全國工程管理專業(yè)學(xué)位研究生教育核心課程規(guī)劃教材系統(tǒng)工程第1章

緒論課程的知識結(jié)構(gòu)2胡祥培，蘇秦，于明、吳鋒等，《系統(tǒng)工程》，重慶大學(xué)出版社，2024年4月第1版王眾托，《系統(tǒng)工程引論》（第四版），電子工業(yè)出版社，2012汪應(yīng)洛，《系統(tǒng)工程（第五版）》機械工業(yè)出版社，2017譚躍進等，《系統(tǒng)工程原理（第二版）》科學(xué)出版社，2017教材與參考書01.系統(tǒng)工程的典例02.03.04.目錄CONTENTS系統(tǒng)工程基本概念系統(tǒng)工程的發(fā)展歷程系統(tǒng)工程特點與原則【知識架構(gòu)】05.系統(tǒng)工程應(yīng)用第一章

緒論01.系統(tǒng)工程的典例02.03.04.目錄CONTENTS系統(tǒng)工程基本概念系統(tǒng)工程的發(fā)展歷程系統(tǒng)工程特點與原則【知識架構(gòu)】05.系統(tǒng)工程應(yīng)用第一章

緒論一、系統(tǒng)工程的應(yīng)用舉例身邊的系統(tǒng)工程燒水沏茶

生活中經(jīng)常需要泡茶招待客人，如果當時的情況是：開水壺、茶壺和茶杯都很長時間沒有用了，沒有開水。朋友來了，你如何準備安排？一、系統(tǒng)工程的應(yīng)用舉例身邊的系統(tǒng)工程——燒水沏茶甲：先做好準備工作，洗開水壺、茶壺、茶杯，一切就緒后，灌水，燒水，等水開了泡茶給朋友喝乙：洗凈開水壺后，灌水燒水，等水開了之后，洗茶壺、茶杯，拿茶葉，泡茶水給朋友喝丙：洗凈開水壺后，灌水、燒水。利用等待水開的時間，洗茶壺、茶杯，拿茶葉，等水開了，泡茶水給朋友喝。哪種辦法更節(jié)省時間？顯然是辦法丙，因為前兩種辦法都“窩工”了?？煽闯鱿到y(tǒng)工程：（1）多個子任務(wù)之間存在關(guān)聯(lián)，需要協(xié)調(diào)，以優(yōu)化任務(wù)安排（2）實現(xiàn)總體花費時間最短一、系統(tǒng)工程的應(yīng)用案例古代的系統(tǒng)工程岷江出岷山山脈，從成都平原西側(cè)向南流去，對整個成都平原是地道的地上懸江，而且懸得十分厲害。成都平原的整個地勢從岷江出山口玉壘山，向東南傾斜，坡度很大，都江堰距成都50km，而落差竟達273m。在古代每當岷江洪水泛濫，成都平原就是一片汪洋；一遇旱災(zāi)，又是赤地千里，顆粒無收。岷江水患長期禍及西川，鯨吞良田，侵擾民生，成為古蜀國生存發(fā)展的一大障礙。都江堰水利工程巴、蜀在統(tǒng)一中國中特殊的戰(zhàn)略地位，“得蜀則得楚，楚亡則天下并矣”（秦相司馬錯語）一、系統(tǒng)工程的應(yīng)用案例古代的系統(tǒng)工程

修建都江堰水利工程，包括三大工程及120多項配套工程，在防洪、灌溉、航運等多個方面發(fā)揮了重要作用，體現(xiàn)了系統(tǒng)工程的思想。都江堰水利工程一、系統(tǒng)工程的應(yīng)用案例古代的系統(tǒng)工程都江堰水利工程寶瓶口(引水)魚嘴分水堤(分流)飛沙堰(防淤)巧妙地通過系統(tǒng)工程實現(xiàn)了分流分沙、泄洪灌溉等多個功能的協(xié)調(diào)統(tǒng)一一、系統(tǒng)工程的應(yīng)用案例古代的系統(tǒng)工程都江堰水利工程寶瓶口(引水)魚嘴分水堤(分流)飛沙堰(防淤)巧妙地通過系統(tǒng)工程實現(xiàn)了分流分沙、泄洪灌溉等多個功能的協(xié)調(diào)統(tǒng)一可看出系統(tǒng)工程：（1）將人工系統(tǒng)與自然系統(tǒng)結(jié)合（2）多個子任務(wù)之間存在關(guān)聯(lián)，需要協(xié)調(diào)，以優(yōu)化調(diào)度啟示：系統(tǒng)的思想，整體考慮，綜合尋優(yōu)。一、系統(tǒng)工程的應(yīng)用案例古代的系統(tǒng)工程丁渭修皇城通過系統(tǒng)工程解決了建筑材料來源、建筑材料運輸和建筑垃圾清理三大難題一、系統(tǒng)工程的應(yīng)用案例古代的系統(tǒng)工程丁謂修皇城通過系統(tǒng)工程解決了建筑材料來源、建筑材料運輸和建筑垃圾清理三大難題可看出系統(tǒng)工程：（1）追求系統(tǒng)總體最優(yōu)（2）選擇最優(yōu)的目標的具體實現(xiàn)方法和途徑啟示：丁渭工程體現(xiàn)了系統(tǒng)的思想，使重建工程各個工序在時間、空間上彼此協(xié)調(diào)，環(huán)環(huán)相扣。一、系統(tǒng)工程的應(yīng)用案例60年代的系統(tǒng)工程兩彈一星“兩彈一星”的偉大事業(yè),是二十六個部委,二十多個省區(qū)市,一千多家單位協(xié)同參與的系統(tǒng)工程。一、系統(tǒng)工程的應(yīng)用案例當代的系統(tǒng)工程C919大飛機（1）多個國家參與、多個部件組成的系統(tǒng)工程（2）以航電系統(tǒng)為例，其集成了多項功能：綜合顯示飛行管理通信無線電導(dǎo)航綜合監(jiān)視大氣數(shù)據(jù)測量慣性導(dǎo)航飛行記錄機載維護一、系統(tǒng)工程的應(yīng)用案例當代的系統(tǒng)工程C919大飛機（1）多個國家參與、多個部件組成的系統(tǒng)工程（2）以航電系統(tǒng)為例，其集成了多項功能：綜合顯示飛行管理通信無線電導(dǎo)航綜合監(jiān)視大氣數(shù)據(jù)測量慣性導(dǎo)航飛行記錄機載維護可看出系統(tǒng)工程：涉及許多不同的學(xué)科及交叉學(xué)科一、系統(tǒng)工程的應(yīng)用舉例當代的系統(tǒng)工程高速鐵路高速鐵路的6大系統(tǒng)：工務(wù)工程系統(tǒng)牽引供電系統(tǒng)列車運行控制系統(tǒng)高速列車系統(tǒng)運營調(diào)度系統(tǒng)客運服務(wù)系統(tǒng)一、系統(tǒng)工程的應(yīng)用舉例當代的系統(tǒng)工程高速鐵路高速鐵路的6大系統(tǒng)：工務(wù)工程系統(tǒng)牽引供電系統(tǒng)列車運行控制系統(tǒng)高速列車系統(tǒng)運營調(diào)度系統(tǒng)客運服務(wù)系統(tǒng)可看出系統(tǒng)工程：（1）日漸依賴于計算機技術(shù)（2）強調(diào)信息交換與反饋機制一、系統(tǒng)工程的應(yīng)用案例當代的系統(tǒng)工程北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)北斗系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶段三部分組成：空間段地球靜止軌道衛(wèi)星、傾斜地球同步軌道衛(wèi)星、中圓地球軌道衛(wèi)星地面段主控站

、監(jiān)測站用戶段芯片、模塊、天線等基礎(chǔ)產(chǎn)品，終端設(shè)備、應(yīng)用系統(tǒng)與應(yīng)用服務(wù)一、系統(tǒng)工程的應(yīng)用案例當代的系統(tǒng)工程港珠澳大橋港珠澳大橋的組成——三座通航橋一條海底隧道四座人工島梁式橋港珠澳三地陸路聯(lián)絡(luò)線/video/av711178916//video/BV15A411J74Z/?spm_id_from=333.788.recommend_more_video.3一、系統(tǒng)工程的應(yīng)用案例當代的系統(tǒng)工程2025.05.07印巴空戰(zhàn)一、系統(tǒng)工程的應(yīng)用舉例其他的系統(tǒng)工程：企業(yè)的長遠規(guī)劃新產(chǎn)品開發(fā)區(qū)域規(guī)劃糧食價格調(diào)整燃料能源價格調(diào)整銀行利率調(diào)整美元利率的調(diào)整一、系統(tǒng)工程的應(yīng)用舉例對上述案例的總結(jié)：工程的本質(zhì)——通過一個人類活動系統(tǒng)（工程活動系統(tǒng)）把人工系統(tǒng)嵌入自然系統(tǒng)。人工系統(tǒng)中包含多個子系統(tǒng)，相互協(xié)調(diào)，達到總體目標（常常是多目標）。完成一項工程任務(wù)，涉及多個子任務(wù)，需要彼此協(xié)調(diào)，子任務(wù)之間存在關(guān)聯(lián)，可以優(yōu)化調(diào)度——項目管理本身是系統(tǒng)性的活動。追求系統(tǒng)總體最優(yōu)以及實現(xiàn)目標的具體方法和途徑的最優(yōu)著重研究系統(tǒng)的構(gòu)成要素、組織結(jié)構(gòu)、信息交換與反饋機制研究具有系統(tǒng)意義的問題強調(diào)定量分析與定性分析的有機結(jié)合很大程度上依賴于電子計算機是研究系統(tǒng)所需的一系列思想、理論、程序、技術(shù)、方法的總稱是涉及許多學(xué)科的邊緣學(xué)科與交叉學(xué)科是一種方法論，是一種組織管理技術(shù)研究對象是具有普適意義的系統(tǒng)，特別是大系統(tǒng)什么是系統(tǒng)工程?系統(tǒng)工程系統(tǒng)工程的問題與方案現(xiàn)實系統(tǒng)特點：多種要素結(jié)合多個組成部分彼此相互作用，彼此影響對這種系統(tǒng)進行建造和改造往往包含多重目標系統(tǒng)工程一系列理論、方法和技術(shù)目標系統(tǒng)：經(jīng)過改造的現(xiàn)實系統(tǒng)01.系統(tǒng)工程的典例02.03.04.目錄CONTENTS系統(tǒng)工程基本概念系統(tǒng)工程的發(fā)展歷程系統(tǒng)工程特點與原則【知識架構(gòu)】05.系統(tǒng)工程應(yīng)用第一章

緒論

什么是系統(tǒng)工程？

系統(tǒng)工程=系統(tǒng)+工程

？系統(tǒng)工程的特征、原則是什么？學(xué)術(shù)界和工程界對系統(tǒng)工程給出了不同的定義系統(tǒng)工程的定義“系統(tǒng)工程是組織管理系統(tǒng)的規(guī)劃、研究、設(shè)計、制造、試驗和使用的科學(xué)方法，是一種對所有系統(tǒng)具有普遍意義的科學(xué)方法。”“系統(tǒng)工程是一門組織管理的技術(shù)。”錢學(xué)森等，《組織管理的技術(shù)——系統(tǒng)工程》，1979“系統(tǒng)工程學(xué)是為了研究由多數(shù)子系統(tǒng)構(gòu)成的整體系統(tǒng)所具有的多種不同目標的相互協(xié)調(diào)，以期系統(tǒng)功能的最優(yōu)化，最大限度地發(fā)揮系統(tǒng)組成部分的能力而發(fā)展起來的一門科學(xué)?！鼻兴辜{，《系統(tǒng)工程學(xué)的方法》，1967系統(tǒng)工程的定義“系統(tǒng)工程與其他工程學(xué)的不同之處在于它是跨越許多學(xué)科的科學(xué)，而且是填補這些學(xué)科邊界空白的邊緣學(xué)科。因為系統(tǒng)工程的目的是研究系統(tǒng)，而系統(tǒng)不僅涉及工程學(xué)領(lǐng)域，還涉及社會、經(jīng)濟和政治等領(lǐng)域。為了圓滿解決這些交叉領(lǐng)域的問題，除了需要某些縱向的專門技術(shù)以外，還要有一種技術(shù)從橫的方向把它們組織起來。這種橫向技術(shù)就是系統(tǒng)工程，也就是研究系統(tǒng)所需的思想、技術(shù)、方法和理論等體系化的總成。”三浦武雄學(xué)術(shù)界和工程界對系統(tǒng)工程給出了不同的定義系統(tǒng)工程的定義

“系統(tǒng)工程是從整體出發(fā)，合理開發(fā)、設(shè)計、實施和運用系統(tǒng)的工程技術(shù)。它是系統(tǒng)科學(xué)中直接改造世界的工程技術(shù)。”《中國大百科學(xué)術(shù)·自動控制與系統(tǒng)工程卷》

“系統(tǒng)工程是研究彼此密切聯(lián)系的許多要素所構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計科學(xué)。在設(shè)計這種復(fù)雜系統(tǒng)時，應(yīng)有明確的預(yù)定功能及目標，而在組成它的各要素之間及各要素與系統(tǒng)整體之間又必須能夠有機地聯(lián)系，配合協(xié)調(diào)，致使系統(tǒng)總體達到最優(yōu)目標。在設(shè)計時還要考慮到參與系統(tǒng)中人的因素和作用?！泵绹犊茖W(xué)技術(shù)辭典》，1976

“系統(tǒng)工程是為了更好地達到系統(tǒng)目標，而對系統(tǒng)的構(gòu)成要素、組織結(jié)構(gòu)、信息流動和控制機制等進行分析與設(shè)計的技術(shù)?！比毡竟I(yè)標準學(xué)術(shù)界和工程界對系統(tǒng)工程給出不同的定義

系統(tǒng)工程=系統(tǒng)+工程？

什么

是

系統(tǒng)

？出處概念錢學(xué)森院士極其復(fù)雜的研制對象稱為“系統(tǒng)”，即由相互作用和相互依賴的若干組成部分結(jié)合成的具有特定功能的有機整體，而且這個‘系統(tǒng)’本身又是它所從屬的一個更大系統(tǒng)的組成部分?！吨袊蟀倏迫珪ぷ詣涌刂婆c系統(tǒng)工程卷》由相互制約、相互作用的一些部分組成的具有某種功能的有機整體。《韋氏大辭典》有組織的或被組織化的整體；結(jié)合著的整體所形成的各種概念和原理的結(jié)合；由有規(guī)則的相互作用、相互依賴的形式組成的諸要素集合。日本工業(yè)標準許多組成要素保持有機的秩序向同一目的行動的集合體?！短K聯(lián)大百科全書》一些在相互關(guān)聯(lián)與聯(lián)系之下的要素組成的集合，形成了一定的整體性、統(tǒng)一性。系統(tǒng)是由多個要素（或元素）構(gòu)成。系統(tǒng)的內(nèi)部與外部要有一定的秩序。系統(tǒng)是由一些元素（要素）通過相互作用、相互關(guān)聯(lián)、相互制約而組成的具有一定功能的整體。系統(tǒng)的特性系統(tǒng)系統(tǒng)是由兩個以上的可以相互區(qū)別的要素所組成。組成系統(tǒng)的各要素之間具有相互聯(lián)系、相互作用、相互依賴的特定關(guān)系。某—要素若發(fā)生變化則會影響其他要素的狀態(tài)變化。一個系統(tǒng)可分解為若干子系統(tǒng)，而子系統(tǒng)還可以分解為亞子系統(tǒng)等，以致最終可分解為要素，這樣就可構(gòu)成具有特定的空間層次結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)不是各個要素的簡單拼湊，而是根據(jù)特定的統(tǒng)一性要求協(xié)調(diào)存在于系統(tǒng)整體之中。是具有整體的特定功能和特性。整體性強調(diào)要素間的協(xié)調(diào)與綜合，這樣才能獲得具有良好功能的系統(tǒng)。任何一個系統(tǒng)都存在于一定的物質(zhì)環(huán)境之中，它必然與環(huán)境不斷地進行物質(zhì)、能量、信息的交換。系統(tǒng)必須適應(yīng)外部環(huán)境的變化，這樣的系統(tǒng)才更有生命力。層次性集合性相關(guān)性環(huán)境適應(yīng)性整體涌現(xiàn)性系統(tǒng)的分類動態(tài)系統(tǒng)靜態(tài)系統(tǒng)系統(tǒng)分類實體系統(tǒng)抽象系統(tǒng)閉環(huán)系統(tǒng)開放系統(tǒng)按成因劃分人造系統(tǒng)復(fù)合系統(tǒng)自然系統(tǒng)按構(gòu)成要素性質(zhì)劃分按系統(tǒng)狀態(tài)與時間關(guān)系劃分按系統(tǒng)與環(huán)境的關(guān)系劃分系統(tǒng)的描述系統(tǒng)的集合論描述：S＝（E,R），其中

E:系統(tǒng)要素，R：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；系統(tǒng)的圖論描述：系統(tǒng)環(huán)境系統(tǒng)的矩陣描述：

ABCDABCD系統(tǒng)描述的等價性

ABCDABCDABCDE={A，B，C，D}R={(A,C),(B,C),(B,D)}系統(tǒng)的描述系統(tǒng)要素、結(jié)構(gòu)、子系統(tǒng)：

E:系統(tǒng)要素，R：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；子系統(tǒng)S’＝（E’，R’），E’是E的子集，R’是R的子集系統(tǒng)的層次性：層次結(jié)構(gòu)有助于認識和處理系統(tǒng)。即使是最簡單的系統(tǒng)，也有兩個層次，包括系統(tǒng)層次和要素層次；

是自然界和人類社會在從簡單到復(fù)雜，從低級到高級的發(fā)展、進化過程中產(chǎn)生的；舉例：兩個鐘表匠裝表；系統(tǒng)的描述系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)的環(huán)境；系統(tǒng)邊界；系統(tǒng)的行為：系統(tǒng)相對于環(huán)境表現(xiàn)出來的變化系統(tǒng)的功能：系統(tǒng)行為對環(huán)境能夠產(chǎn)生的作用系統(tǒng)的功能由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和環(huán)境共同決定系統(tǒng)環(huán)境系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是由系統(tǒng)要素間相對穩(wěn)定的關(guān)聯(lián)所形成的整體結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)可以理解為系統(tǒng)內(nèi)部各組成要素之間或時間方面的有機關(guān)聯(lián)和相互作用順序；結(jié)構(gòu)是有層次的；

系統(tǒng)的功能問題是系統(tǒng)的作用問題；系統(tǒng)作用于環(huán)境體現(xiàn)出來的“能力”。結(jié)構(gòu)和功能的辯證關(guān)系：功能很大程度上由結(jié)構(gòu)決定；而反過來，系統(tǒng)之所以形成特定的結(jié)構(gòu)，往往又跟其所要實現(xiàn)的功能相關(guān)。40系統(tǒng)為什么能保持它的整體性？？？系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能以汽車為例汽車的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定了汽車的外在功能但在設(shè)計、制造汽車時，是按照功能需求確定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。41結(jié)構(gòu)功能：速度油耗操縱性……系統(tǒng)的秩序42任何系統(tǒng)之所以能夠正常工作，是由于它具有一定的秩序。所謂秩序，可以理解為事物之間有規(guī)則的相互關(guān)系。

系統(tǒng)的有序性表現(xiàn)為它在結(jié)構(gòu)和功能方面具有一定的規(guī)則。系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上的有序性，是指它的要素或者子系統(tǒng)之間的聯(lián)系是確定的、有規(guī)則的；

系統(tǒng)在功能上的有序性，是在它的過程中包含許多階段、步驟、程序，需要有序地加以安排和協(xié)調(diào)。有序性：系統(tǒng)的一個關(guān)鍵狀態(tài)度量43系統(tǒng)從無序的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橛行虻臓顟B(tài)，往往意味著對稱性的降低對稱性破缺均勻分布的鐵屑：對稱性高，混亂度高，有序度低系統(tǒng)有序程度增加對稱性破缺按一定磁場分布的鐵屑“系統(tǒng)”與“系統(tǒng)工程”從“系統(tǒng)”的視角看，系統(tǒng)工程包含兩重含義SystemicEngineeringSystematicEngineering第一層含義：把工程實施的對象看做“系統(tǒng)”的工程第二層含義：按照系統(tǒng)性的方式和方法針對對象進行工程化實施的工程什么是工程？雙重含義工程實踐：十八世紀，“工程”（Engineering）的提法在歐洲出現(xiàn)，其本來含義是軍事目的的各項勞作，之后擴展到許多領(lǐng)域，如建筑、制造機器、架橋修路等。工程學(xué)：由于這些勞作需要科學(xué)知識和技術(shù)技藝，又出現(xiàn)了第二層含義。第一層含義：針對需要科學(xué)知識和技術(shù)技藝的勞作，通常是集體勞作。第二層含義：工程基本等同于“技術(shù)”——或者說在科學(xué)理論知識基礎(chǔ)上的某一領(lǐng)域的技術(shù)匯集。例如：機械工程、土木工程、建筑工……什么是工程？實踐的視角學(xué)科的視角狹義：某組設(shè)想的目標為依據(jù)，應(yīng)用有關(guān)的科學(xué)知識和技術(shù)手段，通過一群人的有組織活動將某個（或某些）現(xiàn)有實體（自然的或人造的）轉(zhuǎn)化為具有預(yù)期使用價值的人造產(chǎn)品過程。廣義：由一群人為達到某種目的，在一個較長時間周期內(nèi)進行協(xié)作活動的過程。王連成《工程系統(tǒng)論》工程是將自然科學(xué)原理應(yīng)用到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)部門中去而形成各學(xué)科的總稱。“工程”是科學(xué)的某種應(yīng)用，通過這一應(yīng)用，使自然界的物質(zhì)和能源的特性能夠通過各種結(jié)構(gòu)、機器、產(chǎn)品、系統(tǒng)和過程，是以時間最短的和精而少的人力做出高效、可靠且對人類有用的東西。

工程管理是新興的工程技術(shù)與管理學(xué)科交叉的復(fù)合性學(xué)科，主要包括：工程建設(shè)管理、國際工程管理、投資與造價管理等三個專業(yè)方向。從工程到系統(tǒng)工程丁謂修皇城系統(tǒng)工程傳統(tǒng)工程任務(wù)目標相關(guān)技術(shù)任務(wù)：完成皇宮修建考察對象：皇宮問題界定：皇宮修建的建筑設(shè)計與工程實施解決方案：設(shè)計、組織施工……大視角考察對象（修建皇宮）問題(木料、廢物、備料……)構(gòu)造綜合方案只著眼于眼前的問題本身，沒有從更大的多要素、多成員相互關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)的角度把握并解決問題。從更寬的視野考察

環(huán)境中的目標系統(tǒng)。從“物理”到“事理”

設(shè)計制造到“運籌帷幄”。從傳統(tǒng)工程到系統(tǒng)工程48

要說明什么是系統(tǒng)工程，先說明什么不是系統(tǒng)工程。

通常意義下的工程：用顯微鏡看問題，考察要建造的人工物本身，解決其中的技術(shù)問題。例如城市交通擁堵問題，通常解決方案某路段擁堵加寬該路段結(jié)果往往是：擁堵點轉(zhuǎn)移到另一位置問題提出方案方案實施：技術(shù)設(shè)計、施工管理特點：只著眼于眼前的問題本身，沒有從更大的多要素、多成員相互關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)的角度把握并解決問題。這不是系統(tǒng)工程，也沒有很好的解決問題。從傳統(tǒng)工程到系統(tǒng)工程49基于系統(tǒng)工程的研究和實施路線：某路段擁堵該路線周圍由車輛、道路、行人、信號燈等組成的交通流系統(tǒng)問題研究

系統(tǒng)系統(tǒng)建模與分析提出系統(tǒng)解決方案系統(tǒng)實施01.系統(tǒng)工程的典例02.03.04.目錄CONTENTS系統(tǒng)工程基本概念系統(tǒng)工程的發(fā)展歷程系統(tǒng)工程特點與原則【知識架構(gòu)】05.系統(tǒng)工程應(yīng)用第一章

緒論系統(tǒng)工程的發(fā)展歷程1930事件：美國廣播電視的發(fā)展與研究理論：正式提出系統(tǒng)方法的概念1940事件：美國Bell公司微波通訊系統(tǒng)的開發(fā)理論：正式使用系統(tǒng)工程一詞二戰(zhàn)期間事件：英、美等國的反空襲軍事行動理論：產(chǎn)生軍事運籌學(xué)1942~1945美國的“曼哈頓計劃”實施過程中運用系統(tǒng)工程推動其發(fā)展1945事件：美國空軍研發(fā)與開發(fā)機構(gòu)的建立理論：提出系統(tǒng)分析的概念……蘭德公司的前身系統(tǒng)工程的發(fā)展歷程美國實施的“阿波羅”計劃中使用了多種系統(tǒng)工程方法并獲得巨大成功，極大地提高了系統(tǒng)工程的地位20世紀40年代后期到50年代初期運籌學(xué)的廣泛運用與發(fā)展、控制論的創(chuàng)立與應(yīng)用、電子計算機的出現(xiàn)為系統(tǒng)工程奠定了學(xué)科基礎(chǔ)古德和馬克爾出版第一部名為《系統(tǒng)工程》的著作，標志著系統(tǒng)工程學(xué)科正式形成1957事件：美國研制北極星導(dǎo)彈潛艇理論：提出計劃評審技術(shù)（PERT）1958馬克爾編著《系統(tǒng)工程手冊》表明系統(tǒng)工程的實用化和規(guī)范化；查德提出“模糊集合”概念，為現(xiàn)代系統(tǒng)工程奠定了重要的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)19651961~1972系統(tǒng)工程的發(fā)展歷程1972國際應(yīng)用系統(tǒng)分析研究所在維也納成立，標志著系統(tǒng)工程的應(yīng)用重點從工程領(lǐng)域進入到社會經(jīng)濟領(lǐng)域系統(tǒng)科學(xué)迅猛發(fā)展，系統(tǒng)工程的理論與方法日趨成熟，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大，開始從分立狀態(tài)向整合方向發(fā)展。20世紀70年代系統(tǒng)工程方法發(fā)展到復(fù)雜系統(tǒng)工程，特別是復(fù)雜巨系統(tǒng)工程，如社會經(jīng)濟系統(tǒng)工程20世紀80年代人-機結(jié)合的系統(tǒng)研究快速發(fā)展，系統(tǒng)工程在國內(nèi)外呈現(xiàn)出社會化、特色化、專業(yè)化、集成化、精細化和實用化等特點20世紀90年代錢學(xué)森等著名學(xué)者提出了綜合集成法系統(tǒng)工程在中國的發(fā)展歷程第一階段始于20世紀50年代中期，以運籌學(xué)的研究與應(yīng)用為主，代表性人物有錢學(xué)森、許國志、華羅庚60年代，隨著我國導(dǎo)彈和航天事業(yè)的發(fā)展，以計劃協(xié)調(diào)、組織管理為特色的系統(tǒng)工程技術(shù)得到了迅速的發(fā)展始于1978年，錢學(xué)森、許國志、王壽云聯(lián)名發(fā)表了《組織管理的技術(shù)——系統(tǒng)工程》掀起應(yīng)用系統(tǒng)工程的熱潮。1980年，中國系統(tǒng)工程學(xué)會成立始于1986年，隨著全國軟科學(xué)研究工作座談會的召開，系統(tǒng)工程的研究和應(yīng)用進一步擴大至科技、經(jīng)濟及社會等領(lǐng)域第二階段第三階段01.系統(tǒng)工程的典例02.03.04.目錄CONTENTS系統(tǒng)工程基本概念系統(tǒng)工程的發(fā)展歷程系統(tǒng)工程特點與原則【知識架構(gòu)】05.系統(tǒng)工程應(yīng)用第一章

緒論整體性（系統(tǒng)性）關(guān)聯(lián)性（協(xié)調(diào)性）綜合性（交叉性）滿意性（最優(yōu)化）整體性是系統(tǒng)工程最基本的特點，系統(tǒng)工程把所研究的對象看成一個整體系統(tǒng)，這個整體系統(tǒng)又是由若干部分（要素與子系統(tǒng)）有機結(jié)合而成的。因此，系統(tǒng)工程在研制系統(tǒng)時總是從整體性出發(fā)，從整體與部分之間相互依賴、相互制約的關(guān)系中去揭示系統(tǒng)的特征和規(guī)律，從整體最優(yōu)化出發(fā)去實現(xiàn)系統(tǒng)各組成部分的有效運轉(zhuǎn)。系統(tǒng)工程的特點用系統(tǒng)工程方法去分析和處理問題時，不僅要考慮部分與部分之間、部分與整體之間的相互關(guān)系，而且要認真地協(xié)調(diào)它們的關(guān)系。因為系統(tǒng)各部分之間、各部分與整體之間的相互關(guān)系和作用直接影響到整體系統(tǒng)的性能，協(xié)調(diào)它們的關(guān)系便可提高整體系統(tǒng)的性能。系統(tǒng)工程以大型復(fù)雜的人工系統(tǒng)和復(fù)合系統(tǒng)為研究對象，這些系統(tǒng)涉及的因素很多，涉及的學(xué)科領(lǐng)域也較為廣泛。因此，系統(tǒng)工程必須綜合研究各種因素，綜合運用各門學(xué)科和技術(shù)領(lǐng)域的成就，從整體目標出發(fā)使各門學(xué)科、各種技術(shù)有機地配合，以達到整體最優(yōu)化的目的。例如，把人類送上月球的“阿波羅”登月計劃，就是綜合運用各學(xué)科、各領(lǐng)域成就的產(chǎn)物，這樣一項復(fù)雜而龐大的工程沒有采用一種新技術(shù)，而完全是綜合運用現(xiàn)有科學(xué)技術(shù)的結(jié)果。系統(tǒng)工程是實現(xiàn)系統(tǒng)最優(yōu)化的組織管理技術(shù)，因此，系統(tǒng)整體性能的最優(yōu)化是系統(tǒng)工程所追求并要達到的目的。由于整體性是系統(tǒng)工程最基本的特點，所以系統(tǒng)工程并不追求構(gòu)成系統(tǒng)的個別部分最優(yōu)，而是通過協(xié)調(diào)系統(tǒng)各部分的關(guān)系，使系統(tǒng)整體目標達到最優(yōu)。譚躍進等，《系統(tǒng)工程原理（第二版）》科學(xué)出版社，2017系統(tǒng)工程的原則適應(yīng)性原則協(xié)調(diào)與優(yōu)化原則動態(tài)性原則綜合性原則整體性原則目的性原則系統(tǒng)工程是人類社會的實踐活動，必定有它的目的。只有目的正確，有科學(xué)根據(jù)，符合客觀實際，才能建立和運轉(zhuǎn)具有預(yù)期效果的系統(tǒng)。因此系統(tǒng)工程特別強調(diào)目的性，自始至終需要有明確的目的。盡管實施的方案和道路是多種多樣的，但是必須達到統(tǒng)一目的，這就是所謂的異因同果。反過來說，如果目的不正確，方法手段措施越好，離原目的的希望就越遠。過去的方法性學(xué)科，比較多的是研究探討怎樣實現(xiàn)目的，比較少去研究如何明確目的，而系統(tǒng)工程首先要求明確目的，這是系統(tǒng)工程學(xué)科在方法論上有所突破的地方。系統(tǒng)工程要求人們處理問題首先要著眼于系統(tǒng)整體，不要見木不見林，而要先見林，后見木?，F(xiàn)代社會和科學(xué)的發(fā)展使得系統(tǒng)性的問題越來越多，人們深感只重局部而忽視全局的觀點有很大缺陷，要求建立從全局、整體著眼的思考方式。更重要的是系統(tǒng)各部分組成整體之后，產(chǎn)生了（涌現(xiàn)出）總體功能，即系統(tǒng)的功能，而系統(tǒng)的功能要超越各部分功能的綜合，這不僅是量變，而且是質(zhì)變，系統(tǒng)工程首先看重的就是這種整體功能。處理問題總是先看整體，后看部分；先看全局，再看局部；從宏觀到微觀，并把部分與局部放在整體與全局之中來考察，這便是整體性原則。這個原則有兩方面含義：一是指系統(tǒng)的屬性和目的是多方面的，相互關(guān)聯(lián)的，帶有綜合特點的。例如，發(fā)展生產(chǎn)需要兼顧經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益，而高產(chǎn)量、高質(zhì)量又是和低消耗、低成本、低污染相矛盾的，每一項措施所引起的結(jié)果和影響力都是多方面的，都帶有綜合特點。二是指解決同一個問題可以有不同方案，有不同的方法和途徑，而各種方法和技術(shù)如果能加以綜合，取長補短，會得到意想不到的效果。在阿波羅登月計劃中，關(guān)鍵部分——登月艙所采用的單項技術(shù)都是成熟的，但是巧妙地把他們綜合集成起來，就起了卓越的作用，在綜合中得到新的成果。所以有人說，集成也是一種創(chuàng)造。系統(tǒng)工程強調(diào)綜合性原則，指出上述兩方面都要加以考慮，就不會顧此失彼，因小失大。系統(tǒng)工程強調(diào)在運動和變化過程中來掌握事物，關(guān)注系統(tǒng)的過程，而不是僅僅關(guān)注系統(tǒng)的某一狀態(tài)。系統(tǒng)的平衡有時是靜態(tài)的，而更多的時候是動態(tài)的平衡，至于平衡的破壞和不斷的轉(zhuǎn)化更是經(jīng)常發(fā)生的。系統(tǒng)工程十分重視系統(tǒng)中的物質(zhì)流、能量流和信息流的運動。從長遠來看，任何系統(tǒng)都有從孕育、產(chǎn)生、發(fā)展到衰退、消亡的生命周期，也需要用動態(tài)的觀點加以研究?？陀^世界中的系統(tǒng)是復(fù)雜多變的，組成的部分為數(shù)眾多，互相制約，怎樣才能使他們相互配協(xié)作，使整個系統(tǒng)在協(xié)調(diào)的情況下運行，這是系統(tǒng)工程在處理復(fù)雜系統(tǒng)時需要考慮的。此外，在建立或改造一個系統(tǒng)、運轉(zhuǎn)一個系統(tǒng)時，總希望它在給定的條件下達到最優(yōu)的效果，也就是說系統(tǒng)工程強調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化。當然由于目標的多元化，優(yōu)劣標準也是多樣化的，所以優(yōu)化也是要統(tǒng)籌兼顧的。有時候由于人的認識和環(huán)境的限制，無法達到理想的最優(yōu)結(jié)果，人們就比較現(xiàn)實地去追求滿意結(jié)果。由于系統(tǒng)是在外界環(huán)境中存在和發(fā)展的，所以它必須適應(yīng)環(huán)境。系統(tǒng)工程不僅重視系統(tǒng)內(nèi)部要素之間的關(guān)系，而且要考慮系統(tǒng)與環(huán)境的關(guān)系。現(xiàn)實中的系統(tǒng)都是開放的，與環(huán)境之間有物質(zhì)、能量和信息的交換，當外界環(huán)境發(fā)生變化時，系統(tǒng)必須相應(yīng)地調(diào)整自己以適應(yīng)這種變化，否則系統(tǒng)就會喪失生存的條件。特別是現(xiàn)代社會經(jīng)濟技術(shù)變化都很快，系統(tǒng)必須主動適應(yīng)這種變化，這就是系統(tǒng)工程所要強調(diào)的。高級的系統(tǒng)有自動調(diào)節(jié)自身組織、活動的功能，這就是系統(tǒng)的自組織性，設(shè)計與建立高水平的復(fù)雜系統(tǒng)時，應(yīng)考慮使系統(tǒng)具有自組織性，以達到適應(yīng)環(huán)境的目的。胡祥培等，《工程管理系統(tǒng)工程》，重慶大學(xué)出版社，2024年出版01.系統(tǒng)工程的典例02.03.04.目錄CONTENTS系統(tǒng)工程基本概念系統(tǒng)工程的發(fā)展歷程系統(tǒng)工程特點與原則【知識架構(gòu)】05.系統(tǒng)工程應(yīng)用第一章

緒論(1)社會系統(tǒng)工程(2)經(jīng)濟系統(tǒng)工程(3)管理系統(tǒng)工程(4)區(qū)域規(guī)劃系統(tǒng)工程(5)環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)工程(6)能源系統(tǒng)工程(7)水資源系統(tǒng)工程(8)交通運輸系統(tǒng)工程(9)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)工程(10)企業(yè)系統(tǒng)工程(11)工程項目管理系統(tǒng)工程(12)科技管理系統(tǒng)工程(13)教育系統(tǒng)工程(14)人口系統(tǒng)工程(15)軍事系統(tǒng)工程(16)信息系統(tǒng)工程(17)物流系統(tǒng)工程(18)知識系統(tǒng)工程…系統(tǒng)工程應(yīng)用領(lǐng)域物流系統(tǒng)工程-1航空物流系統(tǒng)鐵路物流系統(tǒng)海運物流系統(tǒng)公路物流系統(tǒng)多式聯(lián)運物流運輸系統(tǒng)物流系統(tǒng)工程-2智能倉儲物流京東亞洲一號智能物流園區(qū)

（入庫、揀貨、復(fù)核、打包等多環(huán)節(jié)多人員協(xié)同調(diào)度優(yōu)化）新零售物流菜鳥“智能物流骨干網(wǎng)”

不同快遞公司、線上線下多主體等集成物流系統(tǒng)優(yōu)化智能制造系統(tǒng)工程人機一體化智能制造系統(tǒng)智能機器和人類專家共同協(xié)作，實現(xiàn)分析、推理、判斷、構(gòu)思和決策，提高柔性化、智能化和高度集成化。智慧工廠設(shè)備、資源、人員等全方位協(xié)同運作，從傳統(tǒng)自動化向完全互聯(lián)和柔性系統(tǒng)的飛躍。交通運輸系統(tǒng)工程自動駕駛自動駕駛汽車依靠人工智能、視覺計算、雷達、監(jiān)控裝置和全球定位系統(tǒng)協(xié)同合作。智慧交通系統(tǒng)多技術(shù)（物聯(lián)網(wǎng)、云計算、人工智能、自動控制、移動互聯(lián)網(wǎng)等）、多領(lǐng)域（交通管理、交通運輸、公眾出行等等交通領(lǐng)域）、多系統(tǒng)協(xié)同。醫(yī)療系統(tǒng)工程疫情防控防護物資：保障供應(yīng)系統(tǒng)、應(yīng)急物流運輸系統(tǒng)。醫(yī)療人員：配置、調(diào)度系統(tǒng)；交通出行：防控、監(jiān)測系統(tǒng)；基層群眾：網(wǎng)格化管理系統(tǒng)…智慧醫(yī)療利用人工智能、傳感技術(shù)等高科技，實現(xiàn)患者與醫(yī)務(wù)人員、醫(yī)療機構(gòu)、醫(yī)療設(shè)備之間的互動。電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)(system)：發(fā)電、變電、輸電、配電和用電等環(huán)節(jié)。由于電源點與負荷中心多數(shù)處于不同地區(qū)，也無法大量儲存，故其生產(chǎn)、輸送、分配和消費都在同一時間內(nèi)完成。系統(tǒng)有機整體，系統(tǒng)多環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)，供需實時平衡。新能源電力系統(tǒng)的智能管理新能源為主體的供電體系監(jiān)測與控制平臺發(fā)電側(cè)輸配電側(cè)用電側(cè)基于物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備實時監(jiān)測用戶電能生產(chǎn)消費一體化分布式微電網(wǎng)傳感器輸配電網(wǎng)通信控制網(wǎng)絡(luò)能源物聯(lián)網(wǎng)新能源電網(wǎng)耦合雙炭目標如何實現(xiàn)？農(nóng)業(yè)是一個“生物-自然環(huán)境-人類社會”的復(fù)雜系統(tǒng)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)工程從整體上研究解決軍隊的組織指揮、作戰(zhàn)行動、人員訓(xùn)練、武器裝備、后勤保障等問題,從而為部隊首腦機關(guān)決策提供定量定性的科學(xué)依據(jù)。軍事系統(tǒng)工程介紹自己所在的部門以及從事的工作。選擇一個和自身行業(yè)相關(guān)領(lǐng)域的管理問題或管理目標，從系統(tǒng)角度出發(fā)，對相關(guān)影響因素進行系統(tǒng)描述與分析，并說明系統(tǒng)工程在該領(lǐng)域的可能應(yīng)用及其前景。個人作業(yè)1針對某現(xiàn)實問題，描述各要素及相關(guān)方，分析導(dǎo)致問題發(fā)生原因。畫出因果關(guān)系圖給出可能的多種解決方案提出仿真模型設(shè)想或?qū)懗砂咐问絺€人作業(yè)2第2章系統(tǒng)工程相關(guān)理論全國工程管理專業(yè)學(xué)位研究生教育核心課程規(guī)劃教材系統(tǒng)工程重慶大學(xué)出版社編

者：

夏昊翔

榮莉莉報告人：

夏昊翔

胡祥培、蘇秦主編；

于明、吳鋒副主編01.本章在整門課程中的定位02.03.04.目錄CONTENTS經(jīng)典系統(tǒng)理論：一般系統(tǒng)論、控制論、信息論現(xiàn)代系統(tǒng)理論：耗散結(jié)構(gòu)理論、協(xié)同學(xué)、突變論、混沌動力學(xué)系統(tǒng)理論的新發(fā)展：復(fù)雜適應(yīng)性系統(tǒng)與復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)本章的定位01本章在課程中的定位第一章：系統(tǒng)、系統(tǒng)思想、系統(tǒng)工程后續(xù)各章：系統(tǒng)工程方法論與系統(tǒng)工程具體方法與技術(shù)核心概念：系統(tǒng)第二章：以“系統(tǒng)”為中心的核心科學(xué)發(fā)展1.1經(jīng)典系統(tǒng)理論：一般系統(tǒng)論、控制論、信息論021.1.1

一般系統(tǒng)論（GeneralSystemTheory）貝塔蘭菲（LudwigVonBertalanffy

)于1930年代開始倡導(dǎo)

“探索用于一般系統(tǒng)的原理，不管它們具有物理、生物還是社會學(xué)的性質(zhì)”一般系統(tǒng)論的主要目的是為了說明：“1）綜合是各種科學(xué)（自然科學(xué)，社會科學(xué)）發(fā)展的趨勢

2）這種綜合可能以系統(tǒng)的一般理論為中心

3）這一理論可能是在非物理的科學(xué)領(lǐng)域建立精密理論的重要手段

4）這一理論研究貫穿各學(xué)科的統(tǒng)一理論，它有助于我們接近統(tǒng)一科學(xué)這一目標

5）這可能導(dǎo)致科學(xué)教育中日益迫切需要的綜合?！必愃m菲（1901~1972）一般系統(tǒng)論核心貢獻——構(gòu)建系統(tǒng)理論的關(guān)鍵概念體系結(jié)構(gòu)：1.系統(tǒng)的定義與基本特征系統(tǒng)：定義為相互關(guān)聯(lián)、相互作用的要素（或子系統(tǒng)）構(gòu)成的整體，具有邊界和特定功能。整體性（Wholeness）：系統(tǒng)的性質(zhì)不能簡單還原為各要素的機械相加，即“整體大于部分之和”（非加和性）。關(guān)聯(lián)性：要素之間通過動態(tài)相互作用形成結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)的行為取決于這種關(guān)聯(lián)而非孤立要素。2.開放系統(tǒng)與動態(tài)平衡開放系統(tǒng)：系統(tǒng)與外界環(huán)境持續(xù)交換物質(zhì)、能量和信息（如生物體、生態(tài)系統(tǒng)）。穩(wěn)態(tài)（Homeostasis）：開放系統(tǒng)通過負反饋調(diào)節(jié)維持動態(tài)平衡（如體溫調(diào)節(jié)）。熵與負熵：開放系統(tǒng)通過輸入負熵對抗內(nèi)部熵增，保持有序性（區(qū)別于封閉系統(tǒng)的熱力學(xué)第二定律）。3.等級性與層次化（Hierarchy）系統(tǒng)具有層次結(jié)構(gòu)，高層次系統(tǒng)由低層次系統(tǒng)構(gòu)成，但表現(xiàn)出新的涌現(xiàn)性質(zhì)（EmergentProperties）。例如：細胞→組織→器官→生物體→生態(tài)系統(tǒng)。1.1.2控制論（Cybernetics）維納（1894-1964）核心貢獻——為基于信息（負熵）與反饋控制的一般系統(tǒng)運行一般規(guī)律提供了重要概念與理論框架為控制理論與控制工程、早期人工智能、系統(tǒng)理論的發(fā)展提供重要基礎(chǔ)。1948年，維納（NobertWiener）在《控制論》一書中提出“控制論”（Cybernetics）——現(xiàn)代的自動機器和人都是由感覺裝置(器官)、動作裝置(器官)、傳遞信息的系統(tǒng)(神經(jīng)系統(tǒng))所組成的一種系統(tǒng)。自動機器和人都是在接收、處理、傳遞和存貯信息，并利用信息去完成動作，實現(xiàn)與外界的聯(lián)系。在系統(tǒng)工作中，反饋控制給定控制信號使動作裝置(器官)動作。動作結(jié)果由感覺裝置(器官)檢測出來，并反饋回去與給定信號相比較。如果比較有偏差，偏差信號會繼續(xù)控制動作裝置(器官)動作，直到偏差信號消失為止。1.1.3信息論（Informatics）香農(nóng)（1916-2001）源于通信技術(shù)發(fā)展的需要：把信號無失真地從源送到目的地，同時解決通信中的噪聲和干擾問題。Shannon1948;ShannonandWeaver1949《通信的數(shù)學(xué)理論》，熵的概念——信息的增加意味著熵的減少，也就意味著系統(tǒng)混亂度的減少。提出信息的測度方法。基于熵的概念提出信息編碼理論。描述了一個基本的信息模型：“信源—信道—信宿”模型。

一般系統(tǒng)論、控制論、信息論所共同構(gòu)建的系統(tǒng)圖景系統(tǒng)環(huán)境1.特定系統(tǒng)中的開放系統(tǒng)，呈現(xiàn)有序性第一組核心概念：系統(tǒng)

層次性

涌現(xiàn)性2系統(tǒng)的層次性構(gòu)造形態(tài)3涌現(xiàn)（以椋鳥群為例）一般系統(tǒng)論、控制論、信息論所共同構(gòu)建的系統(tǒng)圖景第二組核心概念：信息與控制信息（消除不確定性）事物A事物B事物B向事物A傳遞信息實例：共享目標信號實施火力打擊控制：通過信息反饋引導(dǎo)系統(tǒng)行為1.2現(xiàn)代系統(tǒng)理論：自組織與混沌03動態(tài)系統(tǒng)的有序和無序問題無序有序系統(tǒng)的核心特征：有序性現(xiàn)實的隨機系統(tǒng)：自發(fā)走向無序（熱力學(xué)第二定律）但現(xiàn)實系統(tǒng)存在自發(fā)有序現(xiàn)象（自組織）如何理解自組織？自組織理論用確定性微分方程（組）描述的動態(tài)系統(tǒng)，傳統(tǒng)默認長期行為是可預(yù)測的（靜止或周期運動）確定性系統(tǒng)可能呈現(xiàn)類似隨機的行為：混沌1.2.1耗散結(jié)構(gòu)理論伊利亞·普里高津（1917-2003）對開放系統(tǒng)，除diS外還有與外界能量或物質(zhì)交換引起的熵變，稱為熵流開放系統(tǒng)總熵變──負熵流──正熵流若負熵流足夠強，以至耗散結(jié)構(gòu)：在遠離平衡態(tài)的條件下，通過與外界環(huán)境進行物質(zhì)和能量交換而形成并維持的有序結(jié)構(gòu)。輸入負熵內(nèi)部熵增耗散結(jié)構(gòu)理論Xλ控制參量表征定態(tài)的某個參量分岔現(xiàn)象遠離平衡的非線性區(qū)不穩(wěn)定的熱力學(xué)分支(b)(C)穩(wěn)定的耗散結(jié)構(gòu)分支穩(wěn)定的耗散結(jié)構(gòu)分支(C

)（對應(yīng)某種時空有序狀態(tài)）（穩(wěn)定的非平衡態(tài)）偏離平衡的線性區(qū)CλC(a)穩(wěn)定的熱力學(xué)分支平衡態(tài)λ0X0

1.2.2協(xié)同學(xué)1.2.3突變論協(xié)同學(xué)（Synergetics）：序參量：支配系統(tǒng)演化狀態(tài)，反應(yīng)系統(tǒng)有序程度變化的狀態(tài)參量，取代“熵”作為處理自組織問題的一般判據(jù)。自組織是系統(tǒng)內(nèi)部大量子系統(tǒng)協(xié)同的結(jié)果。突變論（CatastropheTheory）非線性系統(tǒng)某些參數(shù)的微小變化可以導(dǎo)致平衡態(tài)的出現(xiàn)或消失，或者從吸引變?yōu)榕懦猓只蛳喾?，從而?dǎo)致系統(tǒng)行為產(chǎn)生巨大而突然的變化。為研究復(fù)雜系統(tǒng)相變提供了重要的數(shù)學(xué)工具。哈肯（1927-）托姆（1923-2002）1.2.4混沌動力系統(tǒng)一個行星圍繞一個恒星旋轉(zhuǎn)的運動方程：三體問題開普勒第二定律：行星軌道可預(yù)測，沿著橢圓軌道圍繞恒星旋轉(zhuǎn)推廣到三體問題，呈現(xiàn)什么結(jié)果？混沌動力系統(tǒng)洛倫茲方程洛倫茲方程的一個相圖——充滿狀態(tài)空間的非周期曲線，即所謂“蝴蝶效應(yīng)”混沌系統(tǒng):如果一個接近實際而沒有系統(tǒng)內(nèi)在隨機性的模型仍然具有貌似隨機的行為,那么這個系統(tǒng)是混沌的.

fromE.N.Lorenz《TheEssenceofChaos》1.3系統(tǒng)理論的新進展：

復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)與復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)041.3.1復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論（ComplexAdaptiveSystemsTheory）輸入負熵內(nèi)部熵增耗散結(jié)構(gòu)理論、協(xié)同學(xué)等在理論上論證了復(fù)雜系統(tǒng)自組織的可能性復(fù)雜系統(tǒng)到底怎樣演化的？多個成員的系統(tǒng)中，如何通過成員之間的交互作用而出現(xiàn)自發(fā)組織？新的研究思路：按照自底向上的方式探究復(fù)雜系統(tǒng)如何由個體間的交互形成系統(tǒng)總體屬性——復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)IF-ThenIF-ThenIF-ThenIF-Then環(huán)境系統(tǒng)IF-ThenIF-ThenIF-ThenIF-Then環(huán)境系統(tǒng)適應(yīng)與演化1.3.1復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論（ComplexAdaptiveSystemsTheory）

1984年，著名的SanteFeInstitute（SFI）成立，其創(chuàng)始人為諾貝爾獎獲得者

M.Gell-Mann,P.Anderson,K.Arrow

等。在圣塔菲研究所為代表的大量學(xué)者的推動下，復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)范式成為系統(tǒng)科學(xué)研究的重要新興研究范式。MurrayGell-Mann1969年Nobel物理學(xué)獎獲得者PhilipAnderson1977年Nobel物理學(xué)獎獲得者KennethArrow1972年Nobel經(jīng)濟學(xué)獎獲得者1.3.2復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)（ComplexNetworks）在復(fù)雜系統(tǒng)理論框架下，一個重要的問題是：如何刻畫一個大規(guī)模系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)從20世紀末期至今，興起復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的研究刻畫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本工具：圖（將在課程后續(xù)結(jié)構(gòu)模型部分進一步說明）大規(guī)模和超大規(guī)模圖結(jié)構(gòu)：復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)小世界網(wǎng)絡(luò)無標度網(wǎng)絡(luò)全國工程管理專業(yè)學(xué)位研究生教育核心課程規(guī)劃教材謝謝！第3章

系統(tǒng)工程方法論全國工程管理專業(yè)學(xué)位研究生教育核心課程規(guī)劃教材系統(tǒng)工程重慶大學(xué)出版社

編

者：

蘇

秦

王燦友

報告人：

王燦友胡祥培、蘇秦主編；

于明、吳鋒副主編3.1經(jīng)典方法論3.23.3目錄CONTENTS系統(tǒng)分析原理系統(tǒng)工程方法論進展本章教學(xué)內(nèi)容、重點與難點教學(xué)內(nèi)容系統(tǒng)工程方法論：霍爾方法論和切克蘭德方法論；系統(tǒng)分析原理：內(nèi)涵、過程及原則；系統(tǒng)工程方法論進展。

重點與難點教學(xué)重點：系統(tǒng)工程方法論、系統(tǒng)分析原理與工作程序。教學(xué)難點：系統(tǒng)工程方法論的應(yīng)用。

整體架構(gòu)經(jīng)典方法論3.13.1.1霍爾方法論霍爾三維結(jié)構(gòu)知識維時間維邏輯維邏輯維強調(diào)處理并解決某項系統(tǒng)問題的邏輯過程、步驟，如問題確定、系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)綜合等。時間維表示系統(tǒng)工程的工作階段，涵蓋規(guī)劃、方案、研制、運籌、實施和更新六個階段。知識維涉及從事系統(tǒng)工程工作所需要的各種專業(yè)知識和應(yīng)用領(lǐng)域，體現(xiàn)了系統(tǒng)工程的綜合性和多學(xué)科。該方法論集中體現(xiàn)了系統(tǒng)工程方法的系統(tǒng)化、綜合化、最優(yōu)化、程序化和標準化等特點，是系統(tǒng)工程方法論的重要基礎(chǔ)內(nèi)容。3.1.1霍爾方法論示意圖3.1.1霍爾方法論總結(jié)霍爾方法論強調(diào)明確目標，核心內(nèi)容是最優(yōu)化。它通過將現(xiàn)實問題歸納成工程系統(tǒng)問題，應(yīng)用定量分析手段，尋求最佳的解決方案。該方法論具有研究方法整體性（三維）、技術(shù)應(yīng)用綜合性（知識維）、組織管理科學(xué)性（時間維和邏輯維）、系統(tǒng)工程工作問題導(dǎo)向性（邏輯維）等突出特點。3.1.2切克蘭德方法論01020304050607解構(gòu)問題情境表達問題情境對相關(guān)系統(tǒng)進行預(yù)層描述建立概念模型將現(xiàn)實場景與概念模型相比較實施可行、必要的變革

采取行動，改善問題情境3.1.2切克蘭德方法論概要過程許多實踐發(fā)現(xiàn)，有時候可能從任何一個階段開始，而且會在中途有所反復(fù)。甚至，可能在變革之后，結(jié)果仍不能令人滿意，需要反思繼續(xù)進行上述步驟?！肮こ滔到y(tǒng)”研究對象霍爾方法論社會和經(jīng)濟管理等軟系統(tǒng)問題切克蘭德方法論3.1.3方法對比核心內(nèi)容最優(yōu)化分析比較學(xué)習(xí)分析方法定量分析方法定性、定量和定性分析相結(jié)合相同點：均為系統(tǒng)工程方法論，均以研究問題為起點，具有相應(yīng)的邏輯過程。不同點：系統(tǒng)分析原理3.23.2.1系統(tǒng)分析內(nèi)涵問題方案評價目的及目標模型決策者問題代表研究對象，與問題有關(guān)的要素及其關(guān)聯(lián)狀況，恰當?shù)囟x問題；問題表示現(xiàn)實狀況（現(xiàn)實系統(tǒng)）與希望狀況（目標系統(tǒng)）的偏差。目的是系統(tǒng)總要求，具有總體性和唯一性特點；目標是系統(tǒng)目的具體化，具有從屬性和多樣性特點。方案是實現(xiàn)目標的途徑。為了實現(xiàn)系統(tǒng)目標或目的，可以制定若干備選方案。系統(tǒng)模型是由系統(tǒng)本質(zhì)的主要因素及其因素之間相互關(guān)系構(gòu)成，是研究與解決問題的基本框架,評定不同方案對系統(tǒng)目的的達到程度，按照一定的評價標準，確定各種待選方案優(yōu)先順序的過程。決策者是系統(tǒng)問題中的利益主體和行為主體系統(tǒng)分析要素3.2.1系統(tǒng)分析內(nèi)涵

內(nèi)涵：系統(tǒng)分析是一個過程，它針對某個具體的系統(tǒng)問題，采用科學(xué)合理的技術(shù)方法（建模、預(yù)測、優(yōu)化、方針、評價等）圍繞系統(tǒng)目的及目標探索可行的系統(tǒng)方案，并通過系統(tǒng)評價指標不斷對方案進行比較優(yōu)化，幫助決策者擇優(yōu)挑選出最優(yōu)或滿意的系統(tǒng)方案。3.2.2系統(tǒng)分析過程基本過程3.2.2系統(tǒng)分析過程初步分析階段規(guī)范分析階段綜合分析階段定義問題、目標探尋、方案綜合三個過程。需要明確解決的問題并羅列出若干解決方案；也需重點關(guān)注環(huán)境分析的影響決策者需圍繞初步分析階段形成的不同的系統(tǒng)方案，模型化處理并進行優(yōu)化或仿真分析。需要充分考慮到各主要環(huán)境條件對系統(tǒng)優(yōu)化的約束。需要決策者運用合適系統(tǒng)評價方法對系統(tǒng)建模結(jié)果進行評價，通過決策分析方法來實現(xiàn)系統(tǒng)問題解決。通過靈敏度分析和風(fēng)險分析等途徑，提高政策與策略的相對穩(wěn)定性和環(huán)境適應(yīng)性。0102030405堅持問題導(dǎo)向系統(tǒng)分析目的在于幫助決策者找出解決實際問題的方法與途徑。多方案模型分析和選優(yōu)尋找多個方案，并對其進行模型化及優(yōu)化或仿真計算，是系統(tǒng)分析的核心內(nèi)容。多次反復(fù)進行需要根據(jù)對象系統(tǒng)及其所處環(huán)境的可能變化，反復(fù)與決策者對話，不斷修正分析過程及結(jié)果，逐步得到滿意的系統(tǒng)方案。以整體為目標以整體最優(yōu)為核心的系統(tǒng)觀點是系統(tǒng)分析的前提條件。定量與定性分析相結(jié)合分析既要利用各種定量資模型化及優(yōu)化或仿真計算的結(jié)果，又要充分利用相關(guān)人員的直觀判斷和經(jīng)驗，進行綜合分析與判定。3.2.3應(yīng)用系統(tǒng)分析的原則系統(tǒng)工程方法論進展3.33.3.1系統(tǒng)性創(chuàng)新思維與方法提問法（檢核表法）頭腦風(fēng)暴法按檢核表內(nèi)容的抽象程度和范圍可分為兩類：一類是針對某種特定要求制定的檢核表法，以“奧斯本檢核表法”最具代表性；另一類是對各種場合及各種對象適用的提問法，以“5W1H”方法最具代表性。頭腦風(fēng)暴法有兩條基本原則：一是推遲判斷，避免束縛人的想象力，熄滅創(chuàng)造性思想的火花；二是“數(shù)量提供質(zhì)量”，提出的設(shè)想方案越多，越有可能找出解決實際問題的途徑。1．系統(tǒng)性創(chuàng)新思維德爾菲法采用匿名方式、反復(fù)多次征詢專家的意見，進行背靠背的交流，以充分發(fā)揮專家的智慧、知識和經(jīng)驗。步驟：（1）確定調(diào)查目的，制定調(diào)查提綱并挑選專家。（2）發(fā)出調(diào)查表，征詢意見。（3）資料匯總分析，持續(xù)反饋。情景分析法對未來情景，既要考慮正常的、非突變的情景，又要考慮各種受干擾的、極端的情景。通過有目的、有步驟的探索與分析，設(shè)想未來情景以及各種影響因素的變化，幫助決策者制定出對策。步驟：（1）明確決策焦點。（2）識別關(guān)鍵因素。（3）分析外在驅(qū)動力量。（4）選擇不確定的軸向。（5）發(fā)展情景邏輯。（6）分析情景的內(nèi)容。3.3.1系統(tǒng)性創(chuàng)新思維與方法TRIZ當前對于TRIZ定義主要存在以下兩種觀點：（1）方法論。TRIZ是一種基于知識的創(chuàng)造性問題解決系統(tǒng)方法論。（2）工具觀。TRIZ可描述為一個工具包，其中包含了理解和解決問題的所有方面方法。3.3.1系統(tǒng)性創(chuàng)新思維與方法問題解決的TRIZ系統(tǒng)方法TRIZ3.3.1系統(tǒng)性創(chuàng)新思維與方法TRIZ的核心：矛盾、理想度、演化模式矛盾：由于系統(tǒng)中所需特性的明顯不兼容性而產(chǎn)生的創(chuàng)造性問題的指示，可分為技術(shù)矛盾和物理矛盾。理想度：反映了技術(shù)系統(tǒng)在進化過程中對于社會需求的適應(yīng)程度。演化模式：強調(diào)有用的、良好的問題解決方案，并預(yù)測系統(tǒng)將如何運行進化。TRIZ的內(nèi)容：九項基本內(nèi)容進化法則、39個工程參數(shù)、40條發(fā)明原理、矛盾矩陣、分離原理、物一場模型、知識效應(yīng)庫、ARIZ算法等。2.系統(tǒng)創(chuàng)新思維輔助工具2．系統(tǒng)創(chuàng)新思維輔助工具1）思維導(dǎo)圖英國學(xué)者Buzan在1970年前后創(chuàng)建思維導(dǎo)圖是輻射思維的一種表達方法，是一種強大的圖形技術(shù)可應(yīng)用到生活的各個方面，通過改善學(xué)習(xí)和更清晰的思維，開啟人類大腦無限潛能?；咎卣?1020304（1）將注意力對象在中心意象中具體化；（2）將主題以分支的形式從中心意象輻射出來；（3）分支由打印在相關(guān)行上的關(guān)鍵圖片或關(guān)鍵文字組成。不重要的主題也可附屬于更高級別分支的分支（4）通過分支形成一個連接的節(jié)點結(jié)構(gòu)。3.3.1系統(tǒng)性創(chuàng)新思維與方法2.系統(tǒng)創(chuàng)新思維輔助工具2．系統(tǒng)創(chuàng)新思維輔助工具1）思維導(dǎo)圖消費者購買心理問題的思維導(dǎo)圖3.3.1系統(tǒng)性創(chuàng)新思維與方法2.系統(tǒng)創(chuàng)新思維輔助工具2．系統(tǒng)創(chuàng)新思維輔助工具2）PMI思考法PMI思考法指一種分別從有利因素（Plus）、不利因素（Minus）、興趣點（Interesting）三個方面對某個問題觀點進行全面分析的思維方法。三個視角不利思維視角（Minus）有利思維視角（Plus）興趣思維視角（Interest）步驟包括：（1）清晰陳述討論的主題或問題。（2）運用頭腦風(fēng)暴法對“增加”問題內(nèi)容，即想法的有利因素部分；（3）運用頭腦風(fēng)暴法對“刪減”問題內(nèi)容，即想法的不利因素部分；（4）運用頭腦風(fēng)暴法提出問題的其他興趣點，即想法的中性部分。3.3.1系統(tǒng)性創(chuàng)新思維與方法2.系統(tǒng)創(chuàng)新思維輔助工具2．系統(tǒng)創(chuàng)新思維輔助工具2）KJ法KJ法，又稱A型圖解法、親和圖法全面質(zhì)量管理的新七種工具之一；將雜亂無章的語言文字資料，通過其內(nèi)在相互關(guān)系加以歸納整理，然后找出解決問題新途徑的方法。（1）前期準備（2）制作卡片（3）編組整理（4）繪制KJ圖（5）文檔總結(jié)實踐步驟3.3.1系統(tǒng)性創(chuàng)新思維與方法2.系統(tǒng)創(chuàng)新思維輔助工具3.3.2典型系統(tǒng)工程方法論1）IDEF0IDEF（TheIntegratedDefinitionforFunctionModeling）最初由美國空軍在開發(fā)集成計算機輔助制造項目時創(chuàng)建；IDEF0是該方法的一種，是專門用來對復(fù)雜系統(tǒng)的對象、功能及其相互關(guān)系進行描述、分解、限定的方法，并將其通過圖形、文字、詞匯表等方式以圖形化及結(jié)構(gòu)化的方式表達出來。IEF0一般表示方式系統(tǒng)輸入信息功能執(zhí)行時的條件和限制功能執(zhí)行需要的相關(guān)資源或支撐條件活動結(jié)束的轉(zhuǎn)化成果2.系統(tǒng)創(chuàng)新思維輔助工具3.3.2典型系統(tǒng)工程方法論2）機器學(xué)習(xí)計算機如何模擬或?qū)崿F(xiàn)人類的學(xué)習(xí)行為，以獲取新的知識或技能，重新組織已有的知識結(jié)構(gòu)。目標是使學(xué)到的函數(shù)很好地適用于“新樣本”，具備泛化（Generalization）能力。3）開放復(fù)雜巨系統(tǒng)種類（子系統(tǒng)）眾多，結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜且具有層次性，與外界（環(huán)境）存在著物質(zhì)、能量和信息交換。開放性和復(fù)雜性是開放復(fù)雜巨系統(tǒng)的基本屬性。2.系統(tǒng)創(chuàng)新思維輔助工具3.3.2典型系統(tǒng)工程方法論4）多智能體系統(tǒng)多智能體系統(tǒng)（multi-agentsystems，MAS）是由一系列相互作用的智能體構(gòu)成，內(nèi)部的各個智能體之間通過相互通信、合作、競爭等方式，完成單個智能體不能完成的，大量而又復(fù)雜的工作。（1）自主性每個智能體都能管理自身的行為并做到自主的合作或者競爭；（2）容錯性即使某幾個智能體出現(xiàn)了故障，其他智能體也會共同完成整體工作。（3）靈活性和可擴展性采用分布式設(shè)計，智能體具有高內(nèi)聚低耦合的特性（4）協(xié)作能力分布式系統(tǒng)，智能體之間可以通過合適的策略相互協(xié)作完成全局目標。特點2.系統(tǒng)創(chuàng)新思維輔助工具3.3.2典型系統(tǒng)工程方法論5）本體論本體論（Ontology）本體論一詞被廣泛應(yīng)用到知識管理、人工智能、情報學(xué)、數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)工程等領(lǐng)域。仍未對本體論形成統(tǒng)一的定義。一般認為，本體論是一種形式化的，對共享概念體系的精確描述，用于描述事物的本質(zhì)。Ontology樹狀體系結(jié)構(gòu)示意圖2.系統(tǒng)創(chuàng)新思維輔助工具3.3.2典型系統(tǒng)工程方法論6）MBSE基于模型的系統(tǒng)工程（Model-BasedSystemsEngineering，MBSE）MBSE是建模方法的形式化應(yīng)用，以支持系統(tǒng)從概念設(shè)計階段開始持續(xù)到開發(fā)階段和后續(xù)生命周期階段的需求、設(shè)計、分析、驗證與確認活動。過程包括3個步驟：需求分析、功能分析與分解、設(shè)計綜合；涵蓋4個回路：需求回路、功能回路、設(shè)計回路和驗證回路。MBSE過程2.系統(tǒng)創(chuàng)新思維輔助工具3.3.2典型系統(tǒng)工程方法論7）OOSEM面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)工程方法（Object-OrientedSystemsEngineeringMethod，OOSEM）借鑒軟件工程分析方法開發(fā)而來；將面向?qū)ο笏枷霃能浖_發(fā)延伸至一般工程系統(tǒng)領(lǐng)域，將對象化設(shè)計開發(fā)中的抽象、封裝、模塊、層級方式與基于模型、自頂向下的系統(tǒng)工程方法相結(jié)合OOSEM層級分解圖2.系統(tǒng)創(chuàng)新思維輔助工具3.3.2典型系統(tǒng)工程方法論8）SoS系統(tǒng)的系統(tǒng)（SystemofSystems，簡稱SoS）經(jīng)過整合的若干大規(guī)模系統(tǒng)，這些系統(tǒng)多種多樣，可獨自運行，但能為實現(xiàn)某個共同的目標而協(xié)同工作，也被稱為系統(tǒng)系。SoS的核心要點：從更高的高度來詮釋各獨立系統(tǒng)間的相互作用，依然是一個不斷豐富發(fā)展的概念?；維OS模型2.系統(tǒng)創(chuàng)新思維輔助工具【習(xí)題與思考題】1.霍爾方法論與切克蘭德方法論有何異同點？2.請結(jié)合兩則實例，詳細說明霍爾方法論與切克蘭德方法論的應(yīng)用。3.系統(tǒng)分析的要素有哪些？并簡述各自定義。4.簡述系統(tǒng)分析的過程，并結(jié)合實際案例具體闡述。5.在系統(tǒng)分析過程中，為什么要強調(diào)環(huán)境分析的影響？6.請列表對比分析創(chuàng)造性思維方法的具體功能、適用條件、特色與局限性。7.用一項具體事例說明系統(tǒng)性創(chuàng)新思維與方法的應(yīng)用。8.選擇1-2項案例，簡要說明某項系統(tǒng)工程方法論的應(yīng)用。全國工程管理專業(yè)學(xué)位研究生教育核心課程規(guī)劃教材感謝傾聽！第4章系統(tǒng)工程模型與模型化技術(shù)編

者：郭波

雷洪濤報告人：雷洪濤

國防科技大學(xué)全國工程管理專業(yè)學(xué)位研究生教育核心課程規(guī)劃教材系統(tǒng)工程重慶大學(xué)出版社胡祥培、蘇秦主編；

于明、吳鋒副主編01.系統(tǒng)模型與模型化02.03.04.目錄CONTENTS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型化技術(shù)主成分分析及聚類分析狀態(tài)空間模型05.系統(tǒng)仿真及系統(tǒng)動力學(xué)系統(tǒng)模型與模型化011.1引例

1.1引例

1.2定義與特征定義：系統(tǒng)模型是一個系統(tǒng)某一方面本質(zhì)屬性的描述，以某種確定形式(文字、符號、圖表、實物、數(shù)學(xué)公式等）提供關(guān)于該系統(tǒng)的知識。E=MC2F=maW=1/2mv2特征：一般是現(xiàn)實系統(tǒng)的抽象或模仿，并非系統(tǒng)本身。由反映系統(tǒng)本質(zhì)或特征的主要因素構(gòu)成的；集中體現(xiàn)了這些主要因素之間的關(guān)系；1.2定義與特征1.2定義與特征系統(tǒng)與模型的對應(yīng)關(guān)系：同一系統(tǒng)，不同模型同一模型，不同系統(tǒng)對應(yīng)關(guān)系1：同一系統(tǒng)，不同模型-1

湖南省地圖高速公路地圖地形地圖1.2定義與特征對應(yīng)關(guān)系1：同一系統(tǒng)，不同模型-2管道系統(tǒng)(a)流通功能AB串聯(lián)模型(b)關(guān)閉功能AB并聯(lián)模型1.2定義與特征對應(yīng)關(guān)系2--同一模型，不同系統(tǒng)-1

力學(xué)電路R1.2定義與特征認識和改造世界的研究方法有：實驗法：直接對系統(tǒng)本身進行實驗，局限性大。抽象法：基于一般理論概念進行推理，缺乏實體感。模型法：客觀世界中不同事物具有同型性（即相似規(guī)律——不同本質(zhì)的事物在撇開其具體屬性之后彼此之間還存在的相似性），而且模型法結(jié)合以上方法的優(yōu)點。1.3使用系統(tǒng)模型的必要性實際系統(tǒng)現(xiàn)實世界的分析、預(yù)測、決策與控制模型結(jié)論模型化比較檢驗?zāi)Ｐ徒忉尙F(xiàn)實問題實驗分析現(xiàn)實世界與模型的關(guān)系1.3使用系統(tǒng)模型的必要性

1.3使用系統(tǒng)模型的必要性系統(tǒng)開發(fā)的需要經(jīng)濟上的考慮安全上的考慮時間上的考慮系統(tǒng)模型易操作、易理解，便于多方案分析比較1.3使用系統(tǒng)模型的必要性1.4

系統(tǒng)模型的分類下表列出了系統(tǒng)模型的部分分類方法，可見系統(tǒng)模型的多樣性。分類原則模型種類1按建模材料不同抽象、實物2按與實體的關(guān)系形象、類似、數(shù)學(xué)3按模型表征信息的程度觀念性、數(shù)學(xué)、物理4按模型的構(gòu)造方法理論、經(jīng)驗、混合5按模型的功能結(jié)構(gòu)、性能、評價、最優(yōu)化、網(wǎng)絡(luò)6按與時間的依賴關(guān)系靜態(tài)、動態(tài)7按是否描述系統(tǒng)內(nèi)部特性黑箱、白箱8按模型的應(yīng)用場合通用、專用9數(shù)學(xué)模型的分類：（1）按變量形式分（2）按變量之間的關(guān)系分確定性、隨機性、連續(xù)型、離散型代數(shù)方程、微分方程、概率統(tǒng)計、邏輯常用的系統(tǒng)模型的特性比較如下圖所示：1.4

系統(tǒng)模型的分類1.5系統(tǒng)模型化的要求和原則系統(tǒng)模型化是系統(tǒng)工程人員的重要工作之一。

系統(tǒng)模型化既是一種技術(shù)，又是一種“藝術(shù)”。系統(tǒng)模型化是“技術(shù)”系統(tǒng)模型化是“藝術(shù)”建立一個簡明的適用的系統(tǒng)模型，將為系統(tǒng)的分析、評價和決策提供可靠的依據(jù)。建造系統(tǒng)模型，尤其是建造抽象程度很高的系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，是一種創(chuàng)造性勞動1.5系統(tǒng)模型化的要求和原則1、現(xiàn)實性能較好反映系統(tǒng)客觀實際。應(yīng)把系統(tǒng)本質(zhì)的特征和關(guān)系反映進去，而把非本質(zhì)的東西去掉，但又不影響反映本質(zhì)的真實程度。

如：地球儀和世界地圖系統(tǒng)模型化的要求系統(tǒng)模型化的要求2、簡明性在滿足現(xiàn)實性要求的基礎(chǔ)上，應(yīng)盡量使系統(tǒng)模型簡單明了，以節(jié)約建模的費用和時間。如：空中交通模型。1.5系統(tǒng)模型化的要求和原則系統(tǒng)模型化的要求3、標準化盡量用標準化模型，或?qū)藴驶Ｐ图右孕薷模怪m合對象系統(tǒng)。如：制圖圖例，公式的標準變量符號。以上要求常相互沖突，需綜合權(quán)衡。一般：現(xiàn)實性簡明性標準化1.5系統(tǒng)模型化的要求和原則1.5系統(tǒng)模型化的要求和原則1、抓住主要矛盾。模型只應(yīng)包括與研究目的有關(guān)的方面，抓住問題的主要方面，而非對象系統(tǒng)的所有方面。如：空運調(diào)度模型不需描述飛行姿態(tài)；旅游地圖、交通地圖、軍事地圖。2、力爭清晰明了。子模型之間，除了保留研究目的所必要的信息聯(lián)系外，其它耦合關(guān)系盡可能減少，以保證模型結(jié)構(gòu)盡可能清晰。系統(tǒng)模型化的原則4、盡量使用標準模型。3、精度要求適當。建立系統(tǒng)模型，應(yīng)視研究目的和使用環(huán)境不同，選擇適當精度，以保證模型切題、實用，而又不致花費太多。系統(tǒng)模型化的原則例：不同使用環(huán)境的精度要求

1.5系統(tǒng)模型化的要求和原則分析法——分析解剖問題，深入研究客體系統(tǒng)內(nèi)部的細節(jié)（如結(jié)構(gòu)形式、函數(shù)關(guān)系等）。如利用邏輯演繹方法，從公理、定律導(dǎo)出系統(tǒng)模型。實驗法——通過對實驗結(jié)果的觀察和分析，利用邏輯歸納法導(dǎo)出系統(tǒng)模型。數(shù)理模型方法是典型代表。綜合法——既重視實驗數(shù)據(jù)又承認理論價值，將實驗數(shù)據(jù)與理論推導(dǎo)統(tǒng)一于建模之中。通常利用演繹方法從已知定理中導(dǎo)出模型，對于某些不詳之處，則利用實驗方法來補充，再利用歸納法從實驗數(shù)據(jù)中搞清關(guān)系，建立模型。。經(jīng)驗法——通過專家之間啟發(fā)式討論，逐步完善對系統(tǒng)的認識，構(gòu)造出模型來。其本質(zhì)集中了專家對于系統(tǒng)的認識及經(jīng)驗。主要有Delph法。辯證法——其基本觀點認為系統(tǒng)是一個對立統(tǒng)一體，是由矛盾的兩方面構(gòu)成的，因此必須構(gòu)成兩個相反的分析模型，相同數(shù)據(jù)可以通過兩個模型來解釋，這樣關(guān)于未來的描述和預(yù)測是兩個對立模型解釋的辯證發(fā)展的結(jié)果。針對不同的系統(tǒng)對象，可用以下方法建造系統(tǒng)的模型：基本模型化方法1.6系統(tǒng)模型化基本方法系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型化技術(shù)02

要素集分析相關(guān)性分析層次性分析特定整體功能整體性分析要了解系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，一個有效方法就是建立系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型，而結(jié)構(gòu)模型技術(shù)已發(fā)展到一百余種，其中最著名的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型化技術(shù)之一就是解析結(jié)構(gòu)模型。20世紀70年代以來，解析結(jié)構(gòu)模型在社會經(jīng)濟系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，如在區(qū)域環(huán)境規(guī)劃和農(nóng)業(yè)區(qū)劃方面、技術(shù)評估和系統(tǒng)診斷方面等。2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型化技術(shù)概述解釋結(jié)構(gòu)模型（InterpretiveStructuralModeling）是JohnN.Warfield（1925-2009）在1973年提出的，用于分析復(fù)雜的社會經(jīng)濟系統(tǒng)。其基本思想是：通過利用專家的經(jīng)驗和知識將復(fù)雜系統(tǒng)分解為若干子系統(tǒng)，并構(gòu)造多層的結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)模型。2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型化技術(shù)概述解析結(jié)構(gòu)模型的特點解析結(jié)構(gòu)模型屬靜態(tài)的定性模型。基本理論是圖論，通過一些基本假設(shè)和圖、矩陣運算，可得可達性矩陣；再通過人-機結(jié)合，分解可達性矩陣，使復(fù)雜的系統(tǒng)分解成多級遞階結(jié)構(gòu)形式。2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型化技術(shù)概述解析結(jié)構(gòu)模型分析步驟組織一個工作小組；設(shè)定問題；選擇構(gòu)成系統(tǒng)的要素；根據(jù)要素之間的相互影響關(guān)系，建立鄰接矩陣；計算可達性矩陣，分解建立結(jié)構(gòu)模型；建立解析結(jié)構(gòu)模型。2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型化技術(shù)概述

幾個相關(guān)的數(shù)學(xué)概念2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型化技術(shù)概述節(jié)點：系統(tǒng)的要素有向邊：要素之間的相互關(guān)系“影響”“取決于”“先于”“需要”“導(dǎo)致”2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型化技術(shù)概述例：溫帶草原食物鏈1.草 2.兔 3.鼠 4.吃草的鳥 5.吃草的昆蟲6.捕食性昆蟲7.蜘蛛8.蟾蜍9.吃蟲的鳥10.蛇11.狐貍12.鷹和貓頭鷹幾個相關(guān)的數(shù)學(xué)概念2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型化技術(shù)概述

幾個相關(guān)的數(shù)學(xué)概念2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型化技術(shù)概述例：一個4單元系統(tǒng)的關(guān)系圖和鄰接矩陣。1324幾個相關(guān)的數(shù)學(xué)概念

2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型化技術(shù)概述與關(guān)系圖一一對應(yīng)矩陣元素運算遵循布爾矩陣運算法則幾個相關(guān)的數(shù)學(xué)概念注意2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型化技術(shù)概述

幾個相關(guān)的數(shù)學(xué)概念（3）布爾矩陣運算2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型化技術(shù)概述

1次矩陣布爾運算

1324（4）可達性幾個相關(guān)的數(shù)學(xué)概念

2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型化技術(shù)概述

幾個相關(guān)的數(shù)學(xué)概念2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型化技術(shù)概述

幾個相關(guān)的數(shù)學(xué)概念2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型化技術(shù)概述反例：1324

2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型化技術(shù)概述

幾個相關(guān)的數(shù)學(xué)概念2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型化技術(shù)概述練習(xí)：求下列鄰接矩陣的可達陣2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型化技術(shù)概述

2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型化技術(shù)概述（8）可達性與傳遞性圖論中的可達性對應(yīng)于二元關(guān)系中的傳遞性。ISM中總假定所涉及的關(guān)系具有傳遞性。幾個相關(guān)的數(shù)學(xué)概念2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型化技術(shù)概述解析結(jié)構(gòu)模型分析步驟組織一個工作小組；設(shè)定問題；選擇構(gòu)成系統(tǒng)的要素；根據(jù)要素之間的相互影響關(guān)系，建立鄰接矩陣；計算可達性矩陣，分解建立結(jié)構(gòu)模型；建立解析結(jié)構(gòu)模型。2.2解析結(jié)構(gòu)模型的劃分關(guān)系劃分區(qū)域劃分級別劃分是否強連接劃分級上等價關(guān)系劃分強連接子集的劃分2.2解析結(jié)構(gòu)模型的劃分

2.2解析結(jié)構(gòu)模型的劃分

2.2解析結(jié)構(gòu)模型的劃分

目的：將系統(tǒng)分成若干獨立、無直接或間接影響的子系統(tǒng)。

可達集

先行集思路：將底層單元作為標準進行區(qū)域的劃分。2.2解析結(jié)構(gòu)模型的劃分

提問：頂層單元怎么定義？

2.2解析結(jié)構(gòu)模型的劃分

這種劃分對經(jīng)濟區(qū)劃分、行政區(qū)、功能和職能范圍等劃分工作很有意義。

2.2解析結(jié)構(gòu)模型的劃分例：對一個7單元系統(tǒng)的區(qū)域劃分關(guān)系圖可達性矩陣

2.2解析結(jié)構(gòu)模型的劃分i

R(ei)A(ei)R(ei)∩A(ei)12345671,5,723,5,62,453,5,65,712,43,641,3,5,6,73,61,7123,6453,67區(qū)域劃分表

2.2解析結(jié)構(gòu)模型的劃分

區(qū)域劃分：子系統(tǒng)I子系統(tǒng)II子系統(tǒng)I子系統(tǒng)II

2.2解析結(jié)構(gòu)模型的劃分

思路：級別劃分在每一區(qū)域內(nèi)進行。(1)ei為頂層單元的條件為R(ei)=R(ei)∩A(ei)(2)在劃分表中把頂層單元暫時去掉(3)再用同樣方法可求次一級的“頂層單元”；(4)如此繼續(xù)可逐級把各單元劃分出來。目的：將系統(tǒng)按區(qū)域?qū)⑺袉卧年P(guān)系層級劃分出來，形成系統(tǒng)的層級結(jié)構(gòu)。2.2解析結(jié)構(gòu)模型的劃分

問題：從下向上怎么劃分？

2.2解析結(jié)構(gòu)模型的劃分例：上面區(qū)域劃分的基礎(chǔ)上進行級別劃分

2.2解析結(jié)構(gòu)模型的劃分i

R(ei)A(ei)R(ei)∩A(ei)13567241,5,73,5,653,5,65,722,413,61,3,5,6,73,61,72,4413,653,6724級別劃分表—從上往下

2.2解析結(jié)構(gòu)模型的劃分i

R(ei)A(ei)R(ei)∩A(ei)13567241,5,73,5,653,5,65,722,413,61,3,5,6,73,61,72,4413,653,6724級別劃分表—從上往下

去掉2.2解析結(jié)構(gòu)模型的劃分i

R(ei)A(ei)R(ei)∩A(ei)136741,5,73,5,63,5,65,72,413,63,61,7413,6