系统工程的基本方法课件.ppt

在在第第一一章章中中，，我我们们比比较较详详尽尽地地介介绍绍了了系系统统的的概概念念、、系系统统工工程程的的基基本本知知识识、、系系统统工工程程发发展展简简史史和和农农业业系系统统工工程程等等内内容容，，这这对对于于建建立立系系统统的的观观点点，，进进而而正正确确地地进进行行思思维维和和工工作作是是十十分分重重要要的的但但是是，，只只有有系系统统观观点点、、整整体体优优化化的的目目标标还还只只是是空空中中楼楼阁阁，，要要想想解解决决具具体体的的实实际际问问题题，，还还必必须须有有相相适适应应的的方方法，这就是本章所要介绍的中心内容法，这就是本章所要介绍的中心内容第二章第二章 系统工程的基本方法系统工程的基本方法1系统工程的基本方法 首先说明，由于系统工程学科的综合性，在首先说明，由于系统工程学科的综合性，在解决实际问题中所采用的方式和方法是很多的，解决实际问题中所采用的方式和方法是很多的，但概括起来主要有五个基本方法：但概括起来主要有五个基本方法：一、逻辑思维过程总体设计方法；一、逻辑思维过程总体设计方法；二、开展综合研究的方法；二、开展综合研究的方法；三、模型化的研究方法；三、模型化的研究方法；四、系统工程中的价值评定方法；四、系统工程中的价值评定方法；五、系统控制的方法五、系统控制的方法 显然，这五个基本方法作为一个有机整体，显然，这五个基本方法作为一个有机整体，都是为实现系统整体优化目标服务的，下面就分都是为实现系统整体优化目标服务的，下面就分别加以介绍。

别加以介绍2系统工程的基本方法一、霍尔三维结构模型一、霍尔三维结构模型 １９６９年，美国学者霍尔（Ａ１９６９年，美国学者霍尔（Ａ. .ＤＤ. .Ｈａｌｌ）Ｈａｌｌ）发表了系统工程的工作步骤、程序和基本知识的发表了系统工程的工作步骤、程序和基本知识的三维结构模型（见图）其中时间维是按时间顺三维结构模型（见图）其中时间维是按时间顺序划分七个阶段，即规划、拟定方案、系统研究、序划分七个阶段，即规划、拟定方案、系统研究、生产、安装、运转、更新；逻辑维是按科学思维生产、安装、运转、更新；逻辑维是按科学思维程序分为七个步骤，即明确问题、设计系统目标、程序分为七个步骤，即明确问题、设计系统目标、系统综合、系统分析、系统优化、决策、实施，系统综合、系统分析、系统优化、决策、实施，知识维则说明在完成系统工程的各个阶段、步骤知识维则说明在完成系统工程的各个阶段、步骤所需要的有关专业知识所需要的有关专业知识第一节第一节 逻辑思维过程总体设计方法逻辑思维过程总体设计方法3系统工程的基本方法 霍尔三维结构模型霍尔三维结构模型生产生产工程技术工程技术社会科学社会科学规划规划拟定方案拟定方案系统研究系统研究安装安装运转运转更新更新设计系统指标设计系统指标系统综合系统综合系统分析系统分析系统优化系统优化明确问题明确问题决策决策实施实施时间维时间维知识维知识维逻辑维逻辑维4系统工程的基本方法１１ 明确问题明确问题 明确问题是做好各项工作的前提条件，一般明确问题是做好各项工作的前提条件，一般而言，主要包括如下几个方面内容：而言，主要包括如下几个方面内容： 第一，要明确问题的性质。

即指是什么样的第一，要明确问题的性质即指是什么样的系统问题（是硬件开发？还是软件设计等）；提系统问题（是硬件开发？还是软件设计等）；提出的主要指标（如工期，可靠性、先进性等）；出的主要指标（如工期，可靠性、先进性等）；问题的复杂程度评估等问题的复杂程度评估等 第二，要明确系统开发的目的和意义为此第二，要明确系统开发的目的和意义为此要较全面地了解生产急需情况及国内外研究现状，要较全面地了解生产急需情况及国内外研究现状，进而为设计系统目标提供依据进而为设计系统目标提供依据5系统工程的基本方法 第三，要明确系统的边界，即建立系统与环第三，要明确系统的边界，即建立系统与环境的概念，从而为确定系统的输入与输出关系提境的概念，从而为确定系统的输入与输出关系提供依据 第四，要明确为完成该项开发活动可能提供第四，要明确为完成该项开发活动可能提供的人、财、物等方面的条件的人、财、物等方面的条件 总之，明确问题就是要做到心中有数，是从总之，明确问题就是要做到心中有数，是从多侧面、多层次对问题进行了解的过程，进而为多侧面、多层次对问题进行了解的过程，进而为最终解决问题奠定基础。

最终解决问题奠定基础6系统工程的基本方法２２ 设计系统目标设计系统目标 系统目标是系统有序运动的目的指向，也是系统目标是系统有序运动的目的指向，也是优化系统结构的基本依据因此，一般认为，目优化系统结构的基本依据因此，一般认为，目标研究比实现目标还困难标研究比实现目标还困难 设计系统目标是件关系全局的大事，必须慎设计系统目标是件关系全局的大事，必须慎而又慎 设计系统目标时，一般可分为两个阶段：首设计系统目标时，一般可分为两个阶段：首先进行目标体系设计包括总目标、分目标和具先进行目标体系设计包括总目标、分目标和具体目标三个层次，如图所示体目标三个层次，如图所示7系统工程的基本方法目标体系层次结构目标体系层次结构2 23 3总目标总目标分目标分目标具体目标具体目标1 18系统工程的基本方法 总总目目标标是是系系统统开开发发的的目目的的指指向向，，既既是是核核心心，，也也是是灵灵魂魂；；分分目目标标和和具具体体目目标标是是为为系系统统评评价价而而设设置置的的评评价价体体系系其其中中第第3 3层层目目标标大大都都是是可可量量化化的的从从而而为为下下一一步步指指标标研研究究提提供供了了依依据据。

根根据据经经验验，，目标体系设计应注意以下三条原则：目标体系设计应注意以下三条原则：9系统工程的基本方法 第第一一，，突突出出主主要要目目标标原原则则在在选选择择目目标标时时不不能能面面面面俱俱到到，，致致使使目目标标数数量量过过度度膨膨涨涨这这样样不不仅仅大大大大增增加加总总体体工工作作，，更更主主要要的的还还容容易易冲冲淡淡对对主主要要目目标标的的注注意意力力，，影影响响集集中中主主要要精精力力解解决决主主要要矛矛盾盾 第第二二，，目目标标独独立立性性原原则则若若在在同同层层次次不不同同目目标标之之间间存存在在着着明明显显的的相相关关关关系系，，如如农农林林牧牧付付渔渔各各业业产产值值自自然然隐隐含含着着农农业业内内部部结结构构关关系系，，此此时时应应采采取取保保留留主主要要目目标标原原则则，，以以体体现现目目标标的的独独立立性性这这样不仅可减少目标数量，而且不丢失必要的信息样不仅可减少目标数量，而且不丢失必要的信息10系统工程的基本方法 第第三三，，有有利利决决策策原原则则这这在在制制定定复复杂杂大大系系统统发发展展战战略略规规划划时时意意义义更更为为明明显显。

为为使使决决策策者者快快速速而而准准确确地地了了解解不不同同方方案案的的基基本本情情况况，，有有必必要要把把决决策策者者关关心心的的一一些些综综合合性性目目标标列列出出来来，，我我们们把把它它定定义义成成决决策策支支持持信信息息目目标标这这样样决决策策者者可可很很快快得得到到决策支持信息，从而增强了战略目标的实用性决策支持信息，从而增强了战略目标的实用性11系统工程的基本方法 在在完完成成指指标标体体系系设设计计后后，，一一般般来来讲讲就就应应进进行行量量化化指指标标研研究究由由于于具具体体指指标标很很多多，，加加之之相相关关因因素素也也很很多多这这部部分分工工作作的的难难度度也也是是很很大大的的从从研研究究方方法法看看，，也也依依研研究究对对象象不不同同而而异异概概括括起起来来大大体分三种情况：体分三种情况：12系统工程的基本方法 一是借助各种预测技术，通过建立不同预测一是借助各种预测技术，通过建立不同预测模型给出不同时刻的量化指标；模型给出不同时刻的量化指标； 二是建立总体协调优化模型，通过计算机求二是建立总体协调优化模型，通过计算机求解给出不同时刻的量化指标；解给出不同时刻的量化指标； 三是首先进行子系统优化，然后通过系统组三是首先进行子系统优化，然后通过系统组装和总体协调给出不同时刻的量化指标。

装和总体协调给出不同时刻的量化指标13系统工程的基本方法 不管采用什么方法，在最后给出量化指标时，不管采用什么方法，在最后给出量化指标时，都应满足下面三条原则：都应满足下面三条原则： 第一，与上级大系统指标要求相一致原则；第一，与上级大系统指标要求相一致原则； 第二，指标的先进性与可行性相统一原则；第二，指标的先进性与可行性相统一原则； 第三、留出置信区间原则第三、留出置信区间原则14系统工程的基本方法农业系统目标设计实例农业系统目标设计实例某农业系统目标设计实例，供参考某农业系统目标设计实例，供参考O O1 1- -经济效经济效益分目标益分目标P P1 1- -农业总农业总产值产值( (万元万元) )P P2 2- -人均人均收入收入( (元元) )P P3 3- -上交粮食上交粮食( (吨吨) )P P4 4- -工业上交工业上交利税利税( (元元) )P P5 5- -森林覆森林覆被率被率(%)(%)P P6 6- -亩施有亩施有机肥机肥( (公斤公斤) )O O- -系系统统发发展展总总目目标标O O2 2- -社会效社会效益分目标益分目标O O3 3- -生态效生态效益分目标益分目标时序指标集时序指标集 1990 1995 2000 1990 1995 2000103.5-103.5-115.4115.4500-500-6006003003007.7-7.7-9.09.015-1815-18750-750-10001000/ / / / / / 20020012-1512-15650-650-800800目目标标体体系系350350207.1-207.1-225.0225.0876-876-10001000400-400-1200120018-2118-2112.0-12.0-15.015.015系统工程的基本方法 ３３ 系统综合系统综合 综合就是组装，也是创造。

综合就是组装，也是创造系统综合是根据系系统综合是根据系统目标要求，综合加工信息，形成系统概念，并统目标要求，综合加工信息，形成系统概念，并使目标达成的创造性劳动过程系统综合的核心使目标达成的创造性劳动过程系统综合的核心是概念开发，而不是具体设计如阿波罗登月系是概念开发，而不是具体设计如阿波罗登月系统，在工程进入具体设计之前，首先应构思不同统，在工程进入具体设计之前，首先应构思不同的登月系统方案的登月系统方案——即概念开发活动然后通过比即概念开发活动然后通过比较分析确定最佳行动方案较分析确定最佳行动方案 系统综合可细分为技术综合与环境综合系统综合可细分为技术综合与环境综合16系统工程的基本方法 ４４. .系统分析系统分析 对系统分析的理解，国内外有不同的解释，对系统分析的理解，国内外有不同的解释，在日本《世界大百科年鉴》一书中解释成：系统在日本《世界大百科年鉴》一书中解释成：系统分析可作为系统工程的同义词来理解而美国分析可作为系统工程的同义词来理解而美国《麦氏科学技术大百科全书》则解释成：用数学《麦氏科学技术大百科全书》则解释成：用数学方法研究系统问题叫系统分析。

方法研究系统问题叫系统分析17系统工程的基本方法 系统分析是系统工程人员使用科学的工具和系统分析是系统工程人员使用科学的工具和方法，对系统的目的、功能、环境、费用、效益方法，对系统的目的、功能、环境、费用、效益等进行充分的调查研究，通过数据处理和模型化等进行充分的调查研究，通过数据处理和模型化方法，得出评价系统功能、费用等量化指标，来方法，得出评价系统功能、费用等量化指标，来作为决策者确定最优方案的依据作为决策者确定最优方案的依据18系统工程的基本方法 具体讲系统分析主要包括如下几方面内容：具体讲系统分析主要包括如下几方面内容： ① ①系统环境分析包括自然环境和社会环境系统环境分析包括自然环境和社会环境如资源潜力、市场情况、投资能力、人口发展等如资源潜力、市场情况、投资能力、人口发展等 ② ②方案可行性分析重点分析方案的先进性、方案可行性分析重点分析方案的先进性、实用性和可操作性实用性和可操作性 ③ ③经济活动分析主要包括投入产业分析，经济活动分析主要包括投入产业分析，投资效益分析等投资效益分析等19系统工程的基本方法 ５５. .系统优化系统优化 在满足一组约束条件情况下，使目标函数取在满足一组约束条件情况下，使目标函数取得极大值或极小值的求解过程。

显然，这种解释得极大值或极小值的求解过程显然，这种解释必须首先建立相应的数学优化模型，然后借助计必须首先建立相应的数学优化模型，然后借助计算实现优化的目的但是，从系统工程的角度来算实现优化的目的但是，从系统工程的角度来看，光有上面数学优化还是不够的，这是因为现看，光有上面数学优化还是不够的，这是因为现实系统都是复杂的开放大系统，不仅涉及因素众实系统都是复杂的开放大系统，不仅涉及因素众多，而且要求兼顾多目标多，而且要求兼顾多目标20系统工程的基本方法 因此，借助数学模型来模拟现实系统，并达因此，借助数学模型来模拟现实系统，并达到最优是因难的，甚至是不可能的另外，评定到最优是因难的，甚至是不可能的另外，评定方案的优劣是由决策者裁定的，这就要求系统工方案的优劣是由决策者裁定的，这就要求系统工程工作者提供多个可供选择的方案并为决策者程工作者提供多个可供选择的方案并为决策者提供明确的决策支持信息提供明确的决策支持信息——即方案的综合评定意即方案的综合评定意见所以系统优化应该包括模型优化和多方案综见所以系统优化应该包括模型优化和多方案综合评定两部分内容，最后以推荐方案形式供决策合评定两部分内容，最后以推荐方案形式供决策者参考。

者参考 综上所述，系统优化可概括成如图２－４的综上所述，系统优化可概括成如图２－４的形式21系统工程的基本方法系统综合系统综合现实系统模型化现实系统模型化系统分析系统分析计算机求解计算机求解方案可行方案可行? ?可行方案集可行方案集评价指标评价指标多目标综合评定多目标综合评定系统优化过程框图系统优化过程框图方案设计方案设计推荐方案输出推荐方案输出22系统工程的基本方法 ６６. .决策决策 这是领导者的主要工作，也是体现整体性原这是领导者的主要工作，也是体现整体性原则不可缺少的环节系统工程工作者向决策者推则不可缺少的环节系统工程工作者向决策者推出提荐方案意见，但不等于决策，决策者有权选出提荐方案意见，但不等于决策，决策者有权选中，也有权不选中这里要强调说明一点，决策中，也有权不选中这里要强调说明一点，决策是一项独立性很强的活动，决策者可能在推荐方是一项独立性很强的活动，决策者可能在推荐方案中选择一个方案，也可能全部否定此时任何案中选择一个方案，也可能全部否定此时任何人都无权干涉当然，决策结果也会有多种可能，人都无权干涉当然，决策结果也会有多种可能，其中两个极端情况是：一是取得极大成功，这说其中两个极端情况是：一是取得极大成功，这说明决策者非常胜任工作，水平很高；二是以失败明决策者非常胜任工作，水平很高；二是以失败而告终，此时应由决策者承担全部责任。

而告终，此时应由决策者承担全部责任23系统工程的基本方法 ７７. .实施实施 把决策意见（选中的方案）落实到行动上叫把决策意见（选中的方案）落实到行动上叫实施这是系统开发最为壮观的时刻，也是检验实施这是系统开发最为壮观的时刻，也是检验优化方案的唯一尺度由于在实施过程中，涉及优化方案的唯一尺度由于在实施过程中，涉及到资源的配置，人、财、物的调配等重大问题的到资源的配置，人、财、物的调配等重大问题的决策，很明显，在实施阶段决策者就是直接指挥决策，很明显，在实施阶段决策者就是直接指挥者，而系统工程人员则退居从属地位者，而系统工程人员则退居从属地位24系统工程的基本方法 二、逻辑思维过程总体设计二、逻辑思维过程总体设计 逻辑思维过程总体设计是系统综合的具体化逻辑思维过程总体设计是系统综合的具体化它是根据具体任务和目标要求，崐全面构思行动它是根据具体任务和目标要求，崐全面构思行动方案，使目标达成的创造性劳动过程逻辑思维方案，使目标达成的创造性劳动过程逻辑思维过程总体设计一般表述成框图形式，也就是把开过程总体设计一般表述成框图形式，也就是把开展系统研究的步骤、方法及有关科学知识的运用展系统研究的步骤、方法及有关科学知识的运用有机地综合在一张图上。

这个框图从开题论证，有机地综合在一张图上这个框图从开题论证，一直到最优方案的确定与评价，反映了整个系统一直到最优方案的确定与评价，反映了整个系统设计的全部思想和准备采用的研究方法设计的全部思想和准备采用的研究方法25系统工程的基本方法 在实际工作中，一般由负责总体设计的系统在实际工作中，一般由负责总体设计的系统工程人员先提出一个初步设计，然后经过有关领工程人员先提出一个初步设计，然后经过有关领导和专门家进行讨论修改而成最后说明一点，导和专门家进行讨论修改而成最后说明一点，总体设计程序框图没有规范模式，步骤和内容可总体设计程序框图没有规范模式，步骤和内容可粗可细，主要根据具体问题、具体执行人而定粗可细，主要根据具体问题、具体执行人而定但从实用角度出发，还是比较详细一点为好为但从实用角度出发，还是比较详细一点为好为帮助读者更直接地了解逻辑思维过程总体设计的帮助读者更直接地了解逻辑思维过程总体设计的内容和实用价值，我们给出一个简单实例如图所内容和实用价值，我们给出一个简单实例如图所示26系统工程的基本方法关于开发朝阳沟镇蔬菜生产的关于开发朝阳沟镇蔬菜生产的可行性研究总体设计程序框图可行性研究总体设计程序框图关于开发朝阳沟镇蔬菜生产的可行性研究关于开发朝阳沟镇蔬菜生产的可行性研究综合考察综合考察朝阳沟镇系统现状分析朝阳沟镇系统现状分析环境条件分析环境条件分析农业生产概况描述农业生产概况描述交通、人口、自然情况分析交通、人口、自然情况分析蔬菜生产情况描述蔬菜生产情况描述各种蔬菜总需求预测各种蔬菜总需求预测开发蔬菜生产的优势和问题开发蔬菜生产的优势和问题可能提供的资金支持可能提供的资金支持综合分析综合分析27系统工程的基本方法停止停止内外条件具备内外条件具备? ?确定蔬菜生产单元全集确定蔬菜生产单元全集ξξ确定蔬菜生产方式：棚、室、大地确定蔬菜生产方式：棚、室、大地……模型化研究模型化研究模型参数研究模型参数研究计算机优化、多方案输出计算机优化、多方案输出综合评审、推荐开发方案综合评审、推荐开发方案撰写研究报告撰写研究报告28系统工程的基本方法 开展多学科综合研究是系统工程的基本特征开展多学科综合研究是系统工程的基本特征之一。

就农业系统来讲，由于它所涉及的内容十之一就农业系统来讲，由于它所涉及的内容十分广泛，联系的学科很多，因此，开展农业系统分广泛，联系的学科很多，因此，开展农业系统综合研究，必须有生物学家、农学家、气象学家、综合研究，必须有生物学家、农学家、气象学家、农业经济学家、农机方面专家和系统工程专家等农业经济学家、农机方面专家和系统工程专家等密切配合才能完成密切配合才能完成第二节第二节 开展综合研究的方法开展综合研究的方法29系统工程的基本方法 一、开展综合研究的组织程序一、开展综合研究的组织程序 开展综合研究并非是一件简单的事情，必须开展综合研究并非是一件简单的事情，必须按一定的组织程序进行合理地组织，才能做到协按一定的组织程序进行合理地组织，才能做到协调，有序地开展综合研究（见图）调，有序地开展综合研究（见图）30系统工程的基本方法开展综合研究的组织程序框图开展综合研究的组织程序框图任务和目标任务和目标进行总体设计进行总体设计确定学科，落实人员确定学科，落实人员总体设计合理总体设计合理? ?落实任务分头研究落实任务分头研究系统综合优化系统综合优化修改子系统修改子系统? ?提交成果，结束提交成果，结束是是系统工程专家系统工程专家系统工程专家系统工程专家有关领导、全部专家有关领导、全部专家各方面专家各方面专家计算机专家、系统工程专家计算机专家、系统工程专家有关领导、系统工程专家有关领导、系统工程专家否否否否是是31系统工程的基本方法 二、在综合研究中的协同关系二、在综合研究中的协同关系 构造系统模型是系统工程的核心工作，在构构造系统模型是系统工程的核心工作，在构造模型过程中，各方面专家的密切配合非常重要。

造模型过程中，各方面专家的密切配合非常重要现以图现以图( (农业系统模型的制作和推广关系框图农业系统模型的制作和推广关系框图) )为为例，从中我们可进一步了解各有关专家的主要任例，从中我们可进一步了解各有关专家的主要任务和协同关系务和协同关系32系统工程的基本方法农业系统模型的制作和推广关系框图农业系统模型的制作和推广关系框图植物生理学家植物生理学家生物学家生物学家昆虫学家昆虫学家农学家等农学家等农业经济学家农业经济学家农学家农学家各级决策者各级决策者推广人员推广人员计算机求解计算机求解用用 户户数据概念数据概念目标、费用目标、费用系统性能系统性能提供计算结果提供计算结果问题、意见问题、意见推广、更新推广、更新实实施施系统分析系统分析系统综合系统综合模型化模型化系统工程人员系统工程人员33系统工程的基本方法 三、开展综合研究应明确的几个关系三、开展综合研究应明确的几个关系 实践表明，为顺利开展综合研究，还必须明实践表明，为顺利开展综合研究，还必须明确以下几个关系：确以下几个关系： １、局部服从整体关系１、局部服从整体关系 ２、知识互补关系２、知识互补关系 ３、成果共享关系３、成果共享关系34系统工程的基本方法 系统工程的主要特征可归纳四点，即整体化、系统工程的主要特征可归纳四点，即整体化、综合化、模型化和最优化。

因此，建立各种类型综合化、模型化和最优化因此，建立各种类型的系统模型，便是系统工程人员的主要任务之一的系统模型，便是系统工程人员的主要任务之一模型研究有如下几个突出优点：模型研究有如下几个突出优点：第三节第三节 模型化的研究方法模型化的研究方法35系统工程的基本方法 一、模型的基本概念一、模型的基本概念 那么，什么叫系统模型呢？我们介绍如下定那么，什么叫系统模型呢？我们介绍如下定义：义：““系统模型是反映客观真实系统运动过程若系统模型是反映客观真实系统运动过程若干有关侧面的反映像干有关侧面的反映像””如果把客观真实系统简如果把客观真实系统简称为称为““原型原型””，则要求模型与原型尽量相似按，则要求模型与原型尽量相似按照马克思主义的辩证唯物主义认识论，客观物质照马克思主义的辩证唯物主义认识论，客观物质世界总是在不断运动变化着的，因此模型必须反世界总是在不断运动变化着的，因此模型必须反映原型的运动过程映原型的运动过程36系统工程的基本方法 模型是对系统和过程的某一方面本质属性的模型是对系统和过程的某一方面本质属性的表述概括起来讲，模型应具备以下三个特点：表述。

概括起来讲，模型应具备以下三个特点： １、它是现实系统的部分模仿抽象；１、它是现实系统的部分模仿抽象； ２、它是由那些与分析问题有关的因素构成；２、它是由那些与分析问题有关的因素构成； ３、它能反映系统有关侧面的运动过程３、它能反映系统有关侧面的运动过程37系统工程的基本方法 二、模型的分类二、模型的分类 系统模型可以按照不同的观点而赋予不同的系统模型可以按照不同的观点而赋予不同的名称例如，以数学模型而论，将系统抽象化为名称例如，以数学模型而论，将系统抽象化为简洁的数学公式这一点来讲，都是数学模型但简洁的数学公式这一点来讲，都是数学模型但如果该模型反映的是状态变量之间的关系，可叫如果该模型反映的是状态变量之间的关系，可叫状态变量模型；如果该模型用于计算机仿真，则状态变量模型；如果该模型用于计算机仿真，则又叫计算机模型或仿真模型表２－１较详细地又叫计算机模型或仿真模型表２－１较详细地展示了系统模型的分类情况，下面仅就几种主要展示了系统模型的分类情况，下面仅就几种主要模型加以详细介绍模型加以详细介绍38系统工程的基本方法表２－１表２－１ 系统模型分类表系统模型分类表对对象象观点观点 基本分类基本分类定性或定量定性或定量形式形式物理模型物理模型思考模型思考模型宏观模型宏观模型微观模型微观模型数学模型数学模型结构模型结构模型实物模型实物模型探索模型探索模型39系统工程的基本方法表２－１表２－１ 系统模型分类表系统模型分类表数学模型数学模型记叙模型记叙模型图解模型图解模型实物模型实物模型计算机模型计算机模型硬件模型硬件模型软件模型软件模型对对象象观点观点 变量变化情况变量变化情况分析对象类别分析对象类别一般分类一般分类确定模型确定模型随机模型随机模型过程模型过程模型状态变量模型状态变量模型性能模型性能模型可靠性模型可靠性模型时间模型时间模型信息模型信息模型价值模型价值模型决策模型决策模型对策模型对策模型40系统工程的基本方法 １１、、实实物物模模型型 按按系系统统的的构构成成成成分分，，一一对对一一地地加加以以放放大大或或缩缩小小，，看看起起来来与与实实物物基基本本相相似似的的模模型型叫叫实实物物模模型型或或叫叫形形象象模模型型和和物物理理相相似似模模型型。

如如各各种种儿儿童童玩玩具具、、地地图图、、照照片片、、各各种种教教具具模模型型等等 ２２、、图图解解模模型型 指指运运用用数数字字、、文文字字及及各各种种表表现现符符号号，，揭揭示示系系统统单单元元之之间间相相互互关关系系的的一一种种表表示示方方法法叫叫图图解解模模型型如如各各种种程程序序框框图图，，作作业业流流程程图图，，线线条条图图，，环环形形图图等等都都属属于于图图解解模模型型图图解解模模型型的的优优点点是是直直观观明明了了，，便便于于洞洞察察全全局局，，主主要要用用于于定定性性分分析析，，也也可可为为建建立立定定量量分分析析模模型型提提供供依依据据41系统工程的基本方法 在图解模型中，环形图实质是系统层次结构在图解模型中，环形图实质是系统层次结构的另一种表现形式１９７５年英国设计了描述的另一种表现形式１９７５年英国设计了描述羊生产系统组成成分相互关系环形图１９８７羊生产系统组成成分相互关系环形图１９８７年，作者设计了农林牧组成成分相互关系环形图年，作者设计了农林牧组成成分相互关系环形图如图２－８所示如图２－８所示42系统工程的基本方法农林牧组成成分相互关系环形图农林牧组成成分相互关系环形图 ２－８所示。

２－８所示国土国土 资源资源自自然然环环境境( (光光、、温温、、水水、、气气、、热热、、. .. .. .社社会会经经济济环环境境( (政政策策、、科科技技投投入入资资金金））一一排排序序二二排排序序三三排排序序一一排排序序二二排排序序三三排排序序一一排排序序二二排排序序三三排排序序一一排排序序二二排排序序三三排排序序一一排排序序二二排排序序三三排排序序一一排排序序二二排排序序三三排排序序一一排排序序二二排排序序三三排排序序一一排排序序二二排排序序三三排排序序一一排排序序二二排排序序三三排排序序小小麦麦玉玉米米大大豆豆谷谷子子甜甜菜菜亚亚麻麻烟烟草草玉玉米米甜甜菜菜苜苜蓿蓿胡胡萝萝卜卜马、猪、鸡、鸭、马、猪、鸡、鸭、牛、羊、鹿、鹅牛、羊、鹿、鹅貂貂灌木柳灌木柳胡枝子速生杨胡枝子速生杨松松树树柳柳树树杨杨树树果果树树杨杨树树松松树树经济作物经济作物粮食作物粮食作物经济林经济林防护林防护林薪薪炭炭林林肉为主肉为主草为主草为主料为主料为主饲饲料料作作物物种植业种植业子系统子系统林业林业子系统子系统牧业牧业子系统子系统 某农业系统某农业系统 1 1 经济经济目标目标 2 2 社会社会 3 3 生态生态43系统工程的基本方法 ３、３、数学模型数学模型 指应用数学符号及运算关系，指应用数学符号及运算关系，来反映系统结构和过程的表达式叫数学模型。

马来反映系统结构和过程的表达式叫数学模型马克思曾指出，一种科学只有成功地运用数学时才克思曾指出，一种科学只有成功地运用数学时才算达到了真正完善的地步因此，揭示系统各要算达到了真正完善的地步因此，揭示系统各要素之间数学模型化的关系，便成为人们追求的目素之间数学模型化的关系，便成为人们追求的目标44系统工程的基本方法 数学模型是计算机仿真的充要条件在系统数学模型是计算机仿真的充要条件在系统综合中采用仿真技术可以使得工程开发方案比综合中采用仿真技术可以使得工程开发方案比较容易接近多目标的优化系统综合优化的仿真较容易接近多目标的优化系统综合优化的仿真框图如图２－９所示框图如图２－９所示45系统工程的基本方法评估准则评估准则图２－９图２－９ 系统综合优化的仿真框图系统综合优化的仿真框图模拟真实环境模拟真实环境下的输入集合下的输入集合修改模型修改模型设计参数等设计参数等系统模型系统模型单元、结构、参数单元、结构、参数反反馈馈比比较较环环节节目标目标系统响应系统响应46系统工程的基本方法 ４、结构模型４、结构模型 指运用有关符号及带箭头的指运用有关符号及带箭头的连线，来反映系统中各组成成分的层次及相互关连线，来反映系统中各组成成分的层次及相互关系的图解模型。

如图２－１０所示，该系统中有系的图解模型如图２－１０所示，该系统中有六个基本单元（子系统），包括农业，湖羊、蚕六个基本单元（子系统），包括农业，湖羊、蚕桑、蔬菜、水貂、鱼蚌和鸡单元之间的关系用桑、蔬菜、水貂、鱼蚌和鸡单元之间的关系用带箭头的连线表示，这就是系统结构模型带箭头的连线表示，这就是系统结构模型47系统工程的基本方法图２－１０图２－１０ “ “粮、牧、蚕、鱼粮、牧、蚕、鱼””系统结构模系统结构模型型农业农业湖羊湖羊鸡鸡蚕桑蔬菜蚕桑蔬菜水貂水貂鱼蚌混养鱼蚌混养奖售化肥奖售化肥农副产品喂羊农副产品喂羊饵料饵料肥料肥料羔羊肉羔羊肉小鱼、蚌肉小鱼、蚌肉貂类喂鸡貂类喂鸡鸡类粪池鸡类粪池48系统工程的基本方法 结结构构模模型型是是一一种种定定性性分分析析模模型型，，对对很很难难或或不不能能建建立立数数量量关关系系的的复复杂杂系系统统，，可可借借助助结结构构模模型型提提供供分分析析研研究究的的思思路路，，对对能能够够建建立立数数学学模模型型的的复复杂杂系系统统，，结结构构模模型型则则可可提提供供定定量量研研究究的的必必要要信信息息，，如结构模型解析法等如结构模型解析法等49系统工程的基本方法 三、农业系统模型的层次结构与建模的一般三、农业系统模型的层次结构与建模的一般程序程序 １、农业系统模型的层次结构１、农业系统模型的层次结构 广义农业系广义农业系统包括农、林、牧、副、渔、工等众多子系统，统包括农、林、牧、副、渔、工等众多子系统，各子系统之间存在着多方面的物质、能量和信息各子系统之间存在着多方面的物质、能量和信息的联系，形成有机的整体。

农业系统模型必须反的联系，形成有机的整体农业系统模型必须反映这些复杂的相互关系，从而形成农业系统模型映这些复杂的相互关系，从而形成农业系统模型的层次结构图２－１１展示了部分农业系统模的层次结构图２－１１展示了部分农业系统模型的层次结构关系，了解这种关系对正确开展农型的层次结构关系，了解这种关系对正确开展农业大系统研究工作是有益的业大系统研究工作是有益的50系统工程的基本方法图２－１１图２－１１ 农业系统模型的层次结构关系农业系统模型的层次结构关系基础模型模型群基础模型模型群生产函数、统计回归生产函数、统计回归国土规划、预测模型国土规划、预测模型村屯规划、各种数据村屯规划、各种数据生态模型生态模型资源分析资源分析与评价与评价环境辩识与系统诊断模型环境辩识与系统诊断模型评审指标集评审指标集农业生产结构决策农业生产结构决策单元全集合单元全集合其他其他51系统工程的基本方法图２－１１图２－１１ 农业系统模型的层次结构关系农业系统模型的层次结构关系工副业生产经济工副业生产经济效益分析模型效益分析模型林业树种结构林业树种结构最优化模型最优化模型牧业饲料配方牧业饲料配方最优化模型最优化模型农业作物布局农业作物布局最优化模型最优化模型产销关系及发产销关系及发展前景预测展前景预测最佳生产最佳生产周期模型周期模型畜群结构最优畜群结构最优化模型化模型农艺、农技措农艺、农技措施最优化模型施最优化模型工业发展最优工业发展最优规划模型规划模型林业发展最优林业发展最优规划模型规划模型牧业发展最优牧业发展最优规划模型规划模型机器拖拉机配备机器拖拉机配备最优规划模型最优规划模型各部门配合最优规划模型各部门配合最优规划模型其他其他52系统工程的基本方法 ２、２、建模的一般程序建模的一般程序 由于研究对象的不同，由于研究对象的不同，建模的程序会有很大差异。

另外，即使相同系统建模的程序会有很大差异另外，即使相同系统问题，模型方法也多种多样，其研究程序也不尽问题，模型方法也多种多样，其研究程序也不尽相同因此我们只能介绍建模的一般程序因此我们只能介绍建模的一般程序 图２－１２图２－１２ 给出了建立数学模型的一般程给出了建立数学模型的一般程序框图序框图53系统工程的基本方法图图２２- - 1 1 2 2建建模模的的一一般般程程序序框框图图方案可行方案可行? ?重叠模型重叠模型? ?对所研究的问题进行分析对所研究的问题进行分析环境分析环境分析功能分析功能分析目标分析目标分析选择模型选择模型变量设计变量设计约束条件约束条件参数研究与方案设计参数研究与方案设计编制计算机程序编制计算机程序计算机仿真计算机仿真确认模型确认模型是是是是否否否否选择模型选择模型阶段阶段模型检验模型检验阶段阶段问题分析问题分析阶段阶段重重新新选选择择修修正正、、改改进进、、选选择择、、简简化化54系统工程的基本方法 由图可知，建模工作大体分三个阶段：由图可知，建模工作大体分三个阶段： （１）问题分析阶段（１）问题分析阶段 这一阶段是在系统综这一阶段是在系统综合的基础上，进一步对研究对象所处的环境、系合的基础上，进一步对研究对象所处的环境、系统的功能和目标进行分析。

统的功能和目标进行分析 （２）选择模型阶段（２）选择模型阶段 在问题分析的基础上，在问题分析的基础上，就要考虑选择恰当的模型来模拟真实系统的运动就要考虑选择恰当的模型来模拟真实系统的运动过程 （３）模型检验阶段（３）模型检验阶段 模型建立起来之后，模型建立起来之后，还必须经过检验才能最后确认还必须经过检验才能最后确认55系统工程的基本方法 一、引言一、引言 所谓系统评价，是指对有限个活动方案分别所谓系统评价，是指对有限个活动方案分别做出价值评定，给出优劣顺序，从而为决策提供做出价值评定，给出优劣顺序，从而为决策提供科学依据显然，无论在人们的日常生活中，还科学依据显然，无论在人们的日常生活中，还是在各类工程开发活动中，时时刻刻都离不开系是在各类工程开发活动中，时时刻刻都离不开系统评价问题这里要强调说明的是，由于系统工统评价问题这里要强调说明的是，由于系统工程追求的是多方案、多目标最优化，系统评价更程追求的是多方案、多目标最优化，系统评价更具有特殊的重要意义。

具有特殊的重要意义第四节第四节 系统评价方法系统评价方法56系统工程的基本方法 系统评价的难点是做好多目标综合评价问题系统评价的难点是做好多目标综合评价问题比如，在十个人之中（代表一组方案），选出一比如，在十个人之中（代表一组方案），选出一个体重最大的人来，由于这是单目标评价问题，个体重最大的人来，由于这是单目标评价问题，只需经过称重，最优方案很容易找到但是，如只需经过称重，最优方案很容易找到但是，如果目标增加为体重最大和个子最高两个目标，这果目标增加为体重最大和个子最高两个目标，这时要想选出一个优化方案就相当困难多目标有时要想选出一个优化方案就相当困难多目标有如下三个特点：如下三个特点：57系统工程的基本方法 １、拮抗性１、拮抗性 指目标之间存在着对抗性或不指目标之间存在着对抗性或不同步性如种植业发展方案评价中，经常以总产同步性如种植业发展方案评价中，经常以总产最高和成本最低为目标这在客观上往往是不可最高和成本最低为目标这在客观上往往是不可能的 ２、不可公度性２、不可公度性 指各个目标的量纲不一样，指各个目标的量纲不一样，也就是说不具有可比性，自然不能进行综合比较。

也就是说不具有可比性，自然不能进行综合比较 ３、没有一致最优解３、没有一致最优解 指不存在某一个方案指不存在某一个方案使所有目标都满意下面我们举个简单实例说明使所有目标都满意下面我们举个简单实例说明一下多目标优的概念现有五个方案，每个方案一下多目标优的概念现有五个方案，每个方案都有两个评价目标ｍａｘｆ都有两个评价目标ｍａｘｆ１１、、maxfmaxf2 2其数量指其数量指标见表２－２问如何从这五个方案中选出一个标见表２－２问如何从这五个方案中选出一个好的方案来好的方案来58系统工程的基本方法表表 2 - 2 2 - 2 4 2 9 8 74 2 9 8 74 5 7 8 104 5 7 8 101 2 3 4 5 1 2 3 4 5 目标目标值标值标方案方案maxfmaxf1 1 maxfmaxf2 259系统工程的基本方法 由由于于是是两两个个目目标标，，它它们们在在平平面面座座标标上上的的分分布布情情况况如如图图２２－－１１３３所所示示由由图图可可清清楚楚看看出出，，１１、、２２方方案案都都不不如如３３、、４４、、５５三三个个方方案案，，故故应应该该淘淘汰汰。

我我们们把把被被淘淘汰汰的的方方案案叫叫劣劣解解，，全全部部劣劣解解组组成成的的集集合合叫叫劣劣解解集集而而３３、、４４、、５５三三个个方方案案各各有有所所长长，，无无法法将将谁谁淘淘汰汰，，这这三三个个方方案案便便构构成成非非劣劣解解集集合合显显然然，，多多目目标标选选优优的的实实质质是是在在非非劣劣解解集集合合中中选选一一个好解问题这也是多目标优化的实质所在个好解问题这也是多目标优化的实质所在60系统工程的基本方法 一般认为，关于多目标最优化问题最早是由一般认为，关于多目标最优化问题最早是由法国数学家Ｖ．Ｐａｒｅｔｏ于１８９６年提出法国数学家Ｖ．Ｐａｒｅｔｏ于１８９６年提出来的他提出把那些本质上不可比较的目标化成来的他提出把那些本质上不可比较的目标化成单一的最优化目标单一的最优化目标——即无量纲化（规格化）的方即无量纲化（规格化）的方法从而把系统评价的思想和评定技术联系起来，法从而把系统评价的思想和评定技术联系起来，并成为多目标系统评价的基本方法并成为多目标系统评价的基本方法61系统工程的基本方法图２－１３图２－１３ 方案平面分布图方案平面分布图1 12 23 34 45 5非劣解集非劣解集劣解集劣解集8 86 64 42 2f f1 10 2 4 6 8 10 0 2 4 6 8 10 f f2 262系统工程的基本方法 无无量量纲纲化化的的方方法法，，是是建建立立在在不不同同指指标标的的价价值值观观念念基基础础上上的的。

价价值值观观念念的的含含意意是是““有有用用性性””、、““重重要要性性””、、““可可接接受受性性””等等等等并并采采用用评评分分的的方方法法加加以以模模糊糊量量化化，，这这种种做做法法看看起起来来显显然然不不那那么么清清晰晰和和严严密密，，但但在在实实际际工工作作中中却却是是人人们们处处理理复复杂杂问问题题的的一一个个实实用用的的、、可可理理解解的的、、成成为为共共同同接接受受的的评评价尺度比如体操或跳水比赛的评判就相当困难比如体操或跳水比赛的评判就相当困难63系统工程的基本方法 但但由由若若干干名名专专家家组组成成的的评评判判委委员员会会，，并并依依据据事事先先给给出出的的评评定定规规则则（（约约定定）），，如如评评分分标标准准（（１１分分制制，，５５分分制制、、１１００分分制制、、１１００００分分制制等等））、、评评分分方方法法（（背背靠靠背背打打分分））和和去去掉掉一一个个最最高高分分和和一一个个最最低低分分等等等等则则很很容容易易对对每每个个运运动动员员的的动动作作作作出出综综合合评评定定，，并并依依此此给给出出胜胜负负排排序序显显然然，，尽尽管管评评分分是是每每个个评评委委主主观观做做出出的的，，但但它它反反映映了了客客观观现现实实情情况况，，因因此此人人们们能能在在这这种种评评定定尺尺度度上上取取得得共共同同认认识识和和共共同同可可接接受受的的评定结果。

评定结果64系统工程的基本方法系系统统评评价价方方法法单目标评价方法单目标评价方法多目标评价方法多目标评价方法 模糊评分法模糊评分法0-10-1累计评分法累计评分法经验评分法经验评分法相对系数评分法相对系数评分法直接求和法直接求和法 加权法加权法 几何平均值法几何平均值法 算术平均值法算术平均值法 . .其其 中中 ：：   i i- -第第 i i个个 方方 案案 综综 合合 评评 价价 值值 （（ 得得 分分 ）） ：： d dijij- -第第 ｉｉ 个个 方方 案案 对对 应应 第第 ｉｉ 项项 目目 标标 的的 评评 价价 值值 ( (得得 分分 ）） ；； n--n--目标个数目标个数常用的系统评价方法如下：常用的系统评价方法如下：65系统工程的基本方法二、单目标评价方法二、单目标评价方法 单目标评价是多目标评价的基础，只有先进单目标评价是多目标评价的基础，只有先进行单目标评价，然后才能进行多目标评价。

单目行单目标评价，然后才能进行多目标评价单目标评价分为经验评分法和相对系数评分法两类标评价分为经验评分法和相对系数评分法两类其中经验评分法又分为模糊评分和０－１累计评其中经验评分法又分为模糊评分和０－１累计评分法66系统工程的基本方法 １、模糊评分法１、模糊评分法 此法用在模糊目标的评价此法用在模糊目标的评价上如重要性、可靠性、稳定性等都属于模糊目上如重要性、可靠性、稳定性等都属于模糊目标，对模糊目标的评价只能依靠专家的经验，并标，对模糊目标的评价只能依靠专家的经验，并通过模糊评分加以量化具体工作步骤如下：通过模糊评分加以量化具体工作步骤如下：（１）给出明确的单目标１）给出明确的单目标２）有一组确定的待评方案２）有一组确定的待评方案３）请２０名以上有实践经验的专家背靠背模（３）请２０名以上有实践经验的专家背靠背模糊打分记分标准可以是１分、５分、１０分、糊打分记分标准可以是１分、５分、１０分、１００分１００分４）将评分结果集中起来，并根据下式求出每（４）将评分结果集中起来，并根据下式求出每个方案的平均得分：个方案的平均得分：67系统工程的基本方法式式 中中 ：： ｄｄi i- -第第 i i个个 方方 案案 得得 分分 ；； d dikik- -第第 K K位位 专专 家家 给给 第第 i i方方 案案 评评 分分 ; ; P P - -参参加加评评分分人人数数; ; n -n -待评方案数。

待评方案数68系统工程的基本方法（５）根据ｄ（５）根据ｄｉｉ大小给出方案优劣排序大小给出方案优劣排序. . 表表2-32-3是采用百分制给出的五种作物评价结是采用百分制给出的五种作物评价结果汇总表果汇总表 表表2-3 2-3 某地区五种作物在某地区五种作物在““气候土地利气候土地利用用””目标下的模糊评分汇总表目标下的模糊评分汇总表69系统工程的基本方法表表2-3 2-3 某地区五种作物在某地区五种作物在““气候土地利用气候土地利用””目标下的模糊评目标下的模糊评分汇总表分汇总表小麦小麦玉米玉米大豆大豆高粱高粱谷子谷子757580808585707065658080707090907575707090908888757560607575808075759090858580807070808075756060757575759090808075757070787892927878757570707575808088887070757580808484757590908080757576767575808076761 12 23 34 45 56 67 78 89 9 101077.877.881.581.580.580.574.074.074.774.73 31 12 25 54 4作物（方案）作物（方案）评分评分人员人员序号序号平均得分平均得分优劣优劣排序排序70系统工程的基本方法 ２．０－１２．０－１累计评分法累计评分法 这种方法也是应用在模糊目标的系统评价上。

这种方法也是应用在模糊目标的系统评价上其特点不是采用模糊评分，而是采取两两方案对其特点不是采用模糊评分，而是采取两两方案对比的方法，对相对比较好的或重要的方案记比的方法，对相对比较好的或重要的方案记““１１””分，反之则记分，反之则记““００””分，自己不进行比较记分，自己不进行比较记“×”“×”号，然后求每个方案的累计得分，故叫０号，然后求每个方案的累计得分，故叫０－１累计评分法下面结合实例介绍其具体工作－１累计评分法下面结合实例介绍其具体工作步骤71系统工程的基本方法 例２－１例２－１ 已知四个目标Ｇｉ（ｉ＝１，已知四个目标Ｇｉ（ｉ＝１，２，３，４），要求给出重要性排序，具体工作２，３，４），要求给出重要性排序，具体工作步骤是：步骤是： （１）聘请２０名以上评判专家（本例仅请（１）聘请２０名以上评判专家（本例仅请１０名）１０名） （２）绘０－１评分矩阵表，然后分发到每（２）绘０－１评分矩阵表，然后分发到每位评判人员手中位评判人员手中 （（3 3））详细交待评分方法，并采取详细交待评分方法，并采取 背靠背背靠背的方法进行的方法进行0-10-1评分。

评分72系统工程的基本方法 在在００－－１１评评分分表表最最后后一一行行的的合合计计得得分分数数ＱＱ（（本本表表为为ＱＱ＝＝６６））代代表表一一张张评评分分表表的的总总分分数数，，同同一一个个问问题题不不同同评评分分表表其其总总分分数数是是相相同同的的我我们们可可根根据据总总分分数数多多少少，，来来判判定定评评分分表表是是否否有有效效ＱＱ的的计计算算通通式式如如下下：：式式中中：：q qikik- -第第k k位位专专家家为为第第i i个个方方案评的分数案评的分数n-n-评价方案个数评价方案个数73系统工程的基本方法表表2-4__0-12-4__0-1评分矩阵表评分矩阵表74系统工程的基本方法（４）（４）将０－１评分矩阵表集中起来汇总成０－将０－１评分矩阵表集中起来汇总成０－１综合评分矩阵表（见表２－５）然后计算总１综合评分矩阵表（见表２－５）然后计算总累计得分，重要性系数并依此进行重要性排序累计得分，重要性系数并依此进行重要性排序75系统工程的基本方法表２－５表２－５ 0-1 0-1综合评分矩阵表综合评分矩阵表76系统工程的基本方法 由表由表2-52-5可知，总累计得分和重要性系统数可知，总累计得分和重要性系统数分别由下式计算：分别由下式计算： 总累计得分ｑ总累计得分ｑi i为为. .重要性系数重要性系数μiμi为为77系统工程的基本方法 ０－１０－１累计评分法做为单目标系统评价方法，累计评分法做为单目标系统评价方法，其应用领域非常广泛，如用于系统功能分析、多其应用领域非常广泛，如用于系统功能分析、多目标排序、确定权系数、系统问题诊断和评价工目标排序、确定权系数、系统问题诊断和评价工程建设投资合理性分析等。

下面举一个例子程建设投资合理性分析等下面举一个例子 例２－２例２－２ 某地区决定兴修五项水利工程，某地区决定兴修五项水利工程，每项工程的计划投资（成本）见表２－６要求每项工程的计划投资（成本）见表２－６要求评价工程和建设投资的合理性，并提出改进意见评价工程和建设投资的合理性，并提出改进意见下面按解题的步骤，详细叙述分析问题的思路与下面按解题的步骤，详细叙述分析问题的思路与方法78系统工程的基本方法表表2-6 2-6 工程投资表工程投资表79系统工程的基本方法（１）（１）求成本系数ｕｉ为评价投资的合理性，必求成本系数ｕｉ为评价投资的合理性，必须把五项工程当成一个有机的整体成本系数反须把五项工程当成一个有机的整体成本系数反映每项工程的投资占总投资的比重，其计算公式映每项工程的投资占总投资的比重，其计算公式如下：如下：式中：Ｃ式中：Ｃi-i-代表第代表第i i项工程的计划投资额项工程的计划投资额 n-n-代表投资项目数代表投资项目数80系统工程的基本方法（２）求功能评价系数（２）求功能评价系数ＦＦi__i__每项工程建成后，每项工程建成后，它们的功能（效益）是它们的功能（效益）是不同的。

所谓功能评价不同的所谓功能评价系数，是指每项工程的系数，是指每项工程的功能占总体功能的比重功能占总体功能的比重为求功能评价系数，就为求功能评价系数，就要应用０－１累计评分要应用０－１累计评分法，具体作法从略，假法，具体作法从略，假设得到如下结果：设得到如下结果：81系统工程的基本方法 （３）（３）求价值系数求价值系数υi υi 价值系数定义如下：价值系数定义如下：82系统工程的基本方法显然，价值系数是对功能与成本配置合理性的度显然，价值系数是对功能与成本配置合理性的度量υiυi的取值有三种可能：的取值有三种可能： =1=1，，说明功能与成本匹配最理想说明功能与成本匹配最理想 >1 >1，说明功能大于成本，应追加投资，说明功能大于成本，应追加投资 ＜＜1 1，说明功能小于成本，应减少投资，说明功能小于成本，应减少投资v vi i83系统工程的基本方法 根据根据上面计上面计算结果，算结果，五项工五项工程的价程的价值系数值系数分别为：分别为：84系统工程的基本方法 计算结果表明，投资结构还不十分合理，有计算结果表明，投资结构还不十分合理，有进一步调整之必要。

其中Ｐ进一步调整之必要其中Ｐ1 1、Ｐ、Ｐ5 5两项工程投资两项工程投资较少，应适当追加，而Ｐ２、Ｐ３两项工程投资较少，应适当追加，而Ｐ２、Ｐ３两项工程投资较多，应适当减少较多，应适当减少 讨论：讨论： 上面介绍的上面介绍的0-10-1累计评分法在实际应用中，经累计评分法在实际应用中，经常出现评分结果不对的情况，特别是当方案比较常出现评分结果不对的情况，特别是当方案比较多的情况下更是如此而采取集体亮分的评分方多的情况下更是如此而采取集体亮分的评分方法，则可收到事半功倍的效果具体工作步骤如法，则可收到事半功倍的效果具体工作步骤如下下: : （１）首先在黑板上画出０－１累计评分矩（１）首先在黑板上画出０－１累计评分矩阵表，见表２－７阵表，见表２－７ （２）（２）请１０名专家集体进行０－１评分，请１０名专家集体进行０－１评分，并且只进行右上角评分并且只进行右上角评分 85系统工程的基本方法表２－７表２－７ 集体集体0-10-1评分矩阵表评分矩阵表86系统工程的基本方法３．相对系数评分法３．相对系数评分法当一组方案在给定的目标下都有确定的取值时，当一组方案在给定的目标下都有确定的取值时，应该采用相对系数评分法使其无量纲化。

分为两应该采用相对系数评分法使其无量纲化分为两种情况：种情况：（１）对极大化（ｍａｘｆ）问题，按下式计算（１）对极大化（ｍａｘｆ）问题，按下式计算各方案得分：各方案得分：式中：式中：di-di-第第i i个方案相对评分个方案相对评分 qi-qi-第第i i个方案实际取值个方案实际取值87系统工程的基本方法（２）对极小化（ｍｉｎｆ）问题，按下式计算（２）对极小化（ｍｉｎｆ）问题，按下式计算各方案得分：各方案得分：式中符号意义同上式中符号意义同上以上两种情况的应用实例见表２－８以上两种情况的应用实例见表２－８88系统工程的基本方法表２－８表２－８ 相对系统数评分法举例相对系统数评分法举例89系统工程的基本方法 三、多目标评价方法三、多目标评价方法 在完成单目标评价后，就可以进行多目标评在完成单目标评价后，就可以进行多目标评价工作如前所述，多目标评价主要有四种方法，价工作如前所述，多目标评价主要有四种方法，把它们写成一般形式见表２－９下面重点说明把它们写成一般形式见表２－９下面重点说明一下不同方法的特点和正确选用问题一下不同方法的特点和正确选用问题。

表２－９表２－９ 多目标评价方法一般表达形式多目标评价方法一般表达形式90系统工程的基本方法表２－９表２－９ 多目标评价方法一般表达形式多目标评价方法一般表达形式得分得分权重权重91系统工程的基本方法 １、１、直接求和法直接求和法 将每个方案对应几个目标将每个方案对应几个目标的评分累加起来，然后根据累计得分的多少给出的评分累加起来，然后根据累计得分的多少给出方案优劣排序的方法称为直接求和法这种方法方案优劣排序的方法称为直接求和法这种方法简单实用，故常被采用但是，如果评价目标个简单实用，故常被采用但是，如果评价目标个数不相等时，就不能再用直接求和法，而应采用数不相等时，就不能再用直接求和法，而应采用算术平均值法算术平均值法 ２、算术平均值法２、算术平均值法 将每个方案对应几个目将每个方案对应几个目标的评分累加起来取平均值，并根据平均值的大标的评分累加起来取平均值，并根据平均值的大小给出方案优劣排序的方法称为算术平均值法小给出方案优劣排序的方法称为算术平均值法这种方法适用于目标个数相等或不相等两种情况，这种方法适用于目标个数相等或不相等两种情况，其实质是等权重的思想。

当目标个数相等时，直其实质是等权重的思想当目标个数相等时，直接求和法与算术平均值法给出的排序结果是相同接求和法与算术平均值法给出的排序结果是相同的92系统工程的基本方法 ３、几何平均值法３、几何平均值法 将每个方案对应几个目将每个方案对应几个目标的得分连乘再开几次方作为每个方案的综合得标的得分连乘再开几次方作为每个方案的综合得分，并依此给出方案优劣排序的方法称为几何平分，并依此给出方案优劣排序的方法称为几何平均值法这种方法不仅适用于目标个数相等或不均值法这种方法不仅适用于目标个数相等或不相等两种情况，而且可把不同目标，但评分比较相等两种情况，而且可把不同目标，但评分比较集中的方案选为最好方案如表２－１０所示集中的方案选为最好方案如表２－１０所示应用算术平均值法则三个方案并列第一，即分不应用算术平均值法则三个方案并列第一，即分不出优劣而采用几何平均值算法，则出优劣而采用几何平均值算法，则ⅢⅢ方案就是方案就是最优的，为该方案对应不同目标的评分非常集中最优的，为该方案对应不同目标的评分非常集中93系统工程的基本方法表表2-10 2-10 多目标评价方法应用实例多目标评价方法应用实例目标目标权重权重94系统工程的基本方法 ４、４、加权法加权法 权系数的大小，代表人们对不权系数的大小，代表人们对不同目标的重视程度。

同目标的重视程度或者说权数可反映人们的意或者说权数可反映人们的意志和愿望事实上，在多目标优化中，引入权系志和愿望事实上，在多目标优化中，引入权系数是非常重要的如在航天系统评价中，常选择数是非常重要的如在航天系统评价中，常选择可靠性（Ｒ）、性能（Ｐ）、成本（Ｃ）和工期可靠性（Ｒ）、性能（Ｐ）、成本（Ｃ）和工期（Ｔ）作为评价目标显然，在这种情况下，必（Ｔ）作为评价目标显然，在这种情况下，必须把人身安全放在头等重要地位，否则其它指标须把人身安全放在头等重要地位，否则其它指标再好也是不可取的为反映人们这一愿望，就可再好也是不可取的为反映人们这一愿望，就可通过给可靠性一个足够大的权系数的办法加以解通过给可靠性一个足够大的权系数的办法加以解95系统工程的基本方法决一般情况下，权系数应满足决一般情况下，权系数应满足 的条件（个别情况也有例外）表２－１０给出的条件（个别情况也有例外）表２－１０给出了一个加权法应用实例，其中Ｄ目标的权系数最了一个加权法应用实例，其中Ｄ目标的权系数最大（大（αα4 4=0.4=0.4），），加之加之ⅠⅠ方案对应Ｄ目标的得分最方案对应Ｄ目标的得分最高，故应用加权法把高，故应用加权法把ⅠⅠ方案排为最优方案方案排为最优方案. . 另外，为反映人们思想、观念的动态变化情另外，为反映人们思想、观念的动态变化情况，在引入权系数时，可以根据不同时期的具体况，在引入权系数时，可以根据不同时期的具体情况设计不同方案。

情况设计不同方案96系统工程的基本方法 第五节第五节 系统控制的方法系统控制的方法 一、关于控制的概念一、关于控制的概念 ““控制控制””是是““自由自由””的反义词所谓系统控的反义词所谓系统控制可简单解释为：使系统能够按照规定目标运行制可简单解释为：使系统能够按照规定目标运行所采取的各种纠正措施的总和系统工程是一门所采取的各种纠正措施的总和系统工程是一门以整体最优化为目标的工程技术，这就要求对系以整体最优化为目标的工程技术，这就要求对系统运行全过程的各个环节，都应具备有效的控制统运行全过程的各个环节，都应具备有效的控制机制才行，否则整体优化就是一句空话这也是机制才行，否则整体优化就是一句空话这也是系统工程尤其强调控制的意义所在系统工程尤其强调控制的意义所在97系统工程的基本方法 一般而言，系统控制可分为内部控制和外部一般而言，系统控制可分为内部控制和外部控制内部控制（自动控制）都是在构造系统的控制内部控制（自动控制）都是在构造系统的结构、功能时就设计好的，目的是确保系统各组结构、功能时就设计好的，目的是确保系统各组成部分之间的协调动作，以及实现某种指定功能。

成部分之间的协调动作，以及实现某种指定功能如电器系统的过载保护、温度控制以及生物体自如电器系统的过载保护、温度控制以及生物体自我生存的保护机制等外部控制则主要依据对系我生存的保护机制等外部控制则主要依据对系统运行状态和环境状态的观察而采取的各种相应统运行状态和环境状态的观察而采取的各种相应纠正措施，以确保系统始终沿着规定的目标向前纠正措施，以确保系统始终沿着规定的目标向前发展98系统工程的基本方法 二、系统控制的基本原理二、系统控制的基本原理 控制对象（受控系统）、控制措施（控制系控制对象（受控系统）、控制措施（控制系统）、控制目标称为系统控制三要素，其间通过统）、控制目标称为系统控制三要素，其间通过信息联系，形成有机的整体控制对象可以是指信息联系，形成有机的整体控制对象可以是指系统自身，也可以是系统的局部，还可兼而有之系统自身，也可以是系统的局部，还可兼而有之控制措施又叫控制系统，因为各种措施都离不开控制措施又叫控制系统，因为各种措施都离不开人去操作控制目标是评价系统运行状态好坏的人去操作控制目标是评价系统运行状态好坏的基本尺度系统是动态变化的，目标也是动态变基本尺度。

系统是动态变化的，目标也是动态变化的99系统工程的基本方法 系统控制的基本原理是信息反馈也即是把系统控制的基本原理是信息反馈也即是把受控系统的输出信息ｙ（ｔ）反回到控制系统，受控系统的输出信息ｙ（ｔ）反回到控制系统，在此与控制目标进行比较、判断，然后形成控制在此与控制目标进行比较、判断，然后形成控制信息（措施）给受控系统的控制过程，详见图２信息（措施）给受控系统的控制过程，详见图２－１４100系统工程的基本方法图图2-14 2-14 系统控制原理系统控制原理输出信息输出信息y(t)y(t)（系统状态）（系统状态）（（前前反反馈馈））信信息息反反馈馈控控制制信信息息输入信息输入信息u(t)u(t)（环境状态）（环境状态）受控系统受控系统X(t)X(t)控制系统控制系统（人和各种控制措施）（人和各种控制措施）控制目标控制目标101系统工程的基本方法这这种种依依据据输输出出信信息息与与控控制制目目标标进进行行比比较较，，然然后后采采取取相相应应控控制制措措施施的的控控制制方方法法又又称称为为后后反反馈馈后后反反馈馈的的功功能能在在于于保保证证控控制制目目标标的的实实现现但但是是，，由由于于社社会会经经济济大大系系统统、、农农业业大大系系统统的的复复杂杂性性，，仅仅有有后后反反馈馈控控制制还还是是不不行行的的，，其其根根本本缺缺点点是是不不能能适适应应环环境境的的变变化化。

如如某某个个企企业业生生产产的的产产品品数数量量和和质质量量完完全全符符合合目目标标要要求求，，按按后后反反馈馈原原理理则则无无需需增增加加任任何何控控制制措措施施但但是是如如果果该该产产品品在在市市场场销销售售不不畅畅，，这这时就有必要研究具体对策适应环境的变化此时时就有必要研究具体对策适应环境的变化此时102系统工程的基本方法的控制依据便是环境状态信息输入到控制系统，经的控制依据便是环境状态信息输入到控制系统，经与控制目标（已经变化）进行比较，然后采取相应与控制目标（已经变化）进行比较，然后采取相应的控制措施以适应环境的变化我们把依据环境信的控制措施以适应环境的变化我们把依据环境信息对系统运行进行的控制叫前反馈（见图息对系统运行进行的控制叫前反馈（见图2-14 2-14 ） 在系统控制过程中，上述两种反馈控制同时存在系统控制过程中，上述两种反馈控制同时存在，尤其是前反馈控制，它在社会经济大系统、农在，尤其是前反馈控制，它在社会经济大系统、农业大系统的最优控制中占有重要地位必须随时搜业大系统的最优控制中占有重要地位必须随时搜集环境信息的变化，以便及时调整行动策略，只有集环境信息的变化，以便及时调整行动策略，只有这样才能在复杂激烈的竞争当中占据主动。

这样才能在复杂激烈的竞争当中占据主动103系统工程的基本方法 三、农业系统控制的特点三、农业系统控制的特点 农业系统是自然再生产和经济再生产交织而成农业系统是自然再生产和经济再生产交织而成的复合大系统虽然系统控制在工业上早已得到的复合大系统虽然系统控制在工业上早已得到广泛的应用，但农业系统却有很大差距总的来广泛的应用，但农业系统却有很大差距总的来讲，农业系统是个不完全可控系统，这是因为农讲，农业系统是个不完全可控系统，这是因为农业系统的控制有如下一些特点：业系统的控制有如下一些特点：104系统工程的基本方法 １、农业系统的基本生产要素是有生命的生１、农业系统的基本生产要素是有生命的生物，由于其自身遗传和变异的不可控性，普遍存物，由于其自身遗传和变异的不可控性，普遍存在着同因异果情况在着同因异果情况 ２、生物体生活在一定环境之中，环境条件２、生物体生活在一定环境之中，环境条件（自然气候条件）对生物体的生长、发育有直接（自然气候条件）对生物体的生长、发育有直接影响，而多数环境因素是不可控的，导致自然再影响，而多数环境因素是不可控的，导致自然再生产的不稳定性。

生产的不稳定性 ３、农业系统的控制措施有施肥、灌溉、除３、农业系统的控制措施有施肥、灌溉、除草、喷药等等由于降雨、虫害、草荒等的发生草、喷药等等由于降雨、虫害、草荒等的发生都是随机事件，从而导致系统控制的随机性很大都是随机事件，从而导致系统控制的随机性很大105系统工程的基本方法 ４、绿色植物对控制措施的响应较慢，或称４、绿色植物对控制措施的响应较慢，或称系统响应的时滞很大，加上环境条件的随机性，系统响应的时滞很大，加上环境条件的随机性，往往出现控制的反效应如刚灌溉完就下起大雨往往出现控制的反效应如刚灌溉完就下起大雨来了结果出现涝情等结果出现涝情等 ５、系统控制的前提条件是要有及时、准确５、系统控制的前提条件是要有及时、准确的信息反馈，而我国目前还缺少先进的信息监测的信息反馈，而我国目前还缺少先进的信息监测设备，加上劳动者素质较低等原因，距离科学控设备，加上劳动者素质较低等原因，距离科学控制还有很大距离以上各点说明，对农业系统实制还有很大距离以上各点说明，对农业系统实施控制不是一件容易的事情，但也不能没有控制、施控制不是一件容易的事情，但也不能没有控制、否则就谈不上优化问题。

为此我们应该抓住主要否则就谈不上优化问题为此我们应该抓住主要矛盾，首先搞好宏观控制，保证在大的问题上不矛盾，首先搞好宏观控制，保证在大的问题上不出现失误，同时积极做好微观控制，这样就可推出现失误，同时积极做好微观控制，这样就可推动系统向预定目标发展动系统向预定目标发展106系统工程的基本方法。