系统工程知识点整理
第一章:
1.早期的系统思想具有”只见森林”和比较抽象的特点.15世纪以后的系统思想具有”只见树木”和比较具体化的特点.19世纪自然科学取得巨大成就,尤其是能量转化,细胞学说,进化论这三大发现,这个阶段的系统思想具有”先见森林,后见树木”的特点.
2.信息论是研究信息的提取,变换,存储与流通等特点和规律的理论.
3.中国学者在系统工程领域的代表作有钱学森的《工程控制论》，华罗庚的《统筹法》和许国志的《运筹学》。
4.系统工程的研究对象是组织化的大规模复杂系统。
5.系统是由两个以上有机联系，相互作用的要素组成，具有特定的功能，结构和环境的整体。该定义有以下四个要点：①系统及其要素②系统和环境③系统的结构④系统的功能
6.系统的一般属性：①整体性 ②关系统联性 ③环境适应性
7.大规模复杂系统的特点：①系统的功能和属性多样 ②系统通常由多维且不通质的要素构成 ③一般为人—机系统，而人及其组织或群体表现出固有的复杂性④由要素间相互作用关系所形成的系统结构日益复杂化和动态化 ⑤具有规模庞大和经济性突出等特点。
8.系统的类型：①自然系统和人造系统 ②实体系统和概念系统 ③动态系统和静态系统 ④封闭系统和开放系统（封闭系统是指系统和环境之间没有物质，能量和信息的交换，因而呈现出一种封闭状态的系统）
9.系统工程：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。
10.软件工程处理的对象主要是信息，着重为决策服务。
第二章：
11.系统工程方法论：就是分析和解决系统开发，运作及管理实践中的问题所应遵循的工作程序，逻辑步骤和基本方法。
12.霍尔三维结构是由美国学者A.D.霍尔等人在大量工程实践的基础上，于1969年提出的。霍尔三维结构集中体现了系统工程方法的系统化，综合化，最优化，程序化和标准化等特点。
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1 系统工程导论期末复习资料
一、系统工程基础理论
1. 什么是系统？系统的特性有那些？
答：系统是由相互制约、相互作用的一些组成部分组成的具有某种功能的有机整体。系统的特点有：整体性、集合性、层次性、相关性、目的性、环境适应性。
2. 什么是系统工程？系统工程的特点是什么?系统工程方法的特征是什么？系统工程的理论基础有哪些？什么是系统工程方法论
答：系统工程是从整体出发合理开发、设计、实施和运用系统技术从而达到全局最优的一门工程技术，它是系统科学中直接改造世界的工程技术。
系统工程具有三个基本特点：整体性、综合性、最优性。
系统工程方法的特征：先总体后详细的设计程序、综合即创造的思想、系统工程的“软科学"性.
系统工程的理论基础：系统论、信息论、控制论以及运筹学等。
控制论的发展经历了：经典控制论、现代控制论、大系统控制论 三个时期.
控制论最重要的观点是：反馈和信息。
系统工程方法论是分析和解决系统开发、运作及管理实践中的问题所应遵循的工作程序、逻辑步骤和基本方法，是系统工程考虑和处理问题的一般方法和总体框架。
3. 作为系统工程重要基础的信息论可分为哪三种不同的类型？
答:狭义信息论、一般信息论、广义信息论.
4. 霍尔系统工程方法论和切克兰德系统工程方法论的核心是什么？其方法和步骤各有什么特点?二者有何区别和联系？霍尔三维体系结构的具体内容？霍尔三维集中体现了系统工程方法的哪些特点？
霍尔系统工程方法论的核心是“最优化”，切克兰德系统工程方法论的核心是“比较”和“学习"。
霍尔系统工程方法论的步骤为:弄清问题 → 目标选择 → 方案设计 → 建立数学模型 → 最优化
→ 决策 → 实施。
切克兰德系统工程方法论的步骤为：问题现状说明 → 弄清关联因素 → 概念模型 → 改善概念模型 → 比较 → 实施.
霍尔的三维体系结构指的是知识维、时间维和逻辑维。
第一章 系统工程概述
第一节 系统工程的产生、发展及应用
一、系统思想的产生与发展
1. 朴素的系统思想及其初步实践
古希腊的唯物主义哲学家德谟克利特曾提出“宇宙大系统”的概念，并最早使用“系统”一词；辩证法奠基人之一的郝拉克里特认为“世界是包括一切的整体”；后人把亚里士多德的名言归结为整体大于部分的总和，这是系统论的基本原则之一。
中国古代，春秋末期的思想家老子阐明了自然界的统一性；西周时代，出现了构成世界的“五行说”（金木水火土）；东汉时期张衡提出了“浑天说”。
秦汉之际成书的中国古代医学典籍《内经》包含了丰富的系统思想。被称为朴素系统思想的结晶。
2. 科学系统思想的形成
古代朴素的系统思想用自发的系统概念考察自然现象，其理论是想象的，有时是凭灵感产生出来的。早期的系统思想具有“只见深林”和比较抽象的特点。
15世纪下半叶以后，力学、天文学、物理学、化学和生物学相继从哲学的统一体中分离出来，形成了自然科学。从此古代朴素的唯物主义哲学思想就逐步让位于形而上学的思想。这时的系统思想具有“只见树木”和具体化的特点。
19世纪自然科学在能量转化、细胞学说、进化论这三大发现，使人类对自然过程相互联系的认识有了质的飞跃，为辩证唯物主义的科学系统观奠定了物质基础。这个阶段系统思想具有“先见深林，后见树木”的特点。
二、 系统理论的形成与发展（识记）
系统论或狭义的一般系统论，是研究系统模式、原则和规律，并对其功能进行数学描述的理论。其代表人物是奥地利理论生物学家贝塔朗菲。
控制论是研究各类系统的控制和调节的一般规律的综合性理论，“信息”与“控制”等是其核心概念。它是由数学家维纳在20世纪40年代创立的。
信息论是研究信息的提取、变换、存储与流通等特点和规律的理论。
20世纪下半叶，系统理论对管理科学与工程实践产生了深刻影响。系统工程学的创立，则是发展了系统理论的应用研究，他为组织管理系统的规划、研究、设计、制造、实验和使用提供了一种有效的科学方法。
系统工程方法论-用于解决复杂系统问题的一套工作步骤、方法、工具和技术。系统工程方法论是在综合应用运筹学、控制论、信息论、管理科学、心理学、经济学以及计算机科学等有关学科的理论和方法的基础上形成的科学思想和方法。 发展概况 系统工程方法论是在系统工程的实践中不断形成和发展起来的。早在1957年，美国学者H.H.古德和R.E.麦克霍尔在《系统工程》一书中就对工作步骤、工具和技术等方面作过较为系统的描述。到了60年代，许多系统工程学者根据实践经验，总结出了系统工程方法论的许多有关步骤、内容和方法，虽然这些工作成果在形式上不尽相同，但基本思想还是一致的，其中以霍尔的方法论最具代表性。美国学者A.D.霍尔在1969年利用结构分析法提出著名的霍尔三维结构，使系统工程的工作阶段和步骤更为清晰明了。40～60年代，系统工程主要用来寻求各种作战问题的最优策略，同时也用于研究一些与组织和管理大型工程项目有关的技术。70年代以来，系统工程开始广泛应用于研究社会经济的发展战略问题，涉及的各种社会经济因素往往具有复杂多变和不确定性的特点。为了适应这种发展的需要，有些学者对霍尔方法论特别是其中的工作步骤提出不少修正。例如英国兰彻斯特大学的切克兰德系统地提出了修正的意见。他认为完全按照解决工程技术问题的思路来解决社会经济问题存在很多困难，因为社会经济系统中的许多问题很难象工程技术系统那样事前就弄清需求关系，所以很难按若干评价标准设计出符合需求的最优系统方案。针对这种情况，他提出解决社会经济系统问题的工作步骤和相应的一些方法。虽然系统工程方法在不断发展，但霍尔三维结构仍不失为系统工程方法论的一个基本框架。 工作步骤 解决系统工程实践中的有关问题必须遵循一定的工作步骤。在解决工程技术系统中的问题时，常遵循霍尔三维结构中的逻辑维中所列出的工作步骤，这就是：①明确问题；②设计评价指标体系；③系统综合；④系统分析；⑤最优化；⑥决策；⑦实施计划。对于社会经济系统，除上述工作步骤外，还可以采用切克兰德方法论的工作步骤,即:①说明问题现状；②弄清关联因素;③建立概念模型；④改善概念模型；⑤比较;⑥实施。切克兰德方法论工作步骤的核心不是“最优化”，而是“比较”或“学习”，从对模型和现状的比较中学习改善现状的途径。“比较”的含义包括组织讨论和听取各方面的意见在内，因而不拘泥于建立数学模型来定量描述系统的最优解。这正是反映了社会经济系统的特点和人在这类系统中的积极因素。 方法 在系统工程实践中，已研究出不少系统工程方法,例如50年代美国兰德公司提出的系统分析法,1961年得到美国国防部的正式承认和贯彻。从广义上说，系统分析是系统工程的同义词，从狭义上来说，它是霍尔三维结构的逻辑维中的一个步骤。其后又有成本效益分析(CEA)、规划计划预算系统(PPBS)等。50年代后期,由于组织和管理大型工程系统的需要而研究出计划协调技术(PERT)、关键路线法(CPM)等网络方法,在此基础上又陆续研究出图解协调技术（GERT）、排队图解协调技术(Q-GERT)、风险协调技术(VERT)等。此外，盈亏分析、灵敏度分析、风险分析、折衷研究等，也都是系统工程常用的方法。 工具 系统工程广泛应用运筹学、控制论、信息论和计算机技术等有关学科的理论和方法，作为分析问题和解决问题的工具。此外，投入产出法、计量经济学、系统动力学、价值工程、可靠性工程、系统安全工程等也常被用作解决工程技术系统和社会经济系统的工具。而数理统计、概率论、微分方程、线性代数、模糊数学等数学方法更作为定性分析和定量分析的有效工具获得普遍使用。 技术 为解决系统工程各类问题的需要，对有关的方法和工具进行合理的组合，就构成了相应的实用技术。系统工程中最常用的技术有：建模、仿真(模拟)、最优化技术、决策分析、预测技术和技术评估等。例如，在明确目标步骤中，常常应用各种预测技术对未来进行推测和估计；在系统综合步骤中，可以应用方案生成技术来帮助形成方案；在系统分析步骤中，更需要用各种建模技术和最优化技术来分析各种备选方案的功能、费用和效益等技术经济指标；在决策步骤中，则要使用决策分析、多目标决策等。 系统工程方法论正在不断发展和不断完善，还在不断研究出一些新方法，用于解决各种实践问题，它也常常根据需要选用其他学科领域中的新方法来充实和丰富自己的内容。 霍尔三维结构又称霍尔的系统工程，后人与软系统方法论对比，称为硬系统方法论（Hard System Methodology ,HSM）。是美国系统工程专家霍尔(A·D·Hall)于1969年提出的一种系统工程方法论。它的出现，为解决大型复杂系统的规划、组织、管理问题提供了一种统一的思想方法，因而在世界各国得到了广泛应用。霍尔三维结构是将系统工程整个活动过程分为前后紧密衔接的七个阶段和七个步骤，同时还考虑了为完成这些阶段和步骤所需要的各种专业知识和技能。这样，就形成了由时间维、逻辑维和知识维所组成的三维空间结构。其中，时间维表示系统工程活动从开始到结束按时间顺序排列的全过程，分为规划、拟定方案、研制、生产、安装、运行、更新七个时间阶段。逻辑维是指时间维的每一个阶段内所要进行的工作内容和应该遵循的思维程序，包括明确问题、确定目标、系统综合、系统分析。优化、决策、实施七个逻辑步骤。知识维列举需要运用包括工程、医学、建筑、商业、法律、管理、社会科学、艺术、等各种知识和技能。三维结构体系形象地描述了系统工程研究的框架，对其中任一阶段和每一个步骤，又可进一步展开，形成了分层次的树状体系。
