ISM、HDT、DSM

ISM

ISM英文全称Interpretative Structural Modeling Method;中文名为解释结构模型,台湾翻译成诠释结构模型。大陆另外一个比较少用的名词叫解析结构模型

英文全称中有叫Interpretative Structural Model

一句话来说,ISM就是在不损失系统功能的前提下给出最简的,层次化的拓扑图。ISM就干两件事。

最简是求解一般性骨架矩阵(骨干矩阵,骨架矩阵);

层次化即层级抽取的方式

ISM方法是用拓扑层级的方式展示结果,形象直观。并且有很多衍生的方法。

2003年,黄炜在《黑客与反黑客思维研究的方法论启示——解释结构模型新探》的硕士论文中详细阐述了六种解释结构模型,并给出了界定与命名。

其论文推演的过程为:

先从经典ISM开始,根据不同的情况分别界定了,博弈解释结构模型方法(Game Interpretative Structural Modeling Method, 简称GISM方法)。

模糊解释结构模型方法(Fuzzy Interpretative Structural Modeling Method, 简称FISM方法)把布尔值域,推广到[0,1]范围的模糊论域。

阻尼解释结构模型方法(Damp Interpretative Structural Modeling Method, 简称DISM方法)该方法把[0,1]范围的模糊论域推广到[-1,1]的模糊论域。

虚解释结构模型方法(Virtual Interpretative Structural Modeling Method, 简称VISM方法)把[-1,1]的模糊论域推广的虚数的模糊论域,这只是数学上一种推广,正如作者所言,他也并不清楚这种推广有何现实运用。

函数解释结构模型方法(Function Interpretative Structural Modeling Method, 简称FunISM方法)是一般化的定义,即是一个通式。

目前最流行的是对抗解释结构模型

Adversarial Interpretive Structure Modeling Method

AISM

HDT

HDT英文全称Hasse Diagram Technology;中文名为哈斯图技术

哈斯图(英语Hasse 发音为/ˈhæsə/, 德语: /ˈhasə/)、在数学分支序理论中,是用来表示有限偏序集的一种层级拓扑,它是一种以层级拓扑图的方式来表示偏序集的传递简约。

传递简约对应的即为哈斯矩阵,哈斯矩阵即为一般性骨架矩阵,对于不存在回路的情况下,哈斯矩阵等于骨架矩阵等于一般性骨架矩阵

目前最流行的是对抗哈斯图技术

Adversarial Hasse Diagram Technology

AHDT

DSM

DSM 英文名称如下

Design Structure Matrix——设计结构矩阵

Dependency Structure Matrix——依赖结构矩阵

Dependency Source Matrix——依赖源矩阵

Dependency Structure Method——依赖结构方法

建议采用依赖结构方法这个名称。

DSM探讨的领域更宽。除了给出最简的层次化的拓扑图外,依赖结构方法还探讨通过矩阵的划分,聚类,割裂等运算,把有相互关系的子任务聚集到一起,并排序子任务之间的执行顺序等等

同AISM对应有 ADSM

Adversarial Design Structure Matrix

Adversarial Dependency Structure Matrix

Adversarial Dependency Source Matrix

Adversarial Dependency Structure Method

AISM、AHDT、ADSM流程简析

AISM

对抗解释结构模型流程如上图。

结果展示上,层级拓扑中要素的关系主要为因果关系

获得关系矩阵上主要是通过截距的方式获得。

如上面流程图取的是截距方式

AHDT

对抗哈斯图技术的流程如上图。

结果展示上,层级拓扑中要素的关系主要为优劣比较关系。其中接收箭头要素表示更牛逼

从决策矩阵D到关系矩阵A是最重要的一步。即偏序规则

偏序-序拓扑概念

$$\require{cancel} \require{AMScd} \begin{CD} D=\left[ d_{ij} \right]_{n \times m}@>偏序规则>>A=\left[a_{ij} \right]_{n \times n} \\\end{CD} $$

其中 $D=\left[ d_{ij} \right]_{n \times m}$ 为决策评价矩阵。$n$行$m$列。$n$代表评价对象(要素、方案、样本);$m$代表维度(准则、属性、目标)。

其中 $A=\left[ a_{ij} \right]_{n \times n}$ 为关系矩阵。是一个布尔方阵。$n$代表评价对象(要素、方案、样本)。

对于决策矩阵$D$中 $n$个要素的任何一列都具有严格的可比性。

偏序规则

对于含有m列的评价矩阵D,其中的任意一列即指标维度,具有同属性,可比较的前提。维度的这种优劣的比较至少有着两种属性。

数值越大越优,数值越小越差,称之为正向指标。记作p1、p2……pm。 数值越小越好,数值越大越差,称之为负向指标。记作q1、q2……qm。

对于决策矩阵$D$中的任意两行$x,y$

负向指标有 $d_{(x,p1)} \geqslant d_{(y,p1)} 且d_{(x,p2)} \geqslant d_{(y,p2)} 且 {\cdots}且d_{(x,pm)} \geqslant d_{(y,pm)}$ 同时有

正向指标有 $d_{(x,q1)} \leqslant d_{(y,q1)} 且d_{(x,q2)} \leqslant d_{(y,q2)} 且 {\cdots}且d_{(x,qm)} \leqslant d_{(y,qm)}$

符合上述规则,要素$x$与要素$y$的偏序关系记作:$x ≺ y$

$x \prec y$的意义为$y要素$优于(好于,牛逼于,帅于,猛于)$x要素$ 。

上述规则成为偏序规则。对于决策矩阵通过偏序规则可以得到关系矩阵 $A$

$$a_{xy}= \begin{cases} 1, x \prec y \\ 0, 其它 \end{cases} $$

示例

$$ 示例一: \begin{CD} D=\begin{array}{c|c|c|c|c|c|c}{M_{3 \times1}} &-(负向指标) \\ \hline A1 &1 \\ \hline A2 &2 \\ \hline A3 &3 \\ \hline \end{array} @>取偏序>> A=\begin{array}{c|c|c|c|c|c|c}{M_{3 \times 3}} & A1 &A2 &A3\\ \hline A1 &- & & \\ \hline A2 &1 &- &\\ \hline A3 &1 & 1 & -\\ \hline \end{array} \end{CD} $$

把只有1列的决策矩阵$D$中的负向指标想象成排名,A1为第1名。关系矩阵$A$中 A2->A1即A2行A1列对应的单元格意思为A1比A2牛逼,即$A2 \prec A1$

$$ 示例二: \begin{CD} D=\begin{array}{c|c|c|c|c|c|c}{M_{17 \times2}} & 正向指标 & 正向指标 \\ \hline A1 &1.9223 &0.59336 \\ \hline A2 &2.86838 &0.16965\\ \hline A3 &1.38284 &0.22882\\ \hline \end{array} @>取偏序>> A=\begin{array}{c|c|c|c|c|c|c}{M_{3 \times 3}} & A1 &A2 &A3\\ \hline A1 &- & & \\ \hline A2 & &- &\\ \hline A3 &1 & & -\\ \hline \end{array} \end{CD} $$

在三组数据中只有A3的两个属性值都小于于A1。关系矩阵$A$中 A3->A1即A3行A1列对应的单元格意思为A1比A3牛逼,即$A3 \prec A1$

对抗哈斯图技术几乎可以适用于所有的CE(综合评价)类问题

上面TOPSIS-AHDT联用,就是一个典型的综合评价问题

上面Vikor-AHDT联用,就是一个典型的综合评价问题

上面TOPSIS-VIKOR-AHDT联用,还是一个典型的综合评价问题

当矩阵D中任意两行的值不一样时候,得到的关系矩阵A中则不存在回路。

当矩阵D中只有一列的时候,得到的层级拓扑图必定为一条棍子形状,即为全序。

当矩阵D中任意两列的排序情况一致,可以合并两列,即以任意一列代替。

DSM/ADSM

DSM目前主要是运用于项目管理,设计等领域。

设计结构矩阵(也称为依赖结构矩阵、依赖源矩阵和依赖结构方法)是一种在各种应用领域中表示和分析系统模型的通用方法。 DSM 是一个方阵(即,它具有相同的行数和列数),用于显示系统中元素之间的关系。 由于许多系统的行为和价值很大程度上取决于其组成元素之间的相互作用,因此近年来 DSM 变得越来越有用和重要。 相对于其他系统建模方法,DSM 有两个主要优点:

它提供了一种简单而简洁的方式来表示一个复杂的系统。

它适用于强大的分析,例如集群(以促进模块化)和排序(以最小化流程中的成本和进度风险)。

DSM与依赖图、优先矩阵、贡献矩阵、邻接矩阵、可达矩阵、N方图等其他基于方阵的方法有关,也与非基于矩阵的方法有关。 有向图、方程组、架构图和其他依赖模型等方法。在系统建模中使用矩阵可以追溯到 1960 年代,如果不是更早的话。 然而,直到 1990 年代,这些方法才受到相对广泛的关注。

简言之:ISM、HDT属于DSM的一种,DSM概念涵盖的范围很广。

DSM是基于有向图的矩阵表示,它具有以下属性:

它是布尔型的,即二进制的(仅填充零和一的矩阵),即它是布尔矩阵。

它是方阵(即行数和列数相等的矩阵)

它有 n 行和列(n 是有向图的节点数)

它有 k 个非零元素,其中( k 是有向图中的边数)

时序,任务系列的要素是DSM研究的重点

基于矩阵的复杂性管理的研究已经走过了漫长的道路。1981 年 Don Steward 首次发表的设计结构矩阵 (DSM) 公式的过程焦点。 DSM 能够建模和分析一个单一域内单一类型的依赖关系。对于产品,例如可以认为域“组件”。使用关系类型“组件 1 的更改导致组件 2 的更改”,可以分析组件的整体更改影响,以便对可能的更改传播进行建模。 DSM 可以具有不同的性质:二进制 DSM 仅表示关系的存在,而数值 DSM 表示数值(也称为“权重”)以表示关系的强度。 DSM 可以是有向的,也可以是无向的。 DSM 绝不是自反的。

为了理解上面的定义,请参看如下示例。尤其是理解非自反的概念。

上述流程图中task1 task2 task3 构成了一个回路,因此不缩点,不缩边,层次化后的结果图如下:

所谓非自反:对于有向图来说,主对角线上全部为0

所谓反对称:即任意两个要素A与B,不妨设A到B为1;则B到A必定为0

所谓传递性:即A>B B>C 必定有 A>B>C A>C

通过上面的图例,可以把,DSM看成是只有层级划分,没有缩点,缩边的ISM。

即DSM是只给出非最简层次化拓扑图的一种模型方式,而ISM是给出一般性骨架矩阵(骨架矩阵)层次化的拓扑图。