系统结构模型化技术PPT课件VIP

.1、系统结构建模技术，4.1简介，4.2分析结构模型方法，4.3分析结构模型的应用，2、4.1引言，4.1.1结构模型，系统由许多具有一定功能的元素组成(如设备、事件、子系统等。)，并且每个元素之间总是存在相互支持或相互限制的逻辑关系。在这些关系中，它们可以分为直接关系和间接关系。因此，在发展或改革一个系统时，首先，我们必须了解系统中各种要素之间的关系，无论是直接的还是间接的，等等。我们必须理解系统中各要素之间的关系，也就是说，我们必须理解和掌握系统的结构，或者我们必须建立系统的结构模型。节点：系统的一个元素。有向边：元素之间的关系。它可以理解为“影响”、“依赖”、“优先”、“需要”、“原因”或其他含义。所谓的结构模型是指应用有向连接图来描述系统元素之间的关系，将系统模型表示为元素的集合。节点通常用于表示系统的元素，而有向边表示元素之间的关系。2.结构模型是一种主要基于定性分析的模型。通过结构模型，可以分析系统要素选择是否合理，以及系统要素及其相互关系变化对整个系统的影响。除了有向连接图之外，结构模型还可以用矩阵形式来描述。4.作为描述系统的一种形式，结构模型介于数学模型形式和文章表达的逻辑分析形式之间。矩阵可以通过逻辑演算用数学方法处理。因此，在研究各种元素之间的关系时，定性分析和定量分析可以通过矩阵形式演算结合起来。因此，我们可以处理宏观或微观、定性或定量、抽象或具体的相关问题。嘿。6，3.1.2结构建模技术，结构建模技术是指建立结构模型的方法。以下是国外专家学者对结构模型方法的描述。(1)约翰华菲尔德(1974):结构模型方法是“一种用图形和文字以仔细定义的模式描述复杂事件(系统或研究领域)结构的方法”2.米克清洁和P谢皮德(1976):“结构是任何数学模型的固有属性。所有这些模型都是由相互之间有特定交互作用的部分组成的。结构模型侧重于模型组件的选择，并清楚地显示组件之间的相互作用。”d . huggle(1977):结构模型强调“确定变量是否有联系及其联系的相对重要性，而不是建立严格的数学关系并精确地确定它们的系数”。结构模型方法关注的是趋势和平衡状态的识别，而不是数量的准确性。“作为一种系统描述的形式，结构模型只是介于自然科学领域中使用的数学模型的形式和社会科学领域中使用的文章中表达的逻辑分析的形式之间。因此，它适用于处理以社会科学为对象的复杂系统和以自然科学为对象的相对简单系统中存在的问题。它是一个基于定性分析的模型，可以分析系统中元素的选择是否合理，以及系统元素及其相互关系发生变化时对系统的整体影响。结构建模方法ISM(解释结构建模)是一种概念模型，它可以将模糊的思想和观点转化为具有良好结构关系的直观模型。3.2、解释结构模型方法，应用对象从能源问题等国际问题到区域经济发展、企业乃至个人范围等。特别适用于变量多、关系复杂、结构不清晰的系统分析，也可用于排序方案等。10，解释结构模型方法，3.2.1图的基本概念，3.2.2图的矩阵表示，3.2.3ISM的工作过程，3.2.4ISM的建模步骤，11，3.2.1图的基本概念，2，循环，3，循环，4，树，5，相关树，1，有向连接图，12，有向连接图是指通过连接多个节点和有向边而形成的图像。表示方法：将节点集合设置为S；如果有向边的集合是e，左有向连接图可以表示为：其中：1，有向连接图，13，2，循环。如果有向连接图的两个节点之间有一条以上的边，则这两点的边形成一个循环。如左图所示，节点S2和节点S3之间的边形成一个循环。14、3和一个循环。如果一个节点的有向边与该节点直接相连，它就形成一个循环。如左图所示，节点S2的有向边形成一个环。15、4和一棵树。当只有一个源点(只有有向边但没有输入的节点)或只有一个汇点(只有有向边但没有输出的图)时，图称为树。树的两个相邻点之间只连接一条路径，没有环路或环。嘿。16，5，相关树，是指节点上加权值为w，边上相关值为r的树，称为相关树。17，解释结构模型方法，3.2.1图的基本概念，3.2.2图的矩阵表示，3.2.3ISM的工作过程，3.2.4ISM的建模步骤，18，3.2.2图的矩阵表示，邻接矩阵的可达性矩阵，19，1，邻接矩阵，邻接矩阵是图的基本矩阵表示，用于描述图中两个节点之间的关系。邻接矩阵a的元素aij可以被定义为：S1和Sj具有关系，指示从S1到Sj存在长度为1的路径，S1可以直接到达Sj，20岁。邻接矩阵的特征是，对应于矩阵a的所有零元素的行的节点被称为汇，也就是说，只有有向边进入该点，而没有有向边离开该节点。对应于矩阵A中元素都为零的列的节点称为源点，即只有有向边离开该点，没有有向边进入该节点。在对应于每个节点的行中，元素值为1的数是离开该节点的有向边数。在对应于每个节点的列中，元素值为1的数字是进入该节点的有向边数。例如，下面有向图的邻接矩阵如下：草2兔子3老鼠4鸟吃草籽6食肉昆虫7蜘蛛8蟾蜍9鸟吃昆虫10蛇11狐狸12鹰23请根据课堂练习24中的图制作邻接矩阵，该矩阵以矩阵的形式描述，并且可以通过有向图的节点之间的一定长度的路径达到。可达矩阵r的一个重要特征：跃迁定律特征，跃迁定律特征是指当si通过长度为1的路径直接到达Sk，Sk通过长度为1的路径直接到达SJ时，si必须通过长度为2的路径到达Sj，然后继续以相邻矩阵的有向连接图为例。27，布尔代数运算规则：0=0，0=1，1 0=1，1=1，0 X1=0，0 X1=0，1 X0=0，1 X0=0，1 X1=1 Let矩阵A2=(A1) 2，即A1平方，运算后用布尔代数运算规则，矩阵A2，28可以被获得。矩阵a2描述了通过长度不超过2的路径后每个节点的可访问性。在公式中，n-矩阵排序，则矩阵r成为可达矩阵，它表示每个节点通过长度不大于(n-1)的路径后的可达度。对于有n个节点的图，最长路径的长度不超过(n-1)。在这个例子中，继续操作以获得矩阵A3，这表明：从矩阵A2可以看出，矩阵中节点S2和S3的相应行和列的元素值完全相同，这表明S2和S3是主循环集。因此，只有一个节点被选择来代表循环集中的其他节点。可达矩阵可以简化为：31、课堂练习，根据邻接矩阵A，可得到可达矩阵、33，结构模型法，3.2.1图的基本概念，3.2.2图的矩阵表示，3.2.3ISM的工作程序，3.2.4ISM的建模程序，34、3.2.3ISM的工作程序，1。组织ISM实施团队2，设置问题3，选择构成系统4的元素，根据元素列表构思模型，并建立邻接矩阵和可及性矩阵5，分解可及性矩阵并建立结构模型6，根据结构模型建立解释结构模型。35、ISM工作原理图，36，并解释结构模型方法。3.2.1图3.2.2矩阵表示的基本概念图3.2.3ISM工作程序3.2.4ISM建模步骤。37，3.2.4ISM建模步骤，1，建立邻接矩阵2，建立可达性矩阵3，推断可达性矩阵4，可达性矩阵分解5，寻找简化可达性矩阵6，寻找主干矩阵7，制作阶梯有向图，38，1。建立邻接矩阵，一般来说，根据团队成员的实际经验，他们对系统结构有一个大致或模糊的了解，并建立一个概念模型，然后判断元素之间是否有任何关系：(1)SiSj，即Si和Sj，而Sj和Si又是相互关联的，即形成一个循环；(2)硅与硅无关，即硅与硅无关；(3)硅Sj，即硅与Sj有关，但Sj与硅无关；(4)硅Sj，即Sj与硅有关，而硅与Sj无关。39、使用上三角阵列比较，对于一个nn矩阵，只需要比较(n2-n)/2次，不必比较n2。下面是一个例子：例如：现有系统由7个元素组成，尝试建立其关系，并找到邻接矩阵和可达矩阵。根据系统结构中元素之间的关系，可以得到一个三角关系矩阵：a，b，41，从中可以得到相关矩阵a，b，42，2。建立可达矩阵有两种方法：一种是用我们以前学过的邻接矩阵加上单位矩阵，经过n-1次运算后得到可达矩阵。另一种方法是通过分析可达矩阵的传递性直接得到可达矩阵。首先，从所有可以连接前一个和后一个的元素中选择一个元素，也就是说，选择一个既有输入又有输出到边缘的元素Si。那么，Si和其余的其它元素之间的关系必须具有下列关系之一，即，其余的元素可以分别被分类到一个元素集合中，并且这些集合是：(44)、(1) a (si) 上部设置无回路。指的是硅与甲(硅)中的元素有关，而甲(硅)中的元素与硅无关，即从硅到甲(硅)存在单向关系。从有向图看，从硅到硅有向边，而从硅到硅没有有向边。(2)具有环的上组硼(硅)指的是硅和具有环的硼(硅)之间的元素组。从有向图看，从硅到硼(硅)有向边，从硼(硅)到硅也有向边。(3)碳(硅)独立集是指不属于甲(硅)或乙(硅)的一组元素，即硅完全独立于碳(硅)中的元素。(4)D(Si)下集合，即下集合D(Si)的元素与Si有关，否则与Si无关。从有向图来看，只有从D(Si)到Si的有向边存在，否则就不存在。可达性矩阵r可以表示为：a，si，b，si，c，si，d，si。根据a，si，si，si，si，si，a，si的定义，si与c，si和d，si无关。类似地，硼(硅)和碳(硅)与碳(硅)之间也没有关系。因此，英国皇家航空公司、英国皇家航空公司、英国皇家银行和RBD的元素都是零。3.可达矩阵的推理。由于A(硅)独立于B(硅)，所以RAB块中的所有元素都为零。因为硼(硅)与硅相关，硅与铝(硅)相关，所以硼(硅)与铝(硅)相关，因此，RBA和RBB块中的元素都是1。因为D(硅)与硅有关，硅与A(硅)和B(硅)有关，所以D(硅)与A(硅)和B(硅)有关，因此，RDA和RDB块中的元素都是1。因为碳(硅)独立于硼(硅)，所以RCB块中的所有元素都为零。因为碳(硅)独立于碳(硅)，所以RCD块中的元素都为零。首先，介绍了一些定义：R(ni)表示元素ni的可达集；R(ni)在上面的可达矩阵中，如果行1中的一个元素是1并且位于列1中，那么可达集R(1)=1，类似地，R(2)=1，2等等。嘿。50，Reach:系统元素的可达集合S1是有向图中的一组可达矩阵或元素，S1可以到达。R(ni)= NJN u MIJ=1 R(Ni)是与可达矩阵的行Ni中的矩阵元素1对应的所有列的元素集。n是所有节点的集合。类似地，元素ni的先行集合由A(ni)表示：由A(ni)表示的集合是元素ni的下集合，并且由与可达矩阵的第n列中的矩阵元素1对应的所有行的元素集合形成。n是所有节点的集合，mij是从节点1到节点1的关联(可达)值.52岁。例如，在上面的可达矩阵中，如果第一列有3个元素1，并且位于第1、2和7行，则先行集A(1)=1，2，7，类似地，A(2)=2，7等等。系统元素的先行集合S1是在可达性矩阵或有向图中可以到达S1的一组元素。a(ni)= NJn u mji=1 a(Ni)是对应于行的一组元素，其中可达矩阵中列Ni的所有矩阵元素都是1；n是所有节点的集合。类似地，所有元素ni的可达集r (ni)和由t表示的先行集A(ni)的交集是A(ni)的公共集：不难看出，R(ni) a (Ni)，t表示那些源的集合，即系统的底层元素。55，公共集：系统元素Si的公共集是Si在可达集和先行集(即交集)中的公共部分。t= Nin u r(Ni)a(Ni)=a(Ni)，56，通过对可达矩阵的分解，可以得到系统结构模型，其分解方法和步骤如下：(1)区域分解，即把元素分解成若干个区域，并且不同区域中的元素之间没有关系；(2)层间分解，即属于同一区域的元素的分层分解；(3)求解结构模型。57，(1)区域化(1)。区域化是将要素之间的关系划分为可及和不可及，并判断哪些要素是相互联系的，即把系统划分为几个部分或子部分。首先，确定R(ni)和A(ni)和R(ni)A(ni)，然后找到公共集合T，即底层元素的集合；然后找出同一部分的元素，如果这两个元素在同一部分，则存在一个公共可达集。也就是说，例如，r(Ni)r(Ni). 58，在右图中示出了可达矩阵，并且划分了区域。根据定义，T=3，7和