系统工程导论ppt第五章系统分析方法课件.ppt

第五章 系统分析方法,教学要求：熟悉国内外不同学者对系统分析的定义，掌握系统分析的内涵本质；掌握系统分析的基本要素和基本原则；熟知系统分析的内容和掌握系统分析步骤中的关键点。熟悉系统分析中的目标-手段法、因果法等定性分析方法、并能熟练的运用该方法来进行系统分析。,第五章 系统分析方法,5.1 系统分析的定义与作用5.2 系统分析的内容与步骤5.3 系统环境分析5.4 系统目标分析5.5 系统结构分析5.6 系统分析的定性方法5.7 系统分析的定量方法5.8 系统分析案例,5.1 系统分析的定义与作用,5.1.1 系统分析的由来 5.1.2 系统分析的定义5.1.3 系统分析的特点5.1.4 系统分析的作用,5.1.1 系统分析的由来,“系统分析”一词源于美国兰德公司（RAND，Research and Development）的研究。 在1972年，由美、英、法、苏、东德、西德、日本等国的科学家，和其它相应组织倡导并成立的“国际应用系统分析研究所（IIASA）”，进一步推进了系统分析的方法。,5.1.2 系统分析的定义,美国兰德公司认为：系统分析是系统地探讨决策原本的目的，对能实现目的的替代方案（政策和策略）的费用、有效度及风险进行有限制的比较，当被探讨的替代方案有缺陷时做成新的替代方案，从而帮助决策者选择行动的一种方法。汪应洛教授认为：系统分析是一个有目的、有步骤的探索过程；目的是为决策者提供直接判断和决定最优方案的所需信息资料；步骤是使用科学方法，对系统的目的、功能、环境、效益等进行充分地调查研究，把试验、分析、计算的各种结果，同预期的目标进行比较，最后整理成完整、正确、可行的综合资料，作为决策者择优的主要依据,5.1.2 系统分析的定义,E. Quad认为：系统分析是一种研究战略的方法，是在各种不确定条件下帮助决策者处理好复杂问题的方法，具体来说就是通过调查全部问题，找出目标与可能选择的方案，利用恰当的评价准则，发挥专家们的见解，帮助决策者选择一系列方案的一种行动。在新学科词典上作者认为：系统分析是一门由定性定量方法组成的为决策者提供正确决策和决定系统最优方案所需信息和资料的技术。它从系统总体最优的观点出发，对系统的目的、功能、环境、费用、效益等进行充分地调查，搜集、分析和处理有关的数据和信息，并据此建立若干方案和必要的模型，并进行大量的仿真计算。在定量分析的基础上，考虑一些未能和无法列入模型的因素，综合考虑各替代方案，形成正确、可行的报告提交决策者。,5.1.2 系统分析的定义,如何理解：系统分析的目的是为决策者决策服务的，应从系统角度进行分析。即为了发挥系统的整体功能及达到系统的总目标，采用科学合理的分析方法，对系统的环境、目的、功能、结构、费用与效益等问题进行深入的调查，细致的分析、设计和试验，经过不断的分析和探索，从而制定出一套经济有效的处理步骤或程序，或提出对原有系统改进方案的过程和信息，或提出决策者关心的某项工程的设想和建议等，以此为决策者提供正确决策所需的信息和资料。,以整体效益为目标 以特定问题为对象 以系统价值为判据 以定量分析为基础,5.1.3 系统分析的特点,人们面临的系统大多是开放性系统，系统与环境存在着物质、能量和信息的交换作用（环境如何影响系统？）。系统通常是由许多层次的分系统所组成，系统与分系统之间有着复杂的关系（如何处理系统内部之间的矛盾？）系统分析也是系统建立和系统改造过程中的一个中间环节，它有承上启下的纽带作用，使系统开发、改进计划得以实现（如何设计、改造系统？）。,5.1.4 系统分析的作用,5.2 系统分析的内容与步骤,5.2.1 系统分析的内容要点5.2.2 系统分析的基本要素5.2.3 系统分析的主要步骤5.2.4 系统分析的基本原则,5.2.1 系统分析的内容要点,“5W1H” 系统分析的逻辑要点：要干什么?(What) 为什么这样干?(Why) 何时干?(When)在何处干?(Where) 谁来干?(Who) 如何干?(How),5.2.1 系统分析的内容要点,系统分析的内容要点：系统环境分析 系统目标分析 系统结构分析系统建模与系统仿真 系统优化与综合评价,5.2.2 系统分析的基本要素,系统目标 替代方案评价指标分析模型研究报告,5.2.2 系统分析的基本要素,系统目标 ：系统目标就是对系统的要求，它是系统分析的基础。系统分析人员最初的也是最重要的任务就是要了解领导者意图，明确存在的问题，确定系统的目标。其次，目标是目的的具体化，是建立和更新系统的依据。由于系统问题的复杂性，系统的决策者难以确切提出系统的目标，往往是通过分析者与决策者进行多次“对话”后得到的，确定目标时应遵守必要性、有依据、可行，使提出的目标科学、合理,5.2.2 系统分析的基本要素,替代方案：能够实现系统目标的各种可能的途径、措施和办法构成替代方案，到底哪一种方案最合适，这正是系统分析所要解决的问题。因为达到同一目标可由不同方案、途径来实现（条条道路通罗马），但实现同一目标的各替代方案在性能、费用、时间等指标上互有长短，但要能对比，即替代方案具有可比性。其次替代方案的构造是优选的前提，没有足够的替代方案就没有优化。这就是说，系统分析者和决策者要运用自己丰富的想象力、创造力，根据已掌握的信息，提出达到同一目标的多种方案。,5.2.2 系统分析的基本要素,评价指标 ：在系统分析中，常把系统的性能、费用、效益、时间等方面的内容作为评价指标，由于达到同一目标而消耗的人、财、物不同，产生的效益也不同，需要的时间也不同。所以，不同指标的综合分析和对比是决定方案优劣、取舍的标志。在评价方案优劣尺度的设计时要有标准可依，其概念要明确、具体、单一，还要可计量，尽可能用数据表示,5.2.2 系统分析的基本要素,分析模型 ：分析模型是根据系统分析的目标要求，用若干参数或因素对系统本质方面进行描述的产物。也可以说，根据某种目标要求，将系统进行抽象的复制的复制品。例如在经典的金融模型中，金融学家通常把股价的波动描述为对数正态分布。再通过代入其它参数进行系统仿真，就可以预测出股价未来的波动范围。,5.2.2 系统分析的基本要素,研究报告：研究报告是系统分析的最终产物，具体形式可采用报告、建议或意见等形式 ；研究报告的成果虽然是基于严谨的逻辑分析，大量的数据运算，甚至复杂的数学模型推导而获得，但在表述方面则应该采用通俗易懂的语言，使决策者容易理解和使用；研究报告的作用只是阐明问题和提出处理问题的意见和建议，而不是代替决策者进行决策。,5.2.3 系统分析的主要步骤,明确问题和确定目标 搜集资料、确定因素及边界 建立系统分析模型 对各方案进行仿真计算 综合分析、确定最佳方案,5.2.3 系统分析的主要步骤,1 明确问题和确定目标：系统分析人员要反复多次与决策者“对话”，要明确系统存在的问题和影响因素，确定系统分析的目标，要通过“对话”和查阅资料，实地调查等手段逐步明确。确定目标时要注意目标的可行性和经济性。一般情况下，决策者对要解决的问题是明确的，对系统存在的问题也是清楚的。但往往很难用确切的文字表达出来。这就需要分析人员根据以往的经验，帮助决策者分析出系统的主要目标，存在的主要问题，并将要解决的问题，用文字表达清楚。,5.2.3 系统分析的主要步骤,2 搜集资料、确定因素及边界 ：在确定目标和明确问题的基础上搜集资料要调查影响系统目标诸因素的历史、现状，搜集国内外同类问题的指标和标准，对搜集到的资料的可靠性要进行推敲，反复核对，以免出现大的差错。系统边界的确定要适当对构成系统的要素要进行“计量”。确定因素是指找出影响系统的关键因素和它们之间的关联，这是系统分析的关键步骤。,5.2.3 系统分析的主要步骤,3 建立系统分析模型：在调查研究的基础上，根据分析的目的和已掌握的资料可建立不同的模型。模型可以表示全部，也可以是系统的一部分，可以定量的因素当然要列入模型，不可直接定量的因素，可设法间接定量后列入模型，或不列入模型，留在系统综合时考虑。针对研究对象不同或同一对象的不同要求，建立若干不同模型，可以用几个模型同时解决一个问题，当然，也可以用一个模型解决多个问题。,5.2.3 系统分析的主要步骤,4 对各方案进行仿真计算：利用已建立的系统分析模型，对各替代方案可能产生的结果进行仿真计算，通过不同方案、途径的输入、输出，可进行系统比较分析，找到系统分析所需要的方案或措施，这是系统分析过程中很重要的一环。通常采用如下的方法：用IFTHEN方法寻找最佳方案；运用设定方案分析法寻找方案。通过仿真方法得到许多有用的信息，这些信息能帮助分析者考虑各种方案的优劣。,5.2.3 系统分析的主要步骤,5 综合分析、确定最佳方案：在定量分析的基础上，考虑一些难以考虑的实际情况和各种有关的无形因素，如政治、经济、军事、科技、环境等，加上系统分析人员经验，经过反复推敲，最后为决策者提供一组方案，以获得对所有可行方案的综合评价和结论。如果不满意则返回确定目标处，重新开始。值得注意的是给出的结论，不但要科学、正确，而且易被别人理解。,5.2.4 系统分析的基本原则,内部因素与外部因素相结合当前利益与长远利益相结合 局部效益与总体效益相结合 定性分析与定量分析相结合,5.3 系统环境分析,5.3.1 系统环境的概念5.3.2 系统环境的边界5.3.3 环境分析的内容 5.3.4 环境分析的方法5.3.5 企业系统环境性质识别和预测,5.3.1 系统环境的概念,系统环境是指存在于系统之外的系统无法控制的自然、经济、社会、技术、信息和人际关系的总称。 环境分析的主要目的是了解和认识系统与环境的相互关系、环境对系统的影响和可能产生的后果。,5.3.2 系统环境的边界,划分系统与环境至少有以下原则 系统与环境之间应有一个界线 系统与环境是“内外有别”的。 环境有层次性和结构性,5.3.3 系统环境的内容,物理技术环境 社会人文环境 经济管理环境,5.3.4 系统环境的方法,PEST分析法：政治(Political)、经济(Economic)、社会(Social)和技术(Technological) SWOT分析法 ：SW 是指系统内部的优势和劣势 (Strengths and Weaknesses)；OT是指外部环境存在的机会和威胁 (Opportunities and Threats)。,5.3.5企业系统环境性质识别和预测,一、环境的性质类别,5.3.5企业系统环境性质识别和预测,不同环境的特征 案例52传真机市场环境性质分析,5.4 系统目标分析,5.4.1 系统目标分析内容 5.4.2 目标分析的要求与原则 5.4.3 目标方案的产生方法,5.4.1 系统目标分析内容,总体目标和分目标 总体目标集中地反映对整个系统总的要求，通常是高度抽象和概括的，具有全局性和总体性特征。分目标是总目标的具体分解，包括各子系统的子目标和系统在不同时间阶段上的目标。,5.4.1 系统目标分析内容,建立系统的目标体系1、目标树,5.4.1 系统目标分析内容,建立系统的目标体系2、目标手段分析,5.4.2 目标分析的要求与原则,目标分析的要求 制定的目标应当是稳妥的。制定目标应当注意到它可能起到的所有的作用 应当把各种目标归纳成目标系统。 对于出现的目标冲突不要隐蔽对目标冲突要摆明矛盾，理清线索，而不要隐蔽矛盾。,5.4.3 目标方案的产生方法,一、头脑风暴法1、准备工作 2、召开会议3、要注意功能定义的表现方式4、提方案5、对方案作评价一致性原则,5.4.3 目标方案的产生方法,二、头脑写照法1、小卡片技术 2、635 法,5.5 系统结构分析,5.5.1 系统结构的定义 5.5.2 系统结构与功能 5.5.3 系统要素分析 5.5.4 系统相关性与阶层性分析5.5.5 系统结构整体性分析,5.5.1 系统结构的定义,系统结构是指事物（系统）内部各组成部分及相互关联的方式，即包含哪些部件（元素），这些部件（元素）通过什么样的相互关系来构成系统整体，以及元素和它们间的关联对系统整体性有什么影响。,5.5.2 系统结构与功能,系统功能是指系统整体与外部环境相互作用中应当表现出来的效应与能力，以满足系统目标的要求。系统功能和系统结构是不可分割的。,5.5.3 系统要素分析,基本要素 核心要素 动力要素 基础要素,5.5.4 系统相关性与阶层性分析,一、系统相关性分析二、系统阶层性分析1、传递物理、能量和信息的效率、质量和费用，同时要便于控制。 2、功能团（或功能单元）有个合理结合和归属问题。某些功能团放在一起能起互相补益的作用，有些则相反。,5.5.5 系统结构整体性分析,一是为了衡量和分析系统的整体结合效果，需要建立一个评价指标体系。 二是尽量建立反映系统整体性的要素集、关系集、层次分布的结合模型，以定量分析系统整体结构的合理性和最优输出。,5.6 系统分析的定性方法,5.6.1 目标手段分析法5.6.2 因果分析法5.6.3 KJ法5.6.4 德尔菲（Delphi）法,5.6.1目标手段分析法,5.6.1目标手段分析法,5.6.2 因果分析法,5.6.3 KJ法,KJ法是一种直观的定性分析方法，它是由日本东京工业大学的川喜田二郎(Kauakid Jir)教授开发的。其基本原理是：把一个个信息做成卡片，将这些卡片摊在桌子上观察其全部，把有“亲近性”的卡片集中起来合成为子问题，依次做下去，最后求得问题整体的构成。,5.6.4 德尔菲（Delphi）法,一、德尔菲法的基本程序 1、确定目标2、选择专家3、设计评估意见征询表4、专家征询的轮次与轮间的信息反馈5、评估结果的处理,5.6.4 德尔菲（Delphi）法,二、采用德尔菲法应注意事项专家之间的保密性是德尔菲法的一大特点与关键横向。 选择专家时不仅要注意选择精通技术、有一定名望、有学科代表性的专家，同时要注意选择边缘学科、社会学和经济学等方面的专家。 并非所有的专家都熟悉德尔菲法，因此，预测工作的组织者在制定征询表的同时，要对德尔菲法作出说明。 专家评估的最后结果是建立在统计分布的基础上的，它具有一定的不稳定性。,5.7 系统分析的定量方法,5.7.1 定量分析方法与模型 5.7.2 定量分析模型的建立 5.7.3 社会经济系统分析的常用四类模型方法,5.7.1 定量分析方法与模型,管理系统模型 决定变量 环境变量 结果变量 评价变量 案例：库存问题,5.7.2 定量分析模型的建立,直接分析法 计算机模拟法 数据分析法 模型简化法,5.7.3 社会经济系统分析的常用四类模型方法,投入产出分析方法计量经济学方法 经济控制论方法 系统动力学方法,5.8 系统分析案例,5.8.1 系统分析案例之一5.8.2 系统分析案例之二,5.8.1 系统分析案例之一 山江湖区水土流失治理的系统分析,一、背景介绍二、问题的提出三、目标分析四、水土流失治理过程分析五、系统分析模型建立六、系统仿真结果分析七、水土流失治理的若干建议,5.8.2 系统分析案例之二 电力调度通信中心发展指标体系设计,一、背景介绍二、环境分析三、设计分析四、发展指标体系的建立五、发展指标体系的应用,