1、第八讲：系统分析的方法与思路,本讲内容：,一：方法与方法论 二、系统分析方法 三、“系统思维”与循环图四、常用的结构分析方法,一、方法与方法论,“方法对头事半功倍，方法不对，事倍功半”，成功必有成功的方法，失败也常常会有方法上的原因。科学创新，技术创新必须包括方法和方法论上的创新。系统科学不仅包含系统的观念，概念和知识，还包括系统运行演化规律的理论，也包括研究与应用的方法与方法论。从一定程度上讲，系统科学更以其在思路，方法和方法论上的建树而引起现代科学，技术和社会各个领域的重视。,什么是方法？,先从几个大家熟悉的例子开始： 36计；锦囊妙计；草船借箭；田忌赛马： 一个生手与两个高手对弈（利用调
2、动资源） 46届国家系统科学会议的筹划与组织，功能人员（请补充列举自己熟悉的，与系统有关俄例子，分析成功的原因与局限）,明确问题通过对系统进行全面调查，搜集有关的历史，现实资料和数据，明确问题的表现、要害，实质，原因，以及背景。并明确表达出来。系统工程的问题原则上是指：理想与现实的差距，但这里要求用确定的指标体系，加以定量描述。,什么是方法论？,方法是人们认识世界（对象），改造世界的原则，思路，途径，对策，技巧的总和，具体表现为思考的逻辑，行动的步骤，工作的程序。正确的方法来自对目标，对象与环境的深刻认识，并能够有效地调动和利用自己的资源，去达到自己的目标。,方法从正确地提出问题开始 具体地讲
3、，就是通过对一系列的“为什么？”的回答来可抓住问题要点：（因素分析） （1）任务的对象是什么？即要干什么？(What) （2）问题何以需要？即为什么这样干？(Why) （3）它在什么时候使用？即何时干？(When) （4）使用的场所在哪里？即在何处干？(Where) （5）是以谁为对象的系统？即谁来干？(Who) （6）怎样才能解决问题？即如何干？(How),方法的要素,任何方法都是针对一定的问题 方法的运用总有其具体的对象与目标 方法体现于优化的“路经”（技术路线）和方案 方法的实施需要过程控制 方法的效果应该正确的评价,系统方法的分类,系统方法是面向事物整体的方法，也是将系统理论应用与实践
4、的方法 1、认识与研究的方法系统分析方法目的：认识事物的客观属性与运行规律 2、制作是建构系统的方法系统工程目的：制造人们所需要的产品与服务 3、控制与管理事物整体的方法目的：使事物按一定的目标运行,二、系统分析方法,在已知或期望系统具有某种性态的情况，如何从系统内部寻找原因和变革与改造的依据？例如当整体出现某种状况（问题，现象），而这些状况又是我们希望或者不希望的时候，我们又发现外部环境并没有发生显著改变前提下，自然会将目光投向系统内部，寻找解释和依据。： 从构成部件，元素要素中找原因 从构成方式，关联，秩序，构型上找原因 从层次划分上找原因,结构问题实例,1、装配一台电脑需要哪些部件，如何
5、安装调试？ 2、创办一个企业需要哪些资源？这些资源如何使用搭配？ 3、办好一个学院的基本条件和关键在哪里？钱，人还是制度，机制 4、学术腐败问题的根源在哪里？如何治理？ 5、地区节能减排的指标如何达到？ 6、如何更好地组织应对突发事件 7、怎样提高产品销售额？,1、如何确定元素与要素？,有哪些必不可少的因素与元素有哪些基本要素？关键要素？如何发现和确定主要部件如何找出和确定关键部位？,2、如何确定关联、秩序与构型,有哪些主要关联，秩序与构型？ 如何发现和确定关键连接和住回路？ 影响它们的因素有哪些？如何判定和测度内部协调与和谐的程度，如何改进？,3、如何划分层次？,层次内部元素与构型的共性与区
6、别 层次之间的共性与区别？ 可以分为哪些子系统，分系统，功能团？,4、常见的系统结构分析方法,因果分析法（鱼骨图） 目标手段法 灵敏度法 聚类分析方法（JK法） 层次分析（HP法）,5、管理中的常用的系统方法：,SWOT分析，优势劣势机会威胁 波特五力模型：买方，卖方，替代，潜在，现有竞争者（主要竞争者） 平衡积分卡 关键绩效指标 价值链分析：外部后勤，内部后勤，服务，市场营销，生产经营（纵向环节） PEST分析：政治法律；经济，技术，社会，自然环境分析,系统分析的一般思路,（1）明确要解决的整体问题，确定整体目标。 （2）收集整体的资料数据，（典型案例与统计资料） （3）确定内部和外部的相互
7、关系，建立模型。 （4）寻找，建构解决方案，进行综合评价。 （5）检验和核实。,三、因素分析方法,因素分析就是要求搞清系统的状态（性态）有哪些因素所决定，以及如何决定？怎样才能（采取哪些行动或手段）使状态朝我们希望的方向转变？这里包含三种方法： 因果分析 目标手段 聚类分析,1、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特点： 1、简便有效 2、主要关注产生问题（差距）的原因。局限性： 只有定性分析，没有定量分析 各种原因相互影响，分解起来很困难,案例：找出影响产品质量的原因,排列图只是寻找影响质量的主要问题，但要解决这些问题，首先就要把产生这些问题的原
8、因找到，以便有的放矢地去解决问题 质量问题的产生，往往不是一种或两种原因引起的，常常是多种复杂原因影响的结果。在这些错综复杂的原因中，理出头绪，找出其中真正起主导作用的原因是很困难的。因果分析图就是能系统地分析和寻找影响质量问题原因的简便而有效的方法。,质量管理中的因果分析图,2、目标手段分析法,:,目标是分层次的，一定的目标需要通过相应的手段来达到将要达到的目标和所需要的手段按等级层次展开，一级手段等于二级目标，二级手段等于三级目标，依此类推，便产生了层次分明、相互联系又逐渐具体化的分层目标系统。分解过程中要注意使分解的分目标与总目标保持一致。目标分解需反复进行，直到满意为止。,案例1：发展
9、能源,总目标：发展能源 一级分目标（现实总目标的手段与方案）： 1、扩大能源生产；2、开发新能源；3、 节能；。 二级分目标（实现一级分目标的手段）： 勘探、扩建、运输。； 太阳能、风能、潮汐能。 综合利用、节能设施。练习题：总目标将交大建成研究型大学,运用专家系统对目标进行分解,发展能源,扩大生产,运输,新能源,节能,设施,综合,风能,潮汐,太阳能,扩建,勘探,总目标,一级分目标（手段）,二级分目标,对实现目标的效能进行分析法,案例2 ，地区节能减排,背景：社会需求，上级政府下达的指令： “今年全地区万元GDP（或者工业生产值）平均能耗（以标准煤为计算单位）下降比例比去年提高 去年万元产值耗
10、煤732吨，同比下降17.1%超额下达的下降7%指标一倍多； 今年的指标：比去年有所提高 目前存在的问题,首先搞清问题，明确方向：,总体要求，具体定量指标 层次划分：地区，乡镇，社区，单位，部门 指标分解：部门单位的标的，任务，时间，,其次：对策与手段，方案设计,主要对策：结构，技术，管理 手段与对策选择，重点，难点，关键，抓手 从哪里着眼着手，人员，资源，方法，路径 最后，组织实施，调控，监测 行动步骤，时间节点，阶段目标 资源筹集与分配 监理;,目标手段分析法的特长和局限,1、适用于目标明确的问题，能使解决问题的手段逐步具体化，最后变成一个个可操作的具体任务，不适合于目标不明确的问题。 2
11、、分目标相对独立并且互补，即原则上只要实现其中一个分目标就能达到目的。不适合于相互矛盾的方案。 3、主要目的是寻找解决问题的具体途径，没有考虑目标的合理性，可行性等问题,3、聚类分析（KJ法）方法:,KJ法是一种直观的定性分析方法，它是由日本东京工业大学的川喜田二郎(Kauakida Jir)教授开发的。目的是从很多具体信息中归纳出问题整体含义基本原理是：把一个个信息做成卡片，将这些卡片摊在桌子上观察其全部，把有“亲近性”的卡片集中起来合成为子问题，依次做下去，最后求得问题整体的构成。,KJ法的实施步骤:,1.准备。主持人和与会者47人。准备好黑板、粉笔、卡片、大张白纸、文具。 2.头脑风暴法
12、会议。主持人请与会者提出3050条设想，将设想依次写到黑板上。 3.制做卡片。主持人同与会者商量，将提出的设想概括23行的短句，写到卡片上。每人写一套。这些卡片称为“基础卡片”。 4.分成小组。让与会者按自己的思路各自进行卡片分组，把内容在某点上相同的卡片归在一起，并加一个适当的标题，用绿色笔写在一张卡片上，称为“小组标题卡”。不能归类的卡片，每张自成一组。,5.并成中组。将每个人所写的小组标题卡和自成一组的卡片都放在一起。经与会者共同讨论，将内容相似的小组卡片归在一起，再给一个适当标题，用黄色笔写在一张卡片上，称为“中组标题卡”。不能归类的自成一组。 6.归成大组。经讨论再把中组标题卡和自成
13、一组的卡片中内容相似的归纳成大组，加一个适当的标题，用红色笔写在一张卡片上，称为“大组标题卡”。 7.编排卡片。将所有分门别类的卡片，以其隶属关系，按适当的空间位置贴到事先准备好的大纸上，并用线条把彼此有联系的连结起来。如编排后发现不了有何联系，可以重新分组和排列，直到找到联系。 8.确定方案。将卡片分类后，就能分别地暗示出解决问题的方案或显示出最佳设想。经会上讨论或会后专家评判确定方案或最佳设想。,四、从反馈到系统思维,系统的状态不仅受各种因素的影响，而且各种因素之间还会相互影响，形成一个因果循环。 比如，商品降价，房屋涨价等都有产生一系列的后果，这些后果的出现等于在系统中增加了一些新的因素
14、，又会产生出更新的后果。在这些“后果链”中有的会产生 “正的”或者“负的”效应。艾根的“超循环”理论开始人们重新重视因果循环，弗雷斯特等人提出的“系统动力学”；彼得.圣吉写的第五项修炼；丹尼斯.舍伍德提出的系统思考，杰拉尔德.温伯格倡议的系统化思维等都表达了这方面的思考。,现代管理中系统思考的复归,近年来国外几本有影响的书： Peter.Senge 第五项修炼学习型组织 Dennis.Sherwood 系统思考-第五项修炼的核心，经理人处理复杂问题的利器 Gerald M.Weinberg系统化思维导论 软系统方法 Andrew P.Sage系统工程导论,1、反馈方法：,现代控制论的核心概念是
15、反馈。与“开环控制（只有作用没有反馈）”相比，反馈控制能更好，更快地趋达目标。 什么是反馈？从控制论的角度来看，就是将输出的一部分引向输入，用以控制系统向既定目标运动的方法。 从更一般的角度来看，反馈就是对偶构形中的相互作用。耦合中的两个系统就是在相互反馈之中：,在对偶构形或藕合系统中它就表现为一元素的输出等于它的对偶元素的输入，反之亦然。如果把这个图转90度，就成了两个元素相互藕合的对偶构形图（图24）：,影响反馈的四个因素,1、反馈的相位差：正反馈：反馈信号的相位与输入信号的相位相同（a=0），使偏移得到加强；负反馈：反馈信号的相位与输入信号的相位相反(a=180)，使偏移得到抑制和减弱通
16、常情况下，反馈信息总是与输入信号有一定的相位差，反馈结果需要向正方向进行投影。 2、反馈量：将多少输出回输到输入端决定了反馈量的大小。不同的反馈量会引起不同反馈效果，如过量（过度激励与矫枉过正），适量，不足,3、反馈的时滞：输出信号经过反馈回路作用于输入端，将会发生时滞（马后炮），滞后时间为信号经过系统和反馈回路的时间之和。因此变动的信号，必然使输入与反馈信号间存在一定相位差。 对于变化规律已知的信号，可以采用“前馈的方法”，即提前进行干预，产生我们希望的效果。 4、反馈的歧变，反馈信号的形态不可能完全与输出，输入信号的相同，因而会出现一定的歧变。例如，“报喜不报忧”,反馈方法的应用：,选择反
17、馈目标 制定反馈策略 控制反馈回路,2、系统思路,系统内部不仅有两元素的相互作用形成的反馈循环，更有由两个以上元素构成的首尾相连的环形，如因果环、生态链、催化循环、超循环等。从形态来讲可以把环形构形看作是在对偶构形中增加了某些中间环节，因而产生了一系列新的特征： 、环形构形中的元素不少于3个，这已经具有 了复杂系统的基本条件，因此它具有许多简单系统所没有的特性，如自催化、混沌等，它都具有。、环形构形中既然首尾相连，就在整体上无首尾之分，只要从环中任何一点发出的作用，最终又回到它自己。因此，环形从本质上讲是并行的。,系统内部的循环,正的影响环路：正的因果关系构成的循环 负的影响环路：负的因果关系
18、构成的循环 主环路：所有循环中始终起主导作用的环路系统的主要特征（性态）由主循环所决定 关键环路：某些时刻地点起决定作用的环路系统发展演化的方向由关键循环所左右 反馈回路：结果反作用于原因的循环系统中，系统间广泛存在的相互作用,环形构形最典型的例子有两个， 一个是艾根的“超循环”理论（图26） ， 一个是福雷斯特的“动力系统理论”。,福雷斯特“动力系统理论”,基本思想：系统中可以划分出若干个循环，其中必有一个起主导作用，由它决定和控制其他循环，全力找出主循环，就可以抓住问题的关键。如学校中教与学之间的信息流动，生命体中的血液循环系统和神经网络。企业中的人流，物流，信息流等。,3、“系统思考”,
19、系统思考是通过分析事物间的内部因果关系来处理复杂系统问题的一种思路与方法。简单问题复杂问题 因果关系与因果链反馈与反馈回路主回路与“引擎”“寻找目标”,系统思考的工具：,系统循环图 什么是系统循环图 一个简单的例子：工作能力与服务质量呈正向的因果关系，和出错率成反向因果关系： 正的因果关系：收入压力成本压力质量压力员工不满员工流失收视率下降（顾客流失）广告商不满收入压力增加； 反向因果关系：资源耗损剩余资源担心资源不够 正反的交合：资源总量，资源消耗，资源剩余,一个复杂的例子：,收入压力 成本压力 质量压力员工压力 员工流失 产出压力 客户不满 收入压力之间成正向因果关系，这是一个恶性循环；,
20、收入压力,质量压力,产出压力,员工流失,员工压力,客户不满,成本压力,新收入,质量控制,新员工加入,新交易,但在每一环节又可以有反向的因果，例如新收入来源对收入压力；质量控制对成本压力；新员工加入对员工压力，新交易对客户不满等都可形成反向的因果关系，形成良性循环。创新往往是形成良性循环的重要因素,如何绘制系统循环图：12大法则,了解问题的边界 从有趣的地方开始（熟悉有目的） 询问“他将驱动什么”以及“它的驱动力是什么？”（前因后果） 不要陷入混乱（避免过于复杂） 不要使用动词，要使用名词（因素） 不要使用“在.方面增长降低”这样的词,不要害怕从未出现的项目 随着进展及时确定连接类型 坚持就是胜
21、利 好图表必须反应实况（从实际出发） 不要爱上你的图表（不要陷入固定思路） 没有“已经完成的图表”（不断改进）,课堂作业：绘制一个循环图,举例： 1、教学质量 生源 学费收入 学校发展 教师待遇 教学质量 2、满意的客户群 销售收入 利润 可投入的资金 3、分析一个企业中的人力资源分配与员工激励问题,五、系统的层次划分,内部层次是客观存在的 内部分层是系统进化的结构 恰当的分层可以提高系统功效,层次分析法,AHP法（Analytical Hierarchy Process，简称AHP）是一种为多目标、多准则或无结构特性的复杂决策问题提供简便的,定量分析的方法。它将与决策有关的元素分解成目标、准
22、则、方案等层次，运用观察与定量分析来确定它们的相对权重。为决策提供依据。它是美国运筹学家匹茨堡大学教授萨蒂（A.L.Saaty）20世纪70年代初在为美国防部研究“根据各个工业部门对国家福利的贡献大小而进行电力分配”问题时提出的，80年代传到我国，后不断完善发展，广泛地应用在经济管理规划、能源开发利用与资源分析、城市产业规划、人才预测、交通运输、水资源分析利用等方面。,案例：,1、投资决策：买哪一只股票 2、工厂，商店的选址问题： 3、购房，买车，买设备共同特点： 1、多目标，多准则，多因素权衡利弊 2、半定量分析，要中心有数（赋值） 3、两两比较，排定秩序 4、依赖于经验观察数据，进行检验,
23、1、思路：分解，判断，综合,目的：根据目标准则（策略，约束）对方案进行排队，作出定量判定，并给出各方案的组合权重。 特点：分层次构造，同层次进行比较 困难：当各种准则相互矛盾，要权衡利弊，相互协调如风险与利润；质量与价格等。 方法：两两比较并赋值，计算相对权重和总排序权重，最后进行一致性检验。 关键：构造和计算判断矩阵的特征值、特征向量,以国家富强为例：,判定标度与赋值,AHP案例分析： 投资方案选择,某人有一笔资金想投资生利，通常从盈利，风险，流通三个方面（准则）考虑，有购买股票，基金和存银行三种方案可供选择。显然，股票收益多，风险大，存银行反之，基金介于二者之间。,资金,利润,风险,流动,
24、买基金,存银行,买股票,目标A,准则C,方案P,目标层(从投资考虑),C1: 3 (1X3X5) 2.47: C2: C3:,2.47,2.47+0.87+0.46,=0.648,表示利润在三准则的优先级别,准则1(从盈利考虑),I1: (1X7X2)132.41: I2: I3:,2.41,2.41+0.304+1.32,=0.592,准则2(从风险考虑),I1: I2: I3:,准则3(从流通考虑),总体优先级权重（以投资为目标）,方案1的总权重 0.3840.0240.0100.418,2、AHP的步骤,用AHP分析问题大体要经过以下五个步骤： （1）广泛地收集信息，确定总目标，弄清规划
25、决策所涉及的范围、所要采取的措施方案和政策、实现目标的准则、策略和各种约束条件等； （2）建立一个多层次的递阶结构，按目标的不同、实现功能的差异，将系统分为几个等级层次。例如：以递阶层次表示的国家富强的一般结构。,（3）确定以上递阶结构中相邻层次元素间相关程度。 通过构造两比较判断矩阵及矩阵运算的数学方法，确定对于上一层次的某个元素而言，本层次中与其相关元素的重要性排序相对权值。 （4）计算各层元素对系统目标的合成权重，进行总排序，确定递阶结构中最底层各个元素在总目标中的权重。 （5）根据分析计算结果，考虑相应的决策。,课堂练习：,1、仿照上述案例，各组选择一个简单案例，首先确定目标，然后构想
26、若干个方案，再定出几个判定准则。 2、通过比较不同准则对目标的重要性来构造目标判断矩阵，计算优先权重； 3、针对不同的准则，通过比较不同的方案对该准则的重要性来构造该准则的判断矩阵，计算它的优先权重 4、综合每个准则的权重，计算总体优先权重。确定方案排序。,五、AHP的应用与改进,案例1：AHP用于方案排序：某厂有一笔企业留成利润，希望能用来促进工厂更进一步发展，现在需要决定将它用于哪个方面？目标：促进企业发展。方案（可供选择的用途）包括： 1）作为奖金发给职工； 2）扩建食堂、托儿所等福利设施； 3）开办职工业余学校； 4）建设图书馆或俱乐部； 5）引进新设备进行技术改造。,现在的问题是，要
27、对上述五种方案进行优劣性评价，或者说按优劣顺序把这五种方案排列起来，以便厂领导从中选择一种方案付诸实施。 准则（评价或衡量方案（措施）的着眼点）： 1）是否调动了职工的生产积极性； 2）是否提高了企业的技术水平； 3）是否改善了职工的物质文化生活状况。不难看出，这三个准则是对促进企业发展这个目标的展开，细化和具体化。显然，不同的人会对此有不同的看法（评价准则体系），但在研究问题时先要确定一种“看法”，从这种看法出发确定方案的的顺序和权重。应用AHP法对此问题进行分析后，可建立如下所示的层次结构模型。,合理使用企业留成利润的层次结构模型:,根据对各因素重要性的比较，构造判断矩阵，并利用AHP法进
28、行计算。结果表明，为合理使用企业利润留成，对该企业来说，所提出的五种方案的优先次序为：1) P3办职工业余学校和短期培训班，权值0.393；2) P5引进新设备进行技术改造，权值0.172；3) P2扩建职工住宅等集体福利设施，权值0.164；4) P1作为奖金发给职工，权值0.157；5) P4建立图书馆、职工俱乐部等，权值0.113；因此，厂领导可根据上述排序结果进行决策。不过需要注意的是，不同的人对不同企业中的不同情况，有不同判断。,总结：,AHP是一种行之有效的，半定量的系统分析方法。已被广泛运用于许多大型决策活动。但因涉及的因素多，数据多，计算量大所以通常需要借助于成熟的计算机技术和相应的软件。改进的AHP实际上是在原始AHP中设置了一个智能调整器。将人工给定的判断矩阵，通过这个调整器，可得到拟优意义下的一致阵，直接求出权值，不需要进行一致性检验，从理论证明到大量的上机验算都说明这种方法是可行和有效的。,
