信息系统工程01到05

1、信息系统工程信息系统工程欧阳敏欧阳敏自动化学院系统科学与工程系自动化学院系统科学与工程系华中科技大学华中科技大学2015年年9月月教师基本信息教师基本信息2q联系方式：联系方式： E-mail： 办公地点：南一楼西办公地点：南一楼西308 电话：电话：研究方向：研究方向：基础设施系统基础设施系统 安全与弹性安全与弹性课程信息课程信息31-10周 周二5-6节 东九D3071-10周 周五5-6节 东九楼D217实验课4次，时间待定考试形式：平时考查、期末闭卷平时考查、期末闭卷成绩 = 考试成绩+ 平时考查(认真、反复)课件邮箱： 密码：密码：kj123456主要参考

2、书目主要参考书目4q 张维明，汤大权，葛斌，胡升泽。信息系统工程张维明，汤大权，葛斌，胡升泽。信息系统工程(第第2版版).电子工业出版社电子工业出版社,2002.5.主要参考书目主要参考书目5q 吴祖玉吴祖玉.信息系统工程基础信息系统工程基础.人民邮电出版社，人民邮电出版社，2001.96 农民预计国会将把奶制品的价格补贴从百分之八十五降低农民预计国会将把奶制品的价格补贴从百分之八十五降低到百分之七十五。减少的利润意味着农民为了维持生意就必须到百分之七十五。减少的利润意味着农民为了维持生意就必须提高生产率和效率。提高生产率和效率。 圣路易斯市的克斯洛家庭农场建立了一个圣路易斯市的克斯洛家庭农场

3、建立了一个牧场主管理信息牧场主管理信息系统系统，并希望通过现代化手段来提高投资的利润率。他们的生，并希望通过现代化手段来提高投资的利润率。他们的生产资料包括价值产资料包括价值660,000660,000美元的美元的330330头牛。牧场主管理信息系统头牛。牧场主管理信息系统的费用为的费用为70,00070,000美元。但是这笔费用很快就从调整喂牛谷物所美元。但是这笔费用很快就从调整喂牛谷物所节省的费用中偿付了。节省的费用中偿付了。 牧场主的故事牧场主的故事7 该系统在该系统在每头奶牛的脖子上挂一个应答器每头奶牛的脖子上挂一个应答器，当牛把头伸到，当牛把头伸到饲料槽中时，饲料槽中时，自动记下该牛

4、消耗的饲料量自动记下该牛消耗的饲料量。系统为汤姆。系统为汤姆克斯克斯洛洛提供每头牛的名字和号码提供每头牛的名字和号码，汤姆在阅读了半夜打印出来的报，汤姆在阅读了半夜打印出来的报表之后，就能知道哪表之后，就能知道哪一头牛没有吃足所需要的饲料一头牛没有吃足所需要的饲料，然后，然后给牛给牛进行进行“体贴入微的照料体贴入微的照料”。 使用了该系统后牛奶的产量增加了，每头牛的使用了该系统后牛奶的产量增加了，每头牛的平均日产量平均日产量由原来的由原来的5050磅磅，不久就达到了过去十年中的最高出奶量，即，不久就达到了过去十年中的最高出奶量，即每每天天140140磅磅( (近近2020加仑加仑) )。牧场主

5、的故事牧场主的故事8 本部位于亚特兰大的本部位于亚特兰大的MrSweeper商店是销售真空清洁器商店是销售真空清洁器和清洁部件、办公室清洁设备和必需品的零售商和分销商。过和清洁部件、办公室清洁设备和必需品的零售商和分销商。过去，去，MrSweeper的雇员需要的雇员需要笨手笨脚地通过一个目录来查找笨手笨脚地通过一个目录来查找其需要的部件号或价格其需要的部件号或价格。因为手头有因为手头有8000多种商品，所以工作多种商品，所以工作量很大量很大。MrSweeper商店的行政部门主管商店的行政部门主管Betty Smith希望通希望通过现代化手段来提高管理效率。过现代化手段来提高管理效率。 Smit

6、h与当地的一家咨询公司签署了一份与当地的一家咨询公司签署了一份20000美元的合同美元的合同，这个合约使，这个合约使MrSweeper商店购买了商店购买了计算机、打印机、软件计算机、打印机、软件，以处理诸如控制存货、支付帐单、收取款项等工作，以处理诸如控制存货、支付帐单、收取款项等工作。所有需。所有需要的有关存货和会计的数据都存于同一个数据库内，个人电脑要的有关存货和会计的数据都存于同一个数据库内，个人电脑通过通信线路与网络相联。通过通信线路与网络相联。Sweeper商店的故事商店的故事9 Smith骄傲地说：骄傲地说：“现在从一个最小的螺钉到最大的机器都现在从一个最小的螺钉到最大的机器都存于

7、数据库中了。存于数据库中了。”新的基于计算机的信息系统帮助新的基于计算机的信息系统帮助Smith降低降低了管理费用。信息系统可以指出了管理费用。信息系统可以指出哪个产品库存已经高于标准，哪哪个产品库存已经高于标准，哪个产品的库存太低了，它还能帮助计划订购周期，甚至还能计算个产品的库存太低了，它还能帮助计划订购周期，甚至还能计算供应商运送所订购的产品的平均时间供应商运送所订购的产品的平均时间。 Smith估计：估计：“到下一年，公司可以将其存货减少一半到下一年，公司可以将其存货减少一半”。与此同时，销售人员可以与此同时，销售人员可以通过数据库中的老订单帮助顾客记起以通过数据库中的老订单帮助顾客记

8、起以前他们曾买过些什么产品前他们曾买过些什么产品。而且，机械师能。而且，机械师能查看维修历史信息查看维修历史信息。Sweeper商店的故事商店的故事故事的启迪：采用现代化信息技术，提高了企业管理效率，故事的启迪：采用现代化信息技术，提高了企业管理效率，增加了新的功能，能够辅助管理者决策，最终提高企业利增加了新的功能，能够辅助管理者决策，最终提高企业利润。解决问题的过程是一项信息系统工程。润。解决问题的过程是一项信息系统工程。什么是信息系统工程？什么是信息系统工程？10q 定义定义：用系统工程系统工程的原理、方法指导信息系统信息系统建设与管理的一门工程技术和工程管理学科工程技术和工程管理学科。1

9、.系统系统2.系统工程系统工程7.信息系统工程信息系统工程8. 信息系统的产生背景信息系统的产生背景9.大数据大数据10. 信息系统故障案例信息系统故障案例3.数据数据4.信息信息5.知识知识6.信息系统信息系统1. 什么是系统？什么是系统？11钱学森认为钱学森认为: 系统是系统是由相互作用相互依赖的若干组成部分由相互作用相互依赖的若干组成部分结合而结合而成的，具有成的，具有特定功能的有机整体特定功能的有机整体，而且这个有机整体又是它从，而且这个有机整体又是它从属的更大系统的组成部分。属的更大系统的组成部分。要有两个或两个以上的要素；要有两个或两个以上的要素；要素之间要相互联系、相互作用；要素

10、之间要相互联系、相互作用；要素之间的联系与作用产生整体功能要素之间的联系与作用产生整体功能构成系统必构成系统必备条件备条件q定义定义Bertalanffy (一般系统论和理论生物学创始人一般系统论和理论生物学创始人): A system is a set of interacting or interdependent components forming an integrated whole. 1. 什么是系统？什么是系统？12q系统的特性：系统的特性：集合性。集合性。系统是由许多元素有机地组成的整体。每个元素服从系统是由许多元素有机地组成的整体。每个元素服从整体，追求全局最优。整体，追求

11、全局最优。相关性。相关性。系统的各个组成部分之间是互相联系、互相制约的。系统的各个组成部分之间是互相联系、互相制约的。 目的性。目的性。任何系统都是有目的和目标的。任何系统都是有目的和目标的。层次性。层次性。一个系统往往由多个部门（或部分）组成。每个部门一个系统往往由多个部门（或部分）组成。每个部门可看作为一个小的系统，称为子系统，子系统之下又可划分为子可看作为一个小的系统，称为子系统，子系统之下又可划分为子子系统。系统具有层次结构。子系统。系统具有层次结构。 环境适应性。环境适应性。任何系统都是存在并活动于一个特定的环境之中，任何系统都是存在并活动于一个特定的环境之中，与环境不断进行物质、能

12、量和信息的交换。系统必须适应环境。与环境不断进行物质、能量和信息的交换。系统必须适应环境。1. 什么是系统？什么是系统？13q系统的分类系统的分类(1) 按物质构成分按物质构成分生物系统生物系统: :主要由动植物及其群落构成的系统。主要由动植物及其群落构成的系统。社会系统社会系统 : :以人为基本单元、人在其中起主导作用的系统。以人为基本单元、人在其中起主导作用的系统。(2)按形成方式按形成方式:自然系统自然系统: :自然而非人力形成系统天体、血液循环等。自然而非人力形成系统天体、血液循环等。人造系统人造系统: :人为建造系统生产系统人为建造系统生产系统/ /运输系统运输系统复合系统复合系统:

13、 :自然和人造相结合系统农业、水利。自然和人造相结合系统农业、水利。1. 什么是系统？什么是系统？14q系统的分类系统的分类(3)(3)按与环境联系的方式及密切程度分：封闭系统、开放系统、按与环境联系的方式及密切程度分：封闭系统、开放系统、相对封闭系统相对封闭系统 (4)(4)状态与时间：静态系统状态与时间：静态系统/ /动态系统动态系统 (5)(5)对环境变化的响应：自适应系统对环境变化的响应：自适应系统/ /非自适应系统非自适应系统 (6)(6)研究对象：教育系统研究对象：教育系统/ /管理系统管理系统/ /军事系统军事系统 (7)(7)内部结构：开环系统和闭环系统等。内部结构：开环系统和

14、闭环系统等。(8)(8)系统功能划：工业控制系统、经济系统、基础设施系统等。系统功能划：工业控制系统、经济系统、基础设施系统等。(9)(9)按照按照抽象程度抽象程度将系统分为：概念系统（描述系统的主要特征将系统分为：概念系统（描述系统的主要特征和大致轮廓）、逻辑系统（脱离实现细节的合理系统）、物和大致轮廓）、逻辑系统（脱离实现细节的合理系统）、物理系统（实际存在的系统）理系统（实际存在的系统）1. 什么是系统？什么是系统？15q常用系统模型：常用系统模型：输入输出模型输入输出模型环境：环境是为系统提供输环境：环境是为系统提供输入和输出的场所，入和输出的场所， 既与系统既与系统发生作用，发生作用

15、， 但又不包括在系但又不包括在系统内的其他事物的总和统内的其他事物的总和. .输入输入/ / 输出：输出： 系统接收的系统接收的物质、能量和信息称为系统物质、能量和信息称为系统的输入；的输入； 经系统处理后产经系统处理后产生的另一种形态的物质、能生的另一种形态的物质、能量和信息称为系统的输出。量和信息称为系统的输出。系统与环境的分界线，边界系统与环境的分界线，边界之内是系统，之内是系统， 边界之外是边界之外是环境。环境。反馈：系统的输出反过来影响系反馈：系统的输出反过来影响系统输入的现象，统输入的现象， 称为反馈。没称为反馈。没有反馈的系统为开环系统，有反馈的系统为开环系统， 具具有反馈的系统

16、为闭环系统。系统有反馈的系统为闭环系统。系统的反馈主要是信息反馈。的反馈主要是信息反馈。1. 什么是系统？什么是系统？161. 什么是系统？什么是系统？17 概念系统 逻 辑 系 统 物 理 系 统q常用系统模型在：常用系统模型在：抽象层次模型抽象层次模型概念系统（描述系统的主要特征和大致轮廓）概念系统（描述系统的主要特征和大致轮廓）逻辑系统（脱离实现细节的合理系统）逻辑系统（脱离实现细节的合理系统）物理系统（实际存在的系统）物理系统（实际存在的系统）1. 什么是系统？什么是系统？18 系 统 子系统 子系统 二级子系统 二级子系统 二级子系统 二级子系统 q常用系统模型：常用系统模型：结构层

17、次模型结构层次模型1. 什么是系统？什么是系统？19 过程输入输出系统边界环境q常用系统模型：常用系统模型：开放系统模型开放系统模型1. 什么是系统？什么是系统？20自行车系统自行车系统-代步功能代步功能1. 什么是系统？什么是系统？21铁路系统铁路系统-运输功能运输功能1. 什么是系统？什么是系统？22需求层需求层负载层负载层拓扑结构层拓扑结构层物物理理面面1. 什么是系统？什么是系统？231. 什么是系统？什么是系统？24需求层需求层负载层负载层拓扑结构层拓扑结构层铁路系统物物理理面面管管理理面面1. 什么是系统？什么是系统？25铁路系统公路系统航空系统1. 什么是系统？什么是系统？26？

18、思考问题？思考问题 设想一个系统，分析其特性，并按照不同系统模型对设想一个系统，分析其特性，并按照不同系统模型对其进行描述。其进行描述。2. 什么是系统工程？什么是系统工程？27 “系统工程是为了更好地达到系统目标，而对系统的构成要素、系统工程是为了更好地达到系统目标，而对系统的构成要素、组织结构、信息流动和控制机理等进行分析与设计的技术组织结构、信息流动和控制机理等进行分析与设计的技术”（1967年，日本工业标准年，日本工业标准JIS）。）。“系统工程是为了合理地开发、设计和运用系统而采用的思想、程系统工程是为了合理地开发、设计和运用系统而采用的思想、程序、组织和方法的总称序、组织和方法的总

19、称” (1971年，日本寺野寿郎，系统工程学年，日本寺野寿郎，系统工程学).“系统工程是一门把已有的学科分支中的知识有效地组合起来用系统工程是一门把已有的学科分支中的知识有效地组合起来用以解决综合性工程问题的技术以解决综合性工程问题的技术”（1974年，大英百科全书）。年，大英百科全书）。q 系统工程的定义系统工程的定义2. 什么是系统工程？什么是系统工程？28“系统工程研究的是怎样选择工人和机器的最适宜的综合方式，系统工程研究的是怎样选择工人和机器的最适宜的综合方式，以完成特定的目标以完成特定的目标”（1975年，美国百科全书）。年，美国百科全书）。 “系统工程是组织管理系统的规划、研究、设

20、计、制造、试验和系统工程是组织管理系统的规划、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”（1982年，钱学森等，论系统工程）。年，钱学森等，论系统工程）。“系统工程是按照系统科学的思想，应用信息论、控制论、运筹系统工程是按照系统科学的思想，应用信息论、控制论、运筹学等理论，以信息技术为工具，用现代工程方法去研究和管理系学等理论，以信息技术为工具，用现代工程方法去研究和管理系统的技术统的技术”（1984年，宋健，系统工程和技术革命）。年，宋健，系统工程和技术革命）。q 系统工程的定义系统工程的定义2.

21、 什么是系统工程？什么是系统工程？29系统工程的基本工作过程：系统工程的基本工作过程：霍尔三维体系结构霍尔三维体系结构制定规划制定规划制定方案制定方案研制研制生产安装安装运行运行更新更新各种专业技术各种专业技术问题定义问题定义决策决策目标确定目标确定最优化最优化系统分析系统分析系统综合系统综合计划实施计划实施时间维表示时间维表示系统工程的系统工程的工作阶段或工作阶段或进程进程q逻辑维是指系统逻辑维是指系统工程每阶段工作所工程每阶段工作所应遵从的逻辑顺序应遵从的逻辑顺序和工作步骤和工作步骤q知识维的内容表征从事系统工知识维的内容表征从事系统工程所需要的知识（运筹学，控制程所需要的知识（运筹学，控

22、制论，管理科学等），也可以反映论，管理科学等），也可以反映系统工程的专门应用领域（企业系统工程的专门应用领域（企业管理系统工程，社会经济系统工管理系统工程，社会经济系统工程，工程系统工程）程，工程系统工程）2. 什么是系统工程？什么是系统工程？30制定规划制定规划制定方案制定方案研制研制生产安装安装运行运行更新更新各种专业技术各种专业技术问题定义问题定义决策决策目标确定目标确定最优化最优化系统分析系统分析系统综合系统综合计划实施计划实施（1）规划阶段：根）规划阶段：根据总体方针和发展策据总体方针和发展策略制定规划和战略略制定规划和战略（2）制定方案阶段：）制定方案阶段：根据规划提出具体的根据规

23、划提出具体的计划方案计划方案（3）研制阶段：实）研制阶段：实现系统的研制方案，现系统的研制方案，分析、制定出较为详分析、制定出较为详细而具体的生产计划。细而具体的生产计划。（4）生产阶段：运筹）生产阶段：运筹各类资源及生产系统所各类资源及生产系统所需要的全部需要的全部“零部件零部件”，并提出详细而具体的实并提出详细而具体的实施和施和“安装安装”计划计划（5） “安装安装”或系统或系统实施阶段：把系统实施阶段：把系统“安安装装”好，制定出具体的好，制定出具体的运行计划。运行计划。（6）运行阶段：系统）运行阶段：系统投入运行，为预期用途投入运行，为预期用途服务。服务。（7）更新阶段：改进）更新阶段

24、：改进或取消旧系统，建立新或取消旧系统，建立新系统。系统。制定规划制定规划制定方案制定方案研制研制生产安装安装运行运行更新更新（1）摆明问题：同提出）摆明问题：同提出问题的单位对话，明确所问题的单位对话，明确所需要解决的问题及其确切需要解决的问题及其确切要求，全面收集和了解有要求，全面收集和了解有关问题历史、现状和发展关问题历史、现状和发展趋势的资料。趋势的资料。（2）目标明确：明确目标并据）目标明确：明确目标并据此设计评价指标体系。确定任务此设计评价指标体系。确定任务所要达到的目标或各目标分量，所要达到的目标或各目标分量，拟定评价标准。在此基础上，用拟定评价标准。在此基础上，用系统评价等方法

25、建立评价指标体系统评价等方法建立评价指标体系、设计评价算法。系、设计评价算法。（3）系统综合。设计能完成预）系统综合。设计能完成预期任务的系统结构，拟定政策、期任务的系统结构，拟定政策、活动、控制方案和整个系统的可活动、控制方案和整个系统的可行方案。行方案。（4）系统分析：针对系统的具）系统分析：针对系统的具体结构和方案类型建立分析模型，体结构和方案类型建立分析模型，并初步分析系统各种方案的性能。并初步分析系统各种方案的性能。特点，对预订任务能够实现的程特点，对预订任务能够实现的程度以及在目标和评价指标体系下度以及在目标和评价指标体系下的优劣次序的优劣次序（5）最优化：在评价目标体系）最优化：

26、在评价目标体系的基础上生成并选择各项政策、的基础上生成并选择各项政策、活动、控制方案和整个系统方案，活动、控制方案和整个系统方案，尽可能达到最优、次优或合理，尽可能达到最优、次优或合理，至少能令人满意至少能令人满意（6）决策：在分析、优化和评）决策：在分析、优化和评价的基础上由决策者作出裁决，价的基础上由决策者作出裁决，选定行动方案。选定行动方案。（7）实施计划。不断的修改、）实施计划。不断的修改、完善以上六个步骤、制定出具体完善以上六个步骤、制定出具体的执行计划和下一个阶段的工作的执行计划和下一个阶段的工作计划。计划。系统工程的基本工作过程：系统工程的基本工作过程：霍尔三维体系结构霍尔三维体

27、系结构3. 什么是数据？什么是数据？31q数据是客观事物（包括概念）的标记、数量、时空位置及数据是客观事物（包括概念）的标记、数量、时空位置及相互关系的相互关系的抽象表示抽象表示，是一组表示数量、行为和目标的非随，是一组表示数量、行为和目标的非随机的机的可鉴别的符号可鉴别的符号。例如：文字、数字、图形、图像、声音、电信号、光信号。例如：文字、数字、图形、图像、声音、电信号、光信号。q数据是一种数据是一种抽象表示抽象表示。例如一个人的名字是这个人的抽象表示；名字是数据，但它例如一个人的名字是这个人的抽象表示；名字是数据，但它不能完全代表这个人；这个人是客观存在的有血有肉的人，不能完全代表这个人；

28、这个人是客观存在的有血有肉的人，但他不是数据。但他不是数据。3. 什么是数据？什么是数据？32q数据是一个数据是一个逻辑概念逻辑概念，它必须有其，它必须有其物理载体物理载体（媒体）。（媒体）。例如一段文字可以写在纸上，也可以记录在光盘上，还可以例如一段文字可以写在纸上，也可以记录在光盘上，还可以写在内存芯片中，甚至可以记录在人脑中。没有了物理载体，写在内存芯片中，甚至可以记录在人脑中。没有了物理载体，数据就消失了。数据就消失了。q同一数据可以记录在不同的媒体上；同一媒体也可以多种同一数据可以记录在不同的媒体上；同一媒体也可以多种不同的数据。不同的数据。4. 什么是信息？什么是信息？33q信息表示事物的运动状态和存在方式，它赋予数据以一定的信息表示事物的运动状态和存在方式，它赋予数据以一定的含义或约定，是经过加工后的数据，它对接收者的行为能够产含义或约定，是经过加工后的数据，它对接收者的行为能够产生影响，它对接收者的决策具有价值。生影响，它对接收者的决策具有价值。赋予了赋予了含义或约定含义或约定的数据才是信息。的数据才是信息。例如：例如：(940118, M , 18 , A)数据数据u可以解释为学号为可以解释为学号为“940118”的学生，男性，的学生，男性，18岁，成绩岁，成绩A等。等。u还可以解释为还可以解释