《工程系统分析》教学课件 第7章 系统综合评价

第七章系统综合评价,7-1系统综合评价概述7-2系统综合评价的方法7-3层次分析法,7-1概述,一、系统综合评价的概念,二、系统综合评价的原则,三、系统评价指标体系的制订,四、系统综合评价的步骤,7-1概述,一、系统综合评价的概念,1.系统价值的概念,（1）有用性、重要性、可接受性（2）可分性（3）相对性,2.系统的价值结构3.系统价值和投入资源的关系,（1）非线性结构,下临界点,缓慢增长,良好增长,（2）突变性结构,饱和增长,上临界点,7-1概述,二、系统综合评价的原则,1.客观性（1）资料全面可靠（2）防止倾向性（3）人员组成的代表性（4）专家比例-权威性2.可比性基本功能可比，一致3.系统性4.政策性,7-1概述,三、系统综合评价指标体系的制订,1.政策性指标2.技术性指标性能、寿命、可靠性、安全性、结构、工艺3.经济性指标成本、利润、税金、投资4.社会性指标社会福利、环境、就业5.资源性指标物资、人力、土地、能源6.时间性指标进度、建设周期7.其他,7-1概述,四、系统综合评价的步骤,评价问题,评价目的,评价范围,评价立场,评价时期,其他,评价系统分析,评价资料收集,评价指标确定,评价函数确定,评价值的计算,综合评价,7-1概述,四、系统综合评价的步骤1.评价系统分析,评价系统分析,（1）评价的目的,使评价系统达到最优对决策提供支持决定行为的说明问题的分析,评价目的,7-1概述,四、系统综合评价的步骤1.评价系统分析,评价系统分析,（1）评价的目的（2）评价系统范围的界定,评价目的,评价范围,确定系统的边界，即评价对象涉及多大范围范围不应过小，以免忽略重要的影响因素范围也不应过大，以免使评价问题过分复杂化,7-1概述,四、系统综合评价的步骤1.评价系统分析,评价系统分析,（1）评价的目的（2）评价系统范围的界定（3）评价的立场,评价目的,评价范围,评价立场,明确评价的主体是谁：系统使用者、开发者、其他例如：铁路交通系统的评价乘客：快速、准时、廉价、舒适等建设部门：投资、制造费用、经营费用、收益等沿线居民：环境污染程度、噪声大小等地区社会：企业合理选点、沿线销售量增加程度等国家：经济发展平衡、费用负担的地区差距调整等,7-1概述,四、系统综合评价的步骤1.评价系统分析,评价系统分析,（1）评价的目的（2）评价系统范围的界定（3）评价的立场（4）评价的时期,评价目的,评价范围,评价立场,评价时期,明确系统评价处于系统开发的哪个时期例如：企业新产品开发（1）初期评价（2）期中评价（3）终期评价（4）跟踪评价,7-1概述,四、系统综合评价的步骤1.评价系统分析,评价系统分析,（1）评价的目的（2）评价系统范围的界定（3）评价的立场（4）评价的时期（5）其他,评价目的,评价范围,评价立场,评价时期,其他,其他与系统综合评价相关的分析，如系统环境分析等。,7-1概述,四、系统综合评价的步骤1.评价系统分析2.评价资料的收集,评价系统分析,评价目的,评价范围,评价立场,评价时期,其他,对评价系统的功能、费用、时间及使用寿命等进行预测和估计为设定评价尺度、建立评价函数等收集评价所需资料,评价资料收集,7-1概述,四、系统综合评价的步骤1.评价系统分析2.评价资料的收集3.评价指标的选择,评价系统分析,评价目的,评价范围,评价立场,评价时期,其他,评价资料收集,（1）评价指标必须与评价目的和目标密切相关（2）评价指标应当构成一个完整的体系（3）评价指标应当尽可能地少，以降低评价负担,评价指标选择,7-1概述,四、系统综合评价的步骤1.评价系统分析2.评价资料的收集3.评价指标的选择4.评价函数的确定,评价系统分析,评价目的,评价范围,评价立场,评价时期,其他,评价资料收集,评价指标选择,评价函数是评价定量化的一种数学模型应选择能更好地达到评价目的的评价函数或其他更适宜的评价函数,评价函数确定,7-1概述,四、系统综合评价的步骤1.评价系统分析2.评价资料的收集3.评价指标的选择4.评价函数的确定5.评价值的计算,评价系统分析,评价目的,评价范围,评价立场,评价时期,其他,评价资料收集,评价指标选择,评价函数确定,按评价函数计算各方案相对每个指标的评价值,评价值的计算,7-1概述,四、系统综合评价的步骤1.评价系统分析2.评价资料的收集3.评价指标的选择4.评价函数的确定5.评价值的计算6.综合评价,评价系统分析,评价目的,评价范围,评价立场,评价时期,其他,评价资料收集,评价指标选择,评价函数确定,评价值的计算,对系统进行技术（功能）、经济、社会等各方面的全面评价,综合评价,7-2系统综合评价方法,优缺点列举法功效系数法加法评分法或连乘评分法成本效益评分法技术经济价值评价法加权评分法相互影响评价法关联树法,7-2系统综合评价方法,一、优缺点列举法,根据评价项目，详细列举各方案的优缺点，分析能否克服其缺点。再根据各方案优缺点的对比，选择最优方案。该法灵活简便，可全面考虑问题，但评价比较粗糙，缺乏定量依据。,7-2系统综合评价方法,二、功效系数法,1.步骤（1）确定每一方案相应于每一评价指标的功效系数dij设系统有m个方案，n个评价指标，方案i相对于指标j的功效系数为dij(i=1,2,m;j=1,2,n)，其值0dij1（一般dij取值范围为0.31）。（2）计算方案总的功效系数di(i=1,2,m),（3）根据di大小决定方案优劣。,7-2系统综合评价方法,二、功效系数法2.示例,某构件厂生产方案评价R1日产量5001000R2成本降低率2%5%R3合格品率70%有两个方案方案1：R1=600，R2=3.5%，R3=75%方案2：R1=570，R2=4%，R3=80%求最优方案,1.00.80.60.40.20,指标上限,R1,R2,R3,500,1000,2%,5%,70%,100%,d11=0.43,d12=0.65,d13=0.40,d1=0.48,方案1:,方案2:,d21=0.37,d22=0.77,d23=0.52,d2=0.53,7-2系统综合评价方法,三、加法评分法或连乘评分法,1.步骤（1）将评价指标（n个）划分等级（2）确定各等级的评分标准（3）确定方案等级（4）评分求和或连乘（5）按和或积由大到小排序2.举例某一施工方案选择问题有三个施工方案：A、B、C；四个评价指标：质量、工期、成本、施工难易程度,7-2系统综合评价方法,三、加法评分法或连乘评分法,提前合同工期,低中高,好一般差,简单一般复杂,21,321,321,321,1,2,1,1,1,3,1,2,3,1,2,3,4,1,7,8,10,27,评价计算过程,7-2系统综合评价方法,四、成本效益分析评价法,一个方案的评价项目虽然很多，但往往可以归纳为两类：花费类:如投资、材料、人力等，称为成本目标。效益类:如产量、利润等称为效益目标。前者希望越小越好，后者希望越大越好。用这两个目标来评价方案，既为成本效益分析评价法，它是企业系统中经常运用的一种方法。,7-2系统综合评价方法,四、成本效益分析评价法成本效益的评价有三种准则：,1.最有效准则在一定成本目标下，使效益目标达到最大值,当成本取2时,E1E2方案1为优,E1,E2,7-2系统综合评价方法,四、成本效益分析评价法成本效益的评价有三种准则：,1.最有效准则2.最经济准则,当效益取8时,C2C1方案2为优,C2,C1,在一定效益目标下，使成本目标达到最小值,7-2系统综合评价方法,四、成本效益分析评价法成本效益的评价有三种准则：,1.最有效准则2.最经济准则3.效本比准则,以效益对成本之比最大者为最优方案,7-2系统综合评价方法,五、技术经济价值评价法,1.步骤,（1）确定方案的技术价值,（2）确定方案的经济价值,H0原成本(最悲观成本)H新方案预计成本,（3）确定方案的技术经济价值,7-2系统综合评价方法,五、技术经济价值评价法,2.示例某一施工方案评价问题,(1)确定技术价值,4444161.0,3124100.625,233190.5625,121370.4375,方案达到理想的程度划分,很好好过得去勉强过得去不能满足要求,43210,12345,7-2系统综合评价方法,五、技术经济价值评价法,2.示例某一施工方案评价问题,(2)确定经济价值,预算成本230万元，A、B、C三个方案分别可降低成本2%、2.5%、3%则YA=0.02，YB=0.025，YC=0.03(3)计算技术经济价值,7-2系统综合评价方法,六、加权评分法,1.步骤有n个评价指标，m个方案（1）确定评价指标的重要度Wj（j=1,2,n）（2）确定方案相应于每一指标的评分Sij（i=1,2,m；j=1,2,n）（3）计算综合评价值Si,（4）按综合评价值的大小决定方案的优劣,7-2系统综合评价方法,六、加权评分法,2.确定权数的方法,（1）逐对比较法A、B两因素比较，若A比B重要则A得1分，B得0分A自身比较，得1分,1,1,0,1,0,1,0,1,0,1,1,0,1,1,0,1,4,2,3,1,10,0.4,0.2,0.3,0.1,1,7-2系统综合评价方法,六、加权评分法,2.确定权数的方法,（2）柯隶法,7/42/32/1,2.331.332.001.00,6.66,1.00,（3）判断矩阵法,2.33/6.66=0.351.33/6.66=0.202.00/6.66=0.301.00/6.66=0.15,7-2系统综合评价方法,六、加权评分法,2.确定权数的方法,（4）最小平方法,n个指标成对比较，共比较n(n-1)/2次，指标i对指标j的相对重要性的估计值为aij，并近似为其权数比Wi/Wj则有：,7-2系统综合评价方法,六、加权评分法,2.确定权数的方法,（4）最小平方法,如果决策人对aij（i,j=1,2,3,n）的估计一致，则有：,且总有aii=1（i=1,2,3,n）若估计不一致，则只有：,7-2系统综合评价方法,六、加权评分法,2.确定权数的方法,（4）最小平方法,一般来说，总有：,但可以选择一组权（W1,W2,Wn）使其误差平方和最小，即：,其中：,7-2系统综合评价方法,六、加权评分法,2.确定权数的方法,（4）最小平方法,构造拉格朗日函数：,对Wl微分得到：,此式和,构成了n+1个非齐次线性方程组，有n+1个未知数,故可求得一组唯一的解。,7-2系统综合评价方法,六、加权评分法,2.确定权数的方法,（4）最小平方法,写成矩阵形式有：,BW=m其中：,7-2系统综合评价方法,六、加权评分法,2.确定权数的方法,（4）最小平方法,例如：,7-2系统综合评价方法,六、加权评分法,2.确定权数的方法,（4）最小平方法,解出,7-2系统综合评价方法,六、加权评分法,3.方案的评分,（1）确定评分标准,提前60天-5%金牌很易,工期成本质量施工难易,提前30天-4%银牌易,合同工期-3%优质一般,拖期10天-2%良好较难,拖期20天-1%合格难,（2）确定方案的实际情况,A+603%银很易,B05%优质一般,C-203%金很难,A5345,B3533,C1351,（3）方案打分,7-2系统综合评价方法,六、加权评分法,4.综合评价计算,0.750.450.15,1.75+0.60+1.20+0.75=4.30,1.751.050.35,0.601.000.60,1.200.901.50,1.05+1.00+0.90+0.45=3.40,0.35+0.60+1.50+0.15=2.60,ABC,5345,3533,1351,0.350.200.300.15,7-2系统综合评价方法,七、相互影响评价法,1.步骤,（1）按加权评分法计算出综合评价值并表达为百分数,（2）确定方案之间的相互影响系数ijij-对的影响，正为促进，负为不利，一般取0和2的指数。0，1，2，4，8，,（3）对进行修正,（4）按修正后的综合评价值的大小决定方案的优劣,7-3系统综合评价方法,七、相互影响评价法,2.举例,上例中，S1=4.3，S2=3.4，S3=2.6S1+S2+S3=10.3,设相互影响系数：,7-2系统综合评价方法,七、相互影响评价法,2.举例,Si,Si,评价对象,(2)+(8),(9)/2,0,0,2,66.02,-4,-100.96,4,100.96,83.50,2,0,0,-34.94,100.96,83.50,149.52,-23.37,67.52,55.85,100.00,18.38,100.53,81.09,200.00,9.19,50.265,40.545,100.00,7-2系统综合评价方法,八、关联树法,1.关联树法的步骤（1）编写概要对所要分析的系统所处的环境条件作出各种假定（2）建立关联树把评价目标排列成树状（3）给关联树各阶层目标赋权某阶层下的各指标权值总和为1（4）计算各指标的重要度,7-2系统综合评价方法,八、关联树法,1.关联树法示例（1）建立关联树,发生火灾时的安全避难,I切实把握火灾情况,II向火灾现场的人们传达正确的灾情信息,III迅速安全避难,1火灾的检测,2火灾的报告,3确保脱险道路,4救火指挥设备,5指挥员熟练程度,6从火灾现场疏散,7急救体制,火灾检测器,7-2系统综合评价方法,八、关联树法,1.关联树法示例（2）计算关联树,生命安全,财产安全,社会安定,合计,0.7,0.1,0.2,1.0,0.150.150.701.00,0.300.300.401.00,0.200.100.701.00,=0.70.15+0.10.3+0.20.2=0.175,=0.70.15+0.10.3+0.20.1=0.155,=0.70.7+0.10.4+0.20.7=0.67,第一级目标重要度评价表,7-2系统综合评价方法,八、关联树法,生命安全,财产安全,社会安定,第二级目标重要度评价表,设备费用,现场构造复杂程度,合计,0.50,0.05,0.05,0.20,0.20,1.00,0.260.250.250.120.121.00,0.350.350.100.100.101.00,0.200.320.080.320.081.00,0.250.250.170.250.081.00,0.280.280.150.150.141.00,1.0000,1.关联树法示例（2）计算关联树,7-2系统综合评价方法,八、关联树法,1火灾的检测2火灾的报告3确保脱险道路4救火指挥设备5指挥员熟练程度6从火灾现场疏散7急救体制,I切实把握火灾情况II向火灾现场的人们传达正确的灾情信息III迅速安全避难,0.1750.1550.67,1.00001.00000.26350.26450.19800.16100.1130,0.1750.1550.1760.1770.1330.1080.076,1.关联树法示例（3）计算综合关联数,7-3层次分析法,在进行社会、经济以及经营管理等方面的系统分析时，常常面临的是一个由相互关联、相互制约的众多因素构成的复杂系统，借助层次分析法（AHP），不仅可以简化系统分析和计算，把一些定性因素加以量化，使人们的思维过程变成数学化，而且还能帮助决策这保持思维过程的一致性。,7-3层次分析法,一、层次分析法的基本步骤1.建立层次结构模型,充分了解系统，把系统中的各因素划分成不同层次，再用层次框图描述层次的递阶结构以及因素的从属关系。对于决策问题，可以分为如下几个层次：最高层：表示决策问题的目的，即AHP所要达到的目标；中间层：表示采用某种措施或政策来实现目标所涉及的中间环节，一般又可分为决策层、准则层；最低层：表示解决问题的措施或政策。,7-3层次分析法,一、层次分析法的基本步骤1.建立层次结构模型,子层次：各层次之间也可以建立子层次。子层次从属于主层次中的某个因素，又与下一层次因素有联系。层次关系：完全层次关系：上一层次的单元与下一层次的所有单元都有联系不完全层次关系：上一层次的单元只与下一层次中的部分单元有联系,7-3层次分析法,一、层次分析法的基本步骤1.建立层次结构模型,例如:建筑企业选择投标项目决策的层次结构模型,A层是最高层，下设准则层，A与B构成了完全层次关系,Bi（i=1,2,3）与指标层C之间均为不完全层次关系,C层的元素C6存在子层次,包括C61和C62两个因素,指标层C与项目层D之间为完全层次关系,7-3层次分析法,一、层次分析法的基本步骤2.构造判断矩阵,(1)判断矩阵与层次结构的对应关系相邻两层次间的要素存在层次关系时，即存在一个下层次对上层次要素的判断矩阵(2)判断矩阵的形式,b11b12b1nb21b22b2nbn1bn2bnn,7-3层次分析法,一、层次分析法的基本步骤2.构造判断矩阵,一般采用1-9标度法，即：bij=1Bi与Bj同等重要bij=3Bi比Bj稍微重要bij=5Bi比Bj明显重要bij=7Bi比Bj强烈重要bij=9Bi比Bj极端重要bij=2、4、6、8上述两相邻判断的中值bji=1/bij,(3)判断矩阵的取值,7-3层次分析法,一、层次分析法的基本步骤3.层次单排序,(1)层次单排序的目的检验判断矩阵的一致性若bij=bik/bjk（i,j,k=1,2,n)，则判断矩阵B具有完全的一致性确定各单元的重要度次序(权重)(2)层次单排序的原理对判断矩阵B，计算满足BW=maxW的规范化特征向量W和最大特征根max，经一致性检验通过后，则W的分量Wi即为层次单排序的权值。,7-3层次分析法,一、层次分析法的基本步骤3.层次单排序,(3)层次单排序的一致性检验,计算一致性指标CI,确定平均随机一致性指标RI,计算随机一致性比率CR,若CR0.1，即认为判断矩阵具有满意的一致性。,7-3层次分析法,一、层次分析法的基本步骤4.层次总排序,从上往下，逐层顺序进行。对于最高层，其层次单排序即为总排序。其他各层按如下方法进行：假定上一层次所有单元A1，A2，Am的层次总排序已完成得到的权值分别为a1，a2，am与ai对应的本层次单元B1，B2，Bn的层次单排序结果为：b1i，b2i，bni（若Bj与Ai无联系，则bji=0）。,层次A,a1a2am,层次B,B1B2Bn,B层次总排序,b11b21bn1,b12b22bn2,b1mb2mbnm,7-3层次分析法,一、层次分析法的基本步骤5.层次总排序的一致性检验,按下列公式计算层次总排序的一致性指标CI、随机一致性指标RI和随机一致性比率CR。,若CR0.1，即认为层次总排序的结果具有满意的一致性。,7-3层次分析法,二、判断矩阵特征向量与最大特征根的计算1.方根法,（1）计算判断矩阵B每一行元素的乘积Mi,式中，(BW)i表示向量BW的第个元素,（4）计算判断矩阵的最大特征向量max,则W=(W1，W2，Wn)T即为所求的特征向量,7-3层次分析法,二、判断矩阵特征向量与最大特征根的计算2.和积法,（1）对断矩阵的每一列进行规范化处理,（2）将每一列规范化后的判断矩阵元素按行相加,式中，(BW)i表示向量BW的第个元素,（4）计算判断矩阵的最大特征向量max,所得到的W=(W1，W2，Wn)即为所求的特征向量,7-3层次分析法,三、层次分析法应用举例,某工程项目经理部为搞好施工管理,对如何提高施工效果问题进行了深入研究,并归纳出系统层次结构模型如下:,目标层：规定了本问题研究的总目标始提高施工效果,准则层：为了达到总目标，必须根据所列的三个准则来进行,措施层：列出了应采取的5项措施,1.问题的提出层次分析模型的建立,7-3层次分析法,三、层次分析法应用举例,2.建立判断矩阵,（1）AB判断矩阵,AB1B2B3B111/51/3B213B31,（2）B1C判断矩阵,B1C1C2C3C4C5C113547C21325C311/23C413C51,（3）B2C判断矩阵,B2C2C3C4C5C211/71/31/5C3153C411/3C51,（4）B3C判断矩阵,B3C1C2C3C4C11531/3C211/31/7C311/5C41,7-3层次分析法,三、层次分析法应用举例,3.层次单排序,（1）AB判断矩阵使用方根法,AB1B2B3B111/51/3B2513B331/31,合计,1/15=0.0667151,0.40552.466213.8717,0.1050.6370.2581.000,10.105+1/50.637+1/30.258=0.3181.9360.785,查表n=3时RI=0.58，则,满足一致性要求。,7-3层次分析法,三、层次分析法应用举例,3.层次单排序,（2）B1C判断矩阵使用方根法,B1C1C2C3C4C5C113547C21/31325C31/51/311/23C31/41/2213C31/71/51/31/31,合计,420100.10.750.00317,3.3471.5850.6310.9440.3166.823,0.4910.2320.0920.1380.0461.000,2.5211.1780.47