系統(tǒng)工程

1、系統(tǒng)工程,西安交通大學(xué)管理學(xué)院工業(yè)工程系 吳鋒,課程視頻網(wǎng)址,2024/3/19,清明上河圖(部分),2024/3/19,,,系統(tǒng)工程是一門交叉學(xué)科,三大學(xué)科的交叉：運(yùn)籌學(xué)（OR）現(xiàn)代管理科學(xué)系統(tǒng)科學(xué)交叉：自然科學(xué)/社會(huì)科學(xué)在思想、理論、方法上按總體協(xié)調(diào)的需要，有機(jī)結(jié)合。,系統(tǒng)工程興起于二十世紀(jì)中葉，由于大系統(tǒng)（規(guī)模龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，影響因素眾多）頻繁出現(xiàn)而產(chǎn)生。,例如：大型水利工程系統(tǒng)（三峽電站）；跨地區(qū)電網(wǎng)系統(tǒng)；綜合交通

2、運(yùn)輸系統(tǒng)；軍事指揮系統(tǒng)；社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)；這些系統(tǒng)的的特點(diǎn)：多輸入，多輸出，人機(jī)系統(tǒng)。對(duì)這些系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)制與發(fā)展規(guī)律的研究，形成了系統(tǒng)工程。,熱門話題-穹頂之下,,第一章 系統(tǒng)工程概論,第一節(jié) 引言第二節(jié) 系統(tǒng)第三節(jié) 系統(tǒng)工程,第一節(jié) 引言,五個(gè)問(wèn)題：為什么學(xué)習(xí)系統(tǒng)工程學(xué)習(xí)內(nèi)容及安排如何學(xué)好系統(tǒng)工程課程結(jié)構(gòu)（骨架）教材,一、為什么學(xué)習(xí)系統(tǒng)工程,認(rèn)識(shí)和解決各種重大、復(fù)雜現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的需要；管理科學(xué)的要求西安交大的系統(tǒng)工程系

3、統(tǒng)工程 I （控制、大系統(tǒng)）系統(tǒng)工程 II （管理系統(tǒng)工程）系統(tǒng)工程 III （人口系統(tǒng)工程）系統(tǒng)工程是管理學(xué)院唯一的一類課程本科、碩士、博士論文中所用的方法多出于系統(tǒng)工程,二、學(xué)習(xí)內(nèi)容的安排,系統(tǒng)工程概論系統(tǒng)工程方法論結(jié)構(gòu)模型和解釋結(jié)構(gòu)模型狀態(tài)空間模型仿真模型及系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法系統(tǒng)評(píng)價(jià)管理決策及沖突分析,三、如何學(xué)好系統(tǒng)工程,注意培養(yǎng)系統(tǒng)思想（尤其獨(dú)特的思想）；注意綜合應(yīng)用所學(xué)的知識(shí)，綜合就是創(chuàng)造，發(fā)明創(chuàng)造很有限；

4、實(shí)踐性較強(qiáng)，注意主動(dòng)聯(lián)系實(shí)際；計(jì)算機(jī)與系統(tǒng)工程；SE與OR被公認(rèn)為管理學(xué)院最硬的兩門課（殺手），需給予足夠的重視；,四、課程骨架及特點(diǎn),三大塊：基本概念與思想基本方法與模型（典型方法與模型）評(píng)價(jià)與決策；系統(tǒng)工程不系統(tǒng)；系統(tǒng)工程之我見；,五、參考書目,參考書目：汪應(yīng)洛，系統(tǒng)工程 機(jī)械工業(yè)出版社，第4版，2008；安德魯，P 塞奇，胡保生等譯，系統(tǒng)工程導(dǎo)論，西安交通大學(xué)出版社，2006；亞歷山大等著，胡保生譯，系統(tǒng)工程

5、理論與實(shí)踐，西安交通大學(xué)出版社，2006；,國(guó)外系統(tǒng)工程教育目標(biāo),有強(qiáng)烈的系統(tǒng)觀念，在任何時(shí)候、對(duì)任何問(wèn)題都能顯示出系統(tǒng)觀點(diǎn)的思考能力，能充分理解問(wèn)題的社會(huì)價(jià)值，有關(guān)因素和可能的后果；善于察覺和闡明問(wèn)題，及時(shí)提出見解和方案；有想象力和創(chuàng)造力，有堅(jiān)定的意志，不為他人和環(huán)境所左右；熟悉有關(guān)社會(huì)各界的意愿與動(dòng)向；善于溝通主管人員、設(shè)計(jì)人員、使用人員和社會(huì)各界之間的信息交流；,第二節(jié) 系統(tǒng),一、系統(tǒng)的定義二、系統(tǒng)的特性整體性；

6、相關(guān)性；層次性；目的性；環(huán)境適應(yīng)性,,三、系統(tǒng)分類實(shí)體系統(tǒng)（物理系統(tǒng)）與概念系統(tǒng)（法律、方針、政策、經(jīng)濟(jì)）自然系統(tǒng)與人造系統(tǒng)開放系統(tǒng)與封閉系統(tǒng)靜態(tài)系統(tǒng)與動(dòng)態(tài)系統(tǒng),工業(yè)企業(yè)系統(tǒng)實(shí)例,,第三節(jié) 系統(tǒng)工程,一、系統(tǒng)工程研究對(duì)象二、系統(tǒng)工程定義三、系統(tǒng)工程基本思想全局觀點(diǎn)總體最優(yōu)觀點(diǎn)實(shí)踐性觀點(diǎn)綜合性觀點(diǎn)定量定性相結(jié)合觀點(diǎn)問(wèn)題導(dǎo)向與反饋控制,,四、系統(tǒng)工程與傳統(tǒng)工程的區(qū)別系統(tǒng)工程采用先決定整體框架，后進(jìn)入詳細(xì)

7、內(nèi)部設(shè) 計(jì)的程序；系統(tǒng)工程試圖通過(guò)將構(gòu)成事物的要素的秩序加以適當(dāng)?shù)呐渲脕?lái)提高整體的功能，主張可采用不太可靠的元素構(gòu)成高可靠性的系統(tǒng)。其核心思想是綜合就是創(chuàng)造。傳統(tǒng)工程則堅(jiān)持發(fā)明創(chuàng)造。系統(tǒng)工程是軟科學(xué)。軟科學(xué)特征：人（決策者，分析者）的重要作用多次反饋，反復(fù)協(xié)商信息的作用,,五、系統(tǒng)工程發(fā)展史（教材P3）六、系統(tǒng)工程理論基礎(chǔ)（教材P2-3）七、系統(tǒng)工程的應(yīng)用（教材P14）,第二章 系統(tǒng)工程方法論,第一節(jié) 系統(tǒng)工程的基本過(guò)程

8、一、霍爾方法論二、切克蘭德方法論,案例1 柔性制造系統(tǒng)的規(guī)劃,柔性制造系統(tǒng)是自動(dòng)化制造的背景下的一種制造模式，其特點(diǎn)是自動(dòng)化程度很高（無(wú)人工廠）；設(shè)備昂貴。所謂規(guī)化是指根據(jù)需求選擇合適的設(shè)備型號(hào)和數(shù)量，并做相應(yīng)的布置。,案例1 圖示,設(shè)計(jì)環(huán)境,零件不確定零件工藝不同在不同機(jī)床上進(jìn)行不同加工依照不同次序，零件到達(dá)分布規(guī)律是隨機(jī)的，但符合某種分布，零件加工的過(guò)程相當(dāng)于排隊(duì)網(wǎng)如何設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)？,設(shè)計(jì)過(guò)程,總體思路——優(yōu)化,由于

9、設(shè)備昂貴，優(yōu)化目標(biāo)為系統(tǒng)生產(chǎn)率；需要決策的變量很多，如機(jī)床類型、數(shù)量、小車軌道設(shè)計(jì)，機(jī)器人速度和緩沖站數(shù)目和類型等。,案例2 某合資企業(yè)組織結(jié)構(gòu)與人力資源問(wèn)題,,問(wèn)題：診斷并設(shè)計(jì)新的組織結(jié)構(gòu)“人人有事干，事事有人干”,方法論研究：從哪里開始著手解決問(wèn)題？如何設(shè)計(jì)解決問(wèn)題的過(guò)程？如何最終完成企業(yè)提出的問(wèn)題？,一、霍爾方法論,基本思想：任何復(fù)雜問(wèn)題都可以歸結(jié)為工程問(wèn)題來(lái)研究，它強(qiáng)調(diào)明確目標(biāo)，其核心思想是優(yōu)化，應(yīng)用定量的手段求得

10、最優(yōu)解。,二、 切克蘭德方法論,基本思想：社會(huì)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題屬于軟問(wèn)題，很難用工程方法得到解決，其核心是“比較”與學(xué)習(xí)。目標(biāo)是“改善”。,第二節(jié) 系統(tǒng)分析原理,一、闡明問(wèn)題,1 幾個(gè)概念提出問(wèn)題與解決問(wèn)題硬問(wèn)題與軟問(wèn)題決策者，提出問(wèn)題者，委托人與SA人員2闡明階段的工作內(nèi)容問(wèn)題的性質(zhì)問(wèn)題的條件,闡明階段的工作內(nèi)容,問(wèn)題的性質(zhì)：?jiǎn)栴}提出者？決策者？他們的目的？相關(guān)問(wèn)題？環(huán)境？,問(wèn)題的條件（約束）大體資源？人力？物力

11、？財(cái)力？技術(shù)？時(shí)間？其他約束？,二、謀劃被選方案,1 案例：美國(guó)阿拉斯加原油運(yùn)輸方案2 謀劃方案技術(shù)頭腦風(fēng)暴法Delphi法635法類比法矩陣法系統(tǒng)創(chuàng)新思維輔助工具M(jìn)indmanager,案例：汽車驅(qū)動(dòng)裝置,三、建模與預(yù)計(jì)后果,模型分類：分析模型仿真模型博奕模型判斷模型,四、預(yù)測(cè)未來(lái)環(huán)境,“情景分析法”案例：上海港新港選址（教材P33）,五、評(píng)比被選方案,評(píng)價(jià)方法：關(guān)聯(lián)矩陣法逐對(duì)比較法古林法AHP

12、法模糊評(píng)價(jià)法,六、系統(tǒng)工程報(bào)告,簡(jiǎn)略報(bào)告（給決策人）主體報(bào)告（給委托人）技術(shù)報(bào)告（給專家，學(xué)位論文）,案例分析,某廠外購(gòu)玻殼進(jìn)廠入庫(kù)搬運(yùn)路線的系統(tǒng)分析,第三章 系統(tǒng)模型與模型化技術(shù),建模步驟：意識(shí)模型可達(dá)矩陣（二元關(guān)系）骨架矩陣（縮減矩陣）多級(jí)遞階有向圖解釋結(jié)構(gòu)模型例 人口模型（教材P95）,遞階結(jié)構(gòu)模型,意識(shí)模型,系統(tǒng)分析思路：SA小組闡明問(wèn)題（界定問(wèn)題，系統(tǒng)與環(huán)境界定）要素間二元關(guān)系判斷,可達(dá)矩陣,S1

13、 S2 S3 S4 S5 S6 S7S1S2S3S4S5S6S7,有向圖,多級(jí)遞階有向圖,案例： 人口系統(tǒng)遞階結(jié)構(gòu)模型,二元關(guān)系（教材P95）可達(dá)矩陣多級(jí)遞階有向圖解釋結(jié)構(gòu)模型,范例:人口總量系統(tǒng)分析,影響人口總量的因素分析(討論)變量關(guān)系識(shí)別可達(dá)矩陣分析多級(jí)遞解有向圖解釋結(jié)構(gòu)模型,影響人口總量因素分析,期望壽命醫(yī)療保健水平國(guó)民生育能力計(jì)劃生育政策國(guó)民

14、思想民俗食物營(yíng)養(yǎng)環(huán)境污染程度國(guó)民收入國(guó)民素質(zhì)出生率死亡率,二元關(guān)系判斷,多級(jí)遞解有向圖,人口ISM模型,討論,模型系統(tǒng)分析方法論意義模型缺陷定量關(guān)系模型修改（層次性要求，二元關(guān)系在確定）,MBA學(xué)員習(xí)作1荷澤發(fā)電廠發(fā)展系統(tǒng)分析,,企業(yè)內(nèi)部管理投資主體機(jī)組容量設(shè)備管理水平市場(chǎng)營(yíng)銷能力原料成本,企業(yè)綜合競(jìng)爭(zhēng)力市場(chǎng)機(jī)會(huì)電力供給能力電力需求量國(guó)家政策運(yùn)營(yíng)成本,荷澤發(fā)電廠發(fā)展系統(tǒng)分析影響因素,荷澤電廠發(fā)展

15、因果關(guān)系圖,,多級(jí)遞解有向圖,解釋結(jié)構(gòu)模型,MBA習(xí)作2火車中修流程效率研究,管理水平物流狀況質(zhì)量控制材料供應(yīng)設(shè)備狀況,技術(shù)能力人員數(shù)量工序銜接工藝要求生產(chǎn)布局,二元關(guān)系,多級(jí)遞解有向圖,火車中修流程效率ISM模型,MBA習(xí)作3飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)維修效率研究,訂貨和外修周期培訓(xùn)不足技術(shù)熟練程度消耗件查找麻煩英文手冊(cè)難看懂工具增加難度零件質(zhì)量不穩(wěn)定,經(jīng)驗(yàn)積累難以傳遞訂貨清單不規(guī)范零件檢查清洗質(zhì)量領(lǐng)取質(zhì)量時(shí)間

16、長(zhǎng)工作安排裝配工期物料準(zhǔn)備,二元關(guān)系(因果關(guān)系),多級(jí)遞解有向圖,ISM模型,第四章 狀態(tài)空間模型（數(shù)學(xué)模型）,（數(shù)學(xué)）模型建模概論機(jī)理法建模 （人口預(yù)測(cè)模型）擬合法建模兩類系統(tǒng)及其相應(yīng)狀態(tài)空間系統(tǒng)方程離散系統(tǒng)連續(xù)系統(tǒng)狀態(tài)空間方程實(shí)例連續(xù)系統(tǒng)：宏觀經(jīng)濟(jì)模型離散系統(tǒng)：1 人才系統(tǒng)；2 宏觀經(jīng)濟(jì)模型，教材P 114； 3 人口遷移模型,第一節(jié) 數(shù)學(xué)模型建模方法概述,1數(shù)學(xué)模型定義數(shù)學(xué)模型是案照某種數(shù)學(xué)語(yǔ)言（數(shù)學(xué)關(guān)系式

17、、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)語(yǔ)言等）對(duì)研究對(duì)象系統(tǒng)的某些屬性抽象描述和定量表達(dá)的結(jié)果。2 利用數(shù)學(xué)模型建模程序例1 全球人口總數(shù)預(yù)測(cè)例2 城鎮(zhèn)人口遷移,數(shù)學(xué)模型建模程序,變量類型,,,3 建模方法圖解法：定性為主，變量不超過(guò)2~3個(gè)。機(jī)理法：定性+定量擬合法：定量為主，以歷史數(shù)據(jù)為依據(jù)建模及量化，建模根據(jù)某種假設(shè)，選擇一種理論模型和模式，用以解釋所觀察行為。如果所收集到的數(shù)據(jù)說(shuō)明建模者的假設(shè)基本合理，則進(jìn)一步按照某種法則去選擇模型參數(shù)

18、。（擬合法建模是實(shí)例：人口預(yù)測(cè) ）,第二節(jié) 狀態(tài)空間系統(tǒng)方程,兩類系統(tǒng)連續(xù)系統(tǒng) ：工程系統(tǒng)。（微分方程描述）離散系統(tǒng) ：如銀行存款本利和（差分方程描述）。社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)大多為離散系統(tǒng)。例 1 宏觀經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)模型例2 銀行儲(chǔ)蓄,,例1 宏觀經(jīng)濟(jì)模型變量說(shuō)明: ) Z(t)為總需；C(t)為總消費(fèi)；I(t)為總投資；G(t)為政府支出；Y(t)為總供給；K(t)為總資本存量；vy(t)為期望資本存量。例2某人存入銀行一定數(shù)量的錢

19、，假定在t=KT時(shí)有 u(k)元，T為計(jì)息周期（例如月），利率為B，求第K 個(gè)周期的本利和y(k)。,系統(tǒng)方程,1 連續(xù)系統(tǒng)系統(tǒng)方程 ( t) = f( X(t),u (t), t) 狀態(tài)方程Y(t) =g(X(t), u(t),t) 輸出方程2離散系統(tǒng)系統(tǒng)方程 X(k+1) = F X(k)+ GU(k) 狀態(tài)方程 Y(k) = CX(k) + DU(k) 輸出方程 系統(tǒng)的階

20、數(shù),離散系統(tǒng)建模實(shí)例,例1 某企業(yè)人才系統(tǒng) 例2 城市人口遷移 例3 宏觀經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)建模,,例1 考慮企業(yè)人才系統(tǒng)。某企業(yè)基年有技術(shù)員600人，助工800人，工程師200人，高工20人。各類人員每年平均脫離率（包括退休、調(diào)離、自然死亡等）分別為0.05, 0.06, 0.1,和0.09。晉升率分別為技術(shù)員每年晉升助工30%，助工晉升工程師20%，工程師晉升高工5%，請(qǐng)建立該系統(tǒng)動(dòng)態(tài)人力資源模型。假定每年新分配來(lái)的大學(xué)生

21、直接轉(zhuǎn)入技術(shù)員。,,例2 預(yù)測(cè)城市人口流動(dòng)，5個(gè)節(jié)點(diǎn)分別代表5個(gè)城市，節(jié)點(diǎn)I到節(jié)點(diǎn)j的權(quán)重為Pij（代表一年內(nèi)I鎮(zhèn)居民流向j鎮(zhèn)的概率）。任何城鎮(zhèn)居民 不是繼續(xù)留在本鎮(zhèn)就是流向其他城鎮(zhèn)。,第五章 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)（System Dynamics,SD）,系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)概述系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論框架系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)實(shí)例,系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)概述,MIT（麻省理工學(xué)院）弗雷斯特，米都斯全球化問(wèn)題意大利菲亞特公司羅馬俱樂(lè)部增長(zhǎng)的極限,系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論

22、框架,研究對(duì)象：社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)特征：自律性，非線性，決策環(huán)節(jié)SD方法特征定性定量相結(jié)合：因果關(guān)系圖/流圖/DYNAMO方程多變量（可達(dá)上千個(gè)），可處理多重 反饋，可用計(jì)算機(jī)仿真 SD的理論基礎(chǔ)：狀態(tài)轉(zhuǎn)移,系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模,SD的物理模型SD的信息模型因果關(guān)系圖流圖（流圖表達(dá)）DYNAMO方程,系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)要點(diǎn),四個(gè)基本要素：水準(zhǔn)、信息、速率、流；兩個(gè)基本要素：水準(zhǔn)、速率一個(gè)中心

23、思想：反饋控制,系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)基本實(shí)例,教材P129 （流圖模型）教材P133，人口模型（一階正反饋）教材P134，庫(kù)存模型（一階負(fù)反饋）教材P134，人才培訓(xùn)模型（二階負(fù)反饋）,DYNAMO方程中的表函數(shù),用于描述某些變量之間的非線形關(guān)系。表函數(shù)的功能用兩條語(yǔ)句表達(dá)：A VAR.K=TABLE(表名,輸入變量X.K,最小的X值Xm ,最大的X值XM,X的增量⊿X),T 表名=Y0,Y1,…YN,,表函數(shù)可以表達(dá)非線性問(wèn)題,,系統(tǒng)

24、動(dòng)力學(xué)復(fù)雜實(shí)例,例1 為研究新住宅對(duì)家具銷售量的影響，考慮分房和家具銷售兩個(gè)子系統(tǒng)：在分房子系統(tǒng)中，分房數(shù)量（FFL）的增加使新分到住房的戶數(shù)（XFS）增加，進(jìn)而使未分房戶數(shù)（WFS）減少。其中，未分房數(shù)還受到需分房總戶數(shù)（XQS）的影響。分房數(shù)量與未分房戶數(shù)成比例，比較系數(shù)為FFX。在家具銷售子系統(tǒng)中，未買家具新房戶數(shù)（WMS）的增加使家具銷售量（XSL）成比例的增加，比例系數(shù)為XSX，銷售量的增加又使得已買家具戶數(shù)（YMS）增加

25、。假定一定時(shí)期內(nèi)（如若干年）內(nèi)XQS、FFX和 XSX保持不變。,,例2 人口與企業(yè)用地人口與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)：城市就業(yè)機(jī)會(huì)多，是人口流入城市的原因之一。但遷入者不一定馬上獲得就業(yè)機(jī)會(huì)，得知并取得就業(yè)機(jī)會(huì)需要一定時(shí)間。遷入人口的增加，促使城市企業(yè)擴(kuò)大，從而工業(yè)經(jīng)濟(jì)擴(kuò)大，形成附加需要，這種需要更加增大了該地區(qū)的就業(yè)機(jī)會(huì)。人口與土地使用：人口增加，除促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)外，還促使住宅建設(shè)按照人口增長(zhǎng)的速度發(fā)展。現(xiàn)在假定，可供產(chǎn)業(yè)和住宅用的土地是固定不

26、變的。因此，住宅儲(chǔ)備的增加，使可供企業(yè)擴(kuò)大的用地減少。這樣，一旦沒(méi)有更多的土地可供使用，該地區(qū)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展就會(huì)受到抑制，勞動(dòng)力需求減少，結(jié)果就業(yè)機(jī)會(huì)也就減少。潛在的移入者一旦知道就業(yè)機(jī)會(huì)減少，移入人口隨之減少，地區(qū)人口就停止了增長(zhǎng)。,模型總結(jié),兩個(gè)“凡是”,“凡是復(fù)雜的，都是沒(méi)用的”,“凡是簡(jiǎn)單的，都是錯(cuò)誤的”,大作業(yè)與課堂案例討論安排,課堂案例討論：分組；角色安排：提出問(wèn)題角色，決策者，解決問(wèn)題角色；重點(diǎn)在模型；公開演講（每組1

27、0~15分鐘）（12月28日）,第六章 系統(tǒng)評(píng)價(jià)方法,第一節(jié)：系統(tǒng)評(píng)價(jià)原理第二節(jié)：關(guān)聯(lián)矩陣法第三節(jié)： 層次分析法第四節(jié)： 模糊綜合評(píng)判法,第六章 系統(tǒng)評(píng)價(jià)方法,一、意義,第一節(jié) 系統(tǒng)評(píng)價(jià)原理,二、概念系統(tǒng)評(píng)價(jià)（評(píng)價(jià)→價(jià)值） 對(duì)系統(tǒng)方案滿足系統(tǒng)目標(biāo)程度的綜合分析及判定。 評(píng)價(jià)對(duì)象（What） 評(píng)價(jià)主體（Who） 效用：某主體對(duì)某種利益和損失所獨(dú)有的 感覺及反應(yīng)。,評(píng)價(jià)

28、目的（Why） 評(píng)價(jià)時(shí)期（When） 期初評(píng)價(jià)、期中評(píng)價(jià)、期末評(píng)價(jià)、跟蹤評(píng)價(jià) 評(píng)價(jià)地點(diǎn)（Where） 評(píng)價(jià)方法（How） 系統(tǒng)評(píng)價(jià)是多方面要素（5W1H）所構(gòu)成的問(wèn)題復(fù)合體。,三、程序和方法,關(guān)聯(lián)矩陣法（原理性方法）層次分析法（評(píng)價(jià)要素多層次分布）模糊綜合評(píng)判法（多評(píng)價(jià)主體）,第六章:系統(tǒng)評(píng)價(jià)方法,第二節(jié) 關(guān)聯(lián)矩陣法,Vij = ?,方案預(yù)期結(jié)果例表,逐對(duì)比較法例表,評(píng)價(jià)尺度例表,關(guān)聯(lián)矩陣表

29、（逐對(duì)比較法）,第六章:系統(tǒng)評(píng)價(jià)方法,第三節(jié) 層次分析法,AHP方法步驟：（1）分析評(píng)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(duì)同一層次的各要素關(guān)于上一層次中某一準(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(duì)于該準(zhǔn)則的相對(duì)權(quán)重（方根法）；（4）計(jì)算各層要素相對(duì)于系統(tǒng)目的（總目標(biāo)）的合成（總）權(quán)重，并據(jù)此對(duì)方案等排序（關(guān)聯(lián)

30、矩陣表及加權(quán)和法）。,第四節(jié)：模糊綜合評(píng)判法,隸屬度 rij 指多個(gè)評(píng)價(jià)主體對(duì)某個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象在第i個(gè)項(xiàng)目下作出第j等級(jí)評(píng)定的可能性程度。,若記：隸屬度矩陣為,評(píng)價(jià)項(xiàng)目權(quán)重向量為,評(píng)價(jià)等級(jí)分值向量為,則有：綜合隸屬度向量 S=W?R,綜合得分,第七章 決策分析方法,一、基本概念 決策是管理的重要職能，它是決策者對(duì)系統(tǒng)方案所做決定的過(guò)程和結(jié)果，決策是決策者的行為和職責(zé)。 按照H.A.西蒙(H.A.Simon)的觀點(diǎn)，“管

31、理就是決策”。因此，決策分析的一般過(guò)程也即管理系統(tǒng)分析的過(guò)程。,第一節(jié) 管理決策概述,二、決策問(wèn)題的基本模式和常見類型 W ij=f(Ai，θj) i=1,m，j=1,n 其中：Ai——決策者的第i種策略或第i種方案。屬于決策變量，是決策者的可控因素。 θj——決策者和決策對(duì)象(決策問(wèn)題)所處的第j種環(huán)境條件或第j種自然狀態(tài)。屬于狀態(tài)變量，是決策者不可控制的因素。 Wij——決策者在第j種狀態(tài)下選擇

32、第i種方案的結(jié)果，是決策問(wèn)題的價(jià)值函數(shù)值，一般叫益損值、效用值。 根據(jù)決策問(wèn)題的基本模式，可劃分決策問(wèn)題的類型，其結(jié)果如圖7—1所示。其中依照θj的不同所得到的四種類型是最基本和最常見的劃分。,,,圖7—1 決策問(wèn)題類型劃分示意圖,三、幾類基本決策問(wèn)題的分析,1.確定型決策 條件：(1)存在決策者希望達(dá)到的明確目標(biāo)(收益大或損失小等)；(2)存在確定的自然狀態(tài)；(3)存在著可供選擇的兩個(gè)以上的行動(dòng)方案；(4)不同

33、行動(dòng)方案在確定狀態(tài)下的益損值可以計(jì)算出來(lái)。 方法：在方案數(shù)量較大時(shí)，常用運(yùn)籌學(xué)中規(guī)劃論等方法來(lái)分析解決，如線性規(guī)劃、目標(biāo)規(guī)劃。 嚴(yán)格地來(lái)講，確定型問(wèn)題只是優(yōu)化計(jì)算問(wèn)題，而不屬于真正的管理決策分析問(wèn)題。,2.風(fēng)險(xiǎn)型決策 條件：(1)(同確定型)；(2)存在兩個(gè)以上不以決策者主觀意志為轉(zhuǎn)移的自然狀態(tài)，但決策者或分析人員根據(jù)過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)和科學(xué)理論等可預(yù)先估算出自然狀態(tài)的概率值P(θj)； (3)(同確定型)；(4

34、)(同確定型)。 方法：期望值、決策樹法。 風(fēng)險(xiǎn)型決策問(wèn)題是一般決策分析的主要內(nèi)容。在基本方法的基礎(chǔ)上，應(yīng)注意把握信息的價(jià)值及其分析和決策者的效用觀等重要問(wèn)題。,3.不確定型決策 條件：(1)(同確定型)；(2)自然狀態(tài)不確定，且其出現(xiàn)的概率不可知；(3)(同確定型)；(4)(同確定型)。 方法：樂(lè)觀法(最大最大原則)、悲觀法(最小最大原則)、等概率法(Laplace準(zhǔn)則；也是一種特殊的風(fēng)險(xiǎn)型決策)、后

35、悔值法(Savage準(zhǔn)則或后悔值最大最小原則)。 對(duì)于不確定型決策分析問(wèn)題，若采用不同求解方法，則所得的結(jié)果也會(huì)有所不同，因?yàn)檫@些決策方法是各自從不同的決策準(zhǔn)則出發(fā)來(lái)選擇最優(yōu)方案的。而具體采用何種方法，又視決策者的態(tài)度或效用觀而定，在理論上還不能證明哪種方法是最為合適的。,4.對(duì)抗型決策 Wij=f(Ai，Bj) i=1,m , j= 1,n 其中：A——決策者的策略集； B——競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的策略集

36、 可采用對(duì)策論及其沖突分析等方法來(lái)分析解決。這類決策分析問(wèn)題是當(dāng)前管理、經(jīng)濟(jì)界比較關(guān)注的問(wèn)題。,,,5.多目標(biāo)決策,第七章:決策分析方法,第二節(jié) 風(fēng)險(xiǎn)型分析決策,一、風(fēng)險(xiǎn)型決策分析的基本方法,1.期望值法 期望值法就是利用概率論中隨機(jī)變量的數(shù)學(xué)期望公式算出每個(gè)行動(dòng)方案的益損期望值并加以比較。若采用決策目標(biāo)(準(zhǔn)則)是期望收益最大，則選擇收益期望值最大的行動(dòng)方案為最優(yōu)方案；反之，若決策目標(biāo)是期望費(fèi)用最小，則采用費(fèi)用期望值最小

37、的方案為最優(yōu)方案。,2.決策樹法 所謂決策樹法就是利用樹形圖模型來(lái)描述決策分析問(wèn)題，并直接在決策樹圖上進(jìn)行決策分析。其決策目標(biāo)(準(zhǔn)則)可以是益損期望值或經(jīng)過(guò)變換的其它指標(biāo)值。,3.多級(jí)決策樹 如果只需作一次決策，其分析求解即告完成，則這種決策分析問(wèn)題就叫做單級(jí)決策。反之，有些決策問(wèn)題需要經(jīng)過(guò)多次決策才告完成，則這種決策問(wèn)題就叫做多級(jí)決策問(wèn)題。應(yīng)用決策樹法進(jìn)行多級(jí)決策分析叫做多級(jí)決策樹。,二、信息的價(jià)值,決策所需的信息一般

38、可以分為兩類。一類是完全信息，即據(jù)此可以得到完全肯定的自然狀態(tài)信息，這樣就有助于正確的決策，從而使決策結(jié)果能獲得較大的收益，但為獲得完全信息的代價(jià)也相當(dāng)可觀，而且在現(xiàn)實(shí)中和在多數(shù)情況下，要獲得這種完全信息也較為困難或根本不可能做到；另一類是抽樣信息，這是一類不完全可靠的信息。通過(guò)抽樣所獲得的信息，用統(tǒng)計(jì)方法來(lái)推斷自然狀態(tài)出現(xiàn)的概率，據(jù)此來(lái)選擇行動(dòng)方案。抽樣信息雖不十分可靠，但為獲得此類信息的代價(jià)也較小，且在實(shí)際中和在多數(shù)情況下，也只可能

39、獲得這類信息以供決策之需。,三、效用曲線的應(yīng)用,第七章:決策分析方法,第三節(jié) 沖突分析,一、對(duì)策論與沖突分析 沖突分析(Conflict Analysis)是國(guó)外近年來(lái)在經(jīng)典對(duì)策論(Game Theory)和偏對(duì)策理論(Metagame Theory)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種對(duì)沖突行為進(jìn)行正規(guī)分析(Formal Analysis)的決策分析方法。,其主要特點(diǎn)是能最大限度地利用信息，通過(guò)對(duì)許多難以定量描述的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的

40、邏輯分析，進(jìn)行沖突事態(tài)的結(jié)果預(yù)測(cè)和過(guò)程分析(預(yù)測(cè)和評(píng)估、事前分析和事后分析)，幫助決策者科學(xué)周密地思考問(wèn)題。它是分析多人決策和解決多人競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題的有效工具之一。國(guó)外已在社會(huì)、政治、軍事、經(jīng)濟(jì)等不同領(lǐng)域的糾紛談判、水力資源管理、環(huán)境工程、運(yùn)輸工程等方面得到了應(yīng)用，我國(guó)也已在社會(huì)經(jīng)濟(jì)、企業(yè)經(jīng)營(yíng)和組織管理等領(lǐng)域開始應(yīng)用。 對(duì)策(Game)是決策者在某種競(jìng)爭(zhēng)場(chǎng)合下作出的決策，是一種人為的不確定型決策(競(jìng)爭(zhēng)或?qū)剐蜎Q策)。作為一類特殊的決策

41、問(wèn)題，對(duì)策的基本模式(概念模型)如圖7—10所示。,圖7—10 對(duì)抗型決策的概念模型,對(duì)策論起源于20世紀(jì)20年代初，40年代中和60年代中均得到了很大發(fā)展，70年代以來(lái)在許多方面又取得了豐碩成果。 70年代初，N.Howard(英)提出了一種以現(xiàn)實(shí)生活中最容易出現(xiàn) 的情況為基礎(chǔ)的對(duì)策理論——Metagame Theory(偏對(duì)策理論)。其基本思想是認(rèn)為在選擇策略時(shí)要考慮其他局中人可能的反應(yīng)，即將各局中人的策略作為一種函數(shù)，使其

42、構(gòu)成更高一級(jí)的對(duì)策，即偏對(duì)策。另外，在該理論描述中，主張用結(jié)局的優(yōu)先序代替其贏得值，從而使得對(duì)策模型的可實(shí)現(xiàn)性大大增強(qiáng)。,到了80年代，M.Fraser和W.Hipel(加拿大)在偏對(duì)策的基礎(chǔ)上，提出了一種研究沖突事態(tài)的方法——沖突分析方法，從而使得對(duì)策理論更加實(shí)用化。該方法的提出也迎合了近一、二十年來(lái)對(duì)策化(gaming)或通過(guò)模擬手段來(lái)研究對(duì)策問(wèn)題的趨勢(shì)。 沖突分析方法的主要特色是： (1)  能最大限度

43、地利用信息，尤其對(duì)許多難以定量分析的問(wèn)題，用沖突分析解決起來(lái)更顯得得心應(yīng)手，因而較適于解決工程系統(tǒng)中考慮社會(huì)因素影響時(shí)的決策問(wèn)題和社會(huì)系統(tǒng)中的多人決策問(wèn)題。,(2)  具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)(集合論)和邏輯學(xué)基礎(chǔ)，是在一般對(duì)策論基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的偏對(duì)策理論的實(shí)際應(yīng)用。 (3)沖突分析既能進(jìn)行沖突事態(tài)的結(jié)果預(yù)測(cè)(事前分析)，又能進(jìn)行事態(tài)的過(guò)程描述和評(píng)估(事后分析)，從而可為決策者提供多方面有價(jià)值的決策信息，并可進(jìn)行政策和決策行為的

44、分析。 (4)分析方法在使用中幾乎不需任何的數(shù)學(xué)理論和復(fù)雜的數(shù)學(xué)方法，很容易被理解和掌握。主要分析過(guò)程還可用計(jì)算機(jī)、通過(guò)人—機(jī)對(duì)話解決，因而具有很強(qiáng)的實(shí)用性。目前，使用較多的沖突分析軟件是CAP(Conflict Analysis Program)或DM(Decision Maker)。,(5)沖突分析用結(jié)局的優(yōu)先序代替了效用值，并認(rèn)為對(duì)結(jié)局比較判斷時(shí)可無(wú)傳遞性，從而在實(shí)際應(yīng)用中避開了經(jīng)典對(duì)策論關(guān)于效用值和傳遞性假設(shè)等障礙。

45、二、沖突分析的程序及要素 1、沖突分析的一般過(guò)程 沖突分析的一般過(guò)程或程序如圖7—11所示。,圖7—11 沖突分析過(guò)程示意圖,(1)對(duì)沖突事件背景的認(rèn)識(shí)與描述以對(duì)事件有關(guān)背景材料的收集和整理為基本內(nèi)容。整理和恰當(dāng)?shù)拿枋鍪欠治鋈藛T的主要工作。主要包括： ①?zèng)_突發(fā)生的原因(起因)及事件的主要發(fā)展過(guò)程； ②爭(zhēng)論的問(wèn)題及其焦點(diǎn)； ③可能的利益和行為主體及其在事件中的地位及相互關(guān)系； ④有關(guān)

46、各方參與沖突的動(dòng)機(jī)、目的和基本的價(jià)值判斷； ⑤各方在沖突事態(tài)中可能獨(dú)立采取的行動(dòng)。 對(duì)背景的深刻了解和恰當(dāng)描述，是對(duì)復(fù)雜的沖突問(wèn)題進(jìn)行正規(guī)分析的基礎(chǔ)。,(2)沖突分析模型(建模)是在初步信息處理之后，對(duì)沖突事態(tài)進(jìn)行穩(wěn)定性分析用的沖突事件或沖突分析要素間相互關(guān)系及其變化情況的模擬模型，一般用表格形式比較方便。 (3)穩(wěn)定性分析是使沖突問(wèn)題得以“圓滿”解決的關(guān)鍵，其目的是求得沖突事態(tài)的平穩(wěn)結(jié)局(局勢(shì))。所謂平穩(wěn)局

47、勢(shì)，是指對(duì)所有局中人都可接受的局勢(shì)(結(jié)果)，也即對(duì)任一局中人i，更換其策略后得到新局勢(shì)，而新局勢(shì)的效用值(贏得)或偏好度都較原局勢(shì)為小，則稱原來(lái)的局勢(shì)為平穩(wěn)局勢(shì)。因在平穩(wěn)狀態(tài)下，沒(méi)有一個(gè)局中人愿意離開他已經(jīng)選定的策略。故平穩(wěn)結(jié)局亦為最優(yōu)結(jié)局(最優(yōu)解)。穩(wěn)定性分析必須考慮有關(guān)各方的優(yōu)先選擇和相互制約。,(4)結(jié)果分析與評(píng)價(jià) 主要是對(duì)穩(wěn)定性分析的結(jié)果(即各平穩(wěn)局勢(shì))做進(jìn)一步的邏輯分析和系統(tǒng)評(píng)價(jià)，以便向決策者提供有實(shí)用價(jià)值的決策參考信息。

48、 2、沖突分析的基本要素 沖突分析的要素(也叫沖突事件的要素)是使現(xiàn)實(shí)沖突問(wèn)題模型化、分析正規(guī)化所需的基本信息，也是對(duì)原始資料處理的結(jié)果。主要有： (1)時(shí)間點(diǎn)：是說(shuō)明“沖突”開始發(fā)生時(shí)刻的標(biāo)志；對(duì)于建模而言，則是能夠得到有用信息的終點(diǎn)。因?yàn)闆_突總是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程，各種要素都在變化，這樣很容易使人認(rèn)識(shí)不清，所以需要確定一個(gè)瞬間時(shí)刻，使問(wèn)題明朗化。但時(shí)間點(diǎn)不直接進(jìn)入分析模型。,(2)局中人(Players)：是指參

49、與沖突的集團(tuán)或個(gè)人(利益主體)，他們必須有部分或完全的獨(dú)立決策權(quán)(行為主體)。沖突分析要求局中人至少有兩個(gè)或兩個(gè)以上。局中人集合記作N，N|=n≥2。 (3)選擇或行動(dòng)(Options)：是各局中人在沖突事態(tài)中可能采取的行為動(dòng)作。沖突局勢(shì)正是由各方局中人各自采取某些行動(dòng)而形成的。每個(gè)局中人一組行動(dòng)的某種組合稱為該局中人的一個(gè)策略(Strategy)。第i個(gè)局中人的行動(dòng)集合記作Oi ,|Oi|=ki。 (4)結(jié)局(Outc

50、omes)。各局中人沖突策略的組合共同形成沖突事態(tài)的結(jié)局。全體策略的組合(笛卡爾乘積或直積)為基本結(jié)局集合，記作T，|T|=？。結(jié)局是沖突分析問(wèn)題的解。,(5)優(yōu)先序或優(yōu)先向量(Preference Vector)。各局中人按照自己的目標(biāo)要求及好惡標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)可能出現(xiàn)的結(jié)局(可行結(jié)局)排出優(yōu)劣次序，形成各自的優(yōu)先序(向量)。,三、CA基本方法舉例——Cuban Missile Crisis (CMC),1.背景 1956年末至

51、1959 1961年4月及1961年中 1962年10月14日 美 蘇 ① 維持現(xiàn)狀 ① 維持現(xiàn)狀 ② 實(shí)施空襲 ② 撤除導(dǎo)彈基地 ③ 設(shè)置封鎖圈 ③ 加劇局勢(shì)緊張化 本分析的類型和目的,2.

52、建模（1）明確基本要素 時(shí)間點(diǎn)：1962年10月中旬 局中人：美、蘇 行動(dòng)：美 —— ① 空襲 ② 封鎖 蘇 —— ① 撤除 ② 升級(jí)（2）表達(dá)及綜合結(jié)局,,,美：,蘇：,,（3）確定優(yōu)先序,,3. 穩(wěn)定性分析,基本假設(shè)：①每個(gè)局中人都將不斷朝著對(duì)自己最有利的方向改變其策略；②局中人在決定自己的選擇時(shí)，都會(huì)考慮到其他局中人可能的反應(yīng)及對(duì)本人

53、的影響；③全局平穩(wěn)結(jié)局首先對(duì)每個(gè)局中人來(lái)說(shuō)都是個(gè)體平穩(wěn)的。 （1）確定單方面改進(jìn)結(jié)局UI（Unilateral Improvement） （2）確定個(gè)體穩(wěn)定狀態(tài) ① 合理穩(wěn)定（Rational stable——R） ② 連續(xù)處罰穩(wěn)定（Sequentially sanctioned stable——S） ③ 非穩(wěn)定（Unstable——U） （3）確定全局平穩(wěn)結(jié)局（E

54、quilibrium——E）,,,4. 結(jié)果分析,,四、沖突分析一般方法,不可行結(jié)局的類型（Type）,,n人沖突中第i個(gè)局中人穩(wěn)定性分析的程序,第十一章 課程小結(jié),問(wèn)題系統(tǒng)分析模型與方法評(píng)價(jià)與決策,問(wèn)題,“‘系統(tǒng)工程’課程內(nèi)容不系統(tǒng)”,,系統(tǒng)工程（SE)是從總體出發(fā),合理開發(fā)、運(yùn)行、革新一個(gè)大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)（特別是管理系統(tǒng)）所需思想、理論、程序、方法的總和（或總稱），屬于一門綜合性的工程技術(shù)和交叉學(xué)科。 通過(guò)

55、學(xué)習(xí)，主要使學(xué)生掌握研究與解決各種復(fù)雜管理問(wèn)題的系統(tǒng)分析原理及方法。,系統(tǒng)分析（SA）是在對(duì)系統(tǒng)問(wèn)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(cè)、優(yōu)化、仿真、評(píng)價(jià)等方法，對(duì)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(guò)程。 SA是SE的核心內(nèi)容、分析過(guò)程和基本方法。,,,初步SA,規(guī)范分析,系統(tǒng)分析(SA)程序圖,綜合分析,,,初步分析,,規(guī)范分析,綜合分

56、析,ISM實(shí)用化方法原理圖,初步分析,規(guī)范分析,綜合分析,SD工作程序圖,,,初步分析,規(guī)范分析,綜合分析,系統(tǒng)評(píng)價(jià)程序圖,沖突問(wèn)題,背景描述,建立沖突分析模型,穩(wěn)定性分析,結(jié)果分析與評(píng)價(jià),決策,,,,,,,,,初步分析,規(guī)范分析,綜合分析,沖突分析（CA)程序圖,認(rèn)識(shí)問(wèn)題,探尋目標(biāo),綜合方案,模型化,優(yōu)化或仿真分析,,系統(tǒng)評(píng)價(jià),決策（分析）,,,,,,,,,,,5W1H,5W1H,目標(biāo)樹,創(chuàng)造性技法,ISM,SS,