工业系统工程ISM完整

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ISM技术是美国J·N·沃菲尔德教授于1973年作为 分析复杂的社会经济系统结构问题的一种方法而开发 的。其基本思想是：通过各种创造性技术，提取问题 的构成要素，利用有向图、矩阵等工具和计算机技术， 对要素及其相互关系等信息进行处理，最后用文字加 以解释说明，明确问题的层次和整体结构，提高对问 题的认识和理解程度。该技术由于具有不需高深的数 学知识、模型直观且有启发性、可吸收各种有关人员 参加等特点，因而广泛适用于认识和处理各类社会经 济系统的问题。
(A+I)≠(A+I)2≠(A+I)3≠…≠(A+I)r-1≠ (A+I)r=(A+I)r+1=…=(A+I)n =M
二、解释结构模型法（ISM）的原理及应用
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系统结构模型化技术是以各种创造性技术为基础 的系统整体结构的决定技术。它们通过探寻系统构成 要素、定义要素间关联的意义、给出要素间以二元关 系为基础的具体关系，并且将其整理成图、矩阵等较 为直观、易于理解和便于处理的形式，逐步建立起复 杂系统的结构模型。常用的系统结构模型化技术有： 关联树法、解释结构模型化技术、系统动力学结构模 型化技术等，其中解释结构模型化(ISM)技术是最基 本和最具特色的系统结构模型化技术。
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(二) 系统结构的基本表达方式
系统的要素及其关系形成系统的特定 结构。在通常情况下，可采用集合、有向 图和矩阵等三种相互对应的方式来表达系 统的某种结构。
ISM 1、系统结构的集合表达
设系统由n(n≥2)个要素(S1，S2，…，Sn)所组成，其集 合为S，则有：
S={S1，S2，…，Sn}
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结构模型是定性表示系统构成要素以及它们之间存 在着的本质上相互依赖、相互制约和关联情况的模型。 结构模型化即建立系统结构模型的过程。该过程注重表 现系统要素之间相互作用的性质，是系统认识、准确把 握复杂问题，并对问题建立数学模型、进行定量分析的 基础。阶层性是大规模复杂系统的基本特性，在结构模 型化过程中，对递阶结构的研究是一项重要工作。
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系统结构模型化技术
一、系统结构模型化基础
二、解释结构模型法（ISM）原理及应用
系统结构模型化基础
ISM
(一) 结构分析的概念和意义
任何系统都是由两个以上有机联系、相互作用的 要素所组成的，具有特定功能与结构的整体。结构即 组成系统诸要素之间相互关联的方式。包括现代企业 在内的大规模复杂系统具有要素及其层次众多、结构 复杂和社会性突出等特点。在研究和解决这类系统问 题时，往往要通过建立系统的结构模型，进行系统的 结构分析，以求得对问题全面和本质的认识。
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结构分析是一个实现系统结构模型化并加以解释的 过程。其具体内容包括：对系统目的--功能的认识；系 统构成要素的选取；对要素间的联系及其层次关系的分 析；系统整体结构的确定及其解释。系统结构模型化是 结构分析的基本内容。
结构分析是系统分析的重要内容，是系统优化分析、 设计与管理的基础。尤其是在分析与解决社会经济系统 问题时，对系统结构的正确认识与描述更具有数学模型 和定量分析所无法替代的作用。
通过对要素的解释说明，建立起反映系统问题某 种二元关系的解释结构模型。
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最后，将解释结构模型与人们已有的意识模型 进行比较，如不相符合，一方面可对有关要素及其 二元关系和解释结构模型的建立进行修正；
更重要的是，人们通过对解释结构模型的研究 和学习，可对原有的意识模型有所启发和修正。经 过反馈、比较、修正、学习，最终得到一个令人满 意、具有启发性和指导意义的结构分析结果。
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2、系统结构的有向图表达
7
6
5
4
3
2 1
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3、系统结构的矩阵表达 (1) 邻接矩阵 邻接矩阵(A)是表示系统要素间基本 二元关系或直接联系情况的方阵。
若A=(aij)n×n，则其定义式为： aij= 1 Si对Sj有某种二元关系 aij= 0 Si对Sj没有某种二元关系
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S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7
意识 模型
SjRSj?
要素及其关 系集合
推断
修正
分析报告
（人） 计
算
机
解释结构 模型
解释
可达矩阵
ISM
分检
骨架矩阵
作图
递阶结构模型 （多级递阶有向图）
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由图可知，实施ISM技术，首先是提出问题，组建 ISM实施小组；接着采用集体创造性技术，搜集和初步 整理问题的构成要素，并设定某种必须考虑的二元关系 (如因果关系)，经小组成员及与其他有关人员的讨论， 形成对问题初步认识的意识(构思)模型。
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通过对可达矩阵的处理，建立系统问题 的多级递阶结构模型，这是ISM技术的核心内 容。根据问题规模和分析条件，可在掌握基 本原理及其规范方法的基础上，采用多种手 段、选择不同方法来完成此项工作。
在此基础上，实现意识模型的具体化、规范化、系 统化和结构模型化，即进一步明确定义各要素，通过人 机对话，判断各要素之间的二元关系情况(即SiRSj?)， 形成某种形式的“信息库”；
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根据要素间关系的传递性，通过对邻接矩阵的计 算或逻辑推断，得到可达矩阵；
将可达矩阵进行分解、缩约和简化处理，得到反 映系统递阶结构的骨架矩阵，据此绘制要素间多级递 阶有向图，形成递阶结构模型；
S1 0 0 0 0 0 0 0
S2 1 0 0 0 0 0 0
A=
S3 0 S4 0
0 0
0 0
1 0
0 1
0 1
0 0
S5
0
0
0
0
0
0
0
S6 0 0 0 1 0 0 0
S7 0 1 0 0 0 0 0
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(2) 可达矩阵
若在要素Si和Sj间存在着某种传递性二元关系，或 在有向图上存在着由节点i至j的有向通路时，称Si是可 以到达Sj的，或者说Sj是Si可以到达的。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 或有向图上两个节点之间通过任意长的路径可以到达 情况的方阵。
系统的诸多要素有机地联系在一起，并且一般都是以ห้องสมุดไป่ตู้两个要素之间的二元关系为基础。所谓二元关系是根据系 统的性质和研究的目的所约定的一种需要讨论的、存在于 系统中的两个要素(Si、Sj)之间的关系Rij(简记为R)。通常 有影响关系、因果关系、包含关系、隶属关系以及各种可 以比较的关系(如大小、先后、轻重、优劣等)。