系统工程在生态农业建设中的应用.ppt

第四章：系统工程在生态农业建设中 的应用 第一节：系统概述 第二节：系统工程的概念与特点 第三节：系统工程方法处理生态农业建设 的工作顺序 第四节：系统工程处理生态农业建设问题 的逻辑步骤 第一节：系统概述 一、系统的概念 系统是指由相互依赖的若干组分结合在一起，能 完成特定功能，并朝特定目标发展的有机整体。 构成一个系统必须具备以下三个条件： （1）系统必须具备两个以上的构成要素； （2）各要素之间必须具有某种联系； （3）各要素必须能以整体的形式完成特定的功能 二、系统的基本特征 1、系统结构的有序性 2、系统的整体性 3、系统功能的整合性 4、系统的结构决定系统的功能 1、系统结构的有序性 凡是系统都是有序的。系统结构的有序性具体表现在系统 的边界和系统的层次两个方面。 （1）系统的边界：系统边界是区分系统内外的标志。系统 边界有自然形成的，如一个天体系统、一个有机系统；系 统边界也有人为确定的，如一个农场系统、一个学校系统 。 （2）系统的层次：系统不但由多个组分构成，而且常常由 不同的层次构成。系统内各组分自身构成的系统叫做子系 统，系统本身有可能是一个更大系统的子系统。系统的这 类层次结构是普遍存在的。如从生物大分子到细胞器、细 胞、组织、器官、个体、种群、群落、生态系统就是一种 典型的自然生态系统的层次。 2、系统的整体性 系统的整体性主要表现在组成系统的各要 素之间要有一定的数量比例关系和空间位 置排列关系，为了完成系统某一特定功能 ，各要素必须分工协作，相互藕联，这是 系统实现能量、物质、信息和价值等转化 与循环功能的“目的性”要求。 3、系统功能的整合性 系统功能的整合性是指系统能产生其组分或子系统所没有 的功能。系统的整体功能是一种整体效应，不但反映各组 分的独立功能，而且反映出各组分之间相互作用产生的新 效应。 系统整合性特征可以表述为：“系统总体不等于单元之和” （1+12）。 （1）总体小于单元之和（1+12），如，一个和尚挑 水吃，两个和尚抬水吃，三个和尚没水吃。 （2）总体大于单元之和（1+12），如，三个臭皮匠 ，合成一个诸葛亮。 4.系统的结构决定系统的功能 系统的结构：是指系统内各组分之间的数 量比例关系及其相互联系。 凡系统必有结构，结构决定功能，要改变 系统的功能必须改变结构。这是系统论的 基本观点。 三、系统的分类 1、自然系统与人工系统 2、开放系统与封闭系统 3、静态系统与动态系统 4、可控系统与不可控系统 5、结构系统与过程系统 第二节：系统工程的概念与特点 一、系统工程的概念 系统工程是以大型的复杂的系统为研 究对象，并有目的地对其进行研究、 设计、管理与改进，以期达到总体最 优的一门综合性的科学技术。 二、系统工程的特点 1、系统工程是一门跨越多学科领域的方法性学 科 ，不以某一专门的技术领域为研究对象； 2、系统工程是横跨自然科学与社会科学的综合性 新学科，它不仅涉及科学技术，还涉及经济、社 会、心理等因素； 3、系统工程的目标是实现系统的整体最优； 4、系统工程是以研究和解决大系统问题为对象的 科学。 5、在系统工程的观点和方法中，观点、概念、原 则是本质的，是第一位的；数学方法是手段，是 从属于观点和原则的。 三、用系统工程处理问题应遵循的原则 1、整体性原则 系统工程方法要求人们看问题首先从整体着眼，从全局到 局部，从整体与部分的相互依赖、相互结合、相互制约的 关系中了解系统的运动规律。 2、综合性原则 任何系统都可看成是多元素的有机结合，具有多种属性。 故在确定系统目标时，应进行多目标的综合。另外，对任 何系统的研究，应采用多学科的高度综合的方法，从系统 的成分、结构、功能、联系、历史发展、外部环境等多方 面进行综合考察。 3、最优化原则 处理系统问题，应尽可能做到准确、严密、按科学规律办 事。并要求按照严格的工作步骤和程序，借助数学方法进 行定量分析建立系统优化模型，分析系统的运行及结果， 使系统达到总体最优。 第三节：系统工程方法处理生态农业 建设的工作顺序 生态农业建设系统工程要经过由规 划、设计、系统研制、子系统开发 、全系统组装、运行和更新等七个 阶段组成的全过程，即生态农业建 设的生命周期。 一、生态农业建设的规划阶段 生态农业建设规划包括下列内容： 1、待开发生态农业系统结构与功能的总体构想； 2、体现生态农业系统功能的指标体体系； 3、生态农业系统开发战略目标、战略重点以及战 略措施的选择； 4、生态农业建设工作全过程的阶段划分以及每一 阶段工作任务的确定。 二、生态农业建设的设计阶段 1、遵循生态农业总体构思进行的系统总体设计； 2、各子系统之间层次关系、耦合关系的设计； 3、各子系统以及系统总体发展各阶段之间动态推 移关系的设计； 4、生态农业系统整体与环境之间输入与输出关系 的设计等。 三、生态农业建设的子系统研制阶段 生态农业建设的子系统研制包括在实验室 和现场进行的关于各子系统和系统整体的 研究和实验工作。通过研制阶段的工作， 最终建成目的生态农业系统及子系统的实 体模型，该实体模型应能够解决在目的生 态农业工程实体组建以及运行中可能遇到 的主要问题，并应有助于寻找能够妥善处 理这些问题的有效措施。 四、生态农业建设的子系统开发阶段 生态农业建设子系统开发阶段的任务，是 遵循系统设计的要求初步建立起各个子系 统。在该阶段中，除了要仔细地解决各子 系统运行中的具体技术、经济和社会问题 外，还应时刻注意正确处理好子系统与相 关其它各子系统的耦合关系，以免给下一 阶段的运行带来困难。 五、生态农业建设的全系统组装阶段 全系统组装就是遵循系统总体设计的要求建立起整 个生态农业系统。 该阶段是最能充分体现系统思想的一个工作阶段， 在该阶段要坚持按照总体设计的要求，通过试运行 、调试和修正，对各子系统及其相互关系进行必要 的调整，必要时要对某些不符合总体设计要求的子 系统进行重新设计、研制和开发，以期能切实协调 好系统内部各个子系统之间的关系、系统与环境之 间的关系以及系统发展各阶段之间的关系，将整个 生态农业系统而不是个别的部件投入运行。 六、生态农业建设的运行阶段 运行阶段的中心任务是保证已建成的生态 农业系统按照规划和设计要求正常运行， 最大限度地发挥系统的效能，提高系统的 生态效益、经济效益与社会效益，全面实 现系统的功能。 在此阶段，要建立与健全生态农业的动态 监测系统、信息反馈系统、调控系统和管 理系统，以便对系统的运行进行有效的控 制。 七、生态农业建设的更新阶段 更新是任何一个生态农业系统发展过程之中必然 经历的变化。 此阶段应根据生态农业演进客观规律的要求和现 实生态农业系统发展的趋向，适时地把握住由原 有生态农业系统演变为新生态农业系统的时机， 切实地开展新生态农业系统的规划、设计和开发 工作，并及时地采取有效措施以消除系统演进过 程中难以避免的摩擦与震荡，促成生态农业系统 的更新，实现由处于较低有序状态的生态农业系 统向处于更高有序状态的生态农业系统的过渡。 第四节 系统工程处理生态农业建设问题 的逻辑步骤 系统工程解决生态农业建设问题的辩证程 序由生态农业系统诊断、核定生态农业系 统目标、确定生态农业建设方案优劣的标 准、提出生态农业建设方案、选择提交给 决策人的若干个备选方案、决策和实施等 七个步骤组成。 一、生态农业系统诊断 生态农业系统诊断的任务是通过对于现有 生态农业系统及其环境的历史、现状和未 来趋势进行系统辨识，揭示其存在的问题 ，找出解决问题的主要约束条件，为提出 生态农业建设的目标以及实现目标途径提 供必要的依据。 二、核定生态农业建设目标 生态农业建设目标对于实际工作有着定向、聚集 和划界三种重要作用。 定向作用是通过确定生态农业建设指标体系的各 项目标，指明生态农业建设的方向。 聚集作用是在确定目标的指引下，把开发系统拥 有的人力、物力和财力集中起来为实现生态农业 建设的各项目标服务。 划界作用是按对于实现生态农业建设是否有利以 及有利或不利的程度，划清对各项活动是否应予 以鼓励、允许、限制或禁止的界