系统科学与系统工程的理论基础

第二章系统科学与系统工程的理论根底§2.1概述·根据系统思想建立完好科学体系称为系统科学·系统科学研究系统演化、开展的一般规律·系统科学的根本理论是系统学,它的技术根底是运筹学、控制论、信息论等，它的应用技术是系统工程。·系统科学的研究对象和其他学科不同，它不是研究某一特定形态的详细系统，它研究的是一般系统，反响的是自然界中各门科学、各个领域中共同的东西。·系统科学的研究内容是一般系统所具有的概念，系统所具有的共同性质和系统演化的一般规律，详细内容有：〔1〕 一般系统的概念系统的定义、元素与构造、物性与系统性，实现与层次、系统与环境、行为与功能、存在与演化、状态与过程、系统与信息、系统分类、模型方法与系统描绘等。〔2〕 简单系统理论：线性系统理论、信息论、控制论、大系统理论、运筹学、灰色系统理论、黑箱方法等。〔3〕 开放系统理论：开放与封闭的概念，可逆与不可逆，有序与无序，熵及其应用、平衡无序、平衡有序、非平衡有序、生命系统理论等。〔4〕 非线性系统理论〔一〕连续动力学模型、轨道、初态与终态、暂态与空态、运动稳定性、构造稳定性、吸引子、系统相图、分叉与多样性、突变与奇异性、连续混沌、瞬态特性与过程。〔5〕 非线性系统理论〔二〕离散动力学模型、离散映射、元胞自动机、布尔网络、神经网络、离散混沌等。〔6〕 随机系统理论随机过程与随机涨落、估计理论、主方程、朗之万方程，福克－普朗克方程、随机稳定性、随机系统定态解、随机控制。〔7〕 自组织理论自组织概念，自组织与他组织、自组织构造、支配原理序参量方程、自适应、自复制、自瓦解、自创性等。〔8〕 简单原系统熵与信息，统计综合，反响扩散模型，非线性振荡模型、微扰方法、时间均值分析、混沌的控制。〔9〕复杂适应系统理论适应产生的复杂性、内部构造、内部模型、遗传算法echo模型、混沌边缘与复杂性、AN方法。〔10〕开放的复杂原系统定性与定量相结合的综合集成法，从定性到定量的综合集成工程。§2.2 一般系统论一、一般系统论的产生背景：本世纪初，物理学、力学、化学等已得到深化开展、学科体系已趋于完好。生物学却仍处于一种想象，试验的阶段。例如，生命的起源、生命的本质等问题，就存在两种剧烈争论的观点机械论与活力论机械论：认为生物体应像机械体一样服从物理学、化学所说明的各种规律，也就是说，把生命问题简化为物理和化学问题，纯粹用物理原因和化学原因来说明一切生命的生理现象和心理过程。所以无法说明生命体的统一性.活力论：认为不能把生命现象简单地归结为物理与化学过程，但却用“超自然的活力〞来解释生命现象，认为有机界和无机界之间有一道不可逾越的鸿沟，支配生物体的是一种超物质力量。美藉奥地利生物理论专家贝塔朗菲等人不满于机械论和活力论的解释，提出有有机体概念，强调要从整体关联角度看问题。后来，“有机体〞概念被进一步开展为“一般系统论〞。观点：一般系统论坚决反对活力论与机械论1、 反对简单相加的观点，认为系统不是简单地等于各部分之和；2、 反对机械观点，认为有机整体各部分的关系不能用机械关系来解释；3、 反对被动反响观点，即生物活动不是受环境刺激作出简单信息，而是具有自调功能的活动，机体对于环境的干扰具有调节才能。二、一般系统论的原那么1、 系统观点，即有机整体性原那么认为一切有机体都是一个开放的系统，都是一个有机整体。2、 动态观点，即自组织性原那么认为一切生命现象本身都处于积极的活动状态，是自组织开放系统。3、 组织等级观点认为事物存在着不同组织等级和层次，各自的组织才能不同，并具有自身目的的性和自身调节性。三、一般系统的内容一般系统论包括三个方面1、 系统科学理论――原理部分2、 系统哲学――系统的哲学根底和哲学意义3、 系统技术――应用技术四、一般系统论的适用范围不仅合适于有机体，而且也合适于经济、社会和科学技术等一切系统。§2.3 大系统理论2.3.1 什么是大系统？大系统的例子：·工程技术大系统大型工业企业，大型电力系统，交通运输系统，大型能源系统，大型建立工程·社会经济系统国家行政管理系统，国民经济管理系统，商业系统，卫生医疗系统，教育系统·生物生态系统人体控制系统，环境保护系统大系统的特征：①规模庞大，构成大系统的要素本身就是一个完好系统，如：大型钢铁结合企业往往由炼铁厂、炼钢厂、轧钢厂等要素组成，而这些工厂本身就自成一个系统。②构造复杂，各要素〔子系统〕之间存在多级递阶的复杂构造。③影响因素众多大系统一般都是多目的、多输入、多输出、多变量、多干扰的复杂系统，因此大系统往往具有不确定性〔如模糊性、随机性等〕，并且由于信息缺乏，从而造成不确知性。同时，正因为对大系统的影响因素众多，所以大系统的数学模型往往是高维的、高阶的、系统分析和设计的工作量随维数增大即迅速增长，导致“维数灾〞。大系统往往是由不同质的要素构成的工艺设备、人、管理条例、计算机2.3.2大系统理论的研究内容·大系统构造方案的研究·大系统稳定性研究·大系统的最优化问题研究·大系统模型简化的研究2.3.3 大系统的构造方案从构造上考虑，大系统一般分为递阶控制方案和分散控制方案一、递阶控制·“递阶〞是“等级〞的含义·递阶控制的特点：下级决策单元只承受上级决策单元的命令，上级决策单元不逾越下级决策单元而直接控制被控大系统。·整个递阶系统有一个总目的，各决策单元和谐地工作以实现总目的的优化。·递阶控制有两种控制方式：扰动设定校正控制总任务第一层第二层第三层被控大系统直接控制层优化层决策层扰动设定校正控制总任务第一层第二层第三层被控大系统直接控制层优化层决策层1、 多层控制多层控制按照总任务和各层的任务目的进展分解、分层，各层运行的周期不同，愈到上层，运行周期愈长，解决总是愈复杂。多层控制常用于工业企业的消费安排和管理上。第一层是直接控制层，根据上层的决策〔设定〕直接控制大系统的运行过程或状态，处理经常发生的、变化快的外部扰动。第二层是优化层，根据上层给定的各项技术经济指标和约束条件，以及提供的资源等，建立优化模型以实现大系统的最优控制，并及时调节因条件变化而引起的扰动。第三层是决策层，例如根据市场供销情况来调节消费方案、修正营销策略等。2、 多级控制将总目的分解成部分目的，并利用各级部分决策单元进展控制和协调。多级控制常用于经济管理组织机构，下级机关将劳动力组织到消费岗位上，上级机关指挥与协调各下级机关的工作。每一级却力求有效地管理其下一级，同时又紧跟其上一级的指挥，以保证整个组织机构高效率工作，并完成总任务。总任务部分决策单元输出输入…………子系统n子系统2子系统1部分决策单元部分决策单元协调级总任务部分决策单元输出输入…………子系统n子系统2子系统1部分决策单元部分决策单元协调级二、分散控制………输出输入……子系统n子系统2子系统1部分控制器n部分控制器2部分控制器1………输出输入……子系统n子系统2子系统1部分控制器n部分控制器2部分控制器1分散控制实际上是一种两级递阶控制的特例分散控制可以减少集中控制或递阶控制时在信息传输方面的技术困难和设备费用，但只能得到一个次优解。2.3 大系统的稳定性大系统的稳定性分为多级递阶稳定性分散控制稳定性多级递阶稳定性：研究假如各子系统稳定，那么其互相关联满足什么条件时，大系统也是稳定的。分散控制稳定性：研究利用部分〔各子系统〕的输出加以反响至各部分控制器，并寻找相应的控制规律，来保证整个大系统的稳定。2.3大系统的模型简化简化大系统模型方法：集结法：通过一个常量的集结矩阵，以低维状态空间描绘来简化原是高维的系统，但却保存原系统的主要形式。线性化法2.3 大系统优化大系统优化分为静态优化和动态优化大系统优化的主要任务是：按大系统的最优化目的和总体系统和各子系统之间的关系，以及各子系统之间的关系，最优地分配各子系统的子目的，并以此来控制子系统，从而使总体系统到达最优化。例：企业在现有人力、物力和财力的条件下，如何合理安排消费方案，如何开发新产品，如何进步产品质量和劳动消费率等等。大系统优化的主要方法：分解协调方法由于大系统的总目的和各个子系统的目的未必一致，或有矛盾，所以不能仅仅对大系统进展简单分解成假设干子系统，而后对各子系统分别优化，最后加起来求得总目的优化，而必须采用特定的分解与协调方法，即把可分的大系统分解为假设干互不相关的子系统，但这些互不相关的子系统又都是与大系统有关的，各子系统将性能反响给大系统，用总目的衡量后，再将指示下达给各子系统，这就是大系统分解与协调的根本思想。·静态优化方法：Dantzig-Wolf大线性规划分解分解·动态优化方法拉格朗日乘子法拉格朗日乘子法法进展各自子系统优化模型协调计算模型协调计算各子系统优化规律综合为大系统优化§2.4 运筹学运筹学是用数学方法研究系统最优化问题的学科，运筹学着重于发挥现有系统的效能，通过建立系统的数学模型，求出合理运用人力、物力和财力的最优方案。一、运筹学的起源运筹学最早出现于1938年，当时纳粹德国经常派轰炸机越过英吉利海峡轰炸英国外乡，为了预警，英国人沿海岸线建立了雷达系统。雷达系统由密布的雷达站组成雷达系统的预警信息传至防空指挥中心，使高射炮和战机能提早准备迎敌。为了最大效用地发挥防空系统的作用，当时提出了一个问题：对整个防空系统进展研究，以解决各雷达站之间和雷达站与整个防空系统之间应如何协调配合才能有效地防范德国飞机入侵的问题。该项研究导致了运筹学的产生。后来，美国参与进来，开展了诸如护航舰队的规模、反潜水艇战、组织有效的对敌轰炸等研究，均属于运筹学范畴。二战后，运筹学的研究和应用转入到民用，如石油企业制订消费方案等，再后来进入到经济管理，效劳性行业等。二、运筹学方法应用运筹学处理问题时，首先要求从系统观点出发分析。问题：不仅要求提出需要解决的问题和希望到达的目的，而且还要弄清问题所片的环境条件，以及问题中主要因素与各种环境条件之间的因果关系和其他逻辑关系，以使应用有关科学方法对问题寻求最优解答。应用运筹学处理问题的一般步骤：决策解的评价最优化模型建立提出问题决策解的评价最优化模型建立提出问题明确需要解决的问题、目的及其所处环境和约束条件。对问题进展数学描绘，然后据此来建立相应的数学模型。确定与数学模型有关的各种系数，选择求解方法，求出最优解答。根据系统评价准那么对所得解进展评价，并据此修正有关参数的值。提供决策信息。三、运筹学内容多分支应用科学，主要分支有：线性规划非线性规划整数规划动态规划图论和网络理论排队论决策论对策论存贮论四、线性规划数学描绘：在一组线性约束条件下寻求一个线性目的函数的极值问题。工程含义：用一组线性的等式不等式的代数方程去描绘和求解在一定的资源条件下，如何合理地运用这些资源来到达产量〔利润〕最大或本钱〔费用〕最小的目的的数学方法。例：某厂消费A、B两种产品，其单件所需原材料及工时的消耗定额和利润如表单件定额资源产品单件定额资源产品AB资源限制原料(kg)工时〔小时〕4753200150利润〔元／件〕4030问如何安排A，B产品的消费方案，使该厂获得利润最大？解：设x1，x2分别A，B产品的产量，那么该问题的线性规划模型目的函数：maxZ=40x1+30x2约束条件：4x1＋5x2≤2007x1＋3x2≤150非负条件：x10x20非负条件是指A、B充其量不消费x1＝0，x2＝0，但不能为负值，线性规划的应用：下料问题，消费方案安排问题、运输问题、分配问题，……五、非线性规划非线性规划是指目的函数或约束条件不全是线性方程的规划问题。实际问题中碰到的一般都是非线性规划问题。例：某公司经营两种设备，第一种设备每件售价30元，第二种设备每件售价450元。根据统计售出一件第一种设备所需的营业时间平均0.5小时，第二种设备是〔2＋0.25x2〕小时，其中x2是第二种设备的售出数量。该公司在这段时间内总营业时间为200小时，试决定使其营业额最大的营业方案。解：设该公司经营第一种设备x1件，第二种设备x2件，那么营业额最大的目的函数为maxz=30x1+450x2营业时间限制：0.5x1+(2+0.25x2)x2≤800非负性约束：x1≥0x2≥0其中营业时间约束0.5x1+2x2+0.25x2≤800六、动态规划·将系统运行过程分为假设干相继的阶段，而在每个阶段都要作出决策的过程，就称――多段决策过程。·多段决策过程的每一段的完毕状态就是下一段的初始状态。单从某一段来看，其决策是最优的，但对于下一段却未必最有利，所以多段决策过程的策略选择要通盘考虑。·选定一个策略使多段决策问题总体的目的函数到达最优，就是多段决策过程的最优化问题。·多段决策过程的最优问题应用动态规划来求解。·动态规划由美国数学家贝尔曼于50年代提出，其中的思想为“最优性原那么〞：用一个根本的递推关系式，从整个问题的终点出发，由后向前使过程连续递推，直至到达过程终点，直到找到最优解。例：最短道路问题···GSGS··|第一阶段||第二阶段||第三阶段||第四阶段|C2|第一阶段||第二阶段||第三阶段||第四阶段|C2B2A2欲从S点出发到达目的地G，使总间隔最短。图上的数字代表间隔。解：用动态规划方法解此类问题时，首先把从S到G所经历的地点划分为假设干阶段，然后从最后一个阶段开场讨论最优化道路。按图所示，划分四个阶段：G,C2B2A2GC1B1A1GC2C1B221B13C24GC144503035844034C2B2A2GC1B1A1GC2C1B221B13C24GC144503035844034,SC１第四阶段GC２C１到G的最短间隔为4，填入C１的圈中C２到G的最短间隔为3，填入C２的圈中为0B１C１第三阶段B２C２B１到G的最短距为4，填入B１圈中B２到G的最短距为5，填入B２圈中A１B１第二阶段A２B２A１到G的最短距为10，填入A１圈中A２到G的最短距为8，填入A２圈中54S03458454S034584A１第一阶段SA２S到G的最短距为13，填入S圈中所以S到G的最短距为13，途径为双线所示其方法为：从最后阶段起，依次决定某阶段到终点的最短距，而计算本阶段最短距时，只与下阶段到终点的最短距有关。动态规划的应用：资源分配问题：有限资源分给假设干使用单位，使最后获得的总收益为最大。库存问题：合理制定各时期库存量，一方面满足各时期需求，一方面总库存费用最少。设备更新问题④排序问题七、排队论研究排队现象的统计规律性，指导随机效劳系统的最优设计和最优经营策略。例：超市效劳台SS1○○○···○○SS2○○○···○○···SnSn顾客到达时间：随机效劳占用时间：随机设几个效劳台最好？因素：排队长度〔过长，失去顾客〕效劳台投资〔设备、人员〕随机空闲率…8、 对策论研究对抗性的竞争局势的数学模型，探究最优对抗策略〔又称博奕论〕例：下棋、打牌齐王赛马：上、中、下三种多齐王、田忌、孙膑9、 存贮论最优存贮策略例：工厂消费原料十、图论、决策论§2.6 信息论一、信息论的根本思想·信息论是一门研究信息传输和信息处理一般规律的学科。·信息论起源于通讯理论，是美国科学家香农〔Shannon〕在1948年创立的·信息论的根本思想和方法完全撇开了物质、能量等各种详细客观形态，而把任何通讯和控制系统都看作是一个信息的传输和加工处理系统，把系统有目的运动抽象为信息变换过程，通过系统内部的信息交流使系统维持正常的有目的的运动。所以系统，在信息论的框架中，是一个进展信息变换和信息处理的机构。二、什么是信息香农对信息的定义：不确定性的减少即：信息量是把某种不确定性趋向于确定的一种度量，信息量的大小取决于消息的不确定减少程度，不确定减少程度越大，那么信息量越大；不确定减少程度小那么信息量越少。消息与信息：消息是信息的携带者，但并非每条消息都带有信息，或带有同等信息量的信息。例：到会场找人消息A：某人在会场里消息B：某人在会场的偶数排显然，对找到该人这一目的来说，消息B所含的信息量比消息A大，因为消息B更容易减少不确定性。三、信息的度量――信息熵设描绘某一事件的消息源可能发出的消息分为x=(x１,x２…xn)而各可能消息是否会发出的概率为p１,p２,…pn，并满足归一性条件：p１＋p２＋…＋pn＝1按以上概率从消息源中随机地发送消息，形成一个消息序列。设该消息列中包含的消息总数为N，N非常大。在统计意义上，该序列N中包含消息xi的数目为piN个。定义一：以概率p≠0发生的可能消息所包含的信息量等于概率p的倒数的对数其中，取对数是为了运算方便〔乘法可加性：取倒数是为了信息量大于零〔因为p1〕，所以，所有xI包含的信息量为将序列N中所有消息包含的信息量之和除以N得到序列中每个可能信息xi的平均信息为所以，H是可能消息集合X的整体平均信息量，亦即单位消息的信息量，信息论中把H称为信息熵。定义二：可能消息集合X的整体平均信息量称为信息熵，简称为熵。信息熵的特性〔1〕非负性H≥0等号只有在某个XI为必然事件，其余为不可能事件时才成立。〔2〕 对称性H只与概率分布〔p1p2……pn〕有关，与pi序无关。〔3〕 极值性信息熵在等概率分布〔均匀分布〕下取最大值，即假设那么其余任意组合p1……pi最大熵定理说明：概率分布越均匀，熵越大，概率分布越不均匀，熵越小〔极端情况下，消息集合中只有一个必然消息，其余为不可能消息，那么熵为0〕。〔4〕 结合性任给两个消息集合X、Y，那么有H〔XY〕为结合熵，两个消息集合的结合熵不大于这两个消息集合之熵的和等于只有当XY互相独立时成立四、信息与系统的关系·信息是系统的一种重要特征·不存在与系统无关的信息，也不存在没有信息的系统·有系统内部、系统与环境之间的互相作用，就有信息的产生和交换·系统的形成，开展，运行都离不开信息的活动。·普利高律把信息概念引入耗散构造理论·哈肯出版专著?信息与自组织?试图推广信息概念，按信息原理阐述一般自组织过程，用信息概念定义复杂性。·艾根认为生命的起源过程存在信息危机，所超循环看作克制信息危机必须的系统机制。·系统科学的各个层面无一不充满着信息的概念。§2.7 管理科学一、传统管理形式19世纪后期自由资本主义向垄断资本主义过渡工业消费规模日益扩大消费方式：家庭手工业、作坊式社会化机器消费众多工作聚在一起进展既有分工又有合作的消费劳动。一切一切，需要有人专门从事消费活力的组织和管理工作出现了管理层，管理的方式：传统管理形式特点：一切按照业主的经历办事，听从老板的安排例如：一项消费任务如何分工、规定多少时间完成，产品质量的鉴定，产品本钱的核算等等。全凭业主或老板主观经历来安排、估计和判断，经常是缺乏科学根据，缺乏科学指导，带有很强的主观性和盲目性，制约了消费力开展。随着经济、社会、政治、技术的开展传统管理形式已远远不能适应消费力开展的需要导致了科学管理形式的产生科学管理形式的总结、升华、成为科学管理论。二、科学管理论美国工程师Taylor〔泰罗〕在米德维尔钢铁厂采用科学管理形式，进步了工作效率，减少了劳动人员，获得了很好的效果。例如：厂里的消费操作业多种多样，但工人使用的工具――铁铲的大小形状却是同样的。所以，挖一满铲的煤仅重3.5磅，工人很轻松就能操作，但每控一次仅此一点重量，明显效率太低，无用功与耗时太多。挖同样一铁铲的铁矿石却重达38磅，工作往往挥之不动，只好随机性不满铲，有时多、有时少，同样效率太低。所以，各种铲挖作业的负重相差如此大，显然用同样大的铁铲是不合理的。Taylor经屡次试验，确定一消费最理想的重量是21.5码，为此设计了能适应不同消费控作业的各种铁铲，并仔细研究了工人的操作方法、劳动强度和时间消耗。经过这样的改良，这个厂的消费控消费率有了显著进步，使从事铲挖作业的工人人数从500名减少到140名。这就是科学管理方式的宏大作用。现代科学管理的重要作用。三、Taylor的科学管理的主要内容1、 科学管理的中心问题和目的是进步劳动消费率，进步经济效益。例：Taylor选择适宜而技术纯熟的工人，记录其中一天的劳动消耗时间，据此来断定一个工人“合理的日工人量〞即“工作定额原理〞。2、参与每项工作的工人应在“不损害其安康的情况下能维持很常年限的工作速度〞为标准，据此断定工作定额。操作标准化，工具标准化、作业环境标准化标准化原理造就工作的纯熟建立一种鼓励性的计件工资报酬制度工人和雇主双方都必须认识到进步劳动消费率对双方都有利益，应互相协作，共同为进步消费率而努力。把管理和执行分开推行“职能制〞，按专业分工设置各职能部门和主管指导。组织机构上的管理控制机制、层次化管理、责任到位。四、Taylor科学管理理论的奉献与局限性从以上内容看，Taylor受时代和科技、社会、消费力开展程度的限制，提出的管理科学理论所解决的还是消费作业等方面的问题，近来注意到管理组织和管理职能之间的互相关系，所采用的方法较之现代科学管理还非常幼稚，但毕竟为二十世纪中期以后开展起来的现代化、系统化管理准备了条件，奠定了根底。五、法约尔经营管理理论法国采矿工程师法约尔〔同泰罗同时代〕全面总结了他任法国某矿冶公司总经理的经营管理经历，形成了一套比较完好的经营管理理论，并于1916年发表了?工业管理和一般管理?一书，指出企业的整个经营管理活动应包括六个方面：①技术活动消费、制造、加工②商业活动采购与销售③财务活动资本筹集和运用④平安活动财产和人员平安⑤会计活动货物盘存、资产负债表、本钱考核、统计⑥管理活动规划、组织、指挥、协调、控制就管理活动来说，有14条原那么分工：劳动专业化是进步组织机构工作效率的必需手段。权利与责任：权利与责任相当一致，因为因果纪律：纪律的本质是遵守企业内部各方面达成的协议，纪律执行的好坏主要取决于指导人能否以身作那么，赏罚清楚。命令的统一：受雇人员只能承受上级的命令指挥的统一：为到达同一目的而进展的集体活动，只能有一个指导和一项方案。个人利益服从整体利益职工的报酬：报酬及支付方式要公平，给雇主和雇员以最大满足。集权：集权程度随不同情况而变。管理层次：企业内部权利应由上而下逐级下放，以形成一个多级递阶的管理构造。秩序：企业要秩序化运行。⑾公正：主管人员对下属要公正，可以使下属忠于职守。⑿保持人员稳定⒀发挥职工的主动精神和创造精神⒁集体与协作精神：在企业内形成良好的工作气氛六、现代管理科学当今社会正处于“信息化〞“多样化〞“复杂化〞“协作化〞和“最优化〞的社会之中，企业经营的特点是：1、企业已经从单纯的“消费型企业〞转变为“经营开发型企业〞。企业管理的范围已日益扩大，企业管理不仅要重视消费组织活动，而且要重视产品的销售和市场动态研究，更要重视技术和企业人才的开发，把满足市场和用户需要、适应市场变化作为搞好企业管理的根本出发点。因此，“经营开发型企业〞不仅要搞好企业的微观控制和管理，还要对诸如企业今后的改造和开展等重大战略问题进展宏观的规划和战略决策。2、从系统观点分析，现代工业企业是一个组织化的复杂大系统，它由技术、消费、方案、销售、财务、会计、人事等子系统所组成，这些子系统存在着互相支持又互相制约的关系。３、行为科学，新的组织理论等的形成及其在企业管理中的应用，促进企业管理重视人的因素，重视各级管理组织的取、责、权、利的合理划分和互相关系的协调。现代化管理的根本内容·经营决策的科学化·管理方法的最优化·管理工具的现代化·管理体制的合理化§2.8系统科学的假设干重要研究领域和进一步开展方向系统科学产生几十年来，众多科学家持续不断地努力，获得了很多理论性成果。目前，学术界一致公认的重要研究领域有：耗散构造理论协同学突变理论混沌与分叉理论自组织系统超循环理论有序与无序本课对这些理论不作介绍，有兴趣着以后可加深研究尽管系统科学的研究已经获得了很大成功，但仍有许多方面的工作有待深化进展，主要有：复杂系统的一般性质和行为规律复杂系统演化规律的研究，复杂系统研究的方法论，非线性动力学系统、不确定性、突变、分叉、混沌、稳定性。复杂系统的建模和描绘方法面向对象的方法，形式化方法，数学模型复杂性科学应用研究金融系统的复杂性，社会经济系统的复杂性，生物系统的复杂性，资源环境系统的复杂性。复杂性科学理论研究复杂系统的演化、复杂系统研究的方法论等。复杂系统的模拟与行为预那么计算机模拟方法、数值计算特定类型复杂系统的研究经济系统、社会系统、生态系统、军事系统……对系统生长、演化的组织以及人工生命进展深化研究，建立适应社会、经济、生态、军事等系统的自创性、自适应、自复制、自瓦解的理论体系。在开放的复杂原系统概念的根底上，建立开放的复杂原系统的方法论，结合详细应用、实现真正意义上定性与定量的综合集成。系统科学与人工智能的互相穿插开放的复杂原系统与人工智能相结合，建立人－机智能系统。10、有关工具、平台、软件的研究11、系统哲学分支认识的界限问题，复杂性属于本体论还是认识论12、建立合适所有层次的一般系统的数学理论，对一般系统的层次构造进展统一描绘。13、对一般系统论、耗散构造、协调学等广泛学科成就进展全面总结，开展系统科学理论。系统工程方法论§3.1系统工程与传统工程系统工程的任务系统工程的任务，一方面是在开发新的系统〔如太空飞船系统、地铁系统、新型工程系统……〕过程中，解决系统的最优设计、最优管理、最优控制、最优制造等一系列问题，这些问题多属于工程技术系统。另一方面的任务，是用系统的思想和方法重新评价、预测、分析和规划现有的系统，使其充分挖掘潜力，具有新的功能，或找出改良完善的方向，一般称之为“系统化〞。“硬技术〞与“软技术〞、“软科学〞·“系统工程〞与传统工程，如“机械工程〞“化学工程〞“电力工程〞等是有很大差异的。·传统工程侧重于对能量、物质进展变换，完成各种“硬件〞消费任务称为“硬技术〞。·系统工程侧重于信息聚集、加工、处理和变换，完成各种“软件〞消费任务，消费出各种无形产品，如“规划〞“设计〞、“决策〞“制度〞、程序“等，因此系统工程称为“软技术〞，系统科学称为“软科学〞。·对于一个大型的工作任务或系统来讲，既需要“硬技术〞也需要“软技术〞。内容的明确性·传统工程目的，约束条件解决问题的方法一清二楚称“内容明确的问题〞评价方法·系统工程目的，约束条件解决问题的方法不明确称“内容不明确的问题〞评价方法不甚明确目的层次性系统工程大目的是抽象的大目的详细化评价方法是抽象的评价方法详细化系统目的多方面、多层次的目的分解、层次化评价方法多方面、多层次的解决系统工程问题的工具系统工程涉及到：技术、社会、经济、政治、环境……多领域所以系统工程问题的理论和方法涉及到多种学科知识·§3.2系统思想处理系统工程问题要由系统思想来指导，系统思想表如今：总体思想·直接要开发的对象系统――内部系统围绕该对象系统的各种环境条件和其他因素――外部系统“内部系统〞＋“外部系统〞＝总体系统·“外部系统〞对“内部系统〞在功能、费用、工期、规模等方面提出要求，并在资金投入、原材料、技术、劳动力、环境保护等方面提出约束，或施加一定干扰。要求＋约束＋干扰对内部系统的“输入〞·“内部系统〞对“外部系统〞也有要求、影响、干扰内部系统的“输出〞如：资源供给、运输保证、对社会带来的正面影响、负面影响，是否带来技术的进步，国际声誉、能源紧张、环境污染。输出外部系统输入内部系统输出外部系统输入内部系统·系统工程的总体思想：从系统总体出发，充分考虑“输入〞和“输出〞的各种因素开发内部系统最优思想·系统工程的目的和约束往往是多方面、多层次的，且随社会、经济、全球化、技术、市场等多种因素不断变化，所以要追求系统的总体最优，不是部分最优。·系统工程的主要任务是开发整体〔综合〕最优系统，包括：最优设计、最优管理、最优性能、最优控制……·为到达系统整体最优建立目的体系和评价体系目的体系和评价体系要注重定量和定性方法相结合。3.2.3组合思想·系统是由具有一定功能的要素组合而成·组合思想即：合理选择要素，既能满足系统目的、又没有不必要的要素·选择要素的原那么：尽可能选已有要素、尽可能选标准化、规格化、通用化的要素。例：建大厦，要素为砖、水泥、钢筋、木材等不同程度的建筑师却可以建出不同程度的房子来，原因在于组合思想的程度不同。分解和协调思想·大系统一般构造复杂·复杂的大系统可以分解为构造相对简单的假设干子系统，简化处理例：大工厂分解为分厂，分厂分解为车间，车间分解为工段·同一级的子系统互相关联，要求互相之间亲密配合，协调完成大系统的任务――是为协调汽车制造厂：·一般来说，目的分解，功能协调反响思想·反响的信息用来分析、评价、决策支持市场调查、民意测验§3.3系统工程方法一般来说，解决一个系统工程问题有六个过程：·问题界定·目的确定·方案汇总·模型建立·评价决策·施行管理问题界定问题界定即系统工程的需求分析，或明确系统工程问题的性质，划定总是的涉及范围。问题界定包括：系统边界确定，系统环境分析一、系统边界·系统边界就是属于系统的要素和不属于系统的要素之间的分界限，即确定系统边界就是确定什么因素属于系统要素的范围。例：某企业经济活动作为一个系统，相关的因素有：劳动力、资金、厂房、设备、原材料、用户、合作者、竞争对手……哪一些因素应划归系统·确定系统边界〔或划归系统〕的原那么对所研究的问题或系统具有举足轻重的影响具有可控制性〔由系统的设计或系统运营进展控制调节〕对系统行为产生直接影响·系统越复杂，归入系统的要素越多二、系统与环境·对所研究的系统能产生作用或影响，但不属于系统因素的，划归为环境。·系统要素具有限的，作为一个有限的存在，都有其外界或环境。·环境通常是指存在于系统外的物质量、能量的、信息的相关因素的总称。·系统与环境互相作用，之间通常有物质、能量和信息交换。·环境对系统产生输入作用，系统反过来对环境产生输出作用。三、系统环境分析·系统环境分析即为理解影响系统的环境因素及这些因素与系统之间的关系。·系统环境分为三大类：物理技术环境：科技、自然环境……经济管理环境：组织、政策、政府作用、产品、市场、经营……社会人际环境：国家、文化、人群、集团、队……例：上海新港建立〔选址〕港址选择涉及：政治、经济、地理、技术、交通、城市设施……１、政策环境党和国家总方针国民经济要求改革开放要求物理技术环境气候条件〔风级、浪高〕，航道〔现状、稳定性、增得可能性〕岸滩河势，回淤〔游积量，清淤条件〕地质条件〔软土层、岩层〕主要港口建筑物〔围堰、码头、防波堤〕规模〔泊位数、船型〕运行与维修〔航行、装卸、运行、维修〕经济与经营环境投资额、建立周期、投资回收期、每年可创利税对农业、渔业、副业、效劳业、航运业、工业、上海市、长江流域，全国经济国际贸易的影响。对周边城市及地区的规划与开展影响与全国交通网络的联络资源环境：是否符合国家能源政策，对上海能源的影响，需投入的能源〔煤、油等〕，电力供给，征用的土地及可能性，淡水供给才能，建材供给，施工才能，副食品供给。环境保护废水排放、废气排放，对生态影响，对风景区，名胜古迹影响。每周内重大工程关系南水北调三峡工程军事与军港建立的关系对社会治安、国家平安的关系目的确定·目的是系统期望到达的结果·目的确实定关系到整个工程的方向、范围、投资、周期、人员分配等决策，目的不正确会延缓系统工程的进展，甚至带来损失。例：二战时期，美国商船平安问题有限的高射炮装在陆地上，船上〔各建一部分〕目的：高射炮命中率陆：15％船：4％高船平安率陆：75％船：90％一、目的分类方法根据来源分类第一类与外部环境有关的目的：消费目的、市场目的、开展目的第二类与内部环境有关的目的：本钱目的、效率目的、质量目的根据设计要求分类第一类是运行目的：技术目的第二类是经济目的：总产值、投资回收期第三类是社会目的：扩大就业率，有利社会安定第四类是环境目的：防止污染、减少公害考虑目的的着眼点：政治、国防、社会、技术、经济、生态、资源二、确定目的的原那么和方法原那么：·长远性――选择有重大影响的事项为目的·总体性――着眼于总体效果，不要侧重于局效益·可行性〔可操作性〕――所确定的目的应是可以到达或经过努力可以到达的，不能不顾详细条件的限制去制定无法到达的目的。·单义性――目的含义要清楚，对目的只能有一种理解，含义不能模糊，似是而非。·详细性――目的必须详细，内涵应清楚。·标准性――有衡量到达目的及程度的客观明确标准。·一致性――如有多个,必须综合，协调、统一。·有序性――如有多个目的，应排出先后，轻重次序方法·比较法·分析法·随机观察法·专家法方案汇总一、方案·方案是实现系统目的〔集〕的方法和方式，也就是说，当系统目的确定后，实现目的的途径、方法、方式和措施的总称。·当实现系统目的有多种方案时，应进展方案汇总，评价决策，选出最正确方案。二、制定方案的原那么目的性：方案应服从于目的可行性：方案应满足客观约束条件详尽性：方案应是多样的，应把所有备选方案列举出来排挤性：方案之间应该是互相排挤的，不允许某一方案包含在另一方案之中。可比性：方案之间应是可以比较的，并有明确的比较指标。三、制定方案的方法系统的类型多种多样，系统的功能多种多样系统的目的多种多样，所以系统的方案多种多样常用的制定方案的方法：目的－手段考察法，形态构造分析法会议法……模型建立一、模型的定义·系统的模型就是对系统特征的概括和描绘·模型是对系统这一实体的抽象·系统模型帮助人们对系统加深理解，进展评价、决策二、模型的分类形象模型·实体模型――系统本身当系统较小、易得、廉价、平安时，可以把系统本身作为模型直接加以研究例：自行车性能实验，直接用自行车进展实验·比例模型――对系统按一定比例放大或缩小后得出的实体例：飞机模型、船模、战争沙盘、试验田，教学中的分子模型各种照片模拟模型利用相似性原理，找出另一种具有一样或相似特征的系统作为所研究系统的模型。例如：机械学上的质量――阻尼――弹簧系统可用电路上的电阻――电感――电容系统作为模型数学模型用数学原理或方法描绘系统要素或变量之间互相作用和因果关系的模型称为数学模型。按所采用的数学方法不同，分为·解析模型：用解析的数学公式表示较难有些问题数学关系非常复杂，无法确知·网络模型：用网络图的形式来描绘系统要素及其关系模型目录树构造·图表模型：用图形或表格形式来描绘系统例：某企业产值模型产值年产值1997199819992000万元1000190024005000·逻辑模型：用逻辑关系表达的模型A=~B·仿真模型：无法用准确的数学表达式给出，只能模拟实际情况一步工地进展计算和分析的模型。例：洲际导弹飞行过程中遇到气流变化时其飞行姿态的适应性。三、模型的作用便于理解系统的整体构造便于研究系统的特征便于预测将来趋势便于对方案进展评价用平安、节省、快速的方法得到系统的特征性结论四、建立系统模型的方法直接分析法利用自然科学或社会科学的规律直接分析系统要素间的构造关系。数据分析法利用反映系统功能或特征的某些数据，经过分析后提醒系统要素间的未知构造关系，再进一步建立系统模型。例：数理统计中的回归分析方法比较考虑法寻找与所研究系统有本质共性的另一系统,把后者作为模型的方法称比较考虑法。例：前述的机械系统质量－阻尼－弹簧和电系统电阻－电感－电容评价决策一、评价评价是对各方案实现系统目的的优劣程度的断定，评价是一项技术性工作，由与系统有关的各学科、各方面的专家来完成，评价是决策的前提和根据。二、决策决策是根据评价结果从众多方案中选出一种最正确的方案。决策是由指导者完成的，决策是评价的目的。三、评价的前提评价的前提是目的分析，尤其是指标的数量化、统一化、有序化、一致化，例如：·对没有明确的数量表示的指标，如美观度、舒适度、方便度等给出数量表示；·对不统一量纲的指标给予量纲统一；·对不同重要程度的指标，例如平安、省油……各定各自的权重。四、评价的方法对于可以用准确的数学表达式表达优劣的指标到直接评价。对于无法直接表述的数量化指标可采用专家经历打分法等方法，如体操打分法。施行管理本课程不做介绍·····§3.4霍尔构造体系1969年，美国工程师霍尔提出“三维构造〞，概括了系统工程的一般过程。他将系统工程的合部过程按性质分为三个维：时间维、逻辑维和知识维，并按时间维划分为前后严密相联的七个步骤，逻辑维划分为互相联络的六个阶段，在知识维上考虑为完成这些阶段和步骤的工作所需的各种专业管理知识。付诸施行作出决策方案优化系统分析系统综合选择目的明确问题更新阶段运行阶段消费阶段研制阶段方案阶段规划阶段〔方法步骤〕时间维逻辑维知识维〔科学技术〕环境科学社会科学工程技术计算机科学管理科学经济法律·付诸施行作出决策方案优化系统分析系统综合选择目的明确问题更新阶段运行阶段消费阶段研制阶段方案阶段规划阶段〔方法步骤〕时间维逻辑维知识维〔科学技术〕环境科学社会科学工程技术计算机科学管理科学经济法律·一、时间维时间维表示从规划到更新，按时间顺序排列的系统工程全过程共六个阶段：规划阶段调查研究明确目的提出设计思想初步方案制定系统工程活动的方针、政策、规划方案阶段研制阶段消费阶段消费方案消费各类部件形成整个系统运行阶段系统安装调试投运按预定目的运行更新阶段系统评价改良、更新系统系统更有效工作进入下个研制周期二、逻辑维明确问题尽可能全面地搜集资料、理解问题，包括实地考察、测量、调研、需求分析、市场预测。选择目的对所解决的问题，提出应到达的目的，制定衡量是否达标的准那么。系统综合综合到达预期目的的方案，并对每一种方案进展必要说明。系统分析应用系统工程方法技术，将各种方案系统地进展比较、分析，建立数学模型、仿真、优化、理论计算。方案优化对各种结果进展评价，找出最正确方案作出决策确定最正确方案付诸施行方案执行，完成各阶段管理工作。三、知识维在逻辑维中各个步骤所需要的各种专业知识和管理知识，如：科学学、工程技术、经济学、法律、数学、管理学、环境科学、计算机技术等……四、霍尔矩阵运用系统工程原理，把六个时间阶段和七个逻辑步骤结合起来形成霍尔矩阵1明确问题2选择目的3系统综合4系统分析5方案优化6作出决策7付诸施行1、规划阶段a11a12a13a14a15a16a172、方案阶段a21a22a23a24a25a26a273、研制阶段a31a32a33a34a35a36a374、消费阶段a41a42a43a44a45a46a475、运行阶段a51a52a53a54a55a56a576、更新阶段a61a62a63a64a65a66a67·矩阵中的每一个元素aij(i=1…6,j=1…7)代表时间维的某阶段和逻辑维的某一步聚所对立的一项详细活动。·矩阵中各项活动互相影响，严密相关，要从整体上到达最优效果，必须使各阶段、步骤反复进展。·系统工程过程的每一阶段都有自己的管理内容和管理目的，每一步骤都有自己的管理手段和管理方法，彼此互相联络，再加上详细的管理对象，组成一个有机整体。·把以上系统工程方法用于大型工程工程，尤其是搜索性强、技术复杂、投资大、周期长的大型研究工程，可以减少决策上的失误和方案施行过程中的困难。§3.5切克兰德的“调查学习〞形式一、良性构造系统和不良性构造系统·良性构造系统：侧重工程机理明显明确的数学模型描绘定量方法计算系统行为，最正确结果·解决良性构造系统的方法称“硬方法〞，霍尔方法主要适用于良性构造系统·不良性构造系统：侧重于社会机理不清楚相当程度的人的判段和直觉很难用数学模型描绘只能用半定量、半定性或只能用定性方法·解决不良性构造系统的方法称为“软方法〞。“软方法〞解决问题时不像硬方法可以求出最正确的定量结果，只能得到满意解，并且有些结果因人、因时、因地而异，切克兰得的“调查学习〞方法适用于不良性构造系统。二、“调查学习〞方法的本质不是寻求“最优化〞，而是“调查、比较〞，或者“学习〞，从模型和现状的比较中，学习改善现存系统的途径，有很强的反响调节思想。流程：问题现状说明弄清关联因素建立概念模型比较实施改善观念模型三、说明不良构造系统现状说明通过调查分析，对现存的不良构造系统的现状进展说明弄清关联因素初步弄清、改善与现状有关的各种因素及互相关系。建立概念模型在不能建立准确数学模型的情况下，用构造模型或语言模型来描绘系统的现状。改善观念模型随着分析的深化和“学习〞的加深，进一步用更适宜的方法或模型改善上述模型。比较将概念模型与现状进展比较，找出符合决策者意图而且可行的改革方案或途径。施行施行提出的改革方案。系统工程的应用范例范例1、现代企业经营战略研究一、什么是企业经营战略企业经营战略是指为了实现企业长期的、全局的经营目的，有效地组织利用企业内部和外部各种资源和力量，使之适应外部环境条件，指导整个企业经营活动的总谋略和总方针。企业经营战略的工作内容制订企业经营战略，要求企业在把握环境变化趋势和对自身各种才能进展充分分析的根底上，确定正确的经营战略思想，进展科学的战略决策，确立企业开展的指导方针、经营目的、产品构造、市场方向等，实现企业环境、企业才能与经营目的的动态平衡与统一，到达预期的经营效益。企业经营战略的根本要素产品构造与市场规模业务活动范围：研制开发、消费制造、流通销售、修理效劳。企业经营资源，即企业自身各种才能的综合：技术储藏、资金周转、设能程度、销售效劳网络。四、企业经营战略的根本要素日本汽车打入美国和欧洲市场70年代初，日本预见到能源危机，消费节能型汽车80年代初，世界能源危机，日本车一举打入美国、欧车商缺乏战略研究，耗油大的豪华车立遭灭顶。钟表、端士为钟表王国企业经营战略的步骤明确企业的开展目的、定位对过去战略的总结企业经营现状分析企业经营的将来预测市场战略态势确实定综合形成新的企业经营战略进展战略评价进展战略施行六、企业经营战备的制定企业环境分析影响影响目的：进展企业环境因素分析利用有利因素防止不利因素定义：企业环境是与企业经营活动有关的外部因素的总和·主体环境因素：与企业的经营活动有利害关系的个人和集团组成，股东，顾客，竞争对手，金融机构，管理部门……·一般环境因素：由社会的政治因素、经济因素、文化因素和科学技术因素等构成。如国家的各项方针、政策、法律、法规，国民经济开展规划、经济增长速度、产品政策、文化普及程度、教育程度、消费程度、消费心理、国际和平状况等……·地域环境因素：某些特定的心理位置造成的原因，气候、交通条件、运输造价、进出口政策……进展环境分析时：针对特定企业确定特定的环境内容分析各种环境因素的因果关系预测环境的变化趋势对环境分析结果归纳总结企业经营战略决策支持2、企业才能分析·企业才能构造经营政策综合活动才能经营战略经营组织经营方案公共关系经营评价研究开发直接活动才能市场营销产品制造

人区劳务管理间接活动才能资金财务管理行政总务管理·企业才能分析体系对上述各图中的各种才能分别进展分析，最后综合而成完好的企业才能分析体系研发才能分析消费才能分析销售才能分析市场宣传才能分析资金才能分析方案才能分析………·企业才能评价评价工程经营集团因素组织因素产品战略因素经营根底因素总经理社会地位总经理专业特长最高决策机构最高决策机构成员的业务分工及专长经营会议的开会频率高层次决策方法经营目的长期方案经营多角化海外战略预测体系组织的动态化战略研究机构战略研究机构的人员构成新产品设想论证的组织合理化研究本钱管理部门核算制度作业标准化投资论证人员才能开发制度职工凝聚力企业文化环境教育训练机制工资水路调动职工积极性的措施职工素质职务人事制度奖惩制度主产品特性主产品优势新产品比率产品的生命周期产品价格体系质量管理体系主产品的技术创新性国内外同类产品比照研究费比例技术人员比例研究开发基准目的新产品开发体制技术装备的先进性设备开工状况产品的质量检验厂址选择消费形态外协依存状况销售渠道系列关系股东构成银行信誉筹资渠道财务报表体系企业环境劳资协议制度3、企业业绩分析企业在环境分析和才能分析的根底上进展业绩分析。即：企业现有才能不变的状态下，预测在末来变化的经营环境中所能获得的成果。企业业绩分析程序输入数据选择变量系统划分设定目的建立模型设定时人输入数据选择变量系统划分设定目的建立模型预测末来模型运算预测末来模型运算企业对环境变化的适应才能，把握机遇，认清潜在危机4、企业经营战略的研究确定战略目的实现战略目的的途径运行保证体制七、市场战略制定占领市场、拓展市场、稳固市场的策略市场战略的组成·市场划分：国际市场、城市市场、农村市场、老年人市场、青年人市场、儿童市场、高收入市场、低收入市场、中收入市场，……·市场定位：企业如何选择目的市场，把本企业产品投放到那些市场中去的问题。·市场经营组合：从市场需要出发，对产品设计、制造、包装、定价、销售渠道、广告宣传、信息反响、售后效劳等一系列活动作出决策以到达企业预期目的。·进入市场：打入市场的时机、时间、地点。市场战略的类型·扩张战略与收缩战略潜在需求市场扩张市场收缩·成长战略、维持战略、撤退战略企业逐步增长保持良好的经营程度市场作有序撤出，防止动乱与积压·市场浸透战略、市场开展战略、多角化战略逐步浸透，扩张市场市场开展，产品开展多角化开展市场战略环境·间接环境〔客观环境〕企业在施行市场战略时，无法直接加以控制的因素人口、经济、天然资源、技术程度、政治、社会文化、气候·直接环境〔主观环境〕企业在施行市场战略时，能直接进展控制的因素顾客、批发商、代理商、经纪人、效劳商、供给产业、竞争企业市场研究·市场调查运用科学方法系统地搜集、整理和分析市场购置力、购置对象、顾客习惯、顾客行为、用户反响意见等市场情况的资料，弄清市场的现行状况和将来潜势，摸清用户需要及意见，理解竞争对手的产品及市场情况，为企业决策提供根据。市场调查内容：√市场需求调查√用户群调查与购置力调查√产品调查：品种、规格、型号、质量、外观、维修、效劳、技术……√销售调查：销售渠道、经销商、代理商、产品储运本钱、产品运输道路……√广告调查·市场预测长期预测〔3－5年〕中期预测〔1－3年〕短期预测〔1年以内〕市场预测步骤：确定预测目的和预测内容制定预测方案搜集分析历史数据选择预测方法建立预测模型进展预测对预测结果评价预测修正范例二：洞庭湖治理问题洞庭湖形势图将洞庭湖、长江、周边区域、周边水系视为一个系统系统存在的问题洞庭湖由盛至衰的演变森林植被破坏严重，森林覆盖率不断减少。长江、湘江、资、源、澧带入洞庭湖泥沙大量增加。洞庭湖地理环境值易于沉积泥沙。河床、湖底不断进步。围垦造田。寻至：洞庭湖对长江调蓄洪水才能大大减弱。泄洪才能大大减弱。荆江北岸、江汉平原的平安受到威协。对工农业消费和人民生命、财产造成更大损失。系统的研究目的〔治理目的〕总目的：从整体上研究、比较各种工程和非工程措施，延长湖泊寿命，增强调蓄功能，减少洪水危害。详细内容：研究在四水源，长江上游植树造林和种草，进步森林覆盖率，减少水土流失，延长湖泊寿命的作用。研究在四水源上游处设调控水库削减、减轻洪水压力的作用。研究在松滋口建闸，控制入湖流量，对减少泥沙淤积的作用，以及在四水源洪峰时关闭闸门或调节闸门大小对减轻洪水压力的作用。研究在域陵矶至毛螺山疏挖泥沙，进步出湖泄量，对降低湖床，进步可蓄容积、消减洪峰滞留时间，减轻洪水危害的作用。研究加高，加固堤坝，用挖泥船疏挖泥沙，填塘围基，进步标准化大堤比例对减轻洪水危害和减少灾害损失的作用。综合研究各种工程和非工程措施，对于延长湖泊寿命，进步湖泊调蓄才能，削减洪水水位，减轻洪水压力，减少灾害损失的综合作用。方案评价指标：泥沙淤积量，调蓄容积，最高洪水位，灾害损失等。系统分析结果系统构造分析防洪指导思想：以泄为主，调蓄兼顾。疏挖泥沙扩展洪道保证泄洪道畅通撤除阻水障碍物洪水及时排出湖外加高加固堤坝进步标准大堤比例进步抗洪才能投石护坡建立控制性水库削减洪峰，减少入湖泥沙洞庭湖治理战略在四水系上游植树造林和种草，进步森林覆盖率，进展水土保持减少入湖泥沙。分析预测结果：治理后泥沙淤积总量比冶理前减少量23.878亿吨2.264亿吨长江上游植树造林和种草，进步森林覆盖率，减少长江来沙量，分析预测结果治理后泥沙淤积总量比冶理前减少量19.311亿吨6.831亿吨松滋口建闸，控制泥沙入湖量分析预测结果治理后泥沙淤积总量比治理前减少量21.098亿吨5.044亿吨增加挖沙船，并采取洲上烧砖、控湖控田、取肥于湖等。冶理后泥沙淤积总量比冶理前减少量22.685亿吨3.457亿吨结论：长江上游植树造林、种草对治沙效果最好，其次是松滋口建闸。但植树造林的见效周期较长，因此松滋口建闸和增加挖沙船作为短期快建方案，植树造林作为长期根治方案，采取两相结合的综合措施，既兼顾了短期目的，又考虑了长远目的，效果非常明显。四水源上游修建江垭、皂市水库，源水上游修建五加溪水库，削减洪峰，减轻灾情。修筑防洪堤坝，进步标准大堤比例，减轻灾害损失。城陵矶到毛螺山段疏挖泥沙，进步出湖泄量。以上 多种治理措施，进展以后的仿真研究结果和不采取任何冶理措施的仿真结果相比：泥沙淤积总量减少14.302亿吨。调蓄容积增加9.5亿立方米。灾害损失量平均减少5.3381亿元。最高洪水水位降低1.944m，2.282m,3.011m。范例三：美军F－10B型轰炸机载武器选型需求问题美军为适应现代战争需要，决定为8个中队〔共192架〕的F－10B型轰炸机增加武装，进步轰炸威力。备选方案方案一：空对地导弹飞机需增加发射架及控制装置，每架飞机为此需增加30万美元，每枚导弹10年总本钱为7000美元。方案二：500磅炸弹飞机需增加一个炸弹架，每架飞机为此需增加2.5万美元，炸弹已有大量库存，每枚炸弹10年总本钱100美元。空军主张方案二，造价低。陆军希望方案一，威力大，给地面部队强有力支援。为此，需分析并决策。原始资料计量资料摧毁目的的期望程度为90％。为摧毁一个目的需2枚导弹或6枚炸弹。武器命中概率为：导弹70％，炸弹32％。每架飞机每次升空飞机时间2小时。导弹每枚购置费6500美元，10年存贮本钱500美元。炸弹购置本钱不计，每枚10年存贮本钱100美元。F－10B飞机资料每架本钱240万美元，加装导弹发射系统后270万美元，加装炸弹架后242.5万美元。攻击速度600~1200km/h。对地面支援作战时，飞机被击中概率每飞行小时1％。每一飞行小时的飞行本钱为800美元。武器装载量：导弹6枚，炸弹10枚。其它资料〔略〕定量分析目的：用经济有效的方法摧毁目的摧毁一个目的的武器本钱C0C0＝摧毁一个目的的武器数量×每枚武器的费用导弹：C0＝2×〔6500＋500〕＝14000美元炸弹：C0＝6×〔0＋100〕＝600美元摧毁一个目的的投射本钱CdCd＝摧毁目的所需量／每一架次的携带量×每一架次的平均飞行时间×每一飞行小时本钱导弹：Cd＝2／6×2×800＝533美元炸弹：Cd＝6／10×2×800＝960美元摧毁每一目的的损耗本钱CdCa=飞行小时／摧毁目的个数×飞机损耗率×每架飞机本钱导弹：Ca＝2／〔6／2〕×0.01×2700000＝18000美元炸弹：Ca＝2／〔10／6〕×0.01×2425000＝29100美元摧毁每一目的总本钱TcTc＝Co＋Cd＋Ca导弹：Tc＝14000＋533＋18000＝32533美元炸弹：Tc＝600＋960＋29100＝30660美元评价单从本钱考虑，每摧毁一个目的，导弹本钱高出1873美元。使用导弹，其准确度高，可减少陆军伤亡。使用导弹，飞机摧毁目的多：以飞机完好率80％计，每天飞机一架次，那么8个中队3天内可摧毁目的数：导弹：192×80％×3×3＝1382个炸弹：192×80％×1.7×3＝783个之比为56.6%使用导弹后，飞行高度进步，防空武器的火力命中率低，被击落概率降低。因此，每摧毁一个目的，使用导弹虽较炸弹本钱高出1873美元，但有三个优点：减少地面部队伤亡；增加摧毁目的潜力；降低飞机损失。决策：安装导弹范例四区域人口与经济协调开展规划问题描绘某县，地处汉中盆地西部，北结秦岭，南临巴山，中部为汉江流域平原。总面积：2398.7平方公里1982年人口：39.33万其中农业人口占86％，劳动适龄人口占总人口59％，劳动力资源充分。山地占全县总面积46.8%，丘陵地占31.8%，平川占21.4％。气候：温和，雨量适中，适应南方、北方多种经济作物生长。矿藏：缺乏问题：按目前〔1985年〕人口、经济构造，到2000年很难到达产值翻两番。评价体系经济分析模型人口模型人口经济实体决策模型环绕资源数据搜集经济优化模型评价体系经济分析模型人口模型人口经济实体决策模型环绕资源数据搜集经济优化模型系统构成与分析人口、经济实体＋环境资源→系统分析所需的原始数据评价体系→模型运行的评价准那么原始数据＋评价结果→逐年投资量投资方向产出消费积累人口增长多目的逐年投资量投资方向产出消费积累人口增长人口开展预测经济分析结果进展决策人口目的确定及人口预测百年以后人口数量目的：25万~35万人，即每年出生人数保持在3500~5000人。到2000年：人口数量目的：保持在45~46万人平均期望寿命：男67.83岁，比目前进步约5岁。女69.59岁，比目前进步约5岁。经济构造分析目前工农业消费总值中，农业占70.82%，其中种植业占78.92%，而粮食消费又占种值业的66.13%。农业→农业→乡镇企业粮食种植→二次加工，森林资源开发→粮食消费比例过高→全部经济收入显著缺乏→→→→→→→

农业开展战略目的农业开展战略的多目的决策模型农业农业划分为7大部门林业林产品加工粮食消费养殖业渔业农产品乡镇企业果园业经济作物→4个方面14个开展准那么来衡量8个部门的开展程度果园乡镇企业渔业养殖业粮食消费经济作物林产品加工林业自然资源利用农业开展战略经济评价劳动力资源占用现有构造影响构造变化时滞传统习惯投资能源消耗耕地占用科学技术劳动力资源水域丘陵平川山区环境保护经济效益经济构造平衡→多目的决策果园乡镇企业渔业养殖业粮食消费经济作物林产品加工林业自然资源利用农业开展战略经济评价劳动力资源占用现有构造影响构造变化时滞传统习惯投资能源消耗耕地占用科学技术劳动力资源水域丘陵平川山区环境保护经济效益经济构造平衡农业构造平衡优化决策模型〔线性规划〕8个部门预测2000年产值有限资源下协调开展总产值最大目的：max∑WiXI(1)约束〔投入产出约束，资源才能约束〕(2)(3)(4)Rij’≤CijXj≤Rij〞i=1,2……5，j=1……8〔5〕式中：Xi――各部门2000年产值；Wi――各部门开展权重；式〔2〕为8个部门的投入产出关系方程A――投入产出等数短阵aij――第j个部门消费单位产值的需第I个部门的投入yI――国民经济对各部门的最低要求。式〔3〕为资源制约方程，考虑了土地、劳动力、能源、资金和科学技术共5大因素。bi――资源最大供给量cij――第j个部门每消费单位产值所需能耗的第j种资源量。式〔4〕表示各部门的产值开展限制式〔5〕表示每个部门对各种资源可占用量的限制。范例五城市公共交通系统工程城市公共交通系统工程研究与施行的重要性。城市公共交通是现代城市生活的主动脉、生命线