系统工程第三章系统模型与模型化
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本部分要求大家主要学习和掌握ISM方法 （实用化方法、规范方法）。
（二）ISM实用化方法
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)和缩
减 矩阵 （M/）
矩阵 层次 化处
理 (ML/)
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
由此建立可达矩阵，再进行划分，建立结构模型如下 图所示：
总人口
出生率
生育欲望
老年 服务
●
社会 保障
●
●
生育 能力
死亡率
计生 政策
平均 寿命
社会 思想 习惯
●
国民 收入
●
●
保污营 健染养
（四） ISM的实施及应用
➢ ISM的缺陷
推移律的假定可能会影响分析的正确性；
（通过可达矩阵来）确定系统各要素间逻辑关系的确 定，依赖人们的经验；
概述
5.模型的简化
（1）减少变量； （2）改变变量性质 ； （3）合并变量； （4）改变函数关系； （5）改变约束条件。
几种典型的系统模型
1. ISM（Interpretative Structural Modeling） 2. SS （State Space） 3. SD （System Dynamics） 4. CA （Conflict Analysis）
3 系统模型与模型化
概述 解释结构模型（ISM） 状态空间模型（SSM）
一.概述
1.基本概念及意义
模型——对现实系统抽象表达的结果。 应能反映（抽象或模仿）出系统 某个方面的组成部分（要素） 及其相互关系。
概述
模型化——构建系统模型的过程及方法。 要注意兼顾到现实性和易处理性。
意义及特点： ➢ 对系统问题进行规范研究的基础和标志； ➢ 经济、方便、快速、可重复，“思想”或“政策”
实施ISM的三种人员，也会影响方法的应用效果。
三. 状态空间模型（ SSM ）
（数学）模型建模概论
机理法建模 （人口预测模型） 拟合法建模 两类系统及其相应状态空间系统方程 离散系统 连续系统
……
二.解释结构模型（ISM）
（一）系统结构模型化基础
1.概念
结构→结构模型→结构模型化→结构分析
2.系统结构表达及分析方法 理解系统结构的概念（构成系统诸要素间的
关联方式或关系）及其有向图（节点与有向弧） 和矩阵（可达矩阵等）这两种常用的表达方式。
系统结构的基本表达方式
系统结构的基本表达方式
1 5
（三）ISM规范化方法
（三）ISM规范化方法
（三）ISM规范化方法
（三）ISM规范化方法
（三）ISM规范化方法
（三）ISM规范化方法
（三）ISM规范化方法
（三）ISM规范化方法
（三）ISM规范化方法
（三）ISM规范化方法
（三）ISM规范化方法
（三）ISM规范化方法
（四） ISM的实施及应用
概述——模型的分类与模型化的基本方法
B——分析模型B1[通常用数学关系式表达]
仿真模型B2[主要基于“计算机导向”] 博弈模型B3[主要基于“人的行为导向”] 判断模型B4[基于专家调查的判断]
C——结构模型C1
数学模型C2 仿真模型C3
概述——模型的分类与模型化的基本方法
D——实体模型D1（实物模型D11;模拟模型D12）
概述
3.建模的一般原则
（1）建立方框图； （2）考虑信息相关性 ； （3）考虑准确性； （4）考虑结集性。
概述
4.建模的基本步骤
（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。
(4)平均寿命
(11)国民收入
(5)医疗保健水平 (12)出生率
(6)生育能力
(13)死亡率
(7)计划生育政策 (14)总人口
（四） ISM的实施及应用
通过小组成员的经验分析，并经过多次小组讨论，确 定各因素间的关系：
Leabharlann Baidu
S14
S12
S13
S3
S6 S7
S4
S1
S2
S8
S11
S5
S10
S9
（四） ISM的实施及应用
试验； ➢ 经过了分析人员对客体的抽象，因而必须再拿到
现实中去检验。
概述
2.模型的分类与模型化的基本方法
模型的分类：
A——概念模型A1（思维或意识模型A11; 字句模型
A12; 描述模型A13）
符号模型A2（图表模型A21;数学模型A22） 仿真模型A3 形象模型A4（物理模型A41;图像模型A42） 类比模型A5
初步分析
规范分析
综合分析
图2 ISM实用化方法原理图
（二）ISM实用化方法
（二）ISM实用化方法
（二）ISM实用化方法
（二）ISM实用化方法
（二）ISM实用化方法
（二）ISM实用化方法
（三）ISM规范化方法
（三）ISM规范化方法
（三）ISM规范化方法
（三）ISM规范化方法
（三）ISM规范化方法
➢ ISM的实施：一般来说，需要三种角色的人员 参加，即掌握建模方法的专家、协调人和参与 者。
方法
协
参
技术
调
与
专家
人
者
（四） ISM的实施及应用
➢ 应用实例：讨论人口控制综合策略问题
经小组讨论得出影响人口增长的诸多因素：
(1)社会保障
(8)社会思想习惯
(2)老年服务
(9)营养水平
(3)生育欲望
(10)污染
系统结构的基本表达方式
系统结构的基本表达方式
系统结构的基本表达方式
系统结构的基本表达方式
系统结构的基本表达方式
系统结构的基本表达方式
系统结构的基本表达方式
系统结构的基本表达方式
系统结构的基本表达方式
系统结构的基本表达方式
系统结构模型化基础
比较有代表性的系统结构分析方法有：关 联树（如问题树、目标树、决策树）法、解释 结构模型化（ISM）方法、系统动力学（SD） 结构模型化方法等。
抽象模型或符号模型D2（数学模型D21;
结构模型D22； 仿真模型D23; ……）
概述——模型的分类与模型化的基本方法
模型化的基本方法： ❖ 机理法或分析方法（A22,B1,B3,C2,D21） ❖ 实验方法：拟合法——“理论”导向
经验法——“数据”导向 （A22,B1,C2,D21） 模拟法——“计算机”或“实物”导向 （A3,A4,B2,C3,D1,D23） ❖ 专家法或老手法（A21,B4,C1,D22） ❖ ……
（二）ISM实用化方法
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)和缩
减 矩阵 （M/）
矩阵 层次 化处
理 (ML/)
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
由此建立可达矩阵，再进行划分，建立结构模型如下 图所示：
总人口
出生率
生育欲望
老年 服务
●
社会 保障
●
●
生育 能力
死亡率
计生 政策
平均 寿命
社会 思想 习惯
●
国民 收入
●
●
保污营 健染养
（四） ISM的实施及应用
➢ ISM的缺陷
推移律的假定可能会影响分析的正确性；
（通过可达矩阵来）确定系统各要素间逻辑关系的确 定，依赖人们的经验；
概述
5.模型的简化
（1）减少变量； （2）改变变量性质 ； （3）合并变量； （4）改变函数关系； （5）改变约束条件。
几种典型的系统模型
1. ISM（Interpretative Structural Modeling） 2. SS （State Space） 3. SD （System Dynamics） 4. CA （Conflict Analysis）
3 系统模型与模型化
概述 解释结构模型（ISM） 状态空间模型（SSM）
一.概述
1.基本概念及意义
模型——对现实系统抽象表达的结果。 应能反映（抽象或模仿）出系统 某个方面的组成部分（要素） 及其相互关系。
概述
模型化——构建系统模型的过程及方法。 要注意兼顾到现实性和易处理性。
意义及特点： ➢ 对系统问题进行规范研究的基础和标志； ➢ 经济、方便、快速、可重复，“思想”或“政策”
实施ISM的三种人员，也会影响方法的应用效果。
三. 状态空间模型（ SSM ）
（数学）模型建模概论
机理法建模 （人口预测模型） 拟合法建模 两类系统及其相应状态空间系统方程 离散系统 连续系统
……
二.解释结构模型（ISM）
（一）系统结构模型化基础
1.概念
结构→结构模型→结构模型化→结构分析
2.系统结构表达及分析方法 理解系统结构的概念（构成系统诸要素间的
关联方式或关系）及其有向图（节点与有向弧） 和矩阵（可达矩阵等）这两种常用的表达方式。
系统结构的基本表达方式
系统结构的基本表达方式
1 5
（三）ISM规范化方法
（三）ISM规范化方法
（三）ISM规范化方法
（三）ISM规范化方法
（三）ISM规范化方法
（三）ISM规范化方法
（三）ISM规范化方法
（三）ISM规范化方法
（三）ISM规范化方法
（三）ISM规范化方法
（三）ISM规范化方法
（三）ISM规范化方法
（四） ISM的实施及应用
概述——模型的分类与模型化的基本方法
B——分析模型B1[通常用数学关系式表达]
仿真模型B2[主要基于“计算机导向”] 博弈模型B3[主要基于“人的行为导向”] 判断模型B4[基于专家调查的判断]
C——结构模型C1
数学模型C2 仿真模型C3
概述——模型的分类与模型化的基本方法
D——实体模型D1（实物模型D11;模拟模型D12）
概述
3.建模的一般原则
（1）建立方框图； （2）考虑信息相关性 ； （3）考虑准确性； （4）考虑结集性。
概述
4.建模的基本步骤
（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。
(4)平均寿命
(11)国民收入
(5)医疗保健水平 (12)出生率
(6)生育能力
(13)死亡率
(7)计划生育政策 (14)总人口
（四） ISM的实施及应用
通过小组成员的经验分析，并经过多次小组讨论，确 定各因素间的关系：
Leabharlann Baidu
S14
S12
S13
S3
S6 S7
S4
S1
S2
S8
S11
S5
S10
S9
（四） ISM的实施及应用
试验； ➢ 经过了分析人员对客体的抽象，因而必须再拿到
现实中去检验。
概述
2.模型的分类与模型化的基本方法
模型的分类：
A——概念模型A1（思维或意识模型A11; 字句模型
A12; 描述模型A13）
符号模型A2（图表模型A21;数学模型A22） 仿真模型A3 形象模型A4（物理模型A41;图像模型A42） 类比模型A5
初步分析
规范分析
综合分析
图2 ISM实用化方法原理图
（二）ISM实用化方法
（二）ISM实用化方法
（二）ISM实用化方法
（二）ISM实用化方法
（二）ISM实用化方法
（二）ISM实用化方法
（三）ISM规范化方法
（三）ISM规范化方法
（三）ISM规范化方法
（三）ISM规范化方法
（三）ISM规范化方法
➢ ISM的实施：一般来说，需要三种角色的人员 参加，即掌握建模方法的专家、协调人和参与 者。
方法
协
参
技术
调
与
专家
人
者
（四） ISM的实施及应用
➢ 应用实例：讨论人口控制综合策略问题
经小组讨论得出影响人口增长的诸多因素：
(1)社会保障
(8)社会思想习惯
(2)老年服务
(9)营养水平
(3)生育欲望
(10)污染
系统结构的基本表达方式
系统结构的基本表达方式
系统结构的基本表达方式
系统结构的基本表达方式
系统结构的基本表达方式
系统结构的基本表达方式
系统结构的基本表达方式
系统结构的基本表达方式
系统结构的基本表达方式
系统结构的基本表达方式
系统结构模型化基础
比较有代表性的系统结构分析方法有：关 联树（如问题树、目标树、决策树）法、解释 结构模型化（ISM）方法、系统动力学（SD） 结构模型化方法等。
抽象模型或符号模型D2（数学模型D21;
结构模型D22； 仿真模型D23; ……）
概述——模型的分类与模型化的基本方法
模型化的基本方法： ❖ 机理法或分析方法（A22,B1,B3,C2,D21） ❖ 实验方法：拟合法——“理论”导向
经验法——“数据”导向 （A22,B1,C2,D21） 模拟法——“计算机”或“实物”导向 （A3,A4,B2,C3,D1,D23） ❖ 专家法或老手法（A21,B4,C1,D22） ❖ ……