系统工程概论15-2汇编

系统工程概论（1060132010-01）

1-8周,综-260：周一第1-2节,周四第5-6节

荣莉莉系统工程研究所大连理工大学管理与经济学部llrong@84708073(o)第二章 系统工程方法第1节 系统思想系统的整体性、结构与功能第2节 系统工程方法论方法论概要、工作步骤、具体方法系统分析案例第二章 系统分析方法第1节 系统思想人类和各式各样有形与无形的系统接触，自然就需要研究系统，认识系统，因而逐渐形成了运用系统的观点去分析和处理问题的思想方法，这就是系统思想。系统工程技术方法，第二位思想（学问、知识），第一位1、系统思想及系统观中国古代有关阴阳、五行、八卦、经络、脏腑以及天人相应等观念，都体现了系统思想；古希腊的许多哲学家也提出过许多系统观念。这些观念和思想体现为对事物的整体、秩序和结构功能性的认识；德国古典哲学家康德曾经明确地指出系统的三个特性：内在目的性，自我建造性和整体在先性；黑格尔的系统思想突出表现在其有机进化整体观的两大原则：整体性的有机原则，即整体与部分有着内在的不可分割的联系；整体性的进化原则，即有机体是一个不断运动、发展、进化的过程。恩格斯认为一切事物与过程，乃至于整个世界，都是一个整体，从宏观到微观，从无机界到有机界，从自然界到人类社会，各种事物没有不在相互联系、相互作用之中的。他明确地提出了相当于系统范畴的“体系”概念，第一次提出自然界的系统整体的客观模型，探讨了整个世界的层次结构。我国系统学科的开创者钱学森在现代科学、技术、工程发展和国内外系统学科发展的基础上，提出将整体论和还原论综合集成为新的系统论的观点，在处理复杂系统问题上开辟了新的途径。系统观系统思想：运用系统的观点去分析和处理问题的思想方法系统观：把事物作为一个有机整体来看待的一种视角系统思想的核心是把事物作为一个有机整体来考量，由此延伸到事物的各种系统整体特性什么是系统怎样运用系统的观点理解系统思想？系统的表示：系统内部、系统外部外部：环境、系统输入/输出、整体性内部：要素、结构、系统的秩序与组织外部与环境：功能、系统的自组织、演化内部与外部：结构与功能的关系系统与环境任何系统都是和系统之外的各种事物发生联系的，这些系统之外的、和系统发生相互联系、相互影响的事物总和，就是系统的环境。例如一个计算机局域网系统，系统本身包括计算机、网络通信设备等，安放计算机和网络设施的办公室、敷设网线的地沟、向它供电的电力系统等等就是系统的环境；一个企业由总部、职能部门、生产和供销部门等组成，它所存在的城市、向它供应电力、水资源的基础设施等都是它的环境。系统和环境的关系有时候具有层次性。例如我们可以认为一台计算机是一个系统，当它连在局域网上的时候，对计算机这一系统来说，局域网络的其他计算机和网络设备是它的环境。但是如果把局域网看作一个系统来说，单个计算机只是它的子系统，而它所连向的广域网则是它的环境了。所以在讨论到系统和环境的关系的时候，需要首先明确我们关注的是哪个层面的系统。系统和环境是由系统的边界隔开的。一般说来边界应该是明晰的。由于系统和环境都是在发展的，有些间接联系会变成直接联系，所以边界也可能是会变化的。例如全球互联网每时每刻都有网络节点加入或退出，边界随时都在变化，所以对环境的认定需要有动态的观点。我们在研究或者构建一个系统时，总是要求边界是确定的，至少是在一定时段内是明确的。在进行系统分析和构建时，对于系统和环境之间的界面或者接口需要认真加以重视与考虑。系统和环境之间总是有物质、能量、信息在流动。例如对通信系统来说，外界环境中的发信者要把信息输入系统，而收信者又从系统的输出得到信息。一个热力发电机组从外环境输入煤炭的化学能，而向环境供应电能。系统和环境进行物质、能量、信息交换的特性，叫做系统的开放性，而系统本身抵制与环境的物质、能量、信息交换的特性，叫做系统的封闭性。系统的存在和发展是离不开对外界开放、和外界进行交换的，特别是生命系统、社会系统、思维系统。一般说来，系统越开放就越有活力。如何预测系统的行为？如果你希望从整体上理解、进而能够预测、影响，并最终控制系统的行为，仅仅依靠对系统中各个部分的了解能实现这一点吗？过去的四个世纪中，人们大量采用化整为零、各个击破的科学研究方法，在科学研究中取得了成功，因此，无论什么时候遇到问题，我们都会试图使用同一的方式解决它。然而，确实存在很多这种方法不能发挥作用的场合。彼得∙圣吉在《第五项修炼》中指出“将一头大象分成两半，并不能造出两头小象”就形象地阐明了这一点。将大象切成两半这一举动本身只会将一个良好运作的系统变成两个无法运转的系统。系统的本质是连接系统由一系列相互连接的部分组成。大象的后半部分和前半部分之间具有密不可分的联系，在你将大象切成两半的同时，这种联系也被破坏掉了。系统的对立面可理解为“堆”，尽管“堆”也由很多部分构成，但它们没有相互连接。一堆人，一群人，随机的群体——游客；在一起工作的一堆人，一群人——为了一个任务，相互之间建立了连接，随时都会出现一种非常特殊的，可以称之为高效团队的系统。对系统的研究实际上就是对系统构成组件之间的连接的研究。系统中可以包含人、部门、业务……如果你希望了解一个系统，并进而能够预测它的行为，那么，就非常有必要将系统作为一个整体来研究。将系统各部分割裂开来研究，很可能会破坏系统内部的连接，从而破坏系统本身。如果你希望影响或控制系统的行为，你必须将系统作为一个整体来采取行动。在某些地方采取行动并希望其他地方不受影响的想法注定要失败——这也是连接的意义所在。比如，你所管理的部门是一个相互之间具有高度复杂联系的系统的一部分，有些连接局限在你的组织内部，而很多连接则超出了组织的边界。一个在你部门内看起来非常合理的决策，对于组织整体而言可能未必是最优的。2、系统的整体性思想系统整体性是系统的重要特征之一，所以整体性思想和原则是系统思想的重要组成部分一般来说，所有方式显示的整体，并不是其部分的总和（亚里士多德）任何事物都是由各种要素以一定方式构成的统一整体，整体性主要表现在整体联系的统一性，即整体与部分、部分与部分之间、系统与环境联系的统一性系统整体存在的特征：有机性；组合效应有机性：1）存在于整体中的单个部分，不论是能独立存在的，还是不能独立存在的，都只有在整体中，才能体现它具有的部分的意义，离开整体就失去部分的意义2）整体特性只有在系统的运动中，整体与部分、部分与部分、系统与环境以及不同层次之间，按一定规律，进行一定程度的物质、能量、信息的交换，才能以一定的性质和功能体现系统的有机性程度，就是整体的组织化程度。组合效应：整体与部分的联系方式：1）部分在整体中保持着相对的对立性。齿轮2）部分在整体中必须改变自己原来的形态，才能与其他部分结合，在整体中不能保持相对对立性。如H2、O2与H2O3）部分在整体中只是名义上存在，不可能转化为独立物。如手臂不论哪一种联系形式，部分只是整体制约下的相对独立部分，离开整体就丧失了作为该整体一部分的品格。如钢铁工业与国民经济加和性与非加和性：整体是部分的集合，对某些性质和度量来说，整体与部分之间存在着加和性如公司的总产值等于下属各分公司的产值之和同时，还存在着非加和性。如2H2+O2=2H2O，两边质量守恒，是加和性，氢、氧与水则存在着非加和性系统整体性能的涌现系统形成整体后，产生了系统性能，是一种质变，这种性能是形成系统前所没有的，是涌现出来的。如一个电力系统是由水力发电厂、火力发电厂组成的整体，它具有一些单独电厂不具备的功能：如在检修时可以互为备用，水电火电各尽所长分别承担基荷与峰荷，可以错开用户高峰而节约容量，局部事故可以不间断电力供应等。这些都是电力系统形成后涌现的系统性能、整体性能。另一方面，整体虽是由部分所构成的，具有孤立部分所不具有的特性，但整体同时又丧失了组成部分在孤立状态所具有的某些部分的特性。如原子化合成分子。系统整体性思想的表述一方面是由于质的不同，另一方面又是有得有失，所以单纯地说整体大于部分的总和是不够确切的。还是用亚里土多德的原意：“一般说来，所有的方式显示的整体并不是其部分的总和”来表述整体性原理较为确切。系统的整体性原理可表示为：P[∑(E1，E2，……EN)]≠P（E1）∪P（E2）……∪P（EN）其中Ei表示各部分∑(E1，E2，……EN)表示整体P表示性质、功能。因此，如果你想理解一个系统，并试图进一步影响它的行为，甚至控制它，你必须从整体上理解它。这可能需要详细了解所有组成部分的行为，也可能不需要；可以肯定的是，关于组件的知识对于从整体上理解一个系统，作用非常有限——在某些情况下，这些知识甚至具有相反的效果。从系统的层次性理解涌现现实世界的系统都具有层次结构，即使是最简单的系统也有两个层次，即系统层次和要素层次。系统所展现出来的特征通常是作为一个整体所拥有的特征，而不是任何一个部件所具有的特征。由于这些特征仅仅在系统层次上存在，因此，无论怎样研究部件，都无法识别出系统特征的存在。层次结构思想对我们进一步理解涌现性是有帮助的。凡是低层次不具备而高层次具有的特性，就是涌现出来的特性。反之，如果把系统中的某一层次按子系统拆散，高一级的性能不复存在，那么这一性能就是系统的涌现特性。涌现和自组织都是系统在作为系统时才能观察到的属性。对学习与工作的启发在应用整体性思想于系统工程时，首先要明确：系统整体性能是在各组成部分结合成系统之后所产生的，是从质的方面不同于各部分性能的。对于人造的技术系统，我们正是为了获取这种性能才建立这个系统的，整体性能反映为系统的功能。各个组成部分恰当的结合，促使这种整体性得以形成。1)

不一定追求各个部分完美，应在总体性能上追求2)从全局考虑，提高系统中的部分的性能命题1(系统是否良好？)

一个良好的系统，其整体功能一定“大于”各要素功能的“总和”。一个不好的系统，其整体功能一定“小于”各要素功能的“总和”。臭1臭2臭3=

诸葛亮30303010030+30+30=90<100壮1壮3壮2100100100=没水喝100+100+100=300>00良好系统

1+1>2不好系统

1+1<2强强联合不一定强。弱弱结合不一定弱。

在一个系统中，要素并不是最重要的，关系才是最重要的。系统中建立起了良好的关系，才能

1+1>2.命题2(要素应否存在?)

一个要素在系统中的存在价值,不应该以其本身的优劣作为评价标准,而应视其能否优化整体作标准.什么是“用人得当”?当你把某人安排到部门的某个岗位上工作时,他能优化这个部门的工作,

这就是:

用人得当!3、系统的结构与功能系统的结构是系统保持整体性以及具有一定功能的内在根据客观事物都具有一定的结构。如人体结构、分子结构、企业结构结构：系统内部各组成要素之间在空间或时间方面的有机关联和相互作用的方式与顺序（相互作用的序）结构是有层次的功能：系统与外部环境相互作用的序；是把一定的输入变换成一定的输出的能力功能体现了一个系统与外部环境之间的物质、能量和信息的交换能力二者的关系：F=f（E，C，S）F——功能；E——环境；C——要素；S——结构同构异功同功异构同功同构异功异构结构是功能的内在根据，功能是结构的外在表现，一定的结构总是表现一定的功能，一定的功能总是有一定的结构系统产生系统的结构决定系统的功能，功能对结构有反作用，两者相互作用相互转化结构和功能不是一一对应的，功能具有相对的独立性系统结构与功能的关系系统的功能比结构有更大的可变性，功能变化是结构变化的前提如企业，市场对其产品的需求有变化，即功能变化了，就有调整生产，适应市场，导致结构改变结构分析：解析建模的基础。科学研究功能分析：辨识建模的基础。黑箱、中医理论结构和功能的关系F=f（E，C，S）F——功能；E——环境；C——要素；S——结构1）要素不同，则功能不同；2）要素相同，结构不同，则功能不同；人的劳动分工；同分异构体3）要素不同，结构不同，功能有可能相同；不同结构可有相同的功能，故可选择，设置不同的方案4）同一结构，可有多种功能。同一结构，在不同环境下发挥的作用不同。1、相同的要素可以组成不同的系统。2、相同的要素如果结构不合理，就会组成不好的系统；如果结构合理，就会组成良好的系统。3、每个要素都好，如果结构不合理，就会组成不好的系统；每个要素都差，如果结构合理，仍会组成良好的系统！例1甲、乙两家都有一个读小学二年级的孩子。晚饭后安排孩子复习功课和休息系统要素语文、数学、休息30分30分45分甲：语文休息数学休息30303015乙：语文数学休息303045例2（齐王）

（田忌）

上马上马中马中马下马下马田忌赛马的故事小结1.不要过分重视要素!2.应该注意系统:(1)明确目的;(2)不要追求“十全十美”，应强调“满意”；(3)适应环境及其变化;(4)分析相关性,寻求自己的“可控要素”;(5)注意整体性,努力建立良好关系:1+1>23.寻求合理结构!问题任务系统良好系统4、系统的组织与自组织组织作为一个动词，表示的是一种形成有序结构的过程。在组织过程中从事组织工作的主体是组织者，如果组织者处于系统外部，则整个系统是被组织的，这种情况就属于他组织。如果组织者也是系统的一个部分，系统的其余部分是被组织者，这就是自组织。自组织和他组织是对立的概念。人们认识了客观规律，形成了行动的计划、方案、方法、理论，按照一定的目标去研究、开发、规划、设计、施工、运行、维护、改造，形成了各种类型的工程、流程、产品等等，都是他组织的行动。各类工程系统就是最为典型的他组织系统。系统的自组织系统的自组织就是系统的自我组织、自行组织，靠自己去形成、完善、改变自己的结构、功能、属性。系统的自组织性是指系统自动调节自身的结构、活动，以适应环境变化的特性。这种能力，首先在于系统结构的有机性，其次是反馈功能。从动态的观点去理解，所谓系统的组织，就是系统的要素按照特定的指令，形成特定的功能和结构的过程。该指令可能来自系统内部，也可能来自系统外部。系统的自组织不是按照系统或外部指令完成的，而是根据事物运动变化的规律和特定条件完成的，是系统的要素按彼此的相关性、协同性或某种默契而形成特定的结构和功能。5、系统的复杂性随着社会经济的发展和科技文化的进步，出现了大量极其复杂的系统，大到像巨型计算机、现代的大飞机、飞船系统等大型技术设备，城市交通系统、互联网这样的基础设施，小到人体甚至人脑系统，都是由大量要素按照极其复杂的关系连在一起，其中出现的现象有很多都是出乎意料的。一个系统中组成单元的多少代表了系统的规模，规模不同带来系统性质的差异，反映为规模效应。但整体涌现性主要还是由组成单元按照系统的结构方式相互作用、相互制约而产生的，结构不同结果也不同，因此表现为结构效应。复杂性是复杂系统的行为特性。复杂系统与简单系统不仅有着量的差别，而且有着质的差别。复杂性的特征多样性：系统总是由性质不同的要素组成的。多层次性：任何复杂系统都是由许多子系统按照一定层次组成的，层次性使得系统或子系统的整体性能得以涌现，并且具有多种性能。整体性：对于复杂系统来说，由于具有较多层次，各层的子系统具有由于下一层集成而涌现的新功能，而子系统向上集成又使得上一层涌现出新的性能，这些新性能不但不是其组成部分性能的简单加和，而且汇聚有完全不同的特性。开放性：复杂系统是开放的系统，与环境有着密切的联系。复杂系统由于本身的多样性多层次性，与复杂的环境存在着多样的联系。非线性：这是系统产生复杂性的主要根源。非线性意味着无穷的多样性、差异性、可变性、非均匀性、奇异性、创新性。复杂系统中一般存在着各式各样的非线性。只有在非线性的条件下才有可能出现不同状态产生同样结果，同一系统在不同初始条件下产生完全不同的结果。动态演化性：复杂系统总是不断地从一种状态变化到另一种状态。平衡和稳定是一种趋势，但不平衡、矛盾、波动才是系统的常态。复杂系统的结构、功能、行为是在不断变化的过程之中的。通过自适应、自组织作用，系统进行演化，总的趋势是进化，但是也有一些性能是在退化。不确定性：不确定性来源于某些因素的随机性。特别是由于系统的非线性作用，系统的参数、环境、初始条件的微小变化会引起系统行为的巨大差异。更由于复杂系统的内外因素和条件都是在变化着的，所以系统就呈现出多种形态。不稳定性：在新结构代替旧结构的突变过程中，只有旧结构失稳，系统才能经过一系列不稳定的中间态，进入新的稳定状态。不可逆性：生命系统就是不可逆的，成长过程不能倒转。可逆过程不会有真正的演化，不会带来新旧交替。自组织性：复杂系统作为开放系统，在大量子系统的合作下，不断调节适应，出现宏观上的新结构，这是自组织作用的结果。理解系统之例1：

扔硬币与产品降价假如你手中握着一枚硬币，如果你松开手，结果会怎样？答案：只有一种结果：它会掉到地上。作为对比，想象一下，假如你扔的不是一枚硬币，而是将你的一种产品的价格降低了5%，又会发生什么？答案：可能会引发无数不同的结果。可能会引发无数不同的结果：从导致销售量的增长，到触发一场“价格战”；从让一些顾客因为花费更少而高兴，到让另外一些顾客因为失去了奢侈品的感觉而疏远这一产品；从因为你达到本季度的目标而得到晋升，到公司三年后的破产；……扔一枚硬币和降低价格之间的差异在哪里？扔一枚硬币和降低价格之间的差异就在于，扔掉一枚硬币所发生的环境非常简单，而降价这一举动所处的环境却极端复杂——一种由连接所引发的复杂。当你扔一枚硬币时，这一事件所涉及的要素仅仅包括你自己、那枚硬币和地面，其他的任何人、任何事物都没有直接牵涉其中，这一事件所发生的环境非常有限；当你降低产品价格时，整个环境却迥然相异，很多要素被牵涉其中，它们都被这样或那样的联系连接在一起：你的客户和产品价格因他们的购买习惯而连接在一起；你的竞争对手和产品价格因市场行为而连接在一起；你的同事和价格因降价对业务本身的冲击，以及你因此而获得的地位优势而连接在一起；政府和价格因宏观调控而连接在一起；……降价这件事情所牵涉的环境几乎是没有边界的，它以波纹效应的形式在近乎无限的时间和空间里传播着。这种波纹效应就是牵涉其中各种不同实体之间连接的直接后果。如果不存在连接，这一因果事件链就会受一定的边界所限而很快停下来。然而由于连接的存在，因果事件链就近乎无限地扩张下去，使人们很快就难有任何信心来估计降价这一小小的动作能够引发出什么样的后果。因此，降价的后果比扔一枚硬币难解释多了。归根到底，这都是因为连接的存在。那些难以预测的事情通常都涉及很多紧密连接的实体。理解系统之例2：

鸟群、飓风、人骑自行车一群鸟，规模较小的鸟群通常会排成V字形队列，头鸟飞在V字形的顶点，其他鸟儿整齐地排在后面；大一些的鸟群会形成更接近球形的队列。无论鸟儿怎样在天空中高飞或盘旋，鸟群的整体的形状却基本保持不变。这些复杂的鸟群系统是如何保持队形不变的？是头鸟告诉那些跟随着的鸟儿？是否存在着一种持续的指令流，从而让鸟儿保持秩序？鸟儿可以在彼此之间进行交流，因此不能排除形成某种形式指令的可能性。这种解释对于其他系统而言基本上就是“天方夜谭”。飓风飓风，尽管它们由分离的实体构成，却仍然表现出大规模的、一致的结构性。飓风是由海洋中蒸发、在空气中混合的水分子组成的。尽管水分子没有主动交流的方法，可飓风却形成了巨大的漩涡，这些巨型漩涡由微小的单个水分子组成，却通过机理不明的行为，共同形成了一致的、威力惊人的宏观结构。这些系统的一个重要特征就是它们不是静止的，而是动态的，表现出强烈的生机。人骑自行车考察一个由骑车人和自行车构成的系统。自行车不能自我平衡，而且在静止的情况下，自行车和骑车人在一起也不能平衡。但是，当系统启动起来之后，当骑车人为系统注入动力，从而让自行车前进的时候，自行车和骑车人就在突然之间与地面垂直，而且没有任何的摇摆。因此，即使没有明显的外力干涉，动态系统仍然能够展示出某种稳定的结构。这种稳定的动态结构就称为自组织。是很多复杂系统的一个重要属性。对于一个外部观察者而言，自组织系统最明显的属性之一就是高度的有序。与随机的人群相比，鸟群具有更好的秩序；飓风的形成具有一种特定的而不是随意的结构；运动中的自行车和骑车人保持竖立的姿态，而不是在地面上随机地倒卧。这种高度有序的结构通常会保持很长的时间。自组织系统能够保持这种高度有序状态的原因，在于它们之中都存在着能量流——一股将给定系统与周围环境联系起来的能量流。当你骑自行车时，你用腿将能量注入系统，这些能量来自于和吸入氧气相关的活动；飓风通过与它周围环境之间的热量传递，来维持自己的结构；鸟群中的鸟儿则根据相邻的鸟儿引起的气流而做出相应动作。是系统中的组件彼此之间的连接，以及作为整体的系统和周围环境的连接，构成了维持、创造这种秩序的主要原因。自组织系统都和周围的环境交换能量，因此他们都被称为“开放系统”。因此，如果你想创造一个能够维持一定秩序、不会分解的系统，那么这个系统必然是一个开放系统，就需要为它注入能量，并让其在系统中流动以维持这种秩序。当能量停止的时候，系统就开始退化。理解系统之例3：

一个高水平运动团队一支顶级的足球队由11个配合默契、独立思考、同时追求个人成功的球星组成，每个球星的价值都要比只“做好自己的事”要大。如果每个球星都真的只“做好自己的事”，控球但不传球，只愿意自己站在聚光灯下，不愿队友们得到机会，这样的球队肯定会输得很惨。因此，为了使球队这个整体聚合涌现出高水平，个体的行为就必须受到约束。这样，每个球员在任何时刻准备进行选择时（“我应该自己带球通过，还是应该传球？”），他所做出的选择都会是从球队的角度出发的最佳选择（“我还是传球吧”）。为了促成这种情况发生，每个球员应该怎么做？每个球员必须不停地接收和处理信息流：关于对方球员队形的信息，以及自己队友站位的信息。如果给一名球员戴上眼罩，让他无法得知什么球员在什么位置，他就无法发挥作用。正是这种对信息的持续处理，结合各位球员自我约束的个人意愿，从而使得整个球队能够作为一支光芒四射的优秀球队绽现辉煌。这种系统内部的信息流被称之为“反馈”。在很多自组织系统中，反馈经常与另一种聚合属性——自修正——关系密切。很多生物系统都是自修正的。理解系统之例4：

人类体温调节人类有一系列的机制来维持我们的体温稳定在大约36.9。C。如果太低，我们会打颤，从而使体内产生热量；如果太热，我们会开始出汗，从而带走一些热量。但是，这些天然的机制具有天然的极限：如果寒冷的时间过长，体温就会降低；如果实在太热了，我们就可能会犯心脏病。这些机制都是由反馈所驱动的：关于外界环境的信息被反馈到我们的内部生理过程；在把人体作为一个系统维持的时候，这一切都起到了自组织的作用。

小结构成系统的部分之间的连接是系统思考中非常重要、非常基础的概念。系统所展示出来的特征通常是作为一个整体所拥有的特征，而不是任何一个部件所具有的特征。这些特征仅在系统层次上存在。涌现和自组织都是系统层次的属性。复杂系统会出现一种特别的、与系统自身结构相关的涌现属性。反馈、涌现和自组织密切相关。第2节 系统工程方法论创造系统，首先要有牢固的目的意识其次，掌握鉴定问题本质的分析方法第三，具有为达到目的而集结自己知识的综合能力分析能力+知识+培养运用所具有的知识去创造解答的能力SE不一定具有固定的理论、方法，可以适当地选用各领域发展起来的方法——选择已有要素（方法），重新组合系统工程既是一门方法性学科，所以首先侧重方法。系统工程的方法包含两方面的含义，一是指解决系统工程问题的手段和工具，一是指工作中的办法和步骤，后者又是和工作程序联系在一起的。系统工程考虑的是合理推进大规模系统的开发特征：使已有的要素很好地组合，以创造具有全新功能的系统旧元素，新组合1、系统工程的方法、工具体系需要3个方面的知识有关对象领域的知识有关系统共性方面的知识，即系统学科的知识经验性的知识前两类知识是可以用语言文字表达和传递的显性（言传性）知识经验型的知识的相当一部分是只可意会、不可言传的隐性（意会性）知识系统工程的方法、工具体系自下而上，可分为四层：工具：计算机、算法、程序技术：使用工具的方法，优化技术、预测技术、仿真技术方法：选择什么技术来达到目的的办法，定量方法、定性方法、解析方法、实验方法方法论：指处理系统工程问题的一整套思想、原则，是运用方法的方法当我们面临系统工程任务时，必须在正确的方法论指导下，采取适当的方法，选择适当的技术，借助于适当的工具去进行工作。只有这样居高临下地进行考虑，才能事半功倍。系统工程的各种方法、技术、工具的覆盖面、内容、适用范围不尽一致，它们都在不断地改进发展，并且方法和技术两个层次之间界线也不是很鲜明的。方法论是人们认识世界与改造世界的根本方法的哲学学说。方法论探索各种方法的共性内容、结构、作用、规律性、使用范围、发展趋势等。系统工程的方法论则是探索系统研究、开发、运行过程中各种方法的共同规律。它和系统思想密不可分。2、系统工程方法论概要由于系统工程涉及不同的知识，又有一定的工作阶段和步骤，所以必须有一定的思考问题和处理问题的方法，各种方法的一般规律就包含在系统工程的方法论之中。系统工程的对象最初是一些与实物有关的系统，后来才逐渐涉及一些非实物的系统，而这两类系统的主要对象不同，处理方法也就不同。人们把处理与实物有关的系统的方法论称为硬系统方法论；而把处理实物层次以上的人类活动系统或者两类系统交织在一起的系统的方法论，称为软系统方法论。

3、硬系统方法论系统工程三维形态图：逻辑维（步骤维）、时间维、知识维知识维：工程学、商业、社会科学等步骤维：七步：问题的确定、评价系统的设计、系统综合、系统分析、优化、决策、规划行动时间维：七个阶段：规划制订、初步设计、研制阶段、生产阶段、安装阶段、运行阶段、更新阶段该三维结构在上一世纪的60年代和70年代有过很大的影响，一些硬系统的开发大体上都遵循这一思路。系统工程的三维形态图系统工程的每一项具体工作，在这个三维空间中对应一个区域，这个区域在三个坐标轴上对应的正是该项工作的位置如果去掉知识维，就可以表示为两维表：活动矩阵在每一阶段，都存在7个步骤也有将7步分为三个阶段、五个环节（图）活动矩阵系统工程的每一项具体工作，在这个三维空间中对应一个区域，这个区域在三个坐标轴上对应的正是该项工作的位置如果去掉知识维，就可以表示为两维表：活动矩阵在每一阶段，都存在着7个逻辑步骤步骤维的一个变形工作步骤对具体工程来说更为重要，也有人将系统分析的7个步骤分为三个阶段、五个环节。系统分析的实质三个阶段：明确问题、分析研究、评价比较五个环节：明确问题、产生方案、预测未来环境、建模与估计后果、评价比较问题——方案——分析——后果——选择客观分析 主观选择基于客观分析的主观选择4、系统工程的工作步骤

STEP1.明确问题(1)辨识主问题和子问题，以及构成问题的因素(2)建立所辨识问题的层次结构(3)把问题加以分解，分成要求、约束、可变更的因素、涉及的人与组织等(4)辨识主要的主观考虑(5)辩明系统边界(6)辩识影响主问题的未来条件STEP2.设置目标，建立评价准则

(1)辩识主要要求、目的、目标和子目标(2)对上述各因素建立一个层次结构(3)辩明目标、约束、可变因素、涉及人与组织这几方面的相互关联程度(4)辨明主要前提与假设(5)建立或确定目标的度量(6)建立初步的评价准则STEP3.生成方案(1)寻找为达到目标与子目标所有可能的方案(2)确定方案中活动与措施的度量(3)把方案联到目标结构中去STEP4.为方案建模

(1)为每一方案建立描述型或预测型的模型，或者为整个系统建立模型，以便对各种方案下的整个系统进行分析(2)对模型进行鉴定(3)改进并且合并模型(4)寻求模型运行的结果STEP5.对方案进行评价：(1)按照主要准则（包括效果、风险、成本），对各方案在各种条件下进行评价(2)估计各种条件出现的概率STEP6.选择一个方案：(1)客观地或主观地对每个准则的重要性进行排队，给出权重(2)把评价信息集中起来(3)评选出一个方案STEP7.规划实施：(1)根据所选方案拟订实施计划(2)制订意外情况下的应急措施5、系统工程各步骤实现方法1）明确问题的方法正确提问题是非常重要的。著名的系统科学家R.Ackoff指出：我们由于解决错误的问题而造成的失误，要比错误地解决正确的问题所造成的失误多得多。A.创造工程学为了整理杂乱无章的想法，或制定替代方案，或产生解决方案，把考虑的经验和直观方法加以归纳就称为创造工程学有：集体创造性思考法、K.J法、5W1H法、矩阵表示法、水平思考法，等两种明确问题的方法一种方法是把与问题有关的信息片断逐个记录在卡片或纸条上，把它们摊在桌面上全面进行审视，把有关联的放在一堆，这样就逐渐形成一些局部情况和子问题给它们再命名，作为一个单元，和其它类似单元再进行聚类，找它们之间的关联，这样就能逐步形成问题再一种方法是通过写书面报告来清理思想，明确问题。例如在这一阶段的开始撰写问题剖析报告和结束时撰写阶段结果报告问题剖析报告问题剖析报告包括问题性质和问题条件两部分。问题性质涉及问题的结构、过程，是通过大量调查研究以及与决策者或利益攸关的人员进行对话的基础上明确的。一般提出的问题有：你认为存在什么问题?为什么这成为问题?问题是怎样出现的?什么原因引起的?解决这个问题的重要性何在?对这问题进行系统分析会得出什么结沦?可能解决问题的方式是什么?这个问题和哪些问题相牵连，它是哪一个更大问题中的一个部分?等等。B.技术预测系统是未知的东西，所以必须预测和评价它对外部产生什么影响，能否适应未来的环境等有：直觉预测法、概要记述法、交叉分析法、时间系列分析法，等C.构造模型当整理那些比较复杂的问题而欲抽出其中本质的部分时，最好是利用图解法，比较直观有：结构模型法、图解理论、关联树形法，等D.多变量解析法当现象过于复杂而很难抓住它的本质性特征时，用多变量解析最好有因式分解法、主成分分析法等E.其它的方法系统理论、模糊理论等2）建立评价体系的方法A．效用理论从公理出发用数学确立评价的理论体系就是效用理论B．数量化理论是从许多的实际数据中使感觉的量数值化的一种方法，往往在解决社会科学的各种问题中应用C．官能检查色、香、味、美的感觉能凭人的感觉排出顺序，但许多量没有适当的测量仪器决定其尺度的是一些被称为官能检查的方法。应用统计的方法D．成本效益分析一直沿用的评价投资效果的方法E．安全评价是系统评价中最难的一种评价。利害混杂，难以评价，而且危险感凭个人的主观来确定，寻找客观的尺度很困难F．价值工程以产品的功能为主体去考虑其价值价值分析、价值管理3）系统综合的方法A.以目标分级创造替代方案若将目标分级，从上一级目标来考虑，就便于创造替代方案B．结构模型的巨型化集中几个结构模型的要素构作巨型结构，由于要素数目少，结构简单，就容易综合C．计算机辅助设计（CAD）4）分析和模型化的方法A．系统变量的选择实际系统中有许多变量，从中选出主要的变量，将它区分为独立变量、从属变量B．物理模型要考虑物质平衡、能量平衡的法则、变量的制约和信息流等C．非物理模型（统计模型）利用输入输出数据，即使不知道系统的内部结构，也能求得这些数据之间的关系。多元回归分析法、自回归—平均移动模型，神经网络算法等D．模拟若对系统的每个部分构作数学模型，就能用模拟求得全部动态。各种方便的模拟语言E．OR模型有时利用排队论、对策论模型F．可靠性工程学系统的可靠性非常重要。大规模的系统由于要素众多，容易发生故障，而且一旦系统功能发生衰退现象其影响很大可靠性工程学把要素的可靠性和整个系统的可靠性联系起来人的过失对系统可靠性的影响的研究。G．大系统理论若对象复杂，通常的技术方法往往不好用。分散控制、阶层控制理论、分解理论、网络理论等5）最优化的方法A．数学规划方法线性规划法、动态规划法。B．组合理论分支定界法、整数规划法、遗传算法，等C．其它方法如对策论的最小—最大解。6）决策的方法A．决策分析在不确定的状况下被迫选择时的决策的方法主观效用、主观概率。对难以测定的量提出定量的评价法B．形成统一意见的方法为了进行群体决策，必须考虑调整对立的意见，寻求统一的意见。C．关联树型法一种评价或决策的方法7）计划的方法A．统一程序规划B．日程安排法如网络法C．经营设计6、软系统方法论1）软系统方法论的含义在系统工程的发展初期，人们遇到的多半是一些工程技术系统，这些系统的目标与约束明确具体，要解决的问题多半是“怎样做”的类型，我们称这类问题为结构清晰的“良结构化”问题或称“硬”问题。后来系统工程涉及到社会、环境、公共事业等领域，遇到的问题涉及许多人或许多组织的利益，他们的要求与评价标准乃至信念和价值观都是不相同的，各自又拥有不同的权力，使得目标与约束相混淆，这时首先要解决“做什么”的问题，也就是说，“什么是问题”倒成了问题。将这类问题不明确、结构不清晰的问题称为“软”问题或称“不良结构化”问题，对它们来说，明确问题是首要任务。在上世纪的70年代，一种处理软问题的软系统方法论开始形成。这种方法不能像硬系统方法那样，通过观察和理论分析来理解系统，而是要超越观察和理论分析，关注在一定的情景下人们头脑中对问题情境的解释。硬系统追求纯粹的客观性，力求避免把主观性带到对问题的分析中。软系统的研究是要带着一定的思想原则和概念去观察和解释问题，研究者的文化环境、世界观和社会习俗都会产生影响。这种方法强调通过人的交流讨论，对问题的实质有所认识，逐步明确系统的目标，经过不断的反馈，逐步深化对系统的了解，得出满意的可行解，而不是一上来就按照硬系统的一套思维方式按部就班地去处理问题，导致对问题的曲解和作出不符合实际的结论。

软系统方法论是在上世纪80年代提出的，正是在硬系统处理大量工程问题取得成效而转向人类社会活动的过程中遭遇挫折的时候。软系统方法论由彼得∙柴克兰德提出，他明确认识到，几乎在所有的真实情况下，人都是所感兴趣的软系统中固有的一部分。鉴于人们通常具有许多种不同且相互之间存在竞争关系的目标，而且这些目标有时还不清楚，软系统方法论断言，最佳的处理方式肯定是一种能够丰富所有涉及者的知识，从而提高他们对系统和形式的理解方式，而不是去“科学”的寻找“最佳”答案。2）软系统方法的步骤各步内容第一步是要对问题的情景加以考察。第二步是把问题情景的考察结果用问题情景描述来加以表达，这种描述还不是用系统语言，而是用自然语言或者各种图像来生动地表述。第三步开始从现实世界进入思维世界。这时为了建立系统概念而建立一些“根定义”。第四步是建立概念模型。概念模型是以根定义为基础建立的系统活动的描述，它不涉及实际系统的构成，只是对系统作概念上的说明。第五步则是将概念模型与现实情景相比较，发现差异，进行模型的修正。第六步是提出必要而又可能的变革方案。第七步是实现上述改革方案，得到新的情景，实际上就是系统的建立或者改造。问题情景所谓问题的情景，是人们认为有问题存在但还无法明确问题的某种环境。人们常常是急于解决问题而忽略了首先应该对问题情景做全面的了解，这种了解当然不是轻而易举的，但缺乏了解而匆忙确定问题所在，常常会选不准问题，更不可能正确解决问题了。这时应该尽可能了解系统中的要素和系统中的过程，以及它们之间的关系。非常规突发事件应急响应，情景应对，情景，情境根定义根定义是从某一特定角度对一个人类活动系统做出的简要描述。这些定义涉及下列几方面：系统的利害承受者（Customer，简写为C）系统的执行者（Actors,简写为A）系统从输入到输出的变换过程（Transformationprocess，简写为T）世界观（Weltranschauung，简写为W，这里指的是价值观和伦理道德观等）系统所有者（Owners，简写为O）系统的环境约束（Environmentalconstraints,简写为E）。利用上述六方面（CATWOE）的根定义，就把系统活动的要素、有关人员或组织的身份及其影响确定下来了。3）对软系统方法的一些探讨软系统方法论适合于系统目标不明确、涉及多方面利益的场合，它强调人的活动和身份，首先从各方面的关系着眼，它不强调系统的精密分析、建模和优化，而是通过组织讨论，听取各方面有关人员的意见，反复比较和学习，寻求可能的满意的结果。它主要依靠定性的方法，而不像硬系统方法论那样重视定量方法。软系统方法论不指望像硬系统方法论那样一次完成，而强调在实施过程中不断发现问题、不断变革。软系统方法论强调对人类活动系统的研究，反映了对于以人为本的重视。在建模工作中，重视了对于活动的分析。在分析各要素的关系时，重视使用动词而不仅使用名词来加以表述。在根定义中加入世界观（简称W）时，考虑了人的价值观不同，因而对事物的理解也就不同。无论是对问题情景的感受和理解、对方案的设计与选择，都会反映出价值观的影响。这就需要通过第五步中的讨论来协调的。近来国外也有学者提出从多个维度来处理系统问题，这些维度包括：科学维度、逻辑与认识论维度、时间维度、文化/政治/行为维度、道德与伦理维度、社会维度、组织维度、经济维度、技术维度我国的许多位资深学者已经提出过：在注意客观实物的“物理”现象和性质的同时，还要注意人与物、活动与活动之间的“事理”，以及人际关系的“人理”。这三方面综合起来就形成了“物理-事理-人理”方法论，要求“懂物理、明事理、通人理”，这三者是密不可分的。7、系统分析的3个例子例1：安排粮食和果树的合理发展规模问题的系统分析例2：美国清除废弃车辆的系统分析例3：能源输送问题的系统分析例1----如何安排粮食和果树的合理发展规模问题北方某地区是一个苹果之乡，当地有良好的发展果树的条件，政府打算制订一个发展苹果基地的长远规划，但又要在有限的土地上保证粮食生产，因此希望利用系统工程的思想和方法做好规划。经过组织当地干部，农业各领域专家和系统分析人员讨论和调查，大家明确了我们所研究的不限于粮食作物和果树这两项的合理布局，而是涉及农、林、牧、果在内的大农业系统。因为这些生产环节共享着土地和水资源、当地的劳动力资源；系统的目标不仅要得到较大的经济效益，还要保证生态效益和社会效益，这样就明确了问题所在，并确定了系统的目标，这样确定的问题，比原来想得更全面。

为了弄清楚各种因素之间的联系和制约，在概念模型基础之上，建立了结构模型，然后收集必要的数据，根据各种消耗和产出之间的关系，建立了数学模型。然后，根据政府机关对5年后的一定目标设想，设定了五个方案，每个方案都有一定预期目标，如粮食自给、尽可能发展水果生产等等。在每个方案已知的约束下，进行该方案的优化，最后再把五个方案的各项指标列表，供领导选择。这样做既保证了充分利用资源和保持生态良性循环，又可得当良好的经济效益，使大农业系统得到最好的运行。例2--美国怎样清除废弃车辆的系统分析美国每年有数以百万计的车辆被废弃，这些废车多半是车主觉得不值得拖回去修理。这样到处乱丢，破坏了环境，成为引发其它事故的严重隐患。经过分析，知道造成这种大量堆弃的原因是从现场搬运开存在着问题。尽管美国政府每年在这一项上的开支就有几亿美元，旦仍存在着这种局面。为了解决这一难题，把研究内容限制在每年怎样把600万辆废车以适当的方式搬走。在研究解决问题的方案时，先考察了原方案。原来是用吊车和平板拖车进行吊运，占地大，移动慢，有时还需要交通部门特许。每套设备成本98000美元，每年要4615套才能搬完600万辆废车，因此设备总成本为45000万美元。如折旧期3年，则设备年度成本15000万美元，加上运行费7000万美元，劳动力费用38400万美元，总共需60400万美元。花费很大。为了解决问题，需要新的方案。新方案是使用更简单、迅速、灵巧、经济的设备，新发明了一种特殊的“铲运卡车”，把卡车与铲车结合在一起，可以大大提高效率。每年搬运600万辆废车只要2564辆铲运卡车，此车成本为2万美元，折旧期也是三年，这样设备年度成本为1700万美元，加上运行费2000万美元，劳动力费用l0800万美元，总共14500万美元，只有原方案的四分之一。原方案和新方案相比，显然应采纳新方案。之后要设计、试制并投入生产。整个开发需要200万美元。生产则有两种方案：委托有生产能力的厂去生产，或是新建一组装厂生产成品，而零部件委托外厂加工。如果全美国开始需要12000辆，价值24000万元。最后的结论是：使用铲运卡车，可以从多万面得到效益，是一个很好的方案。例3---能源输送问题我国某内陆地区有一个煤田待开发，它的煤质适合发电，而沿海地区由于经济迅速发展，缺少电力。这里就有一个把火力发电厂建在哪里的问题。一种办法是电厂建在矿口，就地用煤，而把电力通过高压输电线送到用电地区；一种办法是把电厂建在用电地区，而通过铁路运煤到电厂。乍看起来，这只是一个能源输送方式的研究，看哪一种方式最经济。但在进行系统分析的一开始，着手调查时，就发现并不这么简单。如果采取“输电”方案，就得把电厂建在矿区附近，这就要看这一带有没有建厂条件，特别是水资源和灰碴排放地点。这不仅涉及技术条件，还涉及环境保护的要求。如果采取“输煤”方案，电厂建在用电区，同样也得看当地有无建厂条件。此外，不同的方案，给不同地区在其它方面也带来效益和损害。所以一开始在明确问题前先要把目标（能源输送经济效益、其它经济效益、生态影响、就业等涉及多个利益主体）理清楚，对于众多目标需要分清轻重缓急。然后进行方案设想，除了输电、输煤两种单一方案外，也可以采用部分输煤部分输电方案。可以为每种方案建立数学模型，分析计算费用、效益、影响，把各方案的各项指标列出来。显然有些方案是各有利弊的，这就需要决策者根据需要与可能、主要与次要加以选择确定。8、系统工程的队伍1）队伍类型从事系统工程工作的队伍中，有两种类型的人：有一类工作，如总体规划、综合计划、总体设计、总调度以及其它一些需要“抓总”的工作，本身带有系统工程的性质，从事这类工作的人，他们是“一身而二任”，既是自己行业内的专家，又担负起系统工程师、系统分析专家的任务，他们是推广应用系统工程思想与方法的关键人物。他们是总工程师、总经济师、总设计师、综合计划处长、总调度员等“总”字号的人物，当然也包括管总体的领导、“长”字号人物。但是，当系统变得愈来愈庞大、愈来愈复杂时，单靠一个“拿总”的人，无论从他的知识和能力来说都无法完成这种组织、协调工作，这就需要有专门的人员——系统工程专业人员来协助他完成，因此就出现了第二种类型的人员。第二种类型的人员就是专业系统工程师或系统分析人员。他们专门从事从整体、全局进行分析筹划的工作，有时候这个工作是由一个小组来做的，小组由系统工程师、具体领域的专家、计算机工作人员组成，彼此配合默契地工作。工作场所系统工程师或系统分析人员，有的工作在政府、社会、企业各部门相应的领导机关，或者专门设立的总体设计部门，或系统分析部门、综合研究部门如发展研究中心；也有的工作在专门的系统工程研究或咨询机构，例如国际应用系统分析研究所(IIASA)，美国的兰德公司，日本的野村综合研究所、我国中国科学院、各部委、各高校所设立的系统科学或系统工程研究所，这些研究机构接受政府、机关、企业的委托进行系统分析，并从事系统工程的基础性研究。2）系统工程师的职业特点具有能从整体、全局考察与驾驭工作的能力和习惯，善于统筹策划；对新事物敏感，敢于并善于探索；善于和上级、下级、左右的机构与同志联系工作，沟通思想，能团结不同专业、不同观点的专家一道工作；在知识结构上，要求他们是“T”型人物，T这个字母的一横表示广博的知识，一竖表示在某一专业方面有精深的造诣。现在又有人提出，要求系统工程工作者是∏型人物，这第二竖表明它在系统科学与系统工程的专业上也要有较深的造诣；要有较好的人际关系和沟通技巧；系统工程工作者要有广阔的视野和远大的抱负。国际系统工程委员会（INCOSE）曾经提出系统工程师的道德规范：（一）基本原则要诚实公正；保持高度的廉洁；努力提高工程职业的能力和声望；支持本学科的教育机构、职业协会和技术学会。（二）对社会和公共设施的基本责任和义务捍卫公众利益和保护环境、安全和福利免受工程活动和技术产物的影响；对自己的活动和工程结果承担责任，包括接受道德的检查和评估；主动减少和避免不安全的实践；利用系统整体观点和对系统接口理解所赋予的知识来处理风险；对慎重的系统工程措施要促进人们去理解、执行和接受。（三）实际的守则要合法、讲政治、诚实和负责地行动；尊重、保护和维护别人的知识产权；遵守全部法定的合同与协议；公平地对待所有委托人；给出慎重的建议，要真实、客观，要保持你职业和技术上的威信；要尽你的能力来提供努力的和充分的服务；要尊重对你的信任和赋予你的权力；要避免利害冲突的出现。3）普及系统工程知识的必要性在当前社会经济高度发展的形势下，不但专业系统工程师和实际担任系统工程师工作的规划和总体设计人员要掌握系统工程的知识，就是一般的领导人员和专业技术人员和基层管理人员，也有掌握一些系统工程知识、最起码掌握系统工程的常识的必要。一方面由于它们也都是生活在各种系统交织的环境内，掌握系统工程的思想会有助于他们更自觉地处理复杂的问题，即使它们处于基层、局部的位置上，也有一个了解全局、适应全局的需要。另一方面，现在的社会、技术环境日趋复杂，即使是一个小的局部也是一个子系统，也得按照系统的思路去处理问题。现在许多学科已经引入了系统工程思想和方法，说明这方面的迫切性。思考题-21、你怎样理解系统整体性的涌现？并举几个例子。2、从你自己的学习或者专业领域中举出一个不同结构而能完成同样功能的例子。3、一个原本好用的系统为什么会变得不好用甚至失效？4、列举一些身边的他组织与自组织的实例。5、在你自己的专业范围内的开发或者设计工作中，哪些可以用硬系统方法论、那些需要软系统方法论来解决？试各举1~2个例子。第三章系统的描述与模型建立第1节 系统的描述1、描述：包括从开始的问题剖析报告，直到具体的数学模型、公式、程序、图等自然语言：报告、说明书；形象、富于表现，一词多义，一义多词；当认识深入，由定性到定量时，要求高度精确，自然语言含义不准确。同一句话可有不同的解释，造成表达上的混乱。自己无能嫁祸私车“限私”别玩文字游戏那些常发言的人士记性不好，语文水平却个个了得，说出话来比钱锺书的《管锥编》还深奥。北京市某局的人士说：“我们既不控制私家车的发展，也不限制私家车的发展，但要抑制私家车的发展。”这充分证明了汉语的博大精深———虽然到底也没弄明白，这“控制”、“限制”、“抑制”的区别在哪里！

2005年某网站科学术语：用精练、浓缩的形式，集中表现大量的知识，单义性。术语和它所表达的思维内容之间，具有唯一确定的对应关系。在使用之前，要加以定义。科学术语从自然语言中分化出来的，精确性与明晰性仍受到限制。符号语言：更简明、更抽象，符号的信息承载量大增，通用性好。图形语言：路标、框图、电路、三维图2、问题以上描述，对硬系统好用。对软系统，如社会、经济、生态、教育等，有时会产生问题。如科学术语中的“力”：在物理中有明确的定义。但在社会生活中的人力、物力、才力，就非常笼统。原因：人的认识的局限性与客观系统的复杂性之间的矛盾。人在认识能力上的差异；不确定性与信息的不完整性，给描述带来的困难：随机性——外部条件的不确定性；可以用概率、统计等方法模糊性——内部认识上的不确定性，内涵清楚，外延划分不清，可用模糊理论来处理：语言变量、隶属函数等。高个子、矮个子、年轻、年老…1965年，美国加里福尼亚大学，自控专家，L.A.Zadeh教授，在他的著名论文“FuzzySets”中首次提出了模糊的概念模糊思想，起源于美国，但发展不顺直到1993年，才有了IEEETransFuzzySystem文化背景与经验不知不觉地影响着人们的判断对同样长短的水平线与垂直线，哪个显得更长？扎伊尔的苏库部落的人，绝对地认为垂直线长模糊概念的提出因为他们常年处于草没肩的环境，看不见地平线，容易注意竖条的东西模糊思想，一开始，就受到了东方人的热烈欢迎，好象本来就应该如此东方人习惯模糊思维，语言、行为模糊思想用的最好的国家是日本地铁运行控制、家电产品美、欧开始重视。杂志，公司、产品、会议等东西方文化的差异：学做西洋菜；游泳池第2节系统的建模与方法1、建模——对系统的某些属性加以描述（符号语言）系统是多属性的，对同一系统，研究的问题不同，可建立不同的模型。如生产系统，从投入产出看，可建立计划编制模型；从设备管理看，可建立设备更替模型。硬系统——如工程系统，关系确定，可定量描述。软系统，或大型复杂系统——不一定能建立定量的模型，可建立定性、或随机型、或模糊型模型。模型谱：黑箱、白箱；软、硬系统之间无明显的界限。2、建模的方法：解析法：结构分析，白箱辨识法：功能分析，黑箱3、建模的基本原则同构性同态性4、建模的过程——多次反复建模过程的基本流程1）明确建模的具体问题及模型的检验方法议题—问题，概念模型：大体上的系统轮廓，问题、边界、目标、约束检验：结构上、功能上2）建立结构模型是实际系统与数学模型间的桥梁明确指标和措施的影响关系：方案（措施）——模型——后果（指标）3）选择建模的方法：取决于对系统结构的了解、样本数据的有无情况：4）建立数学模型解析法：确定变量、建立基本关系、确定模型类型：描述型（仿真）、规范型（优化，需要目标函数）辨识法：输入/出变量关系、模型结构、辨识参数5）模型的正确性检验：正确性：结构由专家验证；功能：运行样本数据。可操作性：用户友好、交互、可修改性。第四章

系统的结构模型第1节结构模型及表示第2节结构特征及判断第3节结构模型的分解第4节结构模型的建立结构模型所谓结构模型，是在将系统分成少数几个辅助系统时，表示辅助系统间相互如何关联而构成整体的系统的模型。只表示有无关系，定性、简单，反而能很好地表示系统的本质特征。辅助系统一般在10个左右。问题对象：用于处理处于以社会科学为对象的复杂问题和以自然科学为对象的简单问题之间的那些问题。解释性结构模型优点：不需要特别的知识和能力，无论谁都能容易地实施，在系统分析的所有阶段可用。结构模型的种类：解释性结构模型认知图交叉影响矩阵。其中，解释性结构模型应用最广。解释结构模型法（InterpretativeStructuralModeling)ISM方法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。第1节结构模型及表示1、有向图表示法节点——表示要素有向边——表示其间的关系特殊点：1）只受其它要素的作用而不作用于其它要素，称为汇点，是系统的输出节点；

2）只作用于其它要素，而不受其它要素的作用，称为源点，是系统的输入节点。2、邻接矩阵表示法邻接矩阵A是一个方阵，每一行（列）表示一个组成要素。A=[aij]n×n，aij取0或1，布尔阵aij=0当i=jaij=1当i≠j，且i对j有作用 aij=0当i≠j，且i对j无作用aij表示的是行要素对列要素的作用。邻接矩阵的特点：1）A表示的是要素间的直接作用关系2）A与有向图一一对应3）A中全“0“行对应的是汇点4）A中全“0“列对应的是源点5）AK表示的是要素间的K步作用关系（间接的），直到AV=0（若无回路，v≤n）6）由A得到可达矩阵RR=I∪A∪A2….∪An=（I∪A）n（可达：有无作用关系，不管步长）第2节结构特征及判断1、几种主要的系统结构1）无回路系统：系统中任何两个要素间均不同时存在相互作用关系2）有回路系统：系统中部分要素间存在相互作用关系3）强连接系统：系统中任何两个要素间均同时存在相互作用关系强连接系统是不可分的利用R可判断系统的结构特征2、判断方法计算R∩RT：若R∩RT=I：则系统为无回路系统若R∩RT为满阵，则系统为强连接系统若R∩RT既非I，又非满阵，则系统为有回路系统。由结果矩阵R∩RT可找到系统中的所有回路：R∩RT任一行（列）中非“0”元素对应的要素处于同一回路中。第3节结构模型的分解分解的含义：1-2-3-4—2-3-1-4实际上是把A的行列的排列顺序加以变换，使A变成分块对角阵或分块下三角阵A’。若A可变为分块对角阵，则系统可分离；若A可变为分块下三角阵，则系统可分级；要解决的问题：确定要素的重新排列顺序按确定的位置构造P，使：PTAP=A’有回路系统与无回路系统的分解方法不同。1、无回路系统的分解容易，因必有输出节点，即全“0”行。方法：对A阵，构造一个P阵。按确定的位置构造P——逐步找出顶层节点（汇点）。找出顶层节点的顺序即是要素的正确排列顺序。按照这一顺序，同时对A进行行与列的变换，可得到分块下三角矩阵A’。例——无回路结构模型的分解已知某系统的结构模型由A阵给出，试对该系统进行分解。 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0A=1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0解：由A判断系统的结构特征，计算R，可知R∩RT=I，所以系统无回路。——首先，确定系统的汇点集合S1：S1={1，4}——其次，删去A中S1对应的行与列，形成新系统，并找其汇点集合S2：S2={2，5}——同理，直到最后的SP。S3={3}，S4={6}正确的排序顺序为S1，S2，……，SP。即S1，S2，S3，S4——1，4，2，5，3，6所以该系统共分为四个层次：1，4在最上层；其次是2，5；第三层是3；最下层是6。按照这一顺序，同时对A进行行与列的变换，可得到分块下三角矩阵A’。

0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0A’=0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 01 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0正确的排序为：S1，S2，……，SP：i1 i4 i2 i5 i3 i6 1 2 3 4 5 6P阵的构成：P=[ei1ei4 ei2 ei5 ei3 ei6]eik=[0……010……0]T（第k行为1）

P= 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1所以A’=PTAP对小问题，可自己看；当问题较大时，如几十个要素，得用计算机，必须用此法。2、有回路系统的分解有时找不到全“0”行，得变换一下方法：先找出所有回路，以某一元素替代，按无回路分解，再还原。例：A= 0 1 0 ①←→② 1 0 0↑ 1 0 0③1）确定系统中的回路及各回路中的要素，假定分别为S1，S2，……，SP；2）按回路S1，S2，……，SP中包括的要素的顺序对A阵进行变换，形成新的邻接矩阵A^：S1S2……SP S1A^11A^12。。。A^1PA^=S2A^21A^22。。。A^2P 。 。 。 。 。 。。 。 。 。 SPA^p1A^p2。。。A^pp3）以p个替代要素来替代各回路，形成一个由p个要素组成的系统，其邻接矩阵为B：B=[bij]p×pbij=0 当i=j（由邻接矩阵定义） 1 当A^ij≠0 0 当A^ij=0B所表示的系统必是一个无回路系统。（若S1、S2间有回路，则S1、S2本身就是一个回路）4）对无回路系统B进行分解，以确定回路S1，S2，……，SP的正确排序位置；5）最后，按各回路的正确排序，将各回路的要素替代回去，对A阵按此次序进行变换，得到一个分块下三角阵A’。例2：A=0 0 0 0 01 0 0 0 01 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0R∩RT= 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1回路：S1={3，4}。排序顺序：3，4，1，2，5（或1，5，3，4，2；1，2，3，4，5） 3 4 1 2 5

3 0 1 1 0 0 A^=4 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 2 0 0 1 0 0 5 1 0 0 0 0 1’ 2’ 3’ 4’ 1’ 0 1 0 0B=2’ 0 0 0 0

3’ 0 1 0 04’ 1 0 0 0对B分解，排序顺序为：{2’},{1’,3’},{4’}。将原数目带回，则正确的排序顺序为：{1}，{3，4，2}，{5}。整个系统分为三层。 1 3 4 2 5 1 0 0 0 0 0A’=3 1 0 1 0 0 4 0 1 0 0 0 2 1 0 0 0 0 5 0 1 0 0 0第4节结构模型的建立对于一般工程系统，邻接矩阵不难得到；对于复杂系统，特别是含有社会因素的系统，反而是可达矩阵容易得到：容易知道Si与Sj有无关系，至于是直接关系还是间接关系则并不清楚。可以通过人机对话，先构成可达矩阵，再经过一定处理，得出结构模型。1、结构模型建立的步骤：组成、相互关系——意识模型（不强求、不可能一致，求同存异）建立结构模型A、或R：对关系明确的，可建立A；对复杂的、因素多的系统，建立R更容易。结构模型的分解，R。由A→R唯一；由R→A不唯一。面对实际系统，进一步讨论某些细节。具体步骤：1）组织小组；2）明确问题；3）选择构成问题的要素；4）确定要素间的关系（最重要的一步）；5）构成可达矩阵；6）进行必要的变换，求出邻接矩阵。2、系统可达矩阵R的建立方法基础：意识模型，S={（要素）}，R是S×S的一个子集。对于一个有n个单元的系统，要构成nn可达矩阵，除已知Si对Si的n个关系外：还需要n（n-1）个关系。可以通过适当的方法，加以简化，而不需要逐个考虑n（n-1）个关系。1）首先，在S中选择一个典型要素Si相对于Si来分类其它要素。对于任何一个单元Si

，它和其它所有单元Sj（ji）之间，必定存在下列几种关系中的一种：Si的上位集L（Si）：Si可以到达（可达）的要素的集合。L(Si)={Sj/SiRSj,SjS}(rij=1)Si的下位集D（Si）：可以到达（可达）Si的要素的集合。D(Si)={Sj/rji=1,r