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管理学院第二章系统分析管理学院第2页一、系统生命周期§1系统生命周期及阶段划分一个系统总有一个确定的开始和终了时刻，从开始时刻到终了时刻的时间段称为系统的生命周期。开始时刻：提出建立或改造一个系统的时刻；终了时刻：系统脱离运行并为新系统代替时刻。在系统的生命周期中，不同时刻所面临的问题不同，解决问题的思路、方法和手段也不同。为了有效地解决系统在不同时刻存在的问题，有必要将系统的生命周期分成管理学院第3页几个可独立进行研究的部分或解决问题的阶段，从而层次清楚，问题范围明确，便于把问题引向深入和具体化，也便于有针对性地选择和应用研究方法。把系统的生命周期分成几个阶段，反映了系统思维的特点，即从整体到局部，从粗到细的思考方法。这样既能抓住问题实质，保证从宏观战略和大方向上不出问题，又能高效地解决问题，避免为具体矛盾所纠缠而延误时间。二、系统阶段划分根据系统演化过程中需要解决的问题，可将系统划分成如下阶段。管理学院第4页系统问题的提出（起因）系统分析（预备研究）是否继续？总体研究是否继续？详细研究系统建立系统实施系统运行系统更新、改造或报废是否继续？停止研究NNNYYY发展期实现期运行期系统设计系统实施系统运行系统分析管理学院第5页1、概念§2系统分析一、系统分析的概念及意义从狭义上理解，系统分析的重要基础是霍尔三维结构的基本内容；从广义上理解，有时把系统分析作为系统工程的同义语使用。系统分析是运用建模及预测、优化、仿真、评价等技术对系统的各有关方面进行定性与定量相结合的分析，为选择最优或满意的系统方案提供决策依据的分析研究过程。管理学院第6页系统分析首先应对与研究对象有关的要素进行探索和展开。对系统的目的与功能、环境、费用与效果等进行充分的调查研究；其次，对若干备选方案的系统方案建立必要的模型，进行优化计算或仿真试验，将计算、实验、分析的结果同系统预定的任务或目标进行比较和评价；最后，选择少数较好的可行方案提供给决策者。体现在以下4个方面：（1）明确系统与外部环境的关系（2）明确系统内部各个组成部分的关系上下级隶属关系——层次性同级之间的平行关系——相关性2、意义管理学院第7页（3）合理确定系统的目标和功能（4）为决策提供大量的基础资料，提高决策质量二、系统分析的要素涉及六个必须考虑的基本要素目标分析是系统分析的基本工作之一，其任务是确定和分析系统的目的及其目标，分析和确定为到达系统目标所必须具备的系统功能和技术条件。目标分析可采用目标树等结构分析的方法，并要注意对冲突目标的协调和处理。1、目的和目标管理学院第8页2、替代方案替代方案即达到目的及目标的途径。为了达到预定的系统目的，可以制定若干备选方案。通过对备选方案的比较和分析，才能从中选择出最优系统方案，这是系统分析不可少的一环。指标是替代方案实现目标程度的具体标志，标准是评价方案优劣的尺度。方案的每项指标应具有明确的标准。3、指标和标准模型是由说明系统本质的主要因素及相互关系构成的。模型是研究与解决问题的基本框架，可以起到帮助认识系统、模拟系统优化和改造系统的作用，是对实际系统问题的描述、模仿或抽象。在系统分析中常常通过建立相应的结构模型、数学模型或仿真模型等来规范分析各种备选方案。4、分析模型管理学院第9页评价即评定不同方案对系统目的的达到程度。它是在考虑实现方案的综合投入（费用）和方案实现后的综合产出（效果）后，按照一定的评价标准，确定各种待选方案优先顺利的过程。进行系统评价时，不仅要考虑投资、收益这样的经济指标，还必须综合评价系统的功能、费用、时间、可靠性、环境、社会等方面的因素。决策者作为系统问题中的利益主体和行为主体，在系统分析中自始自终具有重要作用，是一个不容忽视的重要因素。实践证明，决策者与系统分析人员的有机配合是保证系统分析工作成功的关键。6、决策者5、评价管理学院第10页根据系统分析的定义，参照系统工程的基本工作过程，可将系统分析的基本过程归结下图的几个步骤。认识问题探询目标综合方案模型化优化或仿真分析系统评价决策YN三、系统分析的程序和步骤初步分析规范分析综合分析管理学院第11页1、认识问题了解所要解决问题的系统的范围及系统的构成，形成以下成果：①系统的初步结构；②系统的环境要素及其与系统的关系（1）系统环境初步分析环境：存在于系统边界外的物质的、经济的、信息的和人际的相关因素的总称。系统与环境边界的确定方法理论上没有确定的判别准则，主要依靠妥善的思考。一般的，先靠经验划定一个边界，然后在详细研究过程中不断修改完善。管理学院第12页（2）系统结构初步分析见第三章第一节“系统结构分析技术”，用于确定系统的构成元素，元素之间的相互关系及层次关系等。2、确定系统的目标目标是行动的方向，只有目标明确，才能使系统分析工作进行下去，系统分析是围绕着系统目标而展开的，系统目标往往是子目标的，确定目标时应考虑各种限制条件，如资源、财力、环境条件等。目标确定既不能太高也不能过低，通过努力能够实现的目标是科学合理的。目标确定时应处理好目标冲突问题。管理学院第13页3、设计可行方案通过调查研究和资料收集，提出各种可行方案。可行方案应具有：创新性：新颖独到，有别一般;先进性：采用最新科技成果，符合发展趋势和国情;多样性：每个方案具有不同的解决问题的思路。认识问题、探索目标及综合方案构成了初步的系统分析。在初步系统分析阶段，为了尽快明确问题的总框架，通常需要采用创造性技术，至少围绕以下六个方面的问题来展开:管理学院第14页（1）what.研究什么问题？对象系统（问题）的要素是什么（问题与哪些因素有关）？（2）why.为什么要研究该问题？目的或希望的状态是什么？（3）where.系统边界和环境如何？（4）when.分析的是什么时候的情况？（5）who.决策者、行动者、所有者等关键主体是谁（问题与谁有直接的关系）？（6）how.如何实现系统的目标状态？管理学院第15页这些既是使系统分析走上正轨的过程。又是使分析人员与决策者一起进入角色的过程。4、建立分析模型找出说明系统功能的主要因素，及其相互关系，即系统的输入输出、转换关系、系统的目标和约束等，并利用相关的模型描述这些关系。5、分析方案的效果将每个可行方案的参数输入分析模型，运行分析模型，可计算和测定各可行方案的预期效果。预期效果由一组可计量的指标值来反映。管理学院第16页6、综合分析与评价根据定量指标值，再考虑无法量化的定性因素，用标准来衡量可行方案实现目标的程度，这就是综合分析与评价。评价的结果是给出各可行方案的优劣顺序，供决策者决策时参考。注意：环境分析几乎贯穿整个系统分析的全过程，具有重要的作用。首先，在认识问题阶段，只有正确区分出各种环境要素，才能划定系统的边界；第二，在探询目标阶段，要根据环境对系统的要求建立系统的目标结构，以求得系统对环境的最优和最大输出；管理学院第17页第三，在综合方案阶段，要考虑到环境条件及其变化对方案可行性的影响，选择出能适应环境变化的切实可行的行动方案；第四，在模型化及其分析阶段，要充分而正确地考虑到各主要环境的条件（如人、财、物、政策等）对系统优化的约束；第五，在评价与决策阶段，要通过灵敏性分析和风险分析等途径，“减少”环境变化对最佳决策方案的影响，提高政策与策略的相对稳定性和环境适应性。对于复杂的系统，系统分析并非一次可完成，可能要多次反复，不断调整系统的目标、系统的范围、系统的结构等。管理学院第18页三、系统分析的原则系统分析是适应环境问题的需要，坚持问题导向、着眼整体、权衡优化、方法集成等基本原则，其主要特点及相应的要求如下：系统分析是一种处理问题的方法，有很强的针对性，其目的在于寻求解决特定问题的最优或最满意方案。系统分析人员要适应实际问题的需要，制定方案，选择方法，并的通过适时调整分析过程及结果对问题的不确定性变化具有较好的适应性。帮助决策者解决实际问题，是系统分析的目的。1、坚持问题导向管理学院第19页2、以整体为目标系统分析把问题作为一个整体来处理，全面考虑各主要因素及其相互影响，强调以最少的综合投入和最良好的总体效果来完成任务。系统中的各组成部分，都具有各自的特定的功能和目标，只有相互分工协作，才能发挥出系统的整体效能。系统分析既要从系统的整体出发，考虑系统中所要解决的各种问题及其多重因素，防止顾此失彼，又要注意不拘小节，抓住主要矛盾及其方面，致力于提出解决主要矛盾的方法和措施，避免因小失大。以整体最优为核心的系统观点是系统分析的前提条件。管理学院第20页3、多方案模型分析和选优根据实际问题的需要和系统目标的要求收集各种信息，寻找多个方案，并对其进行模型化及优化或仿真计算，尽可能求得定量化的分析结果，这是系统分析的核心内容。在系统方案综合（设计）中应该注意的几个问题:（1）要多设计方案，但不要太多。通常3－4个为宜;（2）方案要有基本的合目的性（可代替性）、能实现性（方案可细分）、可识别性（能评价系统的目的、功能的达成度或优劣）等要求；（3）方案产生的过程中要注意采用各种创造性技术。管理学院第21页4、定量分析与定性分析相结合系统分析采用定量分析与定性分析相结合的基本方法。分析中既要利用各种定量资料合模型化及优化或仿真计算结果。使方案优劣以定量分析为基础。又要在其充分利用分析者、决策者和其他有关人员的直观判断和经验，进行综合分析与判定。这是系统分析的基本手段。唯经验判断和唯定量分析，都是与系统分析的要求相违背的。5、多次反复进行对复杂系统问题的分析，往往不是一次可以圆满完成的。它需要通过反复与决策者对话，适时、不断地修正分析的过程及结果，逐步得到与系统目标要求最接近、令领决策者较为满意的系统方案。这是系统分析的重要保障。管理学院第22页§3定性的系统分析方法一、目标—手段分析法当研究对象为半结构或非结构化的系统问题，往往难以建立系统的数学模型，此时可采用定性的系统分析方法。将要达到的目标和所需要的手段按照细化的要求展开，一级手段等于二级目标，依次类推，便产生了层次分明、相互联系、由上而下逐级细化的多级目标系统。最底层就是非常具体又易于实现的措施。目标—手段分析法的实质就是运用效能原理不断进行分析，而后逐步用组态原理进行设计的过程。效能原理：对目标可以产生效能的科学技术原理（方法）；组态原理：实现效能原理的工程原理模型（措施）。管理学院第23页发展能源发展能源生产开发新能源节能资源勘探基地建设运输太阳能生物能潮汐能综合利用设备节能一级目标一级手段二级目标二级手段三级目标管理学院第24页二、因果分析法利用因果分析图来分析影响系统的因素，并从中找出产生某种结果的主要原因的一种定性分析方法。因果分析法也叫关键成功因素法（CSF法）。系统的某一行为(结果)可能是多种复杂因素的影响所致。这种方法便于各种不同意见的综合整理，形成一致意见。三、KJ法从很多具体信息中归纳出问题整体含义的一种直观定性分析方法。基本原理：每个信息做成一张卡片，将有“亲近性”的卡片集中合成为一个子问题，所有子问题合成为问题的整体。管理学院第25页收集并表达信息制做信息卡观察分析得信息大组按不同关系排列小组绘制整体结构图认识问题的整体含义得信息小组得信息中组管理学院第26页§4定量的系统分析案例一、区域规划的系统工程方法由于决策部门的重视和广大科学工作者的努力，我国在区域规划研究方面作了关键的研究工作。相当数量的规划研究是成功的，研究成果受到有关领导部门的重视、采纳或参考。同时，对区域科学及区域规划理论和方法论方面的研究也取得不少成绩，推动了学科的发展。多年来，我国科技工作者对县级区域经济、社会发展规划、超大型城市发展战略、我国经济特区及沿海开放城市经济发展模式和跨地区经济协作圈的可行性进行了研究。下面介绍有关区域规划的系统工程方法。管理学院第27页区域规划所研究的是从地区的具体情况出发，对该地区的人口发展、国民经济建设、社会发展、环境质量不断改善所进行的总体布署及发展战略研究。由于一个县、一个城市、一个地区都是由人口、经济、社会、环境等诸多因素构成的复杂系统，因此区域发展的研究必须对区域内人口，自然资源