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1、第7讲 系统综合评价,引例,某市中心有一座商场，由于街道狭窄，人员车辆流量过大，经常造成交通堵塞。市政府决定解决这个问题，经过有关专家会商研究制定出三个可行方案：c1：在商场附近修建一座环形天桥；c2：在商场附近修建地下人行通道；c3：搬迁商场。决策的总目标是改善市中心交通环境。你作为承担本项工作的主要人员,请对该市改善市中心交通环境问题作出决策分析。,通车能力方便群众基建费用不宜过高交通安全市容美观,天哪！如何决策分析?,在商场附近修建一座环形天桥在商场附近修建地下人行通道搬迁商场,从哪些方面来评价方案呢?,方案：,引例2,常春藤学府如宾夕尼亚大学、哈佛大学、普林斯大学等国外高等学府，选择的
2、标准是什么？,学习成绩,综合素质,价值观念,40%,40%,20%,具有清楚的思维、表达、写作能力,有形成概念和解决问题的能力,具有独立思考的能力,具有敢于创新和独立工作的能力,熟悉不同的思维方式,优质人具备的品质,教学目的与要求通过本章的学习，了解系统综合评价的有关概念掌握系统综合评价的程序、常用评价方法和指标体系,【教学重点和难点】重点：1、系统综合评价的程序2、系统综合评价的指标体系3、系统综合评价的常用方法难点：系统综合评价方法的具体应用,【课时分配】本讲6课时。复习思考题:P240页 8-5、8-6。参考资料：1徐克绍主编系统工程原理与方法上海：上海科技普及出版社，19962许志国.
3、系统科学.上海：上海科技教育出版社，2000,系统综合评价概述,指标评价法,模糊评价法,层次分析法,关联矩阵法,本讲教学内容,一、系统综合评价概述,系统综合评价概述,决策,选择评价方法、建立评价模型,分析、计算评价值,综合评价,认识评价问题（5W1H）,搜集、整理、分析资料,系统评价程序示意图,天哪！有哪些评价指标?,其实质是多目标决策,大多在确定性问题评价中应用，如果问题完全可量化，则可采用优化技术来评价与选择方案。,确定三个目标中的各自的重要度，以及评价的标准、依据和方法。,对于复杂的系统工程问题，一方面要把系统分解为若干子系统，分别建立模型，应用系统分解方法求得各个指标的最优解；另一方面
4、要把这些工作综合起来，成为一个完整的系统方案，再对这个系统方案作出明确的评价，从而确定一个满足评价指标系的方案。将各项指标（或目标）尽可能数量化；在指标数量化的基础上，将所有指标（或目标）综合归一化。,使评价指标具有可比性,各项指标数量化之后，必须使各指标的量纲一元化，这样才能做到所有指标综合归一化。在量纲无法一元化时，采取无量纲化处理办法。即将各种方案在同一指标（或同一目标）下加以比较，得出各种方案的无量纲的比较分值，采用加权平均法计算每一方案的总分，再评价各方案的优劣。,注意的是：,例如评价汽车速度参数时，时速以小为劣；评价油耗参数时，油耗以大为劣。,例如，现有三个方案，每个方案有二项指标
5、评价的结果如下：,劣解,非劣解,非劣解,系统综合评价与系统分析的关系：第一，系统评价是一项技术性的工作，由研究者即系统工程项目组承担；而决策则是一项领导工作，是领导者的权力与责任。第二，评价是决策的依据，但是重大问题的决策往往还有一引起看不见的（不公开的）因素在起作用，而这些因素往往不能纳入系统工程项目的评价内容之中。综合来看，系统评价与系统分析及系统决策都不是独立的，它们在系统工程问题的研究与分析中，存在着不可分割的相辅相成的关系。,二、指标评价法,通常采用五级分别：最优的为1.0，依次为0.8，0.6，0.4，0.2。也可以划分其他不同级别和相应的分值。,例如,例如：现一项工程，有三个方案
6、可供选择。经专家对每个方案从按期完工、成本、质量、施工难易度和美观5个方面进行评价。请从中选择一个最满意的方案。,设三个可供选择方案为X、Y、Z。评价的指标按期完工、成本、质量、施工难易度和美观分别为U1、U2、U3、U4、U5。,同理，可得到U3、U4、U5的满意度系数。,V10.330.46+0.160.200.330.100.110.60.70.450.31,V20.330.180.160.400.330.400.110.150.070.23 0.29,V3=0.40,三、模糊评价法,在现实世界中，经常遇到带有不确定性的系统工程问题。不确定性因素一般有两类：随机性引起的和模糊性引起的。随
7、机性引起的不确定问题，常采用统计方法处理给出事件试验的各种结果的发生概率。模糊性引起的不确定问题，常规的数学和建模方式很难处理，而应根据模糊理论，采用模糊评判法进行处理。,好、较好、一般、不好等。有学生的评价有教学管理部门的评价教学督导的评价教研室的评价等。,某高校评价教学质量的原始表格及某班25名同学对某教师评价的意见的统计结果如下：表1 某大学教师教学质量评价表（学生用）课程名：任课教师：填表班级：,经分析计算所得到的综合评价结果如下：表2 某教师教学质量综合评价结果课程名：任课教师：评价人数：25人,F=f1,f2,f3,f4,f5,f6,f7,f8,E=好，较好，一般，较差,F=准备充
8、分、内容熟练,思路清晰、逻辑性强,板书整洁、图线醒目,深入浅出、讲述生动,辅导负责、答疑认真,作业适当、批改认真,启发思维、培养能力,要求严格、学有收获,在实例中，R=8*4的矩阵,WF为评价项目或指标的权重系数向量。权重的确定按专家法两两比较的方法来构建WF=(0.15,0.1,0.1,0.15,0.1,0.1,0.15,0.15),另外，评语集的数值化结果(标准满意度向量)或权重（归一化的结果）WE=（100,85,70,55）WE=(0.32,0.27,0.23,0.18),S=WFRS=(0.162,0.444,0.348,0.046)综合得分=80.83。,四、层次分析法,许多评价问
9、题的评价对象属性多样、结构复杂，难以完全采用定量方法或简单归结为费用、效益或有效度进行优化分析与评价，也难以在任何情况下，做到使评价项目具有单一层次结构。例如投资效果的评价、科研课题的评价等。,投资效果评价结构模型,(目的),(准则),(方案),课题1,课题2,课题n,(目的),(准则),(方案),层次分析法应用举例投资效果分析,建立系统的递阶层次结构,风险、收益、流转,兴建工厂,购置资产,存入银行,建立各阶层的判断矩阵A，并进行一致性检验。,A=(aij)(aij)是各要素i与要素j相比的重要性标度。标度定义如下：,可得：判断矩阵及重要度计算和一致性检验的过程与结果，如下表：,两个要素相比，
10、后者比前者重要性标度,倒数,B1：风险B2：收益B3:流转,求各要素相对于上层某要素（准则）的归一化相对重要度向量。一致性检验。(方根法),需要注意的是：,当一致性检验（C.I.）未通过时需对判别矩阵进行重新调整。,计算各方案的重要度和结果，备选方案排序。,Bi,Cij,结果表明，三个方案的优劣顺序为：C1，C3，C2，且方案C1明显优于C3和C2。,AHP一般方法,1、建立评价系统的递阶层次结构三个层次最高层：这一层只有一个要素，一般是分析问题的预定目标或期望实现的理想结果，是评价的最高准则目标层。中间层：包括实现目标所涉及的中间环节，包括所需要考虑的准则、子准则等准则层。最低层：表示为实现
11、目标可供选择的各种方案、措施等，是评价对象的具体化方案层。,三种结构完全相关结构：如投资效益分析。完全独立结构树形结构。混合结构如科研课题评选。两种建立递阶层次的方法分解法：目的分目标（准则）指标(子准则)方案解释结构模型法(ISM法)：评价系统要素的层次化。,几个需要注意的问题递阶层次结构中的各层次要素间须有可传递性、属性一致性和功能依存性，防止人为地加进某些层次。每一层次中各要素所支配的要素一般不超过9个，否则会给两两比较带来困难。有时一个复杂的问题分析仅仅用层次结构难以表达，需要引进循环或反馈等。,2、构造判断矩阵判断矩阵的性质0aij9,aii=1,aji=1/aij两两比较判断的次数
12、应为n(n-1)/2次。定量指标的处理遇有定量指标(物理量、经济量等)时，除按原方法构造判断矩阵外，还可用具体数值直接相比。指标规范化处理，使其具有可比性。,一致性检验方法计算一致性指标:C.I.=(max-n)/(n-1),当一致性检验（CI）未通过时需对判别矩阵进行重新调整。,需要注意的是：,查找相应的平均随机一致性指标R.I.：参见教材P230页。计算一致性比例C.R.：,3、要素相对权重或重要度向量W的计算方法,权重的确定方法：专家法百分比法两两比较法连环比较法经验法.,案例：过河方案的代价与效益分析。某港务局要改善一条河道的过河运输条件。为此要确定是否建立桥梁或隧道以代替现存的轮渡，
13、评价指标体系如下：,过河收益A1,经济收益B11,社会收益B12,环境收益B13,节省时间C11,收入C12,岸间商业C13,当地商业C14,建筑就业C15,安全可靠C16,交往沟通C17,自豪感C18,舒适C19,进出方便C110,美化C111,桥梁D1,隧道D2,渡船D3,过河代价A2,经济代价B21,社会代价B22,环境代价B23,投入资金C21,操作维护C22,冲击渡船业C23,冲击生活方式C24,交通拥挤C25,居民搬迁C26,汽车排放物C27,对水的污染C28,对生态的破坏C29,桥梁D1,隧道D2,渡船D3,若各判断矩阵符合一致性要求，则各方案关于收益的总权重为：,同样方法得到到
14、各方案关于代价的总权重为：,综合评价结果(各方案的收益/代价)如下：桥梁（D1）：收益/代价=1.58隧道（D2）：收益/代价=0.62轮渡（D3）：收益/代价=1.17结论：方案D1优于D3，两者优于D2。,五、关联矩阵法,关联矩阵（relevance matrix）法是常用的综合评价方法之一。设有A1，A2，An是某评价对象的m个替代方案。x1，x2，xn是评价替代方案的n个评价指标。w1，w2，wn是n个评价指标的权重。vi1，vi2，vin是第i个替代方案Ai的关于xj指标（j=1，2，n）的价值评定量，相应的关联矩阵表如下表所示。,应用关联矩阵评价方法的关键，在于确定各评价指标的相对
15、重要度，即权重wi，以及由评价主体给定的评价指标的评价尺度。下面结合一实际例子来介绍两种确定权重及评价尺度的方法。,某市为减少交通事故制定的三种措施，设置防事故栅栏，设置人行道，设置交通信号。请综合决策选择措施。,设置防事故栅栏,设置人行道,设置交通信号,综合评价指标:,死亡者的减少负伤者的减少经济损失的减少外观实施费用,方案,用表格的形式对指标的所有评价指标进行两指标间重要程度的判定。,判定为更重要的指标给1分，相对应的另一个就为不重要的指标给0分。,把各个评价指标的得分相加，归一化（即所以指标平分的合计值为1）后即得各指标的权重。,对于设置防事故栅栏：v1=0.43+0.32+0.12+0
16、.25=3,对于设置人行道：v2=0.44+0.33+0.13+0.21=3,对于设置交通信号：v3=0.42+0.31+0.11+0.25=2.2,这样，A1，A2方案有了同等的分值，属于待选方案。A3属于淘汰方案。,要在A1，A2中进一步选择时，需加入新的因素后方可确定。,某市为减少交通事故制定的三种措施，设置防事故栅栏，设置人行道，设置交通信号。综合评价三种措施的优劣。,设置防事故栅栏,设置人行道,设置交通信号,方案,综合评价指标,死亡者的减少负伤者的减少经济损失的减少外观实施费用,按评价指标自上而下地两两比较重要性，并用数值填入表中（按前面的指标评分法）,按同样的方法，确定其它指标的权重系数,对于设置防事故栅栏：v1=0.620.36+0.210.30+0.070.33+0.030.20+0.070.19=0.3286,对于设置人行道：v2=0.4160,对于设置交通信号：v3=0.2554,结论：在此题所给数值的情况下，判定的结果是设置人行道为最好。,
