系统工程的科学方法及系统分析.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,系统科学方法论及系统,按照马克思时间和认识论观点，人类认识总是从实践中总结出来，也就是说人类在改造自然界同时，也在改造自己，人类总是在与自然界作斗争过程中，靠自己聪明才智取得需要衣、食物。他们在失败挫折中吸收教训，在成功喜悦中总结经验，长久积累。逐步形成了某首先一整套认识，研究自然界普通性方法，即科学论。,系统工程是二十世纪六十年代以后才开始兴起一门科学，它是以 一个思想系统思想，为指导处理社会实践问题方法，在我国古代就有很多系统思想例实，他们有意或无意地在利用方这种思想，但当初科学技术并不发达，所以还不叫系统工程。,系统工程的科学方法及系统分析,第1页,谓修复皇宫故事,宋朝梦溪笔谈中记载了这么一个故事，说得是北宋真宗年间，皇宫失火，皇帝召各大臣商议怎样在很短时间内修复好皇宫，而修复皇宫包含清理废墟，取土烧砖，运输建筑材料三大工程，但在当初条件下，这边是相当繁重工程，大家都无以言答，当初有个叫丁谓大臣领了此人，他提出了一个一举三得方案；在皇宫前大道上在皇宫前大道上挖沟取土烧砖，处理了取土烧砖问题，引汴河水入沟，由汴河从水路运入材料、石材等,系统工程的科学方法及系统分析,第2页,建筑材料，处理运输建筑材料问题，修复好皇宫后将碎砖废瓦再填回原来沟内以修好大道，处理清理废墟问题，该方案三步骤环环紧紧围绕，缺一不可，真可谓一举三济，消费以万计，这正是我国古代劳感人员自发引用这种思想经典例子，从这个例子能够看出，丁谓在处理问题时，并没有把三个工程孤立地分割开来，而是把他们有机地放在一个整体中，从中找到他们之间有机联络，从而处理了问题。,系统工程的科学方法及系统分析,第3页,田忌赛马故事,战国时期齐王和田忌赛马 各从自己上等马、中等马、下等马中选送一匹进行比赛，每输一局，输银千两，齐王马都比田忌好，但田忌下等马与齐王上等马赛，用上等马对中等马，用中等马对下等马，这么田忌非但没有输，反而嬴了一千两银子，这便是系统中从整体出发，选最优方案，到最终实施对策策略,系统工程的科学方法及系统分析,第4页,都江堰水利工程,举世闻名四川都江堰水利工程是战国时期秦国太守李冰父子二人主持修建，都江堰水利工程由渔江分水工程；飞沙堰分洪排沙工程和宝并口引水工程三大主体工程巧妙地结合而成，这三个大主体工程和一百个从属堰形成了相互联络有机整体，缺一不可，没有渔嘴分水工程就不能把岷江分为内江和外江；没有宝并口束水作用，就不会形涡流，泥沙就过不了飞沙堰；假如没有飞沙堰，宝并口束水口就要淤塞，内江之水就无法流入川西平原，正因为这个整体发挥了三个孤立部分所发挥不了作用，才能导岷江之急流，化害为利，浇灌良田500多万亩。,都江堰规划和设计及其科学水平就是用今天系统方法衡量也毫不逊色。,系统工程的科学方法及系统分析,第5页,系统思想应用曼哈顿计划,曼哈顿计划是美国研制第一颗原子弹计划,第二次世界大战期间，美国总统罗斯福下令向日本广岛投放了第一颗原子弹，对盟国在二战中彻底击败法西斯，对中国抗日战争最终取得胜利都有不可估量影响，也为日本人留下了永久灾难，美国第一颗原子弹计划就是曼哈顿计划。,1940年，爱因斯坦等著名科学家向,系统工程的科学方法及系统分析,第6页,美国政府提议研制原子弹，美国总统罗斯福采纳了，组织这种史无前例工作是很这个提议，请理论生物学家奥本海默来组织领导这项工作。他动员了二万五千名各种专业科学家和工程师困难，人员众多，课题繁多，相互交织，他在执行计划过程中，从整体出发把研究课题分解成大量小课题，组织很多小课题，负责整个课题研究工作，同时他又非常重视各课题之间联络和层次，使全部课题组合,系统工程的科学方法及系统分析,第7页,起来，能到达整个计划最结构。在生产原子弹燃料这一中心项目上，大家论证提出了六种方案，各不相让，他确定一个标准，首先要确保按时完成任务，其它皆是次要，所以他依据可靠性理论中可靠性低原件组成可靠性高系统原理，决定六种方案同时试验，结果按时,系统工程的科学方法及系统分析,第8页,得到了生产原子弹所需铀，1994年5月成功地爆炸第一颗原子弹。,在大规模组织起来完成一项军事科研生产任务大型系统工程中，时刻从系统总目标出发，在系统约束条件下最终完成了目标，但当初还没有系统工程这一词，但国外都认为这是系统工程方法成功起点。,系统工程的科学方法及系统分析,第9页,投入产业模型在国民计划经济中应用,我国计划经济最基本原理是有计划按百分比发展，综合平衡各部门之间按百分比发展，系统工程把整个国民经济看成一个大系统。分析总结出投入产出综合模型，对系统中各因子进行分析，确定各部门投入及生产规模，以求最终平衡，实现安百分比发展目标。,系统工程的科学方法及系统分析,第10页,系统工程应用是相当广泛，大至我们国家、社会、各行业、部门、各种服务系统、小至企业、企业产品开发，经营预测，库存管理都包括到系统工程管理问题，对于象国民经济各部门怎样到达费用最省结构最合理。怎样使资源利用最优、利润最大，人员配置问题、几名工人、几项工作，一人只能负担一项工作。当不一样人从事各种工作效益不一样时，怎样分配人员才能使全工程组收益最大,系统工程的科学方法及系统分析,第11页,系统概念,系统一词概念和内涵是逐步发展而来,随社会发展,其内涵还在不停发展和完善.40年代才开始趋于统一.,创始人冯贝朗费认为:“系统是相互作用要素综合体”,Weberster,大辞典中系统被修释为组织或被组织整体；及组织整体所形成各种概念和原理综合，也有规则地相互作用相互依赖形式组成很多要素综合。,钱学森教授：极其复杂研究对象，即由相互作用和相互依赖若干组成含有特定功效有机整体，而且这个系统本身有时他丛书一个更大系统组成部分。,系统工程的科学方法及系统分析,第12页,系统概念,我们本书定义：系统是由相互联络，相互依赖、相互制约、相互作用若干组成部分，按照一定方式，为了一定目标组合而成存在于特定环境中含有一定功效有机整体，这个整体本身又是它所隶属更大系统组成部分。,在物质世界中，一个系统中任何一部分可被看成一个系统，而每个系统又可看成一个大系统中一部分，当代社会，人们穷巷语把事物看成系统整体一部分。而不是把整体者开成许多相互不联络属部，这是综合思想，即系统方法,系统工程的科学方法及系统分析,第13页,系统特征,从系统定义看，系统应含有以下六个属性,系统整体性：首先表达在建立目标是要求系统整体最优化，其次还表达在系统功效和规律是整体简单相加。,系统有序性。反系统都有结构，凡结构都是有序，各组成部分在系统中所处地位不一样，形成不一样层次，该层次关系决定了系统一定功效。,系统集合形，系统是有一个或两个以上可识别子系统组成，组成多层次整体，使整体不可缺乏一部分。,系统关联性，系统各组成部分之间相互联络，相互依赖，相互制约，相互作用性质叫关联性。正是因为系统嘎，系统才表现出整体性，才揭示出整体与部分关系。,系统目标性，系统组成部分按一定目标组合在一起性质叫系统目标性。,系统环境适应性，任何系统总处于特定环境之中，并与环境不停地进行物质、能量、信息交换，系统离不开环境，而且必须适应环境改变，负责系统将不复存在。这种系统随环境改变而存在性质叫环境适应性。,系统工程的科学方法及系统分析,第14页,系统与环境示意图,系统,环境,环境,输入,输出,反 馈,系统工程的科学方法及系统分析,第15页,系统分类,（一）、按组成自然属性分：1、自然系统。2、人造系统。复合系统。,（二）、按与环境关系分：1、封闭系统。2、开放系统。,（三）按系统所处状态分：1、静态系统。2、动态系统。,（四）按系统规模分：1、大型系统。2、中型系统。3、小型系统。,系统工程的科学方法及系统分析,第16页,第二章、系统科学与系统工程,一、系统科学分类,1、从纵向分：、哲学。、基础科学。、技术科学。、工程技术。,2、从横向分：、自然科学。、社会科学。、系统科学。、人体科学。、思维科学,系统工程的科学方法及系统分析,第17页,系统工程定义,当代科学技术为系统思想定量化创造了条件，他为系统工程提供了数学理论和强有力计算工具计算机。使系统思想发展成为现有指导思想又有时间内用新工程技术学科。,工程愿意专指作战兵器制造和执行服务于军事目标工作。以后，把服务于特定目地各项工作总体称为工程。,用定量化系统方法处理大型复杂系统为题，不论是系统组织建立，还是系统经营管理，都能够看成是工程实践。,系统工程的科学方法及系统分析,第18页,系统工程定义,与系统工程相关又有区分名称和成谓：,运筹学，之目标在于增加现有系统效率分析工作。,系统分析，支队若干可供选择执行特定任务系统方案进行比较。,系统研究，指拟制系统实现程序。,系统工程的科学方法及系统分析,第19页,系统工程定义,系统工程：是一个新兴跨学科工程技术学科，是应用科学，它不但定性，而且定量地位系统规划设计，试验研究，制造使用和管理控制提供科学方法，只综合研究理论和方法。他最终目标是使系统运行在最优状态。,系统工程的科学方法及系统分析,第20页,系统工程研究内容不一样所含有特点,系统工程不一样于普通工程技术科学,普通对于技术科学、水利、电力、机械系统工程等事都与形成事物实体相关，称之为方便科学，而系统工程除包含这类硬工程之外，尚包含一类这种组织，管理国外称之为“软”科学类容。,系统工程包括到各种学科，各个领域各种类容,在处理某个系统时，首先包括该工程项目标专业技术，系统工程是跨越各学科专业横向联络，如林业专业技术工程，它主要研究森林培育和森林开发利用技术，而林业系统工程则是综合林业社会，经济、生态及其它专业技术系统等处理森林培育和森林开发利用问题以实现林业撒大效益最优化。,在系统工程中，概念、标准、方法是主要、本质、而在这当中应用详细教学方法和计算技术是处理和处理系统问题伎俩和工具。,任何系统诗人、设备、过程有机结合，其中人是最主要原因，以人为中心。,系统工程的科学方法及系统分析,第21页,系统系统工程包含基本定律和基本观点,基本定律：系统性能、功效不守恒定律，即当系统发生改变时，质量、能量守恒，但性能和功效不守恒，。且不守恒形式普遍和无限。,系统改变：由子系统合成两大系统；有大系统分成子系统；,系统内部结构改变：,不守恒：产生新性能和功效；原有性能，功效增强会减弱、消逝；,普遍性：指任何系统都含有这种性质,系统工程的科学方法及系统分析,第22页,无限性：低级系统向高级系统发展是无限，在改变时系统性能，功效是复杂改变。,该定律主要依据是；（1）、由物质不灭定律和能量守恒定律可知，系统内部物质、能量和信息在信息流动过程中，物质是不灭，能量是守恒，（2）、因为系统内部结构改变，系统内物质在信息、能量、等发证叠加，从而改变了系统功效和性能。,系统工程的科学方法及系统分析,第23页,（二）用系统工程处理问题基本观点,1、整体性观点：全局性观点，以整体为出发点，以整体为归宿。,（1）处理问题要遵照从整体到部分分析，再从部分到整体进行综合处理路径。,（2）组成系统各部分处于最优状态，系统未必处于最优状态。,（3）整体要处于最优可能要牺牲一些局部利益。,（4）不完善子系统经过合理组合可能形成性能,系统工程的科学方法及系统分析,第24页,综合性观点：所谓综合性观点就是在处理系统是，把对象各部分各原因联络起来加以考虑，从关联中找出事物规律性东西，系统工程就是指综合研究理论和方法，阿波罗登月计划就没有一项新创造，全都是对现成科学结果和技术综合加工而成，所以，在处理系统工程师，必须由专业组“T”字形人才组成委员会形式。,系统工程的科学方法及系统分析,第25页,4、关联性观点：只从系统各组成部分关联中探索系统规律性观点，因为系统各原因是相互关联，也正是因为这些关系型材决定整体性，所以要设法明确这些原因间关系，钱伟长教授在介绍系统工程师曾幽默说系统工程为“关系学”,解释系统各组成部分之间关系，是靠分析和观察、试验来得，而不是凭空臆造和预计。,系统工程的科学方法及系统分析,第26页,5、实践性观点：勇于实践、勇于探索在各种系统工程实践中，用好各种方法和理论。系统工程不是束之高阁空头理论，也不是玄妙数学游戏，是来自于实践又为实践服务理论和方法。,系统工程的科学方法及系统分析,第27页,第二节系统工程研究方法和步骤,在系统思想指导下，综合系统方法，反馈方法，信息方法就组成了处理系统问题基本方法。,系统工程有它独特工作程序和体系，英国学者（hall）霍尔最早提出了系统工程三维结构体系，它是一个由时间维，逻辑维，知识维组成一个立体跨学科体系。,系统工程的科学方法及系统分析,第28页,一、时间维,时间维是指系统从规划到使用、更新全过程按时间序列分成七个阶段,规划阶段 初步设计阶段,系统开发阶段 生产阶段,安装阶段 运行阶段,更新阶段,系统工程的科学方法及系统分析,第29页,二思维过程逻辑维,问题阐述：,主要包含对系统认识，了解系统环境目标，系统各组成部分及联络。把系统一切概况阐述清楚,目标选择：,在确定方案之前对系统应到达目标进行选择。错误目标等于处理一个错误问题,系统工程的科学方法及系统分析,第30页,系统综合：,系统综合是集思广益，提出几套方案并处理每套方案参数。,系统分析：,系统分析是对全部方案进行模型化过程，即建立模型过程。,最优化：,即处理模型过程，即求解过程。,决议：,选择最优方案：,计划实施：,把方案详细内容变成切实可行计划去执行,系统工程的科学方法及系统分析,第31页,三、专业维,在某一阶段每一个思维过程所用到专业知识，由难到易有艺术、社会、经济管理、法律、商业、建工、医药、工程。,系统工程的科学方法及系统分析,第32页,系统工程三维结构,目标选择,系统综合,管理,规划阶段,初步设计,问题提出,系统综合,系统分析,最优化,决议,计划实施,工程,医药,建筑,商业,法律,艺术,教育,系统开发,系统制造,系统安装,系统运行,系统更新,系统工程的科学方法及系统分析,第33页,第三章模型化第一节 模型,定义：模型是为了了解系统结构和行为把被研究对象经过形象、归纳、演义、类比、等方法，用适当表现形式描述出来仿制品。,建筑模型、楼盘模型、分子模型、地球仪、图形、图表、曲线、都是模型。,系统工程的科学方法及系统分析,第34页,模型特点,一、是对被研究对象模仿和抽象。,二、都是与被研究对象目标相关，反应被研究对象一些主要特点。,三、能反应各原因关联，表达系统整体特征,系统工程的科学方法及系统分析,第35页,系统模型分类,1、按形态分：,实体模型：模型形状和实体系统原型基本相同，它是原形尺寸放大和缩小。,抽象模型：用概念原理、图形非物质原因对系统描述得到模型。这类模型只反应系统本质模型，不反应系统外形。,系统工程的科学方法及系统分析,第36页,抽象模型类型,1.数学模型：用数学方法进行数学描述而得到模型。,它特点：以数学符号对系统结构、特征、以及内在联络进行数学抽象而建立模型，而且经过数学方法来求解最终得出系统规律。,我们组要接触是数学模型。如国民经济综合平衡模型，随机服务模型，最优化模型，可靠性模型都是数学模型。,系统工程的科学方法及系统分析,第37页,逻辑模型：用途反应系统运行逻辑关系或系统组成部分之间逻辑关系模型。如计算机运算框图。,它特点：用途显著显示系统各部分之间关系。,模拟模型：用一个系统代替实际运行系统模拟。如电磁振荡系统与机械振荡系统。,分析模型：用图表、曲线、等描述系统模型。,系统工程的科学方法及系统分析,第38页,2.按对象区分,（1）经济模型,（2）社会模型,（3）生态模型,（4）工程模型,系统工程的科学方法及系统分析,第39页,第二节模型化基本理论,1.黑箱理论：依据对可控原因输入所引发可观察原因各种试验数据来确定系统运行规律而建立模型理论和方法称为黑箱理论。,它是将系统看成位置黑箱，因为黑箱内部是不清楚，经过试验方法来描述系统运行规律。,系统工程的科学方法及系统分析,第40页,白箱理论,对系统内部结构和行为相当清楚系统采取各种已知理论进行描述来建立系统模型方法。,通惯用一个状态方程来描述系统，他把系统作为已知白箱，经过输入引发系统改变，而使系统输出改变规律来描述系统。,系统工程的科学方法及系统分析,第41页,灰箱理论,使之对系统内部结构和行为组要部分清楚但其它部分不清楚部分，不清楚部，现采取已知科学知识建立模型，然后经过试验对所建立模型进行补充和修正。从而建立系统模型理论较灰箱理论,系统工程的科学方法及系统分析,第42页,用灰色理论建立模性步骤,1.思想开发，建立语言，模型。,明确目标、目标、开发思想，用准确语言来描述系统所要处理问题。,2.明确关系，建立网络模型。,进行原因分析，作前因与后果辨识，将成组成前因与后果一对或几对，多个前因与后果一对或几对用方框图表示，划出一个单元网络或一个步骤框图，但系统各原因相互关联。这个步骤前因是前面某个步骤输出交替影响，所形成网络图。,系统工程的科学方法及系统分析,第43页,网络图,X,3,X,X,4,W,1,W,2,W,3,X,3,X,2,X,1,W,4,W,5,系统工程的科学方法及系统分析,第44页,3。建立初步定量关系，得出量化模型。如,X,2,K,X,2,4。建立模型,5。改进并优化模型,对不能试验系统，属于黑箱系统，应采取数理统计方法建立系统模型。,系统工程的科学方法及系统分析,第45页,建立模型应坚持标准,1,、系统模型是系统代表而不是系统本身,2,、系统模型要符合一定假设条件,3,、模型规模和难度要适当,4,、模型要有代表性,5,、模型要确保足够精度,要尽可能采取标准化模型和借鉴已经有成功经验模型,系统工程的科学方法及系统分析,第46页,第四章 部门间投入产出表,第一节，部门间投入产出模型,投入产出综合平行模型有较投入产出模型。是一个经济数学方法。综合考查我国国民经济部门、各地域、各时期数量依存关系和综合百分比一个方法。,部门间投入产出综合平衡模型是利用当代数学方法，从数量方面考查国民经济部门之间生产与分配关系。反应和分析国民经济综合百分比及部门百分比一个经济数量模型。,是对部门所存在直接和间接联络这一客观实际数学模拟，使经济平衡和计划工作主要工具，使系统思想详细表达。,系统工程的科学方法及系统分析,第47页,一、投入、产出、各部门间联络,1.,投入：是指社会产品再生产过程中所消耗劳动力，自然资源，固定基金和流动基金等支出和费用。,按照社会主义再生产理论，社会生产要素是指劳动对象，劳动伎俩，劳动力。,按照产品价值表示形式,W=C+V+M,劳动伎俩：市劳动得以发挥其作用设备和装备，,系统工程的科学方法及系统分析,第48页,它普通可服务于多个生产过程，在实物形态上逐步磨损，一次更新它价值转移性是以固定资产折旧形式分次转移到产品价值中去。劳动对象：是劳动作用其上被加工物，在一个生产周期内，伴随工艺过程完成，以实物形式直接消耗掉，价值一次转移到产品价值之中劳动伎俩转移价值与劳动对象转移价值之和（,D,和直接消耗,Xij）。,系统工程的科学方法及系统分析,第49页,劳动力是指劳动能力投入，指劳动过程中人们利用和消耗智力和体力总和，劳动力和生产资料结合，生产出比它更大价值,V(,劳动酬劳)+,M（,社会劳动以利润和润金形式表现）,2.产出：是指社会产品生产后分配去向和数量，向生产消耗，生活消费，户口、基建、贮备等产出包含生产资料和消费资料两部分深入分为中间产品和最终产品最终产品是指在生产领域最终加工完成以后直接可供社会消费和使,系统工程的科学方法及系统分析,第50页,用产品，即详细直各部门总产品中扣除，生产性消耗后不参加本时期周转那部分产品从价值上讲是劳动所创造价值总和。中间产品，直至在生产领域中尚需深入加工产品，详细指生产部门总产品中参加本部门和另外部门生产性消耗那部产品，它是为生产最总产品服务，当生产出最终产品后，中间产品实物形态，消失并转化为最终产品从价值上相当于社会产品中物化劳动价值重劳动对象那部分价值之和。,系统工程的科学方法及系统分析,第51页,3.部门间关系国民经济各部门既是产出部门，不是投入部门，作为生产者，他产出产品，供其它部门消费；同时，在生产中它需要投入需要消费和消耗其它部门产品，经过生产消耗把产品生产出来，所以部门投入、产出关系是相互依赖，这是有些人用纵横交织棋盘式表格摸出它们之间关系。另外，需要指出是部门对另一部门产品消耗不但表现在直接消耗，同时，还 表现在经过其它部门来对其它部门产品间接消耗，所以部门间投入产出综合平衡模型克服了我们以往在研究国民经济系统是不易掌握，不一定量难点，建立并准确反应这种直接消耗和间接消耗联络，从而揭示国民经济发展内在规律。,系统工程的科学方法及系统分析,第52页,价值型投入产出表,产出,投入,中间产品,最终产品,社会总产品,农业,工业,林业,商业,.,其它,消费,积累,进出口,劳,动,对,象,消,耗,农业,工业,林业,商业,其它,固定资产折旧,新创造价值,劳动酬劳,利润、税金,社会总产品,系统工程的科学方法及系统分析,第53页,投入产出表，是将各部门生产需要各种柔如和所生产产品即产出按一定次序排列在一张纵横交织棋盘式表格中，就形成了一张反应国民经济各部门之间投入产出关系表格，,假如该表以实物计量叫实物性投入产出表：如以统一货币为计量单位，则较价值性投入产出表。,1.释表：,表中各部门，试制产品类别形式分产品结构部门。生产类型相近产品部门。这里国民经济各部门均质产品部门。,系统工程的科学方法及系统分析,第54页,主栏和宾栏部门是按相同次序排列，其中主栏包含了劳动对象和劳动伎俩所转移价值即生产资料转移价值和活劳动新创造价值两大部分。宾栏包含中间产品和最终产品两大部分，主栏反应国民经济投入，宾栏主要反应产出关系。这么主栏和宾栏相互交织组成了相互联络四大部分。,第部分，反应国民经济各部门在产品生产和消耗上技术关系，每个对应数学字都反应对应部门在生产中消耗掉生产产品被另一对应部门产品数量，揭示了部门近投入产出关系。资料起源由各部门企业成本结构是现成。,系统工程的科学方法及系统分析,第55页,第部分，反应各部门产品最终使用例及组成。表达出各部门最终结果。,第部分，反应各部门提取折旧基金价值和各部门创造国民收入价值最终组成,第,IV,部分表示国民收入再分配一些原因,4.第部分中,X,ij,表示第,J,部门生产中一年所消耗部门产品数量。,系统工程的科学方法及系统分析,第56页,Xi,第,I,部门一年中所生产社会总产品量，（注，除包含,xij,之外，还包含了第,I,部门以往生产中,D、V、M、,所以,x,i,xij,）,Y,i,_,第,I,部门一年中为社会所提供最终产品总量。（注，必定包含了各部门更新改造，消费、积累、进出口差额等）,D,j,第,j,部门一年所提取折旧基金,V,j,第,J,部门一年内所支付劳动酬劳,M,j,第,J,部门一年中所创造价值,即社会吹收入。,N,j,第,J,部门一年中所创造国民收入。即,N,j,=M,j,+V,j,系统工程的科学方法及系统分析,第57页,依据投入产出表能够列出各平衡式,1。语言模型：,依据投入产出表中行所表达各部门产品一部分作为中间产品，；另一部分是为社会提供最终产品这一经济关系反应出产品分配方向和数量关系,数学模型：,X,ij,+Y,i,=X,i,系统工程的科学方法及系统分析,第58页,2.语言模型：依据投入产出表中所表达各部门产品价值是由生产资料转移价值（物化劳动）和所创造价值（活劳动）所组成这一经济关系得出反应产品价值形成过程平衡关系式。,数学模型：,X,ij,D,j,N,j,X,j,系统工程的科学方法及系统分析,第59页,4.语言模型：,依据各部门为社会提供最终产品总和 是各部门新创造价值与所提折旧总和，即第一部分与第三部分之和相等这一经济关系，,数学模型：,Dj+,Nj=,Yi,这四种国民经济各部门之间基本关系平衡式，使建立部门间投入产出综合平衡模型基础。,系统工程的科学方法及系统分析,第60页,3。语言模型：,依据同一物质生产部门总产出量和总投入量相等经济关系，得出部门产品分配量之间和与该部门生产过程中活劳动和物化劳动消耗量之和相等平衡关系式。,数学模型：,X,ij,0,+,N,j,0,+D,j,0,=,X,i,0,j,+,yi,0 .(i0=j0),i,系统工程的科学方法及系统分析,第61页,三、部门间投入产出综合平衡模型,部门间投入产出模型是在投入产出表基础上，计算出各种技术经济参数而建立模型，又投入产出表能够计算以下技术经济参数。,1。直接消耗系数：,世界消耗系数是指第,j,部门生产单位产品所消耗第,I,部门产品数量，以,a,ij,表示：,a,ij,X,ij,X,j,系统工程的科学方法及系统分析,第62页,直接消耗系数用系数矩阵表示：,A,11,A,12,A,1n,A,21,A,22,.A,2n,A ,A,n1,A,n2,.A,nn,A QX,1,A,为直接消耗系数矩阵，用以说明国民经济各部门技术联络,系统工程的科学方法及系统分析,第63页,X,11,X,12,X,1n,X,21,X,22,.X,2n,Q ,X,n1,X,n2,.X,nn,1,X,1,0 0.0,0 2,X,2,00,X,-1,=.,0 01 Xn,系统工程的科学方法及系统分析,第64页,2、直接折旧系数,直接这就系数经济含义是,j,部门生产单位产品所提取折旧基金，以,aDj,表示：,aDj=DjXj(j=1,2,3,n),系统工程的科学方法及系统分析,第65页,3、劳动酬劳系数,劳动酬劳系数是指,j,部门生产单位产品必要劳动创造价值或,j,部门生产单位产品所必须付出劳动酬劳。用,a,vj,表示:,A,vj,=V,j,X,j,系统工程的科学方法及系统分析,第66页,部门间投入产出综合平衡模型应用,一,、投入产出膜性基本假设与求解条件,投入产出模型是应用经济数学方法对国民经济系统中各子系统间相互联络进行抽象而得出反应国民经济系统内在规律模型。第三章中曾指出，任何系统测模型化，都必须有一定假设条件，而在一定假设条件下得到模型不适合于假设条件之外情况，这对投入产出,系统工程的科学方法及系统分析,第67页,模型也一样适用，在建立投入产出模型时也有一定建设条件因为这些假设条件造成了模型在使用中不足，所以必须清楚了解这些假设条件，能后更加好利用投入产出模型。,系统工程的科学方法及系统分析,第68页,投入产出模型基本假设,1.国民经济各部门投入与产出是唯一线性关系,由投入产出模型知，部门投入产出之间呈线性关系，且用一组线性方程组表示，产出量随投入量增加而成百分比增加是该模型基本特征。假如系统中某部门投入量和产出量不成百分比，则不符合线性叠加原理，也就不能直接使用投入产出模型。,2同一物质生产部门，投入结构必须相同,系统工程的科学方法及系统分析,第69页,该假设是指国民经济各部门必须以相同投入结构生产同一类产品。,投入产出表是以“产品”进行分类，产品部门要求按产品经济用途和产品生产消耗组成及工艺技术条件上同类型来划分，据此，把有相同消耗组成同类产品汇总成一个部门就形成了产品部门。但统一投入结构表示其生产过程，以产品社会评剧投入水平和投入结构代替个别地域，企业投入水平和结构，会使问题更含有普遍性，且轻易处理。这就使投入产出法在处理部门关系根本出发点。,系统工程的科学方法及系统分析,第70页,假如部门内各产品投入水平和结构差异相当大，应用投入产出模型会产生很大误差，所以，在应用中必须注意该假设，使产品部门划分和乎假设条件。,3.产品分类有限性,社会总产品种类是相当多，极难在投入产出中一一列出，即使能列出，将会造成投入产出表编制和求解上困难，这对经济平衡和计划管理也是无须要。所以以有限产品部门进行社会产品分类，或舍掉或合并，而形成投入产出部门数。,依据有限产品部门所计算完全消耗系数自然会因产品部门划分有限性而受,系统工程的科学方法及系统分析,第71页,影响，所以当部门数较少时，完全消耗系数误差相对大，反之相对小。,认真了解上述三条假设是更加好应用投入产出模型前提。,系统工程的科学方法及系统分析,第72页,模型求解经济条件,1.各部门社会总产品量必须大于零，,x,1,0.,该条件是确保国民经济各部门生产活动有意义前提.,2.直接消耗系数,a,11,1,0,;a,11,为,I,产品过程中对本部门产品消耗。,a,11,1,0，,aij,为,I,产品生产过程中对本部门产品消耗。,aij1，,确保本部门生产有意义前提。1，则说明本部门所生产产品不足以赔偿本其本身消耗，这么本部门就失去了存在价值。,系统工程的科学方法及系统分析,第73页,（3）、直接消耗系数矩阵必须是满足条件1,aij 0,矩阵为非负矩阵。,有直接消耗系数矩阵定义知道，,aij 1,说明生产结果小于生产消耗，投入大于产出，因为部门本期生产产品不足以赔偿生产消耗，生产就失去了意义。但当生,j,产品时，不需要图如,i,产品，则,aij=0，,故,aij,在大于零小于1范围。,（4）直接消耗系数列累计,aij1。,aij1,经济含义是生产资料转移价值必须小于1，这是因为任何生产必须有活劳动参加缘故，,aijaDj+aNj=1.,是单位,j,产品在生产中所消耗活劳动占总产品比重之和。,系统工程的科学方法及系统分析,第74页,2、投入产出模型求解数学条件,（1）、（,I-A）,逆矩阵必须存在，,由模型（,I-A）Y,知道，当个顶外生变量以后，该方程组尊在充分且必要条件为（,I-A),矩阵满秩，即（,I-A）,1,存在。,（2）、（,I-C）,1,存在,系统工程的科学方法及系统分析,第75页,二、投入产出模型应用,（一）分析国民经济各种百分比关系,1、,计算分析两大壁垒百分比及扩大再生产规模。,扩大再生产规模模型是；,I(V+M)-（C),2、,分析确定积累和消费百分比。,社会总产品分配使用实质上是最终产品分配与使用。,系统工程的科学方法及系统分析,第76页,3。分析国民经济各部门百分比及其各部门对国民经济影响。,（1）、直接消耗系数和间接消耗系数。,（2）、经过投入产出表地I部分部门间流量矩阵，能够说明各部门间存在相互依赖程度。,（3）部门间联络程度系数；,Rij=XijXij(对I加总）,系统工程的科学方法及系统分析,第77页,（4）影响系数。国民经济各部门对国民经济总体影响是不相同，利用投入产出表可确定各部门对国民经济总体影响程度。第j部门对国民经济影响程度能够用影响系数表示,Rj=,bij+1,1,n*bij+1,系统工程的科学方法及系统分析,第78页,（二）产品价格模型和产品价格变动影响,（三）投入产出表式进行国民经济综合平衡模型得力工具,（1）以最终产品为外生变量，进行国民经济综合平衡。,（2）以社会总产品,X,为外生变量，进行国民经济综合平衡。,（3）以国民收入,N,为外生变量进行国民经济平衡。,（4）一部分最终产品和部分社会总产品为外生变量进行国民经济综合平衡工作。,系统工程的科学方法及系统分析,第79页,第七章、第一节、静态线形系统最优化模型,静态线形系统把系统处于相对于静止或平衡状态叫静态，描述静态系统，系统，模型叫静态模型。,系统普通都是动态，系统内部各组成部分都随时间推移改变，在研究问题和定量描述时，个要素都是时间函数，这给增加了研究问题难度，为此，我往往把系统放在相对稳定状态中研究。,。,系统工程的科学方法及系统分析,第80页,第一节第四章投入产出模型即使反应各组成部分百分比关系，但不一定反应系统到达目标，现在我们要研究一个在一定限制条件下使系统处于最优化状态，方法系统最优化法,一、最优化,系统最优化是在系统目标分析，环境分析和系统预测基础上建立数学模型，数学模型，求解而实现系统定量化，并为系统运行在最幼状态提供科学决议过程和方法总称,系统工程的科学方法及系统分析,第81页,目标分析。系统目标分析、总折、互补、矛盾关系之和。各目标之间关系确定目标主要性。对环境分析，对外环境中技术，物理、经济和管理、生态环境人社会等各原因对系统内部影响程度，从而确定系统外景，,环境分析。对外界环境中技术、物理、经济和管理、生态环境、人文社会等各原因对系统内部影响，从而确定系统外界。,系统工程的科学方法及系统分析,第82页,(3),系统预测，对系统内一些规律，系统未来等等原因进行预测，,（,4,）最优化过程，使得系统在一定限制条件下到达评价目标极大值，（或者极小值），包含目标定分析，约束条件定量分析，建立模型，模型求解，结果处理,（,5,）最优化方法，在系统最优化过程中，以定性分析为基础，把系统目标、系统约束条件用数学形式描述，从而建立数学模型并求解方法。,系统工程的科学方法及系统分析,第83页,最优化过程：,1,从系统思想出发对系统目标定年分析,2,对系统约束条件定性和定量分析,3,建立系统模型,4,系统模型求解,5,对求解结果分析和系统原因改变时对求解结果分析,6,决议提议,系统工程的科学方法及系统分析,第84页,系统最有化方法是最优化过程中关键和关键，其中应用最广泛最优化方法就是数学规划。,数学规划是研究系统在一定约束条件下到达某一评价目标最大（或最小）一个决议方法，其关键是从系统思想出发，在定性分析基础上建立数学规划模型。,系统工程的科学方法及系统分析,第85页,数学规划模型普通形式,1,、满足约束 条件：,g,i,(x,i,),b,i,i=1,2,3,.n,d,i,x,j,D,i,j=1,2,3,.n,2,、评价目标；,Z=f(x,j,)max(min),系统工程的科学方法及系统分析,第86页,在以上式子中，其中,1,是系统必须满足限制条件数学条件数学表示式。它通常是由等式或不等式组成。,2,是系统评级目标数学描述，它通常称之为目标函数,系统工程的科学方法及系统分析,第87页,建立系统最优化目标过程实质是经过定性分析，把环境对系统限制和系统评价目标用促使系统状态改变原因（即变量）来描述过程，依据对系统目标函数和约束条件描述形式差异，数学规划模型能够分为线性规划模型,系统工程的科学方法及系统分析,第88页,建立数学规划模型方法和步骤,1,、提出问题,该步骤是建立数学模型开始和基础，其主要内容为；依据要到达目标，提出所处理问题，确定评价系统指标，依据系统所，确立所确定调查和所需要掌握材料，并对材料进行分类、整理，找出影响系统评价指标原因。,系统工程的科学方法及系统分析,第89页,2,、编制原始数据表,该补助是建立模型依据其内容是按照所提出问题，对分类、整理后资料进行编撰，找出数据之间联络，发觉系统规律，便出反应系统各原因之间平衡关系原始数据表。,3,、设置变量和各种符号,系统工程的科学方法及系统分析,第90页,4,、依据系统分析结论建立目标函数,该步骤方法普通为；将系统评价目标用简练文字描述，及建立系统语言模型，并用变量和各种参数将文字描述为数学描述。,5,、确定约束条件,在问题分析基础之上，充分考虑系统环境原因和内在原因，将系统各种限制条件和平衡关系用简练文字描述，并用变量和各种参数一不等式火登时形式进行数学描述。,系统工程的科学方法及系统分析,第91页,建立模型是复杂过程，它不但是一门技术，而且是一门艺术，所建立模型能否反应提出问题实质是模型成功是否标志，模型房间关键在于能否准确地反应所提出问题实质。普通情况下，建立模型准则为，在准确地反应所提出问题前提下建立简单明了、通俗易懂模型。同时注意预防掉进过于简单和陷于过于复杂泥潭。,系统工程的科学方法及系统分析,第92页,第二节 系统线性规划模型,当系统最优化模型目标函数,f(x),和约束条件,gi(x),均为变量,x,线性函数时,数学归哈模型就是线