系统工程理论与方法之

1、系系 统统 工工 程程.了解系统工程的了解系统工程的基本概念基本概念，学习系统工程的，学习系统工程的基基本思想本思想，会用系统工程的基本思想去，会用系统工程的基本思想去看待问题看待问题、认识问题认识问题； - - 这是这是“系统工程系统工程”课程课程学习要求学习要求. 掌握系统工程一些常用的、重要的掌握系统工程一些常用的、重要的方法方法，如多，如多 级递阶结构分析法、模糊综合评价法、系统动级递阶结构分析法、模糊综合评价法、系统动 力学方法、计算机仿真方法等；力学方法、计算机仿真方法等； - - 这是这是. 应用所学系统工程的思想和方法应用所学系统工程的思想和方法解决解决社会、经社会、经 济、工

2、程等济、工程等系统性问题系统性问题。 - - 这是这是“系统工程系统工程”课程课程学习宗旨学习宗旨4 理解理解“系统工程系统工程”概念概念、思想思想4 掌握掌握“系统工程系统工程”方法方法4 应用应用“系统工程系统工程”理论理论和和方法方法 围绕：围绕：解决解决社会社会、经济、教育等经济、教育等系系统性问题统性问题学习学习重点重点： 系统工程研究的对象是什么？系统工程研究的对象是什么？ 用系统工程方法解决什么问题？用系统工程方法解决什么问题？ 如何用系统工程的方法解决系统性问题如何用系统工程的方法解决系统性问题 1. 谭跃进谭跃进. 系统工程原理系统工程原理m. 国防科学技术大学出版国防科学技

3、术大学出版社社, 2003.2. 周德群周德群. 系统工程概论系统工程概论m. 科学出版社科学出版社, 2005.3. 孙东川孙东川. 系统工程引论系统工程引论m. 清华大学出版社清华大学出版社, 2004.4. 许国志许国志. 系统科学系统科学m. 上海科技教育出版社上海科技教育出版社, 2004.5. 许国志许国志. 系统科学与工程研究系统科学与工程研究m. 上海科技教育出上海科技教育出 版社版社, 2001.6. 系统工程学报系统工程学报 7. 系统工程理论方法应用期刊系统工程理论方法应用期刊“系统工程系统工程”课程课程参考材料参考材料钱学森钱学森 是是组织组织管理管理系统系统的的规划规

4、划、研究研究、设计设计、制造制造、试验试验和和使用使用的的 科学方法科学方法 系统工程系统工程 第第1 1章章 系统科学系统科学与与系统工程系统工程1.1.1 系统性问题系统性问题2 生产力迅速发展，社会生产的物质、能量、信息按指数生产力迅速发展，社会生产的物质、能量、信息按指数 曲线增长曲线增长 宇宙中各种事物之间的联系空前增强宇宙中各种事物之间的联系空前增强 系统的更新周期趋向缩短系统的更新周期趋向缩短 空间相对狭小，时间相当减少空间相对狭小，时间相当减少 系统内部元素数量增多、规模扩大与管理水平之间的矛盾系统内部元素数量增多、规模扩大与管理水平之间的矛盾 日益尖锐，形成了管理差距日益尖锐

5、，形成了管理差距 由此产生由此产生 系统性问题系统性问题 1.1 系统系统科学科学1系统性系统性问题：问题： 松江大学城松江大学城建设与综合管理建设与综合管理问题问题3 3 提高提高高等教育质量高等教育质量问题问题 1.3.2 系统性问题系统性问题的特点特点4： 复杂性复杂性： 风险性风险性： 模糊性模糊性： (2) 我校松江新校区的我校松江新校区的 问题问题 选址选址建设建设 思考题思考题(1) 你家住房搬迁你家住房搬迁 问题问题综上：综上：解决解决系统性系统性问题问题的的最优方案最优方案: 运用运用系统科学系统科学的理论理论和方法方法 寻找解决问题的最优方案。 传统科学传统科学研究主题研究

6、主题： 如如: 机械学机械学 军事学军事学 哲学哲学 1.3.3 系统科学系统科学研究研究的的主题主题研究研究 传统传统科学与系统系统科学的关系关系6 ： 系统科学系统科学研究主题研究主题： 信息论：信息论：控制论：控制论：运筹学运筹学: : 研究研究p2第二段第二段1.3.4 系统科学的内容系统科学的内容-p2 系统系统哲学哲学 系统的系统的基础基础科学科学 包括包括: 系统论、系统的自组织理论 系统的系统的方法方法科学科学 包括包括：信息论、控制论、运筹学等 系统的系统的应用应用科学科学系统工程系统工程7 7 将系统科学的理论和方法应用于人们的实践活动中将系统科学的理论和方法应用于人们的实

7、践活动中 包括：系统分析、系统设计、系统管理包括：系统分析、系统设计、系统管理 1.2 1.2 系统系统工程工程8 8的概念的概念 经历了三个阶段：经历了三个阶段： 萌芽阶段萌芽阶段 发展阶段发展阶段 成熟阶段成熟阶段1.2.1 系统系统工程工程发展简史发展简史 历史上系统工程的杰作历史上系统工程的杰作 1.2.2 1.2.2 系统工程系统工程定义定义: : 系统论创始人钱学森系统论创始人钱学森1978年提出年提出： 系统工程系统工程是是组织管理组织管理系统系统的规划、研究、的规划、研究、制造、试验和使用的科学方法，是对所有制造、试验和使用的科学方法，是对所有系统系统都都具有普遍意义的具有普遍

8、意义的科学方法科学方法。简意简意：系统工程是一门系统工程是一门组织管理的技术组织管理的技术例如：例如：上海新郊区上海新郊区创建创建是一项系统工程：系统工程：构建构建“和谐社会和谐社会”是一项系统工程：系统工程：问题：问题：为什么为什么说说“城市交通问题城市交通问题”是一个系统工程问题系统工程问题?1.3 1.3 系统系统的基本的基本概念概念l 系统的系统的定义定义l 系统的系统的功能功能与与特性特性l 系统的一般系统的一般描述描述： 框图描述法框图描述法: 集合描述法集合描述法：l 系统的系统的结构分析结构分析 1.3.1 1.3.1 系统的系统的定义定义: : 由由两个以上相互联系、相互依赖

9、、相互制约、相互作用两个以上相互联系、相互依赖、相互制约、相互作用 的的元素元素以某种以某种分布形式结合分布形式结合成的成的，具有某种具有某种特定功能特定功能， 朝着某个朝着某个特定目标特定目标运动发展运动发展的的有机整体有机整体 10。注意注意“系统系统”的的五要点五要点：由两个或两个以上两个以上的元素组成元素组成。 各元素之间相互联系相互联系、相互依赖相互依赖、相互制约相互制约、相互作用相互作用。 各元素各元素协同运作协同运作，使，使“系统系统”作为作为整体具有整体具有各组成元素单独各组成元素单独存存 在时所没有的某种在时所没有的某种特定功能特定功能。 系统是运动和发展变化的，是系统是运动

10、和发展变化的，是动态的发展过程动态的发展过程。 “系统系统”的运动具有的运动具有明确的特定目标明确的特定目标。 思考题思考题：了解上海工程技术大学的了解上海工程技术大学的办学目标！办学目标！ 本专业的本专业的培养目标培养目标1.3.2 1.3.2 系统的系统的功能功能与与特性：特性：l系统的系统的功能功能 例如：例如： 企业系统企业系统的基本的基本功能功能 高校系统高校系统的基本的基本功能功能 集合性集合性 : 相关性相关性: : 目的性目的性1111: : 适应性适应性: : 整体性整体性: :l 系统的系统的特性特性 层次性层次性12: : 如：如：“教育系统教育系统”的层次结构的层次结构

11、 其它性质：开放性、其它性质：开放性、 动态性、动态性、 稳定性、稳定性、 可靠性、可靠性、 可控性、可控性、 有序性、有序性、 等级性等等级性等 1) 框图框图描述法描述法1.3.3 1.3.3 系统的一般系统的一般描述描述环境环境: : 边界边界: : 输入输入: : 输出输出: : 2)集合集合描述法描述法13： 式中：式中： 表示表示系统系统。 表示表示元素元素的集合；的集合； 表示元素之间各种表示元素之间各种关系关系的集合。的集合。 表示元素之间的组织表示元素之间的组织结构结构。,strurasys sysarstru注意注意：作为一个系统，包含作为一个系统，包含元素的集合元素的集合

12、、元素之间关元素之间关系系的集合和的集合和元素的组织结构元素的组织结构，三者缺一不可，三者缺一不可. .例如：例如：“高校高校组织管理组织管理系统系统”的集合描述的集合描述-层次描述层次描述1.1.要素：要素： ,strurasys 确定系统的确定系统的要素要素一般遵循：一般遵循： 注注 意意：如如”提高教学质量提高教学质量”首先要明确首先要明确“教学质量教学质量”系统构成要系统构成要素素。2.2.关系关系： ,strurasys 注注 意意：要素中要素中最简单最简单的的关系关系是二元关系，量化为：是二元关系，量化为： ai与aj有关，记有关，记ri,j=1； ai与aj无关，记无关，记ri,

13、j=03.3.分布分布stru： 系统的系统的构成成分构成成分,strurasys 同样的元素，同样的元素，排列组合排列组合不同不同，连接形式连接形式不同不同，数量比例数量比例不同等不同等形成不同的结构分布，表现出形成不同的结构分布，表现出不同功能不同功能,是是不同的不同的系统系统! 注注 意意： ism方法：方法：解释结构模型法解释结构模型法（interpretative structural modeling ism）是现代系是现代系统工程中广泛应用的一种分析方法，能够利用系统要素之间已知的零统工程中广泛应用的一种分析方法，能够利用系统要素之间已知的零乱关系，用于分析复杂系统要素间关联结构

14、，揭示出系统内部结构。乱关系，用于分析复杂系统要素间关联结构，揭示出系统内部结构。 其基本步骤其基本步骤14如下：如下： （1）建立系统要素关系表建立系统要素关系表；（2）根据系统要素关系表，作相应有向图，并）根据系统要素关系表，作相应有向图，并建立邻接矩阵建立邻接矩阵；（3）通过矩阵运算）通过矩阵运算求求出该系统的出该系统的可达矩阵可达矩阵 m ；（4）对可达矩阵）对可达矩阵 m 进行区域分解和进行区域分解和级间分解级间分解；（5）建立系统结构建立系统结构模型。模型。1.4 1.4 系统的系统的结构分析结构分析 -ism方法方法例1： 1.1.确定系统的要素集确定系统的要素集a 2. 确定系统的关系集确定系统的关系集r: (1) 给出系统要素的二元关系（给出系统要素的二元关系（直接直接关系）关系）:a = 流入量、流出量、液体密度、液面高度、压力 = a1、a2、a5 (2) 求求系统的系统的可达矩阵可达矩阵r（求（求间接间接关系）关系） : “可达可达”的概念： 求可达可达矩阵矩阵： 3. 3. 确定系统的关系分布确定系统的关系分布strustru（将系统要素划分级次（将系统要素划分级次): (4) 画出系统结构图画出系统结构图 作作 业业：p23914,15给出我校松江新校区管理我校松江新校区管理存在存在的系统性系统性问题问题 如考虑如考虑: 教学管理问题教学管