系统与系统工程

（优选）系统与系统工程当前第1页\共有26页\编于星期五\12点第一章系统与系统工程第二章系统分析与评价第三章线性规划第四章整数规划第五章目标规划第八章图论第十一章决策分析

学习内容当前第2页\共有26页\编于星期五\12点

第1章系统与系统工程

§1系统概述

一、系统的概念与特性

（1）概念

所谓系统，是指由相互作用、相互依赖而又能相互区别的若干组成部分（单元）组合而成的，具有特定功能的有机整体。当前第3页\共有26页\编于星期五\12点§1系统概述

（2）系统的特征

整体性相关性目的性有序性动态性环境适应性当前第4页\共有26页\编于星期五\12点§1系统概述

（3）分类自然系统与人造系统实体系统与概念系统开发系统与封闭系统动态系统与静态系统可控系统与不可控系统按对象划分的各种系统当前第5页\共有26页\编于星期五\12点钱学森关于系统的一种完备分类当前第6页\共有26页\编于星期五\12点注意“系统”的五要点：由两个或两个以上的元素组成。

②各元素之间相互联系、相互依赖、相互制约、相互作用。

各元素协同运作，使“系统”作为整体具有各组成元素单独存在时所没有的某种特定功能。④系统是运动和发展变化的，是动态的发展过程。⑤“系统”的运动具有明确的特定目标。

当前第7页\共有26页\编于星期五\12点（4）系统的功能

当前第8页\共有26页\编于星期五\12点▲层次性

如：“教育系统”的层次结构

当前第9页\共有26页\编于星期五\12点1)

框图描述法（5）系统的一般描述当前第10页\共有26页\编于星期五\12点2)集合描述法：

式中：——表示系统。——表示元素的集合；——表示元素之间各种关系的集合。——表示元素之间的组织结构。注意：作为一个系统，包含元素的集合、元素之间关系的集合和元素的组织结构，三者缺一不可.当前第11页\共有26页\编于星期五\12点系统性问题

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。（1）系统科学§2系统科学与系统工程当前第12页\共有26页\编于星期五\12点40年代到60年代的形成和发展（1）一般系统论（generalsystemtheory）科学家明确地直接把系统作为研究对象，一般公认以贝塔朗菲（vonBertalanffy）在1937年提出“一般系统论”概念为标志。贝塔朗菲提出一般系统论的任务“是确立适用于系统的一般原则”，并对系统的共性作了一定的概括，如系统的整体性、关联性、动态性、有序性、目的性等。运筹学（operationalresearch）运筹学的贡献，是把处理事物的共性概括成了一种数学模式：联立约束条件方程和目标函数方程并求解。运筹学的达到成熟的高峰期的标志是1969年出版的瓦格纳（H.M.Wagner）的《运筹学原理和对管理决策的应用》。当前第13页\共有26页\编于星期五\12点40年代到60年代的形成和发展（2）控制论（cybernetics）创始人是美国的维纳（N.Wiener），他把控制论定义为：关于在动物和机器中控制和通信的科学.控制论的诞生和发展有特别重大的意义，因为控制论提炼出了包括生物系统和人工系统极为广泛的一大类系统的共性和规律，这些实质上也是系统科学研究的主要对象。信息学（informatics,informationscience）信息学是关于系统的信息传递和处理的科学理论，不仅是香农（C.E.Shannon）的信息论（informationtheory），还包括电子计算机理论。香农的信息论撇开了所谓信息的语义，从信息的语法方面建立了传递信息的通信系统模型。冯·诺依曼（vonNeumann）计算机则实现了一种处理信息的“物理符号系统”，这是人类智能物化的伟大起点。当前第14页\共有26页\编于星期五\12点40年代到60年代的形成和发展（3）系统工程、系统分析、管理科学系统工程（systemengineering）：40年代由美国贝尔电话公司首先命名，主要从整体和相互联系的角度去考虑问题，并制定一套处理复杂系统和组织工作的科学方法及程序。系统分析（systemanalysis）：二战后由美国兰德公司提出，着重于在解决大型社会经济系统问题时，对若干可供选择的执行特定任务的系统方案进行比较，进行费用效果分析。管理科学（managementscience）：针对大企业的经营管理技术的发展，由以泰勒（F.W.Taylor）为代表的科学管理发展而来。当前第15页\共有26页\编于星期五\12点70年代到80年代的发展这一时期的发展主要是系统自组织理论的建立比利时物理化学家普利高津（I.Prigogine）于1962年提出的耗散结构理论（dissipativestructuretheory）德国物理学家哈肯（H.Haken）于1969年提出了协同学（synergetics）耗散结构理论和协同论从宏观、微观以及两者联系上回答了系统自己走向有序结构的基本问题，两者都被称为自组织理论。艾根（M.Eigen）吸收了进化论思想和自组织理论，于1979年发表了“超循环理论”（hypercycletheory）托姆（T.Thom）于1972年发表了《结构稳定性与形态发生学》当前第16页\共有26页\编于星期五\12点80年代以来的发展这一时期，非线性科学（nonlinearscience）和复杂性研究（complexitystudy）的兴起对系统科学的发展起了很大的积极推动作用。非线性科学的成果极大地丰富和深化了系统科学和系统工程定量化的发展；也使耗散结构理论和协同学在理论上提高到一个新的高度；并推动了80年代后期复杂性研究的兴起。复杂性研究和系统科学，虽然在研究的范围、侧重面以及总体框架上有所不同，但无论就具体内容或大的方向来说，相当程度上是一致的，会形成相辅相成的新局面。当前第17页\共有26页\编于星期五\12点系统科学在中国的发展运筹学在我国的发展始于1955年。1978年钱学森、许国志、王寿云发表了“组织管理的技术——系统工程，提出了利用系统思想把运筹学和管理科学统一起来的见解，这是我国推广应用系统工程出现了新局面的标志。80年代中期在钱学森的指导和参与下，我国对社会经济系统等复杂系统进行了研究，提炼与总结出开放的复杂巨系统概念，并于1990年初发表了“一个科学新领域——开放的复杂巨系统及其方法论”。这是我国开展系统科学与系统工程研究与应用的里程碑，在国际上也是具有前瞻性的结果。当前第18页\共有26页\编于星期五\12点系统科学的体系结构和重要地位系统科学作为横断性的学科，比一般的交叉学科涵盖的范围更宽。系统科学把事物看作系统，从系统结构和功能，从系统的演化，研究各学科（从物理系统，化学系统，生物系统，到经济系统和社会系统）的共性规律，是各门学科的方法论和基础。当今科学技术发展的特征和趋势之一，是不仅继续向微观深入，而且直接走向宏观系统，走向复杂和综合。钱学森提出的系统科学体系结构。（图示）当前第19页\共有26页\编于星期五\12点系统科学体系结构（图示）当前第20页\共有26页\编于星期五\12点

系统工程学是一门综合性科学技术，研究的对象是大型复杂系统的设计和运行，有目的地对新工程对象进行研究与设计，对已有工程对象进行运行、管理与改进，以达到总体最佳的效果为目标。它既是一门跨专业领域的总体工程学，也是一种思维方法论与工作方法论，它的若干原则也能用于行政管理系统和一切系统，关键在于这些系统能否抽象为一定的模型并求得最优的解答。（2）系统工程当前第21页\共有26页\编于星期五\12点系统工程作为一门独立的学科，是基于本世纪50年代军事、经济以及尖端技术发展中开发系统的经验上建立起来的。阿波罗（Apollo）登月计划的成功，显示了系统工程的无比威力，现代计算机与信息科学的发展，为系统工程的推广提供了得力的工具。近年来，系统工程的研究范围已由传统的工程领域扩大到工农业、交通运输、能源等部门的规划、设计、技术政策，以及城市建设、水利资源利用、生态环境保护、国民经济发展规划等社会经济领域。当前第22页\共有26页\编于星期五\12点中国历史上系统工程的杰作当前第23页\共有26页\编于星期五\12点定义系统论创始人钱学森1978年提出：

系统工程是组织管理系统的规划、研究、制造、试验和使用的科学方法，是对所有系统都具有普遍意义的科学方法。

简意：系统工程是一门组织管理的技术。当前第24页\共有26页\编于星期五\12点

系统工程方法论的基本特点(1)研究方法上的整体性

(2)应用技术上的综合性

(3)处理问题上的科学性

按时间顺序分为