系统模型体系
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• 情景分析法 ：情景分析法对于每种备选方案都确定几组 未来实施环境的特征和条件，如按“乐观”、“正常” 和“悲观”的环境；也可按出现可能性大、正常和特殊 的环境等进行预测。
第四步：建设系统分析模型进行仿真预测
1、建立系统分析模型
在调查研究的基础上，根据分析的目的和已 掌握的资料可建立不同的模型。模型可以表示全 部，也可以是系统的一部分，可以定量的因素当 然要列入模型，不可直接定量的因素，可设法间 接定量后列入模型，或不列入模型，留在系统综 合时考虑。
系统模型体系
主 讲：陈龙权 指导教师：罗璟 小组成员：陈龙权 何成刚 付政委 郭健
系统模型体系基本框架
• 一、基于系统分析过程的系统模型体系 • 二、基于不同功能的系统模型体系 • 三、基于主模型的系统模型体系
一、基于系统分析过程的系统模型体系
系统分析过程的典型行动包括五个环节：
1、阐明问题 2、谋划备选方案 3、预测未来环境 4、建模和估计后果 5、评比备选方案
投入产出技术及其模型，常常会与相关数学规划方 法、计量经济模型、其他线性一般均衡模型结合使用， 已形成不同功能的模型体系。
三、基于主模型的系统模型体系
2、基于Petri网的系统模型体系
Petri网运用其较强的表达能力和易于分析计算的特 点，通过与其他模型结合，将其他模型、方法转化为 petri网进行分析求解。
SD、蒙特卡洛法、CA、Petri网等
关键矩阵、AHP(层次分析)、FCJ(模糊综合评价)、DEA(数据包 络分析)等
决策树、AHP、博弈论及CA、效用理论、动态规划等
表2 几种典型系统模型的比较
模型方法
主要功能
适用范围及条 件
特色
局限性或难点
蒙特卡洛法
离散系统仿真
随机模拟问题
模拟结果与实 验结果容易相 近；可以得到 分析结果
二、基于不同功能的系统模型体系
• 在系统工程中，根据模型方法功能的不同，可以分为以下 六类：
表1：基于不同功能的系统模型方法
功能 因素分析
预测
优化控制 仿真 评价 决策
系统模型方法
ISM(解释结构模型化)、因子分析、聚类分析等
SS(状态空间模型)、SD(系统动力学)、CA(冲突分析)、情景分 析、GM(灰色系统模型)、NN(神经网络)、时间序列预测、回 归分析、蒙特卡罗法、计量经济模型、投入产出分析等 SS、Petri网、LP(线性规划)、NLP(非线性规划)、整数规划、目 标规划、网络及网络分析、排队论、存贮伦、动态规划、GM、 NN、遗传算法、计量经济模型、投入产出分析等
②在规范分析中一般需（或尽可应）建立结构模型、数学 模型或仿真模型。
③每段结束后系统方案的变化轨迹是：可行方案→非劣方 案→经排序的非劣方案（或称选择性方案）。
④环境分析贯穿SA全过程，在SA中是十分重要和必不可少 的。
⑤在管理应用SA过程中，并不一定要（或能）遍历并完成 每一个具体过程。
3、SA的特点及原则 （1）问题导向 （2）以整体为目标 （3）多方案模型分析和选优 （4）定量分析与定性分析相结合 （5）多次反复进行
解释结构模型 要素层次结构 单向、可传递 面宽、实用、 定性(主观)；
化方法 分析
关系
简单
静态
预测分析； 状态空间模型 优化控制
Biblioteka Baidu
状态转移； 可测可控
定量； 高阶至低阶
解析化及其求 解
系统动力学
趋势预测； 政策分析
存在复杂因果
关系的社会系 统
定性与定量有 机结合
结构化； 参数辨析
分析经济结构 经济系统结构 线性关系；
–一是尽可能低的成本 –二是尽可能高的质量。
• 解决办法：
–建立一个没有矛盾的目标集，把引起矛盾的分目标剔 除掉。
–采用所有分目标，寻求一个能达到冲突目标得以并存 的方案。
利害冲突
• 例如企业在减员增效的过程中就至少有如下两个 目标：
–一是提高企业的效益 –二是保证工作岗位不减员。
• 处理的方法 ：
What，Why，When，Where，Who，How
项目│ 为 什 么 │ 应 该 如 何│ 采取什么对策
目 的 │为什么提出这个问题? │ 应提什么? │ 删去工作中不必要部分
对象 │为什么从此入手? │ 应找哪个? │ 时间 │为什么在这时做? │ 应何时做? │ 地点 │为什么在这里做? │ 应在何处做? │ 合并重复的工作内容
➢2、问题的目标 目标的层次性 目标的冲突
目标树
X
X1
X2
X3
目标冲突和利害冲突
在目标分析过程中，系统分析人员经常会发现， 许多关键情况往往是由于存在着相互冲突的分目 标造成的。这有两种情况：
– 一种是纯属专业性质的，即目标冲突问题； – 另一种是社会性质的，即利害冲突问题。
目标冲突
• 例如在进行产品设计时，所可能强调两个目标：
针对研究对象不同或同一对象的不同要求， 建立若干不同模型，可以用几个模型同时解决一 个问题，当然，也可以用一个模型解决多个问题。 投入产出模型、计量经济模型、系统动力学模型、 经济控制论模型是社会经济系统常用模型。
2、对各方案进行仿真计算
利用已建立的分析模型，对各替代方案可能产生的结 果进行仿真计算，通过不同方案、途径的输入、输出，可 进行系统比较分析，找到系统分析所需要的方案或措施， 这是系统分析过程中很重要的一环。通常采用如下的方法： 用IF～THEN方法寻找最佳方案；运用设定方案分析法寻找 方案。通过仿真方法得到许多信息，这些信息帮助分析者 考虑各种方案的优劣。
第五步：评比备选方案
在定量分析的基础上，考虑一些难以考虑的实际情况 和各种有关的无形因素，如政治、经济、军事、科技、环 境等，加上系统分析人员经验，经过反复推敲，最后为决 策者提供一组方案，以获得对所有可行方案的综合评价和 结论。如果不满意则返回确定目标处，重新开始。值得注 意的是给出的结论，不但要科学、正确，而且易被别人理 解。
它的整个过程可以归纳为初步分析、规范分析、 综合分析
• 基于系统分析过程的系统模型方法
预测未 来环境
阐明问题
谋划 备选 方案
建模和 估计后果
评比备 选方案
初步分析
5W1H 目标树 问题树 创造性技术
规范分析
时间序列分析，回归分 析，计量经济学， SS,GM,SD,情景分析， LP,NLP,目标规划，整数 规划，动态规划，图论 与网络分析，petri网， NN,遗传算法，存贮伦， 排队论，蒙特卡罗法等
–目标方之一放弃自己的利益 –保持其中一个目标，用其它方式补偿或部分补偿受损
方的利益 –通过协商调整目标系统，使之达到目标相容
阐明问题
• 3、环境和条件 环境是指存在于系统之外的相关因素的总
称（相关因素是指物质的、经济的、信息的和 人际的因素等）。 • 4、评价指标
合理性 层次性 • 5、收集和分析资料
三、基于主模型的系统模型体系
3、基于系统动力学的系统模型体系
通过结合其他的管理理论、思想、方法以及其他学科 领域方法或工具算法，可以弥补SD方法的不足或扩展其 功能。
SA程序图是SA的一般过程，也为全课程提供了基本 的逻辑框架，因而十分重要。在对其理解和应用上应 注意以下各点：
①重视做好初步 SA.5W1H(What/Why/Whp/Where/When/How)方法是 做好这段工作的基本线索。
➢任务的对象是什么?即要干什么?(What) ➢这个任务何以需要?即为什么这样干?(Why) ➢它 在 什 么 时 候 和 什 么 样 的 情 况 下 使 用 ? 即 何 时 干?(When) ➢使用的场所在哪里?即在何处干?(Where) ➢是以谁为对象的系统?即谁来干?(Who) ➢怎样才能解决问题?即如何干?(How)
·主模型
指分析研究某复杂系统问题所需要的主体模型方法， 如本篇将要介绍的投入产出分析、petri网、系统动力学 等。
·基于主模型的系统模型体系
有主模型及在实际应用中与这些主模型相互配合使用 来分析和解决问题的其他模型所共同形成的模型体系。
三、基于主模型的系统模型体系
1、基于投入产出分析的系统模型体系
投入产出分析 模拟政策效应； 及输入-输出关 数据说话；
预测经济发展 系清晰
追求平衡
假定条件；第 四象限无法编 制；确定型模 型
Petri网
动态结构分析； 离散、异步、 系统优化控制 并发复杂系统
图形化及丰富 的表达能力；
行为特性；
便于分析
模型复杂；分 析和求解较难； 模型重复性差， 学习能力弱
三、基于主模型的系统模型体系
人 │为什么由此人做? │ 应由谁做? │ 方法 │为什么这样做? │ 如何去做? │ 使工作尽量简化
第二步：谋划备选方案
• 方案的提出
– “集体创造”法 或“头脑风暴法” – “缺点、希望点”列举法 – 特性穷举法
• 方案的筛选
– 强状性 – 适应性 – 可靠性 – 现实性 （可操作性）
第三步：预测未来环境
通常，Petri网广泛与排队系统、可靠性工程等模 型方法，另外，还与遗传算法、启发式算法等软计算方 法结合使用，以实现调度优化等制造系统优化管理。
三、基于主模型的系统模型体系
3、基于系统动力学的系统模型体系
通过结合其他的管理理论、思想、方法以及其他学科 领域方法或工具算法，可以弥补SD方法的不足或扩展其 功能。
采样次数多， 计算量大
冲突分析
局势分析(事前 /后)
对抗型决策
逻辑分析、直 基本静态；优
观
先序较难确定
层次分析法
系统评价；
多目标决策分 析
递阶、可传递 结构
结构化、准量 化
规范操作；工 作量
模糊综合评判 法
系统评价
多主体
面宽、实用
投票机制；评 价主体
模型方法
主要功能
适用范围及条 件
特色
局限性或难点
综合分析
效用理论，关联矩 阵法， AHP,FCJ,DEA,决策 树,博弈论，CA
图1 基于系统分析过程的系统模型方法
第一步：阐明问题
➢1、问题的性质和范围 问题剖析报告：问题的结构、过程和势态 阶段结果报告：由来背景；重要性；可能采 取行动的组织和个人；利益 相关的组织和个人；目标、 评价指标、约束条件、备选 方案的初步描述、建议等
确定因素指找影响系统关键因素和它们之 间的关 联，这是系统分析的关键步骤。
阐明问题
• 阶段结果报告：问题的由来与背景；重要性；可能采取 行动的组织和个人；利益相关的组织和个人；目标、评 价指标、约束条件、备选方案的初步描述、建议等
• 阐明问题阶段约占系统分析全过程的时间的20%-25%
系统分析解决问题的“5W1H”
第四步：建设系统分析模型进行仿真预测
1、建立系统分析模型
在调查研究的基础上，根据分析的目的和已 掌握的资料可建立不同的模型。模型可以表示全 部，也可以是系统的一部分，可以定量的因素当 然要列入模型，不可直接定量的因素，可设法间 接定量后列入模型，或不列入模型，留在系统综 合时考虑。
系统模型体系
主 讲：陈龙权 指导教师：罗璟 小组成员：陈龙权 何成刚 付政委 郭健
系统模型体系基本框架
• 一、基于系统分析过程的系统模型体系 • 二、基于不同功能的系统模型体系 • 三、基于主模型的系统模型体系
一、基于系统分析过程的系统模型体系
系统分析过程的典型行动包括五个环节：
1、阐明问题 2、谋划备选方案 3、预测未来环境 4、建模和估计后果 5、评比备选方案
投入产出技术及其模型，常常会与相关数学规划方 法、计量经济模型、其他线性一般均衡模型结合使用， 已形成不同功能的模型体系。
三、基于主模型的系统模型体系
2、基于Petri网的系统模型体系
Petri网运用其较强的表达能力和易于分析计算的特 点，通过与其他模型结合，将其他模型、方法转化为 petri网进行分析求解。
SD、蒙特卡洛法、CA、Petri网等
关键矩阵、AHP(层次分析)、FCJ(模糊综合评价)、DEA(数据包 络分析)等
决策树、AHP、博弈论及CA、效用理论、动态规划等
表2 几种典型系统模型的比较
模型方法
主要功能
适用范围及条 件
特色
局限性或难点
蒙特卡洛法
离散系统仿真
随机模拟问题
模拟结果与实 验结果容易相 近；可以得到 分析结果
二、基于不同功能的系统模型体系
• 在系统工程中，根据模型方法功能的不同，可以分为以下 六类：
表1：基于不同功能的系统模型方法
功能 因素分析
预测
优化控制 仿真 评价 决策
系统模型方法
ISM(解释结构模型化)、因子分析、聚类分析等
SS(状态空间模型)、SD(系统动力学)、CA(冲突分析)、情景分 析、GM(灰色系统模型)、NN(神经网络)、时间序列预测、回 归分析、蒙特卡罗法、计量经济模型、投入产出分析等 SS、Petri网、LP(线性规划)、NLP(非线性规划)、整数规划、目 标规划、网络及网络分析、排队论、存贮伦、动态规划、GM、 NN、遗传算法、计量经济模型、投入产出分析等
②在规范分析中一般需（或尽可应）建立结构模型、数学 模型或仿真模型。
③每段结束后系统方案的变化轨迹是：可行方案→非劣方 案→经排序的非劣方案（或称选择性方案）。
④环境分析贯穿SA全过程，在SA中是十分重要和必不可少 的。
⑤在管理应用SA过程中，并不一定要（或能）遍历并完成 每一个具体过程。
3、SA的特点及原则 （1）问题导向 （2）以整体为目标 （3）多方案模型分析和选优 （4）定量分析与定性分析相结合 （5）多次反复进行
解释结构模型 要素层次结构 单向、可传递 面宽、实用、 定性(主观)；
化方法 分析
关系
简单
静态
预测分析； 状态空间模型 优化控制
Biblioteka Baidu
状态转移； 可测可控
定量； 高阶至低阶
解析化及其求 解
系统动力学
趋势预测； 政策分析
存在复杂因果
关系的社会系 统
定性与定量有 机结合
结构化； 参数辨析
分析经济结构 经济系统结构 线性关系；
–一是尽可能低的成本 –二是尽可能高的质量。
• 解决办法：
–建立一个没有矛盾的目标集，把引起矛盾的分目标剔 除掉。
–采用所有分目标，寻求一个能达到冲突目标得以并存 的方案。
利害冲突
• 例如企业在减员增效的过程中就至少有如下两个 目标：
–一是提高企业的效益 –二是保证工作岗位不减员。
• 处理的方法 ：
What，Why，When，Where，Who，How
项目│ 为 什 么 │ 应 该 如 何│ 采取什么对策
目 的 │为什么提出这个问题? │ 应提什么? │ 删去工作中不必要部分
对象 │为什么从此入手? │ 应找哪个? │ 时间 │为什么在这时做? │ 应何时做? │ 地点 │为什么在这里做? │ 应在何处做? │ 合并重复的工作内容
➢2、问题的目标 目标的层次性 目标的冲突
目标树
X
X1
X2
X3
目标冲突和利害冲突
在目标分析过程中，系统分析人员经常会发现， 许多关键情况往往是由于存在着相互冲突的分目 标造成的。这有两种情况：
– 一种是纯属专业性质的，即目标冲突问题； – 另一种是社会性质的，即利害冲突问题。
目标冲突
• 例如在进行产品设计时，所可能强调两个目标：
针对研究对象不同或同一对象的不同要求， 建立若干不同模型，可以用几个模型同时解决一 个问题，当然，也可以用一个模型解决多个问题。 投入产出模型、计量经济模型、系统动力学模型、 经济控制论模型是社会经济系统常用模型。
2、对各方案进行仿真计算
利用已建立的分析模型，对各替代方案可能产生的结 果进行仿真计算，通过不同方案、途径的输入、输出，可 进行系统比较分析，找到系统分析所需要的方案或措施， 这是系统分析过程中很重要的一环。通常采用如下的方法： 用IF～THEN方法寻找最佳方案；运用设定方案分析法寻找 方案。通过仿真方法得到许多信息，这些信息帮助分析者 考虑各种方案的优劣。
第五步：评比备选方案
在定量分析的基础上，考虑一些难以考虑的实际情况 和各种有关的无形因素，如政治、经济、军事、科技、环 境等，加上系统分析人员经验，经过反复推敲，最后为决 策者提供一组方案，以获得对所有可行方案的综合评价和 结论。如果不满意则返回确定目标处，重新开始。值得注 意的是给出的结论，不但要科学、正确，而且易被别人理 解。
它的整个过程可以归纳为初步分析、规范分析、 综合分析
• 基于系统分析过程的系统模型方法
预测未 来环境
阐明问题
谋划 备选 方案
建模和 估计后果
评比备 选方案
初步分析
5W1H 目标树 问题树 创造性技术
规范分析
时间序列分析，回归分 析，计量经济学， SS,GM,SD,情景分析， LP,NLP,目标规划，整数 规划，动态规划，图论 与网络分析，petri网， NN,遗传算法，存贮伦， 排队论，蒙特卡罗法等
–目标方之一放弃自己的利益 –保持其中一个目标，用其它方式补偿或部分补偿受损
方的利益 –通过协商调整目标系统，使之达到目标相容
阐明问题
• 3、环境和条件 环境是指存在于系统之外的相关因素的总
称（相关因素是指物质的、经济的、信息的和 人际的因素等）。 • 4、评价指标
合理性 层次性 • 5、收集和分析资料
三、基于主模型的系统模型体系
3、基于系统动力学的系统模型体系
通过结合其他的管理理论、思想、方法以及其他学科 领域方法或工具算法，可以弥补SD方法的不足或扩展其 功能。
SA程序图是SA的一般过程，也为全课程提供了基本 的逻辑框架，因而十分重要。在对其理解和应用上应 注意以下各点：
①重视做好初步 SA.5W1H(What/Why/Whp/Where/When/How)方法是 做好这段工作的基本线索。
➢任务的对象是什么?即要干什么?(What) ➢这个任务何以需要?即为什么这样干?(Why) ➢它 在 什 么 时 候 和 什 么 样 的 情 况 下 使 用 ? 即 何 时 干?(When) ➢使用的场所在哪里?即在何处干?(Where) ➢是以谁为对象的系统?即谁来干?(Who) ➢怎样才能解决问题?即如何干?(How)
·主模型
指分析研究某复杂系统问题所需要的主体模型方法， 如本篇将要介绍的投入产出分析、petri网、系统动力学 等。
·基于主模型的系统模型体系
有主模型及在实际应用中与这些主模型相互配合使用 来分析和解决问题的其他模型所共同形成的模型体系。
三、基于主模型的系统模型体系
1、基于投入产出分析的系统模型体系
投入产出分析 模拟政策效应； 及输入-输出关 数据说话；
预测经济发展 系清晰
追求平衡
假定条件；第 四象限无法编 制；确定型模 型
Petri网
动态结构分析； 离散、异步、 系统优化控制 并发复杂系统
图形化及丰富 的表达能力；
行为特性；
便于分析
模型复杂；分 析和求解较难； 模型重复性差， 学习能力弱
三、基于主模型的系统模型体系
人 │为什么由此人做? │ 应由谁做? │ 方法 │为什么这样做? │ 如何去做? │ 使工作尽量简化
第二步：谋划备选方案
• 方案的提出
– “集体创造”法 或“头脑风暴法” – “缺点、希望点”列举法 – 特性穷举法
• 方案的筛选
– 强状性 – 适应性 – 可靠性 – 现实性 （可操作性）
第三步：预测未来环境
通常，Petri网广泛与排队系统、可靠性工程等模 型方法，另外，还与遗传算法、启发式算法等软计算方 法结合使用，以实现调度优化等制造系统优化管理。
三、基于主模型的系统模型体系
3、基于系统动力学的系统模型体系
通过结合其他的管理理论、思想、方法以及其他学科 领域方法或工具算法，可以弥补SD方法的不足或扩展其 功能。
采样次数多， 计算量大
冲突分析
局势分析(事前 /后)
对抗型决策
逻辑分析、直 基本静态；优
观
先序较难确定
层次分析法
系统评价；
多目标决策分 析
递阶、可传递 结构
结构化、准量 化
规范操作；工 作量
模糊综合评判 法
系统评价
多主体
面宽、实用
投票机制；评 价主体
模型方法
主要功能
适用范围及条 件
特色
局限性或难点
综合分析
效用理论，关联矩 阵法， AHP,FCJ,DEA,决策 树,博弈论，CA
图1 基于系统分析过程的系统模型方法
第一步：阐明问题
➢1、问题的性质和范围 问题剖析报告：问题的结构、过程和势态 阶段结果报告：由来背景；重要性；可能采 取行动的组织和个人；利益 相关的组织和个人；目标、 评价指标、约束条件、备选 方案的初步描述、建议等
确定因素指找影响系统关键因素和它们之 间的关 联，这是系统分析的关键步骤。
阐明问题
• 阶段结果报告：问题的由来与背景；重要性；可能采取 行动的组织和个人；利益相关的组织和个人；目标、评 价指标、约束条件、备选方案的初步描述、建议等
• 阐明问题阶段约占系统分析全过程的时间的20%-25%
系统分析解决问题的“5W1H”