系统工程第二章-系统科学与系统思维

欧姆定律
物理学家欧姆在研究电流流动时，将电与热进 行了对比，把通过导体的电势比作温度，把电流总 量比作一定的热量，应用傅立叶热传导理论的基本 思想再引入电阻的概念，提出了著名的欧姆定律。
第三节 思维的模式及应用 鸡蛋
如为了解决鸡蛋的保存难的问题，把鸡蛋作为强制联 想的起点，与奶粉强制地联系在一起。并强制联想思维：鲜 奶最不易保存，但可以通过固化——奶粉的形式解决。而鸡 蛋与鲜奶相比，仍然存在着保存问题。鲜奶可以通过固化形 式解决，鸡蛋能不能晒干？哈尔滨市的农民企业家李德库就 是把鸡蛋与奶粉强制地联系在一起，进行联想，鸡蛋固化技 术由此而产生，“晒干后的鸡蛋”不但能制成蛋黄粉、素汤、 蛋黄饮料和罐头等食品，还可以提取蛋黄油。
方案二的优点是可利用成熟的管道技术。存在 的问题是，一是要在沿途设加热站，这样一来管理 复杂，又要供给燃料；二是加热的输油管不能铺设 在冻土层里，因冻土受热融化后移动的压力会使输 油管变形甚至断裂。为避免这种危险，约有一半输 油管要架设在地面，这样架设输油管的成本又比铺 设在地下高出3倍。 考虑到安全和运输的稳定性，决定对方案二的 设想进一步研究，并请系统分析人员继续提出新的 竞争方案。
第一节 系统科学
4、动态逻辑系统观－－认为系统与变化、增长、发 展等特定概念有关。 5、技术系统观－－把系统视为由几个相互联系的部 分而构成的装置。 6、生物学系统观－－把系统及其部分划分为有机确 定的子系统。
第一节 系统科学
7、生态学系统观－－认为与生物物种栖息地及物种 之间的合作、交互作用等有关。 8、社会学系统观－－认为系统是由实际的文化、伦 理、政治等“问题”和“答案”之源中派生出来的。 9、秩序系统观－－把系统看成是在某种情形下，按 照七对于环境和感觉的作用、形式、内容、控制等 方面划分等级、层次的方式。
第三节 思维的模式及应用
罗素悖论 1919年，英国著名的哲学家、数学家、逻辑学家罗素提 出了一个十分有趣的问题，他说：“某村子里有一个理发师， 他规定：我只给那些不给自己刮胡子的人刮胡子。请问，这 个理发师该不该给自己刮胡子？” 这个问题，就是数学史上著名的“罗素悖论”。这个 悖论包含着逻辑矛盾。从逻辑上来看，只有两种可能性，即 这个理发师或者应该给自己刮胡子，或者不应该给自己刮胡 子。但是，这两种可能性都会导致逻辑矛盾。 如果这个理发师给自己刮胡子，那么按照他的规定，他 就不应该给自己刮胡子。因为他规定，他只为那些不给自己 刮胡子的人刮胡子。而如果这个理发师不给自己刮胡子，那 么按照他的规定，他就应该给自己刮胡子。也就是说，从应 该给自己刮胡子就会推出不应该给自己刮胡子，从不应该给 自己刮胡子就会推出应该给自己刮胡子，无论是应该给自己 刮胡子还是不应该给自己刮胡子，都会推出逻辑矛盾。这一 问题形式逻辑无法解决。
第二节 系统思维
四、系统思维方法的基本原则
1. 2. 3. 4. 5. 6. 整体协调原则 相关性原则 最优化原则 目的性原则 层次性原则 历时性原则
第三节 思维的模式及应用 一、思维的模式 1、线性思维与非线性思维模式
线性思维
因果思维模式：乌云密布---下雨、头痛—吃药 回溯思维模式：考古、破案
这一功能。
第二节 系统思维
3. 黑箱辨识法 黑箱辨识方法是在人们尚未了解系统内 部结构和变化规律的情况下，通过系统的输 入与输出来考察系统的整体功能或推测系统 内部整体结构的一种方法。 例：计算机
第二节 系统思维
黑箱辨识法优势 ： 它面对一些复杂的大系统或具有高度组织性 的生命系统具有独特的作用，它提供了有效的思 维工具和认识手段，它可以暂时回避一些技术上 的困难，绕过一些认识上的障碍 。
非线性思维
环型思维模式：军备竞赛 U型思维模式：曹冲称象 W型思维模式：兔子感冒
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第三节 思维的模式及应用
兔子感冒（W--以进为退，跳出定势）
狮王指定熊、猴子和兔子做它的大臣。后来，狮王跟它们一起呆腻了，想 要把它们吃掉。可是，得找个借口才行。因此，狮王就把这三个大臣召来，对 它们说：“你们当我的大臣有不少日子了，我现在得测验一下，看你们当了高 官以后有没有腐化。”说完，狮子张开了血盆大口，要熊说出它嘴里发出的是 什么气味。 熊直率地说：“大王，你嘴里的气味很不好闻。” “你犯了叛逆罪！”狮王怒吼道，“你竟敢当面毁谤国王。犯叛逆罪的应 该处以死刑。”说罢，就扑到熊的身上，把它咬死并吃掉了。 接着，狮王问猴子：“我嘴里发出的是什么气味？” 猴子亲眼看到熊的下场，赶忙回答道：“大王，这气味很香，就跟上等香 水一样好闻。” “你是个又会撒谎又会拍马屁的家伙！”狮王又怒吼道，“凡是不诚实的、 爱拍马屁的大臣，都是祸根，绝对不能留下。”说着，又扑到猴子身上，把它 咬死并吃了。 最后，狮王对兔子说：“我嘴里发出来的到底是什么味？” “真是抱歉，大王！”兔子回答说，“我最近伤风，鼻子都塞住了。你能 不能让我回家休息几天，等我伤风好了再说？” 狮王没有办法，只好放兔子回家。不用说，兔子乘此逃之夭夭，一去不复 返了。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第二节 系统思维

方案一的优点是每天仅需4－5艘超级油 轮就可满足运输量要求，比铺设油管输送投 资少。问题在于，要用破冰船引航，既不安 全又要增加成本。油轮运输的起点和终点都 要建造大型油库，油库的储量应在油田日产 量的10倍速以上，这又是一笔巨大的开支， 另外，考虑海运还要受到海上风暴的影响。
第二节 系统思维
局限性： 从系统外部功能到内部结构的认识只是一个 猜测，输出与输入信息的比较有时也并不一定精 确。
第二节 系统思维
三、系统思维的信息处理过程
思维的信息加工过程的三种变换：符号变换、内容变 换和表征层次的变换 。
第二节 系统思维
系统思维的信息加工方法
信息加工方法的本质是运用信息的观点， 把研究对象的运动抽象为信息的和信息变换 的过程，通过对信息的获取、传输、加工和 处理这一过程的研究来揭示对象的性质和规 律的一种方法。

第三节 思维的模式及应用
2、直觉思维与联想思维 直觉思维 灵感思维模式：发明蒸汽机
观察思维模式：招聘


联想思维
对比联想思维模式：欧姆定律 相似联想思维模式：挖沟机 自由联想思维模式：墨西哥疯牛病 强制联想思维模式：鸡蛋
第三节 思维的模式及应用
第一节 系统科学
系统科学改变了人类的思维方式， 为人们研究现代社会、经济和各个科学 领域中的复杂问题提供了新思路、新途 径。
第二节 系统思维
一、系统思维的概念
系统思维指的是人们必须把研究和处 理的对象看作是一个完整的系统，并辩证地 对待它的整体与部分、部分与部分、系统与 环境等的相互作用和相互联系，以求达到对 问题作出的最佳处理的一种思维方式。
第三节 思维的模式及应用
3、惯性思维与逻辑思维 惯性思维模式（从众）
四个1 15变16 股票
逻辑思维模式
书生丢钱 罗素悖论 海盗分钱
第三节 思维的模式及应用 书生丢钱
从前，有三个穷书生进京赶考，途中投宿在一 家旅店中。这间旅店的房价是每间450文，三人决 定合住一间，并一人向老板支付了150文钱。后来， 老板见三人可怜，又优惠了50文，让店里的伙计拿 着还给三人。伙计想三个人如何分？于是自己拿走 20文，将剩余的30文钱还给了三人书生。问题出来 了：每个秀才实际160文，合计420文。加上店小二 私吞的20文，等于440文。那么，还有10文钱去了 哪里？
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第二节 系统思维
例：这个例子说的是由阿拉斯加东北部的油田向美 国本土运输原油的问题。 任务和环境：要求每天运输原油200万桶。油 田位于北极圈内，海湾常年处于冰冻状态，陆地也 是常年冰冻，最低温度达到－500C。 最初提出了两个解决问题的设想： 一是用运油船运输 二是用带加温系统的油管输送
第二节 系统思维 方案三，果然又有了新的设想。方法是 将海水浓缩到含盐量10%－20%后加入到原油 中，降低原油在低温下的黏稠度，这样就可 以用普通的输油管运输。这一原理并非创新， 但是应用到输油工程的确具有独创性。
第二节 系统思维
正当人们称赞方案三的时候，马斯登和胡克两 人提出了方案四。两人对石油的生成和演化有丰富 的知识。他们注意到埋在地下的石油原来是油气合 一的，这时它的溶点是很低的。经过漫长年代，油、 气才逐渐分开。他们提出将天然气转换为甲醇后再 加入到原油中，以降低原油溶点，增加其流动性， 从而用普通的输油管就可同时运输石油和天然气。 与方案三相比，不仅不需要运输无用的附加混合剂 －－浓缩海水，而且也不必另外铺设天然气管道了。 由于采用这一方案，仅管道铺设费用就节省64亿美 元。
第二章 系统科学与系统思维
第一节 系统科学 第二节 系统思维 第三节 思维的模式及应用
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第一节 系统科学
一、系统思想 物质世界是由无数相互联系、相互依 赖、相互制约、相互作用的事物和过程形 成的统一整体。
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第一节 系统科学 系统思想－－在辨证唯物主义那里获得了哲 学的表达形式 系统思想－－在运筹学和其他学科中获得了 定量的表达方式 系统思想－－在系统工程应用中不断充实自 己实践的内容 系统科学－－是系统思想方法从哲学思 维中逐步形成的专门科学。
第二节 系统思维 二、系统思维的方法
1. 反馈控制思维法
反馈控制法，其核心思想是利用系统给定信息与反馈信息的差 异来解决系统确定性和不确定性之间的矛盾。
反馈有两大类型：一是负反馈系统。例：鹰抓兔子 二是正反馈系统。例：原子弹引爆
第二节 系统思维 2. 功能模拟法 功能模拟的核心思想是从机器能否代 替人类的思维和行为这一问题开始的。人 类发现要用机械的方式制造一个与人的内 部结构一致的生命组织是完全不可能的， 但是，机器可以通过对人的行为和功能的 模拟方法来完成某些任务。 例：起重机是完成人类需要对物体实施位移