西安交大系统工程课件4

1、第六章第六章 系统评价的方法系统评价的方法6.1 6.1 概述概述6.1.1 6.1.1 系统评价的重要性系统评价的重要性（1 1）系统开发）系统开发, ,提出若干开发或改造系统的替代提出若干开发或改造系统的替代方案方案, ,从多从多“替代替代”方案找出方案找出“最优最优”方案。方案。- - 重要重要（2 2）多目标、多属性，且评价主体所处的立场、）多目标、多属性，且评价主体所处的立场、观点、环境、目的等的不同，对价值评定也不观点、环境、目的等的不同，对价值评定也不同。同。- - 困难困难 6.1.2 6.1.2 价值的概念价值的概念 所谓系统评价，就是评定系统的价值。所谓系统评价，就是评定系

2、统的价值。价值价值- -评价主体（及从事评价的个人或集评价主体（及从事评价的个人或集体）对某个评价对象（如待开发的系统）体）对某个评价对象（如待开发的系统）在理论上或实践上所具有的作用和意义在理论上或实践上所具有的作用和意义的认识或估计。的认识或估计。6.1.3 6.1.3 价值问题的特点价值问题的特点（1 1）人们对客观存在的事物从各种各样的体验、）人们对客观存在的事物从各种各样的体验、观察和分析中抽象出来的。观察和分析中抽象出来的。（2 2）价值是由评价主体主观感受到的。）价值是由评价主体主观感受到的。（3 3）价值没有绝对尺度。）价值没有绝对尺度。6.1.4 6.1.4 评价与决策评价与

3、决策 系统评价的任务：从评价主体根据具体情况系统评价的任务：从评价主体根据具体情况所建立的、可能是模糊的评价尺度出发，进行所建立的、可能是模糊的评价尺度出发，进行首尾一致的、无矛盾的价值评定，以获得对多首尾一致的、无矛盾的价值评定，以获得对多数人来说都能接受的评价结果，为正确进行决数人来说都能接受的评价结果，为正确进行决策提供所需的信息。策提供所需的信息。6.2 6.2 系统评价的程序系统评价的程序6.2.1 6.2.1 前提条件探讨前提条件探讨（1 1）明确评价目的）明确评价目的 促使系统达到最优，定量分析显示各种方案的促使系统达到最优，定量分析显示各种方案的差异差异 对决策的支持，通过评价

4、的信息，进行决断对决策的支持，通过评价的信息，进行决断 系统问题的分析，更好的认识和估计的手段系统问题的分析，更好的认识和估计的手段（2 2）评价的立场）评价的立场 使用者、开发者、第三者使用者、开发者、第三者 评价主体评价主体铁路乘客：快速性、准实性、低廉性、舒适性。铁路乘客：快速性、准实性、低廉性、舒适性。铁路部门：投资费用、制造费用、经营费用和经铁路部门：投资费用、制造费用、经营费用和经济效益。济效益。沿线居民：环境污染、噪音。沿线居民：环境污染、噪音。(3)(3)评价范围评价范围 空间：机场的污染环境范围空间：机场的污染环境范围 部门：大型水利工程涉及水利、交通、电力、部门：大型水利工

5、程涉及水利、交通、电力、旅游、移民等部门旅游、移民等部门（4 4）评价时期）评价时期 初期初期 中期中期 终期终期 跟踪跟踪6.2.2 6.2.2 评价系统分析评价系统分析 替代方案分析、环境分析替代方案分析、环境分析6.2.3 6.2.3 评价项目的选择评价项目的选择 评价项目尽可能少。评价项目尽可能少。6.2.4 6.2.4 评价函数评价函数 使评价数量化，评价尺度。使评价数量化，评价尺度。6.2.5 6.2.5 评价值计算评价值计算 评价权重的确定。评价权重的确定。6.2.6 6.2.6 综合评价综合评价 经营管理经营管理 技术方面技术方面 市场方面市场方面 时间方面时间方面 经经济方面

6、济方面 体制方面体制方面 社会方面社会方面6.3 6.3 系统评价理论和方法系统评价理论和方法(1)(1)系统评价理论系统评价理论 数量化理论数量化理论 不确定性理论不确定性理论 效用理论效用理论 最优最优化理论化理论(2)(2)评价方法评价方法 费效分析法费效分析法 评分法评分法 关联矩阵法关联矩阵法 层次分析层次分析法法 模糊评价法模糊评价法6.4 6.4 关联矩阵法关联矩阵法假设：假设：A1、A2、Am是某个评价对象的是某个评价对象的m个替代方案。个替代方案。 X1、X2、Xm是该评价对象的是该评价对象的n个评价项目。个评价项目。 W1、W2、Wm是是n个评价项目的权重。个评价项目的权重

7、。 Vi1、Vi2、Vin (Vij)是第是第i个替代方案个替代方案Ai的关于的关于Xj评评价项目价项目（j=1=1，2 2，, ,n) )的价值评定量，则相关的关联矩阵的价值评定量，则相关的关联矩阵法的表示形式为：法的表示形式为：项项目目XjX1X2Xn方方案案AiW1W2Wj ViA1V11V12V1nV1 1= =Wj V1jA2V21V22V2nV2 2= =Wj V2jAmVm1Vm2VmnVm= =Wj Vmj 权权重重 - - Wj 方方案案的的评评价价值值 - Vi(1)逐对比较法逐对比较法 方案方案:A1-:A1-自行设计，自行设计，A2-A2-引进，引进，A3-A3-改造改

8、造 评价项目：期望利润，产品成品率，市场占有率，投资费评价项目：期望利润，产品成品率，市场占有率，投资费用，产品外观。用，产品外观。表表6-2 6-2 替代方案效益表替代方案效益表评价项目评价项目 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 投资费用投资费用 产品外观产品外观替代方案（万元）替代方案（万元） （% %） （% %） （万元）（万元）自行设计自行设计 650650 95 95 30 30 110 110 美观美观引进引进 730730 97 97 35 180 35 180 较美观较美观改建改建 520520 92 92 25 25 50 50 美观美观表表6-

9、3 6-3 评价项目权重表评价项目权重表评价评价 得分序号得分序号 累计累计 项目项目 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 得分得分 权重权重期望利润期望利润 1 1 1 1 1 1 1 1 4 0.40 4 0.40产品成品率产品成品率 0 0 1 1 1 1 1 1 3 0.30 3 0.30市场占有率市场占有率 0 0 0 1 1 0.100 0 0 1 1 0.10投资费用投资费用 0 0 0 1 0 11 2 0.201 2 0.20产品外观产品外观 0 0 0 0 0 00 0 0.000 0 0.00表表6-4 6-4 评价尺度表评

10、价尺度表评价项目评价项目 5 4 3 2 15 4 3 2 1期望利润期望利润 800 701-800 601-700 501-600 800 701-800 601-700 501-600 97 96-9797 96-97 91-95 86-90 85 91-95 86-90 40 35-39 30-34 25-2 40 35-39 30-34 25-2 25投资费用投资费用 160160产品外观产品外观 非常美非常美 美观美观 比较美比较美 一般一般 不美观不美观表表6-5 6-5 替代方案综合评价表替代方案综合评价表 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 投资费用

11、投资费用 产品外观产品外观 0.4 0.3 0.1 0.2 0 Vi0.4 0.3 0.1 0.2 0 Vi自行设计自行设计 3 3 3 3 3 3 4 3.0 3 3 4 3.0引进引进 4 4 4 4 1 3 3.4 4 4 1 3 3.4改建改建 2 2 3 2 4 4 2.7 3 2 4 4 2.7A1：V1=0.4*3+0.3*3+0.1*3+0.2*3=3.0A2：V2=0.4*4+0.3*4+0.1*4+0.2*1=3.4A3：V3=0.4*2+0.3*3+0.1*2+0.2*4=2.7显然，显然，A2A1A3(2)(2)古林法古林法 当对各个评价项目间的重要程度可以做出定当对各

12、个评价项目间的重要程度可以做出定量估计时，古林法就显得比逐对比较法优越。量估计时，古林法就显得比逐对比较法优越。表表6-6 6-6 评价项目权重表评价项目权重表序序号号评评价价项项目目R Rj jK Kj jW Wj j1 1期期望望利利润润3 31 18 8（6 6* *3 3）0 0. .5 58 80 02 2产产品品成成品品率率3 36 6（2 2* *3 3）0 0. .1 19 94 43 3市市场场占占有有率率0 0. .5 52 2（4 4* *0 0. .5 5）0 0. .0 06 65 54 4投投资资费费用用4 44 4（1 1* *4 4）0 0. .1 12 29

13、95 5产产品品外外观观- - -1 10 0. .0 03 32 2合合计计3 31 11 1. .0 00 0表表6-7 替代方案项目评价表替代方案项目评价表序序号号评评价价项项目目替替代代方方案案R Ri ij jK Ki ij jV Vi ij j1 1期期望望利利润润A A1 1A A2 2A A3 36 65 50 0/ /7 73 30 0= =0 0. .8 89 97 73 30 0/ /5 52 20 0= =1 1. .4 40 04 4- -1 1. .2 25 50 01 1. .4 40 04 41 1 / / 3 3. .6 65 54 40 0. .3 34 4

14、2 20 0. .3 38 84 40 0. .2 27 74 42 2产产品品成成品品率率A A1 1A A2 2A A3 39 95 5/ /9 97 7= =0 0. .9 97 79 99 97 7/ /9 92 2= =1 1. .0 05 54 4- -1 1. .0 03 32 21 1. .0 05 54 41 1 / / 3 3. .0 08 86 60 0. .3 33 34 40 0. .3 34 42 20 0. .3 32 24 43 3市市场场占占有有率率A A1 1A A2 2A A3 33 30 0/ /3 35 5= =0 0. .8 85 57 73 35

15、5/ /2 25 5= =1 1. .4 40 00 0- -1 1. .2 20 00 01 1. .4 40 00 01 1 / / 3 3. .6 60 0. .3 33 33 30 0. .3 38 89 90 0. .2 27 78 84 4投投资资费费用用A A1 1A A2 2A A3 31 18 80 0/ /1 11 10 0= =1 1. .6 63 36 6 5 50 0/ /1 18 80 0= =0 0. .2 27 78 8- -0 0. .4 45 55 50 0. .2 27 78 81 1 / / 1 1. .7 73 33 30 0. .2 26 63 30

16、 0. .1 16 60 00 0. .5 57 77 75 5产产品品外外观观A A1 1A A2 2A A3 38 8/ /6 6= =1 1. .3 33 33 36 6/ /8 8= =0 0. .7 75 50 0- -1 1. .0 00 00 00 0. .7 75 50 01 1 / / 2 2. .7 75 50 00 0. .3 36 64 40 0. .2 27 72 20 0. .3 36 64 4其中，美观（美观其中，美观（美观8 8分；较美观分；较美观6 6分）：分）：R15=8/6=1.333R15=8/6=1.333；R25=6/8=0.750R25=6/8=0

17、.750。投资越少越好：投资越少越好：R14=180/110=1.636R14=180/110=1.636；R24=50/180=0.278R24=50/180=0.278。表表6-8 6-8 替代方案综合评价表替代方案综合评价表显然，显然，A2A1A3A2A1A3期期望望利利润润 产产品品成成品品率率 市市场场占占有有率率 投投资资费费用用 产产品品外外观观0 0. .5 54 40 0. .1 19 94 40 0. .0 06 65 50 0. .1 12 29 90 0. .0 03 32 2V Vi i自自行行设设计计0 0. .3 34 42 20 0. .3 33 34 40 0

18、. .3 33 33 30 0. .2 26 63 30 0. .3 36 64 40 0. .3 33 30 0引引进进0 0. .3 38 84 40 0. .3 34 42 20 0. .3 38 89 90 0. .1 16 60 00 0. .2 27 72 20 0. .3 34 44 4改改建建0 0. .2 27 74 40 0. .3 32 24 40 0. .2 27 78 80 0. .5 57 77 70 0. .3 36 64 40 0. .3 32 26 66.5 6.5 层次分析法层次分析法基本原理基本原理 大系统、多目标、多功能、多属性，难于完大系统、多目标、多

19、功能、多属性，难于完全采用定量化方法或简单归结为费用效益分析，全采用定量化方法或简单归结为费用效益分析，7070年代提出层次分析法，主要用于方案排序、年代提出层次分析法，主要用于方案排序、计划制定、资源分配等，计划制定、资源分配等，19821982年进入我国、能年进入我国、能源系统规划、经济管理等。其基本思想是将复源系统规划、经济管理等。其基本思想是将复杂问题分解成各个组成因素、支配关系分组形杂问题分解成各个组成因素、支配关系分组形成递阶结构、两两比较确定相对重要性，总排成递阶结构、两两比较确定相对重要性，总排序。序。主要程序主要程序 多级递阶模型多级递阶模型. . 同级要素以上一级要素为准则

20、同级要素以上一级要素为准则, ,进行两两比较进行两两比较, ,根据评价尺度确定其相对重要性根据评价尺度确定其相对重要性, ,以此建立判以此建立判断矩阵断矩阵. . 通过一定计算通过一定计算, ,确定各级要素的相对重要度确定各级要素的相对重要度. . 最后最后, ,通过综合重要度的计算通过综合重要度的计算, ,对各种替代方案对各种替代方案进行排序进行排序, ,从而为决策提供依据从而为决策提供依据. .6.5.1 6.5.1 多级递阶结构多级递阶结构(1)(1)完全相关性结构完全相关性结构 其结构特点是上一级的每一要素与下一级的其结构特点是上一级的每一要素与下一级的全部要素都是相关的全部要素都是相

21、关的. .投资效果投资效果风险风险收益收益流转流转兴建工厂兴建工厂购置资产购置资产存入银行存入银行（目的）（准则）（方案）(2)(2)完全独立性结构完全独立性结构 其结构特点是上一级的要素都有各自独立的、其结构特点是上一级的要素都有各自独立的、完全不相同的下级要素。完全不相同的下级要素。减少交通事故损失减少交通事故损失防止事故发生防止事故发生减少事故损失减少事故损失促进恢复促进恢复提提高高司司机机责责任任感感车车辆辆安安全全功功能能健健全全医医疗疗体体制制提提高高车车性性能能改改善善道道路路设设施施 十十字字路路口口的的管管理理充充实实急急救救体体制制治治疗疗培培训训体体系系(3)(3)混合结

22、构混合结构 合理选择科研课题合理选择科研课题成果贡献成果贡献人才培养人才培养可行性可行性发展前景发展前景实用价值实用价值科学意义科学意义优势发挥优势发挥难易程度难易程度研究周期研究周期资金需求资金需求经济经济价值价值社会社会价值价值课题课题1课题课题2课题课题n（方案）（方案）（准则）（准则）（目的）（目的）AB1B2B3B4C1C2C3C4C5C6C11C126.5.2 6.5.2 判断矩阵判断矩阵（1 1）建立判断矩阵）建立判断矩阵 以上一级的某一要素以上一级的某一要素HsHs作为比较准则作为比较准则, ,对本级要素进对本级要素进行两两比较来确定矩阵元素行两两比较来确定矩阵元素. .wnw

23、nwjwnwwnwwnwnwjwjwjwwjwwjwnwwjwwwwwwnwwjwwwwwEnEjEEEnEjEEHsE/./.2/1/././.2/1/./2./2.2/21/2/ 1./ 1.2/ 11/ 1.21.21（2 2）确定判断尺度）确定判断尺度判判断断尺尺度度定定义义1 13 35 57 79 92 2, ,4 4, ,6 6, ,8 8对对Hs而而言言，Ei 和和Ej 同同样样重重要要对对Hs而而言言，Ei 比比Ej 略略微微重重要要对对Hs而而言言，Ei 比比Ej 重重要要对对Hs而而言言，Ei 比比Ej 重重要要得得多多对对Hs而而言言，Ei 比比Ej 绝绝对对重重要要对

24、对Hs而而言言，其其重重要要程程度度介介于于上上述述两两个个相相邻邻判判断断尺尺度度的的中中间间若若EiEi比比EjEj重要重要, ,WiWi/ /WjWj=5,=5,WjWj/ /WiWi=1/5.=1/5.例如例如Hs(投投资资) C1 C2 C3C C1 1C C2 2C C3 3 1 1 1 1/ /3 3 2 2 3 3 1 1 5 5 1 1/ /2 2 1 1/ /5 5 1 1（3 3）计算相对重要度）计算相对重要度 求特征向量求特征向量 归一化处理归一化处理 WE=0.874+2.467+0.464=3.805WE=0.874+2.467+0.464=3.805874.032

25、3111w467.235132w464.03151211w230.0805.3/874.011w648.0805.3/467.212w122.0805.3/464.013w 一致性检验（相容性检验）一致性检验（相容性检验）1.01.maxnnIC来度量偏差。可用，因此，当不相容时，则，则有完全相容时若判断矩阵称为不相容判断矩阵。，有偏差，则被判断成如果判断矩阵nnnEEEmaxmaxmax,E例如例如Hs(投资投资) C1 C2 C3C1C2C3 1 1/3 2 3 1 5 1/2 1/5 115/ 12/ 151323/ 11ETW0.122 0.648 230.00367.0948.169

26、0.0122.0648.0230.0321TW0.122 0.648 230.00122. 0648. 0230. 0000000122. 0648. 0230. 015/12/151323/113210WE000.3230.0/690.01006.3648.0/948.12008.3122.0/367.03100.0004.0133008.31.maxnnIC008.33max（4 4）计算综合重要度）计算综合重要度 在计算了各级要素对上一级评价准则在计算了各级要素对上一级评价准则HsHs的相的相对重要度以后，即可从最早一级开始，自上而对重要度以后，即可从最早一级开始，自上而下地求出每一级要

27、素关于系统总体的综合重要下地求出每一级要素关于系统总体的综合重要度（也称系统总体权重）。度（也称系统总体权重）。 6.5.3 6.5.3 示例示例（1 1）多级递阶结构）多级递阶结构 合理选择科研课题合理选择科研课题成果贡献成果贡献人才培养人才培养可行性可行性发展前景发展前景实用价值实用价值科学意义科学意义优势发挥优势发挥难易程度难易程度研究周期研究周期资金需求资金需求经济经济价值价值社会社会价值价值课题课题1课题课题2课题课题n（方案）（方案）（准则）（准则）（目的）（目的）AB1B2B3B4C1C2C3C4C5C6C11C12（2 2）建立判断矩阵）建立判断矩阵 AB1B2B3B4WiWi

28、0B113111.3160.291B21/311/31/30.5770.127B313111.3160.291B413111.3160.291B1C1C2WiWi0C1131.7320.750C21/310.5770.250B2C1C2C3WiWi0C111/51/30.4060.105C25132.4660.637C331/311.0000.258B3C3C4C5C6WiWi0C311321.5650.351C411321.5650.351C51/31/311/20.4860.109C61/21/2210.8410.189B4C1C2C3C6WiWi0C111/51/310.5080.096

29、C251352.9430.558C331/3131.3160.250C611/51/310.5080.096 BCB1(0.291)B2(0.127)B3(0.291)B4(0.291)WiC10.7500.10500.0960.260C20.2500.63700.5580.315C300.2580.3510.2500.208C4000.35100.102C5000.10900.032C6000.1890.0960.0836.6 6.6 模糊综合评判法模糊综合评判法模糊数学的产生与发展模糊数学的产生与发展现实生活中的不确定概念现实生活中的不确定概念例如例如:“:“好天气好天气”，“很年轻很年轻

30、”，“很漂亮很漂亮”，“高个子高个子”， “ “大胖子大胖子”无绝对明确的界限无绝对明确的界限和外延，称为模糊现象或模糊概念。和外延，称为模糊现象或模糊概念。19651965年，年，L LA AZedehZedeh-“Fuzzy Sets”-“Fuzzy Sets”用定量的、用定量的、精确的数学方法去处理模糊现象。精确的数学方法去处理模糊现象。图像识别图像识别- -精确，微小变化精确，微小变化- -模糊模糊模糊概念的描述模糊概念的描述身高身高 体重体重1.70 1801.70 180高个高个 大胖子大胖子隶属度来描述高个隶属度来描述高个 高高 较高较高 不高不高 低低 A=1.0/1.80 0

31、.8/1.75 0.2/1.65 0/1.60A=1.0/1.80 0.8/1.75 0.2/1.65 0/1.60隶属度矩阵隶属度矩阵6.6.1 6.6.1 模糊评价法的程序模糊评价法的程序 应用模糊集理论对系统进行综合评价的一种方法。应用模糊集理论对系统进行综合评价的一种方法。其程序为：其程序为：（1 1）邀请各方面的有关专家组成评价小组）邀请各方面的有关专家组成评价小组（2 2）确定系统评价项目集和评价尺度集）确定系统评价项目集和评价尺度集 项目集项目集= =（f1f1，f2f2，fnfn） 尺度集尺度集= =（e1e1，e2e2，emem）（3 3）确定各评价项目的权重）确定各评价项目

32、的权重 权重权重W=W=（w1w1，w2w2，wmwm）（4 4）按照已经制定的评价尺度，对各个替代方案的评价）按照已经制定的评价尺度，对各个替代方案的评价项目进行模糊评定，建立隶属度矩阵。项目进行模糊评定，建立隶属度矩阵。（5 5）计算替代方案的模糊综合评定向量）计算替代方案的模糊综合评定向量SkSk（6 6）计算替代方案的优先度）计算替代方案的优先度NkNk（7 7）根据各替代方案优先度值的大小，即可对替代方案）根据各替代方案优先度值的大小，即可对替代方案进行优先顺序的排序，为决策提供所需的信息。进行优先顺序的排序，为决策提供所需的信息。6.6.2 6.6.2 隶属度矩阵隶属度矩阵 6.6

33、.3 6.6.3 模糊综合评定向量模糊综合评定向量6.6.4 6.6.4 替代方案的优先度替代方案的优先度 6.6.5 6.6.5 示例示例 某省科委为确定某一学科领域的两个同类科研课题某省科委为确定某一学科领域的两个同类科研课题A1A1，A2A2的优先序，特邀请的优先序，特邀请9 9名专家应用模糊评价法对其名专家应用模糊评价法对其进行评价。通过讨论，确定评价项目集进行评价。通过讨论，确定评价项目集F F由由5 5个项目组个项目组成，即立题必要性（成，即立题必要性（f1f1）、技术先进性（）、技术先进性（f2f2）、实施）、实施可行性（可行性（f3f3）、经济合理性（）、经济合理性（f4f4）、社会效益（）、社会效益（f5f5）等组成，并确定相应的权重。同时，确定评价尺度为等组成，并确定相应的权重。同时，确定评价尺度为5 5级，如非常必要（级，如非常必要（0.90.9分）、很必要（分）、很必要（0.70.7分）、必要分）、必要（0.50.5分）、一般（分）、一般（0.30.3分）、不太必要（分）、不太必要（0.10.1分）。分）。评评 价价 项项 目目 集集 ( (F F) )立立 题题 必必 要要性性 ( (f f1 1) )技技 术术 先先 进进型型 ( (f f2 2) )