系统分析的基本概念
信号与系统分析

信号与系统分析在现代科学技术领域中,信号与系统分析是一门重要的学科。
它主要研究信号以及信号在系统中的传输和处理过程。
本文将从信号与系统的基本概念、数学模型、频域分析以及实际应用等方面对信号与系统进行分析。
一、信号与系统的基本概念1.1 信号的定义与分类信号是指随时间、空间或其他自变量的变化而变化的物理量。
根据信号的特征和性质,可以将信号分为连续时间信号和离散时间信号。
连续时间信号是在连续时间内取值的信号,例如模拟音频信号;离散时间信号是在离散时间点上取值的信号,例如数字音频信号。
1.2 系统的定义与分类系统是指对信号进行处理或者传输的设备或物理构造。
根据系统的输入和输出形式,可以将系统分为线性系统和非线性系统。
线性系统满足加法性和齐次性的特性,而非线性系统则不满足。
二、信号与系统的数学模型2.1 连续时间信号模型连续时间信号可以用连续函数来描述。
常见的连续时间信号模型有周期函数、指数函数和三角函数等。
在实际应用中,还可以利用微分方程来描述连续时间信号与系统之间的关系。
2.2 离散时间信号模型离散时间信号可以用序列来表示。
序列是由离散的采样点构成的数列。
常见的离散时间信号模型有单位样值序列、周期序列和随机序列等。
在实际应用中,离散时间信号与系统之间可以通过差分方程进行建模。
三、频域分析频域分析是对信号在频域上的特性进行分析的方法。
通过将信号从时域转换到频域,可以更加清晰地观察信号的频率成分及其变化规律。
常见的频域分析方法有傅里叶变换、拉普拉斯变换和Z变换等。
3.1 傅里叶变换傅里叶变换是将一个信号在频域上进行表示的方法。
它可以将信号分解成一系列的正弦函数或者复指数函数的组合。
傅里叶变换广泛应用于信号的频谱分析、滤波器设计以及通信系统等领域。
3.2 拉普拉斯变换拉普拉斯变换是对信号在复域上的频域表示。
它具有傅里叶变换的扩展性质,可以处理更加一般的信号和系统。
拉普拉斯变换在控制系统分析和设计、电路分析以及信号处理等方面有重要应用。
系统分析方法

2.1局部效益与总体效益相结合
局部的最优并不代表总体最优。总体的 最优往往要求局部放弃最优而实现次优 或次次优。进行系统分析必须着眼于系 统的整体目标,坚持“系统总体效益最 优、局部效益服从总体效益”的原则。 系统分析时还应站在比所研究系统高一 级的立场和角度来观察。
深圳河(湾)流域水环境综合治理
本课程讲述的系统分析方法除了包括应用系统学科体系 中通用的技术与方法,还要讨论环境科学和地理学的理 论和方法在系统分析中的应用。
二 系统分析的原则
2.1局部效益与总体效益相结合 2.2递阶分解与综合协调相结合 2.3内部因素与外部因素相结合 2.4当前利益与长远利益相结合 2.5定性分析与定量分析相结合
20世纪40年代,美国兰德(RAND)咨询公 司发展了一套解决复杂问题的步骤和方法, 称为“系统分析方法—System Analysis”。 早期用于武器系统的成本和效益分析。
之后,系统分析推广到其他政府部门,并陆 续被民间机构采用,以改进交通、通讯等设 施效率和效能。
目前已广泛应用于社会、经济、资源、生态、 环境、城建、医疗等问题。
系统是由相互关联的若干组成成分所 构成的,具有某种特定功能的有机整体。
系统的基本特征: 系统由若干(通常是大量)的元素组成; 元素间相互作用、相互依存; 系统作为整体具有特定功能。
系统基本概念图
输入
结构 环境
S1 S2
边界
S3
S4
输出
元素、结构、环境、边界 输入、输出、开放系统、封闭系统 状态、变量、过程、功能等
1.2 环境与地理学研究的系统
实例一:生态系统 实例二:水资源系统 实例三:城市系统
实例一:简单陆地生态系统
降雨
太阳能
系统分析的概念

系统分析的概念系统分析是指对一个系统的组成部分进行细致、深入、全面的研究和分析,以便找出问题所在,并提出改进方案的过程。
系统分析是整个信息系统开发过程中的重要环节,其目的是为了理解并满足用户对系统的需求。
系统分析可以应用于各个领域,例如企业管理、工程建设、信息技术等,它的基本原则和方法是相通的。
系统分析的核心是了解和满足用户的需求,通过对系统的研究和分析,找出系统存在的问题,并确定修改或改进的方向,最终达到提高整个系统的效果和效益的目标。
系统分析包括以下几个方面的内容:1. 需求分析:系统分析的第一步是明确用户对系统的需求和期望。
需求分析主要是通过与用户的沟通和交流,了解用户的具体需求和期望。
需求分析既包括用户对功能的要求,也包括用户对非功能属性的要求,如系统的可靠性、性能、安全性等。
基于需求分析的结果,可以为系统的设计和开发提供准确的方向指引。
2. 环境分析:环境分析主要是针对系统所处的外部环境进行研究和分析。
外部环境包括政治、经济、社会、技术等方面的因素。
通过环境分析,可以了解系统所处的商业环境、市场状况以及竞争态势。
这对于系统的设计和开发具有重要的指导意义,可以帮助开发团队做出正确的决策。
3. 功能分析:功能分析是对系统所包含的各个功能进行详细的研究和分析。
功能分析包括确定系统所具备的主要功能和子功能,并按照一定的规则和方法对其进行分类和组织。
通过功能分析,可以帮助开发团队理清系统的功能结构,确保系统能够满足用户的需求。
4. 数据流程分析:数据流程分析是针对系统中数据的流动进行研究和分析的过程。
数据流程分析包括对数据的来源、去向、处理过程以及数据在系统中的存储和传输进行详细的分析。
数据流程分析能够帮助开发团队了解系统中数据的流转情况,从而为系统的设计和开发提供指导。
5. 性能分析:性能分析是对系统的性能进行评估和分析。
性能分析包括对系统的响应时间、吞吐量、并发性等方面进行测量和分析。
通过性能分析,可以帮助开发团队了解系统在不同负载下的性能表现,从而为系统的优化和性能调优提供依据。
系统分析方法

系统分析方法
系统分析是指对一个系统进行研究、分析和评估的过程,以便了解其运作方式、结构和行为。
系统分析方法是指在进行系统分析时所采用的一系列技术、工具和方法论。
在信息技术领域中,系统分析方法被广泛应用于软件开发、信息系统设计等方面,它有助于确保所开发的系统能够满足用户需求,具有高效性和可靠性。
首先,系统分析方法包括需求分析和系统设计两个主要阶段。
需求分析阶段旨
在确定系统的功能需求和非功能需求,包括用户的需求、系统的约束条件等。
而系统设计阶段则是根据需求分析的结果,设计出系统的结构、模块、界面等方面的具体方案。
其次,系统分析方法还包括了一系列工具和技术,如数据流图、实体关系图、
结构化分析等。
这些工具和技术可以帮助分析人员更好地理解系统的运作方式,找出系统中存在的问题,并提出改进方案。
此外,系统分析方法还注重对用户需求的准确理解和表达。
在系统分析的过程中,分析人员需要与用户进行充分的沟通,确保对用户需求的理解是准确的,以避免在后期系统开发过程中出现需求不匹配的情况。
在实际应用系统分析方法时,还需要考虑到系统的可行性、成本效益等因素。
系统分析人员需要综合考虑技术、经济、法律、社会等方面的因素,以确保所设计的系统是可行的、具有可持续性的。
综上所述,系统分析方法是一个系统工程中至关重要的环节,它能够帮助我们
更好地理解和设计复杂系统,满足用户需求,提高系统的质量和效率。
因此,我们需要不断学习和掌握各种系统分析方法,以不断提升自身的分析能力和水平。
系统分析原理与方法

系统分析的概念系统是系统分析的最基础的概念..按照一般系统论的创立者贝塔朗菲L· von Bertalanffy的观点;系统是处于一定的相互关系并与环境发生关系的各个组成部分要素的总体集..我国着名科学家钱学森则主张把“极其复杂的研究对象称为系统;即相互作用和相互依赖的若干组成部分合成的具有特定功能的有机整体;而且这个系统本身又是它所从属的一个更大系统的组成部分..”因此;我们可以一般地将系统界定为是由若干处于相互联系并与环境发生相互作用的要素或部分所构成的整体..世界上的一切事物都是作为系统而存在的;是若干要素按一定的结构和层次组成的;并且具有特定的功能..系统普遍存在于自然界和人类社会之中..它是要由素所构成的整体;离开要素就无所谓的系统;因而要素是系统存在的基础;系统的性质一般是由要素所决定的有什么的要素;就具有什么样的系统及其功能;但系统又具有各要素所没有的新功能;各种要素在构成系统时;具有一定的结构与层次;没有结构层次的要素的胡乱堆积构不成系统;系统的性质取决于要素的结构;而在一个动态结构的系统中;结构的好坏直接是由要素之间的协调体现出来;系统与环境之间也存在密切的联系;每个系统都是在一定的环境中存在与发展的;它与环境发生物质、能量和信息的交换这是开放系统的一个基本特点..系统的各要素之间;要素与整体之间;整体与环境之间存在着一定的有机联系;从而在系统内外形成一定的结构与秩序;使得系统呈现出整体性、有机关联性、结构层次性、环境适应性开放性和有序性等特征;这些特征就是所谓的系统的同构性..系统分析或系统方法;就其本质而言;是一种根据客观事物所具有的系统特征;从事物的整体出发;着眼于整体与部分;整体与结构及层次;结构与功能、系统与环境等的相互联系和相互作用;求得优化的整体目标的现代科学方法以及政策分析方法..拉兹洛认为;系统论为我们提供一种透视人与自然的眼光;“这是一种根据系统概念;根据系统的性质和关系;把现有的发现有机地组织起来的模型..”贝塔朗菲则将系统方法描述为:提出一定的目标;为寻找实现目标的方法和手段就要求系统专家或专家组在极复杂的相互关系网中按最大效益和最小费用的标准去考虑不同的解决方案并选出可能的最优方案..我国学者汪应洛在系统工程导论一书中则认为;系统分析是一种程序;它对系统的目的、功能、费用、效益等问题;运用科学的分析工具和方法;进行充分调查研究;在收集、分析处理所获得的信息基础上;提出各种备选方案;通过模型进行仿真实验和优化分析;并对各种方案进行综合研究;从而为系统设计、系统决策、系统实施提出可靠的依据..系统分析的作用系统分析主要作用是:鼓励人们对系统的不同部分进行同时的研究;使人们注意系统中的结构和层次的特点;开拓新的研究领域;增加新的知识;突出未知东西的探索;使人们从过去和现在的基础上了解未来;使人们转换视角;从不同的角度或侧面看问题;迫使人们在考虑目标和解决问题的要求时;也同时注意考虑协调、控制、分析水平和贯彻执行的问题;诱导新的发现;注意进行从目的到手段的全面调查等等..系统分析的内容根据系统的本质及其基本特征;可以将系统分析的内容相对地划分为系统的整体分析、结构分析、层次分析、相关分析和环境分析等几个方面..一、整体分析二、整体性是系统的最基本的属性或特征之一..因而;整体分析也就构成系统分析的一个主要内容..根据系统论的原理;任何系统都是由众多的子系统所构成的;子系统又是由单元和元素所构成的..系统的性质、功能与运行规律不同于它的各个组成部分在独立状态时的性质、功能和运动规律;它们只有在整体意义上才能显示出来..系统的整体体现了各个组成要素所没有的新质、新功能和整体运行规律;这就是“整体大于各部分之和”的原理加和定理;另一方面;作为系统整体的组成要素的性质和功能也不同于它们在独立时的性质与功能;当它们作为系统的一部分与周围环境发生作用时;并不是代表孤立的要素本身;而是代表系统整体..拉兹洛在谈到这个问题时指出:系统整体所独具的“某种特点不能简单地还原为它们各个组成部分的性质”;“复杂整体的特点实际上不可能还原成各部分的特点..”用整体分析法进行研究的核心是:从全局出发、从系统、子系统、单元、元素之间以及它们与周围环境之间的相互关系和相互作用中探求系统整体的本质和规律;提高整体效应;追求整体目标的优化..因此整体及其目标的优化是整体分析的主要内容..面对一些复杂的、较大的系统时;要求我们把系统分解为一组相关联的子系统;在整体的指导下;协调各个系的目标;从而达到系统所要求的总目标;即通过求局部最优化得到的局部解;经过协调而得到整体的最优解..系统的优化从整体与局部的关系看有如下三种情况:1局部的每个子系统的效益都好;组合起来的系统整体也最优;2局部子系统的效益好;但系统整体的效益没有达到最优;3局部的子系统的效益并不最优;而系统的整体效益较优..从近期与长远的关系看;系统的优化也表现为各种情况;如对近期与长远都有利;对近期有利;对长远不利甚至有害;对近期不利;而对长远有利等..因此;整体优化的原则是:根据已确定的目标;在整体利益最优的前提下;处理好局部与整体、近期与长远的关系..例如;在追求经济社会发展尤其是经济增长的政策目标时;不能为了局部地方和近期的利益;片面追求经济增长率;而以牺牲资源和环境;以及整体全国和长远的效益作为代价..因此;党和国家所制定的经济增长方式由粗放型向集约型的转变以及可持续发展战略是正确的;它追求的是国家、整体、长远的利益..人们已经发展出一系列的定量分析方法或技术;可以用来作整体优化分析尤其是整体分析;这些方法和技术有线性规划、非线性规划、动态优化和排队论等..二、结构分析结构分析是系统分析的一个组成部分..所谓的系统的结构是指系统内部诸要素的排列组合方式..同样一些要素;排列组合的方式不同;就可能具有完全不同的性质、特征与功能..对于一个复杂的系统来说;如果没有一个确定其合理结构的方法;没有一个考虑整体优化的方案;那么;系统的分析和设计也就无法进行;也将对系统的运行产生不良的后果..因此;正确掌握结构分析法;对于确定政府系统的合理结构;要求各种政策的有机配合;是政策研究工作的一个内容..结构分析是寻求系统合理结构的途径或方法;其目的是找出系统构成上的整体性、环境适应性、相关性和层次性等特征;使系统的组成因素及其相互关联在分布上达到最优结合和最优输出..三、层次分析系统论认为;任何复杂的系统都具有一定的结构层次..系统结构的层次性既指等级性;又指侧面性..前者是指任何一个复杂系统;都可以从纵向把它划分为若干等级;即存在着不同等级的系统层次关系;其中低一级的结构是高一级结构的有机组成部分..如我国政府体制上从中央人民政府国务院到省、市、县、区、乡地方各级人民政府;军队编制从军、师、团、营、连等..后者是指任何同一级的复杂系统;又可以从横向上分为若干相应联系;相互制约;又各自独立的平行部分;如国务院分各部、委、省级人民政府划分厅、局等..系统的结构层次性是系统的稳定性和连续性的重要保证;也是系统发挥其最佳功能的前提条件之一..层次分析的基本思路是:明确问题中所包含的因子及其相互关系;将各因子划分为不同层次;从而形成多层次结构;通过对各层次因子的比较分析;建立判断矩阵;并通过判断短阵的计算将不同政策方案按重要性或适用性大小排列;为最优方案的选择提供依据..层次分析首先要解决系统分层及其规模的合理性问题;层次的划分要考虑到系统传递物质、能量和信息的效率、质量和费用等因素;其次要使各个功能单元的层次归属合理..四、相关分析系统论告诉我们;构成系统的各个子系统、单元和要素之间以及它们与环境之间是相互联系和相互作用的;这一特征叫做系统的相关性有机关联性..相关性首先体现在系统与要素之间的不可分割的联系..在系统整体中;各要素并不是孤立存在的;而是由系统的结构联结在一起;相互依存、相互作用..如果其中一项发生变化;就会影响其他要素也发生变化人体各种器官之间就是相互关联的..其次;相关性体现在要素与系统整体的关系中..要素与系统整体相适应;一旦要素改变;整体必然发生改变;同样;系统整体发生改变;系统要素也必然发生变化要素与系统之间的相互作用是通过结构这一中介来实现的..再次;相关性表现在系统与环境的关系方面;即系统的改变引起环境的变化;环境的变化也会导致系统的变化;系统创造自己的环境;环境又规定着自己的系统..最后;相关性还表现在系统发展的协同性上..协同性是指系统发展变化中各部分发展变化的同步性;即系统的变化必然引起各要素以及环境的变化;这种变化又不是杂乱无章的;而是有规律可循的;这个规律就是同步性顺便说;协同学是系统论在当代的新成就;它以协同性作为研究对象..相关分析要求我们在政策研究的过程中尤其是问题界定、目标设定和方案规划中;要充分注意到各种问题及问题的各个方面之间;各个目标之间;各个方案之间;子目标与总目标以及子方案与总方案之间的关系;注意问题目标和方案与社会、经济和政治环境之间的相互联系和相互作用;考虑各种因素对政策执行效果可能产生的影响;从而设计出理想的或较优的政策方案..例如;我们在设计改革与发展战略时;用相关分析的方法;就是要紧密注意各个领域、各条战线、各个方面的改革与发展措施的相关配套、同步进行;或者说;在进行了某个些领域的改革之后;必须及时进行另一些领域的改革;否则;将影响全面的改革与发展..近代“洋务运动”之所以不成功;有各种原因;其中的一条是缺乏系统改革思想;洋务派主张引进西方科学技术和工业设备;使之与封建主义的政治体制协调起来;即所谓的“中学为体;西学为用..”这种幻想不改变封建主义的生产关系、政治制度和社会结构;而仅靠引进西方科技及设备来发展生产力的做法是难以成功的;不变革前者;再好的机器设备也发挥不了作用..五、环境分析系统论认为;系统与环境是处于相互联系和相互作用之中..系统以外界的条件或环境作为存在和发展的土壤..环境是指系统之外的所有其他事物或存在;即系统发生、发展及运行的生态条件或背景..一个系统总是处于更大的系统之中;成为更大系统的子系统;因而更大的系统则构成该子系统的生态环境..系统与环境的相互联系和相互作用表现在:一方面;环境是系统的存在和发展的前提条件;环境影响、制约;甚至决定系统的性质与功能;另一方面;系统的存在和发展也改变着周围的环境;系统作用的不同将引起环境发生变化..系统与环境这种不断进行着的物质、能量和信息的交换;使系统具有环境适应性特征..环境分析是系统分析的一个重要内容..因为系统的状态;系统的问题同环境存在着这种相互联系、相互作用的特征;所以;分析环境与系统的关系是接近系统问题的必要步骤..要确定系统及其问题的边界和约束条件;必须对环境作出分析;系统分析的许多资料也来源于环境;因此;环境分析是系统分析中的一项不可或缺的工作..就政策研究来说;我们将政策研究的对象视为一个系统;一个高度开放的社会系统;政策环境产生了需求和支持这样一些输入;通过政治系统决策系统的加工处理转变为政策方案;这些方案的输出执行又作用了环境..这是政治系统论向我们展示的政策系统及其运行的简要图景;在这里;无论是政策的制定;还是政策的执行;环境因素的地位和作用都是极其显着的..因此;环境分析对于政策研究来说;其意义也是不言而喻的..环境分析涉及的内容很广;包括自然环境或物理技术环境分析;社会经济环境分析;文化心理环境分析等等..在系统分析中;要对环境加以因时、因地、因人的分析;找出相关的环境因素;确定其影响的范围和程度;以便在方案的制定和执行中予以考虑;这正是环境分析的任务与目的..系统分析中的定量技术根据决策类型的不同将系统分析中的定量技术分为两类;即确定型的分析技术和随机分析技术..一、确定型的分析技术所谓的确定型;是指那些可用于只有一种势态;并在做出可接受的假定之后其变量、限制条件、不同的选择都是已知的、确定的;按一定的统计置信度可以预见的方法或技术..二、随机分析技术随机分析技术则是应用于不确定型或风险决策的分析方法及技术..当存在一个以上的态势;并且需要估计和确定每一种可能的状态时;就要碰到随机模型问题..这时还要计算在每一种态势下用每一种决策选择所得的输出结果..因而可供选择方案的数量将很大;这时可以用数学、统计推论和概率论等学科的方法;在可以接受的假定条件下减少不确性..有时;随机的局面可以化为确定模型来加以处理;比如选择一种最有可能发生的未来态势;或者只分析最坏的或最好的方面等等..克朗将动态规划;计算机模拟;随机库存论;取样、回归、指数平滑;决策树;贝叶斯定理、损益分析等列入随机分析技术之中..。
水资源规划和利用

■ 求解数学模型 选择适当的方法求解数学模型,其解可以是最优解、次优解、满意解;
■ 模型的验证 首先检查求解步骤和程序有无错误,然后检查解是否反映实际问题;
■ 灵敏度分析。 研究模型中所含参数的变化范围及其对解的影响;
■ 系统可行方案的综合评价
库的日供水量分别为30万m3/d、32万m3/d,二城市的最 小日需水量分别为25万m3/d和27万m3/d。由于水库与各 城市的距离以及输水方式上的差别,因此单位输水费用也 不同。各单位输水费用分别为C11,C12,C21,C22。试作 出 在满足A、B二城市供水需求的情况下,输水费用最小的方 案。
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PPT内容概述
第九章 水资源系统分析。精品PPT·可编辑借鉴。某工厂计划生产Ⅰ、Ⅱ两种产 品,生产单位产品所需原材料消耗见表9-1。试作出在满足A、B二城市供水需求 的 情况下,输水费用最小的方案。可行解,最优解。S3={C1,C2,C3}。dN为决策变量
,fN(sN,dN)即第N阶段的管线方案。γN(sN,dN)为N阶段处于状态SN,采用决策 dN
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精品PPT·可编辑借鉴
第十三页,共四十五页。
第二节 水资源系统分析的模型与方法
解: 设甲、乙水库向A、B二城市日供水量分别为x11,
x12,x21,x22,则最佳方案为,在满足城市需水量和 甲、乙两水库供水量约束的情况下,使输水费用为最小, 即: 目标函数: 约束条件:
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精品PPT·可编辑借鉴
第二节 水资源系统分析的模型与方法
1 N=4时,由初状态D1或D2到终点E,只有一条路线 ,故f4(D1)=8,f4(D2)=4 。 相应地d4(D1)=E , d4(D2)=E 。
系统分析原理与方法 (1)

系统分析的概念系统是系统分析的最基础的概念。
按照一般系统论的创立者贝塔朗菲(L·von Bertalanffy)的观点,系统是处于一定的相互关系并与环境发生关系的各个组成部分(要素)的总体(集)。
我国着名科学家钱学森则主张把“极其复杂的研究对象称为系统,即相互作用和相互依赖的若干组成部分合成的具有特定功能的有机整体,而且这个系统本身又是它所从属的一个更大系统的组成部分。
”因此,我们可以一般地将系统界定为是由若干处于相互联系并与环境发生相互作用的要素或部分所构成的整体。
世界上的一切事物都是作为系统而存在的,是若干要素按一定的结构和层次组成的,并且具有特定的功能。
系统普遍存在于自然界和人类社会之中。
它是要由素所构成的整体,离开要素就无所谓的系统,因而要素是系统存在的基础;系统的性质一般是由要素所决定的(有什么的要素,就具有什么样的系统及其功能),但系统又具有各要素所没有的新功能;各种要素在构成系统时,具有一定的结构与层次,没有结构层次的要素的胡乱堆积构不成系统;系统的性质取决于要素的结构,而在一个动态结构的系统中,结构的好坏直接是由要素之间的协调体现出来;系统与环境之间也存在密切的联系,每个系统都是在一定的环境中存在与发展的,它与环境发生物质、能量和信息的交换(这是开放系统的一个基本特点)。
系统的各要素之间,要素与整体之间,整体与环境之间存在着一定的有机联系,从而在系统内外形成一定的结构与秩序,使得系统呈现出整体性、有机关联性、结构层次性、环境适应性(开放性)和有序性等特征,这些特征就是所谓的系统的同构性。
系统分析或系统方法,就其本质而言,是一种根据客观事物所具有的系统特征,从事物的整体出发,着眼于整体与部分,整体与结构及层次,结构与功能、系统与环境等的相互联系和相互作用,求得优化的整体目标的现代科学方法以及政策分析方法。
拉兹洛认为,系统论为我们提供一种透视人与自然的眼光,“这是一种根据系统概念,根据系统的性质和关系,把现有的发现有机地组织起来的模型。
什么是系统分析及其与系统工程的关系

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系统分析的程序
认识 问题
探寻 目标
综合 方案
模型 化
优化或 仿真 分析
初步分析
规范分析
系统 评价
Y
决策
(分析)
N
综合分析
有些过程可以跳过 认识问题、综合方案、系统评价是必须的环节
5、SA的特点及原则
以特定问题为对象 以整体为目标 多方案模型分析和选优 定量分析与定性分析相结合 多次反复进行
2019/11/21
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③每段结束后系统方案的变化轨迹是:可行方案→ 非劣方案→经排序的非劣方案(或称选择性方案)。
④环境分析贯穿SA全过程,在SA中是十分重要和必 不可少的。(确定系统与环境的边界,摸清环境对 系统的影响程度)
⑤在管理应用SA过程中,并不一定要(或能)遍历 并完成每一个具体过程。
2019/11/21
系统分析与系统工程的关系
所谓系统工程(SE),是综合应用系统思想、 现代数学方法、电子计算机技术和其他相关 的工程技术,对系统特别是大系统的信息流 动、组织结构、控制机构等进行分析、设计、 评价、制造和管理,以期从总体上实现最优 化的组织管理技术和边缘科学。
系统分析与系统工程的关系
SA是SE(Systems Engineering )的核心内容、 分析过程和基本方法
系统分析
背景 概念 要素 程序 特点及原则
“系统分析”的由来
“系统分析”一词源于美国兰德公司 在1945年,美国道格拉斯飞机公司组织各方面的专
家,为美国空军研究“洲际导弹”,其目的是向美 国空军提供有关技术及其装备的建议。 后来,该研究团队的工作成绩远远超过当初的预期, 如成功预测苏联的人造卫星升天等,于是成立了兰 德公司. 由兰德公司开发的一套研究问题的方法称为“系统 分析”。
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系統設計(system design) – 系統輸出設計 – 系統處理設計 – 系統輸入設計 – 製作系統設計文件 系統實施(system development) – 程式編碼與測試 – 系統建置 – 系統維護 – 系統評估 – 製作系統文件
系統開發方法
以系統開發所應用的觀念來進行分類, 可以將系統開發的方法分為下列兩種:
– 系統生命週期法(system life cycle approach) 又稱為全功能法(fully functional approach) 。 – 系統雛型法(prototyping)或稱為軟體範式發 展法(prototype approach) 。
系統生命週期法
系統生命週期法又稱為全功能法,是指 軟體系統的開發依循系統發展生命週期 的步驟,循序漸進,一個階段接著一個 階段的進行,直至系統開發完成,滿足 使用者的需求為止。
應用系統雛型法的考量因素: –使用者的需求是否不易確定? –系統是否具有高度的複雜性? –軟體系統的應用領域是否適合雛型法的發展? –客戶是否能配合雛型法的進行? –管理者是否願意應用雛型法發展系統?
應用系統雛型法的優點: –藉由軟體雛型的評估與使用,可以幫助使用 者更加確定對未來系統的需求。 –提早幫助系統開發人員了解是否所定義的軟 體系統為使用者真正想得到的系統。 –藉由系統雛型的評估,可以增加使用者參與 系統開發的機會。 –應用雛型法開發系統,可降低系統的開發成 本。 –減少軟體系統完成後,無法滿足使用者需求 的危機。
系統的意義
系統所隱含的意義有幾點:
–它是指前後所發生的事情彼此是相關的。 –它具有一個指定的主體、事物或觀念。 –對整體而言,把整個先後的關係結合起來, 也就成了一種組織。 –它必定有一個要達成的目標。
因此,系統是指一組有組織、有相互關 係的意念、架構或事物,藉由彼此的相 互結合,而以達成共同的目標為目的。
建立系統雛型的步驟: –評估使用者需求是否適合以雛型法發展。 –定義新系統需求規格。 –評估、確認新系統需求規格,並依此需求規 格建立系統雛型的設計規格。 –依設計規格建立新系統的雛型。 –提供軟體系統雛型給系統使用者,由使用者 操作並提出修正意見。 –依使用者提出之意見,重複步驟2至5,反複 修正軟體系統,直至軟體系統滿足使用者的 需求,成為實際可用的軟體為止。
應用系統生命週期法的優點: –系統開發有一序列預定的工作項目,系統開 發人員可依階段循序進行。 –可參考系統生命週期的各個步驟,訂定工作 計劃,並預估系統工作時程、開發經費與所 需資源。 –系統開發的過程中,各階段均有相關的文件 產生,如專案計劃書、系統分析書、系統設 計書等,可供以後系統開發人員的參考。 –可依據軟體開發的工作計劃,對每一項工作 項目進行評估,達到專案管理的功能。
–輸入(input)
–輸出(output)
–邊界(boundaries)
邊界用以界定系統的大小,即是指系統的範圍。 在邊界以內者為系統本身。研究一個系統,必 須要界定其範圍,才能知道那些事物是屬於系 統本身應考慮的,那些事物是屬於系統以外。 環境係指在邊界以外者,亦即指系統範圍以外 的事物。系統本身不能單獨成立,一定會與外 在環境發生交互作用。 組織係指系統內部的各單元間彼此之組成關係, 有了這個組成關係,系統內之元件,才得以相 互結合而達成某一目標。
可行性研究
系統規劃
使用者需求
需求分析
系統分析書
系統設計
系統設計書
建立系統雛 型與評估
雛型維護或修改
可用的軟體
雛型模式之開發程序及參與人員
主要參與人員 雙方 開發程序 需求擷取∕分析
資訊人員
雛型開發
否 雙方 操作及檢討雛型 和需求
雙方
是否 完全符合雙方 約定 是 結束
系統生命週期法與系統雛型法兩者的差別在於: –系統雛型法在系統設計後,便依系統設計規 格建立系統的雛型供使用者參考,然後再參 照使用者所提供的意見,藉由對系統雛型的 反覆評估修正,逐漸擴增系統功能,直至達 到完整的系統功能為止。 –而系統生命週期法則是在系統設計步驟後, 便依照系統設計規格建立系統,使用者所看 到的並非系統的雛型,而是包含使用者所有 功能需求的完整系統,也因此,系統生命週 期法在系統程式設計完成以後,就不希望系 統有太大的更改。
系統具有六個基本要素:功能、輸入、 輸出、邊界、環境、組織。
環境 系統 (功能)
輸入
輸出
邊界
組織
–功能(function)
功能係指一個系統主要執行的工作、任務或是 一個系統的目標、目的。任何一個系統都是為 了要達成某一目標或目的而存在的,而它主要 的功能,也就是要完成這個目標。 輸入係指系統運作所需的資源,或物件流入系 統的過程。 輸出係指系統運作後的產物,或將系統的產物 送至系統邊界以外的過程。
協調性
–系統內的各單元,能在系統的監控之下, 接受系統的命令、指揮而各單元行動協調。
支援性
–像騎協力車一般,經由各單元組合後的系 統所產生的效能,大於系統內各單元單獨 存在的效能和,亦即系統具有支援功能。
系統分析的意義
系統(system)
–是指一個具有相互關係的主體、事物。
分析(analysis)
應用系統雛型法的缺點: –因為雛型法強調應用便捷的工具發展,使用 者有可能因修改容易,而並不太在意需求的 更改,造成系統功能多次的變動,易產生使 用者與系統人員的磨擦。 –使用者可能因雛型的建立,而認為系統已開 始發展,忽略了其他系統未定的細節,而要 求縮短系統開發的時間。
系統雛型法優於系統生命週期法之處: – 在系統開發的初始過程中,系統雛型法較系 統生命週期法更易確定使用者之需求。 – 在系統雛型法中,由於使用者參與系統雛型 的評估,因此有較系統生命週期法多的參與 機會。 – 藉由系統雛型的建置與使用者的評估建議, 使系統人員更能驗證系統邏輯,增加系統開 發人員的工作士氣與效率。 – 由於雛型可利用省力的軟體工具,因此雛型 法的開發成本較生命週期法低。
可行性研究
系統規劃
使用者需求
系統分析
系統分析書
系統設計
系統設計書
系統維護或修改
系統實施 可用的軟體
系統開發各階段工作項目
系統規劃(system planning) – 可行性研究 – 定義問題 – 蒐集系統背景資料 – 了解現行作業 – 定義新系統需求 – 訂立系統工作時程 – 製作專案計劃書 系統分析(system analysis) – 建立系統資料流程圖 – 建立系統資料辭典 – 製作系統分析文件
–是指利用某種方法或工具,將一物件加以 解析,以便了解其內部構造、組織的過程。
系統分析(system analysis)
–是指針對系統所面臨的問題,蒐集相關的 資料,以了解產生此問題的原因所在,並 進而提出解決問題的方法與可行的邏輯方 案,以滿足系統的需求,達到預設的目標。
系統分析並不是屬於某一領域的專業術 語,它強調的是一種運用方法解決問題 的過程。任何一種處理型態,只要是運 用系統的方法,有組織地分析問題,符 合系統分析的精神,均可稱之為系統分 析。
第二章 Байду номын сангаас統分析的基本概念
系統發展生命週期
系統發展生命週期(System Development Life Cycle, SDLC)又稱 為軟體系統生命週期,是指開發資訊系 統所進行的一連串相關、且有計劃的步 驟,這些步驟在系統發展過程中是週而 復始循環地發生,因此稱之。 從系統發展生命週期模式外觀的圖形上 來看,各階段依序就像是一個梯型瀑布 順勢而下,因此,又通稱為「瀑布模式」 (Waterfall Model)。
應用系統生命週期法的缺點: –使用者無法事前就知道系統的輪廓,造成系 統開發人員與使用者間的溝通不良。 –由於是完整系統的開發,當使用者最後所看 到的系統全貌與自己的需求不同時,將花費 較多的系統開發成本於系統功能的修改。
系統雛型法
系統雛型法或稱為軟體範式發展法,是 指系統開發人員在需求分析後,為了確 定使用者的需求,於是先建立系統的軟 體範式,此軟體範式並未涵蓋系統的所 有功能,而僅有系統的輪廓,藉由此系 統輪廓,供使用者與系統人員共同評估, 以確定系統需求,同時,並對此軟體範 式不斷修改,直至滿足使用者所有的需 求為止。
系統生命週期法開發程序
分 析
設 計
實 施
大略vs.詳細之系統開發階段
十階段之系統生命週期法開發程序
可行性分析
需求分析
教育訓練
操作與維護
應用系統生命週期法可能會產生下列問題: –系統生命週期法其前題假設使用者於專案開 始時,便很清楚新系統的所有需求,這在系 統開發實際的運作上,很難達成。 – 由於使用者的需求常有變動,系統發展往往 無法照著生命週期的步驟,循序進行,而是 常常因需求變動,而又回至先前的步驟,分 析、設計反覆進行。 – 系統必須至最後程式設計完成時,使用者才 能看到軟體的功能,等到發覺系統設計結果 有誤時,要修改已經稍遲了一點,必須要負 擔較高的修改與維護成本。
系統的特性
整體性
–一個系統是由一組概念、架構或事物單元 所組合而成的整體。
相關性
–系統內各單元間存有相互依賴的關係,藉 由單元間的相互依賴關係,而使系統得以 運作,完成某一任務。
功能性
–每一個系統必定具有某一特定功能,此功 能可能是為了達成某一既定目標或特殊目 的而建立的。系統存在的價值,也就是因 為它能達成某一既定的目標。
–環境(environments)
–組織(organization)