系统工程课件679627526

系统工程课程的性质和要求“系统工程”是管理科学与工程一级学科本科专业、研究生专业的核心课程，也是博士、硕士研究生入学考试的重要科目之一。了解和掌握系统和系统工程的基本概念。了解系统工程方法论，学会用系统的观点思考问题。了解和掌握系统工程的基本方法“系统工程”课的学习方法重视概念、方法、工作程序的学习注重方法论与日常思考问题的结合注重理论与实际的结合吸收别人经验、技艺“系统工程”课的教学要求掌握系统工程的基本思想和方法能够运用系统思想、程序和方法解决一些问题对某些问题进行研究开卷或闭卷考试例如：城市交通管理系统规划上海市交通系统规划目标（15、30、60）为了实现这一设想，在不同交通方式（地铁、轻轨、高速路、主干道（三横三纵）、大型立交）的安排，需要考虑城市形态和人口分布、工业布局、经济发展、与外省市的连接。例如：河流治理开发规划治理开发目标的确定（运输、灌溉、游泳、饮用）河流周边污水处理站的确定不同河流段水质标准确定治理时间的确定治理方法、手段例如：能源需求与供应国民经济发展目标的确定地区人口规模工业能源消耗结构（能源产品）及总量能源系统结构地区能源供给结构及总量参考文献：汪应洛：系统工程、系统工程导论系统工程理论方法应用汪应洛：系统工程（第三版，2003）谭跃进：系统工程原理许国志：系统科学钱学森：论系统工程第一章系统的概念及特点§1.1系统的概念§1.2系统的特性§1.3系统的结构与功能§1.4系统理论概述§1.1系统的概念一、系统思想的形成及演变二、系统的定义及比较三、系统的形态四、系统的数学表示方法五、系统研究的内容一、系统思想的形成及演变系统思想的发展经历了三个阶段，即：“只见森林”（朴素的系统思想）阶段—“只见树木”阶段—“先见森林，后见树木”（科学的系统思想）阶段。古代中国和古希腊在系统思想的产生与早期发展中具有突出地位和贡献。二、系统的定义及比较日本Jis（工业标准）定义：系统是许多要素保持有机的秩序，向着同一目的行动的东西。美国学者阿柯夫教授：系统是有由两个或两个以上相互联系的任何类的要素所构成的集合。生物学家冯.贝塔朗菲：系统是由相互作用着的诸要素的综合体。汪应洛教授：系统是有特定功能的、相互间具有联系的许多要素所构成的一个整体。王众托教授：所谓系统就是由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合而成的具有特定功能的有机整体。王浣尘教授：对于系统的定义应划为两类，有人参与和无人参与的系统。顾培亮在《系统分析》中定义：系统是由相互作用和相互依赖的若干组成部件结合的具有特定功能的有机整体。这些部件可以是具体的物质，也可以是抽象的组织。它们在系统内彼此相互影响而构成系统的特性。由这些部件集合而成的系统的运行是有一定目标的。系统中部件及其结构的变化都可能影响和改变系统的特性。如何理解（系统科学）：1、多元性：系统是多样性的统一、差异性的统一。存在有差别的多个事物（至少两个），才有可能在一定条件下整合成为一个系统。2、内在相关性：系统中不存在与其他元素无关的孤立元素或组分，所有元素或组分都按照该系统特有的、足以与别的系统相区别的方式彼此关联在一起，相互依存，相互作用，相互激励，相互补充，相互制约。如何理解（系统科学）：3、整体性：系统是由它的所有组分构成的统一整体，具有整体的结构、整体的特性、整体的状态、整体的行为、整体的功能等。4、现实世界不存在没有任何内在相关性的事物群体，凡群体中的事物必定以某种方式相互联系，否则不成其为群体。不存在数学意义上的孤立元。构成系统的条件有整体的目的性，具有特定的整体功能。有两个以上要素，要素可以是物理实体、实际过程，也可以是抽象的概念、原理和思想等非实在的东西。要素之间保持有机联系，相互作用、相互依存、相互制约。要素必须被组织化的，形成有序的整体。例如：能源系统目的：为人们的生活、生产服务过程：能源勘探、能源开采、能源运输、能源转换、能源使用、环境保护等过程组成关系：这些过程相互影响，如勘探多少对开采的影响，使用对环境保护的影响等规则：所有的过程都必须遵照国家、地方的法律法规和能源政策以及自然规律。要素与系统的关系剖析系统的角度不同，可以认为系统由不同的要素所组成（行政与业务角度，关注重点的差别等）。系统与要素的一般关系：每一个要素围饶系统的目标都具有特定的功能；在任何系统中，每个要素的性质或行为都将影响系统的性质和行为；任何要素对系统的影响都依赖其它要素的性质和行为。要素与系统的对立统一：相互联系；相互区别（性质不同、层次地位不同、发展规律不同（军人与部队，球队与球员））；转化（要素的功能可以通过系统的结构与法则作用转化为系统的功能）；相对（一个系统可以是组成更高层次系统的要素，同理，一个要素也可以是比它层次更低要素所组成的系统）。应当区分元素和子系统（要素）。元素是系统的组成部分，但本质特征是具有基元性，相对于给定的系统它是不能也无需再细分的最小组成部分，元素不具有系统性，不讨论其结构问题。子系统具有可分性、系统性，需要且能够讨论结构问题。三、系统的形态来源（自然、人工）属性（实体、概念）规模（小、大、巨系统）结构（简单、复杂）随时间变化（静态、动态）控制（可控、不可控）（a）自然系统与人工系统原始的系统都是自然系统，如：天体、海洋、生态系统等；人工系统都存在于自然系统之中，如：人造卫星、海运船只、机械设备、生产管理、物流系统等等。（b）实体系统与概念系统实体系统是指以矿物、生物、机械、能量和人等实体为构成要素所组成的系统，如：机械系统、计算机系统等；概念系统是指以概念、原理、原则、方法、制度、程序等非物质实体为构成要素所组成的系统，如：管理系统、教育系统、国民经济系统等。（c）开放系统与封闭系统开放系统是指与外部环境有物质、能量和信息交换的系统，如：教育系统、企业系统等；封闭系统是指与外部环境无关的系统，实际上，没有绝对的封闭系统，只是有时把与环境联系较少，相对独立的系统看作封闭系统。（d）静态系统与动态系统静态系统是指决定系统特性的因素不随时间推移而变化的系统，没有绝对的静态系统；动态系统是指这些因素随时间的推移而变化的系统，如：人体系统、企业系统等。（e）可控系统和不可控系统凡是人能够改变其状态的系统称为可控系统，反之称为不可控系统。人工系统是可控的，大多数自然系统是不可控的。※根据具体对象划分的各种系统:工业系统、运输系统、交通系统、通信系统、物资流通系统、金融系统、能源系统等以产业区分系统的形态，或按消费生活系统、医疗系统、军事系统和教育系统等四、数学表示：（系统科学）令A为系统S中全部元素构成的集合。设S中把所有元素关联在一起的那些特有方式可以用数学中的关系概念来表述，以r记元素之间的关系，R记所有这种关系的集合，A中不存在相对于R的孤立元，则系统S可以形式化地表示如下：S=A，R仅就内部规定性看，系统是由元素集和关系集共同决定的。数学表示Ｓ＝ｆ（Ｘ、Ｒ、Ｃ）其中：1,iXxin1,;1,ijRrinjn1,jCcjm为元素集为关联集为层次集1.2系统的特性整体性相关性层次性目的性成长性环境适应性整体性任何一个系统都是由不同要素依据一定逻辑要求构成的整体，而决不是这些要素的简单凑合。尽管每一个要素都有其各自不同的特征和功能，但对外总是以系统的综合特性与功能显示出来。有这样的事实：即使不全是完善的要素可以构成性能良好的系统，反之即全是性能良好的要素也不一定能构成一个完善的系统相关性系统的相关是指构成的要素之间，系统内各层次之间都是以一定的规律相互联系，相互作用。既相互存在、又相互制约。因此，系统内部存在着各种竞争关系。(存在正相关与负相关，在分析系统问题时，要分析要素本身的作用，也要分析通过其他要素对系统的作用)层次性任何一个系统都可以在空间或时间上进行初步分解，分成次级、次次级等分系统、子系统，直至元素。形成一系列的排列次序。（系统层次性表现为一般系统具有树状结构或金字塔结构。但随着英特网技术发展，管理系统层次在向扁平化发展，当网络化程度很高时，系统层次性会下降）目的性任何一个系统都具有特定的目的，为了总的目的，各子系统直至要素都具有各自的中小目的。在分析系统的目的性时往往采用目的—手段法，即认为目的是上一层的手段，手段是下一层的目的。只有了解不同层次的目的，才能更好的对系统进行管理成长性系统的生命周期：孕育期+诞生期+发展期+成熟期+衰老和更新期。且系统生命周期有如下特征：系统上升时期，要素在增长，层次性分明，系统结构稳定性加强，系统与环境的联系紧密，且适应性好，反之亦然。环境适应性任何一个系统都存在环境之中，它的形成与发展受到环境的制约，且任何一个系统与同处一个类似环境的系统之间存在着竞争，只有适应环境的系统才能在竞争中取胜。因此，在分析系统问题时，要充分考虑环境对系统的作用