当前位置：文档之家 › 第1章系统与系统工程.ppt

第1章系统与系统工程.ppt

  • 格式：ppt
  • 大小：60.54 KB
  • 文档页数：16

下载文档原格式

  / 16

合集下载

第一章系统与系统理论概述

第一章系统与系统理论概述

多值响应特性 循环特性 间断（跳跃） 特性 失灵特性 折叠特性 .

3.系统的特征 .
3.1 3.2 3.3 3.4

整体性 . 相关性 . 目的性 . 环境适应性 .
3.1 整体性 .
系统的整体性主要表现为系统的整体功能， 这种整体功能不是各组成要素功能的简 单叠加，而是呈现出各组成要素所没有 的新功能。 “整体不等于部分和” Fs >、=、< F1+F2+F3+……+Fi Fs:系统的整体功能 Fi:各要素的功能(i=1,2,3…n)
边界

把系统和环境分开来的某种界限，叫做 系统的边界。从空间结构看，边界是把 系统与环境分开来的所有点的集合。从 逻辑上看，边界是系统构成关系从起作 用到不起作用的界限，系统质从存在到 消失的界限。
系统与环境的关系


系统与环境相互作用、相互联系是通过 交换物质、能量、信息实现的。系统能 够与环境进行交换的特性，称为开放性。 系统自身抵制与环境交换的特性，称为 封闭性。系统性是封闭型与开放性的对 立统一。 按照系统与环境的关系，可划分出开放 系统和封闭系统。
1.结构决定功能 .
结构使系统形成了不同于诸要素的新物 质。 要素的行为在一定约束条件和协同作用 下决定着系统的功能，“约束”和“协 同”是系统结构所赋予的。


2.功能具有反作用 .
功能具有相对独立性，对结构有巨 大的反作用。 它们相互作用而有相互转化。


3.结构功能分析 .
同功同构 同功异构 异构同功 异构异功
系统环境互塑共生原理


环境对系统有两种相反的作用或输入，给系统 提供生存发展所需要的空间、资源、激励或其 它条件，是积极的作用、有利的输入，统称为 资源。给系统施加约束、扰动、压力甚至危害 系统的生存发展，是消极的作用、不利的输入， 统称为压力。 这两种作用都会在系统的形态、特性、行为等 方面打上环境的烙印。

01系统工程-吴祈宗第1章

01系统工程-吴祈宗第1章
4
近代对世界、整体和部分的看法有了更深一 步认识，但是逐渐把世界看成是机械的、可 以分解为若干独立的部分；还原论占了统治 地位。到后来，这些学者也形成了有机体的 概念，同时认为宇宙系统是自组织演化的。 马克思、恩格斯的系统思想是辨证唯物的。 在恩格斯看来，整个世界是一个有机联系起 来的复杂的系统，物质世界是有层次的；马 克思认为整体不等于部分的简单相加，各个 部分之间协同配合好时可以产生新的东西， 新的力量。
26
1.2.2 系统工程的形成和发展
(1)．系统工程的初创阶段：个别研究和简 单应用
1940年，在美国等国家的电讯工业部门中， 为完成巨大规模的复杂工程和科学研究任务， 开始使用系统观点和方法处理问题；第二次 世界大战期间，产生了运筹学，以后成为系 统工程的重要理论基础；1940年至1945年， 美国制造原子弹的“曼哈顿”计划，采用了 系统工程方法，取得成功；1948年美国兰德 公司成立，发展了系统分析方法，成为系统 工程的重要方法。
15
(5)．目的性 系统工程研究的对象系统都具有一定 的目的性，要达到既定的目的，系统 必须具有一定的功能； 系统的目的一般用更具体的目标来体 现。比较复杂的社会经济系统一般都 具有多个目标，需要用一个指标体系 来描述系统的目的。 为了实现系统的目的，系统必须具有 控制、调节和管理的功能。
16
(6)．环境适应性 任何系统都是在一定的环境中产生， 又在一定的环境中发展； 系统与外界环境产生物质、能量和 信息交换，外界环境的变化必然会 引起系统内部的变化； 系统必须适应外部环境的变化，理 想系统必须能够经常与外界环境保 持最优适应状态。
3
1.1.1 系统概述 (1) 西方传统系统思想演化 公元前五、六百年，古希腊的哲学家和 科学家就探索了系统的基本思想，认识 到世界是一个系统，由一些基本要素组 成；并认识到整体和部分的辨证关系。 著名古希腊哲学家亚里士多德 （Aristotle）在公元前三百多年就提出 整体是由部分组成，整体大于各个部分 的总和。

西安交大系统工程课件1

西安交大系统工程课件1

阶段
年代（份） 1930
重大工程实践或事 重要理论与方法贡献 件 美国发展与研究广 正式提出系统方法（Systems 播电视 approach）的概念 美国实施彩电开发 采用系统方法，并取得巨大成 计划 功 美国Bell电话公司 正式使用系统工程（Systems 开发微波通讯系统 Engineering）一词 英、美等国的反空 产生军事运筹学（Military 袭等军事行动 Operations Research）,也即 军事系统工程
I 1940
II
第二次世界 大战期间
本世纪40年 代 II 1945 40年代后期 到50年代初 期
美国研制原子弹的 运用SE，并推动了其发展（1万 “曼哈顿计划” 5千人，运用系统工程的方法） 美国空军建立兰德 曾经提出系统分析（Systems （RAND）公司 analysis）概念，强调了其重 要性 运筹学的广泛运用与发展、控制论的创立与应用、 电子计算机的出现，为SE奠定了重要的学科基础

美国H.切斯纳
系统工程则是按照各个目标进行权衡， 全面求得最优解（或满意解）的方法，并 使各个组成部分能够最大限度地互相适应。
日本学者三浦武雄
跨学科，因为系统工程的目的是研究 系统，而系统不仅涉及到工程学的领域， 还涉及到社会、经济和政治等领域，为了 圆满解决这些交叉领域的问题，除了需要 某些纵向的专门技术以外，还要由一种技 术从横向把他们组织起来，这种横向技术 就是系统工程。
(5) 交通运输系统工程 研究铁路、公路、航运、航空综合运 输规划及其发展战略，铁路运输规划， 铁路调度系统，公路运输规划，公路运 输调度系统，航运规划，航运调度系统， 空运规划，空运调度系统，综合运输规 划，综合运输优化模型，综合运输效益 分析。

系统工程第一章

系统工程第一章

5
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
6
确定系统的组成要素
（1）整体性
33
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。
34
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
25
（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
26
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
8
2012-11-5
（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。。

9
（3）目的性

系统工程(完整版)

系统工程(完整版)
28

② 逻辑维

e) 系统方案的优化与选择：用数学规划等定量的 优化方法去判别各种方案的优劣，以进行方案选 择。
f) 决策：以指标体系为评价准则，在考虑决策者 的偏好等基础上，选择最优方案。 g) 实施计划：按决策结果制定实施方案和计划。
29

③ 知识维
知识维是指各工作步骤所需的各门 专业知识，由于系统工程是个综合 性的交叉学科，在上述各阶段中， 执行任何一步都会涉及多种专业技 术，如社会科学、工程技术、法律、 商业、医药、艺术等等。
社会经济系统、经营管理系统、军 事指挥系统等等。
系统工程在自然科学与社会科学之间架设了一 座沟通的桥梁。
17
2.系统工程的理论基础
• 从系统工程的定义可以看出，系统工程
是一门跨学科的边缘性交叉学科，它包括
自然、社会及工程设计分析等方面的知识，
它是由一般系统论、经济控制论、运筹学
等学科相互渗透、交叉发展而形成的。
第一章 系统与系统工程
一、系统工程的应用举例 二、系统 三、系统工程 四、系统工程方法论
1
一、 系统工程的应用举例
三峡水利工程
• 是我国建国以来最大的工程项目，它的论证、 组织、实施与管理可以说就是一个庞大的系统 工程问题，这项工程涉及到了国家及地方的众 多部门，如水利、电力、能源、文物、生态、 移民等等，涉及到几个省的上百个县市，同时 实施过程要由众多单位共同努力，时间横跨将 近20年。
（1）问题 （2）目的及目标 （3）方案 （4）模型 （5）评价 （6）决策者
34
系统工程方法论
弄清问题
|
目标选择
|
系
拟定方案
|
建立模型
|

系统工程(完整版PPT课件)

系统工程(完整版PPT课件)

至今还没
有统一定
义
13
系统工程的定义
(3)日本学者三浦武雄指出：“系统工程与其它工程学不同之处在 于它是跨越许多学科的科学，而且是填补这些学科边界空白的边 缘科学。因为系统工程的目的是研究系统，而系统不仅涉及到工 程学的领域，还涉及到社会、经济和政治等领域，为了圆满解决 这些交叉领域的问题，除了需要某些纵向的专门技术以外，还要 有一种技术从横向把它们组织起来，这种横向技术就是系统工程 ，也就是研究系统所需的思想、技术和理论等体系化的总称。”
6
系统概念的形成
15世纪下半叶以后： “只见树木” 具体化
19世纪： “先见森林，后见树木”
辨证唯物主义： 世界是由无数相互关联、
相互依赖、相互制约和
科学系统思 想的实质
相互作用的过程所形成 的统一整体。
7
系统的概念
系统是由两个以上有机联系、相互作用的 要素所组成，具有特定功能、结构和环境 的整体。
➢ 一台机器、一个部门、一项计划、一个研究项 目、一种组织、一套制度都可以看成一个系统;
➢ 系统的存在具有普遍性;
➢ 系统的概念是相对的而不是绝对的，它没有绝 对规模的界限。
8
2.系统的特性
1）集合性。系统是由两个以上的可以相互区别的要素所组成。
2）相关性。组成系统的各要素之间具有相互联系、相互作用 、相互依赖的特定关系。某—要素若发生变化则会影响其他 要素的状态变化。
4
第一章 系统与系统工程
一、系统工程的应用举例 二、系统 三、系统工程 四、系统工程方法论
5
二、 系统
1.系统的概念
系统概念的形成
只见森林
➢公元前古希腊对“宇宙大系统”的认识；
➢我国西周时期的“阴阳二气”及金、木、 水、火、土“五行”；

系统工程课件第一章(1)

（COOPETITION；GUANXI） 科学发展观引起普遍关注（系统发展观）
v 管理科学的发展与管理人才培养

管理科学发展的“制高点” ——系统化管理
T型人才
系统工程课件第一章(1)
导论：What
v SE是以大规模复杂系统（特 别是管理系统）为研究对象， 在系统理论、管理科学及其运 筹学、专业工程技术等学科基 础上形成的一门交叉学科。通 过学习，主要使学生掌握分析 与解决一般管理系统问题的思 想、程序和方法。
第一章 系统工程概述
系统工程的 产生、 发展 及应用
(二)系统理论的产生与发展
系统工程的研 究对象
一般系统论、控制论、信息论、 耗散结构理论、协同学及自组织理论
等是系统理论的重要内容和SE的理论基础。
。
SE的概念与 特点
系统工程课件第一章(1)
第一章 系统工程概述
系统工程的 产生、 发展 及应用
第三段
（课堂习题2）[2]
v 系统工程应用实例 [2] v （课程总结）[1]
第四段
系统工程课件第一章(1)
导论：Who/Where v Who/Where?
Who —— 学生为主体，教师为主导。 Where —— 将课堂内外的学习结合起来！
系统工程课件第一章(1)
导论：How
v How?
建议注坚重持系问统题思导1耳2考向、、说不严话许禁点3使迟平0名%用到时一，手及10次两机中%无次及途+(故扣交早期未除头退中到7接+0期扣%末除，考平三试时次）成无9绩平0时% 采用系统化3方、法不无成故绩缺。课作业一次未交及抄袭扣除
系统工程课件第一章(1)
2020/11/30
系统工程课件第一章(1)

系统与系统工程


3.1 处理复杂系统时的基本观点
?价值的观点 用最少的价值创造出最多的使用价值； 如何用最短的时间、最少的人、财、物去改造一个现 成的系统，用同样的人、财、物和时间去开发一个性 能最好的系统。
?发展的观点 一个最优的系统也不是一成不变的，随 着系统本身的发展、环境变化以及人们价值观念的变 化，选优的标准在发展。因此，系统要适应环境就必 须进行改造。
?工程技术人员为什么要学习系统工程
?看看实际系统参数设计中进行选择、决策的例子：精 度范围、尺寸大小、安装结构、测量范围、器件选型 ?工程设计过程就是一个实际系统的选型与决策过程 ?系统工程就是把 工程设计视为决策制定 过程的一门科 学。
3 系统工程方法论
?3.1 处理复杂系统时的基本观点 ?3.2 系统工程中常用的一些方法 ?3.3 霍尔的系统工程方法论 ?3.4 IPO图与IDEF0图 ?3.5切克兰德的系统工程方法论 ?3.6 物理-事理-人理方法论 ?3.7 系统工程的构思原则
2 系统工程的基本概念
?系统工程的例子
?在宋真宗时，皇城失火，宫殿烧毁，派大臣丁谓主持皇 宫修复工程。丁谓经过统盘筹划，提出了一个施工方案： 首先将皇宫前的大街挖成大沟，就地取土烧砖，省去远处 运土。然后把汴水引入大沟，用水路运输建筑器材，使工 程能顺利进行。等到皇宫修复后，再把碎砖废土填入沟中， 修复大街。(烧砖+运输+废物处理整体优化) ?哪些方面体现了系统的思想？用了哪些系统工程方法？
? 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，如图所示。
3.3 霍尔的系统工程方法论

系统工程第4版 教学PPT 作者 汪应洛 西安交通大学 主编 第1章 系统工程概述-PPT资料20页

“系统”作为系统理论、系统工程和整个系统科学的基本 研究对象，需要正确理解和深刻认识。
12
一、系统的概念及特点
系统的定义：系统是由两个以上有机联系、相互作 用的要素所组成，具有特定功能、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
国际应用系统 分析研究所 （IIASA）在维也 纳成立
SE的应用开始从 工程领域进入到社会 经济领域，并发展到 了一个重要的新阶段。
70年代 VI 80年代
SE的广泛应用在国际上达到高潮
SE在国际上稳定发展、在中国的研究 与应用达到高潮
三、系统工程在中国的发展及应用
上世纪50至60年代，我国的一些研究机构和著名学 者为SE的研究与应用作了理论上的探讨、应用上的偿试 和技术方法章 系统工程方法论 第三章 系统模型与模型化 第四章 系统仿真及系统动力学方法 第五章 系统评价方法 第六章 决策分析方法 第七章 战略研究与管理 第八章 系统工程应用实例
考试 合计
学时数 4 4 8 6 6 8 4 6 2 48
第一章 系统工程概述
第一节 系统工程的产生、发展及应用 第二节 系统工程的研究对象 第三节 系统工程的概念与特点 第四节 系统工程的应用领域
一、系统的概念及特点
系统的一般属性: （1）整体性 （2）关联性 （3）环境适应性
二、系统的类型
1、自然系统与人造系统 2、实体系统与概念系统 3、动态系统和静态系统 4、封闭系统与开放系统
第三节 系统工程的概念与特点
一、系统工程的概念
定义：用定量与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， 都可以统一地看成是一类工程实践，统称为 系统工程。
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2
1.2 系统的分类
自然系统和人造系统 实体系统与概念系统 静态系统与动态系统 封闭系统与开放系统 开环系统与闭环系统 简单系统、简单巨系统和复杂巨系统
3
1.3 系统的结构与功能
系统结构与功能的关系十分重要，结合所 学专业思考结构与功能的关系 系统结构决定系统功能 系统功能决定系统结构 系统结构与系统功能之间的多重对应关系
系统工程方法论、系统建模（仿真）理论、 系统分析理论、系统预测理论、系统评价理论、 系统决策理论等
11
与系统工程发展有关的学科分支表
创始人
冯·诺依曼 冯·贝塔朗菲 C·E·香农 N·维纳 冯·贝塔朗菲 钱学森 A·H·哥德 R·别依曼 M·D·曼萨诺维克 W·R·阿会布 R·罗森 L·扎德 I·普里高津 艾根 J·G·米勒 汤姆 P·齐格勒 H·哈肯
8
系统工程的进一步理解-2
系统工程是以复杂工程问题为研究对象的一 门交叉学科 ，既包括思维和管理方法，又包括 系统化的工程技术。
应用定量分析和定性分析相结合的方法，对 系统的构成要素、组成结构、信息交换和反馈控 制等功能进行分析、设计、制造和服务从而达到 最优设计、最优控制和最优管理的目的，通过各 种组织管理技术，使局部和整体之间的关系协调 配合，以实现系统的综合最优化。
分支学科名称
出现时间/年
对策论 一般系统论 信息论 控制论 开放系统理论 工程控制论 系统工程 动态规划论 一般系统的数学理论 自组织系统原理 自复制自动机 模糊集与系统 耗散结构理论 超循环理论 生命系统理论 突变理论 建模与仿真理论 协同学
1944 1945 1948 1949 1954 1957 1957 1961 1962 1962 1965 1969 1970 1970 1972 1972 1972 1977
是对传统理论与技术的系统化整合与应用
7
系统工程的进一步理解-1
系统工程运用系统的思想来指导工程规划、 工程管理、工程实施，是从系统的认识出发，进 行合理的研究和设计的工程技术。
因此可以把系统工程称作为达到系统目标而 对系统的构成要素、组织结构、信息流动和控制 机构等进行分析和设计的技术，它包括各种原理 和方法。如系统分析、网络分析、分解－协调技 术等。
9
系统工程的特征
技术综合性 规划整体性 数据中心性 方法分层性 开发高效性 系统大型性
定量分析和定性分析相结合
10
1.5 系统工程的理论体系
系统工程的主要理论是由一般系统论、控制 论、信息论、最优化理论等相互渗透、交叉发展 而形成的。 基础理论
一般系统论、控制论、信息论、运筹学等 应用理论
系统与系统工程
1.1 系统的概念 1.2 系统的分类 1.3 系统的结构与功能 1.4 系统工程的概念 1.5 系统工程的理论体系 1.6 系统工程的应用与展望
1
1.1 系统的概念
系统是由相互作用和相互依赖的若干组成部 分（要素）结合而成的、具有特定功能的有机整 体。
系统是一个不可分割的整体，如果硬要把一个系统分割 开来，那么它将失去其原来的性质。 形成系统的诸要素的集合永远具有一定的特性，或者表 现一定的行为。 一个系统中的任何部分可以被看作一个子系统，而每个 系统又可成为一个更大规模系统中的一个部分。
12
1.6 系统工程的应用与展望
系统思想
朴素系统思想 （中国、西方）
方法论
硬系统方法论 （Hall方法论）
方法 运筹学方法
近代系统思想 （机械系统为主）
软系统方法论 （Checkland方法论）
现代系统思想 （复杂系统为主）
整合方法论 （东方系统方法论）
软系统方法 批判系统方法 整合系统方法
技术应用 决策技术 综合集成技术 计算机仿真技术
系统功能与要素之间的关系可以归纳为下列 四种：
功能的相对独立性 功能对要素活动的依赖性 要素活动的相对独立性 要素活动对功能的依赖性
6
1.4 系统工程的概念
系统工程是组织管理系统的规划、研究、设 计、制造、试验和使用的科学方法，是一种对所 有系统都具有普遍意义的方法。（钱学森）
系统工程是一门立足整体，统筹全局，整体 与局部的辩证统一，有机结合分析和综合，运用 数学方法和பைடு நூலகம்算机工具，使系统达到整体最优的 方法性学科。
从所学专业的视角，思考下列问题 ➢ 系统的涵义 ➢ 系统工程的涵义 ➢ 系统结构与系统功能的关系 ➢ 系统工程方法与技术的应用前景
15
结束
16
13
系统工程的应用领域
社会系统工程 区域规划系统工程 能源系统工程 交通运输系统工程 工业及企业系统工程 航空航天系统工程 人口系统工程 信息系统工程
宏观经济系统工程 环境生态系统工程 水资源系统工程 农业系统工程 工程项目管理系统工程 智力开发系统工程 军事系统工程 物流系统工程
14
课堂讨论——系统与系统工程
一种结构多种功能、一种功能多种结构
4
系统的结构
系统的组成以系统的要素为基础，但是结构 并非简单地由要素来决定，而是取决于各要素及 其分布关系。
结构与要素之间的关系归纳为下列四种： 结构的相对独立性 结构对要素的依赖性 要素的相对独立性 要素对结构的依赖性
5
系统的功能
系统功能是指系统把所接受的作用（输入） 转换为对环境作用（输出）的方式。这种转换机 制也就是系统内部各种活动关系的总和。