系统分析的原则
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第三章系统建模与系统分析( System Modeling & System Analysis )1、系统建模及其方法2、系统分析及其方法目的:了解系统模型及建模方法掌握系统分析的基本方法3.1 系统模型第三章系统建模与系统分一、系统模型的定义与特性1.定义系统模型是对一个系统以某种确定形式( 文字、符号、图表、实物、数学公式等)进行描述、模仿和抽象,它反映系统的物理本质与主要特征。
..同一个系统根据不同的研究目的,可以建立不同的系统模型..同一个模型可以描述不同的系统。
2.特征..它是现实系统的抽象或模仿..它是由反映系统本质或特征的主要因素构成的;..它集中体现了这些主要因素之间的关系。
例3-1 :耐用消费品新旧更替模型研究国家某类耐用消费品(冰箱、洗衣机等)拥有情况。
假设家庭购买新冰箱并一直使用到其损坏或者报废。
故任一时刻,全国有一个用了不同时间的冰箱拥有量的分布。
.假定以一年为单位考察不同使用年限的冰箱的拥有量。
.任何已使用了i年的冰箱至少还能使用一年的概率为仇.假设冰箱的最长寿命为n 年.第k 年新购买的冰箱数目为u(k).、为什么要用系统模型..经济、方便、快速、安全..可以对“思想”或“政策”试验..可以导致对科学规律、理论、原理的发现。
..系统模型的作用是局限的实际系统模型模型化实验、分析比较现实意义解释结论三、系统模型的分类1. 按模型的形式分类实体、比例、模拟模型解析、逻网络、图物理模型概念模型数学模型任务书、说明书技术报告物理模型数学模型物理模型数学模型概念模型网络模型图表模型逻辑模型解析模型比例模型模拟模型实体模型系统增加研究的速度现实性减修改的方便性建模时抽象性建模费2. 按其它方式分类按相似程度分同构模型同态模型按结构特性分形象模型模拟模型符号模型数学模型启发式模型按对对象的了解程度分白箱模型黑箱模型灰箱模型四、数学模型的优势数学模型——使用最广泛的模型..定量分析的基础;..它是系统预测和决策的工具..它可变性好,适应性强,分析问题速度快、省时、省钱,便于计算机处理。
系统定义:系统是由相互联系、相互作用的诸要素组成的具有一定功能的有机整体。
系统与要素之间的相互作用:1、系统通过整体作用支配和控制要素;2、要素通过相互作用决定系统的特性和功能;3、系统与要素的概念是相对的。
系统特性:整体性、相关性、目的性和适应性。
老三论:一般系统论、控制论和信息论。
新三论:耗散结构理论、协同论和突变论。
一般系统论:创世人是奥地利生物学家贝塔朗菲于1947年提出。
控制论:1948年美国科学家维纳信息论:美国贝尔电话研究所的数学家香农,1948年《通信的数学理论》标志信息论的诞生。
耗散结构理论:是20世纪70年代由比利时物理科学家普利高津。
协同论:是20世纪70年代由联邦德国的物理学家哈肯提出。
突变论:1972年法国数学家托姆《结构稳定性与形态发生学》标志创立。
系统分类:以系统形成原因:自然系统与人造系统;以形成系统要素有形或无形分为实体系统和概念系统;以系统是否与为外界环境有物质、能量或信息交换为标准分为封闭系统和开放系统;以系统形态是否随时间变化为标准分为静态系统和动态系统。
交通运输系统由公路运输系统、铁路~、水路~、航空~、管道~构成的一个复杂大系统。
基本构成要素包括载运工具、通路、场站、动力、控制与通信、人员及运营管理六大部分。
公路运输系统特点:机动灵活、适应性强,深入性和方便性好,能满足多方面、多中运输的需求。
实现门到门直达运输,避免中转环节,减少货损货差。
原始投资少,资金周转快,回收期短,利润大。
铁路运输:能提供较大的线路输送能力和通过能力。
不受气候、季节条件的限制和影响,不像水路运输,受水系方向、水量大小以及拦堤截坝的影响。
耗能省,安全性活、污染少。
水路运输:载运量大,劳动生产率高。
航道通过能力高,技术上的发展潜力大,运输成本低。
水运投资省,见效快,占地少;运输货种几乎不受限制,特别适宜运输长大件。
航空:速度快,机动性大。
建设周期短,投资少,回收快。
占地少,舒适、安全。
一、系统基础理论内容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、关联性、环境适应性、层次性、目的性。
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?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。
3.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。
4.什么是系统分析?系统分析的意义是什么?系统分析的特点是什么?答:系统分析是一种运用建模及预测、优化、仿真、评价等技术对系统各个方面进行定量和定性相结合的分析为达到费用和效益最佳的辅助决策的方法和过程。
系统分析的意义:(1)系统在结构上十分复杂,系统分析有助于全面了解系统从而更好的维护和运行系统。
(2)系统分析为系统运行目的决策提供各种分析数据,使决策更为准确。
系统分析的特点是:(1)以系统观点为指导思想(2)以整体效益为目标(3)以特定问题为研究对象(4)运用定量和定性的分析方法(5)价值判断原则5.系统分析有哪些要素? 系统分析的步骤是什么? 系统分析的原则有哪些?答:系统分析的要素:问题、目的及目标、方案、模型、评价、决策。
二系统的分析学习目标节次考试内容考核要求考试属性系统的分析①系统分析的一般步骤必考+加试c②系统分析的主要原则 a③分析影响系统优化的因素 c一、系统分析1.系统分析的定义(1)每个人都会面临选择,面临决策。
决策方法有经验决策和科学决策。
系统分析是一种科学决策的方法。
(2)系统分析是为了发挥系统的功能,实现系统的目标;运用科学的方法对系统加以周详的考察、分析、比较、试验,并在此基础上拟订一套有效的处理步骤和程序,或对原有的系统提出改进方案的过程。
2.系统分析的一般步骤(1)系统分析的出发点是为了发挥系统的整体功能,目的是寻求解决问题的最佳决策。
(2)系统分析的一般步骤包括:①明确问题,设立目标;②收集资料,制定方案;③分析计算,评价比较;④检验核实,作出决策。
3.系统分析的主要原则(1)整体性:要先分析整体,再分析部分;先看全局,后看局部;先看全过程,再看某一个阶段;先看长远,再看当前。
(2)科学性:尽可能运用科学方法和数学工具进行定量分析。
(3)综合性:需要综合分析,统筹兼顾,不可顾此失彼,因小失大。
二、系统的优化1.系统的优化的定义系统优化是指在给定的条件(或约束条件)下,根据系统的优化目标,采取一定的手段和方法,使系统的目标值达到最大化(或最小化)。
要实现系统优化,就必须清楚:(1)目标函数(目标值与变量之间的函数关系);(2)约束条件(不能人为调节的限制条件);2.影响系统优化的因素影响系统优化的因素是指对系统的目标函数产生显著影响,并且可以人为调节的因素。
系统优化的意义是获得系统的最大效益。
通常通过优化的目标和决策变量之间的关系,寻求得到最优解(最好条件或最好结果)。
例1如图1所示是一款铺在客厅里的跳舞毯,设计时需要统筹兼顾、安全可靠、造型美观、成本低、音效优美等诸多目标。
这体现了系统分析的()图1A.科学性原则B.综合性原则C.动态性原则D.整体性原则答案 B解析运用系统分析的方法处理具体问题时要遵循整体性原则、科学性原则、综合性原则三个主要原则。
贝塔朗菲系统分析方法的基本原则贝塔朗菲系统分析方法的基本原则1968年贝塔朗菲的专著《一般系统论──基础、发展和应用》,总结了一般系统论的概念、方法和应用。
1972年他发表《一般系统论的历史和现状》,试图重新定义一般系统论。
贝塔朗菲认为,把一般系统论局限于技术方面当作一种数学理论来看是不适宜的,因为有许多系统问题不能用现代数学概念表达。
一般系统论这一术语有更广泛的内容,包括极广泛的研究领域,其中有三个主要的方面。
①关于系统的科学:又称数学系统论。
这是用精确的数学语言来描述系统,研究适用于一切系统的根本学说。
②系统技术:又称系统工程。
这是用系统思想和系统方法来研究工程系统、生命系统、经济系统和社会系统等复杂系统。
③系统哲学:它研究一般系统论的科学方法论的性质,并把它上升到哲学方法论的地位。
系统思想是一般系统论的认识基础,是对系统的本质属性(包括整体性、关联性、层次性、统一性)的根本认识。
系统思想的核心问题是如何根据系统的本质属性使系统最优化。
一般系统论则试图给一个能描示各种系统共同特征的一般的系统定义,通常把系统定义为:由若干要素以一定结构形式联结构成的具有某种功能的有机整体。
在这个定义中包括了系统、要素、结构、功能四个概念,表明了要素与要素、要素与系统、系统与环境三方面的关系。
而系统论认为,整体性、联系性,层次结构性、动态平衡性、时序性等是所有系统的共同的基本特征。
这些,既是系统所具有的基本思想观点,而且它也是系统方法的基本原则,表现了系统论不仅是反映客观规律的科学理论,具有科学方法论的含义,这正是系统论这门科学的特点。
贝塔朗菲对此曾作过说明,英语System Approach直译为系统方法,也可译成系统论,因为它既可代表概念、观点、模型,又可表示数学方法。
他说,我们故意用Approach 这样一个不太严格的词,正好表明这门学科的性质特点。
系统论的核心思想是系统的整体观念。
贝塔朗菲强调,任何系统都是一个有机的整体,它不是各个部分的机械组合或简单相加,系统的整体工功能是各要素在孤立状态下所没有的新性质。
系统分析的综合性原则
1. 功能完整性原则:系统分析时要考虑每个功能的完整性,保证系统的功能性能满足要求。
2. 结构完整性原则:在系统分析时,要考虑系统的结构完整性,以确保系统的可靠性和可维护性。
3. 模块化原则:在系统分析时,要考虑模块化的原则,以便于系统的可维护性和可重用性。
4. 可扩展性原则:在系统分析时,要考虑系统的可扩展性,以便于系统的可维护性和可重用性。
5. 效率原则:在系统分析时,要考虑系统的效率,以便于系统的可维护性和可重用性。
6. 安全性原则:在系统分析时,要考虑系统的安全性,以便于系统的可维护性和可重用性。
系统分析的原则
(1)整体性原则。
系统分析的一个基本思想,就是把所要研究的对象看作一个有机的整体,以整体效益为日标。
整体性原则要求人们在认识和改造系统时,必须从整体出发,从组成系统的各要素间的相互关系巾探求系统整体的本质和规律。
目前,工业发达国家都在探索实现物流一体化、发挥物流综合功能的途径,这就需要依照整体性原则
进行系统分析,才能发挥物流综合功能,实现物流活动整体优化。
(2)层次性原则。
任何一个系统都是由定要素组成的整体。
一方面,这些要素是由其下一层要素组成的子系统;另一方面,该系统又是更大系统中的构成要素。
如此相互包含的关系就构成了系统的层次性。
运用系统分析方法研究物流问题,要注意整体与层次、层次与层次间的相互制约关系。
(3)结构性原则。
组成系统的要素间都有一种相互结合的存在方式,这种要素间的相互结合的状态,构成了系统赖以存在和运行的结构系统。
探讨物流系统目标最优化时,必须注意组成物流系统各要素之间的结构方式以及这种结构方式对物流系统整体的作用和影响,并根据物流系统的整体功能要求进行物流活动诸要素的结构设计,以便有效地满足物流系统的整体要求。
(4)相关性原则。
系统和系统之问、系统各要素之间、系统和要素之间是相互联系、相互作用的,具有相关性特点。
在运用系统分析方法研究物流系统时,一定要注意这种相关性。
例如,整个国民经济和物流系统的相互联系和相互作用,不仅是研究物流系统时首先遇到的问题,而且.也是物流系统发展的真正的最终原因。
(5)目的性原则。
人们建立系统总是出于某种需要,是为了达到预期的目的。
因此在进行系统分析时,应把物流系统看作是具有一定发展规律和趋势的系统,并在尊重客观规律的前提下确定物流系统应达到的目标。