《系统工程第5版》全册配套完整教学课件2.pptx

1、 系统工程系统工程 第第5版全册配套版全册配套完整教学课件完整教学课件22 3 内容内容学时数学时数 第一章系统工程概述第一章系统工程概述5 第二章系统工程方法论第二章系统工程方法论5 第三章系统模型与模型化第三章系统模型与模型化5 第四章系统仿真及系统动力学方法第四章系统仿真及系统动力学方法6 第五章系统评价方法第五章系统评价方法6 第六章决策分析方法第六章决策分析方法7采矿系统工程应用实例采矿系统工程应用实例12复习复习2合计合计484 5 6 7阶段阶段年代（份）年代（份）重大工程实践或事件重大工程实践或事件重要理论与方法贡献重要理论与方法贡献I1930美国发展与研究广播电视美国发展与研

2、究广播电视正式提出系统方法（正式提出系统方法（Systems approach）的概念）的概念1940美国实施彩电开发计划美国实施彩电开发计划采用系统方法，并取得巨大成功采用系统方法，并取得巨大成功美国美国Bell电话公司开发微波电话公司开发微波通讯系统通讯系统正式使用系统工程（正式使用系统工程（Systems Engineering）一词）一词II第二次世界大第二次世界大战期间战期间英、美等国的反空袭等军事英、美等国的反空袭等军事行动行动产生军事运筹学（产生军事运筹学（Military Operations Research）,也即军事也即军事系统工程系统工程本世纪本世纪40年代年代美国研制

3、原子弹的美国研制原子弹的“曼哈顿曼哈顿计划计划”运用运用SE，并推动了其发展，并推动了其发展1945美国空军建立兰德（美国空军建立兰德（RAND）公司公司曾经提出系统分析（曾经提出系统分析（Systems analysis）概念，强调了其重要性）概念，强调了其重要性 8III40年代后期到年代后期到50年代初年代初期期运筹学的广泛运用与发展、控制论的创立与应用、电子计运筹学的广泛运用与发展、控制论的创立与应用、电子计算机的出现，为算机的出现，为SE奠定了重要的学科基础奠定了重要的学科基础IV1957H.Good和和 R.E.Machol发发表第一部名为表第一部名为系统工程系统工程的著作的著作系

4、统工程学科形成的标志系统工程学科形成的标志1958美国研制北极星导弹潜艇美国研制北极星导弹潜艇提出提出PERT（网络优化技术），这是最早（网络优化技术），这是最早的系统工程技术之一。的系统工程技术之一。1965R.E.Machol编著编著系统工系统工程手册程手册表明系统工程的实用化和规范化表明系统工程的实用化和规范化美国自动控制学家美国自动控制学家L.A.Zedeh提出提出“模糊集模糊集合合”概念概念为现代为现代SE奠定了重要的数学基础奠定了重要的数学基础1961-1972美国实施美国实施“阿波罗阿波罗”登月登月计划计划使用了多种使用了多种SE方法，其成功极大地提高方法，其成功极大地提高了了S

5、E的地位的地位 9V1972国际应用系统国际应用系统分析研究所分析研究所（IIASA）在维也）在维也纳成立纳成立SE的应用开始从的应用开始从工程领域进入到社会工程领域进入到社会经济领域，并发展到经济领域，并发展到了一个重要的新阶段。了一个重要的新阶段。70年代年代SE的广泛应用在国际上达到高潮的广泛应用在国际上达到高潮VI80年代年代SE在国际上稳定发展、在中国的研究在国际上稳定发展、在中国的研究与应用达到高潮与应用达到高潮 10 11 12 13 14 15定义：定义：用定量与定性相结合的系统思想和用定量与定性相结合的系统思想和方法处理大型复杂系统的问题，无论是系统方法处理大型复杂系统的问题

6、，无论是系统的设计或组织的设计或组织建立，还是系统的经营管理，建立，还是系统的经营管理，都可以统一地看成是一类工程实践，统称为都可以统一地看成是一类工程实践，统称为系统工程。系统工程。 16钱学森对系统工程的定义： 系统工程是组织管理系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用的科学方法。简言之“系统工程是一门组织管理的技术”。17目前，系统工程的应用领域已十分广阔。目前，系统工程的应用领域已十分广阔。主要有以下几个方面：主要有以下几个方面：(1)社会系统工程社会系统工程(2)经济系统工程经济系统工程(3)区域规划系统工程区域规划系统工程(4)环境生态系统工程环境生态系统工程(5)能源系统工程能源

7、系统工程(6)水资源系统工程水资源系统工程(7)交通运输系统工程交通运输系统工程(8)农业系统工程农业系统工程(9)企业系统工程企业系统工程(10)工程项目管理系统工程工程项目管理系统工程 18 经济管理学院经济管理学院19 系统工程方法论 切克兰德的切克兰德的“学习调查学习调查”法法 物理物理事理事理人理（人理（WSRWSR） 第二节霍尔第二节霍尔“三维结构三维结构”模型模型 环境科学环境科学社会科学社会科学工程技术工程技术计算机科学计算机科学管理科学管理科学经济经济法律法律知识维（科学技术）知识维（科学技术）逻辑维（方法步骤）逻辑维（方法步骤）时间维（时间进程）时间维（时间进程）明确问题明

8、确问题选择目标选择目标系统综合系统综合系统分析系统分析方案优化方案优化作出决策作出决策付诸实施付诸实施A B C D E F G6 5 4 3 2 1规划阶段规划阶段方案阶段方案阶段研制阶段研制阶段生产阶段生产阶段运行阶段运行阶段更新阶段更新阶段知识维：指在完成上述各知识维：指在完成上述各阶段和各步骤所需要的各阶段和各步骤所需要的各种专业知识和管理知识。种专业知识和管理知识。逻辑维：每个阶段需进行的工逻辑维：每个阶段需进行的工作步骤，是运用系统工程方法作步骤，是运用系统工程方法进行思考、分析和解决问题应进行思考、分析和解决问题应遵循的一般程序。遵循的一般程序。时间维：从规划到更新，按时间维：从

9、规划到更新，按时间顺序排列的时间顺序排列的SE全过程。全过程。第二节霍尔第二节霍尔“三维结构三维结构”模型模型 系统综合系统分析系统优化注意 在实践工作中，系统综合、系统分析和系在实践工作中，系统综合、系统分析和系统优化存在统优化存在循环、不断递进循环、不断递进的过程，即在系统的过程，即在系统分析和系统优化的过程中可能产生系统方案，分析和系统优化的过程中可能产生系统方案，或者对模型进行修正。或者对模型进行修正。 运用运用SE知识，把三维结构中的六个时间阶段和七个知识，把三维结构中的六个时间阶段和七个逻辑步骤结合起来，便形成所谓霍尔管理矩阵如下：逻辑步骤结合起来，便形成所谓霍尔管理矩阵如下： 霍

10、尔管理矩阵霍尔管理矩阵代表一项具体的管理活动代表一项具体的管理活动 基于基于 “三维结构三维结构”模型的模型的 基于基于 “三维结构三维结构”模型的模型的 购置费购置费使用费使用费保障费保障费处置费处置费 并行工程 同时工程 并行工程并行工程综合研制工程综合研制工程 传统专业综合传统专业综合工程专业综合工程专业综合综合综合硬件硬件软件软件人员人员设施设施数据数据系统系统 综合综合传统工程传统工程专业工程专业工程生产工程生产工程并行地进行产并行地进行产品传统性能、可品传统性能、可生产性和生产性和RMS等等特性的研制。特性的研制。多专业综合多专业综合产品研制产品研制 其核心内容是：强调用户需求，把

11、用户需求转化为产品要求，并建立交互作用、互相协调的并行研制过程，以便将产品的设计、产品的制造过程和保障过程用系统工程方法综合在一起。 定定 义义特特 点点解决的方法解决的方法良结构良结构S偏重工程、偏重工程、机理明显的机理明显的物理型的硬物理型的硬S可用较明显的数学模型可用较明显的数学模型描述，有较现成的定量描述，有较现成的定量方法可以计算出系统的方法可以计算出系统的行为和最佳结果。行为和最佳结果。用用“硬方法硬方法”求出求出最佳的定量结果，最佳的定量结果，霍尔的三维结构主霍尔的三维结构主要适用于此。要适用于此。不良结构不良结构S偏重社会、偏重社会、机理尚不清机理尚不清楚的生物型楚的生物型的软

12、的软S较难用数学模型描述，较难用数学模型描述，因其加入了人的直觉和因其加入了人的直觉和判断，往往只能用半定判断，往往只能用半定量、半定性或者只能用量、半定性或者只能用定性的方法来处理问题。定性的方法来处理问题。用用“软方法软方法”求出求出可行的满意解，常可行的满意解，常用德尔菲法、情景用德尔菲法、情景分析法、冲突分析分析法、冲突分析法、切克兰德的法、切克兰德的“调查学习调查学习” 法法等。等。 问题及其环境的问题及其环境的 识别与表达识别与表达建立概念模型建立概念模型(目标系统概念化目标系统概念化)根底根底定义定义比较比较寻求改善途径寻求改善途径选择选择设计设计实施实施评估评估切克兰德方法论的

13、主要内容和工作过程切克兰德方法论的主要内容和工作过程 概念模型代替概念模型代替数学模型，思数学模型，思路更加开阔。路更加开阔。满意解代替最优满意解代替最优解，价值观方面解，价值观方面的重要变化。的重要变化。 霍尔三维结构模型与切克兰德工程方法比较： 系统系统运行运行系统系统评价评价决策决策部门部门提出问题提出问题形成判断形成判断建模仿真建模仿真 分析优化分析优化结果分析结果分析综合集成综合集成结论结论建议建议统计数据统计数据信息资料信息资料专家群体专家群体钱老的从定性到定量的综合集成方法图 P341、2、3、8 经济管理学院经济管理学院74 类比类比 设定设定问题问题、形、形成意成意识模识模型

14、型找出找出影响影响要素要素要素要素关系关系分析分析（关（关系图系图）建立可建立可达矩阵达矩阵(M)和和缩减缩减矩阵矩阵（M/）矩阵矩阵层次层次化处化处理理(ML/)绘制绘制多级多级递阶递阶有向有向图图建立建立解释解释结构结构模型模型分析分析报告报告比较比较/F 学习学习 四、小结四、小结 状态空间模型：状态空间模型： 研究动态系统的行为，有两种既有联系也研究动态系统的行为，有两种既有联系也有区别的方法：输入输出法和状态变量法。有区别的方法：输入输出法和状态变量法。输入输出法又称端部法，它只研究系统的端输入输出法又称端部法，它只研究系统的端部特性，而不研究系统的内部结构。系统的特部特性，而不研究

15、系统的内部结构。系统的特性用传递函数来表示。性用传递函数来表示。 状态变量法在状态变量法在6060年代才得到推广使用。它仍然是处年代才得到推广使用。它仍然是处理系统的输入和输出间的关系。但是在这些关系中，还理系统的输入和输出间的关系。但是在这些关系中，还附加另一组变量，称为状态变量。在物理系统中，典型附加另一组变量，称为状态变量。在物理系统中，典型的变量有：位置（与势能有关）、速度（与动能有关）的变量有：位置（与势能有关）、速度（与动能有关）、电容上的电压（与它们存储的电能有关）、电感上的、电容上的电压（与它们存储的电能有关）、电感上的电流（与它们存储的磁能有关）、温度（与热能有关）电流（与它

16、们存储的磁能有关）、温度（与热能有关）。状态变量法可用于线性的或非线性的、时变的或时不。状态变量法可用于线性的或非线性的、时变的或时不变的及多输入、多输出的系统，并且更适合仿真和使用变的及多输入、多输出的系统，并且更适合仿真和使用计算机的目的，故得到广泛应用。计算机的目的，故得到广泛应用。 蚁群算法 作 业 经济管理学院经济管理学院98 1.基本概念基本概念 2、系统仿真的实质、系统仿真的实质 (3)通过系统仿真，可以把一个复杂系统降通过系统仿真，可以把一个复杂系统降阶成若干子系统以便于分析。阶成若干子系统以便于分析。 (4)通过系统仿真，能启发新的思想或产生通过系统仿真，能启发新的思想或产生

17、新的策略，还能暴露出原系统中隐藏着的新的策略，还能暴露出原系统中隐藏着的一些问题，以便及时解决。一些问题，以便及时解决。 系统仿真的基本方法是建立系统的结构模型系统仿真的基本方法是建立系统的结构模型和量化分析模型，并将其转换为适合在计算机上和量化分析模型，并将其转换为适合在计算机上编程的仿真模型，然后对模型进行仿真实验。编程的仿真模型，然后对模型进行仿真实验。 由于连续系统和离散由于连续系统和离散(事件事件)系统的数学模型有系统的数学模型有很大差别，所以系统仿真方法基本上分为两大类，很大差别，所以系统仿真方法基本上分为两大类，即连续系统仿真方法和离散系统仿真方法。即连续系统仿真方法和离散系统仿

18、真方法。 Systems Dynamics, SD/ J.W. Forrester(MIT)Industridl Dynamics (ID), 1959Principles of Systems, 1968Urban Dynamics (UD), 1969World Dynamics (WD), 1971SD, 1972 （1 1）研究对象）研究对象社会系统社会系统（2 2）结构特点）结构特点 抉择性抉择性具有决策环节（人、信息）具有决策环节（人、信息） 自律性自律性具有反馈环节具有反馈环节 非线性非线性具有延迟环节具有延迟环节（3 3）SDSD将社会系统当作将社会系统当作非线性非线性( (多

19、重多重) )信息反信息反馈系统馈系统来研究来研究 认识认识问题问题界定界定系统系统要素及其因要素及其因果关系分析果关系分析建立结建立结构模型构模型建立数建立数学模型学模型仿真仿真分析分析比较与比较与评价评价政策政策分析分析（流图）（流图）（DYNAMOYDYNAMOY方程）方程） 3、工作程序、工作程序 （1 1）常用要素）常用要素流流速率速率水平变量水平变量源与汇源与汇参数参数 流流 实物流实物流信息流信息流 速率变量速率变量 水准变量水准变量 L1 辅助变量辅助变量 A1 。R1R1( )。 明确问题及其构成要素；明确问题及其构成要素； 绘制要素间相互作用关系的因果关绘制要素间相互作用关系

20、的因果关系图。注意一定要形成回路；系图。注意一定要形成回路； 确定变量类型（确定变量类型（L L变量、变量、R R变量和变量和A A变变量）。将要素转化为变量，是建模的关键一量）。将要素转化为变量，是建模的关键一步步。在此，应考虑以下几个具体原则：在此，应考虑以下几个具体原则： a. 水准（水准（L）变量是积累变量，可定义在任何时点；）变量是积累变量，可定义在任何时点；而速率（而速率（R)变量只在一个时段才有意义。变量只在一个时段才有意义。 b. 决策者最为关注和需要输出的要素一般被处决策者最为关注和需要输出的要素一般被处理成理成L变量。变量。 c. 在反馈控制回路中，两个在反馈控制回路中，两

21、个L变量或两个变量或两个R变量变量不能直接相连不能直接相连 。 d. 为降低系统的阶次，应尽可能减少回路中为降低系统的阶次，应尽可能减少回路中L变变量的个数。故在实际系统描述中，辅助（量的个数。故在实际系统描述中，辅助（A）变量）变量在数量上一般是较多的。在数量上一般是较多的。 绘制绘制SD流图。流图。 1、基本、基本DYNAMO方程方程( DYNAmic Model)水准方程（水准方程（L L方程）方程） L L1L L1K=L1K=L1J+DTJ+DT* *(RI(RIJK-ROJK-ROJK)JK)速率方程（速率方程（R R方程）方程） R R1KL=f ( L1K,A1K,)辅助方程（

22、辅助方程（A方程）方程） A A1K=g(L1K,A2K, R1JK, )赋初值方程（赋初值方程（N方程）方程） N L1=数值数值 或或 L1=L10 L10=数值数值常量方程常量方程 （C C方程）方程） C C1=数值数值第三节第三节 基本反馈回路的基本反馈回路的DYNAMODYNAMO仿真分析仿真分析 第三节第三节 基本反馈回路的基本反馈回路的DYNAMODYNAMO仿真分析仿真分析 3、一级负反馈回路、一级负反馈回路 。L IK=IK=IJ+DTJ+DT* *R1R1JKJKN I=1000R R1KL=DK/ZKL=DK/ZA DK=Y-IK=Y-IK KC Z=5C Y=6000

23、 IDR10100050001000120004000800228003200640It10000 一阶负反馈（简单一阶负反馈（简单 库存控制）系统输库存控制）系统输 出特性曲线出特性曲线 第三节第三节 基本反馈回路的基本反馈回路的DYNAMODYNAMO仿真分析仿真分析 L GK=GK=GJ+DTJ+DT* *(R1(R1KL-R2KL-R2JK)JK)L IK=IK=IJ+DTJ+DTR2R2JKJKR R1KL=D/ZKL=D/ZA D=Y-IK KC Y=6000C W=10,Z=5C I=1000C G=1000060001000tI第三节第三节 基本反馈回路的基本反馈回路的DYNA

24、MODYNAMO仿真分析仿真分析 测试 函数。T3 MAXT2 。 第四节第四节 Vensim_PLEVensim_PLE 仿真软件使用简介仿真软件使用简介 Vensim由由Ventana Systems, Inc.开发，该软件开发，该软件提供了强大的提供了强大的Windows界面下的编辑环境，为用界面下的编辑环境，为用户提供了友好的图形界面，是一种易于使用，功户提供了友好的图形界面，是一种易于使用，功能强大的系统动力学仿真平台。国内曾用该软件能强大的系统动力学仿真平台。国内曾用该软件成功建立了中国可持续发展模型，取得了良好的成功建立了中国可持续发展模型，取得了良好的效果。效果。 本节依据本节

25、依据Vensim PLE for Windows Version 6.3E，对该软件使用进行简要介绍。，对该软件使用进行简要介绍。 用户界面用户界面简介简介 工作平台工作平台（workbench）工具栏工具栏(Sketh Tools)包含了仿包含了仿真所需要的主要工具真所需要的主要工具 应用举例应用举例 因果关系回路图的绘制与分析 模型的构建与仿真 因果关系回路图的绘制与分析因果关系回路图的绘制与分析 模型的构建与仿真模型的构建与仿真L P.K=P.J+DT*(R1.JK-0)N P=100R R1.KL=P.K*C1C C1=0.02 具体操作过程具体操作过程 仿真结果输出仿真结果输出仿真数

26、据表仿真数据表仿真结果图仿真结果图 相关常量变化的仿真相关常量变化的仿真 AnyLogicAnyLogic软件是一款功能强大的系统仿真工具，支软件是一款功能强大的系统仿真工具，支持多种建模方法持多种建模方法，具有丰富的插件库具有丰富的插件库和和很强的二次开发很强的二次开发能力能力。 AnyLogicAnyLogic软件目前已应用在制造生产、物流、行人软件目前已应用在制造生产、物流、行人交通仿真、城市发展与生态环境、业务流程与服务、应交通仿真、城市发展与生态环境、业务流程与服务、应急管理、急管理、GISGIS信息以及医疗健康等多个行业及研究领域信息以及医疗健康等多个行业及研究领域中。中。 灵活的

27、建模方法灵活的建模方法 1) 1)基于基于AgentAgent建模建模；2)2)离散事件建模离散事件建模；3)3)系统动系统动 力学建模力学建模简易的建模语言简易的建模语言先进的建模技术先进的建模技术丰富的建模库件丰富的建模库件 1 1）标准库）标准库；2)2)行人库行人库；3 3）轨道库）轨道库；4 4）流体库）流体库； 5) 5)公路交通库公路交通库 强大的实验框架强大的实验框架1）仿真实验）仿真实验；2）优化实验）优化实验；3）参数变化实验）参数变化实验；4）比较运行实验）比较运行实验；5）蒙特卡罗实验）蒙特卡罗实验；6）敏感）敏感性分析实验性分析实验；7）校准实验）校准实验可视化的动态

28、仿真可视化的动态仿真协作交互性协作交互性地理信息系统（地理信息系统（GIS）集成）集成 案例案例1: 1: 评估仓库自动化系统的引入评估仓库自动化系统的引入 Symbotic是一家提供仓库自动化方案的公司。是一家提供仓库自动化方案的公司。它的系统基于可移动的机器人。它的系统基于可移动的机器人。挑战：挑战： 该公司需要一个帮助顾客了解仓库改造所产生该公司需要一个帮助顾客了解仓库改造所产生的影响的工具。顾客可以利用这个工具比较引入自的影响的工具。顾客可以利用这个工具比较引入自动化系统前后投入资金的变化。它还必须要能通过动化系统前后投入资金的变化。它还必须要能通过简单的调整适应每个特定的客户。简单的

29、调整适应每个特定的客户。 案例案例1: 1: 评估仓库自动化系统的引入评估仓库自动化系统的引入解决方案：解决方案： Symbotic工程师对仓库内环境和运转建立了一工程师对仓库内环境和运转建立了一个高细节水平的仿真模型。该模型包含个高细节水平的仿真模型。该模型包含：卷帘门的卷帘门的安排和分配、卷帘门和几个不同仓库间向内及向外安排和分配、卷帘门和几个不同仓库间向内及向外的产品流动的产品流动；追踪并整合各个不同的产品流信息追踪并整合各个不同的产品流信息；人员和设备（装货员、卸货员、叉式装卸车、夹板人员和设备（装货员、卸货员、叉式装卸车、夹板装载和非夹板装载自动机）的运转情况，这些人员装载和非夹板装

30、载自动机）的运转情况，这些人员设备在模型中被模拟为代理。设备在模型中被模拟为代理。 案例案例2: 2: 为快速消费品零售商选择正确的仓库布局为快速消费品零售商选择正确的仓库布局问题：问题： 东欧某大型快速消费品（东欧某大型快速消费品（FMCG）零售商为多）零售商为多个地区的几百家商店从一个分发中心分货。该公司个地区的几百家商店从一个分发中心分货。该公司计划改变分发中心里托盘货架和输送机的布置。他计划改变分发中心里托盘货架和输送机的布置。他们决定雇佣们决定雇佣AnyLogic公司咨询部建立一个仓库的公司咨询部建立一个仓库的仿真模型来评估新布局的容量和有效性。仿真模型来评估新布局的容量和有效性。

31、案例案例2: 2: 为快速消费品零售商选择正确的仓库布局为快速消费品零售商选择正确的仓库布局解决方案：解决方案：仓库模型模拟了分发中心里所有的主要工序包括：仓库模型模拟了分发中心里所有的主要工序包括： 将货物装上、卸下运载工具将货物装上、卸下运载工具 流入、流出货物跟踪流入、流出货物跟踪 货物储存位置货物储存位置 货物从缓冲存储地区到订单包装地区的流动货物从缓冲存储地区到订单包装地区的流动 订单包装订单包装 已包装货物根据托盘排序已包装货物根据托盘排序 案例案例2: 2: 为快速消费品零售商选择正确的仓库布局为快速消费品零售商选择正确的仓库布局结果：结果： 客户可通过该仿真模型测试新的托盘货架

32、和输送机布客户可通过该仿真模型测试新的托盘货架和输送机布置在不同装载量时的不同情况。它同时分析出了员工数量、置在不同装载量时的不同情况。它同时分析出了员工数量、设备数量、和仓库容量间的相互关系。员工可以通过模型设备数量、和仓库容量间的相互关系。员工可以通过模型对在特定时间仓库装载量的运转管理作出特定的规划。另对在特定时间仓库装载量的运转管理作出特定的规划。另外，客户用该模型进行了员工培训。管理部门可以使用它外，客户用该模型进行了员工培训。管理部门可以使用它所提供的动画演示向新员工展示仓库内的工作流程。所提供的动画演示向新员工展示仓库内的工作流程。 经济管理学院经济管理学院137 NY 评价目的

33、（评价目的（WhyWhy） 评价时期（评价时期（WhenWhen） 期初评价、期中评价、期末评价、跟踪评价期初评价、期中评价、期末评价、跟踪评价 评价地点（评价地点（WhereWhere） 评价方法（评价方法（HowHow） 系统评价是多方面要素（系统评价是多方面要素（5W1H5W1H）所构成的问）所构成的问题复合体。题复合体。 认 识认 识评 价评 价问 题问 题( 5 W1H)搜集、搜集、整理、整理、分析分析资料资料方案方案准则准则主体选择评选择评价方法价方法、建立、建立评价模评价模型型 分析分析 、计算、计算 评价评价 值值综合综合评价评价决决策策关联矩阵法（原理性方法）关联矩阵法（原理

34、性方法）层次分析法（评价要素多层次分布）层次分析法（评价要素多层次分布）模糊综合评判法（多评价主体）模糊综合评判法（多评价主体） ), 1(miAi), 1(njXjj1, 11njjjo n21Vi X1 X2 Xn mjjjmjjjnjjjVVVVVV22111XjijVijAiA1A2Am.?ijVij = ? 评价尺度(得分)评价指标54321期望利润（万元）800以上701-800601-700501-600500以下产 品 成 品 率（%）97以上96-9791-9586-9085以下市 场 占 有 率（%）40以上35-3930-3425-2925以下投资费用（万元）20以下21

35、-8081-120121-160160以上产品外观非常美观美观比较美观一般不美观 期望利润产品成品率市场占有率投资费用产品外观Vi0.40.30.10.20.0自行设计(A1)333343.0国外引进(A2)444133.4改建(A3)232442.7VijAijXj 古林法求 例表jj30.54序号评价指标RjKj1期望利润180.5802产品成品率60.1943市场占有率20.0654投资费用40.1295产品外观10.032合计311.0003Rj Kj Wj 基准化 归一化 古林法求Vij例表序号（j）评价指标替代方案RijKijVij1期望利润A10.8901.2500.342A21

36、.4041.4040.384A31.0000.2742产品成品率A10.9791.0320.334A21.0541.0540.342A31.0000.324 3市场占有率A10.8571.2000.333A21.4001.4000.389A31.0000.2784投资费用A11.6360.4550.263A20.2870.2870.160A31.0000.5775产品外观A11.3331.0000.364A20.7500.7500.272A31.0000.364 关联矩阵例表（古林法）VijAij期望利润产品成品率市场占有率投资费用产品外观Vi0.5800.1940.0650.1290.032

37、A10.3420.3840.2740.3340.3420.3240.3330.3890.2780.2630.1600.5770.3640.2720.3640.3300.3340.326A2A3Xj 判断矩阵标度定义 标度含义1两个要素相比，具有同样重要性3两个要素相比，前者比后者稍微重要5两个要素相比，前者比后者明显重要7两个要素相比，前者比后者强烈重要9两个要素相比，前者比后者极端重要2，4，6，8上述相邻判断的中间值倒数两个要素相比，后者比前者的重要性标度 TI1I2I3WiWioI111/320.8740.230I23152.4660.648I31/21/510.4640.122(3.8

38、04) 注 Wi的求取采用方根法（几何平均值法） I1P1P2P3WiWioP111/31/50.4060.105P2311/31.0000.258P35312.4660.637 I2P1P2P3WiWioP11272.4100.592P21/2151.3570.333P31/71/510.3060.075I3P1P2P3WiWioP111/31/70.3620.081P2311/50.8430.188P37513.2710.731 课程： 教师： 班级： 评价项目（权重）好（100）较好(85)一般（70）较差（55）1.教学计划及教学内容安排（0.10）90.36140.5620.0800

39、.002.教材及参考资料状况(0.10)30.12140.5670.2810.043.教师教学态度及责任心(0.15)50.20150.6050.2000.004.教师讲解能力（0.10）10.04100.40110.4430.12评价结果(票数/隶属度) 评价等级 5.课堂教学形式的多样化程度（0.10）20.08110.44120.4800.006.理论联系实际程度及教学案例使用情况（0.10）50.20140.5660.2400.007.辅助教学环节及考核情况(0.10)40.1660.24130.5220.088.教学改革与创新情况(0.10)30.1280.32120.4820.08

40、9.从本课程学习中所获得的收益程度（0.15）50.20120.4860.2420.08综合评价结果综合隶属度0.1680.4700.3180.044综合得分81.43 49)(ijrR91)(iwW41)(jdDTDS 如何确定隶属函数是模糊理论应用的前提。如何确定隶属函数是模糊理论应用的前提。确定隶属函数有多种方法，常用的有直觉法、二确定隶属函数有多种方法，常用的有直觉法、二元对比排序法、模糊统计试验法、最小模糊度法。元对比排序法、模糊统计试验法、最小模糊度法。以下介绍最简单的以下介绍最简单的直觉直觉法。法。 直觉的方法就是人们用自己对模糊概念的认直觉的方法就是人们用自己对模糊概念的认识和

41、理解，或者人们对模糊概念的普遍认同来建识和理解，或者人们对模糊概念的普遍认同来建立隶属函数。这种方法通常用于描述人们熟知、立隶属函数。这种方法通常用于描述人们熟知、有共识的客观模糊现象，或者用于难于采集数据有共识的客观模糊现象，或者用于难于采集数据的情形的情形。 直觉法非常简单，也很直观，但它却包含着对象的背直觉法非常简单，也很直观，但它却包含着对象的背景、环境以及语义上的有关知识，也包含了对这些知识的景、环境以及语义上的有关知识，也包含了对这些知识的语言学描述。因此，对于同一个模糊概念，不同的背景、语言学描述。因此，对于同一个模糊概念，不同的背景、不同的人可能会建立出不完全相同的隶属函数。例

42、如，模不同的人可能会建立出不完全相同的隶属函数。例如，模糊集糊集 A = “高个子高个子”的隶属函数。如果论域是的隶属函数。如果论域是“成年男性成年男性”，其隶属函数的曲线如图其隶属函数的曲线如图 X-X(a)所示；而如果论域是所示；而如果论域是“初中一初中一年级男生年级男生”，其隶属函数的曲线则为图，其隶属函数的曲线则为图 X-X(b)所示的情形。所示的情形。 常用隶属函数常用隶属函数正态分布正态分布21( )x axaxexa降半正态分布降半正态分布升升半正态分布半正态分布20( )1x axaxexa正态分布正态分布2( )x exex 常用隶属函数常用隶属函数梯形分布梯形分布降半降半梯

43、形梯形分布分布升升半半梯形梯形分布分布中间型梯形中间型梯形分布分布bxbxaabxbaxx01)(bxbxaabaxaxx10)(dxdxccdxdbxcbxaabaxaxx0100)( 常用隶属函数常用隶属函数岭形分布岭形分布降半降半岭形岭形分布分布升升半半岭形岭形分布分布中间型岭形中间型岭形分布分布bxbxaabxabaxx0)2(sin21211)(bxbxaabxabaxx1)2(sin21210)(dxdxccdxcdbxcbxaabxabaxx0)2(sin21211)2(sin21210)( 常用隶属函数常用隶属函数抛物型分布抛物型分布降半降半抛物型抛物型分布分布升升半半抛物型抛

44、物型分布分布中间型抛物型中间型抛物型分布分布bxbxaabxbaxxk0)(1)(bxbxaabaxaxxk1)(0)(dxdxccdxdbxcbxaabaxaxxkk0)(1)(0)( P134 9 P135 10、11 P136 12 经济管理学院经济管理学院177 ),(jiijAfWi1，2，mj1，2，niAjijW miiixpXE1)( 概率概率益损值益损值 概率概率益损值益损值 AB 第三节 不确定型决策鲁棒决策分析 鲁棒决策基本思想 鲁棒决策模型及步骤 鲁棒决策实例 鲁棒决策准则评价 一、鲁棒决策基本思想当各种自然状态不确定，且其出现概率无法估算的情况下，基于概率的风险型决策

45、就不再适用。此时，可以采用基于“最坏情景”（worst scenarios）分析的鲁棒性方法（Robustness approach）。作为作为一种不确定型决策方法，它的主要特一种不确定型决策方法，它的主要特点是利用点是利用“情景情景”描述不确定的自然状态，目的描述不确定的自然状态，目的是找到在任何情景下的结果都不会太差的方案，是找到在任何情景下的结果都不会太差的方案，可以避免最坏情况的发生。可以避免最坏情况的发生。 一、鲁棒决策基本思想常用常用的的决策准则决策准则绝对鲁棒准则（absolute robust criterion，又称悲观法 ）最小最大后悔值准则（minimax regret

46、criterion）两种决策准则均两种决策准则均是基于最坏情形进行分析的，不需要估计自然状是基于最坏情形进行分析的，不需要估计自然状态的概率信息。态的概率信息。 绝对鲁棒准则 绝对鲁棒准则中管理者比较悲观，认为将来会发生最坏的自然状态，无论采取哪种方案，都只能得到该方案的最小收益或最大损失。（风险小，但也过于保守）益损值为收益益损值为收益，则，则 “小中取大小中取大” 决策者将每一种方案在各种情景下收益最小的值选出，然后从各个最小收益中选出收益最大的方案。益损值为损失益损值为损失，则，则 “大中取小大中取小” 最小最大后悔值准则 最小最大后悔值法，是指决策者在选择了某方案后，如果将来发生的自然

47、状态表明其他方案的收益更大，那么他(或她)会为自己的选择而后悔。 后悔值后悔值：决策者失策造成的机会损失，可以用同一自然状态下最优方案的益损值与该自然状态下决策者所选方案的益损值偏差或者偏差的百分比来衡量。（本章仅以偏差为例） 鲁鲁棒偏差准则棒偏差准则（robust deviation criterion）：偏差 相对相对鲁棒准则鲁棒准则（relative robust criterion）：偏差的百分比 为了避免较大的机会损失，最小最大后悔值法选取最大后悔值最小的方案。（保守度降低，也符合规避风险者的心理） 二、鲁棒决策模型和步骤1. 鲁棒决策的数学描述鲁棒决策的数学描述 二、鲁棒决策模型和

48、步骤 二、鲁棒决策模型和步骤2. 鲁棒鲁棒决策决策步骤步骤 收益方案情景最小收益 决策 绝对鲁棒准则决策矩阵模型绝对鲁棒准则决策矩阵模型 二、鲁棒决策模型和步骤2. 鲁棒鲁棒决策决策步骤步骤 收益方案情景（自然状态） 收益矩阵及最大收益表 后悔值方案情景（自然状态）最大后悔值 决策 后悔值准则决策矩阵模型后悔值准则决策矩阵模型 三、鲁棒决策实例例例6-6 （收益最大的实例）某企业准备生产一种全新产品。估计（收益最大的实例）某企业准备生产一种全新产品。估计该产品的销售量有较高、一般、较低、很低四种情况，而对每种状该产品的销售量有较高、一般、较低、很低四种情况，而对每种状态出现的概率则无法预测。为

49、生产该产品，企业有三种实施方案：态出现的概率则无法预测。为生产该产品，企业有三种实施方案：新建一个车间进行生产；改造一个现有车间进行生产；部分零件在新建一个车间进行生产；改造一个现有车间进行生产；部分零件在现有车间生产，部分零件外购。该新产品能生产现有车间生产，部分零件外购。该新产品能生产10年，年，10年内在不年内在不同状态下的益损值（扣除投资费用）如下同状态下的益损值（扣除投资费用）如下表所表所示。请分别运用绝对示。请分别运用绝对鲁棒准则和最小最大后悔值准则来决策实施方案。鲁棒准则和最小最大后悔值准则来决策实施方案。 收益实施方案销量状态较高s1一般s2较低s3很低s4建立新车间X1850

50、420-150-400改造现有车间X2600400-100-350部分生产、部分外购X340025090-50例例6-6的益损值表的益损值表 1. 绝对鲁棒准则绝对鲁棒准则收益实施方案销量状态最小收益较高s1一般s2较低s3很低s4建立新车间X1850420-150-400-400改造现有车间X2600400-100-350-350部分生产、部分外购X340025090-50-50决策max-400,-350,-50=-50X3例例6-6的决策矩阵模型的决策矩阵模型 所选方案所选方案X3，在销量比较高的时候，收益比其他两种方案都低，在销量比较高的时候，收益比其他两种方案都低，只有在销量低的时候