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文檔簡介

1、系統(tǒng)工程導論復習系統(tǒng)工程導論復習系統(tǒng)工程導論復習系統(tǒng)-系統(tǒng)科學-系統(tǒng)工程 系統(tǒng)定義元素、特征、關聯(lián) 系統(tǒng)性質整體性層次性 相關性目的性適應性涌現(xiàn)性系統(tǒng)工程導論復習系統(tǒng)工程定義與研究特征 系統(tǒng)工程是組織管理系統(tǒng)的規(guī)劃、研究、設計、制造、試驗和使用的科學方法,系統(tǒng)工程是一門組織管理的技術。強調研究方法上的整體性 強調技術方法應用的綜合性 強調管理工作的科學性 整體性(系統(tǒng)性):系統(tǒng)工程把研究對象看成一個整體系統(tǒng),由若干元素或子系統(tǒng)有機結合 。 關聯(lián)性(協(xié)調性):系統(tǒng)各部分之間、各部分與整體之間的相互關系和作用直接影響或者制約了整體系統(tǒng)的性能。 綜合性(交叉性):系統(tǒng)工程綜合運用各門學科和技術領域的

2、成果以達到整體最優(yōu)化的目的。 滿意性(最優(yōu)化):系統(tǒng)工程并不追求構成系統(tǒng)的個別部分最優(yōu),而是通過協(xié)調系統(tǒng)各部分的關系,使系統(tǒng)整體目標達到最優(yōu)。系統(tǒng)工程導論復習系統(tǒng)科學理論基礎系統(tǒng)科學理論基礎一般系統(tǒng)論 、大系統(tǒng)理論、信息論、控制論 、運籌學一般系統(tǒng)理論描述系統(tǒng)的整體性、有序性、層次性、動態(tài)性、開放性、演化、生長、競爭等等。一般系統(tǒng)理論對在現(xiàn)代科學中占支配地位的還原論觀點和分析方法提出了批判,提出了按系統(tǒng)觀點和方法來處理問題。大系統(tǒng)理論研究大系統(tǒng)的結構方案、穩(wěn)定性、最優(yōu)化、模型的建立與求解等問題,稱為大系統(tǒng)理論。信息論信息論主要研究系統(tǒng)中的信息傳輸、變換和處理問題,所以信息論也是一種系統(tǒng)科學理論

3、??刂普摽刂普撏ㄟ^調節(jié)系統(tǒng)信息反饋過程,對系統(tǒng)的功能和行為實施控制,以實現(xiàn)系統(tǒng)的目的。運籌學是在實行管理的領域,運用數(shù)學方法,對需要進行管理的問題統(tǒng)籌規(guī)劃,做出決策的一門應用科學。系統(tǒng)工程導論復習系統(tǒng)思想和系統(tǒng)方法論 用自發(fā)的系統(tǒng)概念來考察自然現(xiàn)象是希臘哲學希臘哲學與古代中國古代中國思想的一個共同特征。 去掉模糊與猜測的成分,加進了精確與實際的內(nèi)容 注重復雜系統(tǒng)的研究,將系統(tǒng)與非線性問題聯(lián)系起來 建立系統(tǒng)創(chuàng)生與演化的機制 提出系統(tǒng)價值的概念 突出應用層面與方法論性質 總體思想最優(yōu)思想組合思想分解和協(xié)調思想反饋思想系統(tǒng)工程導論復習霍爾結構體系霍爾結構體系 時間維邏輯維知識維系統(tǒng)工程導論復習霍爾管

4、理矩陣系統(tǒng)工程導論復習切而蘭德的切而蘭德的“調查學習調查學習”模式模式 不是尋求“最優(yōu)化”,而是“調查、比較”或者說是“學習”,從模型和現(xiàn)狀比較中,學習改善現(xiàn)存系統(tǒng)的途徑。通過調查分析,對現(xiàn)存的不良結構系統(tǒng)的現(xiàn)狀進行說明。 弄清與改善現(xiàn)狀有關的各種因素及其相互關系。用結構模型或語言模型來描述系統(tǒng)的現(xiàn)狀。隨著分析的加深,進一步用更合適的模型或方法改進上述概念模型。通過比較,找出符合決策者意圖的而且可行的改革途徑或方案。實施提出的改革方案。 系統(tǒng)工程導論復習處理復雜行為系統(tǒng)的定量方法 1986年1月開始,以錢學森為首的一批系統(tǒng)工程學者在北京組織了“系統(tǒng)學討論班” 1989年提出開放復雜巨系統(tǒng)概念以

5、及科學方法論一從定性到定量綜合集成方法(Metasynthesis) 其實質是:專家體系、統(tǒng)計數(shù)據(jù)和信息資料、計算機技術三者有機結合,構成一個以人為主的高度智能化的人機結合系統(tǒng),通過人機結合方式和人機優(yōu)勢互補實現(xiàn)綜合集成各種知識,從定性到定量的功能。 1992年錢學森提出了從定性到定量綜合集成研討廳體系(Hall for workshop of Metasynthetic Engineering) 系統(tǒng)工程導論復習 顧基發(fā)教授提出物理一事理一人理(WSR)系統(tǒng)方法論 1979年錢學森寫信給在美國的著名系統(tǒng)工程專家李躍滋先生,李回信很同意物理和事理的提出,并建議再加“人理”(motivation

6、)。 1994年10-11月,顧基發(fā)在訪問英國赫爾(Hull)大學研究中心時和朱志昌合作提出物理一事理一人理(WSR)系統(tǒng)方法論。 WSR的遵循原則是:綜合原則、集成原則、參與原則、可操作性原則、反復迭代原則,整體優(yōu)化原則。 系統(tǒng)工程導論復習系統(tǒng)模型 是現(xiàn)實系統(tǒng)的抽象或模仿 是由反映系統(tǒng)本質的主要因素構成的 集中體現(xiàn)了這些主要因素之間的關系系統(tǒng)模型只是系統(tǒng)某一方面本質屬性的描述,本質屬性的選取完全取決系統(tǒng)工程研究的目的。所以,對同一個系統(tǒng)根據(jù)不同的研究目的,可以建立不同的系統(tǒng)模型系統(tǒng)工程導論復習結構模型 適用于描述一些難以量化的系統(tǒng),描述系統(tǒng)各組成部分之間關系、系統(tǒng)與環(huán)境之間關系,是概念模型到

7、定量模型的中介 結構模型的作用:用于測辨系統(tǒng)各要素間的關系。 常用方法:Interpretative Structural Modeling (ISM)系統(tǒng)工程導論復習 系統(tǒng)結構模型是在圖論鄰接矩陣(adjacency matrix)的基礎上建立起來的11112122122231212nnnnnnnpaaapaaaApaaappp10siRsj RsisjaijsiRsj Rsisj表示要素 與 有直接關系表示要素 與 無直接關系系統(tǒng)工程導論復習ISM方法 創(chuàng)立時間:1973 創(chuàng)始人 :美國J華費爾持教授 創(chuàng)立目的:分析復雜的社會經(jīng)濟系統(tǒng)有關問題 方法特點:將復雜系統(tǒng)分解為若干子系統(tǒng) 利用人們

8、的經(jīng)驗、知識和直覺 通過人機交互會話 逐步明確若干各要素間的結構關系最終將系統(tǒng)構成一個多級遞階的結構模型系統(tǒng)工程導論復習鄰接矩陣可達矩陣元素集合關系層次結構模型意識模型決策用文件 作圖比較修正人計算機人機系統(tǒng)系統(tǒng)工程導論復習系統(tǒng)動力學模型系統(tǒng)動力學模型 概念 該方法是一種以反饋控制理論為基礎,以計算機仿真技術為手段,通常用以研究復雜的社會經(jīng)濟系統(tǒng)的定量方法。 本質 帶時間滯后的一階差微分方程,建模時借助于“流圖” 。系統(tǒng)工程導論復習動力學模型特點與其他模型相比,特點如下: 可用于研究處理社會、經(jīng)濟、生態(tài)和生物等一類高度非線性、高階次、多變量、多重反饋、復雜時變系統(tǒng)問題的學科 研究對象主要是開放

9、系統(tǒng) 研究解決問題的方法是一種定性與定量結合,系統(tǒng)思考、系統(tǒng)分析、綜合與推理的方法 規(guī)范的模型 系統(tǒng)動力學的建模過程便于實現(xiàn)建模人員、決策者和專家群眾的三結合 系統(tǒng)工程導論復習系統(tǒng)動力學的基本概念 因果反饋 積累 流圖 延遲 仿真語言 死亡率和人口總數(shù)的關系 出生率和人口總數(shù)的關系系統(tǒng)工程導論復習動力學模型的建模步驟 矛盾與問題的分析:首先要明確客戶的要求、目的和所要解決的問題 系統(tǒng)的結構分析: 主要任務在于處理系統(tǒng)信息,分析系統(tǒng)的反饋機制 建立數(shù)學的規(guī)范方程和描述定性與半定性的變量關系 模型模擬與政策分析: 在模擬與分析的基礎上更深入地分析系統(tǒng)的問題、尋找解決問題方案 模型的檢驗與評估: 通

10、常在上述諸步驟中分散進行的系統(tǒng)工程導論復習系統(tǒng)動力學流圖 存量(Level):是系統(tǒng)的某一狀態(tài),即系統(tǒng)的某一指標值 速率(Rate):是系統(tǒng)的存量變化的量度。 實物流:連接速率和存量,表示速率控制存量的通道。 源和匯:不規(guī)則閉曲線就表示源或匯,源就是對系統(tǒng)產(chǎn)生輸入的外在環(huán)境,匯就是系統(tǒng)運行后所作用的外在環(huán)境。 信息鏈:流圖中用特有箭頭的虛線表示,表示信息傳遞過程。 輔助變量:在存量和速率的信息通道中起輔助作用。 常數(shù):在系統(tǒng)運行期間,保持值不變。 表格函數(shù):給出變量之間的非線性關系。系統(tǒng)工程導論復習系統(tǒng)工程導論復習室溫調節(jié)系統(tǒng)因果反饋圖 室溫調節(jié)系統(tǒng)流圖 系統(tǒng)工程導論復習系統(tǒng)分析 系統(tǒng)分析就是

11、從系統(tǒng)的觀點出發(fā),對事物進行分析綜合,找出各種可行方案以供決策者進行選擇。 系統(tǒng)分析就是要把所研究的對象從周圍環(huán)境中劃分出來,弄清事物的外在與內(nèi)部的互相之間的關系。 分析 What、Why、Who、When、Where和How,系統(tǒng)工程導論復習系統(tǒng)分析方法的七要素目標準則可行方案結論模型費用效果目標 、可行方案、費用、效果、模型、評價準則、結論系統(tǒng)工程導論復習系統(tǒng)分析準則 外部條件與內(nèi)部條件相結合 當前利益與長遠利益相接合 局部效益與宏觀效益相結合 定量分析與定性分析相結合 系統(tǒng)工程導論復習系統(tǒng)分析方法 定量分析:對于那些可以用物資的數(shù)量、單價、消耗數(shù)量等等數(shù)量指標進行衡量分析的叫做定量分析。

12、 定性分析:對于那些如政策、法規(guī)等等因素無法用數(shù)量指標進行分析,只能根據(jù)經(jīng)驗的“好與壞”,“可以或不可以”進行非主觀判斷的,叫定性分析。 系統(tǒng)分析不但要進行定量分析,而且要進行定性分析,因為在有些問題中是某些定性因素起決定性作用。分析的方法可以按照“定性-定量-定性”的順序進行。只有了解清楚系統(tǒng)的一些性質,才能進一步建立起定量關系的數(shù)學模型,做出定量分析最后把定性分析與定量分析結合起來進行綜合分析,才能找出最優(yōu)方案。系統(tǒng)工程導論復習系統(tǒng)結構分析 系統(tǒng)結構分析是系統(tǒng)分析和系統(tǒng)設計的理論基礎。 系統(tǒng)結構是指系統(tǒng)的構成要素在時空連續(xù)區(qū)上的排列組合方式和相互作用方式。 系統(tǒng)結構的普遍形式?jīng)Q定了系統(tǒng)的基

13、本特征。 系統(tǒng)工程導論復習系統(tǒng)要素集分析 在己定的目標樹基礎上進行,對照目標樹采用“搜索”的方法,集思廣益,開拓創(chuàng)新。找出對應的能夠實現(xiàn)目標的實體部分,即為要素集。對已得到的要素進行價值分析,這是因為實現(xiàn)某一目標可能有多種要素,因此存在著擇優(yōu)問題。 系統(tǒng)工程導論復習系統(tǒng)相關性分析 在相關關系集中,最基本的關系是二元關系,其它更為復雜的關系則是在二元關系基礎上發(fā)展的。所以相關關系分析可分兩步進行:第,先對系統(tǒng)進行二元關系分析,確定要素之間是否存在關系。具體作法可將系統(tǒng)要素列成方陣表,用Rij表示要素i和要素j的關系,并規(guī)定Rij只取1或0,即i與j之間存在關系Rij為1,反之取0。第二,對Rij

14、取值為1的兩個相關要素之間存在的具體關系進行分析,即確定屬于何種關系,是物理的、化學的、機械的、還是經(jīng)濟的、組織的關系等等 系統(tǒng)工程導論復習系統(tǒng)整體性分析 綜合要素集、關系集、階層性分析結果,以整體最優(yōu)為目的的協(xié)調,也就是使要素集、關系集、階層分布達到最優(yōu)結合、并取得系統(tǒng)整體的最優(yōu)輸出。 一是為了衡量和分析系統(tǒng)的整體結合效果,需要建立評價指標體系, 盡量建立反映系統(tǒng)整體性的要素集、關系集、階層分布的結合模型,以定量分析系統(tǒng)整體結構的合理性和最優(yōu)輸出 系統(tǒng)工程導論復習 系統(tǒng)整體性分析是結構分析的核心,是解決系統(tǒng)整體協(xié)調和優(yōu)化的基礎。系統(tǒng)要素集、關系集、階層性分析只是在某種程度上研究了系統(tǒng)的一個側

15、面。它們各自的合理性或優(yōu)化還不足以說明整體的性質。 整體性分析是綜合要素集、關系集、階層性分析結果,以整體最優(yōu)為目的的協(xié)調,也就是使要素集、關系集、階層分布達到最優(yōu)結合、并取得系統(tǒng)整體的最優(yōu)輸出。系統(tǒng)整體優(yōu)化和取得整體的最優(yōu)輸出是可能的。系統(tǒng)工程導論復習投入產(chǎn)出分析 (Input Output Analysis) 投入產(chǎn)出指工業(yè)部門之間或工業(yè)部門與最終用戶之間的產(chǎn)品與勞務流動情況 投入產(chǎn)出分析就是借助投入產(chǎn)出表,查找、預測、評估最終用戶或其它企業(yè)部門對產(chǎn)品、勞務需求情況的變化將對特定企業(yè)或部門產(chǎn)生何種影響。系統(tǒng)工程導論復習投入產(chǎn)出分析系數(shù) (1)直接消耗系數(shù) :指某一個部門在生產(chǎn)經(jīng)營過程中單位

16、總產(chǎn)出直接消耗各部門的貨物或服務的數(shù)量。全部直接消耗系數(shù)組成的矩陣稱為直接消耗系數(shù)矩陣。 (2)完全消耗系數(shù):是指某一部門每提供一個單位的最終產(chǎn)品,需要直接和間接消耗(即完全消耗)各部門的產(chǎn)品或服務數(shù)量。完全消耗系數(shù)是全部直接消耗系數(shù)和全部間接消耗系數(shù)之和。 (3)影響力系數(shù):是反映當國民經(jīng)濟某一部門增加一個單位最終使用時,對國民經(jīng)濟各部門所生產(chǎn)的生產(chǎn)需求波動及程度。 (4)感應度系數(shù):感應度系數(shù)反映國民經(jīng)濟各個部門增加一個單位最終使用時,某一部門由此而受到的需求感應程度,也就是需要該部門為其他部門的生產(chǎn)而提供的產(chǎn)出量。系統(tǒng)工程導論復習系統(tǒng)層次分析 (Analytical Hierarchy

17、Process) 一種定性與定量相結合的決策分析方法。 一種將決策者對復雜系統(tǒng)的決策思維過程模型化、數(shù)量化的過程 將復雜問題分解為若干層次和若干因素 根據(jù)方案的權重,為最佳方案的選擇提供依據(jù)。 系統(tǒng)工程導論復習AHP方法的特點 思路簡單明了,將決策者的思維過程條理化、數(shù)量化,便于計算 所需要的定量數(shù)據(jù)較少,對問題的本質,包含的因素及其內(nèi)在關系分析得清楚 可用于復雜的非結構化的問題,以及多目標、多準則、多時段等各種類型問題的決策分析系統(tǒng)工程導論復習AHP方法基本步驟 明確問題 建立層次結構 構造判斷矩陣 層次單排序 層次總排序 一致性檢驗 系統(tǒng)工程導論復習 設有n個物體A1,A2,An,它們的重

18、量分別記為W1,W2,Wn。若以矩陣來表示各物體的這種相互重量關系: 若取重量向量W=W1,W2,WnT,則有: AW=kW (2)這就是說,W是判斷矩陣A的特征向量,k是矩陣A的唯一非零的,也是最大的特征值,而W為其所對應的特征向量。 系統(tǒng)工程導論復習構造判斷矩陣 判斷矩陣表示針對上一層次中的某元素而言,評定該層次中各有關元素相對重要性的狀況,其形式如下: 其中,bij表示對于Ak而言,元素Bi對Bj的相對重要性的判斷值。bij一般取1,3,5,7,9等5個等級標度,其意義為:1表示Bi與Bj同等重要;3表示Bi較Bj重要一點;5表示Bi較Bj重要得多;7表示Bi較Bj更重要;9表示Bi較B

19、j極端重要。 系統(tǒng)工程導論復習 一般而言,判斷矩陣的數(shù)值是根據(jù)數(shù)據(jù)資料、專家意見和分析者的認識,加以平衡后給出的。 衡量判斷矩陣質量的標準是矩陣中的判斷是否具有一致性。如果判斷矩陣存在(4)式關系,則稱它具有完全一致性。 系統(tǒng)工程導論復習層次單排序: 目的是對于上層次中的某元素而言,確定本層次與之有聯(lián)系的元素重要性次序的權重值。它是本層次所有元素對上一層次而言的重要性排序的基礎。 層次單排序的任務可以歸結為計算判斷矩陣的特征根和特征向量問題,即對于判斷矩陣B,計算滿足: BW=max W (5) max為B的最大特征根,W為對應于max的正規(guī)化特征向量,W的分量Wi就是對應元素單排序的權重值。

20、 系統(tǒng)工程導論復習 當判斷矩陣B具有完全一致性時,max=k。但是,在一般情況下是不可能的。為了檢驗判斷矩陣的一致性,需要計算它的一致性指標:一致性指標CI與同階的平均隨機一致性指標RI之比,稱為判斷矩陣的隨機一致性比例,記為CR。滿足(7)式時認為判斷矩陣具有令人滿意的一致性。系統(tǒng)工程導論復習 層次總排序。 利用同一層次中所有層次單排序的結果,就可以計算針對上一層次而言的本層次所有元素的重要性權重值,這就稱為層次總排序。層次總排序需要從上到下逐層順序進行。對于最高層,其層次單排序就是其總排序。 若上一層次所有元素A1,A2,Am的層次總排序已經(jīng)完成,得到的權重值分別為a1,a2,am與aj對

21、應的本層次元素B1,B2,Bn得到的層次總排序見表6-2。系統(tǒng)工程導論復習一致性檢驗: 為了評價層次總排序的計算結果的一致性,類似于層次單排序,也需要進行一致性檢驗。為此,需要分別計算下列指標:同樣,當CR0.10時,則認為層次總排序的計算結果具有令人滿意的一致性;否則,就需要對本層次的各判斷矩陣進行調整,從而使層次總排序具有令人滿意的一致性。 系統(tǒng)工程導論復習(一) 方根法 計算步驟如下: 計算判斷矩陣每一行元素的乘積 計算Mi的n次方根 將向量歸一化 計算最大特征根系統(tǒng)工程導論復習 和積法: 這一方法的計算步驟如下:將判斷矩陣每一列歸一化:對按列歸一化的判斷矩陣,再按行求和:計算W=W1,

22、W2,WnT即為所求的特征向量。計算最大特征根:系統(tǒng)工程導論復習系統(tǒng)預測分析 預測就是根據(jù)客觀事物的過去和現(xiàn)在的發(fā)展規(guī)律,借助科學的方法和手段,對其未來的發(fā)展趨勢和狀況進行報述、分析,形成科學的假設和判斷 經(jīng)濟預測:是一種研究經(jīng)濟未來發(fā)展的活動 以預測范圍分類:宏觀經(jīng)濟預測微觀經(jīng)濟預測以預測期限分類:短期預測中期預測長期預測系統(tǒng)工程導論復習預測基本原理及要素 預測原理 可知性原理 可能性原理 相似性原理 反饋性原理 系統(tǒng)性原理 預測要素 時間 數(shù)據(jù) 模型 費用 精度 實用性 系統(tǒng)工程導論復習系統(tǒng)預測的步驟 明確所要研究的系統(tǒng)范圍、課題及預測的目的 鑒別、選擇和確定預測元素 確定邏輯關系,選擇預

23、測方法 建立模型 檢驗模型 假定因素和條件 以確定某些信息變化時對預測結果的影響程度 分析和判斷預測結果,提出預測報告和決策建議系統(tǒng)工程導論復習系統(tǒng)優(yōu)化 概念 對所有可能的方案進行分析,從中選擇一個最合理的方案 系統(tǒng)優(yōu)化不是一件簡單的事情,其概念是相對的,絕對的最優(yōu)化是不存在的。 不是任何情況下都存在最優(yōu)解。 就大量的現(xiàn)實問題而言,優(yōu)化常常是難以實現(xiàn)的。 人們常常退而求其次,尋求系統(tǒng)的次優(yōu)解或滿意解; 優(yōu)化技術包括 確定判別方案優(yōu)劣的評價標準1. 在給定條件下尋找最合理的方案 系統(tǒng)工程導論復習系統(tǒng)優(yōu)化的標準 滿足系統(tǒng)價值目標集的目標函數(shù) 性能準則、收益函數(shù)等滿足各方面對系統(tǒng)的制約因素 人力、物

24、力、財力的限制 系統(tǒng)的形成過程受空間、時間的限制 系統(tǒng)與環(huán)境的物質、能量交換受到物理性、技術性條件的約束 系統(tǒng)對環(huán)境的污染受到法定允許量的限制等 系統(tǒng)工程導論復習優(yōu)化方法的分類 有約束的最優(yōu)化問題 無約束最優(yōu)化問題 確定性最優(yōu)化問題 隨機性最優(yōu)化問題 為靜態(tài)最優(yōu)化 動態(tài)最優(yōu)化 為泛函型的優(yōu)化問題 函數(shù)型的優(yōu)化問題 線性規(guī)劃 非線性規(guī)劃 多目標規(guī)劃 動態(tài)規(guī)劃等系統(tǒng)工程導論復習系統(tǒng)規(guī)劃評價 系統(tǒng)規(guī)劃是系統(tǒng)工程管理過程中的一個要素,是決定系統(tǒng)大局的必要階段。因此,對它的評價必須慎重,只有評價很好,才能充分發(fā)揮系統(tǒng)工程學的作用。 系統(tǒng)設計是系統(tǒng)工程管理的核心問題,通過對系統(tǒng)的有效性的評價,考察系統(tǒng)設計

25、適合目標的情況,通過對系統(tǒng)功能和性能的評價??疾煜到y(tǒng)設計適合特性的情況,另外還有對系統(tǒng)結構和系統(tǒng)運用的評價等。系統(tǒng)工程導論復習要保證評價的客觀性,必須注意評價資料的全面性、可靠性和正確性。防止出現(xiàn)評價人員的傾向性,評價人員的組成要具有代表性等 。要保證方案的可比性。評價指標要成系統(tǒng),由若干個小評價指標組成的整體。它應當包括系統(tǒng)目標所涉及的一切方面,而且對定性問題要有恰當?shù)脑u價指標,以保證評價不出現(xiàn)片面性。評價指標必須與國家的方針、政策、法令的要求一致。 系統(tǒng)評價的原則 系統(tǒng)工程導論復習基準不同的三種類型的評價:X被評價系統(tǒng)(事物,項目、方案等) 客觀推理型評價。在這種類型的評價中,評價基準物已

26、知,我們可以通過邏輯分析,確定x的屬性及對參考系統(tǒng)的貢獻,從而確定x在基準系統(tǒng)中的地位,明確x的價值。 規(guī)范型評價。當我們對基準系統(tǒng)缺乏認識或基準系統(tǒng)不大確定時,我們只能直接對x進行評價。評價時,所選用的基準只能是我們所具有的規(guī)范。規(guī)范之所以能作為比較的基準、是因為它是人們實踐經(jīng)驗的總結,是思維的結果,是理想的價值。政策評價一般具有這種性質。 象征型評價。象征型評價是以象征物作為比較的基準,象征物來自事實或經(jīng)驗。象征性評價與規(guī)范性評價的區(qū)別就在于前者是經(jīng)驗的、感性的、沒有上升理性的高度,后者則是理性化的結果。 系統(tǒng)工程導論復習 系統(tǒng)評價的步驟 明確系統(tǒng)目標,熟悉系統(tǒng)方案。 分析系統(tǒng)要素 確定評

27、價指標體系 制定評價結構和評價準則 評價方法的確定 單項評價 綜合評價系統(tǒng)工程導論復習評價指標的數(shù)量化方法 排隊打分法體操計分法專家計分法 兩兩比較法 01打分法 , 04 打分法 ,多比例打分法連環(huán)比率法 系統(tǒng)工程導論復習模糊綜合評價方法 因素集、評定集和考核族概念: 確定系統(tǒng)評價項目集F , ,并確定每一評價項目的評價尺度集E, ,評價項目集也可以是一個多級遞階結構的集合。 根據(jù)專家們的經(jīng)驗,或通過像層次分析法等方法,確定各評價項目的權重集 ,考核集T如下:12nF =f , f ,f 12nE=e ,e ,e 12KW =WWW ,12nT =t ,t ,t 系統(tǒng)工程導論復習 素集內(nèi)各元

28、素的權數(shù)分配WF和考核集內(nèi)各因素的權數(shù)分配WT Ff1f2fnWWW W(,) Tt1t2tnWWW W(,)111 1nnfitiiiWW ,并規(guī)定系統(tǒng)工程導論復習系統(tǒng)仿真系統(tǒng)仿真概述 離散事件系統(tǒng)仿真 系統(tǒng)動力學仿真系統(tǒng)工程導論復習概 述 系統(tǒng)仿真概念:系統(tǒng)仿真概念: 是一種通過實驗來求解問題的技術是一種通過實驗來求解問題的技術 基礎:基礎: 分析系統(tǒng)各要素性質及其相互關系分析系統(tǒng)各要素性質及其相互關系 建立能描述系統(tǒng)結構和行為且具有一定邏輯關建立能描述系統(tǒng)結構和行為且具有一定邏輯關系和數(shù)學性質的仿真模型系和數(shù)學性質的仿真模型 目的:目的: 根據(jù)仿真模型對系統(tǒng)進行試驗和定量分析根據(jù)仿真模型

29、對系統(tǒng)進行試驗和定量分析 獲得決策所需的信息獲得決策所需的信息 系統(tǒng)工程導論復習系統(tǒng)仿真的實質系統(tǒng)仿真的實質 是一種對系統(tǒng)問題求數(shù)值解的計算技術,能是一種對系統(tǒng)問題求數(shù)值解的計算技術,能有效地處理復雜的無法建立數(shù)學模型系統(tǒng)并有效地處理復雜的無法建立數(shù)學模型系統(tǒng)并求解這類問題求解這類問題 是一種人為的試驗手段,是實際系統(tǒng)映像的是一種人為的試驗手段,是實際系統(tǒng)映像的系統(tǒng)模型在相應的系統(tǒng)模型在相應的“人造人造”環(huán)境下進行的環(huán)境下進行的 可以對系統(tǒng)狀態(tài)可以對系統(tǒng)狀態(tài)(或行為或行為)在時間序列內(nèi)的全過在時間序列內(nèi)的全過程進行描述,可以比較真實地描述系統(tǒng)的運程進行描述,可以比較真實地描述系統(tǒng)的運行、演變及

30、其發(fā)展過程行、演變及其發(fā)展過程 仿真的求解和試驗主要是在計算機上實現(xiàn)的仿真的求解和試驗主要是在計算機上實現(xiàn)的 系統(tǒng)工程導論復習仿真方法優(yōu)、缺點及應用場合仿真方法優(yōu)、缺點及應用場合 優(yōu)點:優(yōu)點: 可以采用與實際系統(tǒng)更為接近的模型,而不限于系可以采用與實際系統(tǒng)更為接近的模型,而不限于系統(tǒng)模型形式:如線性代數(shù)方程、線性微分方程等統(tǒng)模型形式:如線性代數(shù)方程、線性微分方程等 缺點:缺點: 只能得到特解,而不是通解只能得到特解,而不是通解 適用場合:適用場合: 在實際系統(tǒng)上進行試驗有危險性、成本過高或周期在實際系統(tǒng)上進行試驗有危險性、成本過高或周期過長。過長。 無法或難以在實際系統(tǒng)上進行試驗無法或難以在實

31、際系統(tǒng)上進行試驗 系統(tǒng)模型比較復雜,又難以近似簡化系統(tǒng)模型比較復雜,又難以近似簡化系統(tǒng)工程導論復習系統(tǒng)仿真的類型系統(tǒng)仿真的類型 按應用領域分類按應用領域分類 : 生產(chǎn)管理仿真、工程技術仿真、軍事仿真、科學試驗生產(chǎn)管理仿真、工程技術仿真、軍事仿真、科學試驗 按結構形式分類按結構形式分類 簡單式仿真、串聯(lián)式仿真、擴展式仿真、分析式仿真簡單式仿真、串聯(lián)式仿真、擴展式仿真、分析式仿真 按模擬實驗的方法分類按模擬實驗的方法分類 物理仿真法、數(shù)學仿真法物理仿真法、數(shù)學仿真法 按系統(tǒng)中事件出現(xiàn)的特性分類按系統(tǒng)中事件出現(xiàn)的特性分類 隨機性仿真、確定性仿真隨機性仿真、確定性仿真 按照系統(tǒng)中實體或活動的動態(tài)形式分

32、類按照系統(tǒng)中實體或活動的動態(tài)形式分類 連續(xù)系統(tǒng)的仿真、離散系統(tǒng)的仿真連續(xù)系統(tǒng)的仿真、離散系統(tǒng)的仿真 按仿真的手段分類按仿真的手段分類 手工仿真、計算機仿真手工仿真、計算機仿真 系統(tǒng)工程導論復習系統(tǒng)仿真的一般步驟系統(tǒng)仿真的一般步驟 問題描述與定義問題描述與定義 明確要解決的問題,以及實現(xiàn)目標明確要解決的問題,以及實現(xiàn)目標 建立仿真模型建立仿真模型 模型是本質屬性的抽象描述和表達,是面向問題模型是本質屬性的抽象描述和表達,是面向問題和過程的和過程的 數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集 需要對真實系統(tǒng)的參數(shù)作必要的統(tǒng)計調查需要對真實系統(tǒng)的參數(shù)作必要的統(tǒng)計調查 仿真模型的確認仿真模型的確認 按照統(tǒng)一的標準對仿真模型的代

33、表性進行衡量按照統(tǒng)一的標準對仿真模型的代表性進行衡量 系統(tǒng)工程導論復習系統(tǒng)仿真的一般步驟系統(tǒng)仿真的一般步驟 仿真模型的編程實現(xiàn)與驗證仿真模型的編程實現(xiàn)與驗證 使仿真程序的運行結果能精確地代表仿真模型應使仿真程序的運行結果能精確地代表仿真模型應當具有的性能當具有的性能 仿真試驗設計仿真試驗設計 確定仿真試驗的方案確定仿真試驗的方案 仿真模型的運行仿真模型的運行 獲得的所需實驗結果和數(shù)據(jù),掌握系統(tǒng)的變化規(guī)獲得的所需實驗結果和數(shù)據(jù),掌握系統(tǒng)的變化規(guī)律律 仿真結果的輸出與分析仿真結果的輸出與分析 需要在仿真輸出樣本的基礎上,進行必要的統(tǒng)計需要在仿真輸出樣本的基礎上,進行必要的統(tǒng)計推斷推斷 系統(tǒng)工程導論

34、復習 離散事件系統(tǒng)仿真特點離散事件系統(tǒng)仿真特點 擴大到非工程和非數(shù)值計算領域擴大到非工程和非數(shù)值計算領域 狀態(tài)在時間上和空間上都是離散的狀態(tài)在時間上和空間上都是離散的 面向事件的,時間指針由事件的推動而隨機遞進的面向事件的,時間指針由事件的推動而隨機遞進的 系統(tǒng)變量是反映系統(tǒng)各部分相互作用的一些事件系統(tǒng)變量是反映系統(tǒng)各部分相互作用的一些事件 系統(tǒng)模型則是反映這些事件的數(shù)集系統(tǒng)模型則是反映這些事件的數(shù)集 仿真結果是產(chǎn)生處理這些事件的事件歷程仿真結果是產(chǎn)生處理這些事件的事件歷程系統(tǒng)工程導論復習仿真中的基本概念仿真中的基本概念 實體實體 臨時實體:只存在一段時間的實體,臨時實體:只存在一段時間的實體

35、, 永久實體:永久性地駐留在系統(tǒng)中的實體永久實體:永久性地駐留在系統(tǒng)中的實體 事件事件 引起系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生變化的行為引起系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生變化的行為 必須建立事件表,實現(xiàn)對系統(tǒng)中的事件進行管理必須建立事件表,實現(xiàn)對系統(tǒng)中的事件進行管理 活動活動 表示兩個可以區(qū)分的事件之間的過程,標志著系統(tǒng)狀態(tài)的轉移表示兩個可以區(qū)分的事件之間的過程,標志著系統(tǒng)狀態(tài)的轉移 進程進程 由若干個事件及若干個活動組成,它描述了事件及活動之間的相互關系由若干個事件及若干個活動組成,它描述了事件及活動之間的相互關系及時序關系及時序關系 仿真鐘仿真鐘 連續(xù)系統(tǒng)中,可以是定步長,也可以是變步長連續(xù)系統(tǒng)中,可以是定步長,也可以是變步長

36、離散系統(tǒng)中,仿真鐘的推進步長完全是隨機的離散系統(tǒng)中,仿真鐘的推進步長完全是隨機的 統(tǒng)計計數(shù)器統(tǒng)計計數(shù)器 一次運行得到的狀態(tài)變化過程只是隨機過程的一次取樣,因此只有在統(tǒng)一次運行得到的狀態(tài)變化過程只是隨機過程的一次取樣,因此只有在統(tǒng)計意義下才有參考價值計意義下才有參考價值 系統(tǒng)工程導論復習離散事件系統(tǒng)建模與仿真方法離散事件系統(tǒng)建模與仿真方法 事件調度法事件調度法(Event Scheduling) 時間控制程序時間控制程序 選擇具有最早發(fā)生時間的事件選擇具有最早發(fā)生時間的事件 將仿真鐘修改到該事件發(fā)生的時刻將仿真鐘修改到該事件發(fā)生的時刻 調用與該事件相應的程序模塊,對事件進行處調用與該事件相應的程

37、序模塊,對事件進行處理,理, 該事件處理完后返回時間控制程序該事件處理完后返回時間控制程序 任何條件的測試,均在相應的事件模塊中進任何條件的測試,均在相應的事件模塊中進行行 是一種面向時間的仿真方法是一種面向時間的仿真方法系統(tǒng)工程導論復習離散事件系統(tǒng)建模與仿真方法離散事件系統(tǒng)建模與仿真方法 活動掃描法活動掃描法(activity Scanning) 系統(tǒng)由部件組成,部件包含活動系統(tǒng)由部件組成,部件包含活動 活動是否發(fā)生由條件是否滿足而定活動是否發(fā)生由條件是否滿足而定 若條件滿足,則激活相應部件的活動模塊若條件滿足,則激活相應部件的活動模塊 時間控制程序較之其它條件具有更高的優(yōu)先級時間控制程序較

38、之其它條件具有更高的優(yōu)先級 判斷激活條件時首先判斷該活動發(fā)生的時間是否滿足,然判斷激活條件時首先判斷該活動發(fā)生的時間是否滿足,然后再判斷其它條件后再判斷其它條件 若所有條件都滿足,則執(zhí)行該部件的活動子例程,然后再若所有條件都滿足,則執(zhí)行該部件的活動子例程,然后再對其它部件進行掃描對其它部件進行掃描 對所有部件掃描一遍后,又按同樣順序進行循環(huán)掃對所有部件掃描一遍后,又按同樣順序進行循環(huán)掃描描,直到仿真終止直到仿真終止系統(tǒng)工程導論復習離散事件系統(tǒng)建模與仿真方法離散事件系統(tǒng)建模與仿真方法 進程交互法進程交互法(Process interaction) 綜合綜合ES和和AS的特點,采用兩張事件表的特點

39、,采用兩張事件表 首先按一定分布產(chǎn)生到達實體并置于首先按一定分布產(chǎn)生到達實體并置于FEL中,實中,實體進入排隊等待體進入排隊等待 然后對然后對CEL進行活動掃描,判斷各種條件是否進行活動掃描,判斷各種條件是否滿足滿足 將滿足條件的活動進行處理,仿真鐘推進到服將滿足條件的活動進行處理,仿真鐘推進到服務結束并將相應實體從系統(tǒng)中清除務結束并將相應實體從系統(tǒng)中清除 將將FEL中最早發(fā)生的當前事件的實體移到中最早發(fā)生的當前事件的實體移到CEL中,中,繼續(xù)推進仿真鐘,對繼續(xù)推進仿真鐘,對CEL進行活動掃描,直到進行活動掃描,直到仿真結束仿真結束系統(tǒng)工程導論復習離散事件系統(tǒng)建模與仿真方法離散事件系統(tǒng)建模與仿

40、真方法 在基于下一事件時間推進法的離散系統(tǒng)仿真模型中在基于下一事件時間推進法的離散系統(tǒng)仿真模型中通用部件如下:通用部件如下: 系統(tǒng)狀態(tài):在某一特定時間描述系統(tǒng)所必須的狀態(tài)變量的系統(tǒng)狀態(tài):在某一特定時間描述系統(tǒng)所必須的狀態(tài)變量的集合集合 仿真鐘:給出當前仿真時間值的變量仿真鐘:給出當前仿真時間值的變量 事件表:包含有每一類事件將要發(fā)生的下一時間表事件表:包含有每一類事件將要發(fā)生的下一時間表 統(tǒng)計計數(shù)器:用于保存系統(tǒng)性能的統(tǒng)計信息的變量統(tǒng)計計數(shù)器:用于保存系統(tǒng)性能的統(tǒng)計信息的變量 初始化程序:在零時刻對仿真模型進行初始化、初始化程序:在零時刻對仿真模型進行初始化、 計時程序:由事件表確定下一事件,

41、將仿真鐘推進到該事計時程序:由事件表確定下一事件,將仿真鐘推進到該事件發(fā)生的時間子例程件發(fā)生的時間子例程 事件程序:在某一類型的事件發(fā)生時修改系統(tǒng)的狀態(tài)事件程序:在某一類型的事件發(fā)生時修改系統(tǒng)的狀態(tài) 報告產(chǎn)生程序:計算所希望的性能測量的估計值,仿真程報告產(chǎn)生程序:計算所希望的性能測量的估計值,仿真程序結束時打印報告序結束時打印報告 主程序:調用計時程序以確定下一事件,然后將控制轉移主程序:調用計時程序以確定下一事件,然后將控制轉移到相應的事件程序,以便適當?shù)匦薷南到y(tǒng)狀態(tài)到相應的事件程序,以便適當?shù)匦薷南到y(tǒng)狀態(tài)系統(tǒng)工程導論復習 系統(tǒng)動力學方法簡介系統(tǒng)動力學方法簡介 研究信息反饋系統(tǒng)動態(tài)行為的計算

42、機仿真方法研究信息反饋系統(tǒng)動態(tài)行為的計算機仿真方法 有效地把信息反饋的控制原理與因果關系的邏輯分有效地把信息反饋的控制原理與因果關系的邏輯分析結合起來析結合起來 從系統(tǒng)的整體觀出發(fā),充分估計和研究其影響因素,從系統(tǒng)的整體觀出發(fā),充分估計和研究其影響因素,不回避復雜性不回避復雜性 注重研究系統(tǒng)內(nèi)部的非線性相互作用、協(xié)同以及延注重研究系統(tǒng)內(nèi)部的非線性相互作用、協(xié)同以及延遲效應等問題遲效應等問題 系統(tǒng)動力學是面向問題的,而不是面向整個系統(tǒng)的系統(tǒng)動力學是面向問題的,而不是面向整個系統(tǒng)的 是一種計算機仿真方法,是一種連續(xù)系統(tǒng)仿真方法是一種計算機仿真方法,是一種連續(xù)系統(tǒng)仿真方法 不是預測方法,但具有一定的預測功能不是預測方法,但具有一定的預測功能系統(tǒng)工程導論復習系統(tǒng)動力學建模系統(tǒng)動力學建模步驟步驟13 問題辨識與定義問題辨識與定義 明確建模目的,明確建模目的, 面向問題而不是系統(tǒng)面向問題而不是系統(tǒng) 問題源自反饋結構。問題源自反饋結構。 建立正規(guī)、定量的反饋結構和模型,建立正規(guī)、定量的反饋結構和模型, 應用圖形來描述問題、分析問題和確定參考模式應用圖形來描述問題、分析問題和確定參考模式 系統(tǒng)概念開發(fā)與結構開發(fā)系統(tǒng)概念開發(fā)與結構開發(fā) 確定主要變量之間以及主要變量與其它變量之間的相互關確定主要變量之間以及主要變量與其它變量之間的相互關系,系, 即影響問題的

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