平安系統(tǒng)工程基本概念系統(tǒng)工程(Systems!ngineering)系統(tǒng)工程是組織和管理系統(tǒng)的規(guī)劃、討論、設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)和使用的科學(xué)方法，對(duì)全部系統(tǒng)都具有普遍意義。這里要明確的是，系統(tǒng)工程屬于技術(shù)范疇，應(yīng)用的對(duì)象是系統(tǒng)，它被用來組織管理系統(tǒng)，使系統(tǒng)具有我們盼望的功能，這項(xiàng)技術(shù)不同于其它技術(shù)的最明顯特點(diǎn)，在于它是軟技術(shù)。系統(tǒng)工程用搞工程的方法搞組織管理，把要組織和管理的事物，用概率、統(tǒng)計(jì)、運(yùn)籌和模擬等方法，經(jīng)過分析、推理和綜合，建成某種系統(tǒng)模型，進(jìn)而以最優(yōu)化的方法，求得系統(tǒng)最佳結(jié)果。亦即經(jīng)過工程的過程，使系統(tǒng)達(dá)到技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)先進(jìn)、能協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)的最優(yōu)效果。掌握論(Cybernetics)機(jī)器的自動(dòng)掌握或動(dòng)物在自然界的活動(dòng)，都可以看成是其本身各組成部分之間信息的傳遞過程，掌握論就是討論動(dòng)物、人類、機(jī)器等各種系統(tǒng)內(nèi)部的掌握和通信的一般規(guī)律的學(xué)科。它討論掌握過程的數(shù)學(xué)關(guān)系，而不涉及過程內(nèi)在的物理、化學(xué)、生物或其它方面的現(xiàn)象。掌握論完全撇開了對(duì)象的物質(zhì)和能量的詳細(xì)形態(tài)，著眼于以信息概念作為分析和處理各種簡(jiǎn)單問題的基礎(chǔ)，并以此來討論整個(gè)系統(tǒng)的掌握與信息功能。目前，在系統(tǒng)工程中應(yīng)用的掌握論主要指工程掌握論，通常，掌握論可以分為古典掌握論和現(xiàn)代掌握論?，F(xiàn)在，有人把大系統(tǒng)理論稱做第三代掌握論。應(yīng)用掌握論的目的，主要是運(yùn)用數(shù)學(xué)方法合理設(shè)計(jì)系統(tǒng)，使其滿意各項(xiàng)目標(biāo)要求，達(dá)到最優(yōu)化。線性系統(tǒng)(Linearsystem)可用線性微分方程來描述的系統(tǒng)，稱為線性掌握系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱線性系統(tǒng)，線性系統(tǒng)的一個(gè)最重要的性質(zhì)就是可以應(yīng)用迭加原理，即幾個(gè)擾動(dòng)或掌握信號(hào)同時(shí)作用于系統(tǒng)上時(shí)、其總效果等于每個(gè)信號(hào)單獨(dú)作用所引起的效果之總和。自然界中真正的線性系統(tǒng)是不存在的，即便對(duì)所謂的線性系統(tǒng)來說，也只是在肯定的工作范圍內(nèi)才保持真正的線性關(guān)系。線性系統(tǒng)一般可通過系統(tǒng)的線性規(guī)劃模型來優(yōu)化。非線性系統(tǒng)(Non-1inearsystem)包含有本質(zhì)非線性元件的系統(tǒng)叫做非線性系統(tǒng)。迭加原理對(duì)這種系統(tǒng)不適用。很多機(jī)電系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)等，在變量之間都包含著非線性關(guān)系。為獲得解析解，首先略去某些對(duì)系統(tǒng)影響不大的因素，將系統(tǒng)的非線性模型在肯定的工作范圍內(nèi)用近似的線性數(shù)學(xué)模型來代替，并用線性解析方法分析和設(shè)計(jì)系統(tǒng)。概率統(tǒng)計(jì)方法(Probabilitystatisticsmethod)從數(shù)量方面討論對(duì)象的偶然性與必定性關(guān)系，并應(yīng)用概率論的結(jié)果，通過樣本了解和推斷總體的統(tǒng)計(jì)特性。這兩種方法統(tǒng)稱為概率統(tǒng)計(jì)方法。概率論方法是從數(shù)量角度來討論大量的隨機(jī)現(xiàn)象，并從中獲得這些現(xiàn)象所聽從的規(guī)律。也就是采用數(shù)學(xué)的方法描述某個(gè)大事發(fā)生的可能性，從而進(jìn)行合理的掌握。統(tǒng)計(jì)方法是用以討論獵取數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)和歸納數(shù)據(jù)的一種方法。主要是用來討論如何支配試驗(yàn)和抽樣，才能進(jìn)行更有效的統(tǒng)計(jì)分析；如何依據(jù)觀看和試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)，獲得反映對(duì)象進(jìn)展規(guī)律在詳細(xì)時(shí)間、地點(diǎn)和條件下的數(shù)量表現(xiàn)。最優(yōu)掌握理論(Optimizationcontroltheory)最優(yōu)掌握理論是討論什么是最優(yōu)化掌握和最優(yōu)化掌握方法的理論和方法。最優(yōu)掌握是掌握論的核心，就是自動(dòng)地有目的地把掌握對(duì)象的狀態(tài)導(dǎo)致最優(yōu)狀態(tài)，用以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的掌握。在最優(yōu)掌握中，系統(tǒng)受到掌握，使評(píng)價(jià)系統(tǒng)指數(shù)達(dá)到極大或微小。動(dòng)態(tài)系統(tǒng)中，以系統(tǒng)對(duì)干擾的響應(yīng)時(shí)間和超調(diào)量為評(píng)價(jià)指數(shù)，也有以自乘平均誤差為評(píng)價(jià)指數(shù)的。生產(chǎn)管理系統(tǒng)則以成本、產(chǎn)品質(zhì)量和效率為評(píng)價(jià)指數(shù)。最優(yōu)掌握方法大體上有試行法和模型法兩種。前者，直接采用掌握對(duì)象的輸出以試行的方式進(jìn)行最優(yōu)化；后者，采用掌握對(duì)象的數(shù)學(xué)模型預(yù)先計(jì)算最優(yōu)值，然后依據(jù)這個(gè)最優(yōu)值給定掌握對(duì)象的操作變量，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化。自適應(yīng)掌握系統(tǒng)(Adaptivecontrolsystem)適應(yīng)是生物的一個(gè)基本特征，由于生物總是企圖在變化著的自然環(huán)境條件下維持生理上的平衡。自適應(yīng)掌握是指，能在外界條件變化和有干擾的環(huán)境中，參考生物的適應(yīng)力量建立一種能同樣行動(dòng)的掌握。此系統(tǒng)能連續(xù)自動(dòng)地測(cè)量對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性，依此與盼望的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行比較，并采用差值來轉(zhuǎn)變系統(tǒng)的可調(diào)參數(shù)或產(chǎn)生一個(gè)掌握信號(hào)，從而保持環(huán)境不論如何變化，系統(tǒng)性能都是最佳的。自適應(yīng)掌握系統(tǒng)具有自行組織的特性，包括三個(gè)基本動(dòng)作：識(shí)別對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性；在識(shí)別對(duì)象的基礎(chǔ)上實(shí)行決策；依據(jù)決策指令轉(zhuǎn)變系統(tǒng)動(dòng)作。目前，把凡是能自動(dòng)調(diào)整掌握系統(tǒng)中掌握器參數(shù)或掌握規(guī)律的系統(tǒng)均稱為自適應(yīng)掌握系統(tǒng)。模糊理論(Fuzzytheory)從數(shù)量上對(duì)模糊不清的概念進(jìn)行討論，通過定量分析推斷其性質(zhì)，從而使模糊概念清楚化。這種方法稱做模糊數(shù)學(xué)方法，又稱模糊理論。數(shù)學(xué)和模糊原來是不能相容的。數(shù)學(xué)始終是排斥模糊性的科學(xué)，數(shù)學(xué)中的概念必需有明晰的內(nèi)涵和外延，推理要嚴(yán)謹(jǐn)，結(jié)論和推斷不能模棱兩可，不能含混不清?？墒?，在社會(huì)生產(chǎn)中，有大量模糊不清的概念存在著，如高、矮、胖、瘦等，都沒有確定的界限。問題在于人們熟悉和推斷事物的概念往往不是確定的確定或確定的否定，就是說概念的內(nèi)涵有肯定敏捷性，外延是不明晰的。這種模糊性不僅不會(huì)給人們帶來不便利，有時(shí)反而有助于人們很快抓住主要特征并作出正確的推斷。目前，用模糊集合描述模糊現(xiàn)象，這是一個(gè)處理模糊現(xiàn)象的數(shù)學(xué)方法。模糊數(shù)學(xué)的主要目標(biāo)是探究和更加接近人類大腦實(shí)際功能的處理事物的模糊方法,也就是要討論出一種數(shù)學(xué)推理規(guī)律，能使機(jī)器象人一樣，只有極少的模糊信息，便得出相當(dāng)精確或足以近似的結(jié)論。模糊數(shù)學(xué)理論已應(yīng)用于語言學(xué)、人工智能、信息檢索、圖像識(shí)別等方面。系統(tǒng)識(shí)別理論(systemidentificationtheory)系統(tǒng)識(shí)別理論是熟悉系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)與環(huán)境之間相互作用和在線測(cè)定系統(tǒng)狀態(tài)的理論與方法。對(duì)于簡(jiǎn)單系統(tǒng)，特殊是社會(huì)系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)，開發(fā)階段要識(shí)別；對(duì)于自適應(yīng)掌握系統(tǒng)，還要求在線檢測(cè)和識(shí)別。從數(shù)學(xué)角度來說，識(shí)別問題也是最優(yōu)化問題。識(shí)別方法，除了按輸入一一輸出關(guān)系測(cè)量系統(tǒng)的傳遞函數(shù)以外，還要通過測(cè)量來確定其四周環(huán)境的特性，識(shí)別理論的討論內(nèi)容包括：①識(shí)別系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，有解釋性結(jié)構(gòu)模型法、開發(fā)決策試驗(yàn)室法和系統(tǒng)開發(fā)的方案程序等方法；②過程識(shí)別，對(duì)于自動(dòng)掌握系統(tǒng)、應(yīng)把握輸入和輸出信號(hào)的變化、掌握對(duì)象狀態(tài)變化以及過程動(dòng)態(tài)特性的變化。有脈沖響應(yīng)法、相關(guān)法和頻率響應(yīng)法等；③在線識(shí)別的討論。大系統(tǒng)理論(Theoryoflargescalesystem)用以提高那些規(guī)模很大、結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單、影響因素很多、經(jīng)濟(jì)意義重大的系統(tǒng)經(jīng)營(yíng)、管理、操作運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)效果的理論，稱為大系統(tǒng)理論。大系統(tǒng)理論是在掌握論、信息論、運(yùn)籌學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)的基礎(chǔ)上形成的綜合性理論。全部討論的問題，主要是大系統(tǒng)的最優(yōu)化，就是依據(jù)整個(gè)系統(tǒng)的最優(yōu)化指標(biāo)和整個(gè)系統(tǒng)與各子系統(tǒng)之間的關(guān)系以及各子系統(tǒng)之間的關(guān)系，最優(yōu)地安排各子系統(tǒng)的指標(biāo)，并以此掌握各子系統(tǒng)，使整個(gè)系統(tǒng)最優(yōu)。此外，還有大系統(tǒng)建模、仿真、分析，大系統(tǒng)的信息傳遞、處理以及系統(tǒng)狀態(tài)的估量的討論等。當(dāng)前采納的方法，一般是把整個(gè)系統(tǒng)依據(jù)可能分析的條件分解為若干階層的子系統(tǒng),建立子系統(tǒng)與整個(gè)系統(tǒng)以及各子系統(tǒng)之間的關(guān)系，再依據(jù)這些關(guān)系對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行分析和綜合，討論整個(gè)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的規(guī)律。自動(dòng)掌握理論(Autocontroltheory)自動(dòng)掌握，就是在沒有人直接參加的狀況下，采用掌握器使生產(chǎn)過程或被掌握對(duì)象的某一物理量精確地依據(jù)預(yù)期的規(guī)律運(yùn)行。全部自動(dòng)掌握系統(tǒng)，盡管它們的結(jié)構(gòu)和功能各不相同，但它們有共同規(guī)律，即它們都是一個(gè)或一些被掌握的物理量依據(jù)另一物理量，即掌握量的變化而變化，或保持恒定。一般地說，如何使被掌握量依據(jù)給定量的變化規(guī)律變化，就是自動(dòng)掌握理論所要解決的問題。在自動(dòng)掌握理論中包括經(jīng)典掌握理論和現(xiàn)代掌握理論兩部分。前者主要考慮的僅僅是輸入、輸出和誤差信號(hào)，對(duì)于掌握系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和分析完全是建立在輸入一輸出關(guān)系，即傳遞函數(shù)的基礎(chǔ)上，它對(duì)于單輸入和單輸出系統(tǒng)非常有效，后者是建立在狀態(tài)概念之上的，適用于更簡(jiǎn)單的多輸入一多輸出掌握和時(shí)變系統(tǒng)。信息論(Informationtheory)信息論是掌握論的基礎(chǔ)，是一門應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法來討論信息處理和信息傳遞系統(tǒng)中一般規(guī)律的科學(xué)。它討論存在于通訊和掌握系統(tǒng)中信息處理、信息傳遞的共同規(guī)律，以及如何提高各傳輸系統(tǒng)的有效性和牢靠性的一門通訊理論。這一理論又稱狹義信息論。現(xiàn)在又進(jìn)展成一種廣義信息論，它是采用狹義信息論來討論一切問題的理論。信息理論包括以編碼為中心的信息理論、以信號(hào)為主要對(duì)象有信息理論和以計(jì)算機(jī)為中心的基本信息理論。運(yùn)籌學(xué)(Operationsresearch)運(yùn)籌學(xué)是一門運(yùn)籌帷幄的科學(xué)，是用科學(xué)的數(shù)量化方法來討論系統(tǒng)的最優(yōu)化管理的數(shù)學(xué)理論。運(yùn)籌學(xué)的特點(diǎn)是合理的籌劃和最佳的運(yùn)用。它從全局的最優(yōu)目標(biāo)動(dòng)身分析、處理和解決問題；或在給定的物質(zhì)條件下，對(duì)系統(tǒng)作出合理的籌劃和有效的運(yùn)用，最大限度的挖掘潛力，以達(dá)到用最少費(fèi)用取得最大效果的目的。運(yùn)用運(yùn)籌學(xué)的詳細(xì)程序是：收集資料、歸納問題；建立系統(tǒng)模型；求解模型；檢驗(yàn)、評(píng)價(jià)模型的解；應(yīng)用模型的解，作出正確的決策。運(yùn)籌學(xué)的主要分支包括博奕論、決策論、排隊(duì)論、規(guī)劃論、線性規(guī)劃等。線性規(guī)劃(Linearprogramming)線性規(guī)劃是討論在線性約束條件下，使一個(gè)線性目標(biāo)最優(yōu)化的數(shù)學(xué)理論和方法。線性規(guī)劃模型的特點(diǎn)是約束條件可表示為線性等式及不等式，目標(biāo)函數(shù)表示為線性函數(shù)，只求一組單一的變量值。線性規(guī)劃求解模型的方法，有圖上作業(yè)法，表上作業(yè)法，單純形法等。在很多系統(tǒng)管理的項(xiàng)目中，應(yīng)用線性規(guī)劃的數(shù)學(xué)理論和方法，能夠合理地處理由人員、設(shè)施、物資、資金、時(shí)間等要素所構(gòu)成的系統(tǒng)的統(tǒng)籌規(guī)劃問題。因此它廣泛應(yīng)用于經(jīng)營(yíng)方案，交通運(yùn)輸、工程建設(shè)、能源安排、生產(chǎn)支配等方面。非線性規(guī)劃(Non-Linearprogramming)在管理工作中，經(jīng)常遇到如何恰當(dāng)?shù)刂溆扇恕⒃O(shè)施、材料、資金、時(shí)間等因素構(gòu)成的系統(tǒng)，以便最佳地實(shí)現(xiàn)預(yù)定工作任務(wù)的問題。用數(shù)學(xué)語言表達(dá)出來，就是在肯定約束條件下尋求目標(biāo)函數(shù)的極值問題。非線性規(guī)劃是討論目標(biāo)函數(shù)或約