第一章系統(tǒng)和系統(tǒng)工程
第一章 系統(tǒng)和系統(tǒng)工程 1.1 系統(tǒng) 一.系統(tǒng)的定義： 所謂系統(tǒng)，是由兩個以上互相區(qū)別又互相聯(lián)系的單元結合起來為完成特定功能的有機 結合體。每個單元可以稱為一個子系統(tǒng)，它又可以分成更小的子系統(tǒng)。系統(tǒng)本身又是更 大系統(tǒng)的組成部分。 系統(tǒng)概念的要點： １）多個單元； ２）互相區(qū)別又互相聯(lián)系； ３）具有特定功能； ４）有機結合體： ５）往下可以再分，往上可以再合； ６）系統(tǒng)都有一個環(huán)境。 二.系統(tǒng)的特征： Ａ。集合性： 是由兩個以上的單元結合起來的有機結合體。整體的功能可能大于各個子系統(tǒng)的分功 能之和。 Ｂ。相關性： 各單元互相區(qū)別又互相聯(lián)系。其相關性主要表現(xiàn)在： 各單元之間的關系 各層次之間的等級層次關系 單元和系統(tǒng)之間的關系 單元、系統(tǒng)和環(huán)境之間的關系 Ｃ。目的性： 為完成特定功能而結合起來，要根據系統(tǒng)的目標來設立系統(tǒng)。 Ｄ。環(huán)境適應性： 系統(tǒng)的環(huán)境是系統(tǒng)情愿或不情愿必須接受的外部條件，系統(tǒng)必須適應環(huán)境才能生存； 系統(tǒng)可以能動地改造環(huán)境。 三.系統(tǒng)的環(huán)境和模式： 系統(tǒng)的環(huán)境是系統(tǒng)的外部條件，情愿或不情愿必須接受的外部條件。包括： 系統(tǒng)的輸入：是環(huán)境對系統(tǒng)的直接輸入，是系統(tǒng)處理的對象。 系統(tǒng)的輸出：是系統(tǒng)對環(huán)境的直接輸出，是系統(tǒng)處理的結果。 約束和干擾：是系統(tǒng)處理的外部條件，是環(huán)境對系統(tǒng)的間接輸入、強迫性輸入。 是系統(tǒng)處理的約束條件。 約束主要表現(xiàn)為環(huán)境對系統(tǒng)在能源、信息、物資、人員、技術、政策、風俗、地理、 氣候等方面的正常輸入。 干擾，也是一種約束，它與一般約束不同的地方在于，它是一種偶然的約束，突然發(fā) 生、不能夠預先估計到的約束，例如突然發(fā)生的故障、災害等。 四.系統(tǒng)的分類： 自然系統(tǒng)和人工系統(tǒng) 實體系統(tǒng)和概念系統(tǒng) 靜態(tài)系統(tǒng)和動態(tài)系統(tǒng) 開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng) 五.案例：系統(tǒng)的例子 1.2系統(tǒng)工程： 一.系統(tǒng)工程的定義： 所謂系統(tǒng)工程，是為了創(chuàng)造或改造系統(tǒng)，使之最有效地達到系統(tǒng)的目標，運用各種科 學知識，根據系統(tǒng)的思考方法，把它作為系統(tǒng)而進行開發(fā)、設計、制造或運行的綜合性 工程體系。 二.特點 研究方法的整體化(全局、全過程、相互聯(lián)系) 技術應用上的綜合化 追求目標的最優(yōu)化 三.系統(tǒng)工程與一般工程的關系 工作對象是系統(tǒng) 綜合運用各種知識 應用范圍更廣泛 四.系統(tǒng)工程發(fā)展簡史 國外發(fā)展情況(40年代初開始) 40年代美國貝爾電話公司提出”系統(tǒng)工程”和五個階段的系統(tǒng)工程方法； 二次大戰(zhàn):運籌學,1942曼哈頓工程研究原子彈,1945美國空軍蘭德公司； 1957美國密執(zhí)安大學H.H.Goode和R.E.Machol 第一本《系統(tǒng)工程》； 1958年1月美國海軍用“PERT”技術于北極星導彈核潛艇研制成功； 1961年至1972年阿波羅登月計劃； 1965年美國學者編寫第一本《系統(tǒng)工程手冊》，形成完整的理論體系； 以后得以推廣,1972年成立國際應用系統(tǒng)分析研究所(奧地利維也納)； 我國發(fā)展情況(60年代初開始) 錢學森運用系統(tǒng)工程發(fā)展尖端技術 華羅庚推廣：統(tǒng)籌法、優(yōu)選法 1980年成立系統(tǒng)工程研究所和中國系統(tǒng)工程學會 五.系統(tǒng)工程基本內容 系統(tǒng)工程基本概念原則方法和工作程序 系統(tǒng)模型與模擬 系統(tǒng)分析與評價 系統(tǒng)預測與決策 系統(tǒng)可靠性技術 系統(tǒng)優(yōu)化技術 網絡分析技術 六.系統(tǒng)工程的基本思想方法： １）。美國Ａ.Ｂ.Ｈall 的三維空間系統(tǒng)： 把系統(tǒng)工程進行的全過程用一個三維系統(tǒng)來描述： Ｘ座標表示時間維，把全過程依次分為七個階段如下： 規(guī)劃階段： 擬訂方案： 分析階段： 實驗階段： 調試階段： 運行階段： 更新階段： Ｙ座標表示程序維，即每個時間階段上進行的步驟，依次分為七個步驟如下： 擺明問題： 指標設計： 系統(tǒng)綜合： 系統(tǒng)分析： 系統(tǒng)優(yōu)化： 擇優(yōu)決策： 計劃實施： Ｚ座標為知識維，表示每個時間階段上每個步驟所用的知識，包括： 自然科學 社會科學 管理科學 哲學 數(shù)學科學 ２）。七個步驟的方法： 三維結構的核心是七個步驟，即： 擺明問題： 指標設計： 系統(tǒng)綜合： 系統(tǒng)分析： 系統(tǒng)優(yōu)化： 擇優(yōu)決策： 計劃實施： 即在弄清問題的基礎設定目標的基礎上列出各種可行方案，從中比較選擇最優(yōu)方案進 行實施。 系統(tǒng)工程的基本觀點： 整體最優(yōu)的觀點： 發(fā)展變化的觀點： 協(xié)調配合的觀點： 適應環(huán)境的觀點： 人是主體的觀點： 七.系統(tǒng)工程基本理論基礎 運籌學 控制論 信息論 耗散結構理論 協(xié)同學理論 超循環(huán)理論 ----------------------- (輸入) 系統(tǒng)處理 (輸出) (約束和干擾) (環(huán)境) 圖1-1 系統(tǒng)的模式
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