系統(tǒng)工程

1、系統(tǒng)工程,西安交通大學管理學院工業(yè)工程系 吳鋒,課程視頻網(wǎng)址,2024/3/19,清明上河圖(部分),2024/3/19,,,系統(tǒng)工程是一門交叉學科,三大學科的交叉：運籌學（OR）現(xiàn)代管理科學系統(tǒng)科學交叉：自然科學/社會科學在思想、理論、方法上按總體協(xié)調(diào)的需要，有機結(jié)合。,系統(tǒng)工程興起于二十世紀中葉，由于大系統(tǒng)（規(guī)模龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，影響因素眾多）頻繁出現(xiàn)而產(chǎn)生。,例如：大型水利工程系統(tǒng)（三峽電站）；跨地區(qū)電網(wǎng)系統(tǒng)；綜合交通

2、運輸系統(tǒng)；軍事指揮系統(tǒng)；社會經(jīng)濟系統(tǒng)；這些系統(tǒng)的的特點：多輸入，多輸出，人機系統(tǒng)。對這些系統(tǒng)運行機制與發(fā)展規(guī)律的研究，形成了系統(tǒng)工程。,熱門話題-穹頂之下,,第一章 系統(tǒng)工程概論,第一節(jié) 引言第二節(jié) 系統(tǒng)第三節(jié) 系統(tǒng)工程,第一節(jié) 引言,五個問題：為什么學習系統(tǒng)工程學習內(nèi)容及安排如何學好系統(tǒng)工程課程結(jié)構(gòu)（骨架）教材,一、為什么學習系統(tǒng)工程,認識和解決各種重大、復(fù)雜現(xiàn)實問題的需要；管理科學的要求西安交大的系統(tǒng)工程系

3、統(tǒng)工程 I （控制、大系統(tǒng)）系統(tǒng)工程 II （管理系統(tǒng)工程）系統(tǒng)工程 III （人口系統(tǒng)工程）系統(tǒng)工程是管理學院唯一的一類課程本科、碩士、博士論文中所用的方法多出于系統(tǒng)工程,二、學習內(nèi)容的安排,系統(tǒng)工程概論系統(tǒng)工程方法論結(jié)構(gòu)模型和解釋結(jié)構(gòu)模型狀態(tài)空間模型仿真模型及系統(tǒng)動力學方法系統(tǒng)評價管理決策及沖突分析,三、如何學好系統(tǒng)工程,注意培養(yǎng)系統(tǒng)思想（尤其獨特的思想）；注意綜合應(yīng)用所學的知識，綜合就是創(chuàng)造，發(fā)明創(chuàng)造很有限；

4、實踐性較強，注意主動聯(lián)系實際；計算機與系統(tǒng)工程；SE與OR被公認為管理學院最硬的兩門課（殺手），需給予足夠的重視；,四、課程骨架及特點,三大塊：基本概念與思想基本方法與模型（典型方法與模型）評價與決策；系統(tǒng)工程不系統(tǒng)；系統(tǒng)工程之我見；,五、參考書目,參考書目：汪應(yīng)洛，系統(tǒng)工程 機械工業(yè)出版社，第4版，2008；安德魯，P 塞奇，胡保生等譯，系統(tǒng)工程導(dǎo)論，西安交通大學出版社，2006；亞歷山大等著，胡保生譯，系統(tǒng)工程

5、理論與實踐，西安交通大學出版社，2006；,國外系統(tǒng)工程教育目標,有強烈的系統(tǒng)觀念，在任何時候、對任何問題都能顯示出系統(tǒng)觀點的思考能力，能充分理解問題的社會價值，有關(guān)因素和可能的后果；善于察覺和闡明問題，及時提出見解和方案；有想象力和創(chuàng)造力，有堅定的意志，不為他人和環(huán)境所左右；熟悉有關(guān)社會各界的意愿與動向；善于溝通主管人員、設(shè)計人員、使用人員和社會各界之間的信息交流；,第二節(jié) 系統(tǒng),一、系統(tǒng)的定義二、系統(tǒng)的特性整體性；

6、相關(guān)性；層次性；目的性；環(huán)境適應(yīng)性,,三、系統(tǒng)分類實體系統(tǒng)（物理系統(tǒng)）與概念系統(tǒng)（法律、方針、政策、經(jīng)濟）自然系統(tǒng)與人造系統(tǒng)開放系統(tǒng)與封閉系統(tǒng)靜態(tài)系統(tǒng)與動態(tài)系統(tǒng),工業(yè)企業(yè)系統(tǒng)實例,,第三節(jié) 系統(tǒng)工程,一、系統(tǒng)工程研究對象二、系統(tǒng)工程定義三、系統(tǒng)工程基本思想全局觀點總體最優(yōu)觀點實踐性觀點綜合性觀點定量定性相結(jié)合觀點問題導(dǎo)向與反饋控制,,四、系統(tǒng)工程與傳統(tǒng)工程的區(qū)別系統(tǒng)工程采用先決定整體框架，后進入詳細

7、內(nèi)部設(shè) 計的程序；系統(tǒng)工程試圖通過將構(gòu)成事物的要素的秩序加以適當?shù)呐渲脕硖岣哒w的功能，主張可采用不太可靠的元素構(gòu)成高可靠性的系統(tǒng)。其核心思想是綜合就是創(chuàng)造。傳統(tǒng)工程則堅持發(fā)明創(chuàng)造。系統(tǒng)工程是軟科學。軟科學特征：人（決策者，分析者）的重要作用多次反饋，反復(fù)協(xié)商信息的作用,,五、系統(tǒng)工程發(fā)展史（教材P3）六、系統(tǒng)工程理論基礎(chǔ)（教材P2-3）七、系統(tǒng)工程的應(yīng)用（教材P14）,第二章 系統(tǒng)工程方法論,第一節(jié) 系統(tǒng)工程的基本過程

8、一、霍爾方法論二、切克蘭德方法論,案例1 柔性制造系統(tǒng)的規(guī)劃,柔性制造系統(tǒng)是自動化制造的背景下的一種制造模式，其特點是自動化程度很高（無人工廠）；設(shè)備昂貴。所謂規(guī)化是指根據(jù)需求選擇合適的設(shè)備型號和數(shù)量，并做相應(yīng)的布置。,案例1 圖示,設(shè)計環(huán)境,零件不確定零件工藝不同在不同機床上進行不同加工依照不同次序，零件到達分布規(guī)律是隨機的，但符合某種分布，零件加工的過程相當于排隊網(wǎng)如何設(shè)計制造系統(tǒng)？,設(shè)計過程,總體思路——優(yōu)化,由于

9、設(shè)備昂貴，優(yōu)化目標為系統(tǒng)生產(chǎn)率；需要決策的變量很多，如機床類型、數(shù)量、小車軌道設(shè)計，機器人速度和緩沖站數(shù)目和類型等。,案例2 某合資企業(yè)組織結(jié)構(gòu)與人力資源問題,,問題：診斷并設(shè)計新的組織結(jié)構(gòu)“人人有事干，事事有人干”,方法論研究：從哪里開始著手解決問題？如何設(shè)計解決問題的過程？如何最終完成企業(yè)提出的問題？,一、霍爾方法論,基本思想：任何復(fù)雜問題都可以歸結(jié)為工程問題來研究，它強調(diào)明確目標，其核心思想是優(yōu)化，應(yīng)用定量的手段求得

10、最優(yōu)解。,二、 切克蘭德方法論,基本思想：社會經(jīng)濟問題屬于軟問題，很難用工程方法得到解決，其核心是“比較”與學習。目標是“改善”。,第二節(jié) 系統(tǒng)分析原理,一、闡明問題,1 幾個概念提出問題與解決問題硬問題與軟問題決策者，提出問題者，委托人與SA人員2闡明階段的工作內(nèi)容問題的性質(zhì)問題的條件,闡明階段的工作內(nèi)容,問題的性質(zhì)：問題提出者？決策者？他們的目的？相關(guān)問題？環(huán)境？,問題的條件（約束）大體資源？人力？物力

11、？財力？技術(shù)？時間？其他約束？,二、謀劃被選方案,1 案例：美國阿拉斯加原油運輸方案2 謀劃方案技術(shù)頭腦風暴法Delphi法635法類比法矩陣法系統(tǒng)創(chuàng)新思維輔助工具Mindmanager,案例：汽車驅(qū)動裝置,三、建模與預(yù)計后果,模型分類：分析模型仿真模型博奕模型判斷模型,四、預(yù)測未來環(huán)境,“情景分析法”案例：上海港新港選址（教材P33）,五、評比被選方案,評價方法：關(guān)聯(lián)矩陣法逐對比較法古林法AHP

12、法模糊評價法,六、系統(tǒng)工程報告,簡略報告（給決策人）主體報告（給委托人）技術(shù)報告（給專家，學位論文）,案例分析,某廠外購玻殼進廠入庫搬運路線的系統(tǒng)分析,第三章 系統(tǒng)模型與模型化技術(shù),建模步驟：意識模型可達矩陣（二元關(guān)系）骨架矩陣（縮減矩陣）多級遞階有向圖解釋結(jié)構(gòu)模型例 人口模型（教材P95）,遞階結(jié)構(gòu)模型,意識模型,系統(tǒng)分析思路：SA小組闡明問題（界定問題，系統(tǒng)與環(huán)境界定）要素間二元關(guān)系判斷,可達矩陣,S1

13、 S2 S3 S4 S5 S6 S7S1S2S3S4S5S6S7,有向圖,多級遞階有向圖,案例： 人口系統(tǒng)遞階結(jié)構(gòu)模型,二元關(guān)系（教材P95）可達矩陣多級遞階有向圖解釋結(jié)構(gòu)模型,范例:人口總量系統(tǒng)分析,影響人口總量的因素分析(討論)變量關(guān)系識別可達矩陣分析多級遞解有向圖解釋結(jié)構(gòu)模型,影響人口總量因素分析,期望壽命醫(yī)療保健水平國民生育能力計劃生育政策國民

14、思想民俗食物營養(yǎng)環(huán)境污染程度國民收入國民素質(zhì)出生率死亡率,二元關(guān)系判斷,多級遞解有向圖,人口ISM模型,討論,模型系統(tǒng)分析方法論意義模型缺陷定量關(guān)系模型修改（層次性要求，二元關(guān)系在確定）,MBA學員習作1荷澤發(fā)電廠發(fā)展系統(tǒng)分析,,企業(yè)內(nèi)部管理投資主體機組容量設(shè)備管理水平市場營銷能力原料成本,企業(yè)綜合競爭力市場機會電力供給能力電力需求量國家政策運營成本,荷澤發(fā)電廠發(fā)展系統(tǒng)分析影響因素,荷澤電廠發(fā)展

15、因果關(guān)系圖,,多級遞解有向圖,解釋結(jié)構(gòu)模型,MBA習作2火車中修流程效率研究,管理水平物流狀況質(zhì)量控制材料供應(yīng)設(shè)備狀況,技術(shù)能力人員數(shù)量工序銜接工藝要求生產(chǎn)布局,二元關(guān)系,多級遞解有向圖,火車中修流程效率ISM模型,MBA習作3飛機發(fā)動機維修效率研究,訂貨和外修周期培訓(xùn)不足技術(shù)熟練程度消耗件查找麻煩英文手冊難看懂工具增加難度零件質(zhì)量不穩(wěn)定,經(jīng)驗積累難以傳遞訂貨清單不規(guī)范零件檢查清洗質(zhì)量領(lǐng)取質(zhì)量時間

16、長工作安排裝配工期物料準備,二元關(guān)系(因果關(guān)系),多級遞解有向圖,ISM模型,第四章 狀態(tài)空間模型（數(shù)學模型）,（數(shù)學）模型建模概論機理法建模 （人口預(yù)測模型）擬合法建模兩類系統(tǒng)及其相應(yīng)狀態(tài)空間系統(tǒng)方程離散系統(tǒng)連續(xù)系統(tǒng)狀態(tài)空間方程實例連續(xù)系統(tǒng)：宏觀經(jīng)濟模型離散系統(tǒng)：1 人才系統(tǒng)；2 宏觀經(jīng)濟模型，教材P 114； 3 人口遷移模型,第一節(jié) 數(shù)學模型建模方法概述,1數(shù)學模型定義數(shù)學模型是案照某種數(shù)學語言（數(shù)學關(guān)系式

17、、拓撲結(jié)構(gòu)、計算機語言等）對研究對象系統(tǒng)的某些屬性抽象描述和定量表達的結(jié)果。2 利用數(shù)學模型建模程序例1 全球人口總數(shù)預(yù)測例2 城鎮(zhèn)人口遷移,數(shù)學模型建模程序,變量類型,,,3 建模方法圖解法：定性為主，變量不超過2~3個。機理法：定性+定量擬合法：定量為主，以歷史數(shù)據(jù)為依據(jù)建模及量化，建模根據(jù)某種假設(shè)，選擇一種理論模型和模式，用以解釋所觀察行為。如果所收集到的數(shù)據(jù)說明建模者的假設(shè)基本合理，則進一步按照某種法則去選擇模型參數(shù)

18、。（擬合法建模是實例：人口預(yù)測 ）,第二節(jié) 狀態(tài)空間系統(tǒng)方程,兩類系統(tǒng)連續(xù)系統(tǒng) ：工程系統(tǒng)。（微分方程描述）離散系統(tǒng) ：如銀行存款本利和（差分方程描述）。社會經(jīng)濟系統(tǒng)大多為離散系統(tǒng)。例 1 宏觀經(jīng)濟系統(tǒng)模型例2 銀行儲蓄,,例1 宏觀經(jīng)濟模型變量說明: ) Z(t)為總需；C(t)為總消費；I(t)為總投資；G(t)為政府支出；Y(t)為總供給；K(t)為總資本存量；vy(t)為期望資本存量。例2某人存入銀行一定數(shù)量的錢

19、，假定在t=KT時有 u(k)元，T為計息周期（例如月），利率為B，求第K 個周期的本利和y(k)。,系統(tǒng)方程,1 連續(xù)系統(tǒng)系統(tǒng)方程 ( t) = f( X(t),u (t), t) 狀態(tài)方程Y(t) =g(X(t), u(t),t) 輸出方程2離散系統(tǒng)系統(tǒng)方程 X(k+1) = F X(k)+ GU(k) 狀態(tài)方程 Y(k) = CX(k) + DU(k) 輸出方程 系統(tǒng)的階

20、數(shù),離散系統(tǒng)建模實例,例1 某企業(yè)人才系統(tǒng) 例2 城市人口遷移 例3 宏觀經(jīng)濟系統(tǒng)建模,,例1 考慮企業(yè)人才系統(tǒng)。某企業(yè)基年有技術(shù)員600人，助工800人，工程師200人，高工20人。各類人員每年平均脫離率（包括退休、調(diào)離、自然死亡等）分別為0.05, 0.06, 0.1,和0.09。晉升率分別為技術(shù)員每年晉升助工30%，助工晉升工程師20%，工程師晉升高工5%，請建立該系統(tǒng)動態(tài)人力資源模型。假定每年新分配來的大學生

21、直接轉(zhuǎn)入技術(shù)員。,,例2 預(yù)測城市人口流動，5個節(jié)點分別代表5個城市，節(jié)點I到節(jié)點j的權(quán)重為Pij（代表一年內(nèi)I鎮(zhèn)居民流向j鎮(zhèn)的概率）。任何城鎮(zhèn)居民 不是繼續(xù)留在本鎮(zhèn)就是流向其他城鎮(zhèn)。,第五章 系統(tǒng)動力學（System Dynamics,SD）,系統(tǒng)動力學概述系統(tǒng)動力學理論框架系統(tǒng)動力學建模系統(tǒng)動力學實例,系統(tǒng)動力學概述,MIT（麻省理工學院）弗雷斯特，米都斯全球化問題意大利菲亞特公司羅馬俱樂部增長的極限,系統(tǒng)動力學理論

22、框架,研究對象：社會經(jīng)濟系統(tǒng)社會經(jīng)濟系統(tǒng)特征：自律性，非線性，決策環(huán)節(jié)SD方法特征定性定量相結(jié)合：因果關(guān)系圖/流圖/DYNAMO方程多變量（可達上千個），可處理多重 反饋，可用計算機仿真 SD的理論基礎(chǔ)：狀態(tài)轉(zhuǎn)移,系統(tǒng)動力學建模,SD的物理模型SD的信息模型因果關(guān)系圖流圖（流圖表達）DYNAMO方程,系統(tǒng)動力學要點,四個基本要素：水準、信息、速率、流；兩個基本要素：水準、速率一個中心

23、思想：反饋控制,系統(tǒng)動力學基本實例,教材P129 （流圖模型）教材P133，人口模型（一階正反饋）教材P134，庫存模型（一階負反饋）教材P134，人才培訓(xùn)模型（二階負反饋）,DYNAMO方程中的表函數(shù),用于描述某些變量之間的非線形關(guān)系。表函數(shù)的功能用兩條語句表達：A VAR.K=TABLE(表名,輸入變量X.K,最小的X值Xm ,最大的X值XM,X的增量⊿X),T 表名=Y0,Y1,…YN,,表函數(shù)可以表達非線性問題,,系統(tǒng)

24、動力學復(fù)雜實例,例1 為研究新住宅對家具銷售量的影響，考慮分房和家具銷售兩個子系統(tǒng)：在分房子系統(tǒng)中，分房數(shù)量（FFL）的增加使新分到住房的戶數(shù)（XFS）增加，進而使未分房戶數(shù)（WFS）減少。其中，未分房數(shù)還受到需分房總戶數(shù)（XQS）的影響。分房數(shù)量與未分房戶數(shù)成比例，比較系數(shù)為FFX。在家具銷售子系統(tǒng)中，未買家具新房戶數(shù)（WMS）的增加使家具銷售量（XSL）成比例的增加，比例系數(shù)為XSX，銷售量的增加又使得已買家具戶數(shù)（YMS）增加

25、。假定一定時期內(nèi)（如若干年）內(nèi)XQS、FFX和 XSX保持不變。,,例2 人口與企業(yè)用地人口與經(jīng)濟增長：城市就業(yè)機會多，是人口流入城市的原因之一。但遷入者不一定馬上獲得就業(yè)機會，得知并取得就業(yè)機會需要一定時間。遷入人口的增加，促使城市企業(yè)擴大，從而工業(yè)經(jīng)濟擴大，形成附加需要，這種需要更加增大了該地區(qū)的就業(yè)機會。人口與土地使用：人口增加，除促進經(jīng)濟的增長外，還促使住宅建設(shè)按照人口增長的速度發(fā)展?，F(xiàn)在假定，可供產(chǎn)業(yè)和住宅用的土地是固定不

26、變的。因此，住宅儲備的增加，使可供企業(yè)擴大的用地減少。這樣，一旦沒有更多的土地可供使用，該地區(qū)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展就會受到抑制，勞動力需求減少，結(jié)果就業(yè)機會也就減少。潛在的移入者一旦知道就業(yè)機會減少，移入人口隨之減少，地區(qū)人口就停止了增長。,模型總結(jié),兩個“凡是”,“凡是復(fù)雜的，都是沒用的”,“凡是簡單的，都是錯誤的”,大作業(yè)與課堂案例討論安排,課堂案例討論：分組；角色安排：提出問題角色，決策者，解決問題角色；重點在模型；公開演講（每組1

27、0~15分鐘）（12月28日）,第六章 系統(tǒng)評價方法,第一節(jié)：系統(tǒng)評價原理第二節(jié)：關(guān)聯(lián)矩陣法第三節(jié)： 層次分析法第四節(jié)： 模糊綜合評判法,第六章 系統(tǒng)評價方法,一、意義,第一節(jié) 系統(tǒng)評價原理,二、概念系統(tǒng)評價（評價→價值） 對系統(tǒng)方案滿足系統(tǒng)目標程度的綜合分析及判定。 評價對象（What） 評價主體（Who） 效用：某主體對某種利益和損失所獨有的 感覺及反應(yīng)。,評價

28、目的（Why） 評價時期（When） 期初評價、期中評價、期末評價、跟蹤評價 評價地點（Where） 評價方法（How） 系統(tǒng)評價是多方面要素（5W1H）所構(gòu)成的問題復(fù)合體。,三、程序和方法,關(guān)聯(lián)矩陣法（原理性方法）層次分析法（評價要素多層次分布）模糊綜合評判法（多評價主體）,第六章:系統(tǒng)評價方法,第二節(jié) 關(guān)聯(lián)矩陣法,Vij = ?,方案預(yù)期結(jié)果例表,逐對比較法例表,評價尺度例表,關(guān)聯(lián)矩陣表

29、（逐對比較法）,第六章:系統(tǒng)評價方法,第三節(jié) 層次分析法,AHP方法步驟：（1）分析評價系統(tǒng)中各基本要素之間的關(guān)系，建立系統(tǒng)的遞階層次結(jié)構(gòu)（分解法、ISM法）； （2）對同一層次的各要素關(guān)于上一層次中某一準則的重要性進行兩兩比較，構(gòu)造判斷矩陣（專家調(diào)查法）； （3）由判斷矩陣計算被比較要素對于該準則的相對權(quán)重（方根法）；（4）計算各層要素相對于系統(tǒng)目的（總目標）的合成（總）權(quán)重，并據(jù)此對方案等排序（關(guān)聯(lián)

30、矩陣表及加權(quán)和法）。,第四節(jié)：模糊綜合評判法,隸屬度 rij 指多個評價主體對某個評價對象在第i個項目下作出第j等級評定的可能性程度。,若記：隸屬度矩陣為,評價項目權(quán)重向量為,評價等級分值向量為,則有：綜合隸屬度向量 S=W?R,綜合得分,第七章 決策分析方法,一、基本概念 決策是管理的重要職能，它是決策者對系統(tǒng)方案所做決定的過程和結(jié)果，決策是決策者的行為和職責。 按照H.A.西蒙(H.A.Simon)的觀點，“管

31、理就是決策”。因此，決策分析的一般過程也即管理系統(tǒng)分析的過程。,第一節(jié) 管理決策概述,二、決策問題的基本模式和常見類型 W ij=f(Ai，θj) i=1,m，j=1,n 其中：Ai——決策者的第i種策略或第i種方案。屬于決策變量，是決策者的可控因素。 θj——決策者和決策對象(決策問題)所處的第j種環(huán)境條件或第j種自然狀態(tài)。屬于狀態(tài)變量，是決策者不可控制的因素。 Wij——決策者在第j種狀態(tài)下選擇

32、第i種方案的結(jié)果，是決策問題的價值函數(shù)值，一般叫益損值、效用值。 根據(jù)決策問題的基本模式，可劃分決策問題的類型，其結(jié)果如圖7—1所示。其中依照θj的不同所得到的四種類型是最基本和最常見的劃分。,,,圖7—1 決策問題類型劃分示意圖,三、幾類基本決策問題的分析,1.確定型決策 條件：(1)存在決策者希望達到的明確目標(收益大或損失小等)；(2)存在確定的自然狀態(tài)；(3)存在著可供選擇的兩個以上的行動方案；(4)不同

33、行動方案在確定狀態(tài)下的益損值可以計算出來。 方法：在方案數(shù)量較大時，常用運籌學中規(guī)劃論等方法來分析解決，如線性規(guī)劃、目標規(guī)劃。 嚴格地來講，確定型問題只是優(yōu)化計算問題，而不屬于真正的管理決策分析問題。,2.風險型決策 條件：(1)(同確定型)；(2)存在兩個以上不以決策者主觀意志為轉(zhuǎn)移的自然狀態(tài)，但決策者或分析人員根據(jù)過去的經(jīng)驗和科學理論等可預(yù)先估算出自然狀態(tài)的概率值P(θj)； (3)(同確定型)；(4

34、)(同確定型)。 方法：期望值、決策樹法。 風險型決策問題是一般決策分析的主要內(nèi)容。在基本方法的基礎(chǔ)上，應(yīng)注意把握信息的價值及其分析和決策者的效用觀等重要問題。,3.不確定型決策 條件：(1)(同確定型)；(2)自然狀態(tài)不確定，且其出現(xiàn)的概率不可知；(3)(同確定型)；(4)(同確定型)。 方法：樂觀法(最大最大原則)、悲觀法(最小最大原則)、等概率法(Laplace準則；也是一種特殊的風險型決策)、后

35、悔值法(Savage準則或后悔值最大最小原則)。 對于不確定型決策分析問題，若采用不同求解方法，則所得的結(jié)果也會有所不同，因為這些決策方法是各自從不同的決策準則出發(fā)來選擇最優(yōu)方案的。而具體采用何種方法，又視決策者的態(tài)度或效用觀而定，在理論上還不能證明哪種方法是最為合適的。,4.對抗型決策 Wij=f(Ai，Bj) i=1,m , j= 1,n 其中：A——決策者的策略集； B——競爭對手的策略集

36、 可采用對策論及其沖突分析等方法來分析解決。這類決策分析問題是當前管理、經(jīng)濟界比較關(guān)注的問題。,,,5.多目標決策,第七章:決策分析方法,第二節(jié) 風險型分析決策,一、風險型決策分析的基本方法,1.期望值法 期望值法就是利用概率論中隨機變量的數(shù)學期望公式算出每個行動方案的益損期望值并加以比較。若采用決策目標(準則)是期望收益最大，則選擇收益期望值最大的行動方案為最優(yōu)方案；反之，若決策目標是期望費用最小，則采用費用期望值最小

37、的方案為最優(yōu)方案。,2.決策樹法 所謂決策樹法就是利用樹形圖模型來描述決策分析問題，并直接在決策樹圖上進行決策分析。其決策目標(準則)可以是益損期望值或經(jīng)過變換的其它指標值。,3.多級決策樹 如果只需作一次決策，其分析求解即告完成，則這種決策分析問題就叫做單級決策。反之，有些決策問題需要經(jīng)過多次決策才告完成，則這種決策問題就叫做多級決策問題。應(yīng)用決策樹法進行多級決策分析叫做多級決策樹。,二、信息的價值,決策所需的信息一般

38、可以分為兩類。一類是完全信息，即據(jù)此可以得到完全肯定的自然狀態(tài)信息，這樣就有助于正確的決策，從而使決策結(jié)果能獲得較大的收益，但為獲得完全信息的代價也相當可觀，而且在現(xiàn)實中和在多數(shù)情況下，要獲得這種完全信息也較為困難或根本不可能做到；另一類是抽樣信息，這是一類不完全可靠的信息。通過抽樣所獲得的信息，用統(tǒng)計方法來推斷自然狀態(tài)出現(xiàn)的概率，據(jù)此來選擇行動方案。抽樣信息雖不十分可靠，但為獲得此類信息的代價也較小，且在實際中和在多數(shù)情況下，也只可能

39、獲得這類信息以供決策之需。,三、效用曲線的應(yīng)用,第七章:決策分析方法,第三節(jié) 沖突分析,一、對策論與沖突分析 沖突分析(Conflict Analysis)是國外近年來在經(jīng)典對策論(Game Theory)和偏對策理論(Metagame Theory)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種對沖突行為進行正規(guī)分析(Formal Analysis)的決策分析方法。,其主要特點是能最大限度地利用信息，通過對許多難以定量描述的現(xiàn)實問題的

40、邏輯分析，進行沖突事態(tài)的結(jié)果預(yù)測和過程分析(預(yù)測和評估、事前分析和事后分析)，幫助決策者科學周密地思考問題。它是分析多人決策和解決多人競爭問題的有效工具之一。國外已在社會、政治、軍事、經(jīng)濟等不同領(lǐng)域的糾紛談判、水力資源管理、環(huán)境工程、運輸工程等方面得到了應(yīng)用，我國也已在社會經(jīng)濟、企業(yè)經(jīng)營和組織管理等領(lǐng)域開始應(yīng)用。 對策(Game)是決策者在某種競爭場合下作出的決策，是一種人為的不確定型決策(競爭或?qū)剐蜎Q策)。作為一類特殊的決策

41、問題，對策的基本模式(概念模型)如圖7—10所示。,圖7—10 對抗型決策的概念模型,對策論起源于20世紀20年代初，40年代中和60年代中均得到了很大發(fā)展，70年代以來在許多方面又取得了豐碩成果。 70年代初，N.Howard(英)提出了一種以現(xiàn)實生活中最容易出現(xiàn) 的情況為基礎(chǔ)的對策理論——Metagame Theory(偏對策理論)。其基本思想是認為在選擇策略時要考慮其他局中人可能的反應(yīng)，即將各局中人的策略作為一種函數(shù)，使其

42、構(gòu)成更高一級的對策，即偏對策。另外，在該理論描述中，主張用結(jié)局的優(yōu)先序代替其贏得值，從而使得對策模型的可實現(xiàn)性大大增強。,到了80年代，M.Fraser和W.Hipel(加拿大)在偏對策的基礎(chǔ)上，提出了一種研究沖突事態(tài)的方法——沖突分析方法，從而使得對策理論更加實用化。該方法的提出也迎合了近一、二十年來對策化(gaming)或通過模擬手段來研究對策問題的趨勢。 沖突分析方法的主要特色是： (1)  能最大限度

43、地利用信息，尤其對許多難以定量分析的問題，用沖突分析解決起來更顯得得心應(yīng)手，因而較適于解決工程系統(tǒng)中考慮社會因素影響時的決策問題和社會系統(tǒng)中的多人決策問題。,(2)  具有嚴謹?shù)臄?shù)學(集合論)和邏輯學基礎(chǔ)，是在一般對策論基礎(chǔ)上發(fā)展起來的偏對策理論的實際應(yīng)用。 (3)沖突分析既能進行沖突事態(tài)的結(jié)果預(yù)測(事前分析)，又能進行事態(tài)的過程描述和評估(事后分析)，從而可為決策者提供多方面有價值的決策信息，并可進行政策和決策行為的

44、分析。 (4)分析方法在使用中幾乎不需任何的數(shù)學理論和復(fù)雜的數(shù)學方法，很容易被理解和掌握。主要分析過程還可用計算機、通過人—機對話解決，因而具有很強的實用性。目前，使用較多的沖突分析軟件是CAP(Conflict Analysis Program)或DM(Decision Maker)。,(5)沖突分析用結(jié)局的優(yōu)先序代替了效用值，并認為對結(jié)局比較判斷時可無傳遞性，從而在實際應(yīng)用中避開了經(jīng)典對策論關(guān)于效用值和傳遞性假設(shè)等障礙。

45、二、沖突分析的程序及要素 1、沖突分析的一般過程 沖突分析的一般過程或程序如圖7—11所示。,圖7—11 沖突分析過程示意圖,(1)對沖突事件背景的認識與描述以對事件有關(guān)背景材料的收集和整理為基本內(nèi)容。整理和恰當?shù)拿枋鍪欠治鋈藛T的主要工作。主要包括： ①沖突發(fā)生的原因(起因)及事件的主要發(fā)展過程； ②爭論的問題及其焦點； ③可能的利益和行為主體及其在事件中的地位及相互關(guān)系； ④有關(guān)

46、各方參與沖突的動機、目的和基本的價值判斷； ⑤各方在沖突事態(tài)中可能獨立采取的行動。 對背景的深刻了解和恰當描述，是對復(fù)雜的沖突問題進行正規(guī)分析的基礎(chǔ)。,(2)沖突分析模型(建模)是在初步信息處理之后，對沖突事態(tài)進行穩(wěn)定性分析用的沖突事件或沖突分析要素間相互關(guān)系及其變化情況的模擬模型，一般用表格形式比較方便。 (3)穩(wěn)定性分析是使沖突問題得以“圓滿”解決的關(guān)鍵，其目的是求得沖突事態(tài)的平穩(wěn)結(jié)局(局勢)。所謂平穩(wěn)局

47、勢，是指對所有局中人都可接受的局勢(結(jié)果)，也即對任一局中人i，更換其策略后得到新局勢，而新局勢的效用值(贏得)或偏好度都較原局勢為小，則稱原來的局勢為平穩(wěn)局勢。因在平穩(wěn)狀態(tài)下，沒有一個局中人愿意離開他已經(jīng)選定的策略。故平穩(wěn)結(jié)局亦為最優(yōu)結(jié)局(最優(yōu)解)。穩(wěn)定性分析必須考慮有關(guān)各方的優(yōu)先選擇和相互制約。,(4)結(jié)果分析與評價 主要是對穩(wěn)定性分析的結(jié)果(即各平穩(wěn)局勢)做進一步的邏輯分析和系統(tǒng)評價，以便向決策者提供有實用價值的決策參考信息。

48、 2、沖突分析的基本要素 沖突分析的要素(也叫沖突事件的要素)是使現(xiàn)實沖突問題模型化、分析正規(guī)化所需的基本信息，也是對原始資料處理的結(jié)果。主要有： (1)時間點：是說明“沖突”開始發(fā)生時刻的標志；對于建模而言，則是能夠得到有用信息的終點。因為沖突總是一個動態(tài)的過程，各種要素都在變化，這樣很容易使人認識不清，所以需要確定一個瞬間時刻，使問題明朗化。但時間點不直接進入分析模型。,(2)局中人(Players)：是指參

49、與沖突的集團或個人(利益主體)，他們必須有部分或完全的獨立決策權(quán)(行為主體)。沖突分析要求局中人至少有兩個或兩個以上。局中人集合記作N，N|=n≥2。 (3)選擇或行動(Options)：是各局中人在沖突事態(tài)中可能采取的行為動作。沖突局勢正是由各方局中人各自采取某些行動而形成的。每個局中人一組行動的某種組合稱為該局中人的一個策略(Strategy)。第i個局中人的行動集合記作Oi ,|Oi|=ki。 (4)結(jié)局(Outc

50、omes)。各局中人沖突策略的組合共同形成沖突事態(tài)的結(jié)局。全體策略的組合(笛卡爾乘積或直積)為基本結(jié)局集合，記作T，|T|=？。結(jié)局是沖突分析問題的解。,(5)優(yōu)先序或優(yōu)先向量(Preference Vector)。各局中人按照自己的目標要求及好惡標準，對可能出現(xiàn)的結(jié)局(可行結(jié)局)排出優(yōu)劣次序，形成各自的優(yōu)先序(向量)。,三、CA基本方法舉例——Cuban Missile Crisis (CMC),1.背景 1956年末至

51、1959 1961年4月及1961年中 1962年10月14日 美 蘇 ① 維持現(xiàn)狀 ① 維持現(xiàn)狀 ② 實施空襲 ② 撤除導(dǎo)彈基地 ③ 設(shè)置封鎖圈 ③ 加劇局勢緊張化 本分析的類型和目的,2.

52、建模（1）明確基本要素 時間點：1962年10月中旬 局中人：美、蘇 行動：美 —— ① 空襲 ② 封鎖 蘇 —— ① 撤除 ② 升級（2）表達及綜合結(jié)局,,,美：,蘇：,,（3）確定優(yōu)先序,,3. 穩(wěn)定性分析,基本假設(shè)：①每個局中人都將不斷朝著對自己最有利的方向改變其策略；②局中人在決定自己的選擇時，都會考慮到其他局中人可能的反應(yīng)及對本人

53、的影響；③全局平穩(wěn)結(jié)局首先對每個局中人來說都是個體平穩(wěn)的。 （1）確定單方面改進結(jié)局UI（Unilateral Improvement） （2）確定個體穩(wěn)定狀態(tài) ① 合理穩(wěn)定（Rational stable——R） ② 連續(xù)處罰穩(wěn)定（Sequentially sanctioned stable——S） ③ 非穩(wěn)定（Unstable——U） （3）確定全局平穩(wěn)結(jié)局（E

54、quilibrium——E）,,,4. 結(jié)果分析,,四、沖突分析一般方法,不可行結(jié)局的類型（Type）,,n人沖突中第i個局中人穩(wěn)定性分析的程序,第十一章 課程小結(jié),問題系統(tǒng)分析模型與方法評價與決策,問題,“‘系統(tǒng)工程’課程內(nèi)容不系統(tǒng)”,,系統(tǒng)工程（SE)是從總體出發(fā),合理開發(fā)、運行、革新一個大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)（特別是管理系統(tǒng)）所需思想、理論、程序、方法的總和（或總稱），屬于一門綜合性的工程技術(shù)和交叉學科。 通過

55、學習，主要使學生掌握研究與解決各種復(fù)雜管理問題的系統(tǒng)分析原理及方法。,系統(tǒng)分析（SA）是在對系統(tǒng)問題現(xiàn)狀及目標充分挖掘的基礎(chǔ)上，運用建模及預(yù)測、優(yōu)化、仿真、評價等方法，對系統(tǒng)的有關(guān)方面進行定性與定量相結(jié)合的分析，為決策者選擇滿意的系統(tǒng)方案提供決策依據(jù)的分析研究過程。 SA是SE的核心內(nèi)容、分析過程和基本方法。,,,初步SA,規(guī)范分析,系統(tǒng)分析(SA)程序圖,綜合分析,,,初步分析,,規(guī)范分析,綜合分

56、析,ISM實用化方法原理圖,初步分析,規(guī)范分析,綜合分析,SD工作程序圖,,,初步分析,規(guī)范分析,綜合分析,系統(tǒng)評價程序圖,沖突問題,背景描述,建立沖突分析模型,穩(wěn)定性分析,結(jié)果分析與評價,決策,,,,,,,,,初步分析,規(guī)范分析,綜合分析,沖突分析（CA)程序圖,認識問題,探尋目標,綜合方案,模型化,優(yōu)化或仿真分析,,系統(tǒng)評價,決策（分析）,,,,,,,,,,,5W1H,5W1H,目標樹,創(chuàng)造性技法,ISM,SS,