系统工程(第1、2章)

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(2)分析研究阶段
目标冲突和利害冲突
谋划备选方案
方案的提出
方案的筛选
预测未来环境
情景分析法 ：数学模型的方法
建模和预计后果
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(3)评比备选方案 •系统评价的主要方法有关联矩阵法、 费用效益分析法、层次分析法及模糊评价法 等许多种评价方法，这在后面的系统评价中 将作专门介绍。
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层次分析法
(3)进行分析和综合的辨证思维工具，它在辨证
唯物主义那里取得了哲学的表达形式 (4)阶层性,整体性,集合性,相关性,目的性 与环境适应性. (5)可控性,动态性,复杂性,自律性
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1.4、系统的各种形态
(1)自然系统
•自然系统是由自然发生而产生与形成的系统， •这类系统的组成部分是自然物（山、海、河流、 •矿物、植物及动物等）所自然形成的系统。 •像海洋系统、矿藏系统、生态系统、太阳系、 •宇宙系等，都属于自然系统。
各门科学的基本特征之一，系统工程处理问题
的最基本出发点是将所分析的对象作为整体系
统来考虑，这也是系统工程考虑问题的基本思想
和工作方法．
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2.1.系统工程的三维结构分析
知识维
逻辑维 时间维
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① 时间维 a)规划阶段：主要是按照设计要求提出系统目标
，制定规划和政策。
b)拟定阶段：完成的任务是提出具体的方案，
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(5)静态系统
表征系统运行规律的数学模型中不含有时间因素 ，即模型中的变量不随时间而变化，它是动态
系统的一种极限状态，即处于稳定的系统。
例如大桥、公路、房屋等。
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(6)孤立系统 孤立系统指的是系统与外界环境既不可能 进行物质交换，也不可能进行信息、能量交换。 换句话说，系统内部的物质和信息能量不能传 至外部，外界环境的物质和信息能量也不能传 至系统内部。
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1.2系统的定义
系统可被定义为具有一定功能的、相互间具有
有机联系的由许多要素或构成部分组成的一
个整体。如: 一台机器、一个部门、一项计划、一个研究项目 、一种组织、一套制度都可以看成一个系统 1.3系统的特点 (1)系统的存在具有普遍性
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(2)系统的概念是相对的而不是绝对的， 它没有绝对规模的界限
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(2)人工系统
•人工系统是人们将有关元素，按其属性和 相互关系组合而成的系统，亦即用人工方法建立 起来的系统。例如， 人类通过人为地规定的组织、制度、步骤、手 续等建立起来的各种管理系统和社会系统； 人类通过对自然现象和社会现象的科学认识，
用人工方法研究出来的科学体系和技术体系等
都属于人工系统。
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2、系统工程定义
系统工程就是从系统的观点出发，跨学科的考 虑问题，运用工程的方法去研究和解决各种系 统问题，以实现系统目标的综合最优化。
2.1系统观念
整体最优的观念，它是在人类认识社会、 认识自然的过程中形成的整体观念，或者称 之为全局观念。
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2.2工程观念 •在人们处理自然、改造自然的社会生产过程中 所形成的工程方法论，传统的工程观念是指生 产技术的实践而言，而且以硬件为目标与对象， 如铁路工程、水利工程等。系统工程将这一观
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3、系统工程的理论基础 •从系统工程的定义可以看出，系统工程 是一门跨学科的边缘性交叉学科，它包括自然 、社会及工程设计分析等方面的知识， 它是由一般系统论、大系统理论、经济控制论
、运筹学等学科相互渗透、交叉发展而形成的。
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4、系统工程的应用
自然 对象 的系 统
应用范围 宇宙 气象、灾害 国土、资源
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(7)封闭系统与开放系统 封闭系统是指系统与外界环境之间可以进行 信息、能量交换，但不能进行物质交换。 开放系统是指系统与外界环境有信息、物质 和能量交互作用的系统。 (8)普通系统、大系统、巨系统、简单系统与 复杂系统
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三、系统工程
1、“系统工程”的含义 (1)1978年我国著名学者钱学森指出： “系统工程是组织管理系统的规划、研究、 设计、制造、试验和使用的科学方法， 是一种对所有系统都具有普遍意义的方法”。
农林渔业
生理、病理 人体 对象 的系 统
脑、神经、心理
医疗
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第2章 系统工程方法论
• 系统工程与传统方法的区别 • 系统工程方法论
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一、系统工程与传统方法的区别 (1)系统工程实质上是方法论的科学，它的目标是 通过什么样的方法可使系统达到最优，
而方法论是把设想付诸实现的过程。
(2)传统方法，它解决问题的目标往往是单一的，
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③ 知识维 •知识维是指各工作步骤所需的各门专业知识， 由于系统工程是个综合性的交叉学科， 在上述各阶段中，执行任何一步都会涉及多种 专业技术，如社会科学、工程技术、法律、商业、 医药、艺术等等。
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2.2、系统分析的步骤概要
预 测 未 来 环境 原始情况 阐明 问题 谋划 备选 方案 建 模 和 预 计 后 果 分析结果 评比 备选 方案 评价比较阶段
'
1 s ( xi x ) 2 n
(3).归一化方法
yij
xij
x
i 1
m
ij
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（4）折线型无量纲化方法
若x小于某个数值时，x变化对综合水平影响较大
，评价值也有较大的变化，而当x大于某个数值
时，x变化对被评价对象综合水平影响较小，
评价值有较小的变化，在这种情况下，
应采用折线型无量纲化方法来分段处理
(3)区域规划：考虑区域特征、交通、历史、地理等 (4)大项目管理：经过立项、论证、实施、…
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二、系统概述
1.系统的概念 1.1系统概念的形成 (1)公元前古希腊对宇宙大系统的认识 (2)我国西周时期的“阴阳二气”及金、木、 水、火、土“五行” (3)东汉时期形成的“二十四节气” (4)周秦到西汉时期的“皇帝内经”。
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1.1无量纲化方法 (1).直线性无量纲化方法
xi xi max xi
'
xi
'
max xi xi max xi
xi min xi xi xi
'
xi
'
xi min xi max xi min xi
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(2).标准差标准化法。其计算公式为：
xi x xi s
生态、移民等等，涉及到几个省的上百个县市，
同时实施过程要由众多单位共同努力，时间横跨
将近20年，如此的工程必然需要一种统观全局的 系统方法来对待，系统工程可以说是最为有效的 一种组织方法。
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2.对于我们今天生活中所关心的各种社会经济问题 如经济改革、价格问题、体制改革及各种政策的
出台都是要经过充分的系统的论证，
念和方法应用于社会系统中，其所处理的对象
不仅包含传统工程观念中的自然对象（即硬件）
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而是在传统的工程观念的基础上增添了新的
内容，也即以软件为目标与对象。实际上，
系统工程所讨论的工程是泛指一切有人参与
的、以改变系统某一特征为目标的，从命题
到出成果的工作过程。系统工程使得人们能
够以工程的观念和方法研究和解决各种社会 系统问题。
比如设计一个产品或只强调成本低或只强调性能高，
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(3)系统工程对目标的考虑需要从系统运行的 全过程即时间方面以及在每个阶段中处理问题 的特殊思维过程即逻辑方面，并综合运用各种
专业知识即知识方面来综合考虑。
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二.系统工程方法论 系统工程应用的基础和关键所在，系统工程 处理问题的独特方法论是系统工程区别于其它
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（3）．功效系数法：
0 xij xia xij xia yij 60 xia xij xib xib xia xij xib 40 60 xib xij xic xic xib
阐明问题阶段
分析研究阶段
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（1）阐明问题 问题的性质和范围 问题剖析报告：问题的结构、过程和势态
阶段结果报告：由来背景；重要性；
可能采取行动的组织和个人；利益相关的
组织和个人；目标、评价指标、约束条
件、备选方案的初步描述、建议等
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问题的目标
目标的层次性
目标的冲突
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目标树
X
X1 X2 X3
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(3)实体系统 指以物理状态的存在物作为组成要素的系统， 这些实体占有一定空间，如自然界的矿物、 生物，生产部门的机械设备、原始材料等。 (4)概念系统 它是由概念、原理、假说、方法、计划、制度、 程序等非物质实体构成的系统，如管理系统、 科学技术体系、教育系统、文化系统等。
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(4)动态系统 •动态系统就是系统的状态变量是随时间不断变化 •的，即系统的状态变量是时间的函数。例如， •学校就是一个动态系统，它不仅有建筑物， •还有教师和学生。企业也是动态系统的一个 •典型例子
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(1).三折线公式如下：
0 x a x' i ba 1 xi a a xi b xi b
（2）.极值法：
0 xij yij yid xid xij xia yid (1 yid ) max xij xid xij 0 0 yid 1 xij xid 0 xij xid 1 j m
这些都与系统工程有关。如: 从而影响整个社会的物价。
(1)粮食价格的调整：影响肉、菜、生活用品等等，
(2)燃料能源价格：影响原材料、产品及整个物价
(3)银行利率与汇率：影响消费与积累，反应了 国家的经济政策
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3.将来在我们的实际工作中，我们会遇到许许多
多的系统工程问题，比如：