ISM解释结构模型使用指南

提示：本指南只针对ISM特有的内容进行描述，关于软件的通用操作流程（如文件上传、参数设置、结果下载等），请查看：通用计算说明

1. 方法概述

ISM（Interpretive Structural Modeling）中文一般称作解释结构模型，它是一种通过分析系统要素间的相互关系，构建系统层次结构的方法，用于复杂系统的结构化分析。

ISM方法通过构建邻接矩阵，计算可达矩阵，进而分析各因素的可达集、前因集和交集，最终确定因素间的层级结构关系。

主要用途：

  • 复杂系统的结构化分析
  • 因素间层级关系识别
  • 系统要素影响路径分析

2. 指标体系构建

2.1 指标选择原则

在构建ISM模型前，需要明确分析目标并选择合适的指标：

基本原则：

  • 指标应与研究问题密切相关
  • 指标数量适中，通常15-20个
  • 指标间应存在明确的相互关系
  • 指标定义应清晰明确

2.2 专家评判要求

ISM需要专家对指标间的直接影响关系进行评判：

评判标准：

  • 0：无直接影响关系
  • 1：有直接影响关系

==由此得到邻接矩阵。==

3. 数据文件格式

3.1 邻接矩阵格式

ISM需要上传==包含邻接矩阵==的Excel文件：

<div style=“text-align: center;”> <img src=“/guide/figures/ism/邻接矩阵.png” width=“550” alt=“邻接矩阵”> </div>

3.2 数据要求

重要说明：

  • 邻接矩阵必须为方阵
  • 只能包含0和1两种数值
  • 对角线元素通常为0（因素对自身无直接影响）
  • 不允许有空白单元格或非数值内容

4. 参数设置

在进行ISM计算前，需要设置以下参数：

4.1 ISM分层方法选择

系统提供两种分层方法：

  • 方法1: a_i为当前层级元素。
    • 因素的可达集等于交集时，将该因素划分到当前层级（常用）。
    • 参考论文：《集成DEMATEL/ISM的复杂系统层次划分研究》
  • 方法2: R(a_i)为当前层级元素。
    • 因素的可达集等于交集时，将可达集中的因素划分到当前层级。
    • 参考论文：《基于DEMATEL-ISM的建筑供应链低碳化影响因素分析》

4.2 结果保留小数位

设置计算结果的保留小数位数，通常设置为3-5位。

4.3 绘图设置

ISM提供丰富的分层图绘制选项，用于可视化因素间的层级结构关系：

<div style=“text-align: center;”> <img src=“/guide/figures/ISM绘图/绘图.png” width=“1000” alt=“ISM绘图界面”> </div>

4.3.1 显示内容

  • 因素名：显示完整的因素名称（如"A、B、C或其他名称"）
  • 编号：只显示因素编号（如"1、2、3"）

建议： 因素名称建议使用字母或简短英文，中文在绘图时可能显示不够美观。

4.3.2 节点设置

  • 字体大小：节点中文字的大小（12-24，默认18）
  • 节点宽度：节点矩形的宽度（50-200，默认90）
  • 节点高度：节点矩形的高度（30-100，默认50）

4.3.3 布局设置

  • 层间距：不同层级之间的垂直距离（50-400，默认130）
  • 节点间距：同一层级内节点之间的水平距离（50-400，默认200）

提示： 如果因素数量较多，可以适当增加节点间距和层间距，避免图表过于拥挤。

4.3.4 连线设置

  • 箭头大小：连线箭头的大小（5-20，默认7）
  • 边线宽度：连线的粗细（1-5，默认1.5）
  • 边线颜色：连线的颜色（可选择预定义颜色或自定义）

4.3.5 绘图操作

  1. 调整参数：根据需要调整上述各项参数
  2. 生成图表：点击"应用并更新图表"按钮
  3. 预览效果：在右侧预览区域查看图表效果
  4. 重复调整：如不满意，继续调整参数并重新生成
  5. 下载图表：满意后点击图表右上角的下载按钮，下载高清PNG格式图片

💡 如何修改分层图中的因素名？

在上传的原始文件中，将编号列（如 F1, F2, F3…）修改为您想要显示的因素名称（如字母或简短描述），重新上传并计算即可。系统会自动读取原始文件中的因素名称用于绘图。

⚠️ 重要提示：

软件自动绘制的分层图主要用于快速预览分层结构和连线关系。如果需要在论文中使用，建议参考软件生成的图表，使用PPT、Visio、drawio、ProcessOn等专业绘图工具重新绘制，以获得更美观的效果。

5. 计算结果

结果文件包含：

5.1 可达矩阵

可达矩阵是通过邻接矩阵计算得出的，表示因素间的==直接和间接影响关系==。

<div style=“text-align: center;”> <img src=“/guide/figures/ism/可达矩阵.png” width=“550” alt=“可达矩阵”> </div>

5.2 可达集、前因集和交集

<div style=“text-align: center;”> <img src=“/guide/figures/ism/可达集结果.png” width=“550” alt=“可达集结果”> </div>

  • 可达集R(a_i)：从因素a_i出发能够到达的所有因素集合
  • 前因集A(a_i)：能够到达因素a_i的所有因素集合
  • 交集：可达集与前因集的交集

5.4 因素分级

<div style=“text-align: center;”> <img src=“/guide/figures/ism/因素分级.png” width=“550” alt=“因素分级”> </div>

根据分层算法确定各因素所属的层级：

  • 第1层：系统的最高层因素
  • 第2层：次高层因素
  • 第n层：最底层因素

5.5 分层迭代过程

<div style=“text-align: center;”> <img src=“/guide/figures/ism/分层迭代过程.png” width=“550” alt=“分层迭代过程”> </div>

详细记录每次分层迭代的过程，包括：

  • 每次迭代中各因素的可达集、前因集、交集
  • 确定的层级因素
  • 迭代次数和过程

6. 结果解读

6.1 层级结构分析

层级含义：

  • 第1层：系统的表层因素，通常是结果性因素
  • 中间层：系统的中介因素，起传导作用
  • 底层：系统的根本因素，通常是原因性因素

6.2 影响路径识别

通过可达矩阵可以识别：

  • 直接影响路径：邻接矩阵中为1的关系
  • 间接影响路径：可达矩阵中为1但邻接矩阵中为0的关系
  • 影响链条：从底层到顶层的完整影响路径

6.3 关键因素识别

识别原则：

  • 根本因素：位于最底层的因素，是系统改进的关键点
  • 中介因素：连接多个层级的因素，影响传导的关键节点
  • 结果因素：位于最高层的因素，是系统目标或表现

6.4 管理策略制定

基于ISM结果的管理策略：

  • 优先改进底层因素：从根本上改善系统性能
  • 关注中介因素：确保影响传导的有效性
  • 监控顶层因素：及时了解系统改进效果

6.5 分层图解读

6.5.1 层级结构分析

层级数量分析：

  • 层级越多，系统结构越复杂，影响链条越长
  • 层级较少，系统结构相对简单直接
  • 关注底层因素，这些是系统改进的根本切入点

同层因素分析：

  • 某层因素数量多，说明该层级的复杂度高
  • 分布均匀，说明系统结构较为平衡
  • 同层因素间的连线表示相互影响关系

6.5.2 影响路径分析

直接影响识别：

  • 图中箭头表示直接影响关系（已去除传递冗余）
  • 跟踪从底层到顶层的完整影响路径
  • 识别关键传导节点（连接多个层级的因素）

影响强度说明：

  • ISM分层图只显示影响关系的存在性
  • 不表示影响强度的大小
  • 如需分析影响强度，建议结合DEMATEL方法

6.5.3 系统特征识别

结构类型：

  • 串联结构：影响路径呈线性传递，改进需要逐层推进
  • 并联结构：多个因素同时影响上层，需要协同改进
  • 网络结构：因素间相互影响复杂，需要系统性改进

连线密度：

  • 连线密集，说明因素之间关联紧密，系统耦合度高
  • 连线稀疏，说明因素之间相对独立，可分别处理

7. 常见问题

7.1 数据格式错误

问：上传文件后提示"数据中存在无法转换为数值的内容"？

答：

  • 检查矩阵中是否包含文字、空白单元格
  • 确保所有数据都是0或1
  • 检查是否有隐藏的特殊字符

7.2 矩阵维度问题

问：提示"矩阵维度不正确"？

答：

  • 确保邻接矩阵是方阵（行数=列数）
  • 检查编号列是否正确设置
  • 确认数据区域没有多余的行或列

7.3 分层方法选择

问：如何选择合适的分层方法？

答：

  • a_i为当前层级元素：参考论文：《集成DEMATEL/ISM的复杂系统层次划分研究》
  • R(a_i)为当前层级元素：参考论文：《基于DEMATEL-ISM的建筑供应链低碳化影响因素分析》

两种方法在论文里均出现过，根据自己的参考论文选择即可。

7.4 结果解读

问：如何理解ISM的层级结构？

答：

  • 层级数字越小，因素越处于系统的上层
  • 底层因素是根本原因，顶层因素是最终结果
  • 重点关注底层因素的改进和管理

7.5 绘图相关问题

问：如何调整分层图的显示效果？

答：

  • 在"绘图设置"步骤中调整各项参数
  • 节点间距和层间距：影响图表的整体布局，因素数量多时建议增大间距
  • 字体大小：影响因素名称的可读性，根据节点大小适当调整
  • 节点宽度和高度：根据因素名称长度调整，确保文字完整显示
  • 调整后点击"应用并更新图表"即可查看效果

问：如何在分层图中显示因素名称？

答：

  • 在原始Excel文件的编号列中，将F1、F2等编号改为您想要的名称
  • 建议使用字母或简短英文，中文在绘图时可能显示不够美观
  • 重新上传文件并计算
  • 在绘图设置中选择"显示因素名"
  • 系统会自动读取并显示您设置的名称

问：下载的图表分辨率如何？

答：

  • 系统导出的PNG图表为150dpi高清格式
  • 图表尺寸根据因素数量和布局参数自动计算
  • 可直接用于论文、报告等正式文档

问：为什么有些连线没有显示？

答：

  • 系统自动去除了传递冗余的连线
  • 例如：如果A→B→C，且A→C，则A→C的直接连线会被省略
  • 这样可以保持图表简洁，突出直接影响关系
  • 只显示不可省略的直接影响路径

问：软件生成的图表能直接用于论文吗？

答：

  • 软件生成的图表主要用于快速预览分层结构和连线关系
  • 如果需要在论文中使用，建议参考软件生成的图表效果
  • 使用PPT、Visio、drawio、ProcessOn等专业绘图工具重新绘制
  • 这样可以获得更美观、更符合论文要求的图表效果

问：同层因素之间的连线为什么有直线和曲线两种？

答：

  • 相邻节点：使用直线连接，从侧边连接避免遮挡
  • 跨节点连接：使用向下弯曲的曲线连接，避免与其他连线重叠
  • 这种设计可以让图表更加清晰易读