第二章 系统与系统工程

第二章系统与系统工程教学要求：掌握系统的概念、特征、环境和模式。掌握系统工程的概念、基本内容、基本观点和基本思想方法。了解系统的分类和系统工程的发展史。一、关于系统的案例从学习、生活和工作所在的学校、地区和单位，城市、国家、地球，或者从身体、身体内不同的子系统来说明系统的普遍性；剖析一个学校、一个家庭，从系统的组成、关系等掌握系统一下基本概念。基本特征1多单元、多因素（寝室单元、好朋友单元、小组单元）2单元之间相互区别又互相联系（共同学习、共同生活）3具有特定功能（培养有用人才）4有机结合体（班级成绩、班级的升学率）5往下可以再分，往上可以再合（由班到年级，由班到小组）6系统都有一个环境（基础教学设施、教学队伍、生活服务保障）系统定义系统—是由两个或两个以上，互相区别又互相联系的单元结合起来为完成特定功能的有机结合体三个基本点：1系统是由两个以上若干元素组成的；2元素间相互区别、相互联系；3元素间的相互作用，使系统作为一个整体具有特定功能。三、系统的特征1.集合性表明系统是由多个可相互区别的要素组成。2相关性

相关性包括：系统内部各要素间；要素与系统整体间；系统与环境间的有机联系。如不存在相关性，众多的要素如同一盘散沙，只是一个集合，而不是一个系统案例：球队系统，国家政策。

3.目的性任何一个系统都有一个特定的功能，完成这个特定功能就是整个系统的目的。案例：生物系统的目的性就是增殖个体、繁衍物种、保存生命。企业的经营目的，就是以最少的资源消耗去取得最大的经济效益。运输系统的目的，就是为国民经济的发展提供运输服务。运输系统中各运输子系统的目的，就是为运输大系统的总目的服务。4.环境适应性任何一个系统都处于一定的环境之中，或者说它是一个更大系统的子系统；它的形成与发展在不同程度上会受到环境的制约。同时，任何一个系统与同处一个类似环境的系统之间存在着竞争，只有适应环境的系统才能在竞争中取胜。案例：企业发展、民营银行、国企改革图

1—1城市交通综合系统结构图

城市交通综合系统

交通环境条件

道路交通条件路段交通系统路口交通系统交通设施系统行人交通系统公共交通系统交通管理系统公共场所分布居民住宅分布公交站点分布停车场分布企事业单位分布第三产业网点分布从结构图可以看出，城市交通系统具有以下四个特性：⑴整体性城市交通系统是由人、车、道路、设施、管理、环境等许多子系统组成的综合性整体，各子系统从属于这个整体，而整个城市交通系统又是更庞大的城市系统中的子系统。⑵相关性城市交通系统内部各子系统、各子系统要素之间是有机联系、相互依存又相互作用的。⑶目的性城市交通系统具有特定的目的。这就是：为人们从事各种活动提供必要的物质条件和空间活动条件，并达到安全、快速、高效、舒适的目的。⑷环境适应性城市交通系统处于社会环境之中，受周围环境的影响和制约，并与周围环境相协调。四、系统的环境和模式1系统的环境是系统所处的更大的系统，是外部条件。包括有形的物质资料-物资和无形的信息。2交换方式：直接和间接3交换形式：输入和输出4交换关系：（1）系统的输入：环境对系统的直接输入，包括物资、人员、信息。（2）系统的输出：系统对环境的直接输出。（3）约束和干扰：环境对系统处理形成的外部条件，环境对系统的间接、强迫性输入，是系统处理的约束条件。约束：经常性间接。政治政策、经济技术、气候地理等。干扰：偶然、无法预测。天灾人祸、突发事故。5系统三要素：系统处理、系统输入、系统输出四、系统的环境和模式5系统三要素：系统处理、系统输入、系统输出

系统处理（输出）（约束和干扰）（输入）（环境）系统的模式图四、系统的分类1按形成方式分：自然系统和人造系统由自然过程产生的系统谓之自然系统，它的组成部分是自然物。如海洋系统、生态系统等。有人参与制造或改造的系统谓之人造系统。一般是按人们特定的希望有目的、有计划地组织建造而成的系统。如生产系统、交通系统等。很多系统是自然系统和人造系统的复合系统。2按实体的性质（物质属性）分：实体系统和概念系统以矿物、生物、机械、能量和人群等物质实体为构成要素的系统为实体系统。由概念、原理、原则、方法、制度、程序等非物质实体为构成要素的系统为概念系统。概念系统是由实体系统的需要而产生的，并为实体服务的系统。实体系统是概念系统的物质基础，概念系统为实体系统提供指导和服务。提问：生产管理系统、交通管理系统是何系统？举例3按运动属性分：动态系统和静态系统静态系统是不随之间而发展变化的系统动态系统是系统的状态变量随时间变化的系统，具有普遍性。动态是绝对的，静态是相对的。4按系统与环境关系分：开放系统和封闭系统开放系统中按反馈属性分：开环系统：没有反馈的系统闭环系统：具有反馈的系统，一般指负反馈。图1-5开环系统的一般表示图1-6闭环系统的一般表示第二节系统工程系统工程的概念系统工程学的内容系统工程的基本观点系统工程的基本思想方法系统工程的产生工人工程师系统工程师制造指挥组织、指挥、监督家具厂一、系统工程的概念钱学森：“系统工程是组织管理系统的规划、研究、设计、制造、实验和使用的科学方法”定义：是为了创造或改造系统，使之最有效地达到系统的目标，运用各种科学知识，根据系统的思考方法，把它作为系统而进行开发、设计、制造或运行的综合性工程体系。三要素：1、工作对象是系统2、综合运用各种知识3、采用一整套综合性的工程体系二、系统工程的基本内容（一）系统的开发系统包含：物质系统、管理系统、信息系统步骤：市场调研（确定是否可行）—规划（开发什么样的系统）—实施（如何开发）（二）系统的设计（三）系统的制造（四）系统的改造（五）系统的试验（六）系统的运行三、系统工程的基本观点1.系统的观点（出发点、本质）2.整体最优的观点（最终目标）3.发展变化的观点（内在发展）4.协调配合的观点（内在因素）5.适应环境的观点（外在因素）6.控制的观点（实时监测）7.人是系统主体的观点

（以人为本）四、系统工程的基本思想方法霍尔系统的工作模型所处理的系统工程问题时间维1.规划阶段2.拟定方案3.分析阶段4.实验阶段5.调试阶段6.运行阶段7.更新阶段系统工程所进行的时间阶段逻辑维1.摆明问题2.指标设计3.系统综合4.系统分析5.系统优化6.择优决策7.计划实施系统工程各个时间阶段中的工作步骤知识维自然科学社会科学管理科学哲学等每个时间段上每个阶段所用的各种知识四、系统工程的理论基础

医院信息系统的研发实例一、规划阶段

1、首先对所处的社会的、经济的、技术的环境因素进行广泛、有深度的调查和研究。对医院信息系统来说，要面临以下的境况：

（1）大量的医学数据和信息的散落，如：医疗信息、门诊信息、药品信息、收费信息、材料信息和影像信息等，数据不断增长，难以通过手工来整理统计数据信息；信息流在中间传输环节上脱节、丢失、错乱而导致不必要的内部矛盾；病人结算时常出现排长队的现象；医院科室之间经常出现重复操作的现象；（2）医院信息系统在发达国家已经得到了广泛的应用，并创造了良好的社会效益和经济效益。

2、根据以上的调查结果，提出关于医院信息系统的一个纲领性计划：实现整个医院的人、财、物等各种信息的顺畅流通和高度共享，实现现代化的管理水平。二、方案阶段

1、对以上的纲领性计划进行分解、量化和协调，提出一个相互协调、具体的、可量化的目标树：硬件平台系统设计，网络设计，数据库系统和系统管理平台，网络管理，工程服务，培训服务，系统维护与支持等。

2、进一步根据这些相互协调的目标，提出多个能实现这些目标的具体方案。这涉及一系列的具体问题。

以硬件平台系统设计为例：（1）服务器，必须保证其速度快、稳定、质量可靠；（2）工作站，以保证网络的高速度运转、高可靠性为标准；（3）打印机，以打印速度快、耐用、运行成本低，世界著名的打印机生产商产品完全符合其要求；（4）配备电源，电源中断时，如果网络正在运行，可能导致数据丢失、设备损坏从而造成无法弥补的损失，因此，必须保证机器的不间断运行，但仅能提供一段很短的时间，并发出警报；3、根据所提出的具体方案，进一步提出为实施这个方案，在技术方面、社会方面、经济方面、环境方面可能出现的、需要通过研究才能解决的问题。例如：对所提出的方案的成本费用和效益进行尽可能详细和严格的计算，以便让方案的委托人或雇主估计承受能力和根据效益进行决策。三、研制阶段1、提出该系统的详细的研制方案2、提出详细的实施计划。

四、生产阶段和运行阶段

网络安装，遵循EIA/TIA568B布线标准，安装内容如下：提供网络拓扑设计图，安装服务器及网络设配器，安装工作站及网络设配器，安装SwitchHUB,UTP及所有接头，安装服务器网络操作系统，安装工作站应用软件，连接好网络五、更新阶段

网络调试，按照标准调试每一个节点，保证每一个工作站能正常运行，并进行严格的安装后测试，减少每一个点的不良隐患，使网络能稳定运行。七个步骤的方法对象：中