系统工程概论系统的结构和功能
1.2 系统的结构和功能 ➢ 系统和要素的关系 ➢ 系统结构 ➢ 系统功能 ➢ 结构功能关系
1.3 系统环境与不确定性 ➢ 系统环境 ➢ 不确定性 ➢ 系统环境不确定性分类 ➢ 不确定性管理方法
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1.2 系统结构和功能
➢ 系统和元素的关系
未来时间点上
现在时间点上的人
分类：内生不确定性、外生不确定性。
层次：
越 来 越 不 确 定
环境前景清晰明显（点的分析方法） 环境前景有几种可能（线的分析方法） 环境前景有一定范围（面的分析方法） 环境前景不明确（体的分析方法）
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系统的分类
自然界所面临的系统是各种各样的，它们以各种各样的形态存在于 这个五彩缤纷的世界。因此，我们就可以按照系统在自然界存在的形 态及性质，将系统分为各种各样的类型。
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1.2 系统结构和功能
➢ 结构和功能的关系
产生新质
？
要素通过结构
结构：内部状态 内部作用
决定
受制于 绝对依赖性
功能：外部状态 受制于 环境 外部作用 相对独立性
结构和功能的具体表现关系：
反作用于
结构不同，功能不同； 结构不同，功能相同；
结构相同，功能不同；
结构相同，功能相同。
整体和结构的关系：1.结构是整体存在的基础； 2.结构的变化导致整体性能的改变； 3.结构是整体和部分相互联系、相互作用的纽带； 4.结构受到整体的制约。
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1.2 系统结构和功能
➢ 系统功能
定义：系统整体与环境相互作用反映的能力。 （内部功能、外部功能及相互相互关系）
输入
系统功能 输入
（整体和部分） 1.整体制约部分，系统通过整体作用支 配和控制要素。
① 整体的特性和功能决定部分的特性和功能； ② 整体的存在和发展决定部分的存在和发展；
2.部分反作用于整体，要素通过相互作用 决定系统的特性和功能。
① 部分是整体存在的基础； ② 组成部分的数量或质量发生变化将导致系统整体
的改变；
3.系统和要素的概念具有相对性
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1.3 系统环境和不确定性
➢ 系统环境
定义：存在于系统以外的事物（物质、能量、信息）的总称
系统、环境概念的对应性 系统边界（空间上、逻辑上） 超环境系统
系统和环境的关系：
系统受到环境的制约 系统离不开环境
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1.3 系统环境和不确定性
➢ 不确定性
定义：没有概率分布与所考查事件的结果相联系的情形。
物质、能量、信息 （转换） 物质、能量、信息
特点：1.易变性（易受环境影响，比结构活跃）； 2.相对性（功能关系和结构关系可相互转换）； 3.功能的发挥需要进行有效的控制（企业生产线终端检测）。
功能方法：从研究系统与环境的相互作用中把握系统能力和行为的方法。 1.功能分析法（要素－功能方法、环境－功能方法）； 2.功能模拟方法（功能相似；内部结构可不一；电脑和人脑） 3.黑箱方法（山区流域的产汇流）
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实体系统和概念系统
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动态系统和静态系统
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从系统规模分类
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总结
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1.2 系统结构和功能
➢ 系统结构
定义：组成系统的各要素（子系统）之间在数量上的比例和空间或时间 上的联系方式。（实质；普遍属性）
形式：数量、时序、空间、逻辑结构 平衡结构（特点）、非平衡结构（地下水系统）
特性：1.稳定性（何谓稳定？特点？） 2.层次性（等级性、多侧面性） 3.相对性（由层次性决定） 4.开放性
系统的结构_系统工程：原理与实务_[共3页]
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4 系统工程：原理与实务用以及层次分布也不能离开整体的协调与平衡去考虑；系统各个组成要素和联系只有服从于整体的功能和要求，在整体的基础上展开活动，才能形成系统整体有机运动。
（2）目的性。
系统的目的决定着系统的基本作用和功能，系统的功能一般是通过同时或顺序完成一系列任务来实现的，这样的任务可能有若干个，所有这些任务完成的结果就达到了系统的中间或最终的目的。
系统的目的性是区别一个系统和另外一个系统的重要标志。
大多数系统的活动或行为可以完成一定的功能，但不是所有系统都有目的，如太阳系或某些生物系统。
（3）相关性。
系统相关性说明这些联系之间的特定关系和演变规律，系统的某一要素发生变化则会影响其他要素的状态变化。
系统中相互关联的要素形成系统“要素集”，“集”中各部分的特性和行为相互制约和相互影响，确定了系统的性质和形态。
系统相关性是系统各要素之间全部关系的总和。
（4）动态性。
系统和运动是密不可分的，各种系统的特性、形态、结构、功能及其规律性都是通过运动表现出来的。
要认识系统，首先要研究系统的运动，通常，系统与外界环境有物质、能量和信息的交换，系统内部结构也会随时间变化，系统的发展是一个有方向性的动态过程。
系统的动态性才使其具有生命周期。
（5）有序性。
由于系统的结构、功能和层次的动态演变有某种方向性，因而使系统具有有序性的特点。
系统的有序性描述了不同层次子系统之间的相互作用和从属关系，各层次的子系统相互作用、相互联系，以特定的功能为同一目标而相互协调运行。
系统结构中存在的动态信息流，与系统本身共同构成了系统的整体动态特性和有序性，并为深入研究复杂系统的功能与结构提供了条件。
（6）环境适应性。
一个系统和包围该系统的环境之间通常都有物质、能量和信息的交换，外界环境的变化会引起系统特性的改变，相应地引起系统内各部分相互关系和功能的变化。
没有系统与外部环境之间的正常交换，系统就变成了一个封闭的结构；只有能够与外界保持最优适应状态的系统，才是具有不断发展特性的理想系统。
系统工程概论答案
系统工程概论答案2.1 什么是孤立系统、封闭系统和开放系统？试分别举例加以说明。
答：a.如果系统与其环境之间既没有物质的交换，也没有能量的交换，就称其为孤立系统。
显然，客观世界是不存在这种孤立系统的；b.如果系统与其环境可以交换能量但不可以交换物质，称其为封闭系统。
例如一个密闭的容器；c.如果系统与环境之间既有换，又有物质交换，就称其为开放系统。
如一个细胞。
2.2 什么是系统自组织现象？试描述一个具体的系统自组织现象。
答：系统中的元素在环境作用下，不依靠外力，发展形成有序结构的过程，称为系统自组织。
19世纪末化学家利色根发现，将碘化钾溶液加入到含有硝酸银的胶体介质中，在一定的条件下，所形成的碘化银沉淀物会构成一圈圈有规律间隔的环状分布，这种有序的环称为利色根环。
如激光的产生就是一个典型的自组织过程。
2.3 中国科学家对系统科学与技术有过哪些贡献?答：我国学者钱学森于1989年提出“综合集成法”，是对系统工程方法论研究方面作出的新贡献。
2.4 如何全面正确理解系统的整体性和“1+1>2”表达式？答：系统不是各孤立部分属性的简单叠加，它还具有各孤立部分所没有的新的性质和行为。
系统的整体性质有时通俗地表达为“1+1>2”，但实际情况是复杂的，也有可能等于2或小于2，这取决于系统的结构、各部分的属性及系统内协同作用的强弱。
这主要是从系统的交通角度来理解的。
2.5 耗散结构理论、协同学和混沌理论的主要观点是什么？有什么共同点和不同点？答：a.散结构理论认为一个系统总是朝着均匀和无序的平衡态发展，系统的熵不断增大，直至达到平衡态，此时系统的熵最大，但对于一个开放系统，系统的熵却可能增长、维持或减小。
b.协同学研究系统的各个部分如何进行协作，并通过协作导致系统出现空间上、时间上或功能上的有序结构。
c.混沌是由确定性的发展过程中产生出来的一种随机运动。
它不是简单的无序状态，在“杂乱无章”运动中又包含普适常数，包含自相似性。
系统工程概论论文
系统工程概论论文学院：电气信息工程学院班级：自动化09-2班姓名：xxx学号：540901010224系统工程摘要：系统工程是从整体出发合理开发、设计、实施和运用系统科学的工程技术。
它根据总体协调的需要，综合应用自然科学和社会科学中有关的思想、理论和方法，利用电子计算机作为工具，对系统的结构、要素、信息和反馈等进行分析，以达到最优规划、最优设计、最优管理和最优控制的目的。
关键字：系统工程思想，系统评价。
这一学期我们学习了系统工程概论这门课程，通过老师的讲解和自己的学习，我对系统工程有了一个大致的了解，深刻体会到了应用系统工程思想的重要性，它能让我们在学习和工作中达到事半功倍的效果。
系统工程实现系统最优化的科学。
1957年前后正式定名。
1960年左右形成体系。
是一门高度综合性的管理工程技术，涉及应用数学（如最优化方法、概率论、网络理论等）、基础理论（如信息论、控制论、可靠性理论等）、系统技术（如系统模拟、通信系统等）以及经济学、管理学、社会学、心理学等各种学科。
系统工程的主要任务是根据总体协调的需要，把自然科学和社会科学中的基础思想、理论、策略、方法等从横的方面联系起来，应用现代数学和电子计算机等工具，对系统的构成要素、组织结构、信息交换和自动控制等功能进行分析研究，借以达到最优化设计，最优控制和最优管理的目标。
系统工程大致可分为系统开发、系统制造和系统运用等3个阶段，而每一个阶段又可分为若干小的阶段或步骤。
系统工程的基本方法是：系统分析、系统设计与系统的综合评价（性能、费用和时间等）。
系统工程的应用日趋广泛，至20世纪70年代已发展成许多分支，如经营管理系统工程、后勤系统工程、行政系统工程、科研系统工程、环境系统工程、军事系统工程等。
用定量和定性相结合的系统思想和方法处理大型复杂系统的问题，无论是系统的设计或组织建立，还是系统的经营管理，都可以统一的看成是一类工程实践，统称为系统工程。
对于系统工程，定义一直很多，其中1975年美国科学技术辞典的论述为:"系统工程是研究复杂系统设计的科学，该系统由许多密切联系的元素所组成。
系统工程第一章
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2.1 系统的特征
（1）系统的整体性 反映要素之间的关系 （2）相关性 反映系统的功能，确 （3）系统的目的性 定系统和环境的边界 （4）有序性 反映了系统的结构形态 （5）环境适应性 明确了系统与环境之间的关系 （6）动态性
系统特性之间的关系？ 反映了系统的变化趋势
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确定系统的组成要素
（1）整体性
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正因果关系
若满足下列条件之一： （1）A加到B 中； （2）A是B的乘积因子； （3）A变到A±ΔA，有B变到B±ΔB，即A、B的变化方向 相同 则，A到B具有正因果关系，简称正关系，用
“＋”号标在因果链上。
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负因果关系
若满足下列条件之一： （1）A从B 中减去； （2）1/A是B的乘积因子； （3）A变到A±ΔA，有B变到B-+ΔB，即A、B的变化方向 相反 则，A到B具有负因果关系，简称负关系，用
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（3）系统边界划分注意的几个问题
系统的目的性 现有的技术、理论水平 问题解决的时效性
系统的表现程度
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3、系统结构概念
系统结构是指系统的构成要素在时空连
续区上的排列组合方式和相互作用方式。 系统结构的普遍形式决定了系统的基本 特征。
目的性——作为构造系统结构的出发点 集合性 相关性 阶层性 整体性 环境适应性
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（2）相关性
系统中相互关联的部分或部件形成“部件 集”，“集”中各部分的特性和行为相互联系、 相互依赖、相互制约和相互作用,牵一发而动 全身。 故要求 S内各要素应根据整体目标，尽量避 免 “内耗 ”，设法提高 S整体运行效果。。
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（3）目的性
华南理工系统工程导论随堂练习答案
第二章系统的基本概念随堂练习提交截止时间：2020-06-14 23:59:59当前页有10题，你已做10题，已提交10题，其中答对9题。
随堂练习提交截止时间：2020-06-14 23:59:59当前页有1题，你已做1题，已提交1题，其中答对0题。
第四章系统工程方法论随堂练习提交截止时间：2020-06-14 23:59:59当前页有9题，你已做9题，已提交9题，其中答对9题。
A.系统综合、系统分析、确定目标、系统评价。
B.系统综合、确定目标、系统分析、系统评价。
C.确定目标、系统分析、系统综合、系统评价。
D.确定目标、系统综合、系统分析、系统评价。
答题： A. B. C. D. （已提交）参考答案：D问题解析：问题解析：7.(判断题)答题：对. 错. （已提交）参考答案：对问题解析：3.(单选题)A. I最佳B. II最佳C. III最佳D. Ⅳ最佳答题： A. B. C. D. （已提交）参考答案：C问题解析：4.(单选题) 设有3个方案，5项指标，数据如下表所示，试用加法规则对各个方案评价。
A. 方案甲最佳；B. 方案乙最佳；C. 方案丙最佳；D. 方案甲和丙最佳。
答题： A. B. C. D. （已提交）参考答案：A问题解析：答题： A. B. C. D. （已提交）参考答案：C问题解析：第十章系统工程的人才培养随堂练习提交截止时间：2020-06-14 23:59:59当前页有10题，你已做10题，已提交10题，其中答对9题。
问题解析：10.(判断题)答题：对. 错. （已提交）参考答案：对问题解析：。
系统工程导论复习题
一，判断题1、“组成系统的要素是相互联系、相互作用的”是指系统的整体性（相关性）（ F ）2、系统工程中霍尔的三维结构方法论的核心内容是模型化和最优化。
（ T ）3、现实世界中没有绝对的封闭系统。
（ T ）4、系统工程以大规模复杂系统为研究对象。
（ T ）5、层次分析法的层次单排序时，一致性指标检验是为了验证对同层所有因素判断的一致性。
（ T ）7、可达矩阵描述了有向图中各个结点之间经过一定长度的通路后可以到达的程度。
（ T ）8、采用随机数的方法解决问题是蒙特卡洛方法的基本特点。
（ T ）10、最小二乘法的原理是使预测值与实际值的误差和最小（让扰动因素相差最小）（ F ）1、马克思、恩格斯说，世界是由无数相互联系、依赖、制约、作用的事物和过程形成的统一整体” ，表现出的普遍联系及其整体性思想，就是现代的系统概念，是系统理论的哲学基础。
（√）2、系统工程与系统科学的区别是，前者是工程技术，后者是基础理论。
（）3、系统工程属于系统科学体系的技术科学层次。
（X）4、系统工程人员是工程项目的决策者。
（X）5、古代中国和希腊朴素的唯物主义自然观，是以抽象的思辨原则来代替自然现象的客观联系；形而上学自然观则把自然界看成彼此隔离、彼此孤立、彼此不相依赖的各个事物或各个现象的偶然堆积；辩证唯物主义自然观以实验材料（即19世纪自然科学成就）说明各个事物、现象是有机地相互联系、相互依赖、相互制约着的。
（）6、人脑是一个典型的复杂巨系统。
（）7、如果系统的所有组成要素都是最优的，那么系统的整体功能也一定是最优的。
（X）8、根据系统与外界环境的物质、能量和信息的交换情况，系统可分为开放系统、封闭系统两类。
（√）9、系统建模时应该把研究问题的一切细节、一切因素都包罗进去。
（X）10、系统模型一般不是系统对象本身，而是现实系统的描述、模仿或抽象。
（√）11、目标-手段分析法、因果分析法、KJ法等是典型的定性系统分析方法。
第一章安全系统工程概论
我国职业危害也十分严重。有50多万个厂矿存在不同程度的职业危 害，接触粉尘、毒物和噪声等职业危害的职工在2500万人以上。近年来， 每年新发职业病例数均在万例以上，且逐年上升，增长率超过10%。根据 卫生部的统计，截至2019年底，全国累积发生尘肺病人581377例，疑似 尘肺者60多万例，每年约5000人因尘肺死亡。全国有1000万工人在高噪 声环境下工作，其中约100万人患有不同程度的听力损失疾病。每年发生 各类急性职业中毒事故200多起。
因此，按“安全第一、预防为主、综合治理”的方针，国家安全生产 监督管理总局提出了2019-2019年安全生产科技发展规划，包括：8大安全 生产基础理论研究重点领域（安全生产的哲学、社会学基础 ，安全生产 科学的基本理论、矿山重大灾害事故致因机理及动力学演化过程、工业典 型事故发生机理、动力学演化过程及其相关数学、力学、热物理问题，工
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联合国秘书长指出，因工伤和职业病造成的经济损失相当于全球GDP的4%。 中国工程院的研究报告表明，我国每年因各类事故造成的经济损失在1500 亿元（约占GDP的2%）以上。
由此可见，我国的安全工作任重道远！必须常抓不懈！
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1.1 系统论简介
1.1.1系统的定义
吴穹，许开立。安全管理学。北京：煤炭工业出版社，2019。
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国家经贸委安全科学技术研究中心等编。中国职业安全健康管 理体系内审员培训教程。北京：冶金工业出版社，2019。
系统工程考点总结!!!
第一章：系统：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。
系统的三个条件：1、必须两个或两个以上的要素；2、要素间存在着一定的有机联系；3、有特定的功能。
系统工程：是从整体出发合理开发、设计、实施和运用系统的工程技术。
第三章：系统分析：利用科学的分析工具和方法，分析和确定系统的目的、功能、环境、费用与效益等问题，抓住系统中需要决策的若干关键问题，根据其性质和要求，在充分调查研究和掌握可靠信息资料的基础上，确定系统目标，提出为实现目标的若干可行方案，通过模型进行仿真试验，优化分析和综合评价，最后整理出完整、正确、可行的综合资料，从而为决策提供充分的依据。
系统分析的要素：目的、替代方案，模型，费用和效益、评价基准。
HALL三维结构：就是把系统工程的活动分为前后紧密相连接的7个阶段和7个步骤，并同时考虑到为完成各阶段和步骤所需要的各种专业知识。
分为时间维、逻辑维、知识维。
硬系统方法论：HALL三维结构的提出标志硬系统方法论的建立。
强调明确的目标，认为对任何现实问题都必须而且可能弄清其需求，核心内容是优化。
软系统方法论：针对不良结构问题而提出的，这类问题往往很难用数学模型表示，通常只能用半定量、半定性，甚至只能用定型的方法来处理，主要标志是吸取人们的判断和直觉，更多的考虑了环境因素和人的因素。
第四章：系统建模基本理论：1、黑箱理论：将系统外部环境和内部变化看成黑箱，通过控制系统可控因素的输入、观测系统的输出来模拟系统所实现的功能、确定系统运行规律的方法。
2、白箱理论：控制系统模型的输入和输出来引起系统状态的变化，描述系统规律。
3、灰箱理论：对内部构成和各构成要素之间联系情况只有部分清楚。
第八章：系统评价：根据确定的目的，利用最优化的结果和各种资料，用技术经济的观点对比各种替代方案，考虑成本与效果之间的关系，权衡各方案的利弊得失，选择技术上先进，经济上合理和现实中可行的、良好的或满意的方案。
化工过程系统工程概论
化工过程系统工程的产生和发展
廿世纪60年代是化工过程系统工程产生和发展的理论准备时期，代表性的研 究者有美国的Rudd和Watson（1968），Himmelblau和Bischoff（1968），日 本的矢木荣和西村肇（1969），苏联的Кафаров（1971）等，他们的论著阐 述了化工过程系统工程的研究方法和内容。 廿世纪70年代是化工过程系统工程走上实用的时期。随着计算机应用的普及， 采用化工过程系统工程方法，陆续研制出有效的工业用化工流程通用模拟系 统，并对过程生产实现计算机控制，取得显著经济效益。 廿世纪80年代是化工过程系统工程普及推广的时代，不仅在化工、石油、石 油化工、核工业和能源工业中获得广泛应用，而且向冶金、轻工、食品等连 续加工过程工业部门推广，有力地促进了这些部门生产技术的飞速发展，相 应地，化工过程系统工程学科在理论、方法和内容方面也在不断完善和发展， 自1982年起每隔三年一届的国际化工过程系统工程会议就是这一进步的标志 之一。 我国从廿世纪70年代开始介绍这门新学科。廿世纪80年代开始这一学科发展 很快。
国内模拟软件：青岛化工学院的ECSS（重点是分离过程）；兰州石化研究院、大连理 工大学、华东理工大学联合研制的合成氨流程专用模拟系统：Micro SAPROSS
（2）动态过程系统模拟
比稳态过程系统模拟晚10年左右。
① 了解装置经受动态负荷变化的能力及可操作性； ② 分析开、停车及外部干扰作用下的动态性能，为装置及其控制系统的
设计提供依据； ③ 通过仿真计算，在多种控制方案中进行优选； ④ 用动态模型代替实际装置对操作作出动态响应，开发达到训练目的的
系统工程概述
一、为什么学习系统工程
1. 认识和解决各种重大、复杂现实问题的需要； 2. 管理科学的要求 3. 西安交大的系统工程
1. 系统工程 I （控制、大系统） 2 系统工程 II （管理系统工程） 3 系统工程 III （人口系统工程） 系统工程是管理学院唯一的一类课程 本科、硕士、博士论文中所用的方法多出于系统工程
二、学习内容的安排
系统工程概论 系统工程方法论 结构模型和解释结构模型
状态空间模型 仿真模型及系统动力学方法
系统评价 管理决策及冲突分析
三、如何学好系统工程
注意培养系统思想（尤其独特的思想）； 注意综合应用所学的知识，综合就是创造，
发明创造很有限； 实践性较强，注意主动联系实际； 计算机与系统工程； SE与OR被公认为管理学院最硬的两门课
工业企业系统实例
环境分析
国家 政策
市场
研究
社
会
需
技术
求
经济
预测
竞争 状况
企业
能力
生
产
资金 来源
可 能
资源 条件
经营决策与计划
投入
技术 文件
经产经 营品营 目开计 标发划
劳动
力
生 产 技 术 准 备 劳动
手段
劳动 对象
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
转换
生产 控制
库存 生 控制 产 组 织 与 控 质量 制 控制
成本 控制
产出
服务 调查
第一章 系统工程概述
第一节 引言 第二节 系统 第三节 系统工程
系统工程是一门交叉学科
三大学科的交叉： 运筹学（OR） 现代管理科学 系统科学 交叉：自然科学/社会科学在思想、理论、方