1、第三章 运输系统分析,第一节 概述,1.系统分析概念,系统分析（SA）是在对系统问题现状及目标充分挖掘的基础上，运用建模及预测、优化、仿真、评价等方法，对系统的有关方面进行定性与定量相结合的分析，为决策者选择满意的系统方案提供决策依据的分析研究过程。SA是SE的核心内容、分析过程和基本方法。,完成系统目的重审系统结构的分析系统性能的估计系统效益评价系统和环境互相影响的分析系统发展预测,系统分析与系统优化、系统决策的关系图,系统问题,系统分析,系统优化,系统决策,系统分析原理SA要素,SA要素：问题 目的及目标 方案 模型（结构、数学、仿真）评价 决策者,系统分析原理,2.SA程序,系统分析原理
2、-SA程序,SA程序图是SA的一般过程，也为全课程提供了基本的逻辑框架，因而十分重要。在对其理解和应用上应注意以下各点：重视做好初步SA.5W1H(What/Why/Who/Where/When/How)方法是做好这段工作的基本线索。在规范分析中一般需（或尽可应）建立结构模型、数学模型或仿真模型。,5W-1H,What:任务的对象是什么？即要干什么？Why:这个任务何以需要？即为什么这样干？When:它在什么时候和什么样的情况下使用？即何时干？Where:使用的场所在哪里？即在何处干？Who:是以谁为对象的系统？即谁来干？How:怎样才能解决问题？即如何干？,系统分析原理-SA程序,每段结束后
3、系统方案的变化轨迹是：可行方案非劣方案经排序的非劣方案（或称选择性方案）。环境分析贯穿SA全过程，在SA中是十分重要和必不可少的。在管理应用SA过程中，并不一定要（或能）遍历并完成每一个具体过程（哪些必不可少？）。,运输企业的经营管理分析,系统分析原理,3、SA的特点及原则,（1）问题导向（2）以整体为目标（3）多方案模型分析和选优（4）定量分析与定性分析相结合（5）多次反复进行,系统目的与环境目的：每天运送200万桶原油。环境：油田处在北极圈内，海湾长年处于冰封状态；陆地更是常年冰冻，最低气温达零下50。,EX,问题：如何由阿拉斯加东北部 的普拉德霍湾油田向 美国本土运输原油？,提高原油输送
4、效率的一般思路,选择最优的管道直径、选择最优的管道壁厚、选择最优的加压泵站的压力确定合适的管道输送距离，,提出备选方案 1.由海路用油船运输；2.用带加温系统的油管输送。,方案比较 方案优点：每天仅需四至五艘超级油轮即满足输送量要求。问题：要用破冰船引航，既不安全又增加了费用；起点和终点都要建造大型油库；海上风暴的影响。,方案 优点：可以利用成熟的管道输油技术。问题：要在沿途设加温站；加温后的输油管不能简单地铺在冻土里。,决策人员的处理策略 考虑到系统的安全和供油的稳定性，暂把方案 作 为参考方案做进一步的细致研究，为规划做准备；继续拨出经费，广泛邀请系统分析人员提出竞争的 新方案。进一步分析
5、提出了竞争方案 把含1020氯化钠的海水加到原油中去，使在低温下的原油成乳状液，仍能畅流，这样就可以用普通的输油管道运送了。,进一步分析提出了竞争方案 提出将天然气转换为甲醇以后再加到原油中去，以降低原油的熔点，增加流动性，从而用普通的管道就可以同时输送原油和天然气。,假如不进行系统方案的分析，仅仅对方案I和方案进行优化，不追问一系列的为什么、不寻求更好的系统方案，即使确定了最优的管道直径、壁厚、加压泵站的压力和距离等，无论如何也不可能得到方案带来的巨大效益。系统分析的重要性 系统工程的价值,系统分析人员最初的也是最重要的任务就是要了解领导者意图，明确存在的问题，确定系统的目的。,目的,第二节
6、 运输系统目的的重审,目的是定性的方向。目标是达到目的的具体(定量)衡量指标或标准。,需要进行问题分析问题分析的关键是界定问题所谓界定问题，就是把问题的实质和范围准确地加以说明。系统分析人员一般认为：如果把一个问题说明得清清楚楚，等于问题已经解决了一半。,界定问题把问题的实质和范围准确地加以说明。界定问题要求全面考虑各方面的需要和可能。,目标具体化 为使目标准确，就要对目标进行落实，也就是说目标必须具体化。在系统分析中常采取图解方式来描述目标与目标之间的相互关系，即目标树法。,目标1,目 标 树,在系统分析中明确目标是最重要的作业。如果所确定的目标是错误的，即使今后无论怎样进行分析，也不会取得
7、正确的分析结果确定目标时，还应考虑达到此目标所采用的手段.,采用手段 在系统分析中明确目标是最重要的作业。确定目标时，还应考虑达到此目标所采用的手段，这就要运用 目标手段系统图进行分析和研究。,三级,目标,手段,一级,目标,手段,二级,目标,手段,目标手段系统图,目标,在系统分析时，常常会遇到随着工作的进展出现与原来目标相偏离的情况。,需要分析产生问题的原因，要作横向分析和纵向分析。横向分析，是指要从许多错综复杂的因素中找出主要因素。在复杂的情况下，种现象的产生可能同时与多种因素有关，但其中必有一些是主要的。纵向分析，是指从表面的原因入手，通过各个层次找出根本原因。然后，纠正偏差，确保预定目标
8、的顺利实现。,继续进行分析工作,否,是,确定目标的过程图,Ex：港口集装箱物流系统,集装箱转运中心,装卸设备：高效低耗,货运商务系统：货源充足、服务周到,集疏运系统：畅通、快捷,堆场条件：适应上一层次要求,调度系统：实时性、合理性,箱务管理系统：准确、及时、严密,设备维护及培训：,实施手段：,外部环境及公共关系：,第三节 运输系统结构分析系统结构模型（ISM）,一、运输系统结构的含义,系统结构（systems structure）是系统内部各要素相互联系、相互作用的方式或秩序，即各要素之间的具体联系和作用形式，是系统保持整体性以及具有一定功能的内在根据。综合运输系统的结构，就是组成该运输系统的
9、各子系统如铁路系统、水运系统、航空运输系统、公路运输系统在数量上的比例和在空间、时间上的联系方式。,第三节 运输系统结构分析系统结构模型（ISM）,二、结构分析方法,模型对现实系统抽象表达的结果。应能反映（抽象或模仿）出系统 某个方面的组成部分（要素）及其相互关系。,模型化构建系统模型的过程及方法。要注意兼顾到现（真）实性和易处理性。意义及特点：对系统问题进行规范研究的基础和标志；经济、方便、快速、可重复，“思想”或“政策”试验；经过了分析人员对客体的抽象，因而必须再拿到现实中去检验。,2.模型的分类与模型化的基本方法,模型的分类：C结构模型C1 数学模型C2 仿真模型C3,模型化的基本方法：
10、机理法或分析方法实验方法：拟合法“理论”导向 经验法“数据”导向 模拟法“计算机”或“实物”导向 专家法或老手法,3.建模一般过程,（1）明确建模目的和要求；（2）弄清系统或子系统中的主要因素及其相互关系；（3）选择模型方法；（4）确定模型结构；（5）估计模型参数；（6）模型试运行；（7）对模型进行实验研究；（8）对模型进行必要修正。,几种典型的系统模型,ISM（Interpretative Structural Modeling）SS（State Space）SD（System Dynamics）CA（Conflict Analysis）新进展软计算或“拟人”方法（人工神经 网络、遗传算法等
11、）；新型网络技术（Petri网等）；,三、解释结构模型（ISM）,系统结构模型化基础,1.概念,结构结构模型结构模型化结构分析,2.系统结构表达及分析方法,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。,系统结构模型化基础,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。本部分要求大家主要学习和掌握ISM方法（实用化方法、规范方法）。,ISM实用化方法,初步分析,规范分析,综合分析,ISM实用化方法原理图,ISM实用化方法举例,影
12、响部门执行力因素分析 要素关系分析图（图1）,可达矩阵（图2）,1 2 3 4 5 6 7 8 9 10,12345678910,缩减矩阵（图3）,1234578910,654175161,2 3 4 5 7 8 9 10,4 8 10 3 2 7 1 9 5,4810327195,1 111111,1 111111,1111111,111111,111,111,1,1,1,具有层次结构的缩减矩阵（图4）,4-工作计划8-有效控制10-配合协调1-组织定位5-领导能力9-制度规范,多级递阶有向图（图5）,解释结构模型,工作计划,有效控制,配合协调,组织文化,成员素质,结构及流程,激励与约束,制
13、度规范,领导能力,组织定位,通过上述分析，我们认为一个组织执行力的提高，从长期性和根本上来说，取决于这个组织的战略定位（1）、制度与规范的建设能力（9）和领导者的素质、修养及能力（5），从短期性和直接性来说，与工作计划（4）、有效控制（8）和组织成员间的相互配合与协调能力（10）等要素直接相关，而组织文化与成员素质（责任心）则直接影响以上三个要素。所以我们提出了根据组织战略定位，加强组织文化建设，提高组织成员素质（责任心），优化工作流程，加强工作制度建设，全面提高本部门执行力的初步方案（措施）。,结论,方法小结（1）,各小组可结合自己所提出的系统分析问题，来理解和掌握ISM实用化方法的过程。注
14、意该方法的核心是对系统要素间的关系（尤其是因果关系）进行层次化处理，最终形成具有多级递阶关系和解释功能的结构模型（图）。第1步：找出影响系统问题的主要因素，通过方格图判断要素间的直接（相邻）影响关系；第2步：考虑因果等关系的传递性，建立反映诸要素间关系的可达矩阵（该类矩阵属反映逻辑关系的布尔矩阵）；第3步：考虑要素间可能存在的强连接（相互影响）关系，仅保留其中的代表要素，形成可达矩阵的缩减矩阵；,方法小结（2）,第4步：缩减矩阵的层次化处理，分为两步：（1）按照矩阵每一行“1”的个数的少与多，从前到后重新排列矩阵，此矩阵应为严格的下三角矩阵；（2）从矩阵的左上到右下依次找出最大单位矩阵，逐步形成不同层次的要素集合。第5步：作出多级递阶有向图。作图过程为：（1）按照每个最大单位子矩阵框定的要素，将各要素按层次分布；（2）将第3步被缩减掉的要素随其代表要素同级补入，并标明其间的相互作用关系；（3）用从下到上的有向弧来显示逐级要素间的关系；（4）补充必要的越级关系。第6步：经直接转换，建立解释结构模型。,
