系统结构模型法(ISM法)

ISM法的编程实现摘要：本文提出了一种新的ISM算法，应用数据结构知识，把系统中的要素及要素之间的上下位关系看作是一个或几个图，并以动态邻接链表形式存储。

设计了该算法的流程图，并介绍了基于该算法开发出的ISM法程序。

随着系统要素个数的增加，程序的时间复杂度和空间复杂度都只是呈线形增长。

关键词：ISM法邻接链表算法The engineering and applied study of ISM producure inTeaching fieldAbstract:This article brings forward a new arithmetic of Interpretative Structural Modeling Method (ISM in short),according to the knowledge of Data of Structure. The new arithmetic regards the system’s elements and the top-bottom relation between elements as one or a few graphs. Those graphs are saved with dynamic chain form format. Besides, this paper designs a flow chart of the new arithmetic, and introduces an ISM procedure that developed according to this arithmetic. Along with the increment of the system factor pieces, the time complicacy degree and the space complicacy degree of the procedure all just present the line form increase.Key words: ISM;adjoining;chain form;software1引言ISM法(Interpretative Structural Modeling Method,简称ISM法)是一种分析系统结构的方法。

1.引言1.1 设计目的解释结构模型法是现代系统工程中广泛应用的一种分析方法，能够利用系统要素之间已知的零乱关系，用于分析复杂系统要素间关联结构，揭示出系统内部结构。

本次课程设计的目的是，通过对大学生身边实际问题的分析，掌握运用ISM方法对复杂问题进行建模的过程，提高学生系统分析以及运用计算机求解问题的能力，强化计算机实际应用能力。

1.2设计的意义在课程设计的过程中将理论知识应用到实际的操作过程，使得理论与实践能很好地结合。

与此同时应用一些相关的计算机知识，使设计者能很好地掌握以前没有掌握的各种知识，并且能在以后的实际生活和学习中能熟练准确地运用，以便降低解决问题的难度，提高解决问题的效率。

另外，在设计过程中通过小组分配任务，使得设计者明确如何准确按时的完成自己的任务，以及单独解决问题的能力得以提高，也明白了合作的重要性。

1.3设计的内容在明确问题背景的前提下，通过分析问题，找出存在的主要影响因素，运用解释结构模型的方法解决问题，是原有问题得以优化，达到设计的目的。

同时对用到的方法加以详细的阐述，对方法解决问题时的步骤做以具体的安排。

在现代社会高速发展的状态下，对兰州市的公共交通发展进行分析研究，找出其影响因素，运用解释结构模型（Interpretative Structural Modeling Method,简称ISM 方法）法对其进行优化更新，找到最优的方案。

1.4设计任务在对实际问题实际调查过程中，明确现有问题的缺陷和不足，通过各种方法，找出解决实际问题的有效方法，再通过手工或者计算机的编程计算找到最优的方案，使最终的方案在原始方案的基础上得以优化，更进一步的改进原始的方案，从而满足现实的需求，以节省成本，赢取利润.。

此次课程设计是利用解释结构模型方法首先对影响兰州市公共交通的发展因素进行分析，确定关键的因素，然后利用此方法解决关键因素引起的关键问题，在通过逐层逐次的分解和分析之后，对兰州市公共交通的发展进行优化，找到最优的解决方案，以满足现实生活的需求。

1.引言1.1 设计目的解释结构模型法是现代系统工程中广泛应用的一种分析方法，能够利用系统要素之间已知的零乱关系，用于分析复杂系统要素间关联结构，揭示出系统内部结构。

本次课程设计的目的是，通过对大学生身边实际问题的分析，掌握运用ISM方法对复杂问题进行建模的过程，提高学生系统分析以及运用计算机求解问题的能力，强化计算机实际应用能力。

1.2设计的意义在课程设计的过程中将理论知识应用到实际的操作过程，使得理论与实践能很好地结合。

与此同时应用一些相关的计算机知识，使设计者能很好地掌握以前没有掌握的各种知识，并且能在以后的实际生活和学习中能熟练准确地运用，以便降低解决问题的难度，提高解决问题的效率。

另外，在设计过程中通过小组分配任务，使得设计者明确如何准确按时的完成自己的任务，以及单独解决问题的能力得以提高，也明白了合作的重要性。

1.3设计的内容在明确问题背景的前提下，通过分析问题，找出存在的主要影响因素，运用解释结构模型的方法解决问题，是原有问题得以优化，达到设计的目的。

同时对用到的方法加以详细的阐述，对方法解决问题时的步骤做以具体的安排。

在现代社会高速发展的状态下，对兰州市的公共交通发展进行分析研究，找出其影响因素，运用解释结构模型（Interpretative Structural Modeling Method,简称ISM 方法）法对其进行优化更新，找到最优的方案。

1.4设计任务在对实际问题实际调查过程中，明确现有问题的缺陷和不足，通过各种方法，找出解决实际问题的有效方法，再通过手工或者计算机的编程计算找到最优的方案，使最终的方案在原始方案的基础上得以优化，更进一步的改进原始的方案，从而满足现实的需求，以节省成本，赢取利润.。

此次课程设计是利用解释结构模型方法首先对影响兰州市公共交通的发展因素进行分析，确定关键的因素，然后利用此方法解决关键因素引起的关键问题，在通过逐层逐次的分解和分析之后，对兰州市公共交通的发展进行优化，找到最优的解决方案，以满足现实生活的需求。

结构模型ISM(Interpretive Structure Model )邻接矩阵的数学形式 （图论－矩阵）（见后面） 设系统S 有n 个元素， S=［e 1、e 2、…e n ］ 则邻接矩阵A = 111112112212221121212n n n n n nn nS e a a a S e a a a S e a a a nS S S e ee ⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦1 当S i 对Sj 有影响 其中各元素 a ij ＝0 当S i 对Sj 无影响这是布尔矩阵，应遵循布尔矩阵运算规则①逻辑和 AUB ＝C （C 为布尔矩阵对应元素）c ija ij Ub ijmax {},ij ij a b②逻辑乘 A B ＝C （C 为布尔矩阵对应元素） cijaijbijmin {},aij bij③A 和B 乘积 AB=D d ij a i1 b 1j a 12b 2j …{}in njik kj i11j i22j in nj 1a b a b =max min(a ,b ),min(a ,b ),,min(a ,b )n k =邻接矩阵的性质①邻接矩阵与系统结构模型图一一对应12345123450000010000100100010000100e e e e e e e e e e ⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦③邻接矩阵A 转置后的A T 是与A 相应的结构模型图箭头反过来后的图的相应的邻接矩阵010001010⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦123123000101010e e e e e e ⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦③邻接矩阵中如有一列元素都是0（如第I 列），则e i 是系统的源点，如图中的（e 5），如有一行（如K 行）元素全为0，则e k 为汇点，如图中的e 1④如果从e i 出发经k 段支路到达e j ， 我们就说e i 与e j 之间有“长度”为k 的通路存在。

我们计算A K ，得出的n ×n 方阵中各元素表示的便是相应各单元间有无“长度”为k 的通路存在。

3.2解释结构模型系统是由许多具有一定功能的要素（如设备、事件、子系统等）所组成的，各要素之间总是存在着相互支持或相互制约的逻辑关系。

在这些关系中，又可以分为直接关系和间接关系等。

为此，开发或改造一个系统时，首先要了解系统中各要素间存在怎样的关系，是直接的还是间接的关系，只有这样才能更好地完成开发或改造系统的任务。

要了解系统中各要素之间的关系，也就是要了解和掌握系统的结构，建立系统的结构模型。

结构模型化技术目前已有许多种方法可供应用，其中尤以解释结构模型法（InterpretativeStructuralModeling,简称ISM）最为常用。

3.2.1结构模型概述一、解释结构模型的概念解释结构模型（ISM）是美国华费尔特教授于1973年作为分析复杂的社会经济系统有关问题的一种方法而开发的。

其特点是把复杂的系统分解为若干子系统（要素），利用人们的实践经验和知识，以及电子计算机的帮助，最终将系统构造成一个多级递阶的结构模型。

ISM属于概念模型，它可以把模糊不清的思想、看法转化为直观的具有良好结构关系的模型，应用面十分广泛。

从能源问题等国际性问题到地区经济开发、企事业甚至个人范围的问题等，都可应用ISM来建立结构模型，并据此进行系统分析。

它特别适用于变量众多、关系复杂且结构不清晰的系统分析，也可用于方案的排序等。

所谓结构模型，就是应用有向连接图来描述系统各要素间的关系，以表示一个作为要素集合体的系统的模型，图3-1所示即为两种不同形式的结构模型。

图3-1两种不同形式的结构模型结构模型一般具有以下基本性质：（1）结构模型是一种几何模型。

结构模型是由节点和有向边构成的图或树图来描述一个系统的结构。

节点用来表示系统的要素，有向边则表示要素间所存在的关系。

这种关系随着系统的不同和所分析问题的不同，可理解为“影响”、“取决于”、“先于”、“需要”、“导致”或其他含义。

（2）结构模型是一种以定性分析为主的模型。

利用ISM方法对“教学质量制约因素系统”的结构分析【摘要】随着学校规模的不断扩大，人们普遍认为教育的质量有不同程度的下降，而学校的教学质量下降是造成学校教育质量下降的直接原因。

影响学校教学质量的因素有很多，主要从学校内部来探讨影响教学质量的要素.本文为从根本上解决学校教学质量下降的问题，有效的运用解释结构模型，分析各要素之间的关系，以提供一定的依据。

【关键词】解释结构模型；教学质量；因素引言随着学校规模的不断扩大,学校的质量问题越来越突显，人们普遍认为学校教育质量下降，而造成教育质量下降最直接的原因是教学质量的下降。

教学工作时学校工作的核心，是学校发展的生命线，因此要提高学校教育质量首先要提高学校的教学质量。

目前学校的教学工作还存在着不少问题影响着教学质量的提高，分析影响教学质量的制约因素，对从根本上解决学校教学质量下降问题具有重要的现实意义。

一、哲学中联系的基本观点在唯物辩证法中，联系的观点是一个基本的观点，它要求我们从客观事物本身所具有的联系出发去把握事物, 在处理实际问题时,既要注意到事物自身的联系,也要注意到与其它事物之间的联系。

作为一个整体,制约学校教学质量的因素之间的联系也是非常紧密的.因此，有必要对影响教学质量的各要素进行科学的分析，为改善教学质量作依据。

二、教学质量制约的因素（一)教师因素教师作为教育教学活动的主要实施者，是提高教学质量的决定因素，良好的师德和渊博的学识是学校教师最基本的要求，也是确保教学质量的关键。

随着学校规模的不断扩大，学校教师队伍严重短缺，使得教师的教学活动难以展开。

在大班教学的现实条件下，教师只能以讲授为主，有的只是一味地的照本宣科，缺乏精辟的解读，单一陈旧的教学方法使学生缺乏学习的热情与动力，学习过程变成了机械运动。

过重的教学工作压力使教师没有过多的时间进行只是的更新和补充,导致教师的专业素质得不到更好的发展.(二）学生因素学生是教育活动的主体，教学质量是学生的学习机会是否得到真正满足的体现。

解释结构模型ISM结构模型ISM（Integrated Structural Model）是一种用于描述和分析系统结构的综合性建模方法。

该方法主要用于研究和设计复杂系统（如企业、组织或机构）的结构与运作方式。

本文将解释ISM的概念和特点，并介绍ISM的基本建模过程及其在实际应用中的价值。

1.ISM的概念和特点：ISM的基本概念是将一个复杂的系统分解为一系列互相关联的子系统。

这些子系统可以是物理的、信息的、决策的，或者是其他特定功能领域的，彼此之间相互作用，共同达成系统的整体目标。

ISM的特点有以下几点：1）综合性：ISM可以处理包括物质、信息和能量在内的多种系统要素，实现对系统整体的综合分析。

2）层次性：ISM将系统分解为多个层次的子系统，并通过层次间的相互关系进行综合分析。

3）关联性：ISM注重系统中各个组成部分之间的相互关联和相互作用，从而能够揭示系统整体的行为特征。

4）动态性：ISM能够反映系统的动态演化，捕捉系统结构及其变化的过程。

2.ISM的基本建模过程：ISM的建模过程包括以下几个步骤：1）确定目标：明确研究对象和研究目标，定义需要解决的问题和达成的目标。

2）定义系统边界：界定系统的范围和边界，确定系统所包含的组成部分和相互关系。

3）分析系统结构：对系统进行分解，确定系统的层次结构，识别子系统和它们之间的关系。

5）分析系统性能：分析系统的性能和行为，评估系统的结构是否能够实现预期目标，并分析系统各层次之间的相互作用。

6）优化系统结构：通过调整子系统之间的连接和信息流，优化系统的结构，以实现更好的性能。

3.ISM在实际应用中的价值：ISM具有很高的实用性，被广泛应用于各类复杂系统的建模和分析，包括企业管理、组织设计、项目管理等。

具体有以下几个方面的价值：1）综合分析：ISM能够将系统的各个要素、层次和关系进行综合分析，有助于全面理解系统的运作机制。

2）结构优化：通过ISM建模，可以发现不同层次之间的矛盾和冲突，并通过调整系统结构实现性能的优化。