第一章系统和系统工程
第一章 系统和系统工程 1.1 系统 一.系统的定义： 所谓系统，是由两个以上互相区别又互相联系的单元结合起来为完成特定功能的有机 结合体。每个单元可以称为一个子系统，它又可以分成更小的子系统。系统本身又是更 大系统的组成部分。 系统概念的要点： １）多个单元； ２）互相区别又互相联系； ３）具有特定功能； ４）有机结合体： ５）往下可以再分，往上可以再合； ６）系统都有一个环境。 二.系统的特征： Ａ。集合性： 是由两个以上的单元结合起来的有机结合体。整体的功能可能大于各个子系统的分功 能之和。 Ｂ。相关性： 各单元互相区别又互相联系。其相关性主要表现在： 各单元之间的关系 各层次之间的等级层次关系 单元和系统之间的关系 单元、系统和环境之间的关系 Ｃ。目的性： 为完成特定功能而结合起来，要根据系统的目标来设立系统。 Ｄ。环境适应性： 系统的环境是系统情愿或不情愿必须接受的外部条件，系统必须适应环境才能生存； 系统可以能动地改造环境。 三.系统的环境和模式： 系统的环境是系统的外部条件，情愿或不情愿必须接受的外部条件。包括： 系统的输入：是环境对系统的直接输入，是系统处理的对象。 系统的输出：是系统对环境的直接输出，是系统处理的结果。 约束和干扰：是系统处理的外部条件，是环境对系统的间接输入、强迫性输入。 是系统处理的约束条件。 约束主要表现为环境对系统在能源、信息、物资、人员、技术、政策、风俗、地理、 气候等方面的正常输入。 干扰，也是一种约束，它与一般约束不同的地方在于，它是一种偶然的约束，突然发 生、不能够预先估计到的约束，例如突然发生的故障、灾害等。 四.系统的分类： 自然系统和人工系统 实体系统和概念系统 静态系统和动态系统 开环系统和闭环系统 五.案例：系统的例子 1.2系统工程： 一.系统工程的定义： 所谓系统工程，是为了创造或改造系统，使之最有效地达到系统的目标，运用各种科 学知识，根据系统的思考方法，把它作为系统而进行开发、设计、制造或运行的综合性 工程体系。 二.特点 研究方法的整体化(全局、全过程、相互联系) 技术应用上的综合化 追求目标的最优化 三.系统工程与一般工程的关系 工作对象是系统 综合运用各种知识 应用范围更广泛 四.系统工程发展简史 国外发展情况(40年代初开始) 40年代美国贝尔电话公司提出”系统工程”和五个阶段的系统工程方法； 二次大战:运筹学,1942曼哈顿工程研究原子弹,1945美国空军兰德公司； 1957美国密执安大学H.H.Goode和R.E.Machol 第一本《系统工程》； 1958年1月美国海军用“PERT”技术于北极星导弹核潜艇研制成功； 1961年至1972年阿波罗登月计划； 1965年美国学者编写第一本《系统工程手册》，形成完整的理论体系； 以后得以推广,1972年成立国际应用系统分析研究所(奥地利维也纳)； 我国发展情况(60年代初开始) 钱学森运用系统工程发展尖端技术 华罗庚推广：统筹法、优选法 1980年成立系统工程研究所和中国系统工程学会 五.系统工程基本内容 系统工程基本概念原则方法和工作程序 系统模型与模拟 系统分析与评价 系统预测与决策 系统可靠性技术 系统优化技术 网络分析技术 六.系统工程的基本思想方法： １）。美国Ａ.Ｂ.Ｈall 的三维空间系统： 把系统工程进行的全过程用一个三维系统来描述： Ｘ座标表示时间维，把全过程依次分为七个阶段如下： 规划阶段： 拟订方案： 分析阶段： 实验阶段： 调试阶段： 运行阶段： 更新阶段： Ｙ座标表示程序维，即每个时间阶段上进行的步骤，依次分为七个步骤如下： 摆明问题： 指标设计： 系统综合： 系统分析： 系统优化： 择优决策： 计划实施： Ｚ座标为知识维，表示每个时间阶段上每个步骤所用的知识，包括： 自然科学 社会科学 管理科学 哲学 数学科学 ２）。七个步骤的方法： 三维结构的核心是七个步骤，即： 摆明问题： 指标设计： 系统综合： 系统分析： 系统优化： 择优决策： 计划实施： 即在弄清问题的基础设定目标的基础上列出各种可行方案，从中比较选择最优方案进 行实施。 系统工程的基本观点： 整体最优的观点： 发展变化的观点： 协调配合的观点： 适应环境的观点： 人是主体的观点： 七.系统工程基本理论基础 运筹学 控制论 信息论 耗散结构理论 协同学理论 超循环理论 ----------------------- (输入) 系统处理 (输出) (约束和干扰) (环境) 图1-1 系统的模式
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