系统分析方法课件.ppt

1、第十二章 系统分析方法本章要点：系统分析的形成与发展系统分析的概念与作用整体分析结构分析层次分析相关分析环境分析确定型的分析技术随机分析技术1. 系统分析的概念与作用政策科学是在运筹学和系统分析的基础上形成和发展起来的。系统分析构成政策研究的方法论基础。何谓系统分析(System analysis)? 很难给它下一个全面而准确的定义。按照美国政策科学家克朗的说法，系统分析可以被视为由定性、定量或两者相结合的方法组成的一个集合，其方法论源于科学方法论、系统论以及为数众多的涉及选择现象的科学分支。应用系统分析的目的，在于改进公共的和私营的人类组织系统。系统分析既是一种解释性的，又是一种规定性的方法

2、论。一、系统分析的诞生系统分析最早是由美国兰德公司在二战结束前后提出并加以使用的。年，美国的道格拉斯飞机公司，组织了各个学科领域的科技专家为美国空军研究“洲际战争”问题，目的是为空军提供关于技术和设备方面的建议，当时称为“研究与开发”（Research and Development，缩写为R & D)计划。年月，执行该计划的部门从道格拉斯公司独立出来，成立了兰德公司，“兰德”（）是“研究与开发”英文的缩写。从年代末到年代的年中，系统分析沿着两条明显不同的路线得到迅速发展。一条路线是运用数学工具和经济学原理分析和研究新型防御武器系统。年代初期，美国国防部长麦克纳马拉把这套方法应用于整个军事领域

3、，并很快在各政府部门推广，形成了著名的“计划规划预算系统”（）方法。在军事和政府部门的带动下，美国民间企业也开始应用系统分析方法来改善交通、通讯、计算机、公共卫生设施的效率和效能；在消防、医疗、电网、导航等领域，系统分析方法也得到了广泛的应用。另一条路线体现在与大学相联系的研究与教学的活动之中。沿着这一路线，存在着一种把众多的学科加以系统理论化的倾向：开始是在生物学和自动控制研究领域；其后扩展到工程学、通讯理论、一般系统论、政治结构、国际关系、管理系统、生态系统、心理和精神分析以及教育系统等研究领域。到了年代中期，系统分析从作为分析经济合理性的应用和作为研究对象的理论体系这种相互分离状态，逐步

4、走向相互结合、相互补充，发展成为一种有效的方法体系。目前，系统分析作为一种一般的科学方法论，已被各国所认可和采用，运用于广泛的研究领域之中，特别是在解决有风险和不确定性的经济社会政策的制定以及公共决策系统的改进上。随着应用数学以及运筹学的进一步发展，高容量、多功能的电子计算机的出现，系统方法自身及应用范围不断深化和扩展，它构成了政策研究以及政策分析的主导性或基础性的方法。二、系统分析的概念系统是系统分析的最基础的概念。按照一般系统论的创立者贝塔朗菲（L von Bertalanffy）的观点，系统是处于一定的相互关系并与环境发生关系的各个组成部分(要素)的总体(集)。我国著名科学家钱学森则主张

5、把“极其复杂的研究对象称为系统，即相互作用和相互依赖的若干组成部分合成的具有特定功能的有机整体，而且这个系统本身又是它所从属的一个更大系统的组成部分。”因此，我们可以一般地将系统界定为是由若干处于相互联系并与环境发生相互作用的要素或部分所构成的整体。世界上的一切事物都是作为系统而存在的，是若干要素按一定的结构和层次组成的，并且具有特定的功能。系统普遍存在于自然界和人类社会之中。它是要由素所构成的整体，离开要素就无所谓的系统，因而要素是系统存在的基础；系统的性质一般是由要素所决定的（有什么的要素，就具有什么样的系统及其功能），但系统又具有各要素所没有的新功能；各种要素在构成系统时，具有一定的结构

6、与层次，没有结构层次的要素的胡乱堆积构不成系统；系统的性质取决于要素的结构，而在一个动态结构的系统中，结构的好坏直接是由要素之间的协调体现出来；系统与环境之间也存在密切的联系，每个系统都是在一定的环境中存在与发展的，它与环境发生物质、能量和信息的交换（这是开放系统的一个基本特点）。系统的各要素之间，要素与整体之间，整体与环境之间存在着一定的有机联系，从而在系统内外形成一定的结构与秩序，使得系统呈现出整体性、有机关联性、结构层次性、环境适应性（开放性）和有序性等特征，这些特征就是所谓的系统的同构性。系统分析或系统方法，就其本质而言，是一种根据客观事物所具有的系统特征，从事物的整体出发，着眼于整体

7、与部分，整体与结构及层次，结构与功能、系统与环境等的相互联系和相互作用，求得优化的整体目标的现代科学方法以及政策分析方法。拉兹洛认为，系统论为我们提供一种透视人与自然的眼光，“这是一种根据系统概念，根据系统的性质和关系，把现有的发现有机地组织起来的模型。” 贝塔朗菲则将系统方法描述为:提出一定的目标，为寻找实现目标的方法和手段就要求系统专家或专家组在极复杂的相互关系网中按最大效益和最小费用的标准去考虑不同的解决方案并选出可能的最优方案。我国学者汪应洛在系统工程导论一书中则认为，系统分析是一种程序，它对系统的目的、功能、费用、效益等问题，运用科学的分析工具和方法，进行充分调查研究，在收集、分析处

8、理所获得的信息基础上，提出各种备选方案，通过模型进行仿真实验和优化分析，并对各种方案进行综合研究，从而为系统设计、系统决策、系统实施提出可靠的依据。三、系统分析的作用系统分析是政策研究尤其是政策分析的最基本的方法。它的主要作用是：帮助人们理解政策系统及对不同的政策系统加以比较；鼓励人们对系统的不同部分进行同时的研究；使人们注意系统中的结构和层次的特点；开拓新的研究领域，增加新的知识；突出未知东西的探索，使人们从过去和现在的基础上了解未来；使人们转换视角，从不同的角度或侧面看问题；迫使人们在考虑目标和解决问题的要求时，也同时注意考虑协调、控制、分析水平和贯彻执行的问题；诱导新的发现，注意进行从目

9、的到手段的全面调查等等。但是，必须注意，系统分析仅仅是政策研究及政策分析方法的一部分，而非全部（顶多是后者的定量分析模型和技术的主要部分），系统分析尤其是定量分析模型及技术并不能解决所有的政策研究或政策分析的问题。对于诸如带有极强的政治色彩、在决策过程中的非理性或超理性作用突出、必须在价值观和实际价值之间加以权衡一类的问题，系统分析的定量分析模型和技术往往是无能为力的。必须靠政策研究或政策分析的其他方法，如组织政治分析、价值分析等。在系统分析的成长过程中，曾有一些系统分析家期望用系统分析来解决现实世界的一切问题以及解决政策问题的一切方面。他们过分依赖于定量的分析方法与技术，忽视超理性、政治、文

10、化、价值及意识形态等方面的超出系统分析范围的东西，导致了系统分析的滥用，达不到预期的目的。2. 系统分析的内容根据系统的本质及其基本特征，可以将系统分析的内容相对地划分为系统的整体分析、结构分析、层次分析、相关分析和环境分析等几个方面。一、整体分析整体性是系统的最基本的属性或特征之一。因而，整体分析也就构成系统分析的一个主要内容。根据系统论的原理，任何系统都是由众多的子系统所构成的，子系统又是由单元和元素所构成的。系统的性质、功能与运行规律不同于它的各个组成部分在独立状态时的性质、功能和运动规律，它们只有在整体意义上才能显示出来。系统的整体体现了各个组成要素所没有的新质、新功能和整体运行规律，

11、这就是“整体大于各部分之和”的原理（加和定理）；另一方面，作为系统整体的组成要素的性质和功能也不同于它们在独立时的性质与功能，当它们作为系统的一部分与周围环境发生作用时，并不是代表孤立的要素本身，而是代表系统整体。拉兹洛在谈到这个问题时指出：系统整体所独具的“某种特点不能简单地还原为它们各个组成部分的性质”；“复杂整体的特点实际上不可能还原成各部分的特点。”用整体分析法进行政策研究的核心是:从全局出发、从系统、子系统、单元、元素之间以及它们与周围环境之间的相互关系和相互作用中探求系统整体的本质和规律，提高整体效应，追求整体目标的优化。因此整体及其目标的优化是整体分析的主要内容。面对一些复杂的、

12、较大的系统时，要求我们把系统分解为一组相关联的子系统，在整体 的指导下，协调各个系的目标，从而达到系统所要求的总目标，即通过求局部最优化得到的局部解，经过协调而得到整体的最优解。系统的优化从整体与局部的关系看有如下三种情况：（）局部的每个子系统的效益都好，组合起来的系统整体也最优；（）局部子系统的效益好，但系统整体的效益没有达到最优；（）局部的子系统的效益并不最优，而系统的整体效益较优。从近期与长远的关系看，系统的优化也表现为各种情况，如对近期与长远都有利；对近期有利，对长远不利甚至有害；对近期不利，而对长远有利等。因此，整体优化的原则是：根据已确定的目标，在整体利益最优的前提下，处理好局部与

13、整体、近期与长远的关系。例如，在追求经济社会发展尤其是经济增长的政策目标时，不能为了局部（地方）和近期的利益，片面追求经济增长率，而以牺牲资源和环境，以及整体(全国)和长远的效益作为代价。因此，党和国家所制定的经济增长方式由粗放型向集约型的转变以及可持续发展战略是正确的，它追求的是国家、整体、长远的利益。人们已经发展出一系列的定量分析方法或技术，可以用来作整体优化分析尤其是整体分析，这些方法和技术有线性规划、非线性规划、动态优化和排队论等。二、结构分析结构分析是系统分析的一个组成部分。所谓的系统的结构是指系统内部诸要素的排列组合方式。同样一些要素，排列组合的方式不同，就可能具有完全不同的性质、

14、特征与功能。对于一个复杂的系统来说，如果没有一个确定其合理结构的方法，没有一个考虑整体优化的方案，那么，系统的分析和设计也就无法进行，也将对系统的运行产生不良的后果。因此，正确掌握结构分析法，对于确定政府系统的合理结构，要求各种政策的有机配合，是政策研究工作的一个内容。结构分析是寻求系统合理结构的途径或方法，其目的是找出系统构成上的整体性、环境适应性、相关性和层次性等特征，使系统的组成因素及其相互关联在分布上达到最优结合和最优输出。人们提出了如下两个公式来表达结构分析的基本原理：E*=maxP(X，R，C) PG PO Sopt=max SE*(其中X是系统组成要素的集合；R是系统组成要素的相

15、关关系的集合；C是系统要素及其相互关联在各层次上的可能分布形式；P是X、R、C的结合效果函数；“”表示这个函数对应于某种条件，例如表示函数对应于系统目标集的条件，表示函数对应于环境因素约速集的条件；表示函数在两个对应条件下所能达到的最优结合效果；Sopt的关系式表示具有最佳结合效果的结构中能给出最大输出的系统)。结构分析的任务，就是寻求、之间最优结合形式，使系统稳定条件下结合效果最优，系统输出最大。三、层次分析系统论认为，任何复杂的系统都具有一定的结构层次。系统结构的层次性既指等级性，又指侧面性。前者是指任何一个复杂系统，都可以从纵向把它划分为若干等级，即存在着不同等级的系统层次关系，其中低一

16、级的结构是高一级结构的有机组成部分。如我国政府体制上从中央人民政府（国务院）到省、市、县、区、乡地方各级人民政府；军队编制从军、师、团、营、连等。后者是指任何同一级的复杂系统，又可以从横向上分为若干相应联系，相互制约，又各自独立的平行部分，如国务院分各部、委、省级人民政府划分厅、局等。系统的结构层次性是系统的稳定性和连续性的重要保证，也是系统发挥其最佳功能的前提条件之一。系统分析中的层次分析法产生于年代，是美国著名运筹学家萨蒂提出的。层次分析的基本思路是：明确问题中所包含的因子及其相互关系，将各因子划分为不同层次；从而形成多层次结构，通过对各层次因子的比较分析，建立判断矩阵，并通过判断短阵的计

17、算将不同政策方案按重要性或适用性大小排列，为最优方案的选择提供依据。层次分析首先要解决系统分层及其规模的合理性问题，层次的划分要考虑到系统传递物质、能量和信息的效率、质量和费用等因素；其次要使各个功能单元的层次归属合理。四、相关分析系统论告诉我们，构成系统的各个子系统、单元和要素之间以及它们与环境之间是相互联系和相互作用的，这一特征叫做系统的相关性（有机关联性）。相关性首先体现在系统与要素之间的不可分割的联系。在系统整体中，各要素并不是孤立存在的，而是由系统的结构联结在一起，相互依存、相互作用。如果其中一项发生变化，就会影响其他要素也发生变化（人体各种器官之间就是相互关联的）。其次，相关性体现

18、在要素与系统整体的关系中。要素与系统整体相适应，一旦要素改变，整体必然发生改变；同样，系统整体发生改变，系统要素也必然发生变化（要素与系统之间的相互作用是通过结构这一中介来实现的）。再次，相关性表现在系统与环境的关系方面，即系统的改变引起环境的变化，环境的变化也会导致系统的变化；系统创造自己的环境，环境又规定着自己的系统。最后，相关性还表现在系统发展的协同性上。协同性是指系统发展变化中各部分发展变化的同步性，即系统的变化必然引起各要素以及环境的变化，这种变化又不是杂乱无章的，而是有规律可循的，这个规律就是同步性（顺便说，协同学是系统论在当代的新成就，它以协同性作为研究对象）。相关分析要求我们在

19、政策研究的过程中尤其是问题界定、目标设定和方案规划中，要充分注意到各种问题及问题的各个方面之间，各个目标之间，各个方案之间，子目标与总目标以及子方案与总方案之间的关系，注意问题目标和方案与社会、经济和政治环境之间的相互联系和相互作用，考虑各种因素对政策执行效果可能产生的影响，从而设计出理想的或较优的政策方案。例如，我们在设计改革与发展战略时，用相关分析的方法，就是要紧密注意各个领域、各条战线、各个方面的改革与发展措施的相关配套、同步进行；或者说，在进行了某个（些）领域的改革之后，必须及时进行另一些领域的改革，否则，将影响全面的改革与发展。近代“洋务运动”之所以不成功，有各种原因，其中的一条是缺

20、乏系统改革思想，洋务派主张引进西方科学技术和工业设备，使之与封建主义的政治体制协调起来，即所谓的“中学为体，西学为用。”这种幻想不改变封建主义的生产关系、政治制度和社会结构，而仅靠引进西方科技及设备来发展生产力的做法是难以成功的，不变革前者，再好的机器设备也发挥不了作用。五、环境分析系统论认为，系统与环境是处于相互联系和相互作用之中。系统以外界的条件或环境作为存在和发展的土壤。环境是指系统之外的所有其他事物或存在，即系统发生、发展及运行的生态条件或背景。一个系统总是处于更大的系统之中，成为更大系统的子系统，因而更大的系统则构成该子系统的生态环境。系统与环境的相互联系和相互作用表现在：一方面，环

21、境是系统的存在和发展的前提条件，环境影响、制约，甚至决定系统的性质与功能；另一方面，系统的存在和发展也改变着周围的环境，系统作用的不同将引起环境发生变化。系统与环境这种不断进行着的物质、能量和信息的交换，使系统具有环境适应性特征。环境分析是系统分析的一个重要内容。因为系统的状态，系统的问题同环境存在着这种相互联系、相互作用的特征，所以，分析环境与系统的关系是接近系统问题的必要步骤。要确定系统及其问题的边界和约束条件，必须对环境作出分析，系统分析的许多资料也来源于环境，因此，环境分析是系统分析中的一项不可或缺的工作。就政策研究来说，我们将政策研究的对象视为一个系统，一个高度开放的社会系统，政策环

22、境产生了需求和支持这样一些输入，通过政治系统（决策系统）的加工处理转变为政策方案，这些方案的输出（执行)又作用了环境。这是政治系统论向我们展示的政策系统及其运行的简要图景，在这里，无论是政策的制定，还是政策的执行，环境因素的地位和作用都是极其显著的。因此，环境分析对于政策研究来说，其意义也是不言而喻的。环境分析涉及的内容很广，包括自然环境或物理技术环境分析，社会经济环境分析，文化心理环境分析等等。在系统分析中，要对环境加以因时、因地、因人的分析，找出相关的环境因素，确定其影响的范围和程度，以便在方案的制定和执行中予以考虑，这正是环境分析的任务与目的。3. 系统分析中的定量技术克朗在系统分析和政

23、策科学根据决策类型的不同将系统分析中的定量技术分为两类，即确定型的分析技术和随机分析技术。一、确定型的分析技术所谓的确定型，是指那些可用于只有一种势态，并在做出可接受的假定之后其变量、限制条件、不同的选择都是已知的、确定的，按一定的统计置信度可以预见的方法或技术。克朗将线性规划、排队论、马尔柯夫分析、统筹法等列入这类技术之中。模型、工具或技术应用基础知识线性规划解决在商业、交通、库存、建筑、后勤及网络中的配置、分配和优化问题计算机科学、敏感性分析、代数解法、单纯形表、经济学排队论人或事物或事件的等待服务问题蒙特卡罗法、模拟、统计学规划管理技术生产和建设计划PERT( 成 本 或 时 间 ) 、

24、CANTT 图 、 网 络 分 析(CPN)、决策树马尔柯夫分析销售经营、预测矩阵代数、经济学对抗分析商业、心理学、国防研究博弈论质量保证工业、国防科学、技术损益分析资源分配经济学、统计学确定型的定量模型、方法和技术二、随机分析技术随机分析技术则是应用于不确定型或风险决策的分析方法及技术。当存在一个以上的态势，并且需要估计和确定每一种可能的状态时，就要碰到随机模型问题。这时还要计算在每一种态势下用每一种决策选择所得的输出结果。因而可供选择方案的数量将很大，这时可以用数学、统计推论和概率论等学科的方法，在可以接受的假定条件下减少不确性。有时，随机的局面可以化为确定模型来加以处理，比如选择一种最有

25、可能发生的未来态势，或者只分析最坏的或最好的方面等等。克朗将动态规划，计算机模拟，随机库存论，取样、回归、指数平滑，决策树，贝叶斯定理、损益分析等列入随机分析技术之中。随机定量模型、方法和技术模型、工具或技术应用基础知识动态规划在生产、配置活动中的多阶段决策计算机科学和概率论计算机模拟系统内部的相互作用计算机科学和蒙特、卡罗法随机库存论需求或提前时间是随机的情况概率论和期望值统计量随机模型计算系统转换的概率矩阵代数、微积分取样、回归、指数平滑大总体的问题解统计学和概率论贝叶斯定理条件概率下的预测、相关和因果分析代数、概率论以及有关先验概率和知识损益分析资源分配经济学和统计学决策树系统行为代数和统计学思考题1. 解释系统和系统分析概念。2. 简述系统分析与政策分析的关系。3. 系统分析有哪些基本内容？4. 用例子说明系统分析的定量技术的应用。