工业系统工程ppt培训课件

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1、系统结构模型化技术一、系统结构模型化基础二、解释结构模型法（ISM）原理及应用(一)结构分析的概念和意义任何系统都是由两个以上有机联系、相互作用的要素所组成的，具有特定功能与结构的整体。结构即组成系统诸要素之间相互关联的方式。包括现代企业在内的大规模复杂系统具有要素及其层次众多、结构复杂和社会性突出等特点。在研究和解决这类系统问题时，往往要通过建立系统的结构模型，进行系统的结构分析，以求得对问题全面和本质的认识。系统结构模型化基础结构模型是定性表示系统构成要素以及它们之间存在着的本质上相互依赖、相互制约和关联情况的模型。结构模型化即建立

2、系统结构模型的过程。该过程注重表现系统要素之间相互作用的性质，是系统认识、准确把握复杂问题，并对问题建立数学模型、进行定量分析的基础。阶层性是大规模复杂系统的基本特性，在结构模型化过程中，对递阶结构的研究是一项重要工作。结构分析是一个实现系统结构模型化并加以解释的过程。其具体内容包括：对系统目的--功能的认识；系统构成要素的选取；对要素间的联系及其层次关系的分析；系统整体结构的确定及其解释。系统结构模型化是结构分析的基本内容。结构分析是系统分析的重要内容，是系统优化分析、设计与管理的基础。尤其是在分析与解决社会经济系统问题时，对系统结构

3、的正确认识与描述更具有数学模型和定量分析所无法替代的作用。(二)系统结构的基本表达方式系统的要素及其关系形成系统的特定结构。在通常情况下，可采用集合、有向图和矩阵等三种相互对应的方式来表达系统的某种结构。1、系统结构的集合表达设系统由n(n≥2)个要素(S1，S2，…，Sn)所组成，其集合为S，则有：S={S1，S2，…，Sn}系统的诸多要素有机地联系在一起，并且一般都是以两个要素之间的二元关系为基础。所谓二元关系是根据系统的性质和研究的目的所约定的一种需要讨论的、存在于系统中的两个要素(Si、Sj)之间的关系Rij(简记为R)。通常有

4、影响关系、因果关系、包含关系、隶属关系以及各种可以比较的关系(如大小、先后、轻重、优劣等)。2、系统结构的有向图表达63745123、系统结构的矩阵表达(1)邻接矩阵邻接矩阵(A)是表示系统要素间基本二元关系或直接联系情况的方阵。若A=(aij)n×n，则其定义式为：aij=1Si对Sj有某种二元关系aij=0Si对Sj没有某种二元关系A=S1S1S2S3S4S5S6S7S2S3S4S5S6S7(2)可达矩阵若在要素Si和Sj间存在着某种传递性二元关系，或在有向图上存在着由节点i至j的有向通路时，称Si是可以到达Sj的，或者说Sj是Si

5、可以到达的。所谓可达矩阵(M)，就是表示系统要素之间任意次传递性二元关系或有向图上两个节点之间通过任意长的路径可以到达情况的方阵。(A+I)≠(A+I)2≠(A+I)3≠…≠(A+I)r-1≠(A+I)r=(A+I)r+1=…=(A+I)n=M二、解释结构模型法（ISM）的原理及应用系统结构模型化技术是以各种创造性技术为基础的系统整体结构的决定技术。它们通过探寻系统构成要素、定义要素间关联的意义、给出要素间以二元关系为基础的具体关系，并且将其整理成图、矩阵等较为直观、易于理解和便于处理的形式，逐步建立起复杂系统的结构模型。常用的系统结构

6、模型化技术有：关联树法、解释结构模型化技术、系统动力学结构模型化技术等，其中解释结构模型化(ISM)技术是最基本和最具特色的系统结构模型化技术。ISM技术是美国J·N·沃菲尔德教授于1973年作为分析复杂的社会经济系统结构问题的一种方法而开发的。其基本思想是：通过各种创造性技术，提取问题的构成要素，利用有向图、矩阵等工具和计算机技术，对要素及其相互关系等信息进行处理，最后用文字加以解释说明，明确问题的层次和整体结构，提高对问题的认识和理解程度。该技术由于具有不需高深的数学知识、模型直观且有启发性、可吸收各种有关人员参加等特点，因而广泛适

7、用于认识和处理各类社会经济系统的问题。可达矩阵骨架矩阵递阶结构模型（多级递阶有向图）分检作图要素及其关系集合推断修正（人）计算机解释SjRSj?意识模型解释结构模型分析报告由图可知，实施ISM技术，首先是提出问题，组建ISM实施小组；接着采用集体创造性技术，搜集和初步整理问题的构成要素，并设定某种必须考虑的二元关系(如因果关系)，经小组成员及与其他有关人员的讨论，形成对问题初步认识的意识(构思)模型。在此基础上，实现意识模型的具体化、规范化、系统化和结构模型化，即进一步明确定义各要素，通过人机对话，判断各要素之间的二元关系情况(即SiR

8、Sj?)，形成某种形式的“信息库”；根据要素间关系的传递性，通过对邻接矩阵的计算或逻辑推断，得到可达矩阵；将可达矩阵进行分解、缩约和简化处理，得到反映系统递阶结构的骨架矩阵，据此绘制要素间多级递阶有向图，形