系统设计与评价

七、系统设计与评价
系统工程导论
序号
1
2 3 4 5 6 7
指标 造价 建成年限 建成后需流动资金 建成后发挥效益时间 年产值 产值利润率 环境污染程度
表 建厂方案指标比较
单位 第一方案
万元
100
年
5
万元
45.8
年
10
万元
260
%
12
稍重
第二方案 86 4 33.3 10 196 15
最轻
第三方案 75 3 38.5 10 220 12.5 轻
am1 am2 … amn
指标得分 性能ai1
权重 w1
成本ai2
w2
可靠性ai3
w3
维修性ai4
w4
寿命ai5
w5
重量ai6
w6
∶
∶
能耗ain
wn
系统工程导论
综合评价值φi
n
i wjaij j ห้องสมุดไป่ตู้1
与其它方 案去比较
七、系统设计与评价
系统工程导论
2）乘法规则
乘法规则采用下列公式计算各个方案的综合评价值φi：
指标 总利润率 全部投资额 利润高于投资的余额
投资利润率
表 各方案投资利润率比较
单位
第一方案
第二方案
万元
312
294
万元
145.8
119.3
万元
166.2
174.7
%
214
246
第三方案 275 113.5 161.5
242
七、系统设计与评价 层次分析法
系统工程导论
七、系统设计与评价
具体地说：就是根据预定的系统目的，利用系统模型和资 料，根据技术、经济、环境等方面的客观要求，从系统整 体出发，分析对比各种方案，全面权衡利弊得失，最后选 出技术上先进、经济上合理的最优方案的过程。
系统评价——评定系统可行方案的价值
七、系统设计与评价
系统工程导论
系统评价与系统决策
系统评价与系统决策至少有两点区别：
3．多比例打分法
0~4打分法可看成是一种比例打分法，两个方案的得分
分别是如下比例：4：0，3：1，2：2，两者得分之和为4。
在多比例打分法中，两者得分之和为1，其比例可为：1：
0，0.9：0.1，0.8：0.2，0.7：0.3，0.6：0.4，0.5：0.5，这样
的分档就更细了。
七、系统设计与评价
系统工程导论
人的因素
系统的设计者 系统的使用者
通过设计达到系统中的人与硬件、软件、设 备、数据和其它元素之间的合理统一。
七、系统设计与评价
系统工程导论
7.4 系统评价的概念和任务
系统评价——对系统开发提供的各种可行方案，从社会、 政治、经济、技术的观点予以综合考察，全面权衡利弊得 失，从而为系统决策选择最优方案提供科学的依据。
系统评价与系统开发、系统决策之间的关系
F1
系
F2
统 开
∶ ∶
发
Fn-1
Fn
指标
系统评价
指标数量化
量纲 一元化
A1
指标
A2
归一化 ∶
An 方案
系统决策 其它因素
A*实施
七、系统设计与评价
评价的原则
系统工程导论
(1) 科学性：标准科学、系统、规范 (2) 客观性：避免主观片面，公正公开 (3) 可比性：类似的基础上进行 (4) 有效性：最少费用、最好效果 (5) 动态性：用发展的观点
程，系统设计包含于系统工程的全过程。
七、系统设计与评价
系统工程导论
系统设计的任务:就是充分利用和发挥系统分析的成果并把这 些成果具体化和结构化。
七、系统设计与评价
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7.1 系统设计的任务与原则
系统设计的任务： 就是充分利用和发挥系统分析的成果并把这
些成果具体化和结构化。
系统设计的原则： (1) 追求整体最优 (2) 主导事件为重 (3) 信息分类明确 (4) 综合多种知识和技术
七、系统设计与评价
系统工程导论
7.6 常用的综合评价方法
常用的系统评价指标数量化方法主要有：数理统计法、 排队打分法、体操计分法、专家评分法、两两比较法、连 环比率法等。
将评价指标数量化，得到各可行方案的所有评价指标 的无量纲得分，之后采用综合的方法对指标进行综合，得 到每一方案的综合评价值。
评价指标综合的方法主要有：加权平均法、功率系数 法、主次兼顾法、效益成本法、罗马尼亚选择法、层次分 析法、模糊综合评价法等。
方案
A1 A2 A3 A4 A5 ∑
暂定分数 2.0 0.5 3.0 1.5 1.0
修正分数fi 4.5 2.25 4.50 1.50 1.00 13.75
得分系数fj 0.33 0.16 0.33 0.11 0.07 1.00
3）计算得分系数fi
fi
Ai的修正分数 ( Ai的修正分数)
i
用连环比率法确定权系数时，只 需要把“优越性”的比较换为 “重要性”的比较即可。
在加法规则式中，各项指标的得分可以线性地互相补偿。一项指标 的得分比较低，其它指标的得分都比较高，总的评价值仍然比较高。
七、系统设计与评价
系统工程导论
功率系数法
设系统具有n项评价指标f1(x)，f2(x)，…，fn(x)，其中k1项越大越 好，k2项越小越好，其余（n- k1-k2）项要求适中。
现在分别为这些指标赋以一定的功效系数di，0≤ di ≤1，其中di=0表 示最不满意，di=1表示最满意；一般地，di=φi(x)，对于不同的要求， 函数φi(x)有着不同的形式，如图所示。
专家评分法
一种利用专家经验的感觉评分法。
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两两比较法
一种感觉（经验）评分法。是将方案两两比较而打分， 然后对每一方案的得分求和，并进行百分化等处理。打分 时可以采用0~1打分法，0~4打分法或多比例打分法等等。 1．0~1打分法
设有n种方案，排成一个方阵，
当方案 i 比 j 优时； aij=1， 当方案 i 比 j 劣时； aij=0， 若 i 与 j 相当，分不出优劣时，则令aij= aji=0.5。 空白，当方案i=j时
aij总是表示第i方案得到的分数。
七、系统设计与评价
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2． 0~4打分法
这种打分法比0~1打分法来得细一些。
当两个方案 i 与 j 同等优越时，令aij= aji=2；
当方案 i 比 j 稍微优越时， 令aij= 3，aji=1；
当方案 i 比 j 显著优越时，
令aij= 4，aji=0。
七、系统设计与评价
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系统评价的步骤
1．对各个评价方案做出简要说明，使方案的 特点清晰明了，便于评价人员掌握；
2．确定由所有单项和大类指标组成的评价指 标体系；
3．确定各大类及单项评价指标的权重，并从 整体上调整；
4．进行单项评价，查明各项评价指标的实现 程度；
5．进行综合评价，综合各大类指标的价值和 系统整体价值。
d
d
d
f (a)
f (b)
f (c)
七、系统设计与评价
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把fi（x）转化为di后，用一个总的功效系数
D n d1 d2 dn
作为单一评价指标，希望D越大越好（0≤D≤1），D的综合性很强， 例如当某项指标dk很不满意时，dk=0，则D=0。如果各项指标都令人满 意，di≈1，则D≈1。
系统工程导论
天津工业大学 电气工程与自动化学院
七、系统设计与评价
系统工程导论
第七章 系统设计与评价
7.1 系统设计的任务与原则 7.2 系统设计的程序与步骤 7.3 系统设计中人的因素 7.4 系统评价的概念和任务 7.5 系统评价体系 7.6 常用的评价方法
七、系统设计与评价
系统工程导论
什么是系统设计?
七、系统设计与评价
系统工程导论
排队打分法
如果指标（例如汽车的时速、油耗，工厂的产值、利润、 能耗等等）已有明确的数量表示，就可以采用排队打分法。
体操评分法
体育比赛中许多计分方法也可以用到系统评价工作中来。 例如，体操计分法是请6位裁判员各自独立地对表演者按10分 制评分，然后舍去最高分和最低分，将中间的4个分数取平均， 就得到表演者最后的得分数。
加权平均法中乘法法则的特例：w1= w2=…= wn=1/n——功率系数法
七、系统设计与评价
系统工程导论
成本效益法
在系统评价中，所有的评价指标总可以划分为两类：一类是效益， 一类是成本。前者是我们实现方案后能够获得的结果，后者是为了实 现方案必须支付的投资。将每个方案的效益与成本分别计算后，再比 较其他效益/成本，就可以评价方案的优劣，显然，效益/成本愈大，方 案愈好。
系统工程导论
连环比率法
连环比率法是一种确定得分系数或加权系数的方法。
方案
A1 A2 A3 A4 A5 ∑
暂定分数 2.0 0.5 3.0 1.5 1.0
修正分数fi 4.5 2.25 4.50 1.50 1.00
13.75
得分系数fj 0.33 0.16 0.33 0.11 0.07 1.00
此方法可分成以下三个步骤进行: 1）填写暂定分数列（由上而下）——对比A1与A2，设A1的优越性
设方案Ai的指标因素Fj的得分（或得分系数fi ）为aij， 将aij排列成评价矩阵，如表所示。
七、系统设计与评价
指标因素
权重 wj
方
A1
案
Aj
Ai
:
Am
1）加法规则
某
资料
一
(来自系统 方
开发)
案
F1 F2 … Fn w1 w2 … wn a11 a12 … a1n a21 a22 … a2n : :…:
系统设计是拟定能满足预定目标的系统的过程。在霍 尔三维结构的时间维上，从方案探索、方案论证确认到实 际系统的全面开发都需要有不同深度的系统设计。在逻辑 维上，系统的综合步骤中就包含有方案的轮廓设想和系统 的概略设计，系统的建模优化与方案的评价有关，但也是 系统设计的重要手段；而系统的实施更是以系统的全面设 计为前提的。可以说，由于系统工程是一个反复迭代的过
例1 某厂为了扩大生产，准备新建厂房，为此提出三个方案，已知建 成后发挥效益的时间是10年，对三个方案进行评价。
对三个方案进行比较后发现他们各有优缺点。为了便于进一步判 断，应把目标适当集中。由于在系统评价中最关心的是成本和效益两 大类，因此应该首先集中注意此两类指标。已知建成后发挥效益的时 间是10年，则可计算出三个方案的10年总利润及全部投资额。
七、系统设计与评价
系统工程导论
将各评价指标数量化，得到各个可行方案的所有评价指 标的无量纲的统一得分以后，采用下述各种方法进行指标的 综合，就可以得到每一方案的综合评价值，再根据综合评价 值的高低就能排出方案的优劣顺序。
加权平均法
加权平均法是指标综合的基本方法。它具有两种形式， 分别称为加法规则与乘法规则。
第一，系统评价是一项技术工作，是由分析者即系统 工程人员承担的；而系统决策则是领导工作，是领导者在 系统工程人员的辅助下完成的；
第二，系统评价是系统决策的主要依据，但是重大问 题的决策往往还有其它因素（如政治）在起作用，这些因 素往往难以纳入系统工程人员的评价工作之中。
七、系统设计与评价
系统工程导论
七、系统设计与评价
系统工程导论
7.2 系统设计的程序与步骤
(1) 设计方针和设计方法的确定 (2) 分析与综合的探讨 (3) 设计数据的收集与加工 (4) 分系统设计与评价 (5) 总系统设计与评价 (6) 实现方法的设计与评价 (7) 系统综合评价
七、系统设计与评价 7.3 系统设计中人的因素
n
i aijwj , j 1
i 1, 2,..., m
n
lgi wj lg aij j 1
i 1, 2,..., m
其中aij为方案i的第j项指标的得分，wj为第j项指标的权
乘法规则与加法规则的区别：
乘法规则使用的场合要求各项指标尽可能取得较好的水平，才能使 总的评价值相同。它不允许哪一项指标处于最低水平上。
七、系统设计与评价
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7.5 评价指标体系
(1) 政策性指标：政府方针、政策、法令 (2) 技术性指标：性能、寿命、可靠性、安全性 (3) 经济性指标：成本、利润 (4) 社会性指标：节约、就业、生态环境 (5) 资源性指标：物资、能源、人力、水源 (6) 时间性指标：进度、周期
以上 6 个方面是一般所要考虑的大类指标，每一个指标又 可包含许多小类指标，在具体条件下，可以有所选择和增减甚 至不予考虑。至于大类下的单项指标，则要根据系统性质、目 标要求、有关系统的特殊问题等全面予以考虑。
是A2的两倍，则对应于A1填写2.0；对比A2与A3，设A2的优越性仅为 A3的一半，则对应于A2填写0.5；类似地，对应于A3与A4填写3.0与1.5； 最后A5填写1.0。
七、系统设计与评价
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2）填写修正分数列（由下而上）
取A5为基础值，其修正分数为1.00；用1.00乘以A4的暂定分数1.5， 得到A4的修正分数为1.50；用1.50乘以A3的暂定分数3.0，得到A3的修 正分数为4.50；类似地得到A2与A1的修正分数为2.25与4.50。