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1、复杂大系统评价理论与技术,复杂系统是复杂性科学的 研究对象,复杂大系统的评价是复杂大系统研究的重要领域，是以复杂大系统的研究理论成果为基础，通过对系统的的内部结构与外部特征的分析，找出表征系统发展演化特征的状态变量或指标体系，根据系统的发展目标利用数学方法定量描述系统，以达到对系统运行规律的掌握，或对系统进行控制以达到人们所要求的发展目标。,评价指标的选择方法,评价指标适度的个数,评价指标的层次,各层的目标与准则的建立方法与步骤,系统评价是控制系统的基础，系统评价不是目的。系统评价从另一个侧面 来看也是系统预警的一个环节，是系统预警的一个组成部分。,背景介绍,复 杂 大 系 统 的 特 点,目
2、的性（功能性）,集合性,相关性,层次性,整体性,环境适应性,把具有某种属性的一些对象 看作是一个整体便形成了一个集合。 确定系统要素时遵循以下两个原则： 一是可变化性；二是相关性准则。,如果系统的运行发展状况可以用一个向量x来表示，其中每一个分量（即组成系统的 要素）都从某一个侧面反映系统在某一特定条件下的运行发展状况，则x为系统的状况向 量，它构成了评价系统的指标体系,为了全面评价、分析系统X的n个方案（即评价对象）的优劣状况，设已获得的n个 方案的状态向量为 的基础上，系统X在某种意义下的综合评价 模型为： 式中： 为归一化的评价指标权重。,由 可以求出系统X的n个方案的综合评价值，并根据
3、 的 性质，对其进行排序（可以由大到小排序，也可以有小到大排序），然后根据 排序的结果确定系统X的最佳方案。,复 杂 大 系 统 评 价 理 论 与 技 术 特 点,系统自身的复杂性,评价过程的复杂性,评价系统的复杂性,评价决策过程的复杂性,系统庞大,组成系统要素 的关系复杂,指标的类型众多,一是评价指标可能同时存在定性指标与定量指标两种，需要建立不同的指标计算方法； 二是指标量纲不同，只有对不同量纲的指标进行适当的处理才能在评价过程发挥其应用的作用。,系统评价必须建立一套体系合理、指标计算值正确、指标之间的相互关系明确、评价方法科学合理、实际操作简单易行的计算机系统及方法体系，这种计算机系统
4、和方法体系就是我们所说的评价对象的 评价系统,一、复杂大系统评价的基本问题,系统评价的目的,建立评价指标体系,定性、定量指标 （将定性指标定量化）,评价指标的无量纲化,权重的修正及学习 （在一定时间之后权重会变化）,评价指标的权重,系统评价标准的确定问题,评价系统的技术实现 （建立相应的计算机模型）,采用一定的实例对 所建立的评价系统进行检验 看是否满足需要,当获得评价结果后， 如何运用评价结果进行正确决策,事先给定一个判断评价对象等级的标准，然后根据评价结果判断出每个呗评价的对象所达到的标准等级,评价对象,评价指标,评价指标的 权重,评价模型,评价模型的 计算机实现,评价与决策者,评价系统
5、一般由以下 几个方面 组成：,理清思路,系统评价，指对评价的对象进行评价,评价目的，就是评价者希望通过评价所要达到的目标。 即看通过评价哪个评价对象最好（差）以此找出想要的。,评价对象，有n个评价对象（如果只有一个评价对象，就失去了评价比较的意义）,记为s=(s1,s2,sn),评价指标，系统的评价需要通过反映系统各个侧面的指标体系(m个指标)来衡量。记为x=(x1,x2,xm),每一个评价指标都从不同的侧面来反映系统某个方面的状态。正确地确定系统的评价指标体系及合理的评价指标值计算方法,评价指标的权重，相对于特定的评价目的来说，每个指标的相对重要性程度是不同的， 反应这种差异的度量方法就是评
6、价指标的权重，w=(w1,w2,wm), 0wj1,评价模型，获得n个评价对象的评价指标值xij(i=1,2,n;j=1,2,m)后， 结合评价指标的权重w，在某一特定的时间t内， 建立系统评价模型：yit=f(wit,xijt)(i=1,2,n;j=1,2,m) ， n个评价对象的 所有综合评价值确定以后，就可以根据其评价结果yit进行决策和排序。,将评价指标值和评价指标的权重“合成”一个整体的综合评价值xij 。“综合评价方法”,评价模型的计算机实现，建立评价模型的计算机系统,评价与决策者,系统评价的一般步骤是：,明确评价目标,确定评价对象,建立评价指标体系,构建评价指标值 的计算方法,建
7、立评价指标的权重,选择或建立理想 系统评价方法,建立系统评价 的计算机模型,对所确定的评价 对象进行评价,根据评价结果 对评价对象 作出正确的 判断和决策,系统评价的一般步骤图,系统评价问题,确定评价目的,根据系统分析选择评价指标,是否符合 评价要求？,形成评价指标体系,确定定性指标的取值方法,建立定量指标值的计算方法,将评价指标无量纲化,建立评价指标权重的计算方法,选择和建立系统评价模型,建立系统评价的计算机系统,实例检验,根据评价结果作出决策,对评价对象进行评价,否,是,通过,没通过,目前出现很多用于系统评价的模型和方法，如模糊综合评价法、灰色评价法、物元评价法、模糊神经网络评价方法等等,
8、在确定评价目标时必须注意以下几个方面：单义性、总体性、可行性,评 价 过 程 的 人 为 因 素,人 为 因 素 产 生 的 途 径,评价体系的确定,评价指标值的确定,评价指标权重的确定,评价标准的确定,系统的决策过程,定性指标值确定时，一般采用专家打分的方法,采用专家评议（Delphi）法,层次分析法（AHP）等,系统评价的最终目的是决策者根据评价结果对评价对象作出正确的决策,分为理性和非理性人为因素,降 低 人 为 因 素 的 主 要 方 法,多专家参与的方法,回避的方法,二、系统评价的理论基础,开 放 的 复 杂 巨 系 统,系统本身与系统周围环境有物质、能量、信息的交换，即系统是开放的
9、。,系统所包含的子系统很多，所以是巨系统,子系统的种类繁多，并且结构不断变化，所以是“复杂的”,系统具有许多层次，即子系统到整个系统之间的系统结构的层次,复杂系统的评价问题 是一个典型的 开放的复杂大系统,评价过程中必须认真研究系统“要素”与系统“环境“之间关系”,认真分析各要素对系统的贡献； 分析过程中必须采用定性与定量相结合的集成方法,所评价的对象又由许多要素或分系统组成,系统评价的信息论基础,为了描述系统的状态，人们曾经引进了熵的概念。按一般的理解， 熵是系统的无序程度的度量。那么作为其对应事物， 信息（有的说法称之为负熵）则是系统结构化程度的度量。,复杂大系统评价中涉及的是 对于信息的
10、处理和利用,灰色 系统 理论 基础,复杂大系统描述的是一个复合系统，由于这一系统的 复杂性、动态性等特点，再加上人类对于该系统的 认识能力的局限性，使得系统对于人类来说是一个 信息不充分，不完全的系统，即是一个灰色系统。,灰色关联分析,灰色预测,灰色决策,灰色关联分析 可以用于 系统评价 的因素识别,灰色理论的 灰色模型 是基于关联度 收敛原理、 生成数、灰导数、 灰微分方程等 观点和方法建立的 微分方程型的模型。,模糊系统理论基础,评价对象的模糊性,评价系统边界的模糊性,评价时间尺度上的模糊性,评价因素的模糊性,系统评价的对象本身就是一个模糊系统， 因此一些相应的模糊数学方法、包括模糊分析
11、（模糊聚类分析、模糊关联分析、模糊系统分析） 模糊预测、模糊综合评价、模糊决策等可以 分别应用于系统评价的各个环节。,三、系统评价分析方法,系统分析是建立系统评价方法和评价系统的基础,被评价系统的分析是已有系统的分析,被评价系统分析的重点是在充分调查和收集已有资料的基础上， 综合技术经济、组织管理、方针政策、信息交换等各方面因素， 采用定性和定量分析的方法，研究系统的目标、功能、结构关系 及环境影响因素等，以确定出系统的评价指标。,被 评 价 系 统 的 主 要 内 容,阐述系统评价的目的（一定要明确、清晰）,调查系统的环境,调查系统的资源,研究系统的要素,研究系统的层次结构,被 评 价 系
12、统 分 析 的 准 则,评价的目的与评价的目标相结合,系统要素同外部环境相结合,当前利益以同长远利益相结合,分系统与整体系统相结合,定性分析与定量分析相结合,在取定评价指标值xij的情况下，对被评价对象s1、s2，,sn 的综合评价或排序结果，将取决于评价模型、评价指标的权重系数、指标类型 一致化方法和指标的无量纲化方法。,确定被评价系统范围,初步确定评价目的,调查分析,目的与目标 是否相符？,选定评价目的,否,是,系统评价目的选择过程图,系 统 评 价 目 的 的 选 定,调查影响评价目的的因素 (内部因素、环境因素),被评价系统 分析的 评价标准,影响系统评价 目的的因素是否清楚,时间,费
13、用,系统程序分析,确定系统评价目的,确定影响系统评价目的的因素,确定影响的层次结构,收集系统分析的资料,建立系统分析模型,系统分析,分析结果是否 满足要求,系统分析工作结束,否,是,系统分析的一般步骤,层析分析法 主成分分析法 模糊聚类分析法,先从分系统入手，进行局部分析，然后再做综合研究,分析结束后，需要对分析结果依据分析的评价标准进行检验判断,构造判断矩阵,层次单排序,层次总排序,一致性检验,系 统 分 析 的 层 次 分 析 法,层次分析法 的数学基础,把问题分解成各种因素或元素，将这些因素在不同水平上分组 形成一个键或层次，每一个因素依次再分解成一组因素，一直进行 到最低层次。层次不必
14、是完整的，即每一层次的因素不必作为其低 一层次的准则，而是一个层次能划分成许多仅仅与最上一个公因素 有关的子层次。,某层次上的因素对于其后继层次上各因素的重要性程度 由决策者采用亮亮比较的方法来确定。,为了确定每个比较矩阵中各因素的次序，要计算每个矩阵的特 征，这个特征向量由所在矩阵的两两比较中作为准则的较高层次中 各因素的权值加权而得。这个过程沿层次往上（往下）重复进行， 计算每一层次中每个因素的权值，并确定后继层次的综合权值。,层次分析法的 基本步骤和计算方法,层次分析法有三个主要部分和数学原理,明确问题,建立层次结构,AHP大体分为五个步骤,最高层（目标层）：表示被评价 问题的目的，即层
15、次分析法要达 到的目标。,中间层（准则层）：表示采用某种措施 或政策来实现预定目标所涉及的中间环 节，一般分为策略层、约束层、准则层,最底层（措施层）：表示解决问题的 措施或政策。,方根法、和积法,系 统 分 析 的 主 成 分 分 析 法,主成分的定义,主成分的计算,样本主成分计算,对样本进行标准化处理,利用标准化后的样本估计,计算各主成分,主成分的选择,原指标对主成分的回归,主成分的概念及其计算,样本主成分选择及原 指标对主成分的回归,系 统 分 析 的 模 糊 聚 类 分 析 法,模糊聚类分析的基本原理,模糊关系,利用模糊关系进行分类,具有自反性、对称性的模糊关系 称为模糊相容关系,具有
16、传递性的模糊相容关系 称为模糊等价关系,设有两个模糊关系 和 则 为模糊关系的复合，即模糊矩阵的积。,具有m个指标的n个样本的聚类,样本之间的贴近度就是样本 之间的接近程度或相似度， 也用0,1之间的数表示。 最常用的为夹角余弦法。 通过计算任意两个样本之间的 贴近度，即可得到一个模糊 相容关系矩阵。,在计算贴近度之前，必须对样本数据进行处理。处理方法是消除原数据量纲，而后加权，且压缩到0,1区间。,绝对评价：指在一个统一的评价准则下，根指标据相应的评价m个指标体系所反映出来的信息， 对n个待评价对象作出评价,相对评价：是指对若干个评价对象的优劣做出排序，并根据排序结果作出决策。 不涉及n个评价对象以外的评价对象,系 统 评 价,四、系统评价准则与系统评价指标体系,评 价 准 则 建 立 的 一 般 方 法,
