系统工程学：第六章 系统评价

1、6.1系统评价概述6.2系统评价的特性6.3系统评价的准则体系6.4常用的系统评价方法6.5系统理论概述第六章 系统评价系统工程7.1系统评价概述6.1系统评价的概念、目的系统评价是对系统分析过程和结果的鉴定，其主要目的是判别设计的系统是否达到了预定的各项技术经济指标、为能否投人使用提供决策所需要的信息。评价的目的是为了决策。系统评价是方案选优和决策的基础，评价的好坏影响着决策的正确性。6.1.2 评价的内容及分类 1、系统评价的内容在系统评价过程中，首先要熟悉方案和确定评价指标。熟悉方案是指通过大量的调查研究，了解系统的基本目标、功能要求。确切地掌提各种方案的优缺点以及对系统目标、功能要求的

2、实现程度、方案实施的条件和可能性等。评价指标是指评价条件和要求，是方案期望达到的指标，它包括政策指标、技术指标、经济指标和社会指标等。然后，根据熟悉方案情况，结合评价指标，应用适当的方法，先进行单项评价，再做综合评价，从而做出对方案优先顺序的结论。单项评价一般指技术评价、经济评价和社会评价等。系统评价的内容可以由图7-1表示。2、系统评价的分类系统评价可以按以下几种方式分类。 1）按评价项目分类 （1）目标评价。确定系统的目标后，要进行目标评价，以确定目标是否合格。 （2）方案评价。确走决策方案之后，要进行方案评价，选择最优方案。 （3）设计评价。 （4）计划评价。 （5）规划评价。 2）按评

3、价的时间顺序分类 （1）事前评价。在着手系统开发之前进行的评价，是为了提高系统成果而合理决定计划的有效方法 （2）中间评价。在开发过程中进行的评价，是在系统研制途中用来判断是否有必要变更目标和为及时采取对策而进行管理的有效手段。 （3）事后评价。在开发完成之后进行的评价，是在定量地掌握已经打到目标成果的同时，确认目标以外成果的良好方法。 （4）跟踪评价。是用来研究真实波及效果，对整个系统进行评价的一种方法。 3）按内容分类 （1技术评价。是围绕系统功能来进行的，评定系统方案能否实现所需的功能及实现程度。 （2）经济评价。是围绕经济效益进行的，内容主要是以成本为代表的经济可行性分析。 （3）社会

4、评价。是针对系统给社会带来的利益或影响而进行的评价。 （4）综合评价。是在上述三个方面评价的甚础上，对系统方案价位的大小所做的综合评价。7.1.3系统评价的步骤1、评价原则1）要保证评价的客观性 评价的目的为了决策，因此评价的质量影响着决策的正确性。这就足说，必须保证评价的客观性。因此必须注意评价资料的全面性、可靠性和止确性，防止评价人员的倾向性，评价人员的组成要具有代表性等。 2）要保证方案的可比性 替代方案在保证实观系统的基本功能上，要有可比性和一致性。个别功能突出或方案内容新，只能说明其相关方面，不能代替其他方面，更不能搞“陪衬”方案，从而失去评价的真意。 3）评价指标要成系统 评价指标

5、要包括系统目标所涉及的一切方面，而且对定性问题要有恰当的评价指标，以保证评价不出现片面性。 评价指标必须与国家的方针、政策、法令的要求一致。 2、评价步骤 l）明确系统目标，熟悉系统方案为了进行科学的定量评价，必须反复调查了解建立这个系统的目标和为完成系统目标所考虑的具体事项，熟悉系统方案，进一步分析和讨论考虑到的各个因素。2）分析系统要素 根据评价的目标，集中收取有关的资料和数据，对组成系统的各个要素及系统的性能特征进行仝面的分析，找出评价的项目。 3）确定评价指标体系 指标是衡量系统总体目标的具体标志。对于所评价的系统，必须建立能对照和衡量各个方案的唯一尺度，即评价指标体系。 4）制定评价

6、结构和评价准则每一个具体指标可能是几个指标的综合，这是由评价系统的特性和评价指标体系的结构所决定的，在评价时要制定评价结构。 由于各指标的评价尺度不同，对于不同的指标，很难在一起比较，因此，必须将指标体系中的指标规范化，制定出评价准则，根据指标所反映要素的状况，确定各指标的结构和权重。 5）评价方法的确定 评价方法根据对象的具体要求不同而有所不同，总的来说，要按系统目标与系统分析结果、费用、效果的测定方法，成功可能性的讨论方法以及评价准则等确定。 6）单项评价 单项评价是就系统的某一特殊方面进行详细的评价，以突出系统的特征。单项评价不能解决最优方案的判定问题，只有综合评价才能解决最优方案或方案

7、优选顺序的确定问题。 7）综合评价 按照评价标准，在单项评价的基础上，从不同的观点和角度，对系统进行全面的评价。综合评价就是利用模型和各种资料，用技术经济的观点，对比各种可行方案，考虑成本与效益的关系，权衡各方案的利弊得失，从系统的擎体观点出发，综合分析问题，选择适当而且诃能实现的优化方案。 2、评价步骤 3、评价指标体系价指标体系要全面地反映出所要评价系统的各项目标要求，尽可能能地做到科学、合理，且符合实际情况，并基本上能为有关人员和部门所接受。因此，评价指标体系需在全面分析系统的基础上，首先拟定指标草案，通常使用德尔菲法，经过广泛征求专家意见，反复交换信息，统计处理和综合归纳等，最后确定系

8、统的评价指标体系。建立系统评价指标的原则（1）完整性原则（2）非相容性原则（3）客观性原则（4）简洁性原则（5）规范性原则7.2.1 环境因素的状况特系统评价按照其所处的系统环境，可以分为在确定性状态环境下的评价和在非确定性状态环境下的评价在确定性状态环境下的评价，一般采用数学规划等量化手段，直接得到各类评价方案的系统行为结果，然后进行比较，做出评价；在非确定性状态环境下的评价，问题就比较复杂，必须考虑环境因素对评价活动的影响。一般来说，系统分析中遇到的评价 问题，往往是以非确定性环境居多， 因此需要考虑因素与目标的关系， 要考虑环境因素中的可控制因素与 不可控制因素的关系，要考虑各类 可行方

9、案的测度问题，等等。7.2系统评价的特性不可控制因素就其发生的特性，一般分为三类。第一类是在决策者选择之前，虽然无法预知哪一套不可控制因素将会发生，但其发生的状态可用一种概率规律来加以描述。这种特性在统计上称为具有先验分配的决策分析。第二类是在决策选择之前，仅知可能有哪些不可控制因素会发生，而无法进一步了解它们发生的概率。第三类的特性是决策的选择对不可控因素的发生会产生影响。在系统研究、系统设计的过程中，在确定系统目标的同时，就应该考虑到如何设计一套能够具体反映系统目标的准则，并且还应想到在系统量化作业中，能够获得这些准则的测度标准，以便能具体评价系统。系统分析人员在设计系统评价准则和体系时，

10、要使这些准则能与系统目标密切相关，切忌单纯为了进行评估的方便或易于得到资料等原因，设计出一些与系统目标不密切相关的指标或准则。7.3.1评价准则与效用函数各种度量单位表示的准则规范为统一的数量标度或测度（归一化）在多目标系统中，不同目标要用不同的准则来衡量，例如利润和成本等用货币来衡量，建设周期和资金回收期等用时间来衡量，运输量和载重童等用体积或重量来衡量等。如果要从总体上评价某一备选方案对于全体目标的合意程度，那就有必要将上述用各种度量单位表示的准则规范为统一的数量标度或测度，建立各方案之间的可比数量关系。这这种统一的数量标度，可以采用效用函数的概念。7.3系统评价的准则体系6.3.2 风险

11、型和非确定型多目标评价准则风险型和非确定型评价都是备选方案面临多种不可控因素的评价。风险型，其不可控因素出现的概率已知；非确定型，其不可控因素出现的概率已知。 在单目标的情形下，备选方案可看作是从整体上完全处于同一类状态空间中，采用期望效用值模型很好的体现备选方案的优劣。 在多目标评价中，对于存在风险因素或不确定因素的每个准则，都可以采用单目标风险型决策的方法。将人一方案在不确定的自然状态下的各种可能结果值转化为单个数字，即期望效用值。 这样，任何一个备选方案在任一准则下，都只相当于有一个确定的结果，而不是有多种可能的结果。于是多目标风险型评价和非确定型评价问题就可化为多目标确定型评价问题。7

12、.3.3系统评价准则设计的范例微电子技术实力评价准则体系设计7.4常用的系统评价方法7.4.1 单项评价法 1单项评价方法 单项评价方主要指利用经济理论和枝术水平对系统的某个方面做出定量评价的方法。经济评价方法主要有价值分析法、成本效益法、利润评价法等。技术评价方法主要有可行性分析、可靠性评价等。1）成本效益法 成本效益法，就是把不同技术方案的成本和效益进行比较分析的方法。成本可以反映主要耗费，而效益则反映了经济和社会效果。在大多数情况下，效益可以用经济收益来衡量。 （1）成本模型 成本模型应能说明方案的特性参数与其成本之间的关系。 一般的成本模型为 C = F（X） 式中：C为方案的成本，X

13、为特性参数，F为函数形式。（2）效益模型 和成本模型一样，既要建立本身的效益模型，也要分析直接效益和间 接效益。 一般效益模型可表示为 E = G（X） 式中：E为方案的效益，G为函数形式。（3）综合模型 主要研究成本与效益的关系，一是在一定成本下，哪个方案的效益最高；二是在一定效益下，哪个方案的成本最低；三是效益成本比率（E/C），取比率最大者。 根据选择的决策原则，以C1或E1为准则，从综合模型图上可以确定各方案优劣的顺序是A1, A4 , A3 , A2 ,或A1, A4 , A2 , A3 。在成本为C1时采用方案A1，成本为C2时采用方案A2，均可使效益最高，在效益为E3时，采用A4

14、 ,可使方案成本最低。逐对比较法逐对比较法就是利用所有评价指标对替代方案按照一定的基准进行评分,再利用加权的方法对替代方案的各种评价指标的评价值进行综合的评价方法.例：假定综合评价某市为减少交通事故制定的三种措施：防事故栅栏，人行道；交通信号。评价指标有5个:死亡者的减少,负伤者的减少,经济损失的减少,外观,以及实施的费用。评价指标两两比较，重要的取1，不重要的取0，得评价指标的权重。评级指标 判定得分权值12345678910死亡者的减少111140.4负伤者的减少011130.3经济损失的减少001010.1外观000000.0实施费用001120.2合计1111111111101.0逐对

15、比较法死亡者的减少(人)负伤者的减少(人)经济损失的减少(百万)外观实施费用(百万)A1防事故栅栏51010差20A2人行道61515很好100A3交通信号385一般5方案的效果逐对比较法各评价指标得分基准得分54321死亡者的减少(人)8以上67452301负伤者的减少(人)30以上20291519101409经济损失的减少(百万)30以上20291519101409外观很好好一般差很差实施费用(百万)02021404160618081以上A1：v1=0.4*3+0.3*2+0.1*2+0.2*5=3A2：v2=0.4*4+0.3*3+0.1*3+0.2*1=3A3：v3=0.4*2+0.3

16、*1+0.1*1+0.2*5=2.2逐对比较法步骤：决定评价指标的权重把指标以任意顺序排列起来从下至上对相邻的指标进行评价，以下面的指标为基准，在数量上进行重要度的判定(ri)把ki列中最下面一个值设为1，进行基准化把ki归一化，即为权重wij用各个指标对方案进行评价综合评价的得分：KLEE（古林）法评价指标的重要度得分rikiwij死亡者的减少390.62负伤者的减少330.21经济损失的减少210.07外观0.50.50.03实施费用/10.01小计1.00KLEE法评价指标方案rikisij死亡者的减少设防事故栅栏0.81.600.35设人行道2.02.000.43设交通信号1.000.

17、22合计4.601.00负伤者的减少设防事故栅栏0.671.260.30设人行道1.881.880.46设交通信号1.000.24合计4.141.00经济损失的减少设防事故栅栏0.672.000.33设人行道3.003.000.50设交通信号1.000.17合计6.001.00按指标对方案的评价综合评价的得分KLEE法评价指标权重wj设防事故栅栏s1j设人行道s2j设交通信号s3j死亡者的减少0.620.350.430.22负伤者的减少0.210.300.460.24经济损失的减少0.070.330.500.17外观0.030.200.500.30实施费用0.070.190.040.77综合得

18、分vi0.32240.41600.2616第5节 灰色综合评价法一灰色综合评价的数学模型1单层次的综合评价确定评价指标确定最优指标集V*.最优指标是从各评价对象的同一指标中选取最优的一个。最优指标集和各评价对象的指标组成矩阵：第5节 灰色综合评价法（3）数据的无量纲化处理。评价因素的单位不同，必须把原始数据无量纲化。数据的无量纲化方法的常用方法有数据均值化。即用这个数据列中所有数据的平均值去除这一列中的所有数据。（4）确定评价矩阵。数据无量纲化后，以最优指标集为参考序列，各评价对象的指标为比较序列，计算第i个评价对象与最优指标集的第k个最优指标的灰色关联系数：第5节 灰色综合评价法为分辨系数，

19、在0，1中取值，一般取0.5； 两级最小差；两级最大差第5节 灰色综合评价法M个评价对象的n个评价指标与最优指标的关联系数组成评价矩阵：（5）确定各评价指标的权重矩阵A。（6）灰色综合评价：B=AR第5节 灰色综合评价法例：某建筑工程用灰色综合评价的方法决定A,B,C三家中标单位。7个评价指标：报价，工期 ，钢材用量 ，木材用量 ，社会信誉 ；7个评价指标的权重：A=0.35,0.15,0.1,0.1,0.1,0.15,0.05第5节 灰色综合评价法（1）确定最优指标集：V*=1064,21.6,1300,1001,3880,15,5和A,B,C三家评价对象的指标矩阵：D（2）数据的无量纲化；

20、第1列的平均值：（1064+1061+1015+1125）/4=1066.25;第1列每一个数据除以该值：1064/1066.25=0.998;1061/1066.25=0.995; ;第2列,第3列类似，得到无量纲化的矩阵D:第5节 灰色综合评价法（3）以最优指标集为参考，计算关联系数组成的评判矩阵：先计算两级最小差和两级最大差：第5节 灰色综合评价法（4）灰色综合评价：B=AR第5节 灰色综合评价法A公司应为中标单位第5节 灰色综合评价法2.灰色多层次综合评价评价对象的各指标之间分为不同层次时，需要采用灰色多层次综合评价。多（级）层次综合评价人机环境平均年龄平均工龄受教育年限培训时间完好率

21、待修率生产系统安全性评价第5节 灰色综合评价法 多层次综合评价模型求解思路：首先计算二级灰色综合评价B1， B,2，Bn 其中：Bi=AiRi Ai是权重；Ri是评价矩阵由二级灰色综合评价B1,B2，Bn构造一级评 价矩 阵R: R=B1 B2 BnT 计算一级灰色综合评价：B=AR;其中A是一级评价指标的权重。第5节 灰色综合评价法例：生产系统的安全性评价。对系统的安全性进行综合评价，就是要指出该系统的安全状况如何，即好、一般、差。备择集V=好，一般，差；影响生产系统的安全性有人、机环境三大类。为第一层。第一层次的因素（人、机、环境）的权重A=(0.65，0.25，0.1);由层次分析法确定

22、影响人的因素有平均年龄u11、平均工龄u12、平均受教育的年限u13和平均专业培训时间u14;人的因素的权重集为A1=0.1,0.25,0.37,0.28采用层次分析法确定影响环境的因素有温度u31、湿度u32、照度u33和噪声u34；环境的因素的权重集为A3=0.24,0.2,0.26，0.3，采用层次分析法确定已知A,B,C三个生产系统的原始数据如下表：影响机器的因素有设备完好率u21、待修率u22、故障率u23;机器的因素的权重集为A2=0.35,0.2,0.45，采用层次分析法确定试对该生产系统进行综合评价最优指标集：评价对象指标矩阵：(1)对人的因素进行灰色综合评价。人的因素，根据生

23、理学知，年龄越接近25岁越好；无量纲化：求两级最小差：求两级最大差：求灰色关联系数：求评价矩阵：综合评价：(2)对机的因素进行灰色综合评价。机的因素中，完好率越大越好，待修率和故障率越小越好；最优指标集：评价对象指标矩阵：机的因素的灰色综合评价：(3)对环境的因素进行灰色综合评价。环境因素中，温度在190C时事故率最低；40%60%的湿度最适宜；一般情况下，照度越大越好，噪声越小越好；因此最优指标集：环境的因素的灰色综合评价：人、机、环境构成的评价矩阵：三个系统的安全综合评价：结论：根据关联度的大小，生产系统A的安全性好于生产系统B;生产系统B的安全性好于生产系统C;多级灰色综合评价（案例）【

24、例】露天采矿设备选择的多准则决策过程（AHP法）采矿设备选择的准则（1）矿山参数 MP（Mine Parameter）（2）产品性能 PP（Product Performance)（3）成本因素 FC （Financial Concideration）（4）可靠性 R（Reliability）（5）可维修性 M （Maintainability）（6）矿山寿命 ML（Mine Life）（7）工作条件、安全环境因素 OSE （Operating consideration，Safety and Environment）由5人组成专家组，分别来自矿山经理、维修工程师、会计部门、市场营销部、矿山设

25、计部。专家组考虑5种设备，分别用ME1、ME2、ME3、ME4、ME5表示。专家组给评价指标的权重为 PP: 0.3213 MP: 0.2138 R: 0.2168 FC: 0.1943 M: 0.0756 OSE: 0.0397 ML: 0.0275 目标层准则层方案层设备的选择ME1RMPPPOSEMFCMLME3ME2ME5ME4目标PPMPRFCMOSEML权重PP1241.55670.3213MP121.254560.2148R1.0752450.1268FC13570.1943M1330.0756OSE120.0397ML10.0275PPME1ME2ME3ME4ME5权重ME111/21/31/51/70.0493ME211/21/41/60.0760ME311/21/40.1355ME411/30.2410ME510.4982RME1ME2ME3ME4ME5权重ME111/61/81/41/30.0422ME211/2230.2683ME31340.4308ME4120.1594ME510.0993MPME1ME2ME3ME4ME5权重ME111/41/51/71/20.0449ME211/31/530.1325ME