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第二章系统分析第一节系统的环境分析环境对于系统的发展起到限制性作用，系统的发展和变化必须适应环境的发展和变化，因此对环境的分析便是系统分析解决问题的第一步工作。一、系统环境任何系统总存在一定的边界，环境便是存在于系统边界外的物资的、经济的、信息的和人际的相关因素的总称。系统环境分析的意义环境是提出系统工程课题的来源系统边界的确定要考虑环境因素系统分析与决策的资料取决于环境系统的外部约束通常来自环境系统分析的好坏最终需要系统环境的检验与评价二、环境因素的分析物理和技术环境现存系统技术标准科技发展因素估量自然环境环境因素的分析经济和经营管理环境宏观经济环境政策外部组织结构经营活动产品系统及其价格结构环境因素的分析社会环境大范围的社会因素人（个体）的因素三、系统与环境边界在环境分析中，必须考虑两种类型的边界划分：一是在系统与环境之间必须有一条边界；二是与被考察的系统相关联的相邻系统的各部分或者说环境的范围必须明确规定。对于系统边界的确定主要是依靠妥善的思考，而不是存在理论上的边界判别准则。系统环境因素的综合分析系统环境因素范围很广，系统分析人员要根据问题的性质，因时、因地、因条件地加以分析，找出相关环境因素的总体，确定因素的影响范围和各因素间的相关程度，并在方案分析中予以考虑。对可以定量分析的环境因素，通常以约束条件的形式列入系统模型中，如资金、人力、资源的限制等。某些环境因素要求在产品系统设计计算中给予考虑。例如，系统运行的环境温度在系统结构性能上要考虑到。对只能定性分析的因素可用代用指标或者专家评判法予以处理，尽量使之达到定量或半定量化，也可用经验估计方式修正给定的系统目标值。四、上海新港港址选择环境分析举例20世纪80年代中期随着我国经济改革的发展，上海港的吞吐能力达到了饱合状态。为了适应经济建设和外贸发展的需要，上海市政府提出了上海新港建设的问题。而考虑新港港址的选择时，首先要对新港的环境进行分析。港口选择涉及到政治、经济、地理条件、技术、交通、城市设施等环境因素的总体。1.影响港址选择的环境因素①政策环境②物理技术环境③经济与经营环境④对周围城市及地区的规划与发展⑤与全国交通网络的联系⑥资源环境⑦环境保护⑧与国内重大项目的关系⑨军事2.环境因量化法因素本身可以直接量化可间接定量的环境因素定性环境因素的量化第二节系统的目标分析系统目标分析是系统分析的基础，系统目标决定了系统发展的主要方向，它对系统方案的提出、系统模型的建立及最优决策的选择起到决定性作用。因此，目标问题在系统工程中占有极其重要的地位，是系统工程开展研究的首要任务。一、系统目标及其相关概念系统目标指的是系统发展所要达到的结果。一般来说，系统目标决定了系统的发展方向，它对系统的发展起到决定性的作用，系统目标一旦确定，系统就将朝着系统目标所规定的方向发展。目的、目标、属性的含义目的目标属性目标树或目标集在处理实际问题时，常常会遇到系统目标不止一个，而是多个，从而构成一个目标集合。对目标集合的处理，往往是从总目标开始将总目标逐级分解，按子集、分层次画成树状的层次结构，称为目标树或目标集。总目标分解的主要原则是：按目标的性质将目标子集进行分类，把同一类目标划分在同一目标子集内。目标的分解要考虑系统管理的必要性和管理能力。要考虑目标的可度量性。目标树二、系统目标分析的目的、作用及要求1.系统目标分析的目的和作用系统目标是系统分析与系统设计的出发点，是系统目的的具体化。通过制定目标就可把系统所应达到的要求落到实处，系统目标分析的目的就是要论证系统目标的合理性、可行性和经济性，最终获得系统目标分析的结果——目标集。总目标的确定由于社会发展的需要而提出的必须予以解决的新课题由于国防建设发展提出的要求目的明确但目标系统有较多选择的情况由于系统改善自身状态而提出的课题系统目标分析的作用系统目标分析的作用就是经过分析和论证，说明总目标建立的合理性，确定系统建立的社会价值。这样就可防止系统建立时的盲目性，避免可能出现的各种损失和浪费，提高系统开发的效率。2.系统目标分析中的几项要求制订的目标应当是稳妥的要考虑到目标所可能起到的各种作用应将各种目标归纳成目标集要正确认识目标间的冲突三、目标集（目标系统）的建立建立目标集就是逐级逐项落实总目标的结果，为此要进行总目标的分解，即将总目标分解为各级分目标，直到比较具体、直观为止。这就要求在总目标的分解过程中，要使得分解后各级分目标与总目标保持一致，并且分目标的集合一定要保证总目标的实现。企业目标制订的示例首先，要求从事决策的主要负责人直接领导或者亲自参加“确定目标”的工作。其次，要善于对复杂的决策目标进行分类。企业目标制订的示例第一类：与企业外部环境有关的目标。如生产目标市场目标发展目标第二类：企业与内部环境有关的目标。如：成本目标效率目标质量目标企业目标制订的示例第三，在为某项待决策问题确定目标时，应参照目标的类型将问题具体化。第四，确定目标时，应当留有余地，即目标应具有弹性与适应性。第五,在制定目标的同时，应制定相应的评价标准。第六,确定目标的工作应该是一个反复优化与逐步完善的过程，所确定的目标需要经过模拟或实验的检验。目标确定的过程收集信息拟定系统总目标需求预测明确问题自上而下的目标分解自下而上的目标建议拟定分系统目标分析、模拟或试验剔除目标增加目标满意否确定目标集案例某企业为了扩大再生产，确定下年度的经营目标中增加一项“积累资金”的内容。究竟可能积累多少资金，有待决策前分析。积累资金的目标集案例：城市综合发展水平的衡量目标体系建立的要求目标要简洁、明确目标要可评估目标要有相容性目标要有挑战性各种目标要有优先秩序，并形成一个目标体系能够将短期目标和长期目标相结合、局部目标和整体目标相结合、内部目标与外部目标相结合。案例讨论高等院校的发展是我们非常关心的话题，那么如何衡量一所高等院校的综合发展水平就是我们应该考虑的问题，下面我们以小组为单位分别建立关于衡量高等院校综合发展水平的指标体系。五、目标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，即利害冲突问题；另一种是社会性质的，即利益冲突问题。1.利害冲突例如在进行产品设计时，所可能强调的两个目标：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。2.利益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：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，使之达到目标相容调整目标系统的方法第一种方法是采取利益分配的方法调整目标系统利益类型利益1利益2利益3利益4总和每种利益的权重2003001004001000分目标目标1目标2目标3目标4目标540140——2050—100150—100————100100——200290240100150220调整目标系统的方法第二种方法是由每种利益类型按其利益得失评价几种可供选择的目标系统利益类型对可供选择的目标系统进行评定等级目标系统一目标系统二目标系统三利益1利益2利益3132313221等级码总和675平均等级码22.331.67第三节系统模型化和最优化一、系统模型化的含义系统模型化有两层含义：要把需要解决的系统问题，通过分析明确其外部影响因素和内部的条件变量。针对论证后的系统目标要求，用一个逻辑的或数学的表达式，从整体上说明它们之间的结构关系和动态情况，这就是“模型”概念。“化”字，就是说，在系统分析中使用模型是一种常用的典型手段。不论从定性分析，还是从定量分析看，都是如此。采用模型化手段进行系统分析的意义就在于，它能把非常复杂的系统的内部和外部关系，经过恰当的抽象、加工、逻辑推理，变成可以进行准确分析和处理的东西，从而能得到所需要给出的结论；采取模型化技术可以大大简化现实系统或拟建系统的分析过程，因为它既能反映现实，又高于现实；模型化技术提供了与仿真技术和电子计算机协同操作的连接条件，从而加速了分析过程并提高了分析的有效性；提供了方法典型化的基础，这类模型往往对许多不同系统事物具有典型意义。二、构成模型的要素模型主要有两个组成要素：系统的目标：是指系统组成要素的有机行动(有序化)所应达到的系统功能和目的。系统的约束：是系统在实现给定目标时所能充分利用的条件范围。系统模型在描述系统目标和系统约束时，可应用形象的、符号的、图表的、数学的等不同的模型化形式和技术。在形象的模型化中，系统目标和系统约束的表达是直观的、具体的。在数学模型中，上述两个部分是用目标函数相约束条件的数学表达式来予以明确的。目标分析为构造系统目标提供方向、范围和要求；结构分析指明系统目标的结构关系和约束，有时则构成特定的系统目标；环境分析的结果主要在约束条件的组成上得到反映，有时也涉及系统目标的权数分配。三、模型的优化和优化方法模型的优化通常是指数学模型而言，这是为了就某些系统参数和变量取得较好值或最优值的一种方法。模型的优化是构造模型的基本目的之一，它的意义就在于：对一个复杂的系统或拟建系统的各类指标提供优化的结论；为改善系统现状提供明确的方向；为提高运行的效能或经济效果提供可靠的依据；提高系统分析工作的科学性。最优化不是一件简单的事情，不是所有情况下都存在。特别是在解决实际的工程、技术或经济问题时，绝对的最优解几乎是不存在的。因为因素太多，关系非常复杂，而建立的模型只能是本质的描述。因此，在这类情况下，探索次优解、满意解是比较可行的。而在多目标情况下，则只能探索非劣解、选好解等。