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西华大学系统工程讲义交通与汽车工程学院系统工程讲义第1章 系统与系统工程1.1系统1.1.1系统的定义系统是由相互联系、相互作用的诸多要素组成的具有一定功能的有机整体。对系统的理解：(1)系统是由两个以上的要素组成的整体。(2)系统的诸要素之间、要素与整体之间、以及整体与环境之间存在有机联系。(3)系统要素之间的联系与作用必产生一定的功能。系统与要素的关系(1)系统通过整体作用支配和控制要素（例：综合运输系统对各子系统的支配和控制）(2)要素通过相互作用决定系统的特性和功能（例：金刚石和石墨都是由碳元素组成，但其物理特性和功能却不同）(3)系统与要素的概念是相对的（例：综合运输系统的构成） 1.1.2系统的一般属性 (1)整体性（例：三个臭裨将等于一个诸葛亮）(2)关联性（例：世界上任何两个人通过若干次联系都能认识）(3)环境适应性（例：达尔文的“进化论”）1.1.3系统思想的产生与发展一朴素的系统思想及其初步实践阶段1.世界： 古希腊的唯物主义哲学家德谟克利特曾提出“宇宙大系统”的概念，并最早使用“系统”一词。 辨证法奠基人之一的赫拉克利特认为“世界是包括一切的整体”。 亚里士多德的名言“整体大于部分的总和”，是系统论的基本原则之一。2.中国： 西周时代，出现了世界构成的“五行说”(金、木、水、火、土)。 春秋战国时代的军事家孙武，在他的孙子兵法中，阐明了打仗要把道(义)、天(时)、地(利)、将(才)、法(治)等五个要素结合起来考虑。 秦汉之际成书的医学典籍内经，把自然界和人体看成由金、木、水、火、土五种要素相生相克、相互制约而形成的有秩序、有组织的整体。3.四川都江堰水利工程 都江堰于公元前256年由蜀郡太守李冰父子组织建造，至今仍发挥着重要作用。该工程由鱼嘴(岷江分流)、飞沙堰(分洪排砂)和宝瓶口(引水)等三大设施组成，整个工程具有总体目标最优化、选址最优和自动分级排沙、利用地形并自动调节水量、就地取材及经济方便等特点。二.科学系统思想的形成 1.15世纪下半叶以后 力学、天文学、物理学、化学、生物学等相继从哲学的统一体中分离出来，形成了自然科学。从此，古代朴素的唯物主义哲学思想就逐步让位于形而上学的思想。这时的系统思想具有“只见树木”和具体化的特点。2.19世纪 自然科学取得了巨大成就，尤其是能量转化、细胞学说、进化论这三大发现，使人类对自然过程相互联系的认识有了质的飞跃，为辩证唯物主义的科学系统观奠定了物质基础。这个阶段的系统思想具有“先见森林、后见树木”的特点。1.1.4系统理论的产生与发展一20世纪40年代的“老三论”1.一般系统论奥地利生物学家贝塔朗菲于1947年提出，其主要观点是:(1)系统观点一切有机体都是一个整体(系统)，这个整体是由部分结合而成的，其特性和功能不只是各部分特性和功能的简单相加。(2)动态观点一切有机体本身都处于积极的运动状态，并与环境不断地进行物质、能量的交换，以使有机体能够有组织地处于活动状态，并保持其有活力的生命运动。(3)等级观点各种有机体都按严格的等级组织起来，并通过各层次逐级的组合.形成越来越高级、趁来越庞大的系统。2.控制论美国数学家维纳在总结前人经验的基础上，于1948年创立，其主要内容为:(1)最优控制理论是现代技术的核心。这一理论是通过数学的方法，科学、有效地解决大系统的设计和控制问题的，并强调采用动态的控制方式和方法，以满足各种输入和多种输出系统的控制要求，实现系统的最优化。(2)自适应、自学习和自组织系统理论自适应系统是能够按照外界条件的变化，自动调整其自身结构或行为参数，以保持系统原有的功能的系统。自学习系统是能够按照自己运行过程中的经验来改进控制系统的能力的系统，是自适应系统的延伸和发展。自组织系统是能够根据环境的变化和运行经验来改变自身结构和行为参数的系统。(3)模糊理论是在模糊数学的基础上形成的一种理论。在现实问题中，存在着大量的不够明确的信息和含糊不清的概念，很难用确定的数学模型来描述，因此，就必须借助于模糊数学来解释这一类问题。(4)大系统理论是现代控制论的一个新的研究领域。它是以规模庞大、结构复杂、目标多样、功能综合、因素繁多的各种大系统作为研究的对象。其研究的主要问题是大系统分析及大系统优化。3.信息论信息论于20世纪40年代末由美国的数学家申农和维纳创立。信息论是研究信息传输和信息处理系统的一般规律的学科、其基本思想是完全撇开系统物质与能量的具体运动形态，而把系统的有目的的运动抽象为一个信息变换的过程，来探求信息的一般特征、传进规律和原理。二20世纪70年代的“新三论”1.耗散结构理论耗散结构理论是20世纪70年代由比利时物理学家普利高津提出。耗散结构是与平衡结构相对的一种远离平衡态的、稳定的、有序的结构。其主要观点是：(1)开放系统是产生耗散结构的必要前提。(2)非平衡态是系统有序之源。(3)系统的涨落导致系统走向有序。2.协同学理论协同学理论是20世纪70年代由联邦德国的物理学家哈肯提出。与耗散结构理论一样，协同论也是研究远离平衡态的开放系统的。其主要观点是：(1)协同导致有序(2)自组织理论3.突变论突变理论是法国数学家托姆于1972年提出来。突变论以结构稳定性为基础，通过对系统稳定性的研究，说明系统的稳态与非稳态、渐变与突变的特征及其相互关系，揭示系统状态演变的内部因素与外界条件。1.1.5系统的分类1.自然系统与人造系统 2.实体系统与概念系统 3.动态系统和静态系统4.封闭系统与开放系统1.2系统工程1.2.1系统工程的概念“系统工程是组织管理系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用的科学方法，是一种对所有系统具有普遍意义的科学方法”。钱学森1.2.2系统工程的本质与特点一系统工程的本质系统工程是为了解决工程进入系统发展时代所产生的系统性问题而发展起来的一门学科，是以过去发展起来的许多科学技术和管理技术为基础发展起来的，并且把这些科学技术从横的方面联系起来而形成的一门高度综合的科学。二系统工程的特点1.系统工程研究对象广泛2.系统工程是一门跨学科的边缘学科（例：罗斯福政府让欧本海默来主持“曼哈顿计划”而非爱因斯坦、费米等大物理学家）3.在处理复杂的大系统时，常采用定性分析和定量计算相结合的方法1.2.3系统工程的基本观点一社会需求是工程开发的原动力例：铁路系统的建设大秦线满足晋煤外运；青藏线发展西部经济；京沪高速连接京沪经济圈二. 整体优化是系统工程的基本目标例：房地产红光银丰苑项目的失败基础设施重庆长江大桥南桥头的巨型广告牌三. 综合是系统工程的最基本概念综合包括两方面：1技术上的综合例：美国阿拉斯加原油运输(1)系统开发对象：原油运输系统分析(2)系统开发目标：每天由阿拉斯加油田向美国本土输送200万桶原油(3)系统开发环境：北极圈，冰封状态，最低温度-50(4)提出的问题：任何设计此系统，才能达到系统的目标(5)系统方案设计： 备选方案1：由海路用油船运输； 备选方案2：用加温系统的输油管运输；(6)系统分析，提出竞争方案： 竞争方案3：用10%-20%氯化钠的海水+原油运输； 竞争方案4：将天然气转换为甲醇+原油运输。(7)综合评价和方案选择： 选择方案4。2目标与环境的综合例：日本汽车业应对石油危机石油危机（油价上涨）汽车销量下降的分析和对策进行改革以不改变用户负担为原则展开行动降低油耗降低车价混和燃料电脑控制车体轻型化提高生产效率结构设计材料代用提高公路质量改善交通管理系统分析与系统设计生产衰退减人减产关闭工厂欧美日本四. 系统的开放性是系统保持活力和稳定存在的重要条件例： 封闭开放明朝在郑和七下西洋后实行海禁政策，使中国失去了发展成世界性强国的机会。西班牙王室资助哥伦布航海发现美洲大陆，使西班牙成为世界性强国。满清政府的闭关锁国使中国沦为半封建半殖民地社会。日本的“明治维新”，使日本成为亚洲的中心。朝鲜的封闭政策，使其排除在国际社会之外。邓小平领导的改革开放使中国国力日益强盛。五. 综合效益是工程开发的根本评价标准例： 局部最优整体最优美国的“下士”导弹前苏联的“米格25”战斗机美国的“M16”步枪前苏联的“AK47” 步枪六. 策略程序是系统工程开发应遵循的基本规律例：皇宫修复工程宋真宗时，皇城失火，宫殿烧毁。皇帝命大臣丁渭主持皇宫的修复工作。丁渭提出了一套巧妙的施工方案：挖土烧砖取土成渠引水通航运输建材退水填渠重修大道这项工程将烧砖、运送建筑材料，及工程收尾、处理废物等三个环节巧妙地联系起来，节约了大量的人力、物力和时间，体现出了典型的系统工程策略程序的思想。七. 工程技术过程与质量控制过程是工程实施的基本保障例：现在大量出现的豆腐渣工程1.2.4系统工程的产生和发展阶段年代（份）重大工程实践或事件重要理论与方法贡献1930美国发展与研究广播电视系统正式提出系统方法(systems approach)的概念1940美国实施彩电开发计划采用系统方法，并取得巨大成功美国Bell电话公司开发微波通讯系统正式使用系统工程(Systems Engineering)一词第二次世界大战期间英、美等国的反空袭等军事行动产生军事运筹学(Military Operational Research)，也即军事系统工程20世纪40年代美国研制原子弹的“曼哈顿计划”运用系统工程，并推动了其发展1945美国空军建立研究与开发(RAND)机构，此即兰德(RAND)公司的前身 提出系统分析(Systems Analysis)概念，强调了其重要性。40年代后斯到50年代初期运筹学的广泛运用与发展、控制论的创立与应用、电子计算机的出现，为系统工程奠定了重要的学科基础。1957HGood和RE Machol发表第一部名为系统工程的著作系统工程学科形成的标志1958美国研制北极星导弹潜艇提出PERT(网络优化技术)，这是较早的系统工程技术1965REMachol编著系统工程手册表明系统工程的实用化和规范化美国自动控制学家LAZedeh提出“模糊集合”概念为现代系统工程奠定了重要的数学基础19611972美国实施“阿波罗”登月计划使用多种系统工程方法，其成功极大地提高了系统工程的地位1972国际应用系统分析研究所(IIASA)在维也纳成立系统工程的应用重点开始从工程领域进入到社会经济领域，并发展到了一个重要的新阶段。70年代系统工程的广泛应用在国际上达到高潮80年代系统工程在国际上稳定发展，在中国的研究与应用达到高潮1.2.5系统工程的方法系统工程的方法，是指运用系统工程研究问题的程序，即为了达到系统的目标，运系统工程的思想及其技术内容，解决问题的工作步骤。一硬系统方法论代表：美国贝尔电话研究中心的霍尔在1962年提出的系统工程“三维结构方法论”，又称“三维结构体系”。霍尔三维结构示意图 规划阶段 设计阶段分析阶段运筹阶段 实施阶段 运行阶段更新阶段运筹学控制论社会科学工程技术逻辑维知识维实施计划决策最优化模型化系统综述系统设计摆明问题时间维二软系统方法论代表：英国兰切斯特大学P切克兰德教授于20世纪80年代提出的软系统方法论。根底定义(弄清系统问题的关键要素)比较寻求改善途径评估实施设计选择切克兰德方法论问题及其环境的识别与表达建立概念模型（目标系统概念化）两种方法论的比较方法论霍尔三维结构切克兰德方法论相同点不同点研究对象工程系统社会经济和经营管理等“软”系统问题核心内容优化分析比较学习研究方法关注定量分析方法强调定性或定性与定量有机结合的方法1.2.6系统工程的技术内容一运筹学运筹学是应用数学方法研究系统最优化问题的科学，主要用于处理具体的技术性的问题，是系统工程的主要基础理论之一。二概率论与数理统计数理统计用来研究如何取得系统的数据、如何进行系统数据的分析和数据整理，而概率论则用于概率型系统模型的描述。三数量经济学数量经济学是在定性分析的基础上，利用数学方法和计算技术，来研究系统的经济数量、数量关系、数量变化及其规律性。四技术经济学技术经济学是用经济的观点分析、评价系统技术上的问题，研究技术工作的经济效益，为制定系统的技术政策，确定系统的技术措施和选择系统的技术方案提供科学的决策依据。五计算机科学由于系统工程要处理的系统，往往非常庞大而且复杂，要对系统进行详尽的分析，获得一个好的系统方案，就要借助于电子计算机，以实现对大量数据的整理、分析和计算。六管理科学管理科学的形成促进了系统工程的进一步发展，而系统工程思想和方法在现代化管理中的渗透和应用，又必须在管理科学的基础上才能实现。第2章 系统分析2.1 系统分析概述2.1.1系统生命周期的概念和阶段划分一系统生命周期的概念一个系统总有一个确定的开始和终了时间，这个从开始到终了的时间就是系统的生命周期。系统生命周期的阶段划分示意图系统问题的提出（起因）系统分析（预备研究）总体研究详细研究系统建立系统实施系统运行系统更新、改造或报废停止研究是否继续是否继续是否继续NNNYYY发展期实现期运行期二系统生命周期的阶段划分2.1.2系统分析的概念系统分析，是通过一定的步骤，帮助决策方案的一种系统方法。系统分析的特点1以整体为目标2以特定问题为对象3运用定量方法解决问题4凭借价值判断2.1.3系统分析的要素和步骤一系统分析的要素1目标是系统目的的具体化2替代方案是选优的前提，需要足够数量的方案3指标是对替代方案进行分析的出发点，是衡量总体目标的具体标志4模型是方案论证的判断依据5标准是评价方案优劣的尺度6决策决策原则：(1)当前与长远利益相结合(2)局部和整体效益相结合(3)内部和外部条件相结合(4)定量和定性相结合二系统分析的步骤系统分析的步骤满意否NY界定问题确定目标提出方案建立模型分析效果综合评价建议可行方案2.2 系统环境分析2.2.1 系统环境环境是存在于系统边界外的物质的、经济的、信息的和人际的相关因素的总称。2.2.2 系统环境因素分类一物理的和技术的环境因素即由于事物的属性所产生的联系而构成的因素和处理问题中的方法性因素，包括：1现存系统2技术标准3科技发展因素估量4自然环境二经济的和经营管理的环境因素即影响系统经营状态和经济过程的因素，包括：1外部组织机构2政策3政府作用4产品系统及其价格结构5经营活动三社会的(人际的) 环境因素即是来自于人或集团关系的因素，包括：1大范围社会因素2人(个体)的因素2.2.3 系统与环境边界分析系统相关环境系统系统非相关环境2.3 系统目标分析2.3.1 系统目标分析的作用一系统目标系统目标是系统分析与系统设计的出发点，是系统目的的具体化。二系统目标分析的作用通过制订目标，可以把系统所应达到的各种要求落到实处。三系统目标分析的目的1论证目标的合理性、可行性和经济性2获得分析的结果目标集2.3.2 系统目标分析中应注意的事项一制订的目标应当是稳妥的二制订目标应当注意到它可能起到的所有的作用三应当把各种目标归纳成目标系统四对于出现的目标冲突不要隐蔽2.3.3 目标集（目标系统）的建立一目标集建立的基本原则1总目标直观、明确2子目标与总目标保持一致，具体可行二目标集建立的方法“目标树”法1“目标树”树状结构的目标集总目标XX1X2X3X11X12X13X21X22X31X32X33目标树示意图2“目标树”构建原则(1)按目标性质分类，把同一类目标划分在一个目标子集内；(2)将目标分解，直到能度量为止。高校综合评价目标树高校综合实力人才培养科学研究研究生培养本专科生培养自然科学研究社会科学研究博士生培养规模硕士生培养规模本科生培养规模专科生培养规模国家级大奖省部级级奖励科技专著科技论文检索发明专利国家级大奖省部级级奖励社科专著社科论文检索2.3.4 目标分析中的冲突处理在目标分析过程中，存在着两种冲突情况:1纯属专业性质的冲突目标冲突问题2社会性质的冲突利害冲突问题一目标冲突问题1目标间的相互关系(1) 目标间无依存关系(2) 目标间处于互补关系(3) 目标间处于冲突关系2目标冲突的两种情况(1)弱冲突目标冲突但有相容并存的可能性处理方式：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。(2)强冲突目标间是绝对相斥的处理方式：必须改变或放弃某个分目标。二利害冲突问题1利害冲突问题产生的原因由于目标涉及了某些利益集团的期望，所以称之为利害冲突。2利害冲突的三种处理方法(1)目标代表方之一放弃自己的利益，但这很难做到。(2)保持原目标，用其他方式补偿或部分补偿受损方的利益。(3)通过协商，调整目标系统，使之达到目标相容。2.3.5 目标间的价值权衡一目标间价值权衡的含义所谓目标间价值权衡是对各目标的重要程度所进行的比较及量化。价值权衡的结果体现在各个目标的权重系数上。二目标间价值权衡的方法两两比较法1基本原理（1）设定比较标准因素Ui比因素Uj极重要记为：9很重要记为：7重要记为：5稍重要记为：3同等重要记为：1稍次要记为：1/3次要记为：1/5很次要记为：1/7极次要记为：1/9（2）构建比较矩阵AA=U1U2UnU1a11a12a1nU2a21a22a2nUna n 1a n 2a n n比较矩阵的性质： aij0； aii=1 ； aij=1/ aji ；（3）权重系数的近似算法“和”法对比较矩阵A按列规范化按行相加，得和数再按列规范化，即得权重系数（4）一致性检验计算对比较矩阵A的最大特征根计算一致性指标CI计算一致性比率CRRI为随机一致性指标，取值如下表：n3456789101112RI0.580.901.121.241.321.411.451.491.511.54n89101112RI1.411.451.491.511.54决定是否接受比较矩阵的判断及求得的权重系数若CR0.1，接受；否则，对比较矩阵A加以调整，重新计算例：某地区交通综合治理的4个目标因素为：经济效益、社会效益、工程质量、环保改善，分别设为X1 、X2 、X3、X4。与决策者对话的结果是：X1与X2相比，X1很次要， 记为：1/7X1与X3相比，X1微微次要，记为：1/2X1与X4相比，X1次要， 记为：1/5X2与X3相比，X2重要， 记为：4X2与X4相比，X2微微重要，记为：2X3与X4相比，X3稍微次要，记为：1/3试用两辆比较方法确定各目标因素的权重并进行一致性检验。（注：需详细写明计算步骤，数据小数点后保留3位）。随机一致性指标RI取值表维数n12345RI0.000.000.580.901.12答题要点：（1）目标因素权重计算构建比较矩阵A按列规范化按行相加按列规范化X1X2X3X4X111/71/21/50.067 0.075 0.059 0.057 0.2580.064W1X271420.467 0.528 0.471 0.566 2.0320.508W2X321/411/30.133 0.132 0.118 0.094 0.4770.119W3X451/2310.333 0.264 0.353 0.283 1.2330.308W4（2）一致性检验计算对判断矩阵A的最大特征根4.021计算一致性指标CI0.007计算一致性比率CR0.008决定是否接受比较矩阵的判断及求得的权重系数若CR0.1，接受；（3）则：各目标因素的权重系数为W1W2W3W40.064 0.508 0.119 0.308 2.4 系统结构分析2.4.1系统结构分析的概念一系统结构系统结构是系统保持整体性和使系统具备必要的整体功能的内部依据，是反映系统内部要素之间相互联系、相互作用的形式的形态化，是系统中要素的秩序的稳定化和规范化。二系统结构分析系统结构分析就是从系统内部来考察其组成要素的联结关系的一种分析方法。三系统结构分析的主要任务分析系统的组成要素以及要素之间有什么样的关系。2.4.2 系统结构分析的内容一系统要素的分析二系统的相关性分析三系统的层次性分析四系统的整体性分析2.4.3 系统结构分析的方法一系统要素的联结1两个要素间的联结(1)单向作用yij输出信号xij输入信号y12x12S1S2(2)双向作用i输出端j输入端y12x12S1S2x21y212多个要素间的联结(1)串连S1S2S3S1S3S5S2S4(2)并连(3)反馈S1S2S3S4二系统结构矩阵1联结系数CijSi作用于Sj（直接或间接） 记Cij1Si未作用于Sj 记Cij0Si作用于其自身 记Cii12构建系统结构矩阵(1)由系统结构图构建系统结构矩阵1234567891011121311213111111141111151161171111111181111119111111011111111111111112111111111131111111(2)由系统结构矩阵构建系统结构图例：试根据下面的系统结构矩阵分析系统的层次并构建其结构图。123456789111112111311111411115116171118111911构建过程：剔除反馈关系的要素（即：联结系数分布完全相同的行或列，本题中为要素7和要素2）12345678911111421113-13111115-1411114-1511261171113811139112得结果：123456891111142112311114411135112611811139112重新排列结构矩阵625948136112112511291124111381113111114311114根据结构矩阵初始分层62594813层次合并611一2112二5112911241113三81113111114四311114层次合并62594813层次合并611一一2112二二5112911241113三合并为三81113111114四3111147629543181层2层3层绘制结构图第3章 系统预测3.1 系统预测概述3.1.1系统预测“凡事预则立，不预则废”“人无远虑，必有近忧”所谓预测，就是根据过去的历史资料和现在的实际情况，运用已知的客观规律和有关的科学知识手段，对所关心的事物及环境在未来的变化和发展趋势进行分析、探索、估计和评价，从而尽可能使人们对这些事物所采取的策略和措施，不仅符合当前的现实情况，而且也能最优地适应未来的发展。3.1.2系统预测方法分类一定性预测方法二定量预测方法三定性与定量相结合的预测方法3.1.3系统预测的步骤一拟定预测目标二确定预测范围三规定预测期限四搜集预测资料五建立预测模型六应用预测模型进行预测七预测结果分析评价3.2定性预测方法3.2.1集思广益法又称专家会议法、经验判断法、头脑风暴法。一基本原理请熟悉有关预测问题的专家或技术人员参加专题讨论会，对所预测的问题发表看法，进行探讨。二实施步骤1明确问题2发表意见3认真讨论三方法利弊1利(1)能较全面地考虑到事件发生的可能性，从而达到预测的目标。(2)简单易行，节省时间。2弊(1)参会人数有限，不能更广泛地收集各方面的意见。(2)大多数人受权威人士意见的左右，不能充分发表意见和看法。3.2.2德尔菲法又称专家调查法或专家意见法。一基本原理这种方法是预测单位根据预测的目的、要求，设计意见征询表，有选择地聘请一组专家，向他们提供与预测问题有关的情况和资料，发给征询表，要求专家根据自己的经验进行判断，对征询表的问题作出回答。在实施过程中，专家们互不知道(背靠背)，征询表不署名，这样，就排除了相互之间的影响和心理干扰。预测人员把第一轮征询表收回后，将各位专家的意见归纳、整理、列表，再发给各位专家，使他汇能把自己的判断和他人的意见进行比较，以修正自己的判断。经过几轮的意见反馈，当各专家的意见比较统一以后，询问即结束。然后，进行意见汇总、统计、计算、分析、整理成预测报告。二实施步骤预测小组连接受聘专家序号工作工作1成立预测课题小组研究预测程序2确定专家名单发出邀请说明德尔菲法程序说明预测要求和内容同意参加，并提出建议3第一轮：确定调查表内容提出预测问题确定预测项目提供背景材料，说明对专家的要求了解背景材料，提出预测项目和事件4对答复意见进行汇总整理和确定调查表5第二轮：发出调查表要求专家对调查表问题作出回答提供背景材料了解背景材料，答复第二轮调查表内提出的问题6汇总整理，分析专家意见的收敛情况7第三轮： 通报第二轮意见的分布情况提出第三轮要求答复的问题，请专家回答，并阐明理由了解反馈信息和问题，答复第三轮调查表内提出的问题8汇总整理，分析专家意见的收敛情况9整理预测结果，写出预测报告通报预测结果三方法利弊1利简单易行，且可靠性好，能够充分发挥人的智慧和经验，适用于没有足够信息资料的中、长期经济预测与科技预测，还可用于决策和技术咨询等方面2弊(1)受人的主观因素影响较大。(2)预测需要的时间较长。3.3定量预测方法3.3.1时间序列预测法一基本原理把被预测的量按照时间顺序排列起来，构成一个所谓的时间序列，从所构成的这一组时间序列过去的变化规律，推断今后变化的可能性及其变化趋势、变化规律。二实施步骤1收集资料：把与预测事件有关的历史资料尽量收集齐全。2数据整理：将数据整理，并按时间顺序排成数字序列。3建立模型：根据数据求出预测模型中的系数并建立预测模型。4进行预测：根据模型进行预测。5预测值分析：对预测值进行精度检验。三适用范围1趋势性变化：如货运量的增长趋势2周期性变化：如客运量季节性的变化3随机性变化：如各种偶然因素引起的变化四方法优劣1优(1)简单易行，便于掌握。(2)能够充分利用原时间序列的各项数据。2劣(1)准确程度较差。(2)只适用于进行短期预测。五常用方法1简单滑动预测法滑动预测法是对原时间序列按一定的时间跨度逐项移动，计算一系列的时间序列平均数，形成一个新的时间序列，以消除短期的、偶然的因素引起的变动(即不规则变动)，显现出长期趋势。计算公式：式中： t期的预测值 t期的实际值n取平均的数据的个数（即相加的数据个数）例：某航运公司过去10年货运量的统计资料如下表所示，试用简单滑动预测法预测该公司第11年的货运量。分别取n=3和n=4计算，并进行比较。年份12345678910货运量(万吨)245250256280274255262270273284解题过程：当n=3时，当n=4时，计算结果如下表所示：年份实际值(万吨)预测值Ft绝对误差值Xt -Ftn3n4n=3n=41245225032564280250.33 29.67 5274262.00 257.75 12.00 16.25 6255270.00 265.00 15.00 10.00 7262269.67 266.25 7.67 4.25 8270263.67 267.75 6.33 2.25 9273262.33 265.25 10.67 7.75 10284268.33 265.00 15.67 19.00 11275.67 272.25 平均绝对误差13.86 9.92 由于n=4时的平均绝对误差小于n=3时的平均绝对误差，故：取n=4时的预测模型为好。简单滑动预测法只能预测最近一期的数值，逐期移动, 逐期预测。它要求保存大量的历史资料，而且n值的选取有很大的随意性，预测的准确性较差。2加权滑动预测法加权滑动预测法就是对各个时期的历史数据以不同的权值，来反映对将要发生的数据所起的作用。一般来说，距预测期较近的数据，对预测值的影响较大，其权值较大；距预测期较远的数据，对预测值的影响较小，其权值较小。计算公式：式中： 相对应的权值其他参数与简单滑动预测法参数相同例：某航运公司过去10年货运量的统计资料如下表所示，试用加权滑动预测法预测该公司第11年的货运量。取n=3，3，2，1。年份12345678910货运量(万吨)245250256280274255262270273284解题过程：当n=3时，计算结果如下表所示：年份实际值(万吨)预测值Ft绝对误差值Xt -Ftn31245225032564280252.17 27.83 5274267.00 7.00 6255273.00 18.00 7262265.50 3.50 8270261.67 8.33 9273264.83 8.17 10284270.17 13.83 11278.00 平均绝对误差12.38 加权滑动预测法同简单滑动预测法一样，同样只能预测最近一期的数据，而且由于权数的选择也有较大的随意性，也使得预测的精确性较差。3指数平滑预测法 指数平滑预测法是加权滑动预测法的改进，但比加权滑动预测法更为灵活。只需要本期的实际值和本期的预测值便可预测下期的数据。不需要保存大量的历史数据，适用于数据量较少的情况。计算公式：式中： 平滑系数，01其他参数与简单滑动预测法参数相同例：某航运公司过去10年货运量的统计资料如下表所示，试用指数平滑法预测该公司第11年的货运量。分别取=0.1和=0.9计算，并进行比较。年份12345678910货运量(万吨)245250256280274255262270273284解题过程：=0.1时，=0.9时，计算结果如下表所示：年份实际值(万吨)预测值Ft绝对误差值Xt -Ft0.10.90.10.91245245.00 245.00 0.00 0.00 2250245.00 245.00 5.00 5.00 3256245.50 249.50 10.50 6.50 4280246.55 255.35 33.45 24.65 5274249.90 277.54 24.11 3.53 6255252.31 274.35 2.69 19.35 7262252.57 256.94 9.43 5.06 8270253.52 261.49 16.48 8.51 9273255.17 269.15 17.83 3.85 10284256.95 272.61 27.05 11.39 11259.65 282.86 平均绝对误差18.72 8.62 由于=0.9时的平均绝对误差小于=0.1时的平均绝对误差，故：取=0.9时的预测模型为好。六时间序列预测法使用要点1模型中参数的选择2模型中初始值的确定3.3.2回归分析预测法一基本原理回归分析预测法是根据事物内部因素变化的因果关系来预测事物未来的发展趋势。事物之间的相互关系可以分为确定的函数关系和不确定的相关关系两类，对具有相关关系的变量，可以通过数理统计方法建立变量间的回归方程，对变量间的相关程度进行描述，并实现对变量回归的估计和预测。二实施步骤1进行相关关系分析确定是否存在相关关系，是线性还是非线性关系2建立回归预测模型3计算模型中的参数4利用模型进行预测5预测值置信度检验三模型类型1根据模型中自变量个数(1)一元回归分析预测(2)多元回归分析预测2按变量之间的关系(1)线性回归分析预测(2)非线性回归分析预测大多数的非线性回归问题可以转化为线性回归的问题进行处理，因此，本节只介绍线性回归预测方法。四方法优劣1优需要的数据量较少，当回归方程的置信度较高时，预测的精度也较高。2劣非线性回归模型的求解比较困难。五常用方法一元线性回归预测法引例：为了预测薄钢板的年需求量，有关部门经调查分析发现薄钢板消耗量与当年的汽车产量之间有一定的相关性，下表是有关部门收集的某国连续几年的汽车产量与薄钢板消耗的数据。年份汽车产量X(万辆)薄钢板消耗量Y（千吨）113.9819.18213.5219.94312.5420.22414.9129.26518.630.39624.432.38728.840.25假设该国第8年的汽车年产量预计约为34万辆，试估计第8年