系统模型体系

系统模型体系主讲：陈龙权指导教师：罗璟小组成员：陈龙权何成刚付政委郭健系统模型体系基本框架一、基于系统分析过程的系统模型体系二、基于不同功能的系统模型体系三、基于主模型的系统模型体系一、基于系统分析过程的系统模型体系系统分析过程的典型行动包括五个环节：1、阐明问题2、谋划备选方案3、预测未来环境4、建模和估计后果5、评比备选方案它的整个过程可以归纳为初步分析、规范分析、综合分析基于系统分析过程的系统模型方法阐明问题谋划备选方案预测未来环境建模和估计后果评比备选方案初步分析规范分析综合分析时间序列分析，回归分析，计量经济学，SS,GM,SD,情景分析，LP,NLP,目标规划，整数规划，动态规划，图论与网络分析，petri网，NN,遗传算法，存贮伦，排队论，蒙特卡罗法等5W1H目标树问题树创造性技术效用理论，关联矩阵法，AHP,FCJ,DEA,决策树,博弈论，CA图1基于系统分析过程的系统模型方法第一步：阐明问题1、问题的性质和范围

问题剖析报告：问题的结构、过程和势态阶段结果报告：由来背景；重要性；可能采取行动的组织和个人；利益相关的组织和个人；目标、评价指标、约束条件、备选方案的初步描述、建议等2、问题的目标

目标的层次性目标的冲突目标树

X

X1X2X3目标冲突和利害冲突在目标分析过程中，系统分析人员经常会发现，许多关键情况往往是由于存在着相互冲突的分目标造成的。这有两种情况：一种是纯属专业性质的，即目标冲突问题；另一种是社会性质的，即利害冲突问题。目标冲突例如在进行产品设计时，所可能强调两个目标：一是尽可能低的成本二是尽可能高的质量。解决办法：建立一个没有矛盾的目标集，把引起矛盾的分目标剔除掉。采用所有分目标，寻求一个能达到冲突目标得以并存的方案。

利害冲突例如企业在减员增效的过程中就至少有如下两个目标：一是提高企业的效益二是保证工作岗位不减员。处理的方法：目标方之一放弃自己的利益保持其中一个目标，用其它方式补偿或部分补偿受损方的利益通过协商调整目标系统，使之达到目标相容阐明问题3、环境和条件环境是指存在于系统之外的相关因素的总称（相关因素是指物质的、经济的、信息的和人际的因素等）。4、评价指标

合理性层次性5、收集和分析资料

确定因素指找影响系统关键因素和它们之间的关联，这是系统分析的关键步骤。

阐明问题阶段结果报告：问题的由来与背景；重要性；可能采取行动的组织和个人；利益相关的组织和个人；目标、评价指标、约束条件、备选方案的初步描述、建议等阐明问题阶段约占系统分析全过程的时间的20%-25%项目│为什么│应该如何│采取什么对策

目的│为什么提出这个问题?│应提什么?│删去工作中不必要部分对象│为什么从此入手?│应找哪个?│地点│为什么在这里做?│应在何处做?│合并重复的工作内容人│为什么由此人做?│应由谁做?│方法│为什么这样做?│如何去做?│使工作尽量简化时间│为什么在这时做?│应何时做?│系统分析解决问题的“5W1H”

What，Why，When，Where，Who，How第二步：谋划备选方案

方案的提出

“集体创造”法或“头脑风暴法”“缺点、希望点”列举法特性穷举法方案的筛选

强状性适应性可靠性现实性（可操作性）第三步：预测未来环境

情景分析法：情景分析法对于每种备选方案都确定几组未来实施环境的特征和条件，如按“乐观”、“正常”和“悲观”的环境；也可按出现可能性大、正常和特殊的环境等进行预测。第四步：建设系统分析模型进行仿真预测1、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。投入产出模型、计量经济模型、系统动力学模型、经济控制论模型是社会经济系统常用模型。

2、对各方案进行仿真计算利用已建立的分析模型，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IF～THEN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信息，这些信息帮助分析者考虑各种方案的优劣。第五步：评比备选方案

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。SA程序图是SA的一般过程，也为全课程提供了基本的逻辑框架，因而十分重要。在对其理解和应用上应注意以下各点：①重视做好初步SA.5W1H(What/Why/Whp/Where/When/How)方法是做好这段工作的基本线索。任务的对象是什么?即要干什么?(What)这个任务何以需要?即为什么这样干?(Why)它在什么时候和什么样的情况下使用?即何时干?(When)使用的场所在哪里?即在何处干?(Where)是以谁为对象的系统?即谁来干?(Who)怎样才能解决问题?即如何干?(How)②在规范分析中一般需（或尽可应）建立结构模型、数学模型或仿真模型。③每段结束后系统方案的变化轨迹是：可行方案→非劣方案→经排序的非劣方案（或称选择性方案）。④环境分析贯穿SA全过程，在SA中是十分重要和必不可少的。⑤在管理应用SA过程中，并不一定要（或能）遍历并完成每一个具体过程。3、SA的特点及原则（1）问题导向（2）以整体为目标（3）多方案模型分析和选优（4）定量分析与定性分析相结合（5）多次反复进行二、基于不同功能的系统模型体系在系统工程中，根据模型方法功能的不同，可以分为以下六类：功能系统模型方法因素分析ISM(解释结构模型化)、因子分析、聚类分析等预测SS(状态空间模型)、SD(系统动力学)、CA(冲突分析)、情景分析、GM(灰色系统模型)、NN(神经网络)、时间序列预测、回归分析、蒙特卡罗法、计量经济模型、投入产出分析等优化控制SS、Petri网、LP(线性规划)、NLP(非线性规划)、整数规划、目标规划、网络及网络分析、排队论、存贮伦、动态规划、GM、NN、遗传算法、计量经济模型、投入产出分析等仿真SD、蒙特卡洛法、CA、Petri网等评价关键矩阵、AHP(层次分析)、FCJ(模糊综合评价)、DEA(数据包络分析)等决策决策树、AHP、博弈论及CA、效用理论、动态规划等表1：基于不同功能的系统模型方法模型方法主要功能适用范围及条件特色局限性或难点蒙特卡洛法离散系统仿真随机模拟问题模拟结果与实验结果容易相近；可以得到分析结果采样次数多，计算量大冲突分析局势分析(事前/后)对抗型决策逻辑分析、直观基本静态；优先序较难确定层次分析法系统评价；多目标决策分析递阶、可传递结构结构化、准量化规范操作；工作量模糊综合评判法系统评价多主体面宽、实用投票机制；评价主体表2几种典型系统模型的比较模型方法主要功能适用范围及条件特色局限性或难点解释结构模型化方法要素层次结构分析单向、可传递关系面宽、实用、简单定性(主观)；静态状态空间模型预测分析；优化控制状态转移；可测可控定量；高阶至低阶解析化及其求解系统动力学趋势预测；政策分析存在复杂因果关系的社会系统定性与定量有机结合结构化；参数辨析投入产出分析分析经济结构模拟政策效应；预测经济发展经济系统结构及输入-输出关系清晰线性关系；数据说话；追求平衡假定条件；第四象限无法编制；确定型模型Petri网动态结构分析；系统优化控制离散、异步、并发复杂系统图形化及丰富的表达能力；行为特性；便于分析模型复杂；分析和求解较难；模型重复性差，学习能力弱

·主模型

指分析研究某复杂系统问题所需要的主体模型方法，如本篇将要介绍的投入产出分析、petri网、系统动力学等。·基于主模型的系统模型体系

有主模型及在实际应用中与这些主模型相互配合使用来分析和解决问题的其他模型所共同形成的模型体系。三、基于主模型的系统模型体系1、基于投入产出分析的系统模型体系投入产出技术及其模型，常常会与相关数学规划方法、计量经济模型、其他线性一般均衡模型结合使用，已形成不同功能的模型体系。三、基于主模型的系统模型体系2、基于Petri网的系统模型体系Petri网运用其较强的表达能力和易于分析计算的特点，通过与其他模型结合，将其他模型、方法转化为petri网进行分析求解。

通常，Petri网广泛与排队系统、可靠性工程等模型方法，另外，还与