第三章 系统分析

应用实例
应用实例
系统分析 对于方案1，其优点是，每天仅需要四至五艘 超级油轮即可满足运量的要求，比铺设油管 省钱。 存在的问题是：第一，要用破冰船引航．这 样既不安全又增加费用；第二，起点和终点 都要建造大型油库，这又是一笔巨额花费， 而且，考虑到海运可能受到海上风暴的影响， 油库的储量应在油田日产量的10倍以上，以 保证需求量的供应。 归结起来，方案1的主要问题是：不安全、费 用大、无保证。
1.系统分析的含义
系统分析是应用建模、优化、仿真等技术对系统的各个方 面进行定量和定性的分析，为选择最优的系统方案提供决 策依据的分析研究过程。 系统分析的过程：
狭义的系统分析是系统工程的一个逻辑步骤，是系统工程 的核心部分 广义的系统分析就是系统工程
1.系统分析的含义
美国学者奎德(E- S. Quade)认为，系统分析是通过一系列的步骤，帮 助领导者选择最优方案的一种系统方法。这些步骤归纳起来主要是：研 究领导者提出的整个问题，确定目标，建立方案，并且根据各个方案的 可能结果，使用适当的方法比较各个方案，以便能够依靠专家的判断能 力和经验处理问题。 提出目标 六大要素： （1）目标 可行方案 （2）可行方案 （3）费用 … 方案1 方案2 方案n （4）模型 （5）效果 费用 模型 效果 （6）准则 （7）结论 准则
2 1 3
设系统由n(n≥2)个要素（s1，s2，…，sn）组成，其集合 可表示为： S={s1，s2，…，sn} 要素（si，sj)间存在直接或间接的关系称为二元关系。如： 影响关系、因果关系、包含关系、隶属关系、比较关系…
§3-4
系统结构模型化技术
根据系统要素间的二元关系，可用矩阵A表示有向图： A=(aij)n×n 式中： 1( si 对s j 有影响时）
2. 系统结构分析
系统结构：是系统内部个要素相互联系，相互作用的方式 或秩序。
即各要素之间的具体联系和作用的形成，是系统保持整 体性以及具有一定功能的内在根据。
运输系统结构：是组成运输系统的各种要素之间的关系。
如综合运输系统的结构就是组成该运输系统的各总系统 （要素）在数量上的比例和空间、时间上的联系方式。
应用实例
系统进一步分析，提出第二个竞争方案 方案4：将天然气转换为甲醇以后再加到原油中 去，以降低原油的溶点．增加流动性，从而用普 通的管道就可以同时输送原油和天然气了。
应用实例
这个方案的提出，充分体现出了系统工程方法的综合性和与 各种专业知识的相关性。这个方案是由两个系统分析人员提
出来的。他们对石油的生成和变化有着丰富的经验和知识。
§3-5 运输系统与环境相互影响的分析
分析的意义 系统与环境的关系 交通运输系统与环境
要求：
了解解析结构模型的步骤、运输系统与环境关系分析 的意义，掌握结构模型基本概念、方法与应用，系统与环 境的关系类型与特点。
§3-4
结构模型基本知识
系统结构模型化技术
结构模型是表明系统各要素间关系的宏观模型，通常用有 向图的形式展现。 4
功能分类 基本功能 辅助功能 功能整理 功能层级、功能域
F0
F1
F2
F3
F11
F12
F21
F22
F31
F32
4. 环境分析
社会环境
经济、技术、文化、政治、自然环境；
任务环境 供应商、竞争对手、公众、股东、客户
应用实例——阿拉斯加油田向美国本土运送原油
1．系统对象：原油运输系统， 2．系统目标：每天由阿拉斯加的油田向美国本土运 送200万桶原油。 3．系统环境：油田处于北极圈内；海湾长年处于冰 封状态；陆地常年冰冻，最低气温达—50C。 4．提出的问题是：应如何设计原油运输系统，才能 达到系统的日标? 5．系统方案设计： 方案1：由海路用油船运输。 方案2：用带加温系统的输油管运输。
二、系统分析的内容
目标分析
结构分析
功能分析
环境分析
1. 系统目标分析
系统目的分析的意义
系统目的的确定关系到系统的方向、范围、投资、 周期、人员分配等决策，是产生具有价值的系统 的前提条件。
系统目的分析的原则
—技术上的先进性 —经济上的合理性 —和其他系统的兼容性和协调性 —对客观环境变化的适应性
南通
南京
扬州 镇江
常州
无锡 苏州 国际航空运输
上海 国际海运 湖州 嘉兴 杭州
宁波
国际海运
3. 系统功能分析System-Function-Analysis
Phase 1 Phase 2 Phase 3
功能定义
功能分类
功能整理
功能定义：能满足人们某种需要的属性。 需求分析 卡诺（Kano)图
3. 系统功能分析System-Function-Analysis
2. 系统结构分析
公众信息发布 分系统 物流市场交易 分系统 企业物流管理 分系统 增值服务层
城市物流共用信息平台
共享信息层
交通监控 分系统
仓储管理 分系统
运行车辆管 理分系统
道路交通紧急 救援分系统
部门管理层
移动通信 子系统
交通状态信息 发布子系统
交通状态监 测子系统
车辆定位 子系统
基础功能层
2. 系统结构分析
是否有其它更好的方案呢？
应用实例
系统进一步分析，提出第一个竞争方案 方案3：有人提出将含有10％一20％氯化钠的海水 加到原油中，使在低温下的原油成为乳液状，且 能畅流，这样，就可以用普通的输油管道运输了。 这个方案获得了很高的评价，而且，取得了专利。 其实，这一原理早就用于制作汽车的防冻液。而 将这一原理运用到这个工程中来，是一个有价值 的创造。 是否还有其它更好的方案呢?
铺设管道费就节省了近60亿美元，比方案3省了一
半的费用。
将天然气转换为甲醇
城市交通系统分析
中部地区综合运输通道
危险货物运输组织
第三章 系统分析
内容：
§3-4 系统结构模型化技术（Interpretative Structural Modelling Method，简称ISM方法）
结构模型基本知识 解析结构模型的步骤 方法应用
一.系统分析概述
1、系统分析的含义
系统分析(Systems Analysis)源于美国的兰德 公司，经发展、完善,已成为独立的研究机构,专 门从事咨询活动,以系统为中心,以系统结构、系 统观点为主导,创立了一套解决问题的方法—— 系统分析法。 20世纪20年代提出，在管理领域、计算机科学 （系统设计）等方面普遍应用。
第三章 系统分析
Contents
系统分析概述 系统分析的内容 系统结构模型化技术（ISM） 运输系统与环境相互影响的分析
教学要求
系统分析是应用系统思想和方法，把复杂
的对象分解成简单的组成部分，找出这些部分
的基本属性和彼此间的关系。

本章主要介绍系统分析的概念、原则和系
统结构分析方法。重点掌握：系统结构分析方 法。
他们注意到，埋在地下的石油最初是油气合一的，这时它们 的熔点非常低。经过漫长的年代以后，油气才逐渐分开。他 们提出的第4个方案与方案3相比．方案4更好。第一，不需 要运送无用的附加混合剂——海水；第二，不需要另外铺设 天然气管道。一个管道，既运气又运油，可谓一举两得。
OK！
应用实例
最后选定的是第4个方案。由于采用这一方案，仅
si可达sj，sj 可达sk，则si必然可达sk。这种通过中介要素 传递影响关系的特性称为转移特性。利用转移特性可以建立 Si、 sj间的2阶，3阶，…，r阶关系。有n个要素的系统， 最多有n-1阶的关系。 当一个矩阵表示了系统要素所有直接、间接的关系，称该矩 阵为可达矩阵。 通过对邻接矩阵A的运算，可求出系统要素的可达矩阵M： M=（A+I）r
§3-4
系统结构模型化技术
运算遵循布尔运算规则： 0+0=0 1+0=1 0×0=0 1×0=0
1+1=1 1×1=1
最大传递次数r根据下式确定： A+I≠（A+I）2≠（A+I）3≠…≠(A+I)r-1 (A+I)r=(A+I)r+1=…=(A+I)n-1=M
§3-4
系统结构模型化技术
解析结构模型的步骤 1. 提出问题 2. 确定构成系统的要素集合S，将各要素编号，列出要素明 细表，记S=｛S1，S2，···Sn｝ ··· 3. 由有关分析人员进行讨论，找出各要素之间的直接关系， 且引入关系式： 1,当Si与Sj有直接关系时 SiRSj= i,j=1,2,…,n。 0，当Si与Sj无直接关系时 以建立各要素间的直接关系矩阵（邻接矩阵）A
§3-4
系统结构模型化技术
4. 通过对直接关系矩阵的计算，得到可达矩阵M： M=(A+I)r+1 5. 将可达矩阵M分解成两个集合： ①可达集合P（Si）：包含由Si到达的一切有关系的要素 集合。 ②先行集合Q（Si）：包含一切有关系的要素可以到达Si 的集合。
结论 最优方案
2. 系统分析步骤
问题提出

明确问题与确定目标 搜集资料，探索可行方案 建立模型 综合评价 检验 提出方案
系统环境分析 系统结构分析 确定系统目标
建模
系统优化 综合评价
N
检验 方案选择
Y
3.系统分析的基本原则
外部条件和内部条件相结合 外部条件：环境因素。 例：工厂 内部：各种生产类型、生产环节、生产过程、物流、信息流、相互制约。 外部：政府的有关规定、法纪、制度的约束和控制；外部自然环境系统、 协作系统、运输系统、市场情况 当前利益和长远利益相结合 选择一个方案,不但要从目前利益出发,而且还要考虑到将来的利益。 局部利益和整体利益相结合 局部服从全局 定量分析与定性分析相结合 依据目标的性质和特点采用定量分析(指用数量指标分析,它可以用结构、 模型、公式、货币等方式表示出来)和定性分析(指系统的质量（包括产பைடு நூலகம் 和服务等）指标。这种质量指标不容易用定量的标准表示出来，如政治、 政策因素、环境污染造成的危害人民身体健康的因素等，对这些只能根据 经验统筹分析，以求解决)相结合的方法。