交通運輸公共管理定量分析2 系統(tǒng)模型與系統(tǒng)分析課件

第二章

系統(tǒng)模型與系統(tǒng)分析11/18/20221第二章

系統(tǒng)模型與系統(tǒng)分析11/9/20221內(nèi)容簡介要對復雜的公共管理和公共政策問題進行分析研究并得到科學的分析依據(jù)，就必須首先建立系統(tǒng)(數(shù)學)模型，然后借助模型對系統(tǒng)進行定量的或者定性與定量相結(jié)合的分析。因此，系統(tǒng)模型是公共管理定量分析的基礎，系統(tǒng)分析和建模技術(shù)是公共管理人員必須掌握的手段。11/18/20222內(nèi)容簡介要對復雜的公共管理和公共政策問題進行分析研究并得到科重點難點系統(tǒng)模型與建模方法解決問題的“5W1H”霍爾的“三維結(jié)構(gòu)”模式切克蘭德的“調(diào)查學習”模式從定性到定量的綜合集成方法關鍵詞：系統(tǒng)模型實體模型文字模型相似模型網(wǎng)絡模型邏輯模型解析模型白箱系統(tǒng)黑箱系統(tǒng)灰箱系統(tǒng)系統(tǒng)分析圖表模型綜合集成KJ法目標―手段分析法11/18/20223重點難點系統(tǒng)模型與建模方法11/9/20223系統(tǒng)模型11/18/20224系統(tǒng)模型11/9/20224現(xiàn)實世界與系統(tǒng)模型11/18/20225現(xiàn)實世界與系統(tǒng)模型11/9/20225一般模型：模型就是在一類系統(tǒng){A}中，尋求了一個系統(tǒng){Si}，如果它和所測系統(tǒng)的輸入和輸出是等價時（在某種近似條件下），則稱之為所測系統(tǒng)的系統(tǒng)模型。系統(tǒng)模型指以某種確定的形式（如文字、符號、圖表、實物、數(shù)學公式等），對系統(tǒng)某一方面本質(zhì)屬性的描述。一方面，根據(jù)不同的研究目的，對同一系統(tǒng)可建立不同的系統(tǒng)模型，例如，根據(jù)研究需要，可建立RLC（無線鏈路控制）網(wǎng)絡系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型或微分方程模型；另一方面，同一系統(tǒng)模型也可代表不同的系統(tǒng)，例如，對系統(tǒng)模型y=kx（k為常量），則：1、若k為彈簧系數(shù)，x為彈簧的伸長量，y為彈簧力大小，則該模型表示一個物理上的彈簧運動系統(tǒng)；2、若k為直線斜率，x、y分別為任意點的橫坐標和縱坐標，則該模型表示一個數(shù)學上過原點的直線系統(tǒng)。系統(tǒng)模型的定義11/18/20226一般模型：模型就是在一類系統(tǒng){A}中，尋求了一個系統(tǒng){Si系統(tǒng)模型的特征：（1）它是現(xiàn)實系統(tǒng)的抽象或模仿；（2）它是由反映系統(tǒng)本質(zhì)或特征的主要因素構(gòu)成的；（3）它集中體現(xiàn)了這些主要因素之間的關系。管理系統(tǒng)模型：利用圖形、表格數(shù)據(jù)、文字材料和由設計變量、控制變量組成的數(shù)學表達式，以及計算機軟件等來描述和抽象系統(tǒng)的本質(zhì)，從而模擬系統(tǒng)行為特性的代替物。系統(tǒng)模型的定義11/18/20227系統(tǒng)模型的特征：系統(tǒng)模型的定義11/9/20227為什么要使用系統(tǒng)模型模型的作用：–可以對難以進行實體實驗的系統(tǒng)進行預測和分析；–可以具體地反映出復雜問題的邏輯關系和數(shù)量關系；–可以對系統(tǒng)進行優(yōu)化，以及方案間的比較和優(yōu)選。模型的意義：–模型可以超脫現(xiàn)實而不受其約束，可以試驗、優(yōu)化，從而節(jié)省大量的人力、物力、財力和時間。11/18/20228為什么要使用系統(tǒng)模型模型的作用：11/9/20228為什么要使用系統(tǒng)模型在公共管理中，廣泛適用系統(tǒng)模型主要基于以下幾方面考慮：–系統(tǒng)開發(fā)的需要；–經(jīng)濟上的考慮；–安全性、穩(wěn)定性上的考慮；–時間上的考慮；–系統(tǒng)模型容易操作。11/18/20229為什么要使用系統(tǒng)模型在公共管理中，廣泛適用系統(tǒng)模型主要基于以系統(tǒng)模型的分類－抽象形式實體模型：即系統(tǒng)本身，包括抽樣模型。–優(yōu)點：比較形象，便于共同研究問題；–缺點：不能說明內(nèi)在的聯(lián)系和數(shù)量關系，不能用于優(yōu)化。比例模型：是對現(xiàn)實系統(tǒng)的放大或縮小。圖示模型：用表格、圖形、曲線、符號等抽象和描述系統(tǒng)。–優(yōu)點：簡單、直觀；–缺點：受變量數(shù)限制，不易優(yōu)化。11/18/202210系統(tǒng)模型的分類－抽象形式實體模型：即系統(tǒng)本身，包括抽樣模型。系統(tǒng)模型的分類－抽象形式（續(xù)）模擬模型：與現(xiàn)實系統(tǒng)具有共性的、可控的實體和條件，來模擬系統(tǒng)行為特性的模擬物或計算機軟件。–優(yōu)點：可以解決用其他方法無法解決的問題，建模過程符合人們的一般思維，不要求過高的數(shù)學水平；–缺點：要求對系統(tǒng)有全面、深入的了解；造價較高，一般是求得問題的近似解。數(shù)學模型：用數(shù)學符號和數(shù)學方程式來描述系統(tǒng)。–優(yōu)點：可以借助數(shù)學理論和方法分析問題，容易進行一般意義下的優(yōu)化分析；–缺點：要求對系統(tǒng)有全面、深入的理解；抽象程度較高，要求較高的數(shù)學知識。11/18/202211系統(tǒng)模型的分類－抽象形式（續(xù)）模擬模型：與現(xiàn)實系統(tǒng)具有共性的系統(tǒng)建模方法系統(tǒng)建模的要求可概括為：現(xiàn)實性簡明性標準化系統(tǒng)建模的遵循原則是：切題模型結(jié)構(gòu)清晰精度要求適當盡量使用標準模型。11/18/202212系統(tǒng)建模方法系統(tǒng)建模的要求可概括為：11/9/202212系統(tǒng)建模方法根據(jù)系統(tǒng)對象的不同，則系統(tǒng)建模的方法可分為推理法實驗法統(tǒng)計分析法混合法和類似法根據(jù)系統(tǒng)特性的不同描述，則系統(tǒng)建模的方法可以有狀態(tài)空間法、結(jié)構(gòu)模型解析法（ISM）以及最小二乘估計法（LKL）等。其中，最小二乘估計法（LKL）是一種基于工程系統(tǒng)的統(tǒng)計學特征和動態(tài)辨識，尋求在小樣本數(shù)據(jù)下克服較大觀測誤差的參數(shù)估計方法，它屬于動態(tài)建模范疇。11/18/202213系統(tǒng)建模方法根據(jù)系統(tǒng)對象的不同，則系統(tǒng)建模的方法可分為11/建立模型的程序：以廠址選擇為例確定系統(tǒng)目標：–在滿足給定用戶（m個）需求的條件下使費用最低。調(diào)查系統(tǒng)的資源和環(huán)境：–何處可以建廠，n－可供選擇的廠址數(shù)；–各個用戶的需求量，Di－第i個用戶的需求量；–各點建廠的投資，F(xiàn)j－在j處建廠的投資；–各點建廠的費用，Vj－在j處建廠的單位變動費用；–各點建廠的生產(chǎn)能力，Sj－在j處建廠的生產(chǎn)能力；–單位運價等，Cij－i與j之間的單位產(chǎn)品運價。11/18/202214建立模型的程序：以廠址選擇為例確定系統(tǒng)目標：11/9/202建立模型的程序：以廠址選擇為例抓住本質(zhì)要素，研究它們之間的關系：–設：Xij－第j個廠家給第i個用戶的產(chǎn)品量；–設：Yj－{0－在j處不建廠；1－在j處建廠}；11/18/202215建立模型的程序：以廠址選擇為例抓住本質(zhì)要素，研究它們之間的關建立模型的程序：以廠址選擇為例求解、分析和修正。–利用混合規(guī)劃求解；–用較熟悉、類似的系統(tǒng)進行檢驗。11/18/202216建立模型的程序：以廠址選擇為例求解、分析和修正。11/9/2系統(tǒng)建模應遵循的原則要有足夠的精度：–資料來源是否可靠；–本質(zhì)要素是否合理；–要素之間的關系是否合理。清晰、明確：–在滿足精度要求的前提下盡量簡化模型；–能用簡單方法解決的不用復雜方法。盡量采用標準形式，以便利用前人的成果。11/18/202217系統(tǒng)建模應遵循的原則要有足夠的精度：11/9/202217系統(tǒng)分析11/18/202218系統(tǒng)分析11/9/202218系統(tǒng)分析的概念系統(tǒng)分析是以系統(tǒng)工程的思想為指導，在選定系統(tǒng)目標和準則的基礎上，通過調(diào)查系統(tǒng)的內(nèi)外資源研究系統(tǒng)各組成要素之間、系統(tǒng)與環(huán)境之間的關系，來探求如何設計優(yōu)化系統(tǒng)的全部過程。理解：–指導思想：系統(tǒng)思想；–目標和準則；–內(nèi)外資源；–設計與優(yōu)化過程。11/18/202219系統(tǒng)分析的概念系統(tǒng)分析是以系統(tǒng)工程的思想為指導，在選定系統(tǒng)目系統(tǒng)分析的要素目標可行方案費用模型效果（用效益和有效性來衡量）準則結(jié)論11/18/202220系統(tǒng)分析的要素目標11/9/202220系統(tǒng)分析的要素目標A1A1A2A3A5A4研究可行方案模型準則效果（+）費用（-）A2A3A5A4結(jié)論（方案排序）評價11/18/202221系統(tǒng)分析的要素目標A1A1A2A3A5A4研究可行方案模型準系統(tǒng)分析的準則系統(tǒng)要素同系統(tǒng)環(huán)境相結(jié)合；當前利益同長遠利益相結(jié)合；分系統(tǒng)同整體系統(tǒng)相結(jié)合；定性分析同定量分析相結(jié)合：–模型化；–多方案比較、評價和選優(yōu)。11/18/202222系統(tǒng)分析的準則系統(tǒng)要素同系統(tǒng)環(huán)境相結(jié)合；11/9/20222系統(tǒng)分析的特點以整體效益為目標－系統(tǒng)思想；以尋求解決問題的最佳策略為重點－協(xié)調(diào)和優(yōu)化；運用相關的科學分析方法－運用模型，定性與定量分析相結(jié)合；憑借價值判斷－對未來事物發(fā)展的推斷和態(tài)度。11/18/202223系統(tǒng)分析的特點以整體效益為目標－系統(tǒng)思想；11/9/2022系統(tǒng)分析的內(nèi)容闡述系統(tǒng)目標——系統(tǒng)分析的出發(fā)點；調(diào)查系統(tǒng)的環(huán)境——系統(tǒng)存在于環(huán)境之中；調(diào)查系統(tǒng)資源——只有清楚資源狀況才能有效利用；研究系統(tǒng)要素——系統(tǒng)結(jié)構(gòu)決定系統(tǒng)功能；實行系統(tǒng)管理——對系統(tǒng)進行實施和運行維護。11/18/202224系統(tǒng)分析的內(nèi)容闡述系統(tǒng)目標——系統(tǒng)分析的出發(fā)點；11/9/2系統(tǒng)分析的要點5W1H:What,Why,When,Where,Who,How11/18/202225系統(tǒng)分析的要點5W1H:What,Why,When,系統(tǒng)分析的要點：案例核電廠建設見教材P18-1911/18/202226系統(tǒng)分析的要點：案例核電廠建設11/9/202226系統(tǒng)分析的程序11/18/202227系統(tǒng)分析的程序11/9/202227系統(tǒng)分析的方法論：霍爾三維結(jié)構(gòu)11/18/202228系統(tǒng)分析的方法論：霍爾三維結(jié)構(gòu)11/9/202228公共管理的三維結(jié)構(gòu)模式11/18/202229公共管理的三維結(jié)構(gòu)模式11/9/202229公共管理的霍爾管理矩陣11/18/202230公共管理的霍爾管理矩陣11/9/202230系統(tǒng)分析的方法論：調(diào)查學習模式良結(jié)構(gòu)系統(tǒng)：指機理明顯的系統(tǒng)，它可以用較明確的數(shù)學模型描述，有較現(xiàn)成的定量方法可以計算出系統(tǒng)的行為和最佳結(jié)果，霍爾的“三維結(jié)構(gòu)”模式主要適用于解決良結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)。不良結(jié)構(gòu)系統(tǒng)：指機理尚不清楚的系統(tǒng)，它較難用數(shù)學模型描述，往往只能用半定量、半定性或者只能用定性的方法來處理問題，甚至要憑人的判斷和直覺、因人而定。解決不良結(jié)構(gòu)問題時難以求出最佳的定量結(jié)果。目前，常用的系統(tǒng)方法有專家調(diào)查法(德爾菲法，Delphi)、情景分析法(scenario)、沖突分析法(Conflictanalysis)等。但是，從系統(tǒng)分析方法論角度看，切克蘭德的“調(diào)查學習”方法具有更高的概括性。11/18/202231系統(tǒng)分析的方法論：調(diào)查學習模式良結(jié)構(gòu)系統(tǒng)：指機理明顯的系統(tǒng)，切克蘭德“調(diào)查學習”模式流程圖11/18/202232切克蘭德“調(diào)查學習”模式流程圖11/9/202232定性分析法：目標－手段分析法目標一手段分析法，就是將要達到的目標和所需要的手段按照系統(tǒng)展開，一級手段等于二級目標，二級手段等于三級目標，依次類推，便產(chǎn)生了層次分明、相互聯(lián)系又逐漸具體化的分層目標系統(tǒng)。在分解過程中，要注意使分解的分目標與總目標保持一致，分目標的集合一定要保證總目標的實現(xiàn)。分解過程中，分目標之間可能一致，也可能不一致，甚至是矛盾的，這就需要不斷調(diào)整，使之在總體上保持協(xié)調(diào)。將總目標分解為若干個層次的分目標，需要有很大的創(chuàng)造性，要有豐富的科學技術(shù)知識與實踐經(jīng)驗。目標分解需反復地進行，直到滿意為止。11/18/202233定性分析法：目標－手段分析法目標一手段分析法，就是將要達到的控制能源消耗的目標－手段分析11/18/202234控制能源消耗的目標－手段分析11/9/202234定性分析法：因果分析法因果分析法是利用因果分析圖來分析影響系統(tǒng)的因素，并從中找出產(chǎn)生某種結(jié)果的主要原因的一種定性分析方法。系統(tǒng)某一行為(結(jié)果)的發(fā)生，絕非一種或兩種原因所致，往往是由于多種復雜因素的影響所致。為了分析影響系統(tǒng)的重要因素，找出產(chǎn)生某種結(jié)果的主要原因，系統(tǒng)分析人員廣泛使用了一種簡便而有效的定性分析方法―因果分析法。11/18/202235定性分析法：因果分析法因果分析法是利用因果分析圖來分析影響系因果分析圖11/18/202236因果分析圖11/9/202236用于分析產(chǎn)品質(zhì)量問題的因果關系圖11/18/202237用于分析產(chǎn)品質(zhì)量問題的因果關系圖11/9/202237定性分析法：KJ法從很多具體信息中歸納出問題整體含義的一種分析方法。它的基本原理是，把每個信息做成卡片，將這些卡片攤在桌子上觀察其全部，把有“親近性”的卡片集中起來合成為子問題，依次做下去，最后求得問題整體的構(gòu)成。這種方法把人們對圖形的思考功能與直覺的綜合能力很好地結(jié)合起來，不需要特別的手段和知識，不論是個人或者團體都能簡便地實行。11/18/202238定性分析法：KJ法從很多具體信息中歸納出問題整體含義的一種KJ法的實施步驟盡量廣泛地收集與問題可能有關的信息，并用關鍵的語句簡潔地表達。一個信息做一張卡片，卡片上的標題記載要簡明易懂。如果是團體實施，則要在記載前充分協(xié)商好內(nèi)容，以防誤解。把卡片攤在桌子上通觀全局，充分調(diào)動人的直覺能力，把有“親近性”的卡片集中到一起作為一個小組。給小組取個新名稱，其注意事項同步驟(1)。這個小組是由小項目(卡片)綜合起來的，應把它作為子系統(tǒng)來登記。這個步驟不僅要憑直覺，而且要運用綜合和分析能力發(fā)現(xiàn)小組的意義所在。重復步驟(3)和(4)，分別形成小組、中組和大組，但對難以編組的卡片不要勉強地編組，可把它們單獨放在一邊。把小組(卡片)放在桌子上進行移動，根據(jù)小組間的類似關系、對應關系、從屬關系和因果關系等進行排列。將排列結(jié)果畫成圖表，即把小組按大小用粗細線框起來，把一個個有關系的框用“有向枝”(帶箭頭的線)連接起來，構(gòu)成一目了然的整體結(jié)構(gòu)圖。觀察結(jié)構(gòu)圖，分析其含義，取得對整個問題的明確認識。11/18/202239KJ法的實施步驟盡量廣泛地收集與問題可能有關的信息，并用關應用舉例11/18/202240應用舉例11/9/202240基本情況20世紀60年代未，美國紐約市負責全市供水的供水委員會擬定了一個擴建供水網(wǎng)的工程計劃。全計劃預計耗資10億美元，分五階段執(zhí)行，全部竣工后可滿足40年后紐約市的人口增加25%時的需求。這個計劃遭到了預算局的反對，它們認為供水委員會預估的人口增長率是過分的，和實際不符。但供水委員會想做出大成績，一心堅持這種增長率是合理的，在這種情況下，預算局請麻省理工學院的系統(tǒng)分析人員對工程進行系統(tǒng)分析。經(jīng)過分析提出的設計案，節(jié)約額為1億美元，僅是技術(shù)上可節(jié)約節(jié)約額的2/3。11/18/202241基本情況20世紀60年代未，美國紐約市負責全市供水的供水委員紐約市供水系統(tǒng)現(xiàn)狀約市的自來水供給系統(tǒng)的組成：–供水委員：負責直徑25cm以上的管道，稱為一級管道(即干線管道)；–另一部門：負責直徑15cm以下的管道，稱為二級管道(把水送到用戶的管道)。供水委員會的最初設計方案：–增設80公里長的直徑為71cm的一級管道，預計耗資10億美元，分5個階段實施，壽命40年。11/18/202242紐約市供水系統(tǒng)現(xiàn)狀約市的自來水供給系統(tǒng)的組成：11/9/20紐約市供水網(wǎng)擴建工程的系統(tǒng)分析系統(tǒng)分析的過程和方法：–明確問題，劃定系統(tǒng)范圍；–設立系統(tǒng)目標；–收集資料；–制定標準－指標體系；–擬定方案；–建立分析模型；–綜合評價。11/18/202243紐約市供水網(wǎng)擴建工程的系統(tǒng)分析系統(tǒng)分析的過程和方法：11/9系統(tǒng)分析——明確問題原始設計方案：–只考慮供水網(wǎng)的地理幾何布局；–只有一個目標，即一級網(wǎng)絡終端的自來水壓力必須達到2.8kg/cm；–工程的預計使用期限為40年；–整個網(wǎng)絡只依靠重力把水送到終端。11/18/202244系統(tǒng)分析——明確問題原始設計方案：11/9/202244系統(tǒng)分析——明確問題原始設計方案存在的問題：–規(guī)定很隨意、草率，沒有考慮這些投資是否是系統(tǒng)中最需要的投資；–工程目標過于單一化、絕對化；–沒有將整個供水作為一個系統(tǒng)，供水部門之間沒有相互配合從效果和費用的角度進行論證評價。11/18/202245系統(tǒng)分析——明確問題原始設計方案存在的問題：11/9/202系統(tǒng)分析——明確問題本次系統(tǒng)分析受到的制約和邊界條件：–設計所受到的制約有些是物理方面的，這些制約由傳統(tǒng)工程設計師就可以很好地解決，然而有些制約是經(jīng)濟性的、社會性的，則需由系統(tǒng)分析師來處理。–系統(tǒng)分析工作本身也受到許多制約。首先就是職權(quán)的制約。它只能起咨詢作用，提出一些發(fā)人深思的問題，提出解決問題的最優(yōu)方案。但是在實踐過程中，很難實施技術(shù)上的最優(yōu)方案，因為這些方案往往會遭到有關部門的反對，所以最后實施的往往只是一些為各有關部門均能接受的折中方案(或滿意方案)。11/18/202246系統(tǒng)分析——明確問題本次系統(tǒng)分析受到的制約和邊界條件：11/系統(tǒng)分析——明確問題最終的決策權(quán)：–系統(tǒng)分析工作是紐約市預算當局要求搞的，他們想利用系統(tǒng)分析的結(jié)果來推遲審批供水委員會的工程設計計劃。–但是不論是預算當局，還是系統(tǒng)分析師，如果得不到供水委員會的同意，是無法提出一個完全不同的設計方案的，因為供水委員會壟斷著工程設計所需的詳細數(shù)據(jù)，并實際上擁有對其他計劃的否決權(quán)。因此，在這種情況下，系統(tǒng)分析師也只能提出一個折中方案。11/18/202247系統(tǒng)分析——明確問題最終的決策權(quán)：11/9/202247系統(tǒng)分析——制定目標原先方案的目標：–只有一個就是終端水壓達到2.8kg/cm。但是作為一個供水系統(tǒng)，城市用水部門是多樣的，不同的用戶對供水系統(tǒng)的質(zhì)量要求不同。–大部分是工業(yè)用水；–?左右為家庭生活用水；–少量的消防、城市衛(wèi)生、綠化用水。11/18/202248系統(tǒng)分析——制定目標原先方案的目標：11/9/202248系統(tǒng)分析——制定目標新設定的系統(tǒng)目標：–系統(tǒng)的總性能；–市區(qū)用水的方便程度；–供水的可靠性；–基建和保持運行的總費用。11/18/202249系統(tǒng)分析——制定目標新設定的系統(tǒng)目標：11/9/202249系統(tǒng)分析——確定準則11/18/202250系統(tǒng)分析——確定準則11/9/202250系統(tǒng)分析——創(chuàng)立方案創(chuàng)立7大類250個方案。例如：–關于系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)；–關于系統(tǒng)的使用周期的劃分；–使用水泵加壓還是加大水管來改進供水系統(tǒng)的性能等。11/18/202251系統(tǒng)分析——創(chuàng)立方案創(chuàng)立7大類250個方案。例如：11/9/系統(tǒng)分析——方案的評審麻省理工學院設計了一個綜合土木工程系統(tǒng)模型，對250個備選方案進行了評審：–利用費用-效果函數(shù)評估總成本和總性能；–關于使用周期的確定。在經(jīng)濟規(guī)模和貼現(xiàn)率之間進行平衡，認為使用期為20年是經(jīng)濟的，如有必要20年后調(diào)整；–評估水泵加壓方案。分析師們對使用重力和水泵加壓兩種方式，在作業(yè)費用和固定投資之間作最佳平衡。11/18/202252系統(tǒng)分析——方案的評審麻省理工學院設計了一個綜合土木工程系統(tǒng)決定最佳使用期示意圖——-經(jīng)濟規(guī)模因子11/18/202253決定最佳使用期示意圖——-經(jīng)濟規(guī)模因子11/9/202253費用與管徑的關系11/18/202254費用與管徑的關系11/9/202254系統(tǒng)分析——實施實施的是一個折中方案：供水系統(tǒng)的布局沿用了最初的設計案；同最初設計一樣，沒有采用水泵；工程規(guī)模為原設計的3/5；水管直徑為原設計的4/5，僅這一項節(jié)約1億美元。第一期工程的總投資由3.23億美元降至2.23億美元。11/18/202255系統(tǒng)分析——實施實施的是一個折中方案：11/9/202255總結(jié)由這個折中方案可以看出以下問題：–整個系統(tǒng)線路布局沒有改。這是為了照顧供水委員會的威信，同時也達到了預算局節(jié)約費用的目標。–本系統(tǒng)分析的任務只是澄清問題，提供所需的意見。這些意見能否發(fā)揮作用，取決于系統(tǒng)分析的質(zhì)量和許多其它因素。–系統(tǒng)工程是解決實際問題的有效方法，但是由于最終受決策者價值觀念的影響，有時用系統(tǒng)分析后取得的實際成果來評價系統(tǒng)分析本身工作是不合適的。11/18/202256總結(jié)由這個折中方案可以看出以下問題：11/9/202狀態(tài)空間法狀態(tài)空間法是一種基于解答空間的問題表示和求解方法，它是以狀態(tài)和操作符為基礎的。在利用狀態(tài)空間圖表示時，從某個初始狀態(tài)開始，每次加一個操作符，遞增地建立起操作符的試驗序列，直到達到目標狀態(tài)為止。由于狀態(tài)空間法需要擴展過多的節(jié)點，容易出現(xiàn)“組合爆炸”，因而只適用于表示比較簡單的問題。11/18/202257狀態(tài)空間法狀態(tài)空間法是一種基于解答空間的問題表示和求解方法，解釋結(jié)構(gòu)模型法（InterpretativeStructuralModelingMethod，簡稱ISM方法）現(xiàn)代系統(tǒng)工程中廣泛應用的一種分析方法，是結(jié)構(gòu)模型化技術(shù)的一種。它是將復雜的系統(tǒng)分解為若干子系統(tǒng)要素，利用人們的實踐經(jīng)驗和知識以及計算機的幫助，最終構(gòu)成一個多級遞階的結(jié)構(gòu)模型。此模型以定性分析為主，屬于概念模型，可以把模糊不清的思想、看法轉(zhuǎn)化為直觀的具有良好結(jié)構(gòu)關系的模型。特別適用于變量眾多、關系復雜而結(jié)構(gòu)不清晰的系統(tǒng)分析中，也可用于方案的排序等。它的應用面十分廣泛，從能源問題等國際性問題到地區(qū)經(jīng)濟開發(fā)、企事業(yè)甚至個人范圍的問題等。

11/18/202258解釋結(jié)構(gòu)模型法（InterpretativeStructu最小二乘估計法計量經(jīng)濟學研究的直接目的是確定總體回歸函數(shù)Yi=B1+B2Xi+ui,然而能夠得到的知識來自總體的若干樣本的觀測值，要用樣本信息建立的樣本回歸函數(shù)盡可能“接近”地去估計總體回歸函數(shù)。為此，可以以從不同的角度去確定建立樣本回歸函數(shù)的準則，也就有了估計回歸模型參數(shù)的多種方法。例如，用生產(chǎn)該樣本概率最大的原則去確定樣本回歸函數(shù)，成為極大似然發(fā)展；用估計的剩余平反和的最小的原則確定樣本回歸函數(shù)。稱為最小二乘估計法。11/18/202259最小二乘估計法計量經(jīng)濟學研究的直接目的是確定總體回歸函數(shù)Yi第二章

系統(tǒng)模型與系統(tǒng)分析11/18/202260第二章

系統(tǒng)模型與系統(tǒng)分析11/9/20221內(nèi)容簡介要對復雜的公共管理和公共政策問題進行分析研究并得到科學的分析依據(jù)，就必須首先建立系統(tǒng)(數(shù)學)模型，然后借助模型對系統(tǒng)進行定量的或者定性與定量相結(jié)合的分析。因此，系統(tǒng)模型是公共管理定量分析的基礎，系統(tǒng)分析和建模技術(shù)是公共管理人員必須掌握的手段。11/18/202261內(nèi)容簡介要對復雜的公共管理和公共政策問題進行分析研究并得到科重點難點系統(tǒng)模型與建模方法解決問題的“5W1H”霍爾的“三維結(jié)構(gòu)”模式切克蘭德的“調(diào)查學習”模式從定性到定量的綜合集成方法關鍵詞：系統(tǒng)模型實體模型文字模型相似模型網(wǎng)絡模型邏輯模型解析模型白箱系統(tǒng)黑箱系統(tǒng)灰箱系統(tǒng)系統(tǒng)分析圖表模型綜合集成KJ法目標―手段分析法11/18/202262重點難點系統(tǒng)模型與建模方法11/9/20223系統(tǒng)模型11/18/202263系統(tǒng)模型11/9/20224現(xiàn)實世界與系統(tǒng)模型11/18/202264現(xiàn)實世界與系統(tǒng)模型11/9/20225一般模型：模型就是在一類系統(tǒng){A}中，尋求了一個系統(tǒng){Si}，如果它和所測系統(tǒng)的輸入和輸出是等價時（在某種近似條件下），則稱之為所測系統(tǒng)的系統(tǒng)模型。系統(tǒng)模型指以某種確定的形式（如文字、符號、圖表、實物、數(shù)學公式等），對系統(tǒng)某一方面本質(zhì)屬性的描述。一方面，根據(jù)不同的研究目的，對同一系統(tǒng)可建立不同的系統(tǒng)模型，例如，根據(jù)研究需要，可建立RLC（無線鏈路控制）網(wǎng)絡系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型或微分方程模型；另一方面，同一系統(tǒng)模型也可代表不同的系統(tǒng)，例如，對系統(tǒng)模型y=kx（k為常量），則：1、若k為彈簧系數(shù)，x為彈簧的伸長量，y為彈簧力大小，則該模型表示一個物理上的彈簧運動系統(tǒng)；2、若k為直線斜率，x、y分別為任意點的橫坐標和縱坐標，則該模型表示一個數(shù)學上過原點的直線系統(tǒng)。系統(tǒng)模型的定義11/18/202265一般模型：模型就是在一類系統(tǒng){A}中，尋求了一個系統(tǒng){Si系統(tǒng)模型的特征：（1）它是現(xiàn)實系統(tǒng)的抽象或模仿；（2）它是由反映系統(tǒng)本質(zhì)或特征的主要因素構(gòu)成的；（3）它集中體現(xiàn)了這些主要因素之間的關系。管理系統(tǒng)模型：利用圖形、表格數(shù)據(jù)、文字材料和由設計變量、控制變量組成的數(shù)學表達式，以及計算機軟件等來描述和抽象系統(tǒng)的本質(zhì)，從而模擬系統(tǒng)行為特性的代替物。系統(tǒng)模型的定義11/18/202266系統(tǒng)模型的特征：系統(tǒng)模型的定義11/9/20227為什么要使用系統(tǒng)模型模型的作用：–可以對難以進行實體實驗的系統(tǒng)進行預測和分析；–可以具體地反映出復雜問題的邏輯關系和數(shù)量關系；–可以對系統(tǒng)進行優(yōu)化，以及方案間的比較和優(yōu)選。模型的意義：–模型可以超脫現(xiàn)實而不受其約束，可以試驗、優(yōu)化，從而節(jié)省大量的人力、物力、財力和時間。11/18/202267為什么要使用系統(tǒng)模型模型的作用：11/9/20228為什么要使用系統(tǒng)模型在公共管理中，廣泛適用系統(tǒng)模型主要基于以下幾方面考慮：–系統(tǒng)開發(fā)的需要；–經(jīng)濟上的考慮；–安全性、穩(wěn)定性上的考慮；–時間上的考慮；–系統(tǒng)模型容易操作。11/18/202268為什么要使用系統(tǒng)模型在公共管理中，廣泛適用系統(tǒng)模型主要基于以系統(tǒng)模型的分類－抽象形式實體模型：即系統(tǒng)本身，包括抽樣模型。–優(yōu)點：比較形象，便于共同研究問題；–缺點：不能說明內(nèi)在的聯(lián)系和數(shù)量關系，不能用于優(yōu)化。比例模型：是對現(xiàn)實系統(tǒng)的放大或縮小。圖示模型：用表格、圖形、曲線、符號等抽象和描述系統(tǒng)。–優(yōu)點：簡單、直觀；–缺點：受變量數(shù)限制，不易優(yōu)化。11/18/202269系統(tǒng)模型的分類－抽象形式實體模型：即系統(tǒng)本身，包括抽樣模型。系統(tǒng)模型的分類－抽象形式（續(xù)）模擬模型：與現(xiàn)實系統(tǒng)具有共性的、可控的實體和條件，來模擬系統(tǒng)行為特性的模擬物或計算機軟件。–優(yōu)點：可以解決用其他方法無法解決的問題，建模過程符合人們的一般思維，不要求過高的數(shù)學水平；–缺點：要求對系統(tǒng)有全面、深入的了解；造價較高，一般是求得問題的近似解。數(shù)學模型：用數(shù)學符號和數(shù)學方程式來描述系統(tǒng)。–優(yōu)點：可以借助數(shù)學理論和方法分析問題，容易進行一般意義下的優(yōu)化分析；–缺點：要求對系統(tǒng)有全面、深入的理解；抽象程度較高，要求較高的數(shù)學知識。11/18/202270系統(tǒng)模型的分類－抽象形式（續(xù)）模擬模型：與現(xiàn)實系統(tǒng)具有共性的系統(tǒng)建模方法系統(tǒng)建模的要求可概括為：現(xiàn)實性簡明性標準化系統(tǒng)建模的遵循原則是：切題模型結(jié)構(gòu)清晰精度要求適當盡量使用標準模型。11/18/202271系統(tǒng)建模方法系統(tǒng)建模的要求可概括為：11/9/202212系統(tǒng)建模方法根據(jù)系統(tǒng)對象的不同，則系統(tǒng)建模的方法可分為推理法實驗法統(tǒng)計分析法混合法和類似法根據(jù)系統(tǒng)特性的不同描述，則系統(tǒng)建模的方法可以有狀態(tài)空間法、結(jié)構(gòu)模型解析法（ISM）以及最小二乘估計法（LKL）等。其中，最小二乘估計法（LKL）是一種基于工程系統(tǒng)的統(tǒng)計學特征和動態(tài)辨識，尋求在小樣本數(shù)據(jù)下克服較大觀測誤差的參數(shù)估計方法，它屬于動態(tài)建模范疇。11/18/202272系統(tǒng)建模方法根據(jù)系統(tǒng)對象的不同，則系統(tǒng)建模的方法可分為11/建立模型的程序：以廠址選擇為例確定系統(tǒng)目標：–在滿足給定用戶（m個）需求的條件下使費用最低。調(diào)查系統(tǒng)的資源和環(huán)境：–何處可以建廠，n－可供選擇的廠址數(shù)；–各個用戶的需求量，Di－第i個用戶的需求量；–各點建廠的投資，F(xiàn)j－在j處建廠的投資；–各點建廠的費用，Vj－在j處建廠的單位變動費用；–各點建廠的生產(chǎn)能力，Sj－在j處建廠的生產(chǎn)能力；–單位運價等，Cij－i與j之間的單位產(chǎn)品運價。11/18/202273建立模型的程序：以廠址選擇為例確定系統(tǒng)目標：11/9/202建立模型的程序：以廠址選擇為例抓住本質(zhì)要素，研究它們之間的關系：–設：Xij－第j個廠家給第i個用戶的產(chǎn)品量；–設：Yj－{0－在j處不建廠；1－在j處建廠}；11/18/202274建立模型的程序：以廠址選擇為例抓住本質(zhì)要素，研究它們之間的關建立模型的程序：以廠址選擇為例求解、分析和修正。–利用混合規(guī)劃求解；–用較熟悉、類似的系統(tǒng)進行檢驗。11/18/202275建立模型的程序：以廠址選擇為例求解、分析和修正。11/9/2系統(tǒng)建模應遵循的原則要有足夠的精度：–資料來源是否可靠；–本質(zhì)要素是否合理；–要素之間的關系是否合理。清晰、明確：–在滿足精度要求的前提下盡量簡化模型；–能用簡單方法解決的不用復雜方法。盡量采用標準形式，以便利用前人的成果。11/18/202276系統(tǒng)建模應遵循的原則要有足夠的精度：11/9/202217系統(tǒng)分析11/18/202277系統(tǒng)分析11/9/202218系統(tǒng)分析的概念系統(tǒng)分析是以系統(tǒng)工程的思想為指導，在選定系統(tǒng)目標和準則的基礎上，通過調(diào)查系統(tǒng)的內(nèi)外資源研究系統(tǒng)各組成要素之間、系統(tǒng)與環(huán)境之間的關系，來探求如何設計優(yōu)化系統(tǒng)的全部過程。理解：–指導思想：系統(tǒng)思想；–目標和準則；–內(nèi)外資源；–設計與優(yōu)化過程。11/18/202278系統(tǒng)分析的概念系統(tǒng)分析是以系統(tǒng)工程的思想為指導，在選定系統(tǒng)目系統(tǒng)分析的要素目標可行方案費用模型效果（用效益和有效性來衡量）準則結(jié)論11/18/202279系統(tǒng)分析的要素目標11/9/202220系統(tǒng)分析的要素目標A1A1A2A3A5A4研究可行方案模型準則效果（+）費用（-）A2A3A5A4結(jié)論（方案排序）評價11/18/202280系統(tǒng)分析的要素目標A1A1A2A3A5A4研究可行方案模型準系統(tǒng)分析的準則系統(tǒng)要素同系統(tǒng)環(huán)境相結(jié)合；當前利益同長遠利益相結(jié)合；分系統(tǒng)同整體系統(tǒng)相結(jié)合；定性分析同定量分析相結(jié)合：–模型化；–多方案比較、評價和選優(yōu)。11/18/202281系統(tǒng)分析的準則系統(tǒng)要素同系統(tǒng)環(huán)境相結(jié)合；11/9/20222系統(tǒng)分析的特點以整體效益為目標－系統(tǒng)思想；以尋求解決問題的最佳策略為重點－協(xié)調(diào)和優(yōu)化；運用相關的科學分析方法－運用模型，定性與定量分析相結(jié)合；憑借價值判斷－對未來事物發(fā)展的推斷和態(tài)度。11/18/202282系統(tǒng)分析的特點以整體效益為目標－系統(tǒng)思想；11/9/2022系統(tǒng)分析的內(nèi)容闡述系統(tǒng)目標——系統(tǒng)分析的出發(fā)點；調(diào)查系統(tǒng)的環(huán)境——系統(tǒng)存在于環(huán)境之中；調(diào)查系統(tǒng)資源——只有清楚資源狀況才能有效利用；研究系統(tǒng)要素——系統(tǒng)結(jié)構(gòu)決定系統(tǒng)功能；實行系統(tǒng)管理——對系統(tǒng)進行實施和運行維護。11/18/202283系統(tǒng)分析的內(nèi)容闡述系統(tǒng)目標——系統(tǒng)分析的出發(fā)點；11/9/2系統(tǒng)分析的要點5W1H:What,Why,When,Where,Who,How11/18/202284系統(tǒng)分析的要點5W1H:What,Why,When,系統(tǒng)分析的要點：案例核電廠建設見教材P18-1911/18/202285系統(tǒng)分析的要點：案例核電廠建設11/9/202226系統(tǒng)分析的程序11/18/202286系統(tǒng)分析的程序11/9/202227系統(tǒng)分析的方法論：霍爾三維結(jié)構(gòu)11/18/202287系統(tǒng)分析的方法論：霍爾三維結(jié)構(gòu)11/9/202228公共管理的三維結(jié)構(gòu)模式11/18/202288公共管理的三維結(jié)構(gòu)模式11/9/202229公共管理的霍爾管理矩陣11/18/202289公共管理的霍爾管理矩陣11/9/202230系統(tǒng)分析的方法論：調(diào)查學習模式良結(jié)構(gòu)系統(tǒng)：指機理明顯的系統(tǒng)，它可以用較明確的數(shù)學模型描述，有較現(xiàn)成的定量方法可以計算出系統(tǒng)的行為和最佳結(jié)果，霍爾的“三維結(jié)構(gòu)”模式主要適用于解決良結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)。不良結(jié)構(gòu)系統(tǒng)：指機理尚不清楚的系統(tǒng)，它較難用數(shù)學模型描述，往往只能用半定量、半定性或者只能用定性的方法來處理問題，甚至要憑人的判斷和直覺、因人而定。解決不良結(jié)構(gòu)問題時難以求出最佳的定量結(jié)果。目前，常用的系統(tǒng)方法有專家調(diào)查法(德爾菲法，Delphi)、情景分析法(scenario)、沖突分析法(Conflictanalysis)等。但是，從系統(tǒng)分析方法論角度看，切克蘭德的“調(diào)查學習”方法具有更高的概括性。11/18/202290系統(tǒng)分析的方法論：調(diào)查學習模式良結(jié)構(gòu)系統(tǒng)：指機理明顯的系統(tǒng)，切克蘭德“調(diào)查學習”模式流程圖11/18/202291切克蘭德“調(diào)查學習”模式流程圖11/9/202232定性分析法：目標－手段分析法目標一手段分析法，就是將要達到的目標和所需要的手段按照系統(tǒng)展開，一級手段等于二級目標，二級手段等于三級目標，依次類推，便產(chǎn)生了層次分明、相互聯(lián)系又逐漸具體化的分層目標系統(tǒng)。在分解過程中，要注意使分解的分目標與總目標保持一致，分目標的集合一定要保證總目標的實現(xiàn)。分解過程中，分目標之間可能一致，也可能不一致，甚至是矛盾的，這就需要不斷調(diào)整，使之在總體上保持協(xié)調(diào)。將總目標分解為若干個層次的分目標，需要有很大的創(chuàng)造性，要有豐富的科學技術(shù)知識與實踐經(jīng)驗。目標分解需反復地進行，直到滿意為止。11/18/202292定性分析法：目標－手段分析法目標一手段分析法，就是將要達到的控制能源消耗的目標－手段分析11/18/202293控制能源消耗的目標－手段分析11/9/202234定性分析法：因果分析法因果分析法是利用因果分析圖來分析影響系統(tǒng)的因素，并從中找出產(chǎn)生某種結(jié)果的主要原因的一種定性分析方法。系統(tǒng)某一行為(結(jié)果)的發(fā)生，絕非一種或兩種原因所致，往往是由于多種復雜因素的影響所致。為了分析影響系統(tǒng)的重要因素，找出產(chǎn)生某種結(jié)果的主要原因，系統(tǒng)分析人員廣泛使用了一種簡便而有效的定性分析方法―因果分析法。11/18/202294定性分析法：因果分析法因果分析法是利用因果分析圖來分析影響系因果分析圖11/18/202295因果分析圖11/9/202236用于分析產(chǎn)品質(zhì)量問題的因果關系圖11/18/202296用于分析產(chǎn)品質(zhì)量問題的因果關系圖11/9/202237定性分析法：KJ法從很多具體信息中歸納出問題整體含義的一種分析方法。它的基本原理是，把每個信息做成卡片，將這些卡片攤在桌子上觀察其全部，把有“親近性”的卡片集中起來合成為子問題，依次做下去，最后求得問題整體的構(gòu)成。這種方法把人們對圖形的思考功能與直覺的綜合能力很好地結(jié)合起來，不需要特別的手段和知識，不論是個人或者團體都能簡便地實行。11/18/202297定性分析法：KJ法從很多具體信息中歸納出問題整體含義的一種KJ法的實施步驟盡量廣泛地收集與問題可能有關的信息，并用關鍵的語句簡潔地表達。一個信息做一張卡片，卡片上的標題記載要簡明易懂。如果是團體實施，則要在記載前充分協(xié)商好內(nèi)容，以防誤解。把卡片攤在桌子上通觀全局，充分調(diào)動人的直覺能力，把有“親近性”的卡片集中到一起作為一個小組。給小組取個新名稱，其注意事項同步驟(1)。這個小組是由小項目(卡片)綜合起來的，應把它作為子系統(tǒng)來登記。這個步驟不僅要憑直覺，而且要運用綜合和分析能力發(fā)現(xiàn)小組的意義所在。重復步驟(3)和(4)，分別形成小組、中組和大組，但對難以編組的卡片不要勉強地編組，可把它們單獨放在一邊。把小組(卡片)放在桌子上進行移動，根據(jù)小組間的類似關系、對應關系、從屬關系和因果關系等進行排列。將排列結(jié)果畫成圖表，即把小組按大小用粗細線框起來，把一個個有關系的框用“有向枝”(帶箭頭的線)連接起來，構(gòu)成一目了然的整體結(jié)構(gòu)圖。觀察結(jié)構(gòu)圖，分析其含義，取得對整個問題的明確認識。11/18/202298KJ法的實施步驟盡量廣泛地收集與問題可能有關的信息，并用關應用舉例11/18/202299應用舉例11/9/202240基本情況20世紀60年代未，美國紐約市負責全市供水的供水委員會擬定了一個擴建供水網(wǎng)的工程計劃。全計劃預計耗資10億美元，分五階段執(zhí)行，全部竣工后可滿足40年后紐約市的人口增加25%時的需求。這個計劃遭到了預算局的反對，它們認為供水委員會預估的人口增長率是過分的，和實際不符。但供水委員會想做出大成績，一心堅持這種增長率是合理的，在這種情況下，預算局請麻省理工學院的系統(tǒng)分析人員對工程進行系統(tǒng)分析。經(jīng)過分析提出的設計案，節(jié)約額為1億美元，僅是技術(shù)上可節(jié)約節(jié)約額的2/3。11/18/2022100基本情況20世紀60年代未，美國紐約市負責全市供水的供水委員紐約市供水系統(tǒng)現(xiàn)狀約市的自來水供給系統(tǒng)的組成：–供水委員：負責直徑25cm以上的管道，稱為一級管道(即干線管道)；–另一部門：負責直徑15cm以下的管道，稱為二級管道(把水送到用戶的管道)。供水委員會的最初設計方案：–增設80公里長的直徑為71cm的一級管道，預計耗資10億美元，分5個階段實施，壽命40年。11/18/2022101紐約市供水系統(tǒng)現(xiàn)狀約市的自來水供給系統(tǒng)的組成：11/9/20紐約市供水網(wǎng)擴建工程的系統(tǒng)分析系統(tǒng)分析的過程和方法：–明確問題，劃定系統(tǒng)范圍；–設立系統(tǒng)目標；–收集資料；–制定標準－指標體系；–擬定方案；–建立分析模型；–綜合評價。11/18/2022102紐約市供水網(wǎng)擴建工程的系統(tǒng)分析系統(tǒng)分析的過程和方法：11/9系統(tǒng)分析——明確問題原始設計方案：–只考慮供水網(wǎng)的地理幾何布局；–只有一個目標，即一級網(wǎng)絡終端的自來水壓力必須達到2.8kg/cm；–工程的預計使用期限為40年；–整個網(wǎng)絡只依靠重力把水送到終端。11/18/2022103系統(tǒng)分析——明確問題原始設計方案：11/9/202244系統(tǒng)分析——明確問題原始設計方案存在的問題：–規(guī)定很隨意、草率，沒有考慮這些投資是否是系統(tǒng)中最需要的投資；–工程目標過于單一化、絕對化；–沒有將整個供水作為一個系統(tǒng)，供水部門之間沒有相互配合從效果和費用的角度進行論證評價。11/18/2022104系統(tǒng)分析——明確問題原始設計方案存在的問題：11/9/202系統(tǒng)分析——明確問題本次系統(tǒng)分析受到的制約和邊界條件：–設計所受到的制約有些是物理方面的，這些制約由傳統(tǒng)工程設計師就可以很好地解決，然而有些制約是經(jīng)濟性的、社會性的，則需由系統(tǒng)分析師來處理。–系統(tǒng)分析工作本身也受到許多制約。首先就是職權(quán)的制約。它只能起咨詢作用，提出一些發(fā)人深思的問題，提出解決問題的最優(yōu)方案。但是在實踐過程中，很難實施技術(shù)上的最優(yōu)方案，因為這些方案往往會遭到有關部門的反對，所以最后實施的往往只是一些為各有關部門均能接受的折中方案(或滿意方案)。11/18/2022105系統(tǒng)分析——明確問題本次系統(tǒng)分析受到的制約和邊界條件：11/系統(tǒng)分析——明確問題最終的決策權(quán)：–系統(tǒng)分析工作是紐約市預算當局要求搞的，他們想利用系統(tǒng)分析的結(jié)果來推遲審批供水委員會的工程設計計劃。–但是不論是預算當局，還是系統(tǒng)分析師，如果得不到供水委員會的同意，是無法提出一個完全不同的設計方案的，因為供水委員會壟斷著工程設計所需的詳細數(shù)據(jù)，并實際上擁有對其他計劃的否決權(quán)。因此，在這種情況下，系統(tǒng)分析師也只能提出一個折中方案。11/18/2022106系統(tǒng)分析——明確問題最終的決策權(quán)：11/9/202247系統(tǒng)分析——制定目標原先方案的目標：–只有一個就是終端水壓達到2.8kg/cm。但是作為一個供水系統(tǒng)，城市用水部門是多樣的，不同的用戶對供水系統(tǒng)的質(zhì)量要求不同。–大部分是工業(yè)用水；–?左右為家