解释结构模型方法

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1、第三章解释结构模型方法§3.1引言§3.2解释性结构建模（InterpretiveStructureModeling,ISM）§3.3应用举例背景系统由要素构成，要素之间存在逻辑关系（支持，包含，制约等等）要了解系统中各要素之间的关系，需要建立系统的结构模型结构模型定义：应用有向连接图来描述系统各要素间的关系，以表示一个作为要素集合体的系统的模型。3.1引言两种结构模型有向图S1S2S3S4S5树图S1S2S3S4S5S6S73.1引言结构模型的基本性质结构模型是一种几何模型。结构模型是由节点和有向边构成的图或树图来描述一个系统的结构。节点——系统要素，有向边——要素之

2、间的关系“关系”可以是“影响”、“取决于”、“先于”、“需要”、“导致”等结构模型是一种以定性分析为主的模型。3.1引言结构模型的基本性质有向图S1S2S3S4S5矩阵表示结构模型还可以用矩阵形式来描述。结构模型作为对系统进行描述的形式，处在数学模型形式和逻辑分析形式之间。因此，可用于处理无论是宏观的还是微观的，定性的还是定量的，抽象的还是具体的有关问题。3.1引言结构模型化技术结构模型化技术是指建立结构模型的方法论。几种描述JohnWarfield(1974)：结构模型法是“在仔细定义的模型中，使用图形和文字来描述一个复杂事件（系统或研究领域）的结构的一种方法论。”M

3、ickMclean&P.Shephed(1976)：结构模型“着重于一个模型组成部分的选择和清楚地表示出各组成部分间的相互作用。”DennisCearlock(1977)：结构模型强调“确定变量之间是否有联结以及其连接的相对重要性，而不是建立严格的数学关系以及精确地确定其系数。”3.1引言结构模型化技术结构模型化技术问题发掘技术结构决定技术脚本法专家调查法发想法集团启发法静态结构化技术动态结构化技术关联树法解释结构模型（ISM）决策试验与评价实验室系统开发计划程序工作设计交叉影响分析快速仿真模型凯恩模型仿真系统动力学3.1引言解释结构模型法概述ISM解决的问题及问题定义

4、有向图的矩阵表示有向图的可达矩阵基于可达矩阵对变量做层次划分分块确定骨架图3.2解释结构模型法（ISM）3.2.1ISM概述ISM方法ISM是美国JohnWarfield教授于1973年开发的主要功能：分析复杂的社会经济系统特点：把复杂的系统分解为若干子系统(要素)，利用人们的实践经验和知识，以及计算机的帮助，最终将系统构造成一个多级递阶的结构模型。可以把模糊不清的思想、看法转化为直观的具有良好结构关系的模型。3.2解释结构模型法（ISM）图的基本概念瑞士数学家欧拉（Eular）于1736年发表首篇图论方面的论文。图论已被广泛应用于运筹学、管理科学、系统工程等领域。（1

5、）有向连接图指由若干节点和有向边联接而成的图象。节点的集合是S，有向边的集合为E，则可以将有向连接图表示为：3.2解释结构模型法（ISM）（1）有向连接图3.2解释结构模型法（ISM）（2）回路在有向连接图的两个节点之间的边多于一条时，则该两节点的边构成回路。（3）环某节点的有向边直接与该节点相连接，则构成环。（4）树当图中只有一个源点（指只有有向边输出而无输入的节点）或只有一个汇点（指只有有向边输入而无输出的节点）的图，称为树。树中两相邻节点间只有一条通路与之相连，不允许有回路或环存在。3.2解释结构模型法（ISM）（5）关联树在节点上带有加权值W，而在边上有关联值r

6、的树称作关联树。W=0.3W=0.7r=0.5r=0.6r=0.5r=0.4w=0.3×0.4=0.12w=0.3×0.6=0.18w=0.7×0.5=0.35w=0.7×0.5=0.353.2解释结构模型法（ISM）图的矩阵表示法（1）邻接矩阵(adjacencymatrix)这是图的基本的矩阵表示，它用来描述图中各节点两两之间的关系。邻接矩阵A的元素aij定义为：表示Si与Sj没有关系表示Si与Sj有关系3.2解释结构模型法（ISM）图的矩阵表示法（1）邻接矩阵(adjacencymatrix)S2S3S5S6S4S13.2解释结构模型法（ISM）邻接矩阵的特性矩阵

7、A的元素全为零的行所对应的节点称为汇点，即只有有向边进入而没有离开该节点。如S1。矩阵A的元素全为零的列所对应的节点称为源点，即只有有向边离开而没有进入该节点。如S4。对应每一节点的行中，其元素值为1的数量，就是离开该节点的有向边数。对应每一节点的列中，其元素值为1的数量，就是进入该节点的有向边数。3.2解释结构模型法（ISM）邻接矩阵的特性S2S3S5S6S4S13.2解释结构模型法（ISM）图的矩阵表示法（2）可达矩阵(reachabilitymatrix)是指用矩阵形式来描述有向连接图各节点之间，经过一定长度的通路后可以到达的程度。