质的，即目标冲突问题；另一种是社会性质的，即利害冲突问题。40目标冲突目标冲突 例如在进行产品设计时，所可能强调的例如在进行产品设计时，所可能强调的两个目标：两个目标：一是尽可能低的成本 二是尽可能高的质量。解决办法：解决办法：建立一个没有矛盾的目标集，把引起矛盾的分目标剔除掉。采用所有分目标，寻求一个能达到冲突目标得以并存的方案。41利害冲突利害冲突 处理的方法处理的方法 ：目标方之一放弃自己的利益；保持其中一个目标，用其它方式补偿或部分补偿受损方的利益；通过协商调整目标系统，使之达到

26、目标相容。l例如企业在减员增效的过程中就至少有如例如企业在减员增效的过程中就至少有如下两个目标：下两个目标：一是提高企业的效益二是保证工作岗位不减员。427.7.系统分析的原则系统分析的原则 （1）坚持问题导向；（2）以整体为目标；（3）多方案模型分析和选优；（4）定量分析与定性分析相结合；（5）多次反复进行。烟囱锅炉除尘器煤目的：模拟烟囱排放的烟尘和目的：模拟烟囱排放的烟尘和SO2，据此提出，据此提出最佳治理方案。最佳治理方案。烟尘超标烟尘超标4.84倍，倍，SO2超标超标10.84倍倍8.8.系统分析举例系统分析举例1 拟定方案：拟定方案：修建高烟囱修建高烟囱120m（目前是（目前是45m

27、），投），投资估算资估算22万；万；不可行不可行(附近是机场）附近是机场）；该厂采用的是多管旋风加文丘里除尘器该厂采用的是多管旋风加文丘里除尘器，效率为，效率为93.8%，若改用电除尘器，除尘效，若改用电除尘器，除尘效率将提高到率将提高到99%，投资，投资70万；而对万；而对SO2，可，可以采用预洗或炉中添加石灰等方法，以采用预洗或炉中添加石灰等方法，可行可行；1 拟定方案：拟定方案：更换锅炉，投资更换锅炉，投资200万，能降低大约万，能降低大约23的飞灰，而对的飞灰，而对SO2没有减少。此外，还可没有减少。此外，还可能引起燃烧效率降低。若以降低燃烧效率能引起燃烧效率降低。若以降低燃烧效率2计

28、算，其年经济损失为计算，其年经济损失为11.76万元，万元，所以所以这是一个不理想的可行方案；这是一个不理想的可行方案；改用外地优质煤（目前是用本地区的褐改用外地优质煤（目前是用本地区的褐煤）。改用优质煤后，煤尘与煤）。改用优质煤后，煤尘与SO2的排放量的排放量估算分别为估算分别为85.53kg/h和和129.7kg/h，均小于，均小于标准量。此外还可节约燃料费标准量。此外还可节约燃料费191.7万元万元/年年。这是四个方案中比较理想的治理污染的这是四个方案中比较理想的治理污染的方案。方案。46471 1、模型及特征、模型及特征模型是现实系统的替代物。模型应反映出系统模型是现实系统的替代物。模

29、型应反映出系统的主要组成部分、各部分之间的相互关系，以及在的主要组成部分、各部分之间的相互关系，以及在运用条件下的因果作用及相互关系。运用条件下的因果作用及相互关系。特征：特征：（1）它是现实世界部分的抽象或模仿；）它是现实世界部分的抽象或模仿；（2）它是由那些与分析的问题有关的因素构成的；）它是由那些与分析的问题有关的因素构成的；（3）它表明了有关因素间的相互关系。）它表明了有关因素间的相互关系。48模型化模型化 模型化就是为描述系统的构成和行为，对实体系模型化就是为描述系统的构成和行为，对实体系统的各种因素进行适当筛选，用一定方式（数学、统的各种因素进行适当筛选，用一定方式（数学、图像等）

30、表达系统实体的方法。图像等）表达系统实体的方法。-构模的过构模的过程程l利用模型与原型之间某方面的相似关系，在研究利用模型与原型之间某方面的相似关系，在研究的过程中用模型来代替原型，通过对模型的研究的过程中用模型来代替原型，通过对模型的研究得到关于原型的一些信息。得到关于原型的一些信息。本质：本质：493.模型（化）的地位与作用作用：作用：（1 1）人们对客观系统一定程度研究结果的表达。）人们对客观系统一定程度研究结果的表达。（2 2）导致科学规律、理论、原理的发现。）导致科学规律、理论、原理的发现。（3 3）利用模型可以进行）利用模型可以进行“思想思想”试验。试验。50地位：地位：3.模型（

31、化）的地位与作用模型不能代替对客观系统内容的研究，只有在模型不能代替对客观系统内容的研究，只有在和对客体系统内容研究相配合时，其作用才能充分和对客体系统内容研究相配合时，其作用才能充分发挥。发挥。514.模型的分类v概念模型：概念模型：通过人们的经验、知识和直觉形成的。形式上分为思维、字句或描述的。v符号模型：符号模型：用符号来代表系统的各种因素和它们间 的相互关系。分为结构模型和数学模型。v类比模型：类比模型：和实际模型作用相同。v仿真模型：仿真模型：用计算机对系统进行仿真时所用的模型。v形象模型：形象模型：把现实的东西的尺寸进行改变后的表示。分为物理模型和图像模型。525.建立模型的一般原

32、则 建立方框图建立方框图 考虑信息相关性考虑信息相关性 考虑准确性考虑准确性 考虑结集性考虑结集性536.建模的基本步骤明确建模的目的和要求；对系统进行一般语言描述；弄清系统中的主要因素及其相互关系；确定模型的结构；估计模型的参数；实验研究；必要修改。547.模型化的基本方法（4）老手法：（2）实验方法：（3）综合方法：（1）分析方法：（5）辨证法：55561.1.结构模型简介结构模型简介 结构模型是定性表示系统构成要素以及它结构模型是定性表示系统构成要素以及它们之间存在着的本质上相互依赖、相互制约和们之间存在着的本质上相互依赖、相互制约和关联情况的模型。关联情况的模型。结构模型化结构模型化即

33、建立系统结构模型的过程。即建立系统结构模型的过程。57S=SS=S1 1,S,S2 2,S,S3 3,，S Sn n 要素的集合要素的集合2 2、系统结构的表达方、系统结构的表达方式式设系统由设系统由n(n2)n(n2)个要素个要素(S(S1 1，S S2 2，S S3 3，S Sn n)所组成所组成,其集合为其集合为S,S,则有则有58二元关系二元关系 根据系统的性质和研究的目的所约定的根据系统的性质和研究的目的所约定的一种需要讨论的、存在于系统中的两个要素一种需要讨论的、存在于系统中的两个要素（S Si i,S,Sj j ）之间的关系）之间的关系R Rijij(简记为简记为R)R)影响关系

34、、因果关系、包含关系、隶属关系及各种影响关系、因果关系、包含关系、隶属关系及各种可比较的关系（如大小、先后、轻重、优劣等）可比较的关系（如大小、先后、轻重、优劣等）元素元素S Si i 与与 S Sj j 之间的二元关系之间的二元关系Si R SjSi R SjSi R Sj59若若S Si iRSRSj j、S Sj jRSRSk k ,则有则有S Si iRSRSk k。反映两个要素的反映两个要素的间接联系间接联系，记作，记作R Rt t(t(t为传递次数为传递次数)。具有强连接关系的各要素之间存在具有强连接关系的各要素之间存在替换性替换性。既有S Si iRSRSj j,又有 S Sj

35、jRSRSi i二元关系的性质二元关系的性质传递性传递性强连接关系强连接关系60 我们把系统构成要素中满足某种二元关系我们把系统构成要素中满足某种二元关系R R的要的要素素S Si i、S Sj j的要素对（的要素对（S Si i，S Sj j）的集合，称为）的集合，称为S S上的上的二元关系集合，记作二元关系集合，记作R Rb b，即有：二元关系的集合二元关系的集合我们用系统的构成要素集合S和在S上确定的某种二元关系集合Rb来共同表示系统的某种基本结构。Rb=（Si，Sj）Si、SjS，SiRSj，i、j=1,2,n61例例1 1：某系统由七个要素：某系统由七个要素组成，其中组成，其中S S

36、2 2影响影响S S1 1，S S3 3影响影响S S4 4，S S4 4影响影响S S5 5，S S7 7影影响响S S2 2，S S4 4和和S S6 6相互影响。请用要素集合相互影响。请用要素集合S S和二元和二元关系集合关系集合Rb来表示该系统的基本结构。来表示该系统的基本结构。S=S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7Rb=(S2,S1),(S3,S4),(S4,S5),(S7,S2),(S4,S6),（S6,S4)要素的集合要素的集合二元关系的集合二元关系的集合（S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7）62系统结构的表达方式系统结构的表达方式有向连接图：有向连接图：S1 S2S

37、3 S4S5由节点和连接各节点的由节点和连接各节点的有向边组成的，用来表有向边组成的，用来表达系统结构的图形。达系统结构的图形。回路：回路：在有向连接图中，从某在有向连接图中，从某节点出发，沿着有向边，节点出发，沿着有向边，通过其它某些节点各一通过其它某些节点各一次，可回到该节点时，次，可回到该节点时，形成回路。形成回路。环：环：一个节点的有向边若直一个节点的有向边若直接与该节点相连接，则接与该节点相连接，则就构成了一个环。就构成了一个环。(2)(2)有向连接图法有向连接图法63树：树：图中只有一个图中只有一个源点源点(指只有有向边输出指只有有向边输出而无输入的节点而无输入的节点)或只有一个或

38、只有一个汇点汇点(指只有有向指只有有向边输入而无输出的节点边输入而无输出的节点)，没有回路和环。，没有回路和环。S1S2S3S6S7S4S5S2S1S3S6S7S4S5S1S2S3S6S7S4S564关联树：关联树：节点上有加权值节点上有加权值W W，边上有关联值，边上有关联值r rW=0.3W=0.7r=0.4r=0.6r=0.5r=0.5W=0.3*0.4=0.12W=0.3*0.6=0.18W=0.7*0.5=0.35W=0.7*0.5=0.35S2S1S3S6S7S4S565S=（S1,S2,S3,S4,S5,S6）Rb=(S2,S3),(S3,S1),(S3,S2),(S3,S4),

39、(S4,S5),（S4,S6)，(S5,S1),（S6,S1)例例2：已知某系统的要素及其二元关系如下，：已知某系统的要素及其二元关系如下，请用有向连接图表达该系统结构。请用有向连接图表达该系统结构。S2S1S3S4S5S6有向连接图：有向连接图：节点数节点数=要素个数；要素个数；有向边数有向边数=二元关系数。二元关系数。66图的基本的矩阵表示，描述图中各节点两图的基本的矩阵表示，描述图中各节点两 两间两间邻接邻接的关系的关系,记作记作A A。矩阵矩阵A A的元素的元素a aijij 定义：定义：(3)(3)系统结构的矩阵表达系统结构的矩阵表达邻接矩阵邻接矩阵aij=1 Si R Sj R表示

40、Si与Sj有关系0 Si R Sj R表示Si与Sj没有关系67A=S2S1S3S4S5S6例例3：邻接矩阵邻接矩阵:矩阵行矩阵行(列列)数数=有向连接图的节点数；有向连接图的节点数；行影响列；行影响列；矩阵中矩阵中“1”1”的个数的个数=有向连接图的有向边数。有向连接图的有向边数。对应每节点的行中，元素值为对应每节点的行中，元素值为1 1的数量，就是离的数量，就是离开该节点的有向边数；列中开该节点的有向边数；列中1 1的数量，就是进入该节的数量，就是进入该节点的有向边数。点的有向边数。S1 S2 S3 S4 S5 S6S1 S2 S3 S4 S5 S600000100000111000000

41、101100010000000011111111000000000000000000000000000068 汇点：汇点：矩阵矩阵A A中元素全为零的行所对应的节点。中元素全为零的行所对应的节点。源点：源点：矩阵矩阵A A中元素全为零的列所对应的节点。中元素全为零的列所对应的节点。S1 S2 S3 S4 S5 S6A=000001000001110000001011000100000000654321SSSSSSS2S1S3S4S5S6邻接矩阵特点邻接矩阵特点 邻接矩阵邻接矩阵描述了经过描述了经过长度为长度为1 1的通路的通路后各节点后各节点两两之间的可达程度。两两之间的可达程度。69S5S1

42、S4S6S3S2S7例例4：已知某系统的要素及其二元关系如下，请分已知某系统的要素及其二元关系如下，请分别用邻接矩阵和有向连接图表达该系统结构。别用邻接矩阵和有向连接图表达该系统结构。S=S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7Rb=(S2,S1),(S3,S4),(S4,S5),(S4,S6),(S6,S4),（S7,S2)0000010000100000000000110000000100000000010000000 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S1 S2 S3S4S5S6S7A=11111100000100001000000000001100000001000000000

43、100000076543210SSSSSSSA S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 70表示系统要素之间表示系统要素之间任意次任意次传递性二元关传递性二元关系或有向图上两个节点之间通过系或有向图上两个节点之间通过任意长任意长的路的路径可以到达情况的方阵。径可以到达情况的方阵。S2S1S3S4S5S6可达矩阵可达矩阵7110000110111000001000001110000111100000001100000017654321M=1234567根据有向图直接写出可达矩阵。根据有向图直接写出可达矩阵。可达矩阵可达矩阵M M可用邻接矩阵可用邻接矩阵A A加上单位加上单位阵阵I I，经过演算

44、后求得：经过演算后求得：设设A A1 1=(A+I)A=(A+I)A2 2=(A+I)=(A+I)2 2=A=A1 12 2 A Ar-1r-1=(A+I)=(A+I)r-1r-1=A=A1 1r-1r-1 如：如：A A1 1AA2 2AAr-1r-1=A=Ar r(rn-1)(rV1 V3 ，故A2 优于优于A1优于优于A3 191（二）A古林法 A古林法是确定指标权重和方案价值评定量的基本方法。当对各评价项目间的重要性可以作出定量估计时，采用该方法。（1 1）确定评价指标的重要度）确定评价指标的重要度R Rj j。产品成品率产品成品率市场占有率市场占有率投资费用投资费用期望利润期望利润产

45、品外观产品外观评价项目评价项目Rj23415序号序号30.543-192（2 2）R Rj j的基准化处理。的基准化处理。产品成品率产品成品率市场占有率市场占有率投资费用投资费用期望利润期望利润产品外观产品外观评价项目评价项目Rj23415序号序号30.543-Kj624181合计合计31Wj0.1940.0650.1290.5800.0321.000（3 3）K Kj j的归一化处理。的归一化处理。将将K Kj j列的数值相加，分别除各行的列的数值相加，分别除各行的K K值，则分别得到值，则分别得到各评价项目的权重各评价项目的权重W Wj j ，且满足，且满足 （即归一化）。（即归一化）。1

46、1niiW193算出各评价项目的权重后，可按上述同样的计算方法算出各评价项目的权重后，可按上述同样的计算方法对各替代方案逐项进行评价。这里，方案对各替代方案逐项进行评价。这里，方案A Ai i在指标在指标X Xj j下下的重要度的重要度R Rijij不需再予估计，而是根据各替代方案的预计不需再予估计，而是根据各替代方案的预计结果按比例算出，最后再算出结果按比例算出，最后再算出K Kijij，所得结果如下表所示：，所得结果如下表所示：194产品成品率产品成品率市场占有率市场占有率投资费用投资费用期望利润期望利润产品外观产品外观评价项目评价项目Rij23415序号序号1.404-0.890Kij1

47、.40411.250Vij0.3840.2740.342A1A2A3A1A2A3A1A2A3A1A2A3A1A2A31.054-0.9791.05411.0320.3420.3240.3341.400-0.8571.40011.2000.3890.2780.3330.278-1.6360.27810.4550.1600.5770.2630.750-1.3330.75011.0000.2720.3640.364替代方案替代方案195根据上述计算结果，最后计算出三个替代方案的综合评定结果，如下表所示：（加权和）（加权和）X Xi i期望利润期望利润 产品成品率产品成品率 市场占有率市场占有率 投资

48、费用投资费用 产品外观产品外观0.580 0.194 0.065 0.129 0.0320.580 0.194 0.065 0.129 0.032W Wj jV VijijA Ai i自行设计自行设计国外引进国外引进改建改建V Vi i关联矩阵例表关联矩阵例表0.342 0.334 0.333 0.263 0.364 0.3300.342 0.334 0.333 0.263 0.364 0.3300.384 0.342 0.389 0.160 0.272 0.3440.384 0.342 0.389 0.160 0.272 0.3440.274 0.324 0.278 0.577 0.364

49、0.3260.274 0.324 0.278 0.577 0.364 0.326（A古林法）结论：V2 V1 V3 ，故A2 优于A1优于A3 196197 AHPAHP是一种是一种定性和定量分析相结合定性和定量分析相结合的系统分的系统分析方法。其析方法。其基本思路基本思路是：首先根据问题的性质是：首先根据问题的性质和所要达到的总目标，将问题分解为不同的组和所要达到的总目标，将问题分解为不同的组成因素，并按照这些因素间的相互关联影响以成因素，并按照这些因素间的相互关联影响以及隶属关系，将因素按不同层次聚集组合，形及隶属关系，将因素按不同层次聚集组合，形成一个多层次分析结构模型。最后将该问题归成

50、一个多层次分析结构模型。最后将该问题归结为最低层相对最高层结为最低层相对最高层(总目标总目标)的比较优劣的的比较优劣的排序问题。排序问题。分解判断综合198AHPAHP的实施步骤的实施步骤（1 1）分析评价系统中各基本要素之间的关系，建）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。立系统的递阶层次结构。（2 2）对同一层次的各元素关于上一层次中某一准）对同一层次的各元素关于上一层次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，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。并进行一致性检验。（3 3）由判断矩阵计算被比较要素对于该准则的相）由判断矩阵计算