《系统工程期末复习》课件

系统工程考试题型：1.简答题2.计算题（60分）重点(问权重…是否还有其他方法，偏重于对其他方法的理解）3.案例分析题1精选课件ppt系统工程考试题型：1精选课件ppt第一章系统工程概述1.系统的定义2.系统的特点2011系统创新（制约系统创新的因素，18大）（案例分析应用）①教育系统制约人才②现有教务各方面体系以科研论文为导向③创新条件【要素之间的协同作用,(案例分析应用，结合系统和系统工程的概念分析，习近平提出xxx在系统工程)】4.系统思想发展延况（了解）5.系统工程发展过程（有几个阶段）6.系统工程的定义7.系统工程的综合性（与其他工程和管理技术的区别）2精选课件ppt第一章系统工程概述2精选课件ppt1.系统的定义

系统是由两个或两个以上相互区别、相互依赖和相互制约的要素（或单元、组成部分）结合而成的具有特定功能、结构和环境的有机整体。2.系统的特点（一般具备五大特征）①目的性：通常系统都具有某种目的。系统的目的就是系统要达到的终极形式。②多元性：系统由多个元素构成，至少需要两个元素。③整体性：系统是由相互联系的各个部分组成的有机整体。④

相关性：（1）各个组成部分是相互联系和制约的，这是系统内部的相关性

（2）要素间的协同作用:系统中某一要素变化，其他要素也要作相应的调整和改变

(3)系统与环境之间也具有相关性⑤层次性：系统具有层次结构。

即系统由若干个子系统构成，而系统与其它系统可构成更大的系统。⑥环境适应性：系统与环境的作用是相互的。

系统适应外部环境的变化，以获取生存和发展能力的性质。

(1)系统不能脱离环境而存在。(2)环境的变化需要系统做出必要的调整。3精选课件ppt1.系统的定义3精选课件ppt2011系统创新（制约系统创新的因素，18大）（案例分析应用）①教育系统制约人才②现有教务各方面体系以科研论文为导向③创新条件【要素之间的协同作用,(案例分析应用，结合系统和系统工程的概念分析，习近平提出xxx在系统工程)】2011协同创新中心4精选课件ppt2011系统创新（制约系统创新的因素，18大）（案例分析应用4.系统思想发展演化（了解）系统思想的发展经历了三个阶段阶段一：“只见森林”阶段（古代朴素的系统思想）阶段二：“只见树木”阶段（机械论的系统思想）阶段三：“先见森林，后见树木”阶段（科学的系统思想）阶段一1)古代系统思想的运用(系统实践)都江堰水利工程皇宫修复工程2）古代朴素的系统思想：人类很早就已经有了“系统”的概念和系统思想的萌芽，这主要体现在对整体、组织、结构、等级的认识。我国朴素的系统思想国外朴素的系统思想3）古代朴素的系统思想总结直觉性；猜测性。5精选课件ppt4.系统思想发展演化（了解）系统思想的发展经历了三个阶段阶段机械论的系统思想——自然科学从哲学中分化独特的自然科学研究方法-还原论方法（分析-重构的方法）形而上学机械论辩证的系统思想——19世纪上半叶科学三大发现内容观念：整体涌现观念系统与环境共塑观念相关观念层次观念动态(演化)观念整体论与还原论相结合定性描述和定量描述相结合确定性描述和不确定性描述相结合局部描述和整体描述相结合系统分析与系统综合相结合6精选课件ppt机械论的系统思想——自然科学从哲学中分化辩证的系统思想——1系统思想(总结)运用系统思想来解决实际问题，其基本思想可概括为如下要点：①主动应用系统概念；②系统分析-构成和联系(内部联系和外部联系)；③系统综合-整体涌现（整体思想和联系思想是科学系统思想的核心与实质)④描述方法：定量和定性结合；局部和整体结合；确定性和不确定性结合；静态和动态结合。7精选课件ppt系统思想(总结)7精选课件ppt5.系统工程发展过程（有几个阶段）在国外的发展（大体可分为三个时期）（1）萌芽时期（1900-1956）（2）发展时期（1957-1964）（3）初步成熟时期（1965-现在）我国的发展情况开始于20世纪50年代后期，在公交系统中推广运筹学。20世纪60年代初在导弹研制过程中采用了计划评审法。20世纪60年代中期在化工、电力、煤油方面研究计算机最优控制系统。20世纪70年代后期开始推广系统工程，制定了长远规划，建立了研究所（室），培养了研究生。20世纪80年代在人口控制、能源规划、城市交通、电力系统等方面开展系统工程的研究，并取得一些初步成果。8精选课件ppt5.系统工程发展过程（有几个阶段）在国外的发展（大体可分为三6.系统工程的定义

系统工程是处理系统问题的工程技术。它包含了开发、运行、革新系统所需思想、程序、方法的总和。7.系统工程的综合性（与其他工程和管理技术的区别）主要表现在以下3方面：（1）研究对象的综合性。

各门传统的工程学一般都有特定的工程物质对象，而系统工程的研究对象不是局限在某一特定方面，它可以把各种事物作为对象。（2）应用学科的综合性。解决问题时，一般工程学，应用数学、物理、化学等自然科学及控制论、信息论、某些工程技术等学科，而用系统工程方法解决问题还会应用心理学、社会学、法学、经济学等知识。（3）评价考核的综合性。

一般工程学着眼于技术性能、结构、效率等的合理和优化。而系统工程则是从总体的最优出发，考虑系统的功能、组织协调、结构、效果等问题。9精选课件ppt6.系统工程的定义9精选课件ppt第二章系统工程方法论1.霍尔“三维结构”（重点掌握）2.切克兰德“学习调查法”（重点掌握）3.以上两者之间的联系与区别4.并行工程的主要思想（展开说哦~~）5.WSR系统方法论的主要工作步骤6.钱学森的综合集成工程——模型图——“其实质是….”10精选课件ppt第二章系统工程方法论10精选课件ppt1.霍尔“三维结构”（重点掌握）七个阶段和七个步骤三维结构由时间维、逻辑维、知识维组成，如图示：11精选课件ppt1.霍尔“三维结构”（重点掌握）11精选课件ppt（1）时间维系统工程工作从规划到更新的整个过程或寿命周期，按时间顺序排列，用以表示系统工程的工作阶段和进程。一般分为七个阶段：规划阶段——谋求系统工程工作在总体上、战略上、方针上的设想和规划；设计方案——根据规划提出具体的计划方案；研制阶段——实现系统的计划方案，并作出较为详细而具体的生产计划；生产制造阶段——生产出系统所需要的构件及整个系统，并提出较为详细而具体的安装计划；安装阶段（系统实施）——把系统安装好，通过试验运行作出较为具体的运行计划；运行阶段——系统投入运行，为预期用途服务；更新阶段——系统经过长时间运行后，改进旧系统，或取消旧系统，建立新系统。12精选课件ppt（1）时间维系统工程工作从规划到更新的整个过程或寿命（2）逻辑维

SE在每个阶段工作的工作步骤和逻辑顺序，是运用系统工程方法进行思考、分析和解决问题。应遵循的一般程序：明确问题——明确所要解决的问题及其确切要求，尽量全面收集和了解有关问题的历史、现状和发展趋势；制定目标及指标——确定任务要求所欲达到的目标或各目标分量，组成评价指标体系，以便据此对所有可供选择的系统方案进行比较和评价；系统综合——拟定解决问题和实现系统目标的系统结构或方案；系统分析——针对系统的具体结构和方案类型建立分析模型。初步分析系统各种方案的性能、特点，对预定任务能实现的程度以及在目标和评价指标体系下的优劣次序；系统优化——依据评价指标体系生成并选择各项政策、活动、控制方案和整个方案，尽可能达到最优、次最优或合理，至少令人满意；决策——在分析、优化、评价的基础上作出裁决，选定行动方案；实施——不断地修改、完善上述六个步骤，制订详细而具体的实施计划，以便顺利地转入系统工程的下一阶段。13精选课件ppt（2）逻辑维SE在每个阶段工作的工作步骤和逻辑顺序，（3）知识维：指为完成上述各阶段和各步骤所需的各种专业知识、行业技能和素养。（霍尔把这些知识分为工程、医学、建筑、商业、法律、管理、社会科学和艺术等）

逻辑维（步骤）时间维（阶段）1明确问题2选择目标3系统综合4系统分析5方案优化6作出决策7付诸实施1.规划阶段a11a12a13a14a15a16a172.设计阶段a21a22a23a24a25a26a273.研制阶段a31a32a33a34a35a36a374.生产阶段a41a42a43a44a45a46a475.安装阶段a51a52a53a54a55a56a576.运行阶段a61a62a63a64a65a66a677.更新阶段a71a72a73a74a75a76a77运用SE知识，把三维结构中的六个时间阶段和七个逻辑步骤结合起来，便形成所谓霍尔管理矩阵如下：代表一项具体的管理活动所用的知识或技术14精选课件ppt（3）知识维：指为完成上述各阶段和各步骤所需的各种专业知识霍尔管理矩阵从三维视角上确定了系统问题的解决思路，使得每一阶段都有自己的管理内容和管理目标，每一步骤都有自己的管理手段和管理方法，彼此相互联系，再加上具体的管理对象，组成了一个有机整体。霍尔管理矩阵可以提醒人们在哪个阶段该做哪一步工作，同时明确各项具体工作在全局中的地位和作用，从而使工作得到合理安排。把系统工程过程系统运用于大型工程项目，尤其是探索性强、技术复杂、投资大、周期长的“大科学”研究项目，可以减少决策上的失误和计划实施过程中的困难。基于“三维结构”模型的系统工程过程系统国内外许多事例表明，运用科学的系统工程过程系统管理方法，决策的可靠性可提高一倍以上，节约时间和总投资平均在15%以上。霍尔三维结构方法方法论主要针对结构良好的硬系统－－硬系统工程方法论15精选课件ppt霍尔管理矩阵基于“三维结构”模型的系统工程过程系统15精选2.切克兰德“学习调查法”（重点掌握）系统工程常常把所研究的系统分为良结构系统与不良结构系统，由于它们具有不同的特点，故分别采取不同的解决方法，如下表：定义特点解决的方法良结构S偏重工程、机理明显的物理型的硬S可用较明显的数学模型描述，有较现成的定量方法可以计算出系统的行为和最佳结果。用“硬方法”求出最佳的定量结果，霍尔的三维结构主要适用于此。不良结构S偏重社会、机理尚不清楚的生物型的软S较难用数学模型描述，因其加入了人的直觉和判断，往往只能用半定量、半定性或者只能用定性的方法来处理问题。用“软方法”求出可行的满意解，常用德尔菲法、情景分析法、切克兰德的“调查学习”法等。16精选课件ppt2.切克兰德“学习调查法”（重点掌握）系统工程常常把所研究的切克兰德的“调查学习”软方法的核心不是寻求“最优化”，而是“调查、比较、学习”，从模型和现状比较中，学习改善现存系统的途径。方法步骤如下：(1)认识问题：收集与问题有关的信息。(2)根底定义：弄清关联因素。初步弄清、改善与现状有关的各种因素。(3)建立概念模型：在不能建立数学模型的情况下，用结构模型或语言模型来描述系统影响因素的作用关系及其现状。(4)改善概念模型：随着分析的不断深入和“学习”的加深，进一步用更合适的模型或方法改进上述概念模型。(5)比较：将概念模型与现状进行比较，找出符合决策者意图而且可行的改革途径或满意方案。(6)实施：实施提出的改革方案。17精选课件ppt切克兰德的“调查学习”软方法的核心不是寻求“最优化”，而是“满意解代替最优解，价值观方面的重要变化。概念模型代替数学模型，思路更加开阔。18精选课件ppt满意解代替最优解，价值观方面的重要变化。概念模型代替数学模型3.霍尔“三维结构”切克兰德“学习调查法”

两者之间的联系与区别相同点：问题导向注重程序及阶段都属于系统工程重要的方法论不同点：研究对象或应用领域：工程系统（硬），社会经济管理系统（软）基本方法：定量；定性或结合核心内容或关键点：优化分析；比较学习19精选课件ppt3.霍尔“三维结构”切克兰德“学习调查法”两者之间的联系4.并行工程的主要思想（展开说哦~~，俺觉得会考啦丫）约束信息和功能的并行性设计时同时考虑产品生命周期的所有因素，同时产生产品设计规格(或CAD文件)和相应的制造和支持过程计划。产品寿命周期所涉及的各功能领域工程活动并行交叉进行。集成性

要求实现产品及其过程的一体化并行设计，根本在于研究开发、

产品设计、过设计、制造装配和市场的全面集成。协同性

指多学科并行工程小组协同工作，即产品全生命周期中各阶段不

同领域技术人员(包括顾客和供应商)的全面参与和协同工作。科学性

并行工程采用了迄今最为先进的开发工具、方法和技术，如CAD/CAP/CAM/CAE方法、全面质量管理方法、MRP/ERP系统等。20精选课件ppt4.并行工程的主要思想（展开说哦~~，俺觉得会考啦丫）约束信5.WSR系统方法论的主要工作步骤主要工作步骤：1、理解领导意图；

2、调查分析；

3、形成目标；

4、方案模型；

5、协调关系；

6、提出建议。21精选课件ppt5.WSR系统方法论的主要工作步骤主要工作步骤：21精选课件

WSR系统方法论中常用的方法过程要素物理（原始问题）事理人理方法理解意图了解领导在此问题上的最初想法收集有关领导讲话,了解领导对目标的偏好，喜欢什么模型和评价标准了解哪些领导会参加决策，谁来使用这个结果头脑风暴法，讨论分析会，认知图等调查分析通过现场调查和文件检索，分析现有资源和约束条件了解问题背景和有关经验、知识弄清各种关系和必要的知识Delphi法，各种调查表，交叉影响分析，Kj法等形成目标列出所有可行的目标和约束在目标中弄清它们的优先次序和权重弄清各种目标涉及到的人物头脑风暴法，目标树法等方案模型将各种目标和约束数据化和规范化设计系列方案，选择适当的模型程序和知识尽量把领导的意图放入模型中各种建模方法和工具协调关系协调所有模型、软硬件、数据的关系，即技术协调协调模型和知识的合理性，即知识协调协调各方面的利益、观点、关系，即利益协调冲突分析、和谐理论、亚对策等提出建议对各种物理设备和程序进行安装、调式、验证将各种术语变为用户能懂和喜欢的语言尽量让各方面易于接受、易于执行各种统计图表等22精选课件pptWSR系统方法论中常用的方法过程物理（原始问题）事理人理方6.钱学森的综合集成工程——模型图——“其实质是….”

综合集成工程是从整体上考虑并解决复杂巨系统问题的方法论。钱学森等人在研究解决开放的复杂巨系统问题时，提出了“从定性到定量综合集成方法”，这是系统工程思想的新发展。

其实质是将专家群体、数据和各种信息与计算机仿真有机地结合，把各种学科的理论和人的经验与知识结合起来，发挥整体优势。23精选课件ppt6.钱学森的综合集成工程——模型图——“其实质是….”24精选课件ppt24精选课件ppt第三章系统建模与系统分析1.系统建模主要方法+适用于哪些场合（ppt,书38）2.建模一般过程3.系统分析（SA）的定义4.系统分析的要素5.系统分析的程序、步骤（PPT上有一个图）6.系统分析可以采用的方法（KJ法，鱼刺法等）25精选课件ppt第三章系统建模与系统分析25精选课件ppt1.系统建模主要方法+适用于哪些场合（ppt,书38）①分析法（推理法）

对白箱S，深入研究S的内部细节（结构和函数关系），利用已知的定律和定理，经过一定的分析和推理，得到S模型。②实验法

对允许实验的黑箱或灰箱S，可以通过实验方法测量其输入和输出，然后按照一定的辨识方法，得到S模型。③统计分析法

对不允许实验的黑箱或灰箱系统，可采用数据收集和统计分析的方法来建造S模型。④类似法

依据不同事物具有的同型性，建造原S的类似模型。⑤混合法——上述几种方法的综合运用。26精选课件ppt1.系统建模主要方法+适用于哪些场合（ppt,书38）①分析（1）对象：比较简单的白箱系统；（2）方法：利用自然科学的各种定理、定律（如物理、化学、数学、电学的定理、定律）和社会科学的各种规律（如经济规律），经过一定的分析和推理，可以得到S的数学模型。1.分析法例3-3：生产优化安排的数学模型某化工厂生产A、B两种产品，已知：生产A产品一公斤需耗煤9T，电力4000度和3个劳动日，可获利700元；生产B产品一公斤需耗煤4T，电力5000度和10个劳动日,可获利1200元。因条件限制，这个厂只能得到煤360T，电力20万度和劳动力300个，问：如何安排生产（即生产A、B产品各多少？）才能获利最多，请建立解决此问题的数学模型。27精选课件ppt（1）对象：比较简单的白箱系统；1.分析法例3-3：生产优化解：这是在一定条件求极值的数学问题，可运用数学中的线性规划方法（运筹学方法）建立线性规划模型。先将给出的数据整理成下表：

活动资源产品A生产（1公斤）产品B生产（1公斤）资源的限制煤（T）94360电力（千度）45200劳动日（个）310300获利（百元）71228精选课件ppt解：这是在一定条件求极值的数学问题，可运用数学中的线性规划方设生产A、B产品各为x1，x2公斤，则此问题变为求x1，x2满足下列条件:9x1+4x2≦3604x1+5x2≦2003x1+10x2≦300x1≧0,x2≧0(1)使得总获利最大：max7x1+12x2(2)

显然(1)为约束条件，(2)为目标函数，这是一个典型的线性规划模型。29精选课件ppt设生产A、B产品各为x1，x2公斤，则此问题变为求x1，x2图解法：9x1+4x2

=360x1x2408030609003x1+10x2

=3004x1+5x2

=200C(20,24)最优生产计划为：A产品：20公斤B产品：24公斤最大获利为42800元目标函数等值线：Z=7x1+12x230精选课件ppt图解法：9x1+4x2=360x1x240803060（1）对象：用推理法难以建模的复杂的白箱系统；（2）方法：利用不同事物具有的同型性，建造原系统的类似模型。例3-4：机械系统的电路类似模型在机械阻尼系统与RC电路系统分别用推理法建造出数学模型（用微分方程描述的动力学方程）以后发现，它们具有同型性（即具有相似的数学描述并在参数上一一对应，其运动也都具有振荡的特性,也称振荡系统），因此，电路系统可以认为是机械系统的一种类似模型，反之亦然。2.类似法31精选课件ppt（1）对象：用推理法难以建模的复杂的白箱系统；例3-4：机械系统的数学模型：M•d2x/dt2+D•dx/dt+Kx=F(t)L•d2q/dt2+R•dq/dt+(1/C)•q=E(t)变量及参数（属性）：距离x电荷q速度dx/dt电流dq/dt外力F(t)电压E(t)质量M电感L阻尼系数D电阻R弹簧系数K电容C系统行为：机械振荡电振荡电路系统BE(t)CRL机械系统AKDXMF(t)电感的电压与其电流的变化率成正比

阻尼的阻力与速度成正比

32精选课件ppt系统的数学模型：L•d2（1）对象：可实验和不可实验的黑箱和灰箱系统；（2）方法：通过实验或者查阅历史统计资料，找出系统的输入和输出数据，然后运用自控中的传递函数方法或其他的数学方法（如回归分析、时序分析等方法），建立系统输出与输入之间的关系——系统的数学模型。3.实验法和统计分析法33精选课件ppt（1）对象：可实验和不可实验的黑箱和灰箱系统；3.实验法和统粮食生产系统投入播种面积x1(t)有效灌溉面积x2(t)化肥投放量x3(t)气候x4(t)……xn(t)产出粮食总产量y(t)通过实验，可以找到粮食总产量y(t)与各种投入因素x1(t)，x2(t)……xn(t)之间的数量关系，构造出数学模型y(t)=f(x1,x2…xn)或y(t)=a0+a1x1(t)+a2x2(t)+…+anxn(t)例3-5：建造一个粮食生产系统的数学模型

可实验的灰系统34精选课件ppt投入播种面积x1(t)产出粮食总产量y(t)2.建模一般过程（1）明确建模目的和要求；（2）弄清系统或子系统中的主要因素及其相互关系；（3）选择模型方法；（4）确定模型结构；（5）估计模型参数；（6）模型试运行；（7）对模型进行实验研究；（8）对模型进行必要修正。35精选课件ppt2.建模一般过程（1）明确建模目的和要求；35精选课件pp3.系统分析（SA）的定义

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。36精选课件ppt3.系统分析（SA）的定义SA是在对系统问题现状及

4.系统分析的要素问题：

明确研究对象，了解与问题相关的要素，清楚问题现状目的与目标：目的是总体要求，目标是目的的具体化（目标树法）可行方案：能实现S目标及目的的各种可能途径、措施和方法模型：对S的本质描述，是方案的表达形式效果与费用：S达到目标后所得到的结果，它既可用货币形式表示，

也可用其它指标来评价（如功能、时间，社会）准则：目标的具体化、S价值的量度，以评价方案优劣结论：SA得到的结果，具体形式有报告、建议或意见等37精选课件ppt4.系统分析的要素问题：明确研究对象，了解与问题相关的要5.系统分析的程序、步骤（PPT上有一个图）38精选课件ppt5.系统分析的程序、步骤（PPT上有一个图）38精选课件pp6.系统分析可以采用的方法（KJ法，鱼刺法等）

是否要去看相对应的案例呢？（问Teacher）5W1H法②目标—手段分析法③因果分析法（鱼刺法）④KJ法39精选课件ppt6.系统分析可以采用的方法（KJ法，鱼刺法等）5W1H法391、任务的对象是什么?即要干什么?(What)2、怎样才能解决问题?即如何干?(How)3、这个任务何以需要?即为什么这样干?(Why)4、是以谁为对象的系统?即谁来干?(Who)5、它在什么时候和什么样的情况下使用?即何时干?(When)6、使用的场所在哪里?即在何处干?(Where)一、5W1H法及其步骤（抓住问题的要点，找到解决问题的关键）40精选课件ppt1、任务的对象是什么?即要干什么?(What“5W1H”方法

某地拟建一座核电厂，能源部、财政部和发展计划委员会等有关部门就要针对核电厂的建设问题，拟定一份问题要点进行分析研究，并提出解决问题的答案。1、要干什么?在研究该省核电厂的建立问题时，就是用系统分析方法探讨在该省建设核电厂的可行性如何。2、为什么在该省建立核电厂?因为该省自产能源很少，历来靠从外省调进原油和煤炭发电，调进能源受经济、交通运输等影响太大，同时也为了减少环境污染和在经济上求得更廉价的电力。3、何时建立为宜?电力是工业的先行官，要发展经济首先要发展电力工业。当前世界屡发能源危机，因此，为保证经济的稳定与发展，建设核电厂是刻不容缓的事情。例3-6：台湾省核电建设的SA41精选课件ppt“5W1H”方法某地拟建一座核电厂“5W1H”方法

4、何处建厂为宜?从避开地震、断裂、海啸、流沙区而又有足够冷却水，远离人口密集的中心城市而又比较接近用电地区等方面来看，选址该地区南部沿海为宜。5、由何单位承建?由核工业部门及电力公司负责建设，并请工程顾问公司提供各种技术方面的咨询服务工作。6、如何进行?工程进度应服从十年发电规划，具体技术细节还须由工程顾问公司作进一步研后再提出。运用“5W1H”式的疑问句对开发任务提问，除上述问题外还能想出其它一些问题。在系统开发的各个阶段，所要解决的问题应从宏观逐渐转移到微观，因此，对这些疑问的回答也要按照不同阶段而改变。42精选课件ppt“5W1H”方法4、何处建厂为宜二、目标—手段分析法（目标树法）将要达到的目标和所需手段按照系统展开，一级手段等于二级目标，二级手段等于三级目标，依次类推，便产生了层次分明、相互联系又逐渐具体化的分层目标系统。在目标分解过程中，要注意使分解的分目标与总目标保持一致，分目标的集合一定要保证总目标的实现。此法的实质是运用效能原理不断进行分析的过程。

43精选课件ppt二、目标—手段分析法（目标树法）将要达到的目标和所需手段按照目标手段目标手段目标解决能源问题发展能源生产开发新能源节能资源勘探基地建设运输太阳能生物能潮汐能综合利用节能设备目标—手段分析法44精选课件ppt目标手段手段解决能源问题发展能源生产开发新能源节能资源基地太三、因果分析法（鱼刺法）

利用因果分析图（鱼刺图）来分析影响系统的因素，并从中找出产生某种结果的主要原因的一种定性分析方法。此法形象简单，一目了然，问题越复杂越能发挥其长处，适宜于集体讨论，统一意见和向领导机关汇报工作。45精选课件ppt三、因果分析法（鱼刺法）利用因果分析图（鱼刺图因果分析图（鱼刺图）x2xix1x3xnyx21x23x12x14x13x11x32x31x33x34xn1xn3xn2xn4x22x24xij问题关键因素46精选课件ppt因果分析图（鱼刺图）x2xix1x3xnyx21x23x12四、KJ法

一种直观的定性分析方法。它的基本原理是：搜集问题相关信息，把一个个信息做成卡片，将这些卡片摊在桌子上观察其全部，把有“亲近性”的卡片集中起来合并，依次做下去，依据信息的相关性（“亲近性”）逐渐合并成小组→中组→大组，然后画出问题的整体结构图，分析其含义，取得对问题的明确认识，最后求得问题整体的构成。

它是从很多具体信息中归纳出问题整体含义的一种分析方法，故又称信息卡片归类法。

这种方法把人们对图形的思考功能与直觉的综合能力很好地结合起来，不需要特别的手段和知识，不论是个人或者团体能简便地实行，因此，是分析复杂问题的一种有效的方法。

例：我国社会的老龄化问题分析47精选课件ppt四、KJ法一种直观的定性分析方法。它是从很多具第四章解释结构的计算1.解释结构模型的计算（重点）2.主成分分析的原理3.主成分分析的要点4.主成分分析的2种求解方法（知道，不考过程，协方差矩阵、相关系数矩阵）5.聚类分析的种类（2种），及分别运用于哪些场合6.聚类分析的常用统计量（2种）48精选课件ppt第四章解释结构的计算48精选课件ppt1.解释结构模型的计算（重点）——P4549精选课件ppt1.解释结构模型的计算（重点）——P4549精选课件ppt50解析结构模型就是应用有向连接图来描述系统各要素间的关系，以表示一个作为要素集合体的系统模型。它的基本理论是图论，通过一些基本假设和图、矩阵的有关运算，可以得到可达性矩阵；然后再通过人-机结合，分解可达性矩阵，使复杂的系统分解成多级递阶结构形式。在总体设计、区域规划、技术评估和系统诊断方面应用广泛。解析结构模型（ISM）50精选课件ppt50解析结构模型就是应用有向连接图来描述系统各要素间的关系，51一、几个相关的重要数学概念节点（点）：要素边：线（无向），表示节点间存在到达（影响）关系弧：有向边，箭线无向图与有向连接图：节点和有向边源点：表示没有节点到达的点汇点：节点不能通往任何节点链：n+1个点和n条边组成的一个序列回路：起点和终点重合的链环：单个点组成的链51精选课件ppt51一、几个相关的重要数学概念51精选课件ppt52二、系统结构的集合表达1.系统组成：由多个相互联系的要素构成，相互联系的基础是两

要素之间的二元关系；系统组成的集合表达。S=｛Si｝2.要素之间的关系（1）二元关系的表达式Rij及Rij的三种取值Si

R?Sj

（2）关系传递（一次、二次、t次传递、相互传递-强链接）（3）系统二元关系集合Rb=｛（Si,Sj）,…｝例子：书P4152精选课件ppt52二、系统结构的集合表达52精选课件ppt53例：一个孩子的学习问题1.老师常批评 2.成绩不好 3.上课不认真4.平时作业不认真 5.太贪玩 6.学习环境差7.父母常打牌 8.父母不管 9.朋友不好10.缺乏自信一、几个相关的数学概念3657894211053精选课件ppt53例：一个孩子的学习问题一、几个相关的数学概念36578954例：温带草原食物链1.草 2.兔 3.鼠 4.吃草的鸟 5.吃草的昆虫6.捕食性昆虫7.蜘蛛8.蟾蜍9.吃虫的鸟10.蛇11.狐狸12.鹰和猫头鹰54精选课件ppt54例：温带草原食物链1.草 54精选课件ppt552、邻接矩阵（直达矩阵）用来表示关系图中各单元之间的直接连接状态的矩阵A。设系统S共有n个单元S={s1,s2,…,sn}

则

其中55精选课件ppt552、邻接矩阵（直达矩阵）55精选课件ppt56与关系图一一对应。矩阵元素按布尔运算法则进行运算。例1：见书42例2：一个4单元系统的关系图和邻接矩阵。132456精选课件ppt56与关系图一一对应。132456精选课件ppt573、可达性矩阵若要素si和sj之间存在着某种传递性的二元关系，即si经过一定长度的通路可达到sj，，则称si可以到达sj。所谓可达矩阵M，就是表示系统要素之间任意次传递性二元关系或两个节点之间通过任意长的路径可以达到的情况的方阵。57精选课件ppt573、可达性矩阵57精选课件ppt583、可达性矩阵

若D是由n个单元组成的系统S={e1,e2,…,en}的关系图，则元素为的n×n矩阵M，称为图D的可达性矩阵。可达性矩阵标明所有S的单元之间相互是否存在可达路径。如从出发经k段支路到达，称到可达且“长度”为k。58精选课件ppt583、可达性矩阵58精选课件ppt59可达性矩阵的计算方法1.总体法则邻接矩阵A和可达矩阵M都是布尔矩阵，它们的运算遵守布尔代数的运算法则：见书432.计算公式：可达矩阵M可用邻接矩阵A加上单位阵I，经过演算后求得设A1=(A+I)A2=(A+I)2=…Ar-1=(A+I)r-1如：A1≠A2≠…≠Ar-1≠

Ar

=Ar+1(r<n-1)则：M=Ar=(A+I)r

称为可达矩阵，表明各节点间经过长度不大于（n-1）的通路可以到达的程度（经过通路长度r后，节点间所有可到达的关系）

对于节点数为n的图，最长的通路其长度不超过（n-1）59精选课件ppt59可达性矩阵的计算方法设A1=(A+I)A2=(A+I60例：设有一系统S，其单元（要素）表示为节点，关系R表示为箭线，则可构成有向连接图，表示为图3-5（书42），是一个有七个要素的系统，七个要素分别用七个节点表示，若已知两两要素之间的关系，则可画上箭线，成为有向图。写出邻接矩阵，并算出其可达矩阵。1234567图3-560精选课件ppt60例：1234567图3-560精选课件ppt6161精选课件ppt6161精选课件ppt6262精选课件ppt6262精选课件ppt63由上可知：A2=A3，说明再计算下去已没有意义，因此A2就是反应系统所有可达关系的可达矩阵，所以M=A2。可达矩阵M有一个重要特性，即推移律特性，即当Si经过长度为1的通路直接到达Sj，而Sj经过长度为1的通路直接到达Sk，那么Si经过长度为2的通路必可到达Sk。行i表示第i个节点（要素）可到达其他节点的情况列j看，表示可到达节点j的所有节点63精选课件ppt63由上可知：A2=A3，说明再计算下去已没有意义，因此A64

性质：一般若ei到ej是可达的且“长度”为r（r为任意正整数r≤n)，，则Ar中第i行第j列上的元素等于1。对有回路系统来说，当k增大时，Ak形成一定的周期性重复。对无回路系统来说，到某个k值，Ak=0。132464精选课件ppt64性质：132464精选课件ppt65其他用于表达系统结构的矩阵缩减可达矩阵

在可达矩阵中存在两个节点相应的行、列元数值分别完全相同，则说明这两个节点构成回路集，只要选择其中的一个节点即可代表回路集中的其他节点，这样就可简化可达矩阵，称为缩减矩阵。

从上例式M中可以看出，节点S4、S6在M中的相应行和列上，其元素分别完全相同，出现这种情况，说明S4和S6是一回路集。故可以缩减。骨架矩阵

对于给定系统，A的可达矩阵M是唯一的，但实现某一可达矩阵M的邻接矩阵A可以有很多个。我们把实现M、具有最小二元关系个数的邻接矩阵叫做M的骨架矩阵。（例如传递关系精简等）65精选课件ppt65其他用于表达系统结构的矩阵缩减可达矩阵65精选课件ppt66（二）ISM工作过程原理图设定问题、形成意识模型找出影响要素要素关系分析（关系图）建立可达矩阵(M)矩阵层次化处理与和缩减矩阵绘制多级递阶有向图建立解释结构模型分析报告比较/F学习初步分析规范分析综合分析ISM原理图66精选课件ppt66（二）ISM工作过程原理图设定问题、形成意识模型找出要素67建立反映系统问题要素间层次关系的递阶结构模型，可在可达矩阵M的基础上进行，一般要经过区域划分、级位划分、骨架矩阵提取和多级递阶有向图绘制等四个阶段。这是建立递阶结构模型的基本方法。现以书P46例3-1所示问题为例说明：与图3-5对应的可达矩阵（其中将Si简记为i）为：（三）建立递阶结构模型的规范方法67精选课件ppt67建立反映系统问题要素间层次关系的递阶结构模型，可在可达矩6812345671234567M=68精选课件ppt6812369

区域划分即将系统的构成要素集合S，分割成关于给定二元关系R的相互独立的区域的过程。首先以可达矩阵M为基础，划分与要素Si（i=1，2，…，n）相关联的系统要素的类型，并找出在整个系统（所有要素集合S）中有明显特征的要素。（1）有关要素集合的定义如下：1.区域划分69精选课件ppt69区域划分即将系统的构成要素集合S，分70可达集R（Si）。系统要素Si的可达集是在可达矩阵或有向图中由Si可到达的诸要素所构成的集合，记为R（Si）。其定义式为：

R（Si）={Sj|Sj∈S，mij=1，j=1，2，…，n}i=1，2，…，n先行集A（Si）。系统要素Si的先行集是在可达矩阵或有向图中可到达Si的诸要素所构成的集合，记为A（Si）。其定义式为：

A（Si）={Sj|Sj∈S，mji=1，j=1，2，…，n}i=1，2，…，n共同集C（Si）。系统要素Si的共同集是Si在可达集和先行集的共同部分，即交集，记为C（Si）。其定义式为：C（Si）={Sj|Sj∈S，mij=1，mji=1，j=1，2，…，n}i=1，2，…，n70精选课件ppt70可达集R（Si）。系统要素Si的可达集是在可达矩阵或有向71系统要素Si的可达集R（Si）、先行集A（Si）、共同集C（Si）之间的关系如图3-7所示：图3-7可达集、先行集、共同集关系示意图SiA（Si）C（Si）R（Si）回路要素71精选课件ppt71系统要素Si的可达集R（Si）、先行集A（Si）、共72起始集B（S）和终止集E（S）起始集是在S中只影响（到达）其他要素而不受其他要素影响（不被其他要素到达）的要素所构成的集合，记为B（S）。B（S）中的要素在有向图中只有箭线流出，而无箭线流入，是系统的输入要素。其定义式为：

B（S）={Si|Si

∈S，C（Si）=A（Si），i=1，2，…，n}

如在于图3-5所对应的可达矩阵中，B（S）={S3，S7}。当Si为S的起始集（终止集）要素时，相当于使图3-7中的阴影部分C（Si）覆盖到了整个A（Si）（R（Si））区域。终止集是只被其他要素影响（到达），不影响（到达）其他要素的要素Si。72精选课件ppt72起始集B（S）和终止集E（S）终止集72精选课件ppt73（2）要区分系统要素集合S是否可分割，只要研究系统起始集B（S）中的要素及其可达集（或系统终止集E（Si）中的要素及其先行集要素）能否分割（是否相对独立）就行了。利用起始集B（S）判断区域能否划分的规则如下：在B（S）中任取两个要素bu、bv：如果R（bu）∩

R（bv）≠ψ（ψ为空集），则bu、bv及R（bu）、R（bv）中的要素属同一区域。若对所有u和v均有此结果（均不为空集），则区域不可分。如果R（bu）∩

R（bv）=ψ，则bu、bv及R（bu）、R（bv）中的要素不属同一区域，系统要素集合S至少可被划分为两个相对独立的区域。73精选课件ppt73（2）要区分系统要素集合S是否可分割，只要研究系统起始集74

利用终止集B（S）判断区域能否划分的规则如下：

利用终止集E（S）来判断区域能否划分，只要判定“A（eu）∩

A（ev）”（eu、ev为E（S）中的任意两个要素）是否为空集即可。区域划分的结果可记为：∏（S）=P1，P2，…，Pk，…，Pm

（其中Pk为第k个相对独立区域的要素集合）。经过区域划分后的可达矩阵为块对角矩阵（记作M（P）)。74精选课件ppt74利用终止集B（S）判断区域能否划分的规则75

为对给出的与图4-5所对应的可达矩阵进行区域划分，可列出任一要素Si（简记作i，i=1，2，…，7）的可达集

R（Si）、先行集A（Si）、共同集C（Si），并据此写出系统要素集合的起始集B（S），如表3-1所示：SiR（Si）A（Si）C（Si）B（S）123456711，23，4，5，64，5，654，5，61，2，71，2，72，733，4，63，4，5，63，4，671234，654，6737表3-1可达集、先行集、共同集和起始集例表A=C75精选课件ppt75为对给出的与图4-5所对应的可达矩阵76

因为B（S）={S3，S7},且有R（S3）∩

R（S7）={S3，S4，S5，S6}

∩{S1，S2，S7}=ψ，所以S3及S4，

S5，

S6，

S7与

S1，

S2分属两个相对独立的区域，即有：

∏（S）=P1，P2={S3，S4，S5，S6}

∩{S1，S2，S7}。

这时的可达矩阵M变为如下的块对角矩阵：OO34561273456127M（P）=P1P276精选课件ppt76因为B（S）={S3，S772.级位划分区域内的级位划分，即确定某区域内各要素所处层次地位的过程。这是建立多级递阶结构模型的关键工作。设P是由区域划分得到的某区域要素集合，若用L1，L2，…，Ll表示从高到低的各级要素集合（其中l为最大级位数），则级位划分的结果可写出：∏（P）=L1，L2

，…，Ll。某系统要素集合的最高级要素即该系统的终止集要素。级位划分的基本做法是：找出整个系统要素集合的最高级要素（终止集要素）后，可将它们去掉，再求剩余要素集合（形成部分图）的最高级要素，依次类推，直到确定出最低一级要素集合（即Ll）。77精选课件ppt772.级位划分77精选课件ppt78

为此，令LO=ψ（最高级要素集合为L1，没有零级要素），则有：L1={Si|Si∈P-L0，C0（Si）=R0（Si），i=1，2，…，n}L2={Si|Si∈P-L0-L1，C1（Si）=R1（Si），i<n}Lk={Si|Si∈P-L0-L1-…-Lk-1，Ck-1（Si）=Rk-1（Si），i<n}

（3-3）式（3-3）中的Ck-1（Si）和Rk-1（Si）是由集合P-L0-L1-…-Lk-1中的要素形成的子矩阵（部分图）求得的共同集和可达集。经过级位划分后的可达矩阵变为区域块三角矩阵，记为M（L）。78精选课件ppt78为此，令LO=ψ（最高级要素集合为L179如对例3-1中P1={S3，S4，S5，S6}进行级位划分的过程示于表3-2中。要素集合SiR（S）A（S）C（S）C（S）=R（S）∏（P1）P1-L034563，4，5，64，5，654，5，633，4，63，4，5，63，4，634，654，6√L1={S5}P1-L0-L13463，4，64，64，633，4，63，4，634，64，6√√L2={S4，S6}P1-L0-L1-L23333√L3={S3}表3-2级位划分过程表79精选课件ppt79如对例3-1中P1={S3，S4，S5，S6}进行级位划80对该区域进行级位划分的结果为：

∏（P1）=L1，L2

，L3={S5}，{S4，S6}，{S3}

同理可得对P2={S1，S2，S7}进行级位划分的结果为：

∏（P2

）=L1，L2

，L3=

{S1}，{S2}，{S7}

这时的可达矩阵为：54631275463127M（L）=L1L2L3L1L2L30080精选课件ppt80对该区域进行级位划分的结果为：

∏（P1）=L181

提取骨架矩阵，是通过对可达矩阵M（L）的缩约和检出，建立起M（L）的最小实现矩阵，即骨架矩阵A’。这里的骨架矩阵，也即为M的最小实现多级递阶结构矩阵。骨架矩阵的获取共分三步，即：

1、建立缩减矩阵：对经过区域和级位划分后的可达矩阵，检查并去除各层次中的强连接要素（行或列相同），得到可达矩阵M（L）的缩减矩阵M’（L）

如对原例M（L）中的强连接要素集合{S4，S6}作缩减处理（把S4作为代表要素，去掉S6）后的新的矩阵为：543127543127M’（L）=L1L2L3L1L2L3003.提取骨架矩阵81精选课件ppt81提取骨架矩阵，是通过对可达矩阵M（L）的822.剔除超级二元关系：去掉M’（L）中已具有邻接二元关系的要素间的超级二元关系，得到经进一步简化后的新矩阵M’’（L）。如在原例的M’（L）中，已有第二级要素（S4，S2）到第一级要素（S5，S1）和第三级要素（S3，S7）到第二级要素的邻接二元关系，即S4RS5、

S2RS1和S3RS4、

S7RS2，故可去掉第三级要素到第一级要素的超级二元关系“S3R2S5”和“S7R2S1”，即将M’（L）中3→5和7→1的“1”改为“0”，得：543127543127M’’（L）=L1L2L3L1L2L30082精选课件ppt822.剔除超级二元关系：去掉M’（L）中已具有邻接二元关系833.剔除环（自身到达）：进一步去掉M’’（L）中自身到达的二元关系，即减去单位矩阵，将M’’（L）主对角线上的“1”全变为“0”，得到经简化后具有最小二元关系个数的骨架矩阵A’。如对原例有：543127543127A’=M’’（L）-I=L1L2L3L1L2L30083精选课件ppt833.剔除环（自身到达）：进一步去掉M’’（L）中自身到达84

根据骨架矩阵A’，绘制出多级递阶有向图D（A’），即建立系统要素的递阶结构模型。绘图一般分为如下三步：分区域从上到下逐级排列系统构成要素。同级加入被删除的与某要素（如原例中的S4）有强连接关系的要素（如S6），及表征它们相互关系的有向弧。按A’所示的邻接二元关系，用级间有向弧连接成有向图D（A’）。4.绘制多级递阶有向图D（A’）84精选课件ppt84根据骨架矩阵A’，绘制出多级递阶有向85

原例的递阶结构模型：以可达矩阵M为基础，以矩阵变换为主线的递阶结构模型的建立过程：

M→M（P）→M（L）→M’（L）→M’’（L）→A’→D（A’）S1S2S7S3S4S5S6第1级第2级第3级区域划分级位划分强连接要素缩减剔出超级关系去掉自身关系绘图（块三角）（区域块三角）（区域下三角）结束85精选课件ppt85原例的递阶结构模型：S1S2S7S3S4S5S6第86例4-15162374图4-5例4-1有向图86精选课件ppt86例4-15162374图4-5例4-1有向图887西安飞机试飞研究院随着市场经济体制的建立和科研管理体制改革的深入以及科学技术的迅猛发展，科研技术装备的管理问题日渐突出出来，已成为制约科研管理水平提高，影响科研工作健康发展和科研管理体制深化改革的大问题。人们越来越深刻地认识到科研技术装备管理的重要性和迫切性。因此，研究和探讨科研技术装备的管理已成为当前科研管理工作中的一项重要课题。

六、解释结构模型法(ISM)应用87精选课件ppt87西安飞机试飞研究院随着市场经济体制的建立和科研管理体制改88

试飞院ISM小组由计划处、科技处、财务处、国资处，计量室等部门十几位同志组成。其中包括了单位实际工作参与者，管理专家与主要管理部门的业务主管三部分人员。

1.成立ISM小组88精选课件ppt88试飞院ISM小组由计划处、科技处、财务处、国资处，计量89

关键问题：科研技术装备管理未能有效发挥职能作用S0

导致因素1

对管理的地位认识不明确，思想不到位S12

缺乏系统化全过程综合管理的思想S23

主管机构工作跟不上，管理中心作用不突出S34

各相关管理部门职责不明确、协调配合差S45

组织管理体系不健全，综合管理作用与职能受影响S56

管理人员素质跟不上工作发展的需要S67

管理方法、手段不科学S78

管理者参与高层管理力度受限、权威性差S89

管理基础工作薄弱、信息传递不畅S910

管理规章制度程序不健全S1011

管理部门检查监督监控力度不够S1112

管理组织机构设置不合理S122.确定关键问题及导致因素，列举各导致因素的相关性89精选课件ppt89关键问题：科研技术装备管理未能有效发挥职能作用S090

要素关系的分析

S0S1S2S3S4S5S6S7S8S9S10S11S12S01

S111

S21

1

S31

1

S41

11

S51

1

1

1

S6111

111

S71

1

1

S81

1

1

S91

1

1

S101

11

11

S11

1

S121

11

111

190精选课件ppt90要素关系的分析

S0S1S2S3S4S5S6S791

S0S1S2S3S4S5S6S7S8S9S10S11S12S01000000000000S11100000000000S21010000000000S31001000000000S41001100000000S51001010000010S61110001110000S71001000100000S81001000010000S91000000001010S101000110001100S11000000000010S121000110111001建立的可达矩阵91精选课件ppt91

S0S1S2S3S4S5S6S7S8S9S10S11S923.对达矩阵进行区域与级间划分并建立结构模型

由于起始集的各要素的可达要素不存在交集，故为单区域系统92精选课件ppt923.对达矩阵进行区域与级间划分并建立结构模型由于起始93SIR(SJ)A(SJ)R∩ASO00,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,120S10,11,61S20,22,62S30,33,4,5,7,8,3S40,3,44,10,124S50,3,55,10,125S60,1,2,6,7,866S70,3,76,7,127S80,3,86,8,128S90,9,119,10,129S100,4,5,9,1010,10S110,115,9,1111S120,4,5,7,8,9,121212第一级：S0

寻找各级的最高级要素集

——第一级的可达集与先行集C93精选课件ppt93SIR(SJ)A(SJ)R∩ASO00,1,2,3,4,94第二级S1，S2，S3，S11

SR(SI)A(SJ)R∩AS111,61S222,62S333,4,5,7,83S43,44,10,124S53,55,10,125S61,2,6,7,866S73,76,7,127S83,86,8,128S99,119,10,129S104,5,9,101010S11115,9,1111S124,5,7,8,9,121212第二级的可达集与先行集94精选课件ppt94SR(SI)A(SJ)R∩AS111,61S222,6295SIR(SI)A(SJ)R∩AS444,10,124S555,10,125S66,7,866S776,7,127S886,8,128S999,10,129S104,5,9,101010S124,5,7,8,9,121212第三级S4,S5,S7,S8,S9第三级的可达集与先行集95精选课件ppt95SIR(SI)A(SJ)R∩AS444,10,124S596第四级S6，S10，S12；

SIR(SI)A(SJ)R∩AS6666S10101010S12121212第四级的可达集与先行集96精选课件ppt96SIR(SI)A(SJ)R∩AS6666S101010197

S0S1S2S3S11S4S5S7S8S9S6S10S12S01000000000000S11100000000000S21010000000000S31001000000000S111000100000000S41001010000000S51001101000000S71001000100000S81001000010000