系统建模方法1何谓系统模型系统模型有哪些主要特征2.doc
系统模型与系统建模方法
系统模型与系统建模方法在信息系统领域，系统模型是描述系统各个组成部分及其之间关系的抽象表示。
而系统建模方法是指使用一套规范化的方法论和技术，以图、表、图形界面等方式，对系统进行描述、分析和设计的过程。
系统模型和系统建模方法是系统工程学的重要核心内容，有助于理清系统内部结构和相互关系，为系统设计和优化提供指导。
一、系统模型系统模型是对系统进行概念化和抽象化的表示，它可以是一个图形、图表、符号等，以直观、简洁、形象的方式反映系统的实质内容和内部关系。
常用的系统模型包括输入-输出模型、流程图、数据流图等。
下面分别介绍几种常见的系统模型：1.输入-输出模型：这种模型通过输入和输出来表示系统的功能和性能特征。
输入是系统接受的外部信息，输出是系统对外部环境的作用反馈，通过对输入和输出的研究和分析，可以推导出系统的功能和性能。
这种模型适用于描述关注系统的外部特性，而对内部结构关注较少的情况。
2.流程图：流程图是一种图形化的方式，通过表示系统处理过程中各个阶段和活动之间的关系，来描述系统的内部流程和交互情况。
流程图通常包括起始节点、中间过程、决策节点和结束节点等，通过这些节点之间的连接和条件逻辑，可以清晰地表示系统的工作流程。
3.数据流图：数据流图是表示系统中数据传输和处理的一种模型，它通过用箭头和圆圈等符号表示数据的流动和处理过程来描述系统的信息流。
数据流图常常包括数据流、处理过程和数据存储等组成部分，通过不同部分之间的连接和传输关系，可以描述系统的数据传递和处理过程。
系统建模方法是系统工程学的核心方法论，它通过一套规范化的流程和技术，辅助工程师对系统进行描述、分析和设计。
系统建模方法通常包括以下几个方面：1.需求分析方法：需求分析是系统工程的第一步，它通过对用户需求的调查、采集和整理，明确系统的功能和性能需求，为系统的后续设计和实施提供指导。
需求分析的方法包括面谈、问卷调查、头脑风暴等，通过这些方法可以充分了解用户的需求，从而为系统设计提供合理的需求基础。
系统工程课件--第4章_系统模型及系统建模方法
4．1 系统模型的定义和分类
四、模型化的本质、作用及地位 模型化的本质：利用 模型与原型的相似关系， 在研究过程中用模型来 代替原型，通过对模型 的研究得到关于原型的 一些信息。
实际系统
模型化
模 型
比较、指导
现实意义
实验、分析 解 释
结 论
模型作用与地位示意图
4．1 系统模型的定义和分类
作用： （1）是对研究客体的简洁、形式化表达。 （2）提供了具体内容的逻辑演绎和计算的 基础，导致科学规律、理论、原理的发现。 （3）利用模型可以进行“思想”试验。
第3步： 依据可达矩阵，找到特色要素，进行区域划分；
第4步：在区域划分基础上继续层次划分；
第5步：提取骨架矩阵，分为三步：
（1）去强连接要素得缩减矩阵；（2）去越级二元关系； （3）去单位阵得骨架矩阵；
第6步：作出多级递阶有向图。作图过程为：
（1）分区域逐级排列系统要素； （ 2 ）将缩减掉的要素随其代表要素同级补入，并标明其 间的相互作用关系； （3）用从下到上的有向弧来显示逐级要素间的关系；
（4）补充必要的越级关系。
第7步：经直接转换，建立解释结构模型。
二、ISM的优点及不足
1、优点 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 特别适用于变量众多,关系复杂而结构不明 晰的系统分析中,也可用于方案的排序 2、缺点 级与级间不存在反馈回路 系统各要素间的逻辑关系在一定程度上还 依赖于人们的经验 能够胜任协调人角色的人员目前尚不多见
4．2 系统建模方法概述
一、系统建模的基本原则
1、考虑系统的结构性 2、考虑信息的相关性 3、考虑信息的准确性 4、考虑系统的集结性
4．2 系统建模方法概述
系统建模基本知识汇总
系统建模基本知识汇总系统建模是指对一个系统进行建立模型的过程，可以通过模型来描述系统的特征、结构、行为和性能等方面。
系统建模是复杂系统研究的基础，可以帮助我们理解系统的整体特征和运行规律，为系统设计、优化和管理提供依据。
在进行系统建模之前，需要明确系统的目标和范围。
系统目标是指系统实现的功能和所要达到的效果，系统范围是指系统所包含的组成部分和与外界的接口。
系统建模的基本知识主要包括以下几个方面：1.系统的特征描述：系统的特征描述可以从结构和行为两个方面进行。
结构描述主要涉及系统的组成部分和它们之间的关系，可以使用框图、图表和树状结构等方法来表示；行为描述主要涉及系统的动态演化和交互过程，可以使用状态图、序列图和活动图等方法来表示。
2.系统的组成部分：系统的组成部分可以分为静态部分和动态部分。
静态部分是指系统的结构和组成元素，包括系统的组件、接口和数据等；动态部分是指系统的行为和运行过程，包括系统的事件、操作和状态等。
3.系统的交互与接口：系统与外界的交互和接口是系统建模中的重要内容。
系统可以与其他系统或外部资源进行信息交换和数据传输，通过接口来实现系统之间的通信和协作。
接口描述可以包括接口的信息流、接口的函数和操作等。
4.系统的性能评估：对系统的性能进行评估是系统建模的重要目标。
性能评估可以从多个角度进行，如时间性能、空间性能、可靠性和安全性等。
常用的性能评估方法包括模拟分析、仿真实验和性能测试等。
5.系统的优化和改进：通过对系统进行建模和性能评估，可以找到系统的不足和瓶颈，并提出优化和改进方案。
优化和改进可以从系统的结构、算法和参数等方面进行，来提升系统的性能和效果。
除了以上基本知识，系统建模还涉及到一些相关概念和方法，如需求分析、系统设计、系统验证和系统管理等。
系统建模是一个多学科、多层次的领域，涉及到计算机科学、控制理论、运筹学、统计学和心理学等多个学科的知识。
总之，系统建模是对系统进行描述和分析的过程，可以帮助我们理解系统的特征和行为，为系统设计和优化提供依据。
系统建模基本知识汇总
人们使用系统模型主要基于以下五个方面的考虑：
（1）系统开发的需要。 （2）经济上的考虑。 （3）安全性、稳定性上的考虑。 （4）时间上的考虑。 （5）系统模型容易操作，分析结果易于理解。
4、系统模型的分类
按形态可将模型分为实体模型（又称形象模型） 和抽象模型。 抽象模型可以分为数学模型、图形模型、计算 机程序和概念模型。
从上表中发现i=3，i=4都满足条件，S3、S4为第 四层并是S2、S5的原因。抽出3、4后的结果： i R(Si) A(Si) R(Si)∩A(Si)
1
1
1
1
结果表明，要素S1为系统的最底层，是引起系 统运动的根本原因。
第三节 系统模拟模型
一、系统模拟的基本概念
1、模拟的发展过程：
（1）直观模仿阶段
数学模型是指用字母、数字和各种数学符号来描述系统 的模型。
图形模型指用少量文字、不同形式的直线和曲线所构成 的图和表来描述系统结构和系统机理的模型。 计算机程序是一类用来描述系统和对系统的动态行为进 行研究的特殊模型。
概念模型是通过人们的经验、知识和直觉形成的。
二、系统建模方法
1、建立模型的原则
0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0
1 0 0 （A I） 0 0 0 0
0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1
系统建模与仿真及其方法
系统建模与仿真及其方法1 什么是建模与仿真模型（model）：对系统、实体、现象、过程的数学、物理或逻辑的描述。
建模（modeling）:建立概念关系、数学或计算机模型的过程,又称模型化，就是为了理解事物而对事物做出的一种抽象，是对事物的一种描述系统的因果关系或相互关系的过程都属于建模，所以实现这一过程的手段和方法也是多种多样的。
仿真（simulation）：通过研究一个能代表所研究对象的模型来代替对实际对象的研究。
计算机仿真就是在计算机上用数字形式表达实际系统的运动规律。
2十种建模与仿真的方法：2.1智能仿真是以知识为核心和人类思维行为做背景的智能技术，引入整个建模与仿真过程，构造各处基本知识的仿真系统，即智能仿真平台。
智能仿真技术的开发途径是人工智能（如专家系统、知识工程、模式识别、神经网络等）与仿真技术（仿真模型、仿真算法、仿真软件等）的集成化。
2.2多媒体仿真[1]它是在可视化仿真的基础上再加入声音，从而得到视觉和听觉媒体组合的多媒体仿真。
多媒体仿真是对传统意义上数字仿真概念内涵的扩展，它利用系统分析的原理与信息技术，以更加接近自然的多媒体形式建立描述系统内在变化规律的模型，并在计算机上以多媒体的形式再现系统动态演变过程，从而获得有关系统的感性和理性认识。
2.3频域建模方法频域建模方法就是从s域的传递函数G(s)，根据相似原理得到与它匹配的z域传递函数G(z)，从而导出其差分模型。
2.4模糊仿真方法[2]基于模糊数学，在建立模型框架的基础上，对于观测数据的不确定性，采用模糊数学的方法进行处理。
2.5蒙特卡罗仿真方法当系统中各个单元的可靠性特征量已知，但系统的可靠性过于复杂，难以建立可靠性预计的精确数学模型，或者模型太复杂而不便应用则可用随机模拟法近似计算出出系统可靠性的预计值。
基本思想：当所求解问题是某种随机事件出现的概率，或者是某个随机变量的期望值时，通过某种“实验”的方法，以这种事件出现的频率估计这一随机事件的概率，或者得到这个随机变量的某些数字特征，并将其作为问题的解。
系统模型与系统建模方法精品PPT课件
绘制 多级 递阶 有向
图
建立 解释 结构 模型
分析 报告
比较/ F 学习
理解系统结构的概念 系统的要素及其关系形成系统的特定结构。 系统结构可采用集合（构成系统诸要素间的关联 方式或关系）及其有向图（节点与有向弧）和矩 阵（可达矩阵等）这三种常用的表达方式，且具 有一一对应的关系。
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设系统 由 n(n≥2) 个要素 （S1,S2…Sn) 组 成，集合为S，则S=(S1,S2…Sn)
系统诸要素是有机联系在一起的，一般以 两个要素间的二元关系为基础。
系统要s素i R间s j 的基本R表关示系s有i 与三s种j 有：关系
si R s j
R 表示 si 与 s j 没有关系
Si R~S j
素Si,Sj的要素对集合
称Ｓ上的二元关系集合，记作Ｒ
b．
(Si, S j )
Rb
通 常(与就Si用, S系j 表)统|示的S不i构, S同成j的要要素S素集, S对合i RＳS和j ,在i、Ｓ、上确1定,2的,某种n 二元关
系集合(ＲSib, S来j )共同表(S示j ,系Si统) 的基本结构
➢ 某系统由六个要素（S1,S2…S6)组成 ．经过两两判断:S3影响S1, S4影响 S3,S4影响S5,S4影响S6,S5影响 S1,S6影响S1， S2与S3互相影响),该 系统用集合如何表达
3、数学模型：用数学语言对系统进行抽象与描述的模型 ▲图表模型（符号模型）——用图表形式表示系统 结构或生产流程。
▲解析模型——用解析式表示的模型，如状态空间 模型
▲逻辑模型——表示逻辑关系的模型，如方框图等
▲ 及。网 元络素模之型 间的——相用互网关络系图，形如来网描络述计系划统模的型组，成Pe元tri素网 模型
系统建模
系统建模系统建模是一种用来描述和分析现实世界复杂系统的方法。
它使用图形和符号来表示系统中的组成部分以及它们之间的关系，并通过模拟和预测系统行为来支持决策制定和问题解决。
系统建模可以应用于各种领域，包括工程、物流、生物学、经济学等等。
本文将介绍系统建模的概念、方法和应用，并探讨其在现实生活中的价值和影响。
系统建模的概念和方法可以追溯到数百年前的工程学和物理学领域。
从那时起，科学家们开始意识到理解和描述复杂系统的重要性。
随着计算机技术的发展，系统建模得到了进一步的发展和应用。
现代系统建模可以通过建立模型来描述系统的各个方面，包括结构、动态行为、交互和性能等。
系统建模中最常用的方法之一是使用图形表示法。
图形表示法使用各种符号和连接线来表示系统中的组成部分和它们之间的关系。
例如，流程图可以用来表示系统中的各个步骤和它们之间的顺序关系；数据流图可以用来表示数据在系统中的流动路径；结构图可以用来表示系统中各个模块或组件的组成关系等。
这些图形表示法可以帮助人们更直观地理解系统，并且可以为系统的建模和分析提供基础。
除了图形表示法，系统建模还使用数学模型来描述系统的行为和性能。
数学模型通常是基于系统的基本原理和规律建立起来的，可以通过一系列的方程和参数来表示系统的动态行为。
例如，在物理学中，可以使用牛顿力学方程来描述物体在受力作用下的运动；在经济学中，可以使用供求关系方程来描述市场的价格变化和供需关系等。
通过建立数学模型，可以对系统进行模拟和预测，以评估不同决策和策略对系统的影响。
系统建模的应用非常广泛，几乎涵盖了所有领域和行业。
在工程领域，系统建模可以帮助设计和优化复杂的工程系统，例如飞机、汽车、电力系统等。
在物流领域，系统建模可以帮助设计和管理供应链网络，以提高物流效率和降低成本。
在生物学领域，系统建模可以帮助研究和理解生物系统的结构和功能，以解决一些疾病和健康问题。
在经济学领域，系统建模可以帮助预测市场的走势和制定经济政策。
第四章系统建模方法
并设t=t 时刻的人口数为N ,于是，当△t→0时
0 0
dN (t ) rN (t ) dt N (t 0 ) N 0
上面就是用微分方程表达的马尔萨斯人口模型。用分离 变量法很容易求出其解为
N (t ) N 0e r (t t0 )
此式即为马尔萨斯人口发展方程，它表明人口以几何级 数的方式随时间无限增长。另一方面，马尔萨斯认为在 第t年可提供的粮食数量F(t)只能通过在有限土地上的 耕作而增加，充其量是 F(t+ △t)= F(t)+c △t 其中，c是常数，这样粮食的产量 F(t)= F(0)+ct 只是按级数增长，因此从长期来看，人口增长速度远大于 粮食产量增长速度，从而使人口的增速在粮食增速的迫 使下相应下降。
案例：马尔萨斯人口模型
英国人口统计学家马尔萨斯（1766
－1834）在担任牧师期间，查看了其所 在教堂100多年人口出生统计资料，发现人Leabharlann 出生率是一个常数。于是他在1798
年出版的《人口原理》一书中提出了著 名的马尔萨斯人口模型
基本假设：
在人口自然增长过程中，净相对增长率（出生 率与死亡率之差）是常数，即单位时间内人口 的增长量与人口成正比。设N(t)为第t年时的 人口数， N(t＋△t)就表示第t＋△t年时的人 口数，r为人口增长率。把N(t)当作连续、可 微函数处理（因人口总数很大，可近似地这样 处理，此乃离散变量连续化处理）。根据马尔 萨斯的假设，在t到t＋△t时间段内，人口的 增长量为
5、系统模型与计算机模型
计算机模型是指用计算机程序定义的模 型。建立计算机模型首先要明确构成系 统的“构件”。
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第四章系统建模方法
1、何谓系统模型？系统模型有哪些主要特征？
2、何谓系统分析？系统分析包括有哪些要素？画简图说明这些要素间的关系。
3、为什么在系统分析中，广泛使用系统模型而不是真实系统进行分析？
4、对系统模型有哪些基本要求？系统建模主要有哪些方法，请分别说明这些建模方法的适用对象和建模思路。
5、什么是投入产出分析？它在经济管理中有什么用处？
6、试举例说明某种产品对另一种产品的直接消耗和间接消耗关系。
7、在编制投入产出表时，如何确定部门的划分？
8、设某地区的经济分为工业、农业和其他生产部门，其投入产出表如下表1所示。
（1）试求直接消耗系数表；
（2）试求完全消耗系数表；
（3）如果计划期农业的最终产品为350亿元，工业为2300亿元，其他部门为450 亿元，请计算出各部门在计划期的总产品分别为多少亿元？
表1 某地区的投入产出表（亿元）
9、设某地区的投入产出表如下表2所示。
（1）试求直接消耗系数表；
（2）试求完全消耗系数表；
（3）如果计划期（翌年）各部门的最终产品量和构成如表3所示，请计算各部门计划期的总产品分别为多少亿元？各部门应提供多少中间产品？
（4）如果在计划期间，制造业产品出口量增加20亿元，问各部门的产量要相应增加多少？
（5）如果在计划期间，农业由于自然灾害减少4亿元的最终产品，问各部门的总
产品将如何调整？
表2 某地区的投入产出表（亿元）
表3 计划期各部门的最终产品量和构成（亿元）
10、某钢筋车间制作一批直径相同的钢筋，需要长度为3米的90根，长度为4米的60根。
已知所用的下料钢筋长度为10米，问怎样下料最省？请建立解决此问题的数学模型。
11、某卫星测控站每天至少需要下列数量的干部值班：
每班值班的干部在班次开始时上班，连续工作8小时。
测控站首长需要确定每个班次应派多少干部值班，才能既满足需要又使每天上班的干部人数最少，请帮助建立解决此问题的数学模型。
11、举例说明系统结构、系统单元以及单元之间的关系，试用集合A、A上关系R、关系矩阵M、关系图G以及系统结构或层次结构进行描述。
12、用数学归纳法证明，对任何正整数n下列恒等式成立
(I∪A)n≡I∪A∪A2∪…∪A n
13、编制Warshall算法的计算机程序。
14、设某系统S的可达矩阵为
利用可达集R(e i)和先行值A(e i)的关系进行系统的区域划分(π2(S))和级别划分(π3(P))。
15、利用从浓缩阵M′找骨架阵N的算法程序框图，实现该算法的计算机程序。
16、试求下列系统的邻接矩阵和可达矩阵。
17、试为可达矩阵如下式的系统绘出结构模型。
18、试对邻接矩阵为下式的系统进行分解。
19、一个系统的邻接矩阵A如下：
求A的可达矩阵，并对可达矩阵分解。
20、已知邻接矩阵如下：
试求结构模型。
21、已知可达矩阵如下：
试求结构模型。