第5章系统分析剖析

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1、系统工程 Systems Engineering,2019/10/17,北京物资学院信息学院,1,本章主要内容,2019/10/17,北京物资学院信息学院,2,5.1 概述 5.2 系统目标分析 5.3 系统环境分析 5.4 系统结构分析 5.5 系统可行性分析 5.6 系统可靠性分析,第5章 系统分析,2019/10/17,北京物资学院信息学院,3,5.1 概述 5.2 系统目标分析 5.3 系统环境分析 5.4 系统结构分析 5.5 系统可行性分析 5.6 系统可靠性分析,5.1 概述,5.1.1 系统分析的定义 系统分析有广义与狭义之分。 广义系统分析就是把系统分析作为系统工程的同义语；

2、 狭义系统分析是把系统分析作为系统工程的一个逻辑步骤，这个步骤是系统工程的核心部分。,2019/10/17,北京物资学院信息学院,4,5.1 概述,5.1.1 系统分析的定义 所谓系统分析，就是为了发挥系统的功能及达到系统的目标，利用科学的分析方法和工具，对系统的目的、功能、结构、环境、费用与效益等问题进行周密的分析、比较、考察和试验，而制定一套经济有效的处理步骤或程序，或提出对原有系统改进方案的过程。 系统要明确主要问题，确定系统目标，开发可行方案，建立系统模型，进行定性与定量相结合的分析，全面评价和优化可行方案，从而为领导者选择最优方案或满意方案提供可靠的依据。,2019/10/17,北京

3、物资学院信息学院,5,5.1 概述,5.1.2 系统分析的定义 美国学者奎德（E.S. Quade）：指通过一系列的步骤，帮助决策者选择决策方案的一种系统方法。 霍尔模型中，系统分析是系统工程逻辑的一个步骤， 它主要是针对系统实现的几种方案进行分析、演绎；建立数学模型进行计算；优化选择系统参数。 有两点应该注意： 第一点是问题导向， 第二点是具体问题具体分析。,2019/10/17,北京物资学院信息学院,6,5.1 概述,5.1.2系统分析的意义 从系统外部角度 系统与所处的环境发生着物质、能量和信息等的交换关系，从而构成环境约束，系统对环境的任何不适应即违反环境约束状态或行为都将对系统的存在

4、产生不利影响，这是系统的外部条件要求。 从系统内部角度 从系统内部看，它们通常由多层次的分系统组成。任何子系统的不适应或不健全，都将对系统整体的功能和目标产生不利的影响；系统内各子系统间往往会出现各种矛盾和不确定因素，这些因素能否及时被了解、掌握和正确处理，都将影响系统整体功能和目标达成。,2019/10/17,北京物资学院信息学院,7,5.1 概述,5.1.2 系统分析的意义 3. 从系统目的角度 系统分析最终目的是为系统决策服务，它为系统决策提供各种分析数据、各种可供选择方案的利弊分析和可行条件等，使决策者在决策之前做到心中有数，有权衡选择、比较优劣的可能性，从而能提高决策的科学性和可行性

5、。 4. 从系统设计角度 系统设计的基础是由系统分析提供的。所谓系统设计就是在系统分析的基础上，用系统思想综合运用相关学科的知识、技术和经验，通过总体研究和详细设计等环节，落实到具体工作上，以创造满足设计目标的人造系统。没有全面的系统设计，将会造成重大失误。,2019/10/17,北京物资学院信息学院,8,5.1 概述,5.1.3 系统分析的原则 内部因素与外部因素相结合 对系统进行分析，必须把内外各种有关因素结合到一起来考虑，以实现方案的最优化。通常的处理办法是，把内部因素选为决策变量，把外部因素作为约束条件，用一组联立方程组来反映它们之间的相互关系。 当前利益与长远利益相结合 因为系统大部

6、分是动态的，它随着时间以及外部条件的变化而变化，因此选择最优方案时，不仅要从当前利益出发，而且还要同时考虑长远利益，要两者兼顾。如果两者发生矛盾，应该坚持当前利益服从长远利益的原则。,2019/10/17,北京物资学院信息学院,9,5.1 概述,5.1.3 系统分析的原则 局部效益与总体效益相结合 一个系统往往由许多子系统组成，在一个大系统中，有些子系统局部看是经济的，但从总体看是不经济的，故而进行系统分析必须坚持“系统总体效益最优、局部效益服从总体效益”的原则。 定性分析与定量分析相结合 在系统分析中，一些政治因素与心理因素、社会效果与精神效果目前还无法建立数学模型进行定量分析，因此，必须与

7、定量分析结合起来进行综合分析，或者交叉地进行，才能达到系统选优的目的。,2019/10/17,北京物资学院信息学院,10,5.1 概述,5.1.4 系统分析的要素和内容 系统分析的要素 系统分析方案论的五要素为目标、可行方案、费用与效用、模型以及评价标准。,2019/10/17,北京物资学院信息学院,11,5.1 概述,5.1.4 系统分析的要素和内容 系统分析的要素 （1）目标 是指一个系统的总目标，是决策者做出决策的主要依 和系统设计的出发点。 （2）可行方案 在做系统分析时必有几种方案或手段，没有足够数量的方案就没有优化。 （3）费用与效益 这里的费用是广义的，包括失去的机会与所做出的牺

8、牲。 （4）模型 使用模型进行分析，是系统分析的基本方法，模型的优化与评价是方案论证的判断依据。 （5）评价标准 衡量可行方案优劣指标就是评价的标准，由评价基准对各方案进行综合评价，确定出各方案的优劣顺序，以供决策者选用。,2019/10/17,北京物资学院信息学院,12,5.1 概述,5.1.4 系统分析的要素和内容 根据系统分析的五要素，可以画出系统分析要素图,2019/10/17,北京物资学院信息学院,13,5.1 概述,5.1.4 系统分析的要素和内容 系统分析的内容 （1）环境分析 环境给出了系统的外部约束条件。系统环境一般可以分为三个方面：物理技术环境、经济管理环境和社会人文环境。

9、 （2）目标分析 论证系统总目标的合理性、可行性和经济性，并确定建立系统的社会经济价值。 （3）结构分析 结构分析的目的是保证在系统总目标和环境因素的约束下，系统的要素集与要素间的相互关系集在阶层分布上最优结合，以得到能实现最优输出（结果）的系统结构。,2019/10/17,北京物资学院信息学院,14,5.1 概述,5.1.4 系统分析的要素和内容 系统分析的内容 （4）建立模型与仿真分析 系统分析最常用的方法之一是在建立的数学模型上开展仿真和模拟实验。模型是系统定量分析的主要工具。 （5）系统优化 在指定环境约束条件下，使系统具有最优功能，达到最优目标或系统整体结合效果最佳的过程。 （6）综

10、合评价 包括制定评价标准，根据各方案的技术、经济、社会、环境等方面的指标数据，权衡得失，综合分析选择出适当且能实现的最优方案或提出若干结论，供决策者抉择。,2019/10/17,北京物资学院信息学院,15,5.1 概述,5.1.5系统分析的步骤,2019/10/17,北京物资学院信息学院,16,5.1 概述,5.1.5系统分析的步骤 界定问题，明确系统的目标和功能 明确问题的性质与范围，对所研究的系统及其环境给出确切的定义，并分析组成系统的要素、要素间相互关系和对环境的相互作用关系。 拟定策略与方案集，制定评价标准 在问题明确之后，就要拟定解决问题的大纲和决定分析方法，然后依据已有的相关资料找

11、出其中的相互关系，寻求解决问题的各种可行方案。 建立模型 建立各种模型对各种可行方案进行分析。,2019/10/17,北京物资学院信息学院,17,5.1 概述,5.1.5系统分析的步骤 综合评价 利用模型和其他资料所获得的结果，将各种方案进行定性与定量相结合的综合分析以获得对所有可行方案的综合评价和结论。 检验和核实 以试验、抽样、试运行等方式检验所得到的结论，提出应采取的最佳方案。,2019/10/17,北京物资学院信息学院,18,5.1 概述,5.1.6系统分析的方法 目标手段分析法 目标手段分析法就是将要达到的目标和所需要的手段按照系统展开，一级手段等于二级目标，二级手段等于三级目标，依

12、次类推，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。 因果分析法 因果分析法是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的一种定性分析方法。因果分析法是在图上用箭头表示原因与结果之间的关系，如图所示。,2019/10/17,北京物资学院信息学院,19,5.1 概述,5.1.6系统分析的方法,2019/10/17,北京物资学院信息学院,20,5.1 概述,5.1.6系统分析的方法 KJ法 KJ法是一种直观的定性分析方法其基本原理是：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

13、。,2019/10/17,北京物资学院信息学院,21,第5章 系统分析,2019/10/17,北京物资学院信息学院,22,5.1 概述 5.2 系统目标分析 5.3 系统环境分析 5.4 系统结构分析 5.5 系统可行性分析 5.6 系统可靠性分析,5.2 系统目标分析,系统目标是指系统发展所要达到的结果。目标分析是整个系统分析工作的关键，是系统目的的具体化。 5.2.1 目的、目标及其属性 目的 目的是指通过努力，系统预期达到的水平。 目标 目标是指系统在实现目的的过程中的努力方向，是系统目的的具体化。 目标的属性 目标的属性是指对目标的度量。,2019/10/17,北京物资学院信息学院,2

14、3,5.2 系统目标分析,5.2.2 系统目标分析的意义 系统目标分析的首要意义，就是要经过分析和论证，说明总目标建立的合理性，确定系统建立的社会价值和经济价值，从而扫除盲目性，避免各种可能的损失和浪费。 系统目标分析的目的， 一是论证目标的合理性、可行性和经济性； 二是获得分析的结果目标集。,2019/10/17,北京物资学院信息学院,24,5.2 系统目标分析,5.2.2 系统目标分析的意义 在目标的分析和制订中要满足下面几项要求： 制订的目标应当是稳妥的 制订目标应当注意到它可能起到的所有作用 把各种目标归纳成目标系统 要挖掘出目标间可能发生的冲突,2019/10/17,北京物资学院信息

15、学院,25,5.2 系统目标分析,5.2.3 系统目标的分类 总体目标和分目标 总体目标集中地反映对整个系统总的要求，通常是高度抽象和概括的，具有全局性和总体性特征。 分目标是总目标的具体分解，包括各子系统的子目标和系统在不同时间段上的目标。 战略目标和战术目标 战略目标是具有全局性和系统发展方向性的目标。 战术目标是战略目标的具体化和定量化，是实现战略目标的手段和方法。,2019/10/17,北京物资学院信息学院,26,5.2 系统目标分析,5.2.3 系统目标分析的分类 近期目标和远期目标 根据总目标制定出系统在不同时期或阶段上的目标，包括短期内要实现的近期目标和未来要达到的远期目标。 单

16、目标和多目标 单目标是指系统要达到和实现的目标只有一个。 多目标是指系统同时存在两个及以上的目标。 主要目标和次要目标 将系统的目标分为主要目标和次要目标，是因为不可能同时实现所有的目标，同时也是为了避免由于过分重视次要目标，而忽视了系统的主要目标。,2019/10/17,北京物资学院信息学院,27,5.2 系统目标分析,5.2.4 系统目标的建立 系统总体目标的确定 系统的总体目标是对系统的总体要求，是确定系统整体功能和任务的依据。 建立系统的目标集 建立相对稳定的目标集是逐级逐项落实总目标的要求。 （1）目标树 目标树就是采用树的形式，直观、清晰地表达目标以及目标间的层次关系，建立目标树的过程就是把目标分解、细化、展开的过程。 （2）目标手段分析,2019/10/17,北京物资学院信息学院,28,5.2 系统目标分析,5.2.4 系统目标的建立 建立目标机的基本原则 （1）一致性原则 （2）全面性和关键性原则 （3）应变原则 （4）可检验性与定量化原则,2019/10/17,北京物资学院信息学院,29,5.2 系统目标分析,5.2.5 目标冲突与协调 目标之间