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系统工程 第五讲 解释结构模型 经济管理学院工业工程系 第一节：概述 第二节：系统结构模型化技术 系统结构分析基础； ISM基础 ISM方法和步骤 思考讨论题 第三节：解释结构模型法的应用 解释结构模型 5.1 概述 模型有三个特征： 1.它是现实世界部分的抽象或模仿； 2.它是由那些与分析的问题有关的因素构成； 3.它表明了有关因素间的相互关系； 模型化就是为了描述系统的构成和行为，对实体系统的各种因素进行适当筛选后，用一定方式（数学、图像等）表达系统实体的方法。 一、模型及模型化的定义 二、模型化的本质、作用及地位 5.1 概述 1.本质：利用模型与原型之间某方面的相思关系，在研究过程中用模型来代替原型，通过对于模型的研究得到关于原型的一些信息。 2.作用：①模型本身是人们对客体系统一定程度研究结果的表达。这种表达是简洁的、 形式化的。②模型提供了脱离具体内容的逻辑演绎和计算的基础，这会导致对科学规律、理论、原理的发现。③利用模型可以进行“思想”试验。 3.地位：模型的本质决定了它的作用的局限性。它不能代替以客观系统内容的研究，只有在和对客体系统相配合时，模型的作用才能充分发挥。 5.1 概述 实际系统 结论 模型 现实意义 模型化 实验、分析 解释 比较 图5.1 系统模型(化)的作用与地位 5.1 概述 三、模型的分类 模型 类比 仿真 形象 符号 概念 图像 物理 数学 图示 字句 描述 思维 图5.2 模型分类 5.1 概述 四、构造模型的一般原则 5.1 概述 1.建立方框图 2.考虑信息相关性 3.考虑准确性 4.考虑结集性 ①明确建模的目的和要求 ②对系统进行一般语言描述 ③寻找主要因素及其相互关系 ④确定模型的结构 ⑤估计模型的参数 ⑥实验研究 ⑦必要修改 五、建模的基本步骤 5.1 概述 1.分析方法； 2.实验方法； 3.综合法； 4.老手法； 5.辩证法。 5.1 概述 六、模型化的基本方法 ①减少变量，减去次要变量； ②改变变量性质； ③合并变量（集结）； ④改变函数关系； ⑤改变约束条件。 5.1 概述 七、模型的简化 一、系统结构模型化基础 结构→结构模型→结构模型化→结构分析 结构分析是一个实现系统结构模型化并加以解释的过程。 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 5.2 系统结构模型化技术 1、结构分析的概念和意义 理解系统结构的概念 （构成系统诸要素间的关联方式或关系）及其有向图（节点与有向弧）和矩阵（可达矩阵等）这两种常用的表达方式。 比较有代表性的系统结构分析方法有： 关联树（如问题树、目标树、决策树）法、解释结构模型化（ISM）方法、系统动力学（SD）结构模型化方法等。 2、系统结构表达及分析方法 5.2 系统结构模型化技术 3、 ISM实用化方法原理 设定问题、形成意识模型 找出 影响 要素 要素关系分析（关系图） 建立可达矩阵(M)和缩减 矩阵 （M/） 矩阵层次化处理(ML/) 绘制 多级 递阶 有向 图 建立 解释 结构 模型 分析 报告 比较/ F 学习 5.2 系统结构模型化技术 二、ISM实用方法基础 （1）集合表达法 系统：S＝{S1,S2,S3,…,Sn} 二元关系：要素之间的某种关系R； 二元关系表示：； 传递性；传递次数、强连接关系； 系统二元关系表达： Rb＝ {(Si ,Sj) |Si RSj， Si ,Sj ∈S，i,j=1,…,n} 1、系统结构的表达方式 5.2 系统结构模型化技术 (2)有向图表示 图论基本知识： 图、邻接、关联、有向图 有向图表示： 节点、 有向边、 通路、 路长、 回路、 强连接回路、 环 5.2 系统结构模型化技术 （3）矩阵表达 5.2 系统结构模型化技术 邻接矩阵：表示要素间基本二元关系； 输入要素（源点）； 输出要素（汇点）； 可达矩阵：表示要素间直接和间接二元关系； 求法：利用推移特性和布尔代数法则 A1 ＝A＋I； A2 ＝（A＋I）2； …… Ar－1＝（A＋I）r－1 Ar ＝（A＋I）r 则可达矩阵M＝Ar－1＝ Ar 三、ISM实用化方法步骤及应用 5.2 系统结构模型化技术 该方法的核心：是