西安交大系统工程课件6_习题课

1、1. 基本概念基本概念整体性等特性，问题为导向的方法，模型整体性等特性，问题为导向的方法，模型化的方法不同于其他学科。化的方法不同于其他学科。2. 模型模型（1）递阶结构模型）递阶结构模型 将一个复杂问题分成一定的层次，并表将一个复杂问题分成一定的层次，并表示出相关的关系，定性描述。比如改进因示出相关的关系，定性描述。比如改进因素分析。素分析。总结总结（2）系统动力学模型（）系统动力学模型（SD） 定性和定量化模型。表示因果关系定性和定量化模型。表示因果关系（原因到结果），通过（原因到结果），通过DYNAMO语言对语言对非线性的、多因素的影响结果进行量化。非线性的、多因素的影响结果进行量化。与

2、预测曲线的区别是可以说出其机理。与预测曲线的区别是可以说出其机理。（3）系统评价）系统评价 采用逐对比较法给出方案的综合评价采用逐对比较法给出方案的综合评价值。值。对复杂系统则采用层次分析法给出综合对复杂系统则采用层次分析法给出综合评价值。评价值。（4）决策）决策决策树决策树考虑人的因素（效用理论）的决策树。考虑人的因素（效用理论）的决策树。冲突分析冲突分析逻辑决策法。逻辑决策法。3 3、考试范围、考试范围 系统工程的基本概念系统工程的基本概念 ISMISM结构（实用方法）结构（实用方法） 系统动力学模型（流程图、系统动力学模型（流程图、DynamoDynamo方程）方程） 系统评价（关联矩阵

3、法、层次分析法、模系统评价（关联矩阵法、层次分析法、模糊评价法）糊评价法） 决策分析（效用表示的决策树、冲突分析）决策分析（效用表示的决策树、冲突分析） 各种方法在工作中可能的应用场合各种方法在工作中可能的应用场合4 4、习题课内容、习题课内容 概念题概念题 系统动力学题系统动力学题 系统评价题系统评价题 决策分析题决策分析题系统工程习题课系统工程习题课1. 1. 概念题概念题 整体性：任何一个要素不能脱离整体去研整体性：任何一个要素不能脱离整体去研究究, ,追求整体效果；追求整体效果； 层次性：可以分解为一系列子系统，并存层次性：可以分解为一系列子系统，并存在一定的层次；在一定的层次； 相关

4、性：组成系统的要素相互影响、相互相关性：组成系统的要素相互影响、相互制约、相互作用。例如：城市中的市政、制约、相互作用。例如：城市中的市政、交通、文化、卫生、商业系统；交通、文化、卫生、商业系统； 目的性：通常系统都具有某种目的目的性：通常系统都具有某种目的, ,要达要达到目的到目的, ,系统都具有一定功能系统都具有一定功能. . 环境适应性：系统与外界环境产生物质、环境适应性：系统与外界环境产生物质、信息和能量交换，外界环境变化必然引信息和能量交换，外界环境变化必然引起系统内部各要素之间的变化。起系统内部各要素之间的变化。 霍尔方法论（霍尔三维结构）：系统工程霍尔方法论（霍尔三维结构）：系统

5、工程的一种方法论，由知识维、逻辑维、时间的一种方法论，由知识维、逻辑维、时间维组成，以系统优化为核心，以逻辑维为维组成，以系统优化为核心，以逻辑维为主的三维模型。逻辑维包括弄清问题、目主的三维模型。逻辑维包括弄清问题、目标设定、方案设计、模型优化、决策实施。标设定、方案设计、模型优化、决策实施。 切克兰德方法论：系统工程的一种方法切克兰德方法论：系统工程的一种方法论。逻辑维由问题现状说明、弄清关联论。逻辑维由问题现状说明、弄清关联因素、建立概念模型、改善概念模型、因素、建立概念模型、改善概念模型、比较学习、决策组成。比较学习、决策组成。 问题导向：系统工程的特征之一。系统问题导向：系统工程的特

6、征之一。系统分析过程中，从问题入手，寻找解决问分析过程中，从问题入手，寻找解决问题的方案。题的方案。 模型化模型化 - - 对实体系统的诸因素进行适当对实体系统的诸因素进行适当筛选后筛选后, ,为描述系统的构成和行为为描述系统的构成和行为, ,用一用一定方式定方式( (数学、图像等数学、图像等) )表达系统实体的表达系统实体的方法。方法。 解释结构模型解释结构模型- -由解释性语言定性表示系由解释性语言定性表示系统构成要素及其在本质上相互依赖、相统构成要素及其在本质上相互依赖、相互制约的关系和关联情况的模型。互制约的关系和关联情况的模型。 二阶负反馈回路：含有两个水准变量，二阶负反馈回路：含有

7、两个水准变量，由两个原因结果相互作用形成的回路组由两个原因结果相互作用形成的回路组成，极性为负。成，极性为负。 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。 系统评价系统评价- -评定系统的价值。评定系统的价值。 效用效用-决策人根据个人的性格特点以及当时决策人根据个人的性格特点以及当时的处境、决策对象的性质等因素，对于某的处境、决策对象的性质等因素，对于某种利益或损失有他自己独有的感觉和反应，种利

8、益或损失有他自己独有的感觉和反应，这种感觉和反应就叫做这种感觉和反应就叫做“效用效用” 。 效用值效用值-应用效用这个概念取衡量人们对同应用效用这个概念取衡量人们对同一期望值的主观价值，就是效用值。一期望值的主观价值，就是效用值。 效用值的必要性效用值的必要性-后果的多样性后果的多样性,，决策，决策者的价值观者的价值观,。 效用曲线效用曲线-在直角坐标系内，用横坐标表示在直角坐标系内，用横坐标表示益损值，用纵坐标表示效用值，将决策人益损值，用纵坐标表示效用值，将决策人对风险所抱态度对风险所抱态度(效用效用)与益损值的关系用曲与益损值的关系用曲线来描述，这种曲线就叫做该决策人的效线来描述，这种曲

9、线就叫做该决策人的效用曲线。用曲线。 偏好向量（优先序）偏好向量（优先序）- -各局中人根据各自的各局中人根据各自的价值观，将可行结局集合中的各个结局按价值观，将可行结局集合中的各个结局按其偏好程度顺序排列的数组，称为偏好向其偏好程度顺序排列的数组，称为偏好向量。量。3 3. .系统动力学题系统动力学题指出如下指出如下DYNAMODYNAMO方程方程书写上的错误，书写上的错误，画出画出改正后的改正后的DYNAMODYNAMO方程的流程图方程的流程图。L M.K=M.J+DTL M.K=M.J+DT* *(R1.JK-R2.(R1.JK-R2.KLKL) )N M=VN M=VC V=5000C

10、 V=5000R1 R1.KL=E.K/ZR1 R1.KL=E.K/ZA E.K=Y-QA E.K=Y-QC Y=5000C Y=5000C Z=5C Z=5R R2.KJ=M.K/WR R2.KJ=M.K/WC W=5C W=5L Q.L=Q.J+DTL Q.L=Q.J+DT* *(R2.JK-0)(R2.JK-0)N Q=XN Q=XC X=1000C X=1000M - M - 学生人数，学生人数， Q - Q - 人材拥有量，人材拥有量， Y - Y - 期望拥有量，期望拥有量， Z - Z - 调整时间，调整时间， W - W - 从招生到毕业的时间。从招生到毕业的时间。 改正后的改

11、正后的DYNAMODYNAMO方程方程。L M.K=M.J+DTL M.K=M.J+DT* *(R1.JK-R2.(R1.JK-R2.JKJK) ) N M=VN M=VC V=5000C V=5000R R1.KL=E.K/ZR R1.KL=E.K/ZA E.K=Y-Q.KA E.K=Y-Q.KC Y=5000C Y=5000C Z=5C Z=5R R2.KL=M.K/WR R2.KL=M.K/WC W=5C W=5L Q.K=Q.J+DTL Q.K=Q.J+DT* *(R2.JK-0)(R2.JK-0)N Q=XN Q=XC X=1000C X=1000改正后的改正后的DYNAMODYNA

12、MO方程的流程图方程的流程图R1MR2QDYXVWZ4. 4. 系统评价系统评价 某公司下属以企业为从国外引进一项先某公司下属以企业为从国外引进一项先进技术，制定了两个替代方案进技术，制定了两个替代方案A1A1和和A2A2。为为此，由企业引进办公室抽调此，由企业引进办公室抽调1010位专家组成位专家组成一个评价小组，对两个替代方案的综合经一个评价小组，对两个替代方案的综合经济效益进行评价，经过济效益进行评价，经过1010位专家的讨论结位专家的讨论结果，决定采用层次分析法和模糊评价法对果，决定采用层次分析法和模糊评价法对此进行评价。并按照以下程序进行。此进行评价。并按照以下程序进行。4.1 4.

13、1 确定评价项目确定评价项目 经过小组成员讨论认为，引进一项先经过小组成员讨论认为，引进一项先进的技术其效益是多方面的，因此，应进的技术其效益是多方面的，因此，应该从各个方面来确定评价项目。而且认该从各个方面来确定评价项目。而且认为评价项目集是一个多级递阶结构，在为评价项目集是一个多级递阶结构，在经过认真的讨论和筛选后，最终确定经过认真的讨论和筛选后，最终确定1111个评价项目。个评价项目。评评价价项项目目序序号号评评价价项项目目名名称称1 12 23 34 45 56 67 78 89 91 10 01 11 11 12 2提提高高企企业业技技术术水水平平研研究究开开发发能能力力国国产产化化

14、水水平平产产品品竞竞争争能能力力技技术术人人员员素素质质提提高高企企业业经经济济效效益益节节汇汇、创创汇汇水水平平资资金金利利润润率率提提高高企企业业装装备备水水平平提提高高企企业业整整体体素素质质改改善善经经营营管管理理水水平平引引进进技技术术的的综综合合效效益益4.2 4.2 根据评价项目，应用解释结构模型法建立评价项目的多根据评价项目，应用解释结构模型法建立评价项目的多级递阶结构模型级递阶结构模型(1) 讨论各级要素之间的关系讨论各级要素之间的关系VAAAA1VVV2VVV3VVVV4VV5VAA6VV7V8V9VA10V1112(3)建立结构模型建立结构模型a去掉强连接去掉强连接111

15、1111111111111111111111111111111111111121110987654321121110987654321b元素元素1的多少进行排序，的多少进行排序，“1”少的上浮，少的上浮，“1”多的下沉多的下沉C从矩阵左上角开始，寻找最大单位矩阵从矩阵左上角开始，寻找最大单位矩阵1111111111111111111111111111111111111111432785111096112432785111096112d 画出递阶结构模型图画出递阶结构模型图121691053278411(4)建立解释结构模型建立解释结构模型提高企业提高企业装备水平装备水平提高企业提高企业整体素质

16、整体素质提高企业提高企业经济效益经济效益提高企业提高企业技术水平技术水平产品竞争产品竞争能力能力C1国产化水国产化水平平C2研究开发研究开发能力能力C3节汇、创节汇、创汇水平汇水平C4资金利润资金利润率率C5人员技术人员技术素质素质C6改善经营改善经营管理水平管理水平C7引进技术引进技术综合效益综合效益4.3 4.3 建立判断矩阵建立判断矩阵, ,确定评价项目权重确定评价项目权重提高企业技术水平（提高企业技术水平（B1），），提高企业经济效益（提高企业经济效益（B2），），提高企业装备水平（提高企业装备水平（B3），），提高企业整体素质（提高企业整体素质（B4）；）； 引进办判断矩阵引进办判断

17、矩阵A AB B1 1B B2 2B B3 3B B4 4W0C.I.B B1 111 1/ /3 31/210 0. .1 14 47 7B B2 231220 0. .4 42 29 90 0. .0 08 86 6 0 0. .1 10 0B B3 321/211/20 0. .1 19 94 4B B4 411/2210 0. .2 23 30 0 建立建立C1C1、C2C2、C3C3以及以及C6C6对对B1B1的判断矩阵的判断矩阵等等。据此等等。据此来计算来计算C1C1、C2C2、C3C3、C4C4、C5C5、C6C6、C7C7的权重（过程略）的权重（过程略）B B1 1B B2 2

18、B B3 3B B4 40.2810.3110.1690.239W Wj jC C1 10 0. .2 20 01 1C C2 20.377C C3 30.117C C4 40.060C C5 50.125C C6 60.113C C7 70.0474.4 4.4 确定评价尺度确定评价尺度非常必要（非常必要（1.01.0分）、很必要（分）、很必要（0.800.80分）、必要（分）、必要（0.500.50分）、分）、一般（一般（0.250.25分）。分）。 E=E=（1.00, 0.80, 0.50, 0.25)1.00, 0.80, 0.50, 0.25)评评 价价 项项 目目 集集 ( (F

19、 F) )C C1 1C C2 2C C3 3C C4 4C C5 5C C6 6C C7 7权权 重重0.2010 0. .3 33 37 70.1170.0600 0. .1 12 25 50 0. .1 11 13 30 0. .0 04 47 71 1. .0 00 02 21003740 0. .8 80 079 95 565350 0. .5 50 01044201评评 价价 尺尺度度0 0. .2 25 500100004.5 4.5 计算隶属度矩阵计算隶属度矩阵0.01.05.04.00.00.03.07.00.02.05.03.00.04.06.00.01.04.05.00.

20、00.00.09.01.00.01.07.02.01R0.02.05.03.02.04.04.00.00.03.03.04.00.02.04.04.00.03.04.03.00.01.06.03.00.00.05.05.02R4.6 4.6 确定评定向量确定评定向量0.0117 0.1206 0.6584 2093. 0 0 . 01 . 05 . 04 . 00 . 00 . 03 . 07 . 00 . 02 . 05 . 03 . 00 . 04 . 06 . 00 . 01 . 04 . 05 . 00 . 00 . 00 . 09 . 01 . 00 . 01 . 07 . 02 .

21、 0047. 0113. 0125. 0060. 0117. 0337. 0201. 011WRS 0226. 0 2583. 0 4974. 0 2217. 0 0 . 02 . 05 . 03 . 02 . 04 . 04 . 00 . 00 . 03 . 03 . 04 . 00 . 02 . 04 . 04 . 00 . 03 . 04 . 03 . 00 . 01 . 06 . 03 . 00 . 00 . 05 . 05 . 0047. 0113. 0125. 0060. 0117. 0337. 0201. 022WRS4.7 4.7 计算优先度计算优先度7992. 025. 05

22、0. 080. 000. 10117. 01206. 06584. 02093. 011TESN7544. 025. 050. 080. 000. 10226. 02583. 04974. 02217. 022TESN5.5.决策分析（冲突分析导论）决策分析（冲突分析导论） 经济合同纠纷案例经济合同纠纷案例5.1 5.1 背景背景19831983年，年，x x厂支援厂支援y y厂，合同：厂，合同：y y厂盈利，厂盈利，x x厂提成。三年后，厂提成。三年后，未履行合同。未履行合同。x x厂：（厂：（1 1）坚持合同）坚持合同 （2 2）撤出机械）撤出机械y y厂：（厂：（1 1）报假成本）报假成

23、本 （2 2）履行合同）履行合同5.2 5.2 建模建模 时间点：时间点：19831983年年 局中人：局中人： x x厂和厂和y y厂厂 行动：行动： x x厂：坚持合同厂：坚持合同 撤出机械撤出机械 y y厂：报假成本厂：报假成本 履行合同履行合同 结局的表达：结局的表达： 二进制二进制表示表示“0”“0”表示不行动；表示不行动； “1” “1”表示行动。表示行动。 十进制表示十进制表示323222121020 xxxxq撤撤 回回 机机 械械0101010101010101X02 20 0坚坚 持持 合合 同同0011001100110011X12 21 1报报 假假 成成 本本0000

24、111100001111X22 22 2履履 行行 合合 同同0000000011111111X32 23 30123456789101112131415 不可行结局：不可行结局：x x厂厂3 3，7 7，1111，1515； y y厂厂1212，1313，1414，1515。 优先序的确定：最有利的结局排在左边优先序的确定：最有利的结局排在左边, ,最不利的结局排最不利的结局排在右边在右边 x x厂厂撤撤出出机机械械100001100X02 20 0坚坚持持合合同同011100000X12 21 1报报假假成成本本000100101X22 22 2履履行行合合同同110010000X32 2

25、3 39102681504 y厂厂撤出机械撤出机械000000111X02 20 0坚持合同坚持合同001110000X12 21 1报假成本报假成本011000010X22 22 2履行合同履行合同000101001X32 23 304610281595.3 5.3 稳定性分析稳定性分析假定：假定： 每个人都将不断朝着对自己有利的方向改每个人都将不断朝着对自己有利的方向改变其策略变其策略 局中人在决定自己的选择时都会考虑到其局中人在决定自己的选择时都会考虑到其他局中人可能的反应及对本人的影响他局中人可能的反应及对本人的影响 平衡结局是能被所有局中人共同接受的结平衡结局是能被所有局中人共同接受

26、的结局。局。(1)(1)确定单方面改进确定单方面改进( (UI)UI) 假设某一局中人不改变其策略，而另一假设某一局中人不改变其策略，而另一局中人单方面改变其策略使自己的处境更局中人单方面改变其策略使自己的处境更好，则形成单方面改进，即对于局中人好，则形成单方面改进，即对于局中人A A而而言，考虑结局言，考虑结局q,q,如果如果A A可以通过改变自己的可以通过改变自己的策略使策略使q q变到变到q1,q1,且且q1q1优于优于q q，则称对于则称对于A A，q q存在单方面改进存在单方面改进q1q1，记作记作UIUI。x x厂厂撤出机械撤出机械100001100X02 20 0坚持合同坚持合同011100000X12 21 1报假成本报假成本000100101X22 22 2履行合同履行合同110010000X32 23 391026815049926261015y厂厂撤撤出出机机械械000000111X02 20 0坚坚持持合合同同001110000X1