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(gè)以上互相區(qū)別又互相聯(lián)系的單元結(jié)合起來(lái)為完成特定功能的有機(jī) 結(jié)合體。每個(gè)單元可以稱為一個(gè)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(diǎn)： １）多個(gè)單元； ２）互相區(qū)別又互相聯(lián)系； ３）具有特定功能； ４）有機(jī)結(jié)合體： ５）往下可以再分，往上可以再合； ６）系統(tǒng)都有一個(gè)環(huán)境。 二.系統(tǒng)的特征： Ａ。集合性： 是由兩個(gè)以上的單元結(jié)合起來(lái)的有機(jī)結(jié)合體。整體的功能可能大于各個(gè)子系統(tǒng)的分功 能之和。 Ｂ。相關(guān)性： 各單元互相區(qū)別又互相聯(lián)系。其相關(guān)性主要表現(xiàn)在： 各單元之間的關(guān)系 各層次之間的等級(jí)層次關(guān)系 單元和系統(tǒng)之間的關(guān)系 單元、系統(tǒng)和環(huán)境之間的關(guān)系 Ｃ。目的性： 為完成特定功能而結(jié)合起來(lái)，要根據(jù)系統(tǒng)的目標(biāo)來(lái)設(shè)立系統(tǒng)。 Ｄ。環(huán)境適應(yīng)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(yīng)環(huán)境才能生存； 系統(tǒng)可以能動(dòng)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(duì)系統(tǒng)的直接輸入，是系統(tǒng)處理的對(duì)象。 系統(tǒng)的輸出：是系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的直接輸出，是系統(tǒng)處理的結(jié)果。 約束和干擾：是系統(tǒng)處理的外部條件，是環(huán)境對(duì)系統(tǒng)的間接輸入、強(qiáng)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(duì)系統(tǒng)在能源、信息、物資、人員、技術(shù)、政策、風(fēng)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(yù)先估計(jì)到的約束，例如突然發(fā)生的故障、災(zāi)害等。 四.系統(tǒng)的分類： 自然系統(tǒng)和人工系統(tǒng) 實(shí)體系統(tǒng)和概念系統(tǒng) 靜態(tài)系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)系統(tǒng) 開(kāi)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(dá)到系統(tǒng)的目標(biāo)，運(yùn)用各種科 學(xué)知識(shí)，根據(jù)系統(tǒng)的思考方法，把它作為系統(tǒng)而進(jìn)行開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)、制造或運(yùn)行的綜合性 工程體系。 二.特點(diǎn) 研究方法的整體化(全局、全過(guò)程、相互聯(lián)系) 技術(shù)應(yīng)用上的綜合化 追求目標(biāo)的最優(yōu)化 三.系統(tǒng)工程與一般工程的關(guān)系 工作對(duì)象是系統(tǒng) 綜合運(yùn)用各種知識(shí) 應(yīng)用范圍更廣泛 四.系統(tǒng)工程發(fā)展簡(jiǎn)史 國(guó)外發(fā)展情況(40年代初開(kāi)始) 40年代美國(guó)貝爾電話公司提出”系統(tǒng)工程”和五個(gè)階段的系統(tǒng)工程方法； 二次大戰(zhàn):運(yùn)籌學(xué),1942曼哈頓工程研究原子彈,1945美國(guó)空軍蘭德公司； 1957美國(guó)密執(zhí)安大學(xué)H.H.Goode和R.E.Machol 第一本《系統(tǒng)工程》； 1958年1月美國(guó)海軍用“PERT”技術(shù)于北極星導(dǎo)彈核潛艇研制成功； 1961年至1972年阿波羅登月計(jì)劃； 1965年美國(guó)學(xué)者編寫(xiě)第一本《系統(tǒng)工程手冊(cè)》，形成完整的理論體系； 以后得以推廣,1972年成立國(guó)際應(yīng)用系統(tǒng)分析研究所(奧地利維也納)； 我國(guó)發(fā)展情況(60年代初開(kāi)始) 錢(qián)學(xué)森運(yùn)用系統(tǒng)工程發(fā)展尖端技術(shù) 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(guó)系統(tǒng)工程學(xué)會(huì) 五.系統(tǒng)工程基本內(nèi)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(píng)價(jià) 系統(tǒng)預(yù)測(cè)與決策 系統(tǒng)可靠性技術(shù) 系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù) 六.系統(tǒng)工程的基本思想方法： １）。美國(guó)Ａ.Ｂ.Ｈall 的三維空間系統(tǒng)： 把系統(tǒng)工程進(jìn)行的全過(guò)程用一個(gè)三維系統(tǒng)來(lái)描述： Ｘ座標(biāo)表示時(shí)間維，把全過(guò)程依次分為七個(gè)階段如下： 規(guī)劃階段： 擬訂方案： 分析階段： 實(shí)驗(yàn)階段： 調(diào)試階段： 運(yùn)行階段： 更新階段： Ｙ座標(biāo)表示程序維，即每個(gè)時(shí)間階段上進(jìn)行的步驟，依次分為七個(gè)步驟如下： 擺明問(wèn)題： 指標(biāo)設(shè)計(jì)： 系統(tǒng)綜合： 系統(tǒng)分析： 系統(tǒng)優(yōu)化： 擇優(yōu)決策： 計(jì)劃實(shí)施： Ｚ座標(biāo)為知識(shí)維，表示每個(gè)時(shí)間階段上每個(gè)步驟所用的知識(shí)，包括： 自然科學(xué) 社會(huì)科學(xué) 管理科學(xué) 哲學(xué) 數(shù)學(xué)科學(xué) ２）。七個(gè)步驟的方法： 三維結(jié)構(gòu)的核心是七個(gè)步驟，即： 擺明問(wèn)題： 指標(biāo)設(shè)計(jì)： 系統(tǒng)綜合： 系統(tǒng)分析： 系統(tǒng)優(yōu)化： 擇優(yōu)決策： 計(jì)劃實(shí)施： 即在弄清問(wèn)題的基礎(chǔ)設(shè)定目標(biāo)的基礎(chǔ)上列出各種可行方案，從中比較選擇最優(yōu)方案進(jìn) 行實(shí)施。 系統(tǒng)工程的基本觀點(diǎn)： 整體最優(yōu)的觀點(diǎn)： 發(fā)展變化的觀點(diǎn)： 協(xié)調(diào)配合的觀點(diǎn)： 適應(yīng)環(huán)境的觀點(diǎn)： 人是主體的觀點(diǎn)： 七.系統(tǒng)工程基本理論基礎(chǔ) 運(yùn)籌學(xué) 控制論 信息論 耗散結(jié)構(gòu)理論 協(xié)同學(xué)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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