系统工程第七章.pptx

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1、系统工程经济管理学院管理科学与工程系第1页/共62页第七章 系统评价主要内容系统评价的基本概念系统评价问题的5W要素系统评价的一般过程系统评价理论关联矩阵法及确定wj和vij的两种方法层次分析法（AHP）及计算各级要素相对重要度（方根法）第2页/共62页第七章 系统评价学习目标理解系统评价的基本概念理解系统评价问题的5W要素理解系统评价的一般过程理解系统评价理论掌握关联矩阵法及确定wj和vij的两种方法掌握层次分析法（AHP）及计算各级要素相对重要度（方根法）第3页/共62页第七章 系统评价 目 录7-1 系统评价概述 一、系统评价的概念 二、系统评价问题的5W要素 三、系统评价的一般过程7-

2、2 评价理论与方法 一、系统评价理论 二、评价方法第4页/共62页第七章 系统评价 目 录7-3 关联矩阵法 一、概述 二、确定wj和vij的两种方法 （一）逐一比较法 （二）法7-4 层次分析法（AHP）一、问题的提出 二、基本思想和实施步骤 三、计算各级要素相对重要度（方根法）四、求各方案总重要度第5页/共62页第七章 系统评价 7-1 系统评价概述 一、系统评价的概念 系统评价全面评定系统的价值，为决策提供直接的依据和基础。评价主体根据其效用观点，对评价对象满足某种需求的认识。该认识与评价主体、评价对象所处的环境状况密切相关。第6页/共62页第七章 系统评价 7-1 系统评价概述二、系统

3、评价问题的5W要素评价主体（Who)评定对象系统价值大小的个人或组织。评价对象（What）接受评价的事物、行为或对象系统。评价目的（Why）系统评价所要解决的问题和所能发挥的作用。评价时期（When）系统评价在系统开发过程中所处的阶段。期初评价可行性研究期中评价对暴露的问题采取必要的对策期末评价预防以后所做项目可能出现的问题跟踪评价为进一步开发提供依据评价地点（Where）评价对象所涉及、占有的空间或称评价范围、系统边界。第7页/共62页第七章 系统评价 7-1 系统评价概述三、系统评价的一般过程1、对评价问题的认识 即探讨和明确评价对象、主体、目的、时期、地点等基本要素。2、对评价对象及其环

4、境的预测分析 通过预测分析，认识和把握评价对象的生命周期、所处环境特点及其变化趋势。3、明确替代方案资料的收集 来自于已有的初步系统分析结果或决策者意愿。4、评价指标的选定 与评价目的及目标密切联系；评价指标应构成一个完整的体系，全面反映评价对象的各个方面；评价指标总数应当尽可能地少利用ISM方法理清评价指标间的结构关系。第8页/共62页第七章 系统评价 7-1 系统评价概述三、系统评价的一般过程5、评价函数的确定 即探讨和明确评价对象、主体、目的、时期、地点等基本要素。6、评价值计算 利用已有信息资料 通过评价函数 计算出对某一方案或某一指标下的评价结果。定量计算与定性判断（权重值）的量化处

5、理。7、综合评价 在单项评价的基础上，评定系统的总价值，常用加权和的方法。第9页/共62页第七章 系统评价 7-2 评价理论与方法一、系统评价理论1、效用理论 用数学方法来描述效用与效用函数的关系。2、确定性理论 用统计学的理论与方法使评价数量化。3、不确定性理论 依以往发生的概率对事件的可能性作出定量主观概率的估计，随着主观概率信息的增加，逐步接近于客观概率，使评价数量化。第10页/共62页第七章 系统评价 7-2 评价理论与方法一、系统评价理论4、非精确理论 除了事件发生的不确定性，还有人们对事物的认识所固有的概念模糊性（非精确性）而进行的模糊评价。5、最优化理论 评价对象的数学模型本身就

6、是评价函数而使评价数量化，反映客观现实。如运筹学中LP、IP、DP、MTP等。第11页/共62页第七章 系统评价 7-2 评价理论与方法二、评价方法1、费用效益法 最基本的评价方法。早在1902年由美国国会法案所确定。2、关联矩阵法 常用方法之一。但该方法能体现系统的思想，是最基本的综合评价方法，其使用的工具为关联矩阵表格法。3、关联矩树法 实用方法之二。简单易用，但权重及树下位阶层重要度的确定由主观假定给出，非量化后得出。4、层次分析法（AHP）实用方法之三。量化权重值（系统中各指标的贡献值）。第12页/共62页第七章 系统评价 7-2 评价理论与方法二、评价方法5、模糊评价法 实用方法之四

7、。立足于模糊数学，但使用者可以不懂模糊数学。第13页/共62页第七章 系统评价 7-3 关联矩阵法一、概述 为常用的综合评价方法。该方法能体现系统的思想，其使用的工具为关联矩阵表格法。第14页/共62页第七章 系统评价 7-3 关联矩阵法一、概述 Ai方案（非劣）xj评价指标（准则）wj权重（评价指标在整个指标体系中的重要度。指标的权重0wj1,wj=1）vij第i个方案对j的指标下的贡献第15页/共62页第七章 系统评价 7-3 关联矩阵法一、概述应用关联矩阵评价方法的两个关键问题：1、确定wj权重（评价指标在整个指标体系中的重要度。指标的权重满足0wj1,wj=1）2、确定vij第i个方案

8、Ai对j的指标xj下的贡献，评价主体给定评价指标的评价尺度 第16页/共62页第七章 系统评价 7-3 关联矩阵法二、确定wj和vij的两种方法（一）逐一比较法 该法是确定评价指标（项目）权重的有效方法之一。其基本的做法是：1、对评价指标xj进行逐对比较，比较结果 相对重要 重要=1；不重要=0；2、计算各评价指标xj的在整个评价指标体系下的权重wj；3、依评价主体给定的评价尺度，对各替代方案Ai在不同评价指标xj下一一进行评分，得到相应的评价值，即各替代方案Ai对单一评价指标xj的贡献vij；4、最后求得各替代方案Ai的综合加权得分vi，即各替代方案对整个评价指标体系的贡献。第17页/共62

9、页第七章 系统评价 7-3 关联矩阵法二、确定wj和vij的两种方法（一）逐一比较法现以某紧俏产品的生产方案选择为例加以说明。例6-1某企业为生产某紧俏产品制定了三个生产方案，它们是：A1：自行设计一条新的生产线。A2：从国外引进一条自动化程度较高的生产线。A3：在原有设备的基础上改装一条生产线。通过权威部门及人士讨论决定评价指标xj为五项，它们分别是：期望利润x1；产品成品率x2；市场占有率x3；投资费用x4；产品外观x5。根据专业人士的预测和估计，实施这三种方案后关于五个评价项目的结果如表6-2所示。第18页/共62页第七章 系统评价 7-3 关联矩阵法二、确定wj和vij的两种方法（一）

10、逐一比较法A1A2A3第19页/共62页第七章 系统评价 7-3 关联矩阵法二、确定wj和vij的两种方法（一）逐一比较法x1x1x2x3x4x5第20页/共62页第七章 系统评价 7-3 关联矩阵法二、确定wj和vij的两种方法（一）逐一比较法解：（1）求各评价指标权重wjx1x2x3x4x5第21页/共62页第七章 系统评价 7-3 关联矩阵法二、确定wj和vij的两种方法（一）逐一比较法解：（2）求各替代方案Aj对指标体系的贡献得分vimax第22页/共62页第七章 系统评价 7-3 关联矩阵法二、确定wj和vij的两种方法（一）逐一比较法解：（3）决策 由定量分析计算可知v2v1v3的

11、，故A2A1A3。因此选择方案A2，即选择国外引进方案。第23页/共62页第七章 系统评价 7-3 关联矩阵法二、确定wj和vij的两种方法（二）法 当指标间的重要性可以在数量上直接作出判断时，可用法（古林法），其比逐对比较法前进了一大步，是确定指标权重和方案价值量评定的基本方法。第24页/共62页第七章 系统评价 7-3 关联矩阵法二、确定wj和vij的两种方法（二）法 步骤：1、各评价指标xj权重wj 的确定（1）把评价指标xj 以任意顺序排列；（2）自下而上对相邻指标xij确定评价指标xij的相对重要度Rij Rj；（3）对Rj进行基准化处理得到Kj；（4）对Kj进行归一化处理得到评价指

12、标xj权重wj。第25页/共62页第七章 系统评价 7-3 关联矩阵法二、确定wj和vij的两种方法（二）法 步骤：2、求各替代方案Ai对某一评价指标xj的贡献得分vij（1）把各替代方案Aj以任意顺序排列；（2）自下而上对相邻方案Aij确定在某一评价指标xj的相对重要度（由评价尺度表判定）Rij Rj；（3）对Rj进行基准化处理得到Kj；（4）对Kj进行归一化处理得到在某一评价指标xj下各方案对该指标xj的贡献得分vij。第26页/共62页第七章 系统评价 7-3 关联矩阵法二、确定wj和vij的两种方法（二）法依上例6-1解：1、确定各评价指标xj权重wj（1）把评价指标xj 以任意顺序排

13、列；（2）自下而上对相邻指标xij确定评价指标xij的相对重要度Rij Rj；（3）对Rj进行基准化处理得到Kj；（4）对Kj进行归一化处理得到评价指标xj权重wj。第27页/共62页第七章 系统评价 7-3 关联矩阵法二、确定wj和vij的两种方法（二）法第28页/共62页第七章 系统评价 7-3 关联矩阵法二、确定wj和vij的两种方法（二）法解：2、求各替代方案Ai对某一评价指标xj的贡献得分vij（1）把各替代方案Aj以任意顺序排列；（2）自下而上对相邻方案Aij确定在某一评价指标xj的相对重要度（由评价尺度表判定）Rij Rj；（3）对Rj进行基准化处理得到Kj；（4）对Kj进行归一

14、化处理得到在某一评价指标xj下各方案对该指标xj的贡献得分vij。第29页/共62页第七章 系统评价 7-3 关联矩阵法二、确定wj和vij的两种方法（二）法730520=1.404 650730=0.890A1A2A3x2x1x3x4x5第30页/共62页第七章 系统评价 7-3 关联矩阵法第31页/共62页第七章 系统评价 7-3 关联矩阵法二、确定wj和vij的两种方法（二）法第32页/共62页第七章 系统评价 7-3 关联矩阵法第33页/共62页第七章 系统评价 7-3 关联矩阵法二、确定wj和vij的两种方法（二）法A1A2A3第34页/共62页第七章 系统评价 7-3 关联矩阵法第

15、35页/共62页第七章 系统评价 7-3 关联矩阵法A1A2A3第36页/共62页第七章 系统评价 7-3 关联矩阵法二、确定wj和vij的两种方法（二）法解：3、求各替代方案Aj对指标体系的贡献得分vimax第37页/共62页第七章 系统评价 7-3 关联矩阵法二、确定wj和vij的两种方法（二）法解：4、决策 由定量分析计算可知v2v1v3的，故A2A1A3。因此选择方案A2，即选择国外引进方案。决策 第38页/共62页第七章 系统评价 7-4 层次分析法 Analytic Hierarchy Process，AHP；解析递阶过程，通常译为“层次分析”。美国运筹学家、匹兹堡大学教授TL萨迪

16、(TLSaaty)于20世纪70年代初提出了著名的AHP法。1982年11月，在中美能源、资源、环境学术会议上，由T.L.萨迪的学生H高兰民柴(H.Gholamnezhad)首先向中国学者介绍了AHP方法。近年来，在我国能源系统分析、城市规划、经济管理、科研成果评价等许多领域中得到了应用。1988年在我国召开了第一届国际AHP学术会议。近年来，该方法仍在管理系统工程中被广泛运用。第39页/共62页第七章 系统评价 7-4 层次分析法一、问题的提出 许多评价问题的评价对象属性多样结构复杂难以完全采用定量方法难以简单归结为费用效益问题难以在任何情况下使评价项目具有单一层次需要建立多要素建立多层次采

17、用定性+定量评价系统问题第40页/共62页第七章 系统评价 7-4 层次分析法一、问题的提出 需要探索定性信息定量化的途径使复杂问题明朗化目的产生著名Analytic Hierarchy Process，AHP层次分析法解析递阶过程第41页/共62页第七章 系统评价 7-4 层次分析法二、基本思想和实施步骤1、基本思想 复杂问题分解组成要素递阶层次结构两两比较确定相对重要程度建立判断矩阵计算各相对重要度计算综合重要度决策排序ISM技术一致性检验判断相对重要度综合第42页/共62页第七章 系统评价 7-4 层次分析法二、基本思想和实施步骤 AHP方法把复杂问题分解成各个组成因素，又将这些因素按支

18、配关系分组形成递阶层次结构。通过两两比较的方式确定层次中诸因素的相对重要性。然后综合有关人员的判断，确定备选方案相对重要性的总排序。整个过程体现了人们分解判断综合的思维特征。第43页/共62页第七章 系统评价 7-4 层次分析法二、基本思想和实施步骤2、实施步骤（1）分析对象系统中各基本要素之间的关系建立递阶结构模型 【引例】西安地下铁道有限责任公司为了修建西安地铁2号线，欲购买一套大型隧道挖掘机。现有三家投标厂商，故进行招标决策（U目标）。为适应地铁施工的要求，其决策的准则是：技术性能B1越高越好；价格B2越低越好；维护难度B3越容易越好。第44页/共62页第七章 系统评价 7-4 层次分析

19、法二、基本思想和实施步骤2、实施步骤（1）分析对象系统中各基本要素之间的关系建立递阶结构模型【引例】现三家厂商所提供的产品，经初步分析得知：C1德国伯根重机公司产品，优点是技术性能高，但缺点是价格高、维护困难；C2陕西工程机械厂产品，优点是价格比进口产品低、维护容易，但缺点是技术性能比进口产品差；C3德阳重型机械厂产品，其优缺点介于C1、C2方案之间。仅仅通过以上定性分析不足以作出评价与决策。试用AHP法进行决策分析。第45页/共62页第七章 系统评价 7-4 层次分析法二、基本思想和实施步骤2、实施步骤（1）分析对象系统中各基本要素之间的关系建立递阶结构模型投资决策U技术性能B1价格B2维护

20、难度B3德国伯根C1陕西工程C2德阳重机C3目标层：准则层：方案层：U：B1B3,B3B2；B1B2B1：C1C3,C3C2；C1C2B2：C2C3,C3C1；C2C1B3：C2C3,C3C1；C2C1第46页/共62页第七章 系统评价 7-4 层次分析法二、基本思想和实施步骤2、实施步骤（2）同层各要素对上层某一个要素（准则）的重要性进行两两比较，建立判断矩阵，并进行逻辑的一致性检验。标度标度定义1要素a与要素b相比，同样重要。3 要素a与要素b相比，稍重要。5要素a与要素b相比，明显重要。7要素a与要素b相比，强烈重要。9要素a与要素b相比，极端重要。2,4,6,8介于上述两者之间情况。倒

21、数要素b与要素a相比。各支配的要素个数要少于或等于9个否则会给两两判断带来困难第47页/共62页第七章 系统评价 7-4 层次分析法二、基本思想和实施步骤2、实施步骤（2）同层各要素对上层某一个要素（准则）的重要性进行两两比较，建立判断矩阵，并进行逻辑的一致性检验。UB1 B2 B3 B1 C1 C2 C3 B2 C1 C2 C3 B3 C1 C2 C3B1153C1153C111/51/3C111/71/3B21/511/3C21/511/3C2513C2715B31/331C31/331C331/31C331/51第48页/共62页第七章 系统评价 7-4 层次分析法二、基本思想和实施步骤

22、2、实施步骤（3）由判断矩阵计算同层各要素对上层某要素（准则）的相对权重。（4）计算各层要素对系统目的（总目标）的合成（总权重），并对各备选方案排序。第49页/共62页第七章 系统评价 7-4 层次分析法三、计算各级要素相对重要度（方根法）思路：A wi w0i 1、将判断矩阵A按行求解wi重要度向量第50页/共62页第七章 系统评价 7-4 层次分析法三、计算各级要素相对重要度（方根法）思路：A wi w0i 1、将判断矩阵A按行求解wi重要度向量UB1B2B3wiB11532.466B21/511/30.406B31/3311.000XX1/3=3.872第51页/共62页第七章 系统评价

23、 7-4 层次分析法三、计算各级要素相对重要度（方根法）思路：A wi w0i 2、将wi 归一化求得w0i第52页/共62页第七章 系统评价 7-4 层次分析法三、计算各级要素相对重要度（方根法）思路：A wi w0i 2、将wi 归一化求得w0iUB1B2B3wiw0iB11532.466 0.637B21/511/30.406 0.105B31/3311.000 0.258XX1/3=3.872=1.000第53页/共62页第七章 系统评价 7-4 层次分析法三、计算各级要素相对重要度（方根法）思路：A wi w0i 3、一致性检验C.R0.1 （一致性比例）R.I取值见教材p.152表

24、5-12 平均随机一致性指标第54页/共62页第七章 系统评价 7-4 层次分析法三、计算各级要素相对重要度（方根法）思路：A wi w0i 3、一致性检验C.R0.1 （一致性比例）UB1B2B3wiw0imiB11532.466 0.637 3.040B21/511/30.406 0.105 3.036B31/3311.000 0.258 3.040XX1/3=3.872=1.000第55页/共62页第七章 系统评价 7-4 层次分析法三、计算各级要素相对重要度（方根法）思路：A wi w0i 3、一致性检验C.R0.1 （一致性比例）UB1B2B3wiw0imimax=1/3(3.04+

25、3.036+3.04)=3.039B11532.4660.6373.040C.I=(3.039-3)/(3-1)=0.0195B21/511/30.4060.1053.036C.R=0.0195/0.52=0.0375v2v3的，故C1C2C3。因此选择方案C1，即选择德国产品方案。w0iBivijCi第57页/共62页第七章 系统评价 7-4 层次分析法五、附录计算各方案在准则指标下的重要度vijB1C1C2C3wivijmimax=1/3(3.04+3.036+3.04)=3.039C11532.4660.6373.040C.I=(3.039-3)/(3-1)=0.0195C21/511/

26、30.4060.1053.036C.R=0.0195/0.52=0.03750.1C31/3311.000 0.2583.040通过一致性检验XX1/3=3.872=1.000第58页/共62页第七章 系统评价 7-4 层次分析法五、附录计算各方案在准则指标下的重要度vijB2C1C2C3wivijmimax=1/3(3.036+3.040+3.04)=3.039C111/51/30.4060.1053.036C.I=(3.039-3)/(3-1)=0.0195C25130.4660.6373.040C.R=0.0195/0.52=0.03750.1C331/311.000 2.2583.04

27、0通过一致性检验XX1/3=1.872=1.000第59页/共62页第七章 系统评价 7-4 层次分析法五、附录计算各方案在准则指标下的重要度vijB3C1C2C3wivijmimax=1/3(3.061+3.065+3.068)=3.065C111/71/30.3630.0813.061C.I=(3.065-3)/(3-1)=0.0325C27153.2710.7313.065C.R=0.0325/0.52=0.06250.1C331/510.843 0.1883.068通过一致性检验XX1/3=4.477=1.000第60页/共62页总复习一、第一章第三章基本概念二、ISM技术方法三、系统动力学四、系统评价考试题型一、多项选择（10X2=20）二、判断题 （10X2=20）三、系统结构化模型技术（1X20=20）四、系统仿真模型 （1X20=20）五、系统评价 （1X20=20）第61页/共62页感谢您的观看！第62页/共62页