第四章 土木系统评价、系统预测和决策,2(55),4-1 土木系统评价,系统的评价在系统工程中是一个非常重要的问题。 解决实际问题时，往往根据系统工程的方法开发出多个系统解决方案，到底采用那个方案，那个方案最优，就需要对系统进行评价。 系统评价是人们对系统（客体）做出价值判断的过程。是根据确定的目的，利用最优化的结果和各种资料，用技术经济的观点对比各种替代方案，考虑成本与效果之间的关系，权衡各种方案的利弊得失，选择出技术上先进经济上合理、现实中可行的或满意的方案。,3(55),重要性： 是系统决策的基础，是方案实施的前提； 是决策人员进行理性决策的依据； 是决策者和方案执行者之间相互沟通的关键； 有利于发现问题，并对问题加以解决。复杂性： 多目标性 既有定量指标，又有定性指标 人的价值观的影响,4(55),一、系统评价的标准、内容和步骤,一杯水和一颗钻石哪个更有价值？ 对同一具体问题，评定的价值也可能不同。就某一具体评价问题来说，由于评价主体所处的立场、观点、环境、目的等不同，对价值评定也就有所不同。即使对同一评价主体来讲，同一评价对象的价值也会随着时间的推移有可能发生变化,5(55),系统因具体形态不同，综合评价的因素很多，评价标准也不一样，一般综合评价的标准有以下儿个方面:,6(55),系统单项评价的内容包括技术评价、经济评价、社会评价和对其他指标的评价。在系统综合评价的基础上，做出对系统方案或决策的优先顺序的结论。,7(55),1)技术评价评价的内容有可靠性，可控性、安全性、协调性、能源消耗等。评价方法有建立数学模型，采用函数关系式来表达，用运筹学的方法来优化；模拟试验，进行对比，模拟方法是在无法建立数学模型的情况下采用，模拟试验不仅要花一定的成本，而且会有一定的误差。2)经济评价其内容有总投资、成本、投资返本期、收益率、利润等。其方法是依据各个系统本身的实际情况，制订出自身的指标体系，然后利用技术经济学的方法，对各项指标进行计算和相互比较。3)社会评价定性评价与国民经济发展是否一致，从系统或子系统的角度来评价人、财、统方案的实施与社会环境、物的利益与社会整体利益是否一致；系国家法律是否一致。,8(55),系统评价一般可按三个步骤进行，即概略评价、详细评价，综合评价。,9(55),(1)概略评价概略评价是对系统方案的初选，只是依据实际经验、客观情况作出的较粗略的判断。从众多方案中筛选出几个有分析价值的方案，以便下一步作详细评价，这一步骤可以在系统可行性分析时开始进行。 (2)详细评价详细评价是对概略评价筛选下来的方案，在技术上，以及经济效益和社会效益上进行评价。技术评价是围绕功能进行评价，包括设计原理、技术参数、关键问题、先进程度、成功概率和应用情况等；经济评价是指围绕经济效益进行评价，包括寿命周期、成本返本期、投资收益率、盈亏率等；社会评价是围绕社会效益或影响来进行评价，包括社会环境、社会生活的公益或公害等。,10(55),(3)综合评价也可以称之为价值评价。是在技术、经济、社会等方面经过详细评价的基础上，综合起来进行价值评价。其目的是优选出达到预定的系统功能指标而要求的成本最低、或者以相同的成本制造出最大价值的最佳系统方案。综合评价的一般程序是：确定评价项目；使用哪些因素和指标来平衡系统方案，分析每个系统方案对每个评价项目的满足程度；依据各方案对评价的满足程度来判断系统方案的总体价值；总体价值最大的系统方案就是最优方案。,11(55),系统评价的分类,(1)按评价目的目标评价。确定系统的目标后，要对其进行评价，以明确其是否合理。规划评价。规划确定后要进行规划评价，以评价其可行性，或者进行计划评价。规划评价是比计划评价更为长远的评价。方案评价。确定方案后，要对方案进行评价，以保证其最优性。设计评价。评价土木建筑工程的设计是否取得最佳化，即是否可以获得最佳的经济效益和社会效益。,12(55),(2)按评价时间事前评价。在进行土木建筑系统开发之前进行的评价。事前评价是为了提高系统成果，从而合理制订计划或规划。中间评价。在土木建筑系统开发过程中进行的评价。是为了土木建筑系统在设计、施工中是否有必要变更和及时采取对策，而进行管理的有效措施。事后评价。在土木建筑工程建成投产和使用之后的评价。是在定量的掌握已经达到目标的同时，确定其目标以外成果。跟踪评价。跟踪评价是用来评价真实情况和实际效果而对整个系统进行全而评价。是在土木建筑工程中，对工业建筑投入生产后或民用建筑交付使用后的一段较长时间进行的评价。以便总结经验，为以后的土木建筑项目提供信息和资料。,13(55),二、土木系统评价的方法,定性评价： 1）列举法 定量评价： 2）功能法；3）加权法（关联矩阵法）；4）交叉影响矩阵法；5）层次分析法；6）模糊综合评判法此外还有很多的单项评价法。在经济评价的方法中，主要有成本效益法、价值分析法、利润评价法等；在技术评价法中，经常使用的评价方法主要有事先评价法、土木建筑工程中的结构可靠性评价法等。,14(55),评价指标的量化,1）分级评分根据专家经验或主观满意程度，分成若干等级，分别给出不同的分数值。常用三级或五级评分制。如：某建材项目成品率x，根据专家经验，x97%(5分)； 97%x95%(4分)； 95%x90%(3分)； 90%x85%(2分)； x85%(1分)；如：某建筑的使用功能,根据满意程度，很好(5)；较好(4)；一般(3)；较差(2)；很差(1),15(55),2）排队打分设有m种方案，则可采取m级记分制,最优者为m分，最劣者为1分，中间各方案可以等步长记分（步长为1分），也可以不等步长记分，灵活掌握；也可以将某一个指标的各方案数据进行排列，再根据数据的分布规律，划分出若干组别（小于10组），令最大组别的方案得分为10分，其次9分，依次类推。,16(55),3）函数表示如：某港口的天气指标可以用可装卸作业的天数 x 来衡量,越大越好 越小越好 居中最好,17(55),系统评价的方法,1）列举法本法是依据技术、经济和社会的系统评价项目，详细列举各可行方案的优缺点，分析能否克制缺点，再按各系统方案的优点对比选择出最优方案。这种综合评价的方法灵活简便，可以全面考虑问题，但比较概略，缺乏定量的根据。,18(55),2)功能法在系统的评价指标有很多个的情况下，为了便于比较，采用把多指标化为单指标的方法。设系统有几个评价指标，每个指标都有一定的“功能系数”，几个指标共有n个“功能系数”。用这些“功能系数”之积，求其几何平均值，即可求得“总功能系数”，其表达式为,式中d总功能系数;di单个功能系数，0di1 (i=1，2n)从表达式中计算得出各方案的“总功能系数”，其中“总功能系数”最大者，就是最优方案。,19(55),3）加权法加权法又称加权平均法。本法是决定方案的评价系统，利用一套相互比较而定出的评价项目的重要性系数（权系数），以及系统方案对评价项目的满足程度系数，来进行评价。,加法法则：,人们在评价时往往会综合考虑事物的方方面面，考虑事物的所长所短，往往采取“取长补短”、“好坏搭配”的思想去综合考虑事物，而加法法则能表达上述的想法。如：生活水平,其中：V为某方案的总得分，Vi为各分项的得分，wi为权系数,20(55),乘法法则：,其中：V为某方案的总得分，Vi为各分项的得分，wi为权系数,上述评价中的某一指标得分为零或特别小，那么，不管其它指标如何，总得分为0或特别小。这就是人们常说的“不可偏废”，它反映出决策者对系统有关属性的特别重视。如：港口选址,21(55),加权法又称为关联矩阵法,待评价的m个方案,n个权系数,n个评价指标,分项评价值,22(55),权系数的确定,逐对比较法逐对比较法是确定评价指标权重的简便方法之一。其基本的做法是:对各替代方案的评价指标进行逐对比较，对相对重要的指标给予较高得分（通常为1），对相对次要的指标给予较低得分（通常为0），归一化后可得到各评价项目的权重wi。,例：某企业为生产某产品制定了及格生产方案：评价指标有五个：期望利润；产品成品率；市场占有率；投资费用；产品外观,23(55),逐对比较法例表,24(55),古林法当对各评价项目间的重要性可以作出定量估计时，古林法比逐对比较法前进了一大步。它是确定指标权重和方案价值评定量的基本方法。,25(55),5）层次分析法,层次分析法（Analytical Hierarchy Process）是美国匹兹堡大学运筹学家A.L saaty教授于本世纪70年代初，提出的一种层次权重决策分析方法。该方法把复杂问题中的各种因素，通过划分相互联系的有序层次，使之条理化，并根据一定的客观现实的判断，就每一层次的元素相对重要性给以定量表示，并利用数学方法确定全部要素的相对重要性次序（权重），从而帮助人们更好地进行评价与决策。目前，AHP在能源政策分析、产业结构研究、科技成果评价、发展战略规划、人才考核评价以及发展目标分析等方面得到了广泛的应用，取得了令人满意的成果。,26(55),AHP是一种能将定性分析与定量分析相结合的系统分析方法。在进行系统分析时，有些问题难以甚至根本不可能建立数学模型进行定量分析；也可能由于时间紧迫，对有些问题还来不及进行过细的定量分析，只需做出初步的选择和大致的判断就行了。这时若应用AHP方法进行分析，就可以简便而迅速地解决问题。AHP是一种分析多目标、多准则的复杂大系统的有力工具。它具有思路清晰、方法简便、适用面广、系统性强等特点，便于普及推广，可成为人们工作和生活中思考问题、解决问题的一种方法，且最适宜于解决那些难以完全用定量方法进行分析的决策问题。,27(55),AHP方法步骤： （1）分析评价系统中各基本要素之间的关系，建立系统的递阶层次结构（分解法、ISM法）； （2）对同一层次的各要素关于上一层次中某一准则的重要性进行两两比较，构造判断矩阵（专家调查法）； （3）由判断矩阵计算被比较要素对于该准则的相对权重（方根法）； （4）计算各层要素相对于系统目的（总目标）的合成（总）权重，并据此对方案等排序（关联矩阵表或加权法）。,28(55),(1)建立层次分析的结构模型：用AHP分析问题，首先要把问题条理化、层次化，构造层次分析的结构模型。这些层次大体上可分为3类：1、最高层：在这一层次中只有一个元素，一般是分析问题的预定目标或理想结果，因此又称目标层；2、中间层：这一层次包括了为实现目标所涉及的中间环节，它可由若干个层次组成，包括所需要考虑的准则，子准则（指标），因此又称为准则层；3、最底层：表示为实现目标可供选择的各种措施、决策、方案等，因此又称为措施层或方案层。层次分析结构中各项称为此结构模型中的元素。,29(55),30(55),目标层,O(选择旅游地),准则层,方案层,如：选择旅游地,如何在3个目的地中按照景色、费用、居住条件等因素选择.,31(55),农村发展方案结构图,32(55),在确定各层次各因素之间的权重时，如果只是定性的结果，则常常不容易被别人接受，因而Santy等人提出：一致矩阵法，即： a. 不把所有因素放在一起比较，而是两两相互比较。 b. 对此时采用相对尺度，以尽可能减少性质不同的诸因 素相互比较的困难，以提高准确度。判断矩阵A是表示本层所有因素针对上一层某一个因素的相对重要性的比较。判断矩阵的元素Aij用Santy的19标度方法给出。,（2）构造判断矩阵构造判断矩阵是人们给出每一层次各要素之间的相对重要性。,33(55),显然,心理学家认为成对比较的因素不宜超过9个，即每层不要超过9个因素。,34(55),Santy判断矩阵标度定义,35(55),设要比较各准则C1,C2, , Cn对目标O的重要性,A成对比较阵,A是正互反阵,要由A确定C1, , Cn对O的权向量,选择旅游地,稍加分析就发现上述成对比较矩阵有问题,36(55),成对比较的不一致情况,允许不一致，但要确定不一致的允许范围,