第六讲-系统分析PPT课件.ppt

田忌 齐王上马 中马 下马6种方案明确问题 设立目标 收集资料 制定方案 分析计算 评价比较 检验核实 作出决策 田忌赛马 系统工程 第六讲系统分析 信息与管理科学学院 6 1系统分析的基本概念 一 系统分析概念 广义的概念 系统分析就是系统工程 狭义的概念 系统工程的一个逻辑步骤 6 1系统分析的基本概念 一 系统分析概念 系统分析 SA 是在对系统问题现状及目标充分挖掘的基础上 运用建模及预测 优化 仿真 评价等方法 对系统的有关方面进行定性与定量相结合的分析 为决策者选择满意的系统方案提供决策依据的分析研究过程 SA是SE的核心内容 分析过程和基本方法 系统分析的目的在于分析系统内部与系统环境之间 系统内部各要素之间的相互依赖 相互制约 相互促进的复杂关系 分析系统要素的层次结构关系及其对系统功能和目标的影响 通过建立系统的分析模型使系统各要素及其与环境之间的协调达到最佳状态 最终为系统决策提供依据 二 系统分析的目的 6 1系统分析的基本概念 三 系统分析基本要素 系统分析的要素主要有以下五个方面 目标 可行方案 费用和效益 模型 结构 数学 仿真 评价基准 6 1系统分析的基本概念 目标系统的目标既是建立系统的根据 也是系统分析的出发点 只有充分理解和掌握系统的目的和要求 才能进一步分析系统的目的和要求是否确切 完善和合理 才能为系统分析奠定良好的基础 6 1系统分析的基本概念 否 问题的形成1确定问题的范围2明确构成因素之间的相互依存关系3了解环境状况和约束条件 明确目标1明确目标2采用手段 能否实施 继续进行分析工作 是 图6 1确定目标工作图 6 1系统分析的基本概念 可行方案为系统制订出为达到同一目标的各种不同的可行方案 在一般情况下不同方案各有利弊 究竞何种方案最优 需要对各种方案进行分析 比较 6 1系统分析的基本概念 费用和效益建立一个系统 需要有投资 系统建成以后 必然有效益 如果将投资费用和效益都折算成货币形式进行比较 则效益大于费用的设计方案是可取的 反之是不可取的 6 1系统分析的基本概念 模型 结构 数学 仿真 模型是描述实体系统的映像 根据需要建立的模型可以用来预测各替代方案的性能 费用和效益 以利各种方案的分析比较 同时可凭借一定的模型来有效地求得系统设计所需要的参数 6 1系统分析的基本概念 评价基准是指确定各种替代方案优先选用顺序的标准 如在评价系统的费用和效益时 可以从三种基准中选用 若以替代方案效益为相同基准 则选择费用最小的方案为最优方案 若以各方案费用相同为基准 则选效益最大的方案为最优方案 若以效用费用比为基准 则选择比值最大的方案为最优方案 6 1系统分析的基本概念 四 系统分析的准则 外部环境与内部条件相结合当前利益与长远利益相结合整体效益与局部效益相结合定性分析与定量分析相统一 6 1系统分析的基本概念 外部环境与内部条件相结合系统的内部因素往往是可控的 而外部因素往往是不可控的 系统的功能或行为不仅受到内部因素的作用 而且受到外部因素的影响和制约 因此对系统进行分析 必须把内外部各种有关因素结合到一起来考虑 通常的处理办法是 把内部因素选为决策变量 把外部因素作为约束条件 用一组联立方程式来反映它们之间的相互关系 6 1系统分析的基本概念 当前利益与长远利益相结合选择最优方案 不仅要从目前利益出发 而且还要同时考虑长远利益 要两者兼顾 如果两者发生矛盾 应该坚持当前利益服从长远利益的原则 6 1系统分析的基本概念 整体效益与局部效益相结合局部的最优并不意味着总体最优 总体的最优往往要求局部放弃最优而实现次优或次次优 所以进行系统分折 必须坚持 系统总体效益最优 局部效益服从总体效益 的原则 6 1系统分析的基本概念 定性分析与定量分析相统一定量分析是指采用数学模型进行的数量指标的分析 但是一些政治因素与心理因素 社会效果与精神效果目的还无法建立数学模型进行定量分析 只能依靠人的经验和判断力进行定性分析 因此在系统分析中 定性分析不可忽视 必须把定性分析与定量分析结合起来进行综合分析 或者交叉地进行 这样才能达到系统选优的目的 6 1系统分析的基本概念 问题定义不明确 问题定义不恰当 系统范围规定得不正确 方案有重大缺陷 准则不适当 立场不公正 数据不真实 模型不正确 模型使用不当 6 1系统分析的基本概念 对相关因素处理不当 采用了不正确的假设 忽视了不确定因素 样本不足 缺少反馈 没有及时与决策考对话 各自为政 缺少联系 忽视了主观因素 过早地作出结论 等等 五 系统分析应该避免的问题 1 明确问题 设立目标任务 由阿拉斯加东北部的普拉德霍湾油田向美国本土运输油田 2 收集资料 制定方案环境 油田处于北极圈内 海湾常年处于冰封状态 陆地最低气温达零下五十摄氏度 当前采用的一般方案 方案1由海路用油船运输方案2用带加温系统的油管输送 阿拉斯加原油输送方案的系统分析 3 分析计算 评价比较处理策略 考虑到安全和供油的稳定性 暂时把方案2作为参考方案作进一步的细致研究 同时继续考虑新的方案 提出方案3 把含10 20 氯化钠的海水加到原油中去 使在低温下的原油成乳状液 仍能畅流 这样就可以用普通的输油管道运送了 提出方案4 将地下石油蕴涵的天然气转化为甲醇加到原油中 降低原油的熔点 增加流动性 从而用普通的管道就可以同时输送原油和天然气 仅管道铺设费就可以节省近60亿美金 综合各方案优 缺点 以及成本 安全性等 确定第4种方案为最终方案 4 检验核实 作出决策 如果仅仅在前面3个方案上优化 无论如何都得不到方案4的巨大效益 分析人员运用其专业知识 将石油中的原油和天然气的运输作为一个整体进行系统分析 获得了成功 体现了系统分析的实际价值 六 系统分析概念结构图 6 1系统分析的基本概念 七 系统分析的步骤 是 否 提出问题 建议的可行方案 分析与评价 建立模型 构成问题 收集资料 是否满意 图6 3系统分析的步骤 6 1系统分析的基本概念 6 2技术经济分析 定义 所谓技术经济分析 就是对技术方案的经济效果进行分析 计算和评价 从中区分出技术上先进 经济上合理的优化方案 为决策工作提供科学的依据 一 技术与经济的关系 1技术的含义所谓技术 是指根据生产实践经验和自然科学原理 为实现一定的目的而提出的解决问题的各种操作技能 以及相应的劳动工具 生产的工艺过程或作业方法 技术包括 劳动工具 劳动对象和劳动者技能 6 2技术经济分析 2 经济的含义 经济 一词是多义的 第一是指生产关系 如经济制度 经济基础等名词中的经济概念 第二是指物质财富的生产以及相应的交换 分配 消费 例如通常所说的经济活动即指生产与再生产过程 第三是指节约与收支情况 例如日常生活及生产中常说的 经济实惠 等等 技术经济分折术语中的 经济 一词 其含意主要指节约与收支情况 6 2技术经济分析 3 技术与经济的关系1 互相促进 互相制约 经济发展的需要是技术进步的原动力和方向 技术进步则是推动经济发展的重要条件和手段 2 在技术的先进性及其经济性之间又存在着一定的矛盾 6 2技术经济分析 二 技术经济分析的基本指标 1产值 总产值与净产值 1 总产值 这是企业或部门在一定时期内工业生产活动总成果的货币表现 它可以按下式计算 其中 ki 第i种产品 或服务 的价格 xi 第i种产品 或服务 的产量 或工作量 这里所说的产品与劳务 包括成品 半成品 在制品和其他生产活动成果 6 2技术经济分析 从政治经济学的观点看 总产值由三部分组成 S C十V十M其中 C 已消耗的生产资料的转移价值 V 劳动者为自己创造的价值 M 劳动者为社会创造的价值 6 2技术经济分析 2 净产值 企业或部门在一定时期内工业生产活动新创造的价值 它反映工业生产活动的净成果 是计算国民收入的基本依据 分为两种方法 生产法 N S C分配法 N V M 6 2技术经济分析 产品成本构成 6 2技术经济分析 2成本 3收入 销售收入与纯收入销售收入 售出产品 或劳务 后的收入 即已售出的产品 或劳务 的价值 纯收入 又称作盈利 是销售收入扣除产品成本后的余额 它是产品价值中劳动者为社会创造的新价值 包括税金和利润 6 2技术经济分析 4 投资投资是指为实现技术方案所花费的资金 包括固定资产投资和流动资金 6 2技术经济分析 5 价格价格是商品价值的货币表现 工业品的价格由产品成本 税金和利润构成 它分为出厂价格 批发价格和零售价格三种 工业品价格构成 6 2技术经济分析 三 技术经济分析的若干相对指标1 反映资金占用的指标 1 每百元产值占用的流动资金 它一般是年度定额流动资金的平均占用额与同期总产值之比 2 每百元产值占用的固定资产 它一般是固定资产年度平均原值与同期总产值之比 6 2技术经济分析 2 利润率指标 I 资金利润率 利润总额与所占用资金总额 固定资金和流动资金 之比 2 工资利润率 利润总额与工资总额之比 3 成本利调率 利润总额与产品成本之比 4 产值利润率 利润总额与产值之比 6 2技术经济分析 3 劳动生产率它反映劳动者的生产能力 通常是用劳动者在单位劳动时间内所生产的产品数量计算 或者用单位产品所耗费的劳动时间计算 4 其他相对指标例如单位产品原材料 燃料 动力消耗量 原材料利用率 等等 6 2技术经济分析 四 技术经济分析的可比性指不同的技术方案之间比较经济效益时所必须具备的前提条件 共有四个方面满足需要可比消耗费用可比价格可比时间可比 6 2技术经济分析 满足需要可比满足需要可比是指相比较的各个技术方案满足同样的社会实际需要 彼此之间能互相替代 从产量 质量和品种三方面可比 6 2技术经济分析 消耗费用可比消耗费用可比是指在计算和比较费用指标时必须考虑相关费用 各种费用的计算必须采取统一的原则和方法 6 2技术经济分析 价格可比对各个技术方案进行技术经济效果比较时 无论是投入的费用 还是产出的收益 都要借助于价格来计算 所以价格必须是可比的 价格可比是指在计算各技术方案的经济效果时 必须采用合理的 一致的价格 6 2技术经济分析 时间可比 1 对经济寿命不同的技术方案作经济效果比较时 必须采用相同的计算期作为比较的基础 当相比较的各个技术方案的经济寿命有倍数关系时 采用寿命的最小公倍数 当相比较的各个技术方案的经济寿命没有倍数关系时 一般采用15年为计算期 2 技术方案在不同时间内发生的效益和费用 不能将它们直接简单相加 必须考虑时间因素的影响 6 2技术经济分析 一 成本效益分析的基本概念成本效益分析 在多个备选方案之中 通过成本与效益的比较来选择最佳方案 成本 以货币形式表示的各种耗费之和 效益 则是用成本换来的价值 功能或效果 它可以用货币来表示 也可以用其他意义的指标来表示 例如安全性 可靠性 声誉 完成任务的概率 完成任务的工期等单项指标或综合性指标 在不同的问题中采用不同的指标 6 3成本 效益分析 二 成本效益分析的基本方法设有两个方案 其成本分别力C1和C2 其效益分别为E1与E2 评价标准通常为 1 效益相同时 取成本最小者 2 成本相同时 取效益最大者 3 成本与效益均不相同时 定义效益与成本的比率为V E C 取比值V最大者 6 3成本 效益分析 两个方案的成本效益比较 多个方案的成本效益比较 图解法 6 3成本 效益分析 三 资金的时间价值我们要评价方案的经济效果 首先应该考虑资金的时间价值 对各方案的成本与效益进行适当的折算 使它们具有可比性 6 3成本 效益分析 四 资金的等值计算考虑到资金的时间价值 同一笔资金在不同时点上的数值是不等的 反过来可以说 在不同时点上数值不等的资金折合到同一时点上可能是相等的 这种折合就是资金的等值计算 分以下六种情况叙述 为了便于对比 所举各例多按年利率i 5 周期数n 5年 来考虑 资金额1万元 的问题 6 3成本 效益分析 1 整付本利和问题问题 一次整付本金P 利率为i 经过n期后的本利和为多少 整付本利和系数 例1 现金1万元存入银行 年利率为5 问 5年后本利和将为多少 6 3成本 效益分析 2 整付现值问题 整付折现系数 例2 如果银行年利率为5 为在5年后获得本利和l万元 现在应一次存入多少现金 6 3成本 效益分析 3 等额分付本利和问题问题 如果每期期末发生 储蓄或借贷 等额本金A 利率为i 经过n期后本利和为多少 n期后本利和 总额 为 等额分付本利和系数 6 3成本 效益分析 某企业每年年末从利润中提取2千元存入银行 为在5年后新建职工俱乐部用 如果年利率为5 问 该俱乐部的投资为多少 4 等额分付现值问题 6 3成本 效益分析 等额分付现值系数 如果某工程投产后每年纯收入2千元 按年利率5 计算 能在5年内连本带利把投资全部收回 问 该工程开始时投资为多少 5 等额分付积累基金问题 6 3成本 效益分析 等额分付积累基金系数 为在5年后得到1万元基金 在年利率为5 的情况下 每年末应等额发生多少现金 6 等额分付资本回收问题 等额分付资本回收系数 设有贷款1万元 年利率5 在第5年末还完 问每年末应等额偿还多少 6 3成本 效益分析 7 投资回收期 6 3成本 效益分析 6 4系统目标分析 系统目标 是指系统发展所要达到的结果 系统目标对系统发展起着决定性作用 系统目标一旦确定 系统就将朝着系统所规定方向发展 目标分析是整个系统分析工作的关键 是系统目的的具体化 有了明确的目标 才能针对目标提出替代方案 进而选择合理的方案 一 目的 目标及其属性 1 目的 指通过努力系统预期达到的水平 2 目标 指系统在实现目的的过程中的努力方向 3 目标的属性 目标的属性是指对目标的度量 可以度量的属性 利润 成本 周期 难以定量的度量的属性 如舒适性 美观 量化的估计方法 一是经过调查研究给出比较客观的评分标准 二是应用模糊集理论中的隶属度的概念 对难以量化的因素做出评判 6 4系统目标分析 二 系统目标分析中的注意事项 1 制订的目标应当是稳妥的 这要从达成目标的系统方案的目标实现程度来看 必须用稳妥的描述代替某种设想 以增强其可靠性 2 制订目标应当注意到它可能起到的作用 3 应当把若干目标归纳为目标系统 使目标关系变得清楚 以便在寻求解决问题方案时能够全面注意到它们 4 应当尽可能制定工作目标 即目标是明确的 可以实现的 5 对于出现的目标冲突 要摆明矛盾 理清线索 不要隐蔽矛盾 6 4系统目标分析 三 系统目标的分类1 总目标和分目标2 战略目标和战术目标3 近期目标和远期目标4 单目标和多目标5 主要目标和次要目标 6 4系统目标分析 四 系统目标的确定1 系统总体目标的确定2 建立系统的目标集 系统目标分析有两个目的 一是论证目标的合理性 可行性和经济性 二是对总目标进行细分 获得由一系列目标组成的目标集 6 4系统目标分析 国家教育系统规划中分析系统的目标如图所示 五 目标冲突与协调在目标分析过程 往往在目标之间存在相互冲突 根据目标种突的性质 可分为专业性质的目标冲突和社会性质的利害冲突 1 目标冲突 目标冲突是指目标之间的作用相互矛盾 解决这类矛盾通常有两种做法 把引起矛盾的分目标剔除掉 建立一个没有矛盾目标的目标集 采纳所有分目标 寻求一个能达到冲突目标得以并存的方案 6 4系统目标分析 对于一个简单的目标系统 目标冲突很容易发现 但对于涉及面广 目标数量多的目标系统 就要采取一个程序化的步骤 通常的作法是采用目标关系矩阵使每一个分目标依次与其他分目标结合 估计出它们之间的相互影响 这时会出现三种情况 目标间无依存关系 目标处于冲突状态和目标互补 6 4系统目标分析 无依存关系 目标间毫无关系 目标互补 一个目标的实现促进了另一个目标的实现目标冲突 一个目标的实现将阻碍另一目标的实现目标的弱冲突 目标冲突但有相容或并存的可能性 这时原则上可以保留两个目标 在实践中 通常是对弱冲突中的一方给以限制 而让另一方达到最大限度 目标的强冲突 目标是绝对相斥的 这时必须改变或放弃某个分目标 6 4系统目标分析 2 利害冲突 利害冲突是指目标涉及到某些集团的利益期望所引起的社会性冲突 例如 如果用生产自动化降低产品成本和保证工作岗位不减员就属于利害冲突 三种可能的处理方式 目标的代表方之一放弃自己的利益 保持原目标 用其他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 协调方法通常可采用权数分配法或等级评定法 6 4系统目标分析 6 4系统目标分析 利益分配法 评定等级法 6 5系统环境分析 一 环境分析的意义环境通常是指存在于系统外的自然 经济 社会 技术 信息和人际的相关因素的总称 这些因素的属性或状态发生改变 通过输入使系统发生变化 反过来 系统本身的活动 也可使环境相关因素的属性或状态发生改变 这就是所谓的环境的开放性 6 5系统环境分析 二 环境因素的分类1 自然环境2 科学技术环境3 社会经济环境4 人的因素 1 人的主观偏好 2 人的心理和生理能力 三 环境因素的确定与评价确定环境因素 就是根据实际系统的特点 通过考察环境与系统之间的相互影响和作用找出对系统有重要影响的环境因素的集合 即划分系统与环境的边界 环境因素的评价 就是通过对有关环境因素的分析 区分有利和不利的环境因素 弄清环境因素对系统的影响程度 作用方向和后果等 6 5系统环境分析 环境因素的确定应注意 1 适当取舍 即将对系统联系密切 影响较大的因素列为环境范围 既不要过多 也不要过少 过多使分析研究过于复杂 且容易掩盖主要环境因素的影响 过少则客观性差 2 对所考虑的环境因素 要分清主次 有重点 要抓住对系统的输入输出影响较大的环境因素 否则易陷于眉毛胡子一把抓 事倍功半的局面 3 动态分析环境因素 不能孤立地 静止地考虑环境因素 必须明确认识到环境是一个动态发展变化的有机整体 应以动态的观点来探讨环境对系统的影响和后果 4 尤其要重视某些间接 隐藏 不易被察觉的环境因素 例如人的因素 其行为特征 主观偏好 以及答类随机因素都应考虑 6 5系统环境分析 1 环境因素的确定实际工作中为了确定环境因素 必须对系统进行分析 按系统的构成要素或子系统的种类和特征 寻找与之关联的环境因素 先凭主观判断和经验确定一个边界 在以后的逐步深入的研究中 随着对问题有了深刻的认识和了解 再对原先划定的边界进行修正 6 5系统环境分析 2 环境因素的评价 6 5系统环境分析 企业经营管理系统环境分析 1 SWOT StrengthsWeaknesses Opportunities Threats 分析法 6 5系统环境分析 2 情景分析法 在情景分析法中 主要通过情景设定和描述 来考虑和分折系统 描述可能出现的状况和获得成功所必需的条件等 简单地说 情景设定和描述就是对每种备选方案设定未来环境的几种状态 正常的 乐观的和悲观的环境状况 并给出相应的特征和条件 既要考虑出现概率大的 也要考虑出现概率小的或极端的环境状况 6 5系统环境分析 情景分析法应注意的问题 注意因果关系的合理性 在情景描述时 要弄清从现状到未来情景的转移变化历程 要具有合理性和连续性 无论变化如何曲折与剧烈 都需注意因果关系上的合理性 对于未来的前景 出于人们存在不同的看法 应充分表达他们的分歧