工业系统工程ISM完整
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系统的诸多要素有机地联系在一起，并且一般都是以 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)。
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。
ISM
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。
ISM
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。
ISM
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。
ISM
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。
ISM
2、系统结构的有向图表达
7
6
5
4
3
2 1
ISM
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
ISM
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
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）
ISM
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。
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”；
ISM
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；
(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
ISM
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。
ISM
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。
ISM
(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}
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
ISM
(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。
ISM
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。
ISM
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。
ISM
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。
ISM
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。
ISM
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。
ISM
2、系统结构的有向图表达
7
6
5
4
3
2 1
ISM
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
ISM
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
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）
ISM
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。
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”；
ISM
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；
(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
ISM
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。
ISM
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。
ISM
(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}
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
ISM
(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。
ISM
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。