系统分析方法课件.ppt

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1、第十二章,系统分析方法,本章要点：,系统分析的形成与发展,系统分析的概念与作用,整体分析,结构分析,层次分析,相关分析,环境分析,确定型的分析技术,随机分析技术,1.,系统分析的概念与作用,政策科学是在运筹学和系统分析的基础上形成和发展起,来的。系统分析构成政策研究的方法论基础。何谓系统分析,(System analysis)?,很难给它下一个全面而准确的定义。按照,美国政策科学家,克朗的说法，系统分析可以被视为由,定性、定量或两者相结合的方法组成的一个集合，其方法论,源于科学方法论、系统论以及为数众多的涉及选择现象的科,学分支。应用系统分析的目的，在于改进公共的和私营的人,类组织系统。系统分

2、析既是一种解释性的，又是一种规定性,的方法论。,一、系统分析的诞生,系统分析最早是由美国兰德公司在二战结束前后提出并加以,使用的。年，美国的道格拉斯飞机公司，组织了各个学,科领域的科技专家为美国空军研究“洲际战争”问题，目的是为,空军提供关于技术和设备方面的建议，当时称为“研究与开发”,（,Research and Development,，缩写为,R&D),计划。年,月，执行该计划的部门从道格拉斯公司独立出来，成立了兰德公,司，“兰德”（）是“研究与开发”英文的缩写。,从年代末到年代的年中，系统分析沿着两条明显,不同的路线得到迅速发展。一条路线是运用数学工具和经济学原,理分析和研究新型防御武

3、器系统。年代初期，美国国防部长,麦克纳马拉把这套方法应用于整个军事领域，并很快在各政府部,门推广，形成了著名的“计划,规划,预算系统”（）,方法。在军事和政府部门的带动下，美国民间企业也开始应用系,统分析方法来改善交通、通讯、计算机、公共卫生设施的效率和,效能；在消防、医疗、电网、导航等领域，系统分析方法也得到,了广泛的应用。,另一条路线体现在与大学相联系的研究与教学的活动之,中。沿着这一路线，存在着一种把众多的学科加以系统理论,化的倾向：开始是在生物学和自动控制研究领域；其后扩展,到工程学、通讯理论、一般系统论、政治结构、国际关系、,管理系统、生态系统、心理和精神分析以及教育系统等研究,领域

4、。到了年代中期，系统分析从作为分析经济合理性,的应用和作为研究对象的理论体系这种相互分离状态，逐步,走向相互结合、相互补充，发展成为一种有效的方法体系。,目前，系统分析作为一种一般的科学方法论，已被各国所,认可和采用，运用于广泛的研究领域之中，特别是在解决有,风险和不确定性的经济社会政策的制定以及公共决策系统的,改进上。随着应用数学以及运筹学的进一步发展，高容量、,多功能的电子计算机的出现，系统方法自身及应用范围不断,深化和扩展，它构成了政策研究以及政策分析的主导性或基,础性的方法。,二、系统分析的概念,系统是系统分析的最基础的概念。按照一般系统论的创立,者贝塔朗菲（,L,von Bertal

5、anffy,）的观点，系统是处于一定,的相互关系并与环境发生关系的各个组成部分,(,要素,),的总体,(,集,),。我国著名科学家钱学森则主张把“极其复杂的研究对,象称为系统，即相互作用和相互依赖的若干组成部分合成的,具有特定功能的有机整体，而且这个系统本身又是它所从属,的一个更大系统的组成部分。”因此，我们可以一般地将系,统界定为是由若干处于相互联系并与环境发生相互作用的要,素或部分所构成的整体。,世界上的一切事物都是作为系统而存在的，是若干要素按一,定的结构和层次组成的，并且具有特定的功能。系统普遍存在于,自然界和人类社会之中。它是要由素所构成的整体，离开要素就,无所谓的系统，因而要素是系

6、统存在的基础；系统的性质一般是,由要素所决定的（有什么的要素，就具有什么样的系统及其功,能），但系统又具有各要素所没有的新功能；各种要素在构成系,统时，具有一定的结构与层次，没有结构层次的要素的胡乱堆积,构不成系统；系统的性质取决于要素的结构，而在一个动态结构,的系统中，结构的好坏直接是由要素之间的协调体现出来；系统,与环境之间也存在密切的联系，每个系统都是在一定的环境中存,在与发展的，它与环境发生物质、能量和信息的交换（这是开放,系统的一个基本特点）。系统的各要素之间，要素与整体之间，,整体与环境之间存在着一定的有机联系，从而在系统内外形成一,定的结构与秩序，使得系统呈现出整体性、有机关联性

7、、结构层,次性、环境适应性（开放性）和有序性等特征，这些特征就是所,谓的系统的同构性。,系统分析或系统方法，就其本质而言，是一种根据客观事物,所具有的系统特征，从事物的整体出发，着眼于整体与部分，整,体与结构及层次，结构与功能、系统与环境等的相互联系和相互,作用，求得优化的整体目标的现代科学方法以及政策分析方法。,拉兹洛认为，系统论为我们提供一种透视人与自然的眼光，“这,是一种根据系统概念，根据系统的性质和关系，把现有的发现有,机地组织起来的模型。”,贝塔朗菲则将系统方法描述为,:,提出一,定的目标，为寻找实现目标的方法和手段就要求系统专家或专家,组在极复杂的相互关系网中按最大效益和最小费用的

8、标准去考虑,不同的解决方案并选出可能的最优方案。我国学者汪应洛在系,统工程导论一书中则认为，系统分析是一种程序，它对系统的,目的、功能、费用、效益等问题，运用科学的分析工具和方法，,进行充分调查研究，在收集、分析处理所获得的信息基础上，提,出各种备选方案，通过模型进行仿真实验和优化分析，并对各种,方案进行综合研究，从而为系统设计、系统决策、系统实施提出,可靠的依据。,三、,系统分析的作用,系统分析是政策研究尤其是政策分析的最基本的方法。,它的主要作用是：帮助人们理解政策系统及对不同的政策,系统加以比较；鼓励人们对系统的不同部分进行同时的研,究；使人们注意系统中的结构和层次的特点；开拓新的研,究

9、领域，增加新的知识；突出未知东西的探索，使人们从,过去和现在的基础上了解未来；使人们转换视角，从不同,的角度或侧面看问题；迫使人们在考虑目标和解决问题的,要求时，也同时注意考虑协调、控制、分析水平和贯彻执,行的问题；诱导新的发现，注意进行从目的到手段的全面,调查等等。,但是，必须注意，系统分析仅仅是政策研究及政策分析,方法的一部分，而非全部（顶多是后者的定量分析模型和技,术的主要部分），系统分析尤其是定量分析模型及技术并不,能解决所有的政策研究或政策分析的问题。对于诸如带有极,强的政治色彩、在决策过程中的非理性或超理性作用突出、,必须在价值观和实际价值之间加以权衡一类的问题，系统分,析的定量分

10、析模型和技术往往是无能为力的。必须靠政策研,究或政策分析的其他方法，如组织,政治分析、价值分析等。,在系统分析的成长过程中，曾有一些系统分析家期望用系统,分析来解决现实世界的一切问题以及解决政策问题的一切方,面。他们过分依赖于定量的分析方法与技术，忽视超理性、,政治、文化、价值及意识形态等方面的超出系统分析范围的,东西，导致了系统分析的滥用，达不到预期的目的。,2.,系统分析的内容,根据系统的本质及其基本特征，可以将系统分析的内,容相对地划分为系统的整体分析、结构分析、层次分析、,相关分析和环境分析等几个方面。,一、整体分析,整体性是系统的最基本的属性或特征之一。因而，整体分析,也就构成系统分

11、析的一个主要内容。根据系统论的原理，任何系,统都是由众多的子系统所构成的，子系统又是由单元和元素所构,成的。系统的性质、功能与运行规律不同于它的各个组成部分在,独立状态时的性质、功能和运动规律，它们只有在整体意义上才,能显示出来。系统的整体体现了各个组成要素所没有的新质、新,功能和整体运行规律，这就是“整体大于各部分之和”的原理,（加和定理）；另一方面，作为系统整体的组成要素的性质和功,能也不同于它们在独立时的性质与功能，当它们作为系统的一部,分与周围环境发生作用时，并不是代表孤立的要素本身，而是代,表系统整体。拉兹洛在谈到这个问题时指出：系统整体所独具的,“某种特点不能简单地还原为它们各个组

12、成部分的性质”；“复,杂整体的特点实际上不可能还原成各部分的特点。”,用整体分析法进行政策研究的核心是,:,从全局出发、从,系统、子系统、单元、元素之间以及它们与周围环境之间的,相互关系和相互作用中探求系统整体的本质和规律，提高整,体效应，追求整体目标的优化。因此整体及其目标的优化是,整体分析的主要内容。面对一些复杂的、较大的系统时，要,求我们把系统分解为一组相关联的子系统，在整体,的指导,下，协调各个系的目标，从而达到系统所要求的总目标，即,通过求局部最优化得到的局部解，经过协调而得到整体的最,优解。,系统的优化从整体与局部的关系看有如下三种情况：（）,局部的每个子系统的效益都好，组合起来的

13、系统整体也最优；,（）局部子系统的效益好，但系统整体的效益没有达到最优；,（）局部的子系统的效益并不最优，而系统的整体效益较优。,从近期与长远的关系看，系统的优化也表现为各种情况，如对,近期与长远都有利；对近期有利，对长远不利甚至有害；对近,期不利，而对长远有利等。因此，整体优化的原则是：根据已,确定的目标，在整体利益最优的前提下，处理好局部与整体、,近期与长远的关系。例如，在追求经济社会发展尤其是经济增,长的政策目标时，不能为了局部（地方）和近期的利益，片面,追求经济增长率，而以牺牲资源和环境，以及整体,(,全国,),和长远,的效益作为代价。因此，党和国家所制定的经济增长方式由粗,放型向集约

14、型的转变以及可持续发展战略是正确的，它追求的,是国家、整体、长远的利益。,人们已经发展出一系列的定量分析方法或技术，可以用来,作整体优化分析尤其是整体分析，这些方法和技术有线性规划、,非线性规划、动态优化和排队论等。,二、结构分析,结构分析是系统分析的一个组成部分。所谓的系统的结,构是指系统内部诸要素的排列组合方式。同样一些要素，排,列组合的方式不同，就可能具有完全不同的性质、特征与功,能。对于一个复杂的系统来说，如果没有一个确定其合理结,构的方法，没有一个考虑整体优化的方案，那么，系统的分,析和设计也就无法进行，也将对系统的运行产生不良的后果。,因此，正确掌握结构分析法，对于确定政府系统的合

15、理结构，,要求各种政策的有机配合，是政策研究工作的一个内容。,结构分析是寻求系统合理结构的途径或方法，其目的是找出,系统构成上的整体性、环境适应性、相关性和层次性等特征，,使系统的组成因素及其相互关联在分布上达到最优结合和最优,输出。人们提出了如下两个公式来表达结构分析的基本原理：,E,*,=maxP(X,，,R,，,C),PG,PO,Sopt=max,S,E,*,(,其中,X,是系统组成要素的集合；,R,是系统组成要素的相关关系,的集合；,C,是系统要素及其相互关联在各层次上的可能分布形,式；,P,是,X,、,R,、,C,的结合效果函数；“,”表示这个函数对,应于某种条件，例如,表示函数对应

16、于系统目标集的条,件，,表示函数对应于环境因素约速集的条件；表示,函数在两个对应条件下所能达到的最优结合效果；,Sopt,的关,系式表示具有最佳结合效果的结构中能给出最大输出的系统,),。,结构分析的任务，就是寻求、之间最优结合形式，使,系统稳定条件下结合效果最优，系统输出最大。,三、层次分析,系统论认为，任何复杂的系统都具有一定的结构层次。,系统结构的层次性既指等级性，又指侧面性。前者是指任何,一个复杂系统，都可以从纵向把它划分为若干等级，即存在,着不同等级的系统层次关系，其中低一级的结构是高一级结,构的有机组成部分。如我国政府体制上从中央人民政府（国,务院）到省、市、县、区、乡地方各级人民

17、政府；军队编制,从军、师、团、营、连等。后者是指任何同一级的复杂系统，,又可以从横向上分为若干相应联系，相互制约，又各自独立,的平行部分，如国务院分各部、委、省级人民政府划分厅、,局等。系统的结构层次性是系统的稳定性和连续性的重要保,证，也是系统发挥其最佳功能的前提条件之一。,系统分析中的层次分析法产生于年代，是美国著名运,筹学家萨蒂提出的。层次分析的基本思路是：明确问题中所,包含的因子及其相互关系，将各因子划分为不同层次；从而,形成多层次结构，通过对各层次因子的比较分析，建立判断,矩阵，并通过判断短阵的计算将不同政策方案按重要性或适,用性大小排列，为最优方案的选择提供依据。层次分析首先,要解

18、决系统分层及其规模的合理性问题，层次的划分要考虑,到系统传递物质、能量和信息的效率、质量和费用等因素；,其次要使各个功能单元的层次归属合理。,四、相关分析,系统论告诉我们，构成系统的各个子系统、单元和要素之间,以及它们与环境之间是相互联系和相互作用的，这一特征叫做系统,的相关性（有机关联性）。相关性首先体现在系统与要素之间的不,可分割的联系。在系统整体中，各要素并不是孤立存在的，而是由,系统的结构联结在一起，相互依存、相互作用。如果其中一项发生,变化，就会影响其他要素也发生变化（人体各种器官之间就是相互,关联的）。其次，相关性体现在要素与系统整体的关系中。要素与,系统整体相适应，一旦要素改变，

19、整体必然发生改变；同样，系统,整体发生改变，系统要素也必然发生变化（要素与系统之间的相互,作用是通过结构这一中介来实现的）。再次，相关性表现在系统与,环境的关系方面，即系统的改变引起环境的变化，环境的变化也会,导致系统的变化；系统创造自己的环境，环境又规定着自己的系统。,最后，相关性还表现在系统发展的协同性上。协同性是指系统发展,变化中各部分发展变化的同步性，即系统的变化必然引起各要素以,及环境的变化，这种变化又不是杂乱无章的，而是有规律可循的，,这个规律就是同步性（顺便说，协同学是系统论在当代的新成就，,它以协同性作为研究对象）。,相关分析要求我们在政策研究的过程中尤其是问题界定、,目标设定

20、和方案规划中，要充分注意到各种问题及问题的各个,方面之间，各个目标之间，各个方案之间，子目标与总目标以,及子方案与总方案之间的关系，注意问题目标和方案与社会、,经济和政治环境之间的相互联系和相互作用，考虑各种因素对,政策执行效果可能产生的影响，从而设计出理想的或较优的政,策方案。例如，我们在设计改革与发展战略时，用相关分析的,方法，就是要紧密注意各个领域、各条战线、各个方面的改革,与发展措施的相关配套、同步进行；或者说，在进行了某个,（些）领域的改革之后，必须及时进行另一些领域的改革，否,则，将影响全面的改革与发展。近代“洋务运动”之所以不成,功，有各种原因，其中的一条是缺乏系统改革思想，洋务

21、派主,张引进西方科学技术和工业设备，使之与封建主义的政治体制,协调起来，即所谓的“中学为体，西学为用。”这种幻想不改,变封建主义的生产关系、政治制度和社会结构，而仅靠引进西,方科技及设备来发展生产力的做法是难以成功的，不变革前者，,再好的机器设备也发挥不了作用。,五、环境分析,系统论认为，系统与环境是处于相互联系和相互作用之中。,系统以外界的条件或环境作为存在和发展的土壤。环境是指系统,之外的所有其他事物或存在，即系统发生、发展及运行的生态条,件或背景。一个系统总是处于更大的系统之中，成为更大系统的,子系统，因而更大的系统则构成该子系统的生态环境。系统与环,境的相互联系和相互作用表现在：一方面

22、，环境是系统的存在和,发展的前提条件，环境影响、制约，甚至决定系统的性质与功能；,另一方面，系统的存在和发展也改变着周围的环境，系统作用的,不同将引起环境发生变化。系统与环境这种不断进行着的物质、,能量和信息的交换，使系统具有环境适应性特征。,环境分析是系统分析的一个重要内容。因为系统的状态，系,统的问题同环境存在着这种相互联系、相互作用的特征，所以，,分析环境与系统的关系是接近系统问题的必要步骤。要确定系统,及其问题的边界和约束条件，必须对环境作出分析，系统分析的,许多资料也来源于环境，因此，环境分析是系统分析中的一项不,可或缺的工作。就政策研究来说，我们将政策研究的对象视为一,个系统，一个

23、高度开放的社会系统，政策环境产生了需求和支持,这样一些输入，通过政治系统（决策系统）的加工处理转变为政,策方案，这些方案的输出（执行,),又作用了环境。这是政治系统,论向我们展示的政策系统及其运行的简要图景，在这里，无论是,政策的制定，还是政策的执行，环境因素的地位和作用都是极其,显著的。因此，环境分析对于政策研究来说，其意义也是不言而,喻的。,环境分析涉及的内容很广，包括自然环境或物理技术环境分,析，社会经济环境分析，文化心理环境分析等等。在系统分析中，,要对环境加以因时、因地、因人的分析，找出相关的环境因素，,确定其影响的范围和程度，以便在方案的制定和执行中予以考虑，,这正是环境分析的任务

24、与目的。,3.,系统分析中的定量技术,克朗在系统分析和政策科学根据决策类型的不同,将系统分析中的定量技术分为两类，即确定型的分析技术,和随机分析技术。,一、确定型的分析技术,所谓的确定型，是指那些可用于只有一种势态，并在,做出可接受的假定之后其变量、限制条件、不同的选择都,是已知的、确定的，按一定的统计置信度可以预见的方法,或技术。克朗将线性规划、排队论、马尔柯夫分析、统筹,法等列入这类技术之中。,模型、工具或技术,应,用,基础知识,线性规划,解决在商业、交通、库存、,建筑、后勤及网络中的配,置、分配和优化问题,计算机科学、敏感性分析、,代数解法、单纯形表、经,济学,排队论,人或事物或事件的等

25、待服,务问题,蒙特,卡罗法、模拟、统,计学,规划管理技术,生产和建设计划,PERT(,成,本,或,时,间,),、,CANTT,图,、,网,络,分,析,(CPN),、决策树,马尔柯夫分析,销售经营、预测,矩阵代数、经济学,对抗分析,商业、心理学、国防研究,博弈论,质量保证,工业、国防,科学、技术,损益分析,资源分配,经济学、统计学,确定型的定量模型、方法和技术,二、随机分析技术,随机分析技术则是应用于不确定型或风险决策的分析方,法及技术。当存在一个以上的态势，并且需要估计和确定每,一种可能的状态时，就要碰到随机模型问题。这时还要计算,在每一种态势下用每一种决策选择所得的输出结果。因而可,供选择方

26、案的数量将很大，这时可以用数学、统计推论和概,率论等学科的方法，在可以接受的假定条件下减少不确性。,有时，随机的局面可以化为确定模型来加以处理，比如选择,一种最有可能发生的未来态势，或者只分析最坏的或最好的,方面等等。克朗将动态规划，计算机模拟，随机库存论，取,样、回归、指数平滑，决策树，贝叶斯定理、损益分析等列,入随机分析技术之中。,随机定量模型、方法和技术,模型、工具或技术,应,用,基础知识,动态规划,在生产、配置活动中的多,阶段决策,计算机科学和概率论,计算机模拟,系统内部的相互作用,计算机科学和蒙特、卡,罗法,随机库存论,需求或提前时间是随机的,情况,概率论和期望值统计量,随机模型,计算系统转换的概率,矩阵代数、微积分,取样、回归、指数,平滑,大总体的问题解,统计学和概率论,贝叶斯定理,条件概率下的预测、相关,和因果分析,代数、概率论以及有关,先验概率和知识,损益分析,资源分配,经济学和统计学,决策树,系统行为,代数和统计学,思考题,1.,解释系统和系统分析概念。,2.,简述系统分析与政策分析的关系。,3.,系统分析有哪些基本内容？,4.,用例子说明系统分析的定量技术的应用。,