系统工程结课小论文小论文

1、姓名：马热孜亚 学号：1008150931 专业：水电工管系统工程原理(一).系统的概念及特征1系统的概念系统就是指由既相互作用又相互依赖的若干组成单元结合而成，具有特定功能的有机整体。由定义来看，系统有四层含义：系统是一个有机整体，是由若干个单元结合而成，各单元之间既相互作用又相互依赖，组成的系统具有某种特定功能。2系统的特征从系统的定义可以看出系统具有集合性、层次性、相关性、目的性、动态性、环境适应性等六个基本特征。(1)整体性如上所述，系统是由相互依赖的若干部分组成，各部分之间存在羞有机的联系，构成一个综合整体。一个系统少则由几个、几十个元素，多则由成千上万个元家组成无论组成系统的元素有

2、多少，系统总是作为一个整体来表现其功能的。系统的整体功能不是由组成部分的功能的简单叠加，而是呈现出各组成部分所没有的新功能。“整体大于各孤立部分之和”是系统整体性的最大特征。(2)层次性一个整体系统，是由许多层次的子系统(或要素)组成，每一个层次的子系统又由许多次级子系统(元素)组成，系统与予系统之间既有纵的上下关系，横的平行管理，又有纵横间的交叉关系。(3)相关性指系统内的各个部分或要素之间的联系表现为相互依存、相互制约的关系。即系统的各元素不仅都为完成某种任务而起作用，而且任一元素的变化也都会影响其它任务的完成。(4)目的性系统的各要素是以完成某种功能和作用为目的而组合在一起的，有着确定的

3、目的，没有特定目标的系统是不存在的。(5)动态性物质和运动是密不可分的。各种物质的特性、形态、结构及其规律性是通过运动表现出来的，要认识物质首先要研究物质的运动。系统的动态性使其具有生命周期，或者说是在系统生命周期内显示出的一种特性。开放系统与外界环境有物质、能量和信息的交换，系统不仅作为状态而存在，而且是具有时间性的程序。系统内部结构都是随着时间的改变而改变的，世界上没有一成不变的系统。一般来说，系统的发展是一个方向性的动态过程。(6)环境适应性没有绝对孤立的系统。一个系统必定和包围该系统的环境之间通常有物质、能量和信息的交换，外界环境的变化会引起系统特征的改变，相应地引起系统内部各部分相互

4、关系和功能的变化。为了保持和恢复系统原有特性，系统必须具有环境适应能力。任何一个系统都离不开所处的环境。(二).系统的分类系统的分类主要取决于构成系统元素的属性和人们研究问题的角度。一般讲，根据不同的分类原则，可以分为以下几类：1按系统生存形态分为：自然系统和人造系统。2按构成系统要素的形态分为：实体系统和概念系统。3按系统发展与时间关系分为：动态系统和静态系统。4按系统与环境的交换关系分为：封闭系统和开放系统。5按组成要素的多少分为：简单系统、复杂系统和极复杂系统(或巨系统)。6按系统状态变化分为确定性系统、不确定性系统和随机系统。7按系统特定标志划分为因果系统、目的系统、控制系统、行为系统

5、和对象系统。任何一个系统一般都可以划分为不同的系统类别。根据上述分类方法，施工安全生产管理系统是一个人造系统、概念系统、动态系统、开放系统、复杂系统、不确定性系统、目的系统。(三).系统工程的定义系统工程在系统科学结构体系中，属于工程技术类，它是一门新兴的学科。国内外有很多学者对系统工程的含义进行了阐述，但由于学术界对系统工程涵义的理解不尽相同，所提出的系统工程的科学定义也有一定文字上的差异，至今仍无统一的说法。1975年美国科学技术词典的论述为：“系统工程是研究复杂系统设计的科学，该系统由许多密切联系的元素组成。设计该复杂系统时，应有明确的预定功能及目标，并协调各个元素之间及元素和整体之间的

6、有机联系，以使系统能从总体上达到最优目标。在设计系统时，要同时考虑到参与系统活动的人的因素及其作用。”1977年日本学者秋山穰和西川智登把系统工程定义为：“系统工程是为了把对象创造出来或者在改善的时候，最优地并且最有效地达到该对象的目的，根据系统的思考方法，把它作为系统而进行开发、设计、制造及运行的思考方法、步骤以及各种方法的综合性的工程体系。”同年，三浦武雄认为，“系统工程的目的是研制一个系统，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，所以为了适当地解决这些领域的问题除了需要某些纵向技术以外，还要有一种技术从横的方向把它们组织起来，这种横向技术就是系统工程”。1978年我

7、国著名学者钱学森提出：“系统工程是组织管理系统规划、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科学方法”。这个定义，比较明确地表述了三层意思：系统工程属于工程技术，主要是组织管理的技术，是解决工程活动全过程的工程技术，这种技术具有普遍的适用性。综上所述，系统工程的研究对象是大型复杂的人工系统和复合系统，系统工程的内容是组织协调系统内部各要素的活动，使各要素为实现整体目标发挥适当作用；系统工程的目的是实现系统整体目标最优化；系统工程的学科性质是一门现代化的组织管理技术，是特殊的工程技术，是跨越许多科学的边缘科学。(四).系统工程中的系统思想系统思想是指系统思路，是运

8、用系统概念和观点去分析和处理与系统有关问题的一种思想方法。一般说来，可以归纳为如下几个方面：1总体思想指在开发系统前，把直接要开发的对象系统称作“内部系统”，而把围绕该对象系统的各种环境条件和因素称作“外部系统”，两者相结合称为总体系统。通常，根据环境与系统的关系，外部系统对内部系统的影响称为“输入”，另一方面，内部系统对外部系统也有干扰和影响，称为“输出”，如图（一）所示。系统工程的特点之一就是从总体系统出发来开发内部系统。 图（一） 总体系统图2总体最优思想系统工程是实现系统最优化的组织管理技术。因此，系统整体性能的最优化是系统工程所追求的并能够达到的最终目的。由于整体性是系统工程最基本的

9、特点，所以，系统工程并不追求构成系统的个别部分最优，而是通过协调系统各部分的关系，使系统整体目标达到最优.3综合性思想系统工程以大型复杂的人工系统和复合系统为研究对象。这些系统涉及的因素很多，涉及的学科领域也极为广泛。因此，系统工程必须综合研究各种因素，综合运用各门学科和技术领域的成就，从整体目标出发使各门学科、各种技术有机地配合，综合运用以达到整体优化的目的。如有史以来第一次把入类送上月球的阿波罗登月计划，就是综合运用各学科、各领域成就的产物。这样一项复杂而庞大的工程居然没有采用一种新技术，而完全是综合运用现有科学技术的结果。系统工程综合运用各种科学技术领域内成功技术的特点，正是它产生强大动

10、力的原因之一。4分解和协调思想系统都具有结构复杂的特点，因此，可以将其分解成结构较为简单而又相互关联的若干子系统。一个子系统的“输出”可能是另一个子系统的“输入”。为此，要求各子系统能够密切配合，正确处理它们之间的相互关联，并协同完成大系统的任务。一般大系统的目标是可以分解的，分解和协调主要是用来处理系统要素间的关联变量。5反馈思想反馈理论是“控制论”中的重要概念之一，是指把偏离目标的信息，反馈(传递1给系统的控制装置，以决定下一阶段的系统行为。反馈思想适合于所有的系统，在一定的输入条件下，通过系统行为最终获得输出，然后将输出的信息反馈到输入端，以修正输入变量，达到控制的目的。如图（二）所示。

11、反馈思想也是系统工程的一种基本思想。图（二）反馈系统(五).系统工程方法论系统工程方法论研究的是系统工程解决工程实践中的问题时所应遵循的步骤、程序和方法。自60年代以来，许多学者对系统工程解决问题、处理阅题的方法进行了大量的研究，目前还找不到能处理所有问题的标准方法，因为每一种方法中步骤的划分并不是一成不变的，有的把一个步骤分成几步来做，有的则相反。在这些方法中，美国学者霍尔(adhall)1969提出的所谓系统工程的三维结构是影响较大而且比较完善的方法。后来，又产生了切克兰德方法和统一规划法。5.1霍尔的三维结构霍尔将系统工程解决问题的阶段、步骤和所涉及的知识范围概括地用时间维、逻辑维和知识

12、维来表示，从而构成了霍尔三维空间结构，如图(三)所示。 图(三) 系统工程的霍尔三维结构 1时间维时间维表示系统工程活动的全过程，按时间顺序分为7个时间阶段。(1)规划阶段对将要展开研究的系统进行调查研究，明确研究目标，在此基础上，提出自己的设计思想和初步方案，制定出系统工程活动的方针、政策和规划a(2)拟定方案阶段根据规划阶段所提出的若干设计思想和初步方案，从社会、经济、技术可行性等方面进行综合分析，提出具体计划方案并选择一个最优方案。(3)研制阶段以计划为行动指南，把人、财、物组成一个有机的整体，使各个环节、各个部门围绕总目标，实现系统的研制方案，并并制定生产计划。(4)生产阶段按计划生产

13、或研制出系统全部零件(硬软件)及整个系统。(5)安装阶段进行系统的安装，调试和试运行。(6)运行阶段将系统交付使用。(7)更新阶段完成对系统的评价，在现有系统运行的基础上，改进更新系统，或以新系统取代旧系统，使系统更有效的工作，同时为系统进入下一个研制周期准备条件。2逻辑维思考过程(逻辑维)指每个阶段所要进行的工作步骤，这是运用系统工程方法进行思考、分析和解决问题时应遵循的一般程序。(1)明确问题弄清本阶段问题的实质，尽可能全面收集所要解决河题的有关资料和数据。(2)目标选择问题明确后，对需要解决的问题提出应达到的目标和评价标准，以便衡量系统的所有可行方案。(3)系统方案综合按照问题的性质和确

14、定的目标，设计出一组可供选择的行动方案，方案中应明确所选系统的结构和相应参数。(4)系统分祈对各种可行方案进行分析比较。这种分析比较常需要通过一定的模型，把这些方案与系统的评价目标联系起来。(5)系统优化在定的限制条件下，从各可行方案中选择最优方案。 (6)作出决策最优方案可能不是唯一的。根据整体要求，确立一个或极少几个方案予以试行(7)付诸实施根据最后选定的方案，实际研制系统，在研制过程中如果比较顺利或困难不多，可以略加修改便可实施，整个过程便告一段落。着实施过程中问题较多，可根据情况回到前面几个步骤中的某一步重新做起。3知识维为完成上述各阶段和各步骤的工作所需要的各种专业知识和技能。这些专

15、业知识涉及到工程技术、社会科学、医学、商业、管理、法律等。霍尔方法论的特点是强调明确目标，核心内容是“最优化”。在应用过程中将工程一类的问题简化为数学模型，应用定量分析的手段，求得最优解t421。霍尔认为：现实问题都可归结为工程问题，从而可以应用定量分析方法求得最优的系统方案。一般来说，如果能够明确地提出系统目标，而且所要求的各种技术和科学足够成熟，用三维结构来解决工程系统建立问题就比较顺当。5.2切克兰德的“调查学习”模式系统工程常常把所研究的系统分为良结构系统和不良结构系统两类。良结构系统是指偏重工程、机理明显的物理型的硬系统，可以采用数学模型描述和采用定量方法。不良结构系统是指偏重社会机

16、理尚不清楚的系统，用半定量、半定性或只能用定性的方法来处理问题。解决这类系统作用的方法，统称为“软方法”。切克兰德的“调查学习”模式，是适用于“软科学”领域的系统工程方法论中比较概括性的一种方法。其方法的核心不是寻求“最优化”，而是“调查、比较”或者说是“学习”，从模型和现状比较中，学习改善系统的途径。它的流程如图(四）所示， 图(四) 切克兰德“调查学习”方法流程图它的方法步骤如下：1问题状况说明通过调查，对现存的不良结构系统的现状进行说明。2弄清关联因素初步弄清、改善与现状有关的各种因素及其相互关系。3建立概念模型在不能建立数学模型的情况下，用结构模型或语言模型来描述系统的现状。4改善概念

17、模型随着分析的不断深入和“学习”的加深，进一步用更合适的模型或方法改进上述模型。5比较将概念模型与现状进行比较，找出符合实际情况的较优的可行方案。6实施建立与实施改进措施。53统一规划法统一规划法是希尔(hill)和瓦尔菲路德(warfleld)t-1972年在霍尔三维结构的基础上提出的，其实质就是霍尔活动矩阵中规划阶段的具体展开。系统工程主要的研究对象是大系统，而大系统往往是多目标的，约束条件也比较复杂，对这种系统的规划和组织是十分困难。“统一规划法”可以比较好地实现对大型复杂系统地全面规划和总体安排。统一规划法常用目的树来表示，如图（五）所示。要完成目标1必须完成目的2和目的3，要完成目的2，必须完成目的4和目的5，而要完成目的3，必须完成目的6、目的7和目的8。通过目的树可以清楚地看出一个大系统所包含的各项目目的之间相互影响、相互制约的关系，层次分明，关系明确。在对系统进行规划时，通过目的树对各项目目的进行分析和讨论，可以逐渐达到整个系统地综合平衡。 图(五) 统一规划目的树(六).用系统工程方法建立系统根据系统工程方法，建立系统有三个阶段，如图六所示。1系统规划阶段首先提出系统开发的需求，针对存在的问题，进行构思策划，确