2013仲恺系统工程引论复习要点纯手工打字版.doc

系统工程引论第一章： 系统的基本概念 系统工程（System engineering，SE）的研究对象是系统（system）。并非任何事物或者事务都可以随心所欲地被称为系统。所谓系统，是由相互联系、相互作用的许多要素结合而成的具有特定功能的统一体。系统的科学定义： 是研究各种系统的普遍属性和共同规律，研究各种系统的有效组织与管理问题。一般系统论的创始人奥地利生物学家冯贝塔朗菲把系统称为“相互作用的多要素的复合体”。 系统的属性：1集合性，2相关性，3层次性，4整体性，5涌现性，6目的性，7系统对于环境的适应性。 层次性：在组织管理工作中，系统的层次与管理的跨度是一对矛盾。从个人的管理能力而言，管理跨度的平均值是一个常数，被称之为“奇妙的7”，即一个管理者，他能够直接有效管理的下属是7人左右，不会太多。如果要管理一个10万人的企业，设管理跨度为7，则 10 5 = 7 n 求得n = 5.9166，即需要6个管理层次，理论上的管理人员总数在1.9万人以上： 1 + 7 + 7 2 + 7 3 + 7 4 + 7 5 = 19 608（人）涌现性：系统的涌现性包括系统整体的涌现性和系统层次间的涌现性。 系统的各个部分组成一个整体之后，就会产生出整体具有而各个部分原来没有的某些东西(性质、功能、要素)，系统的这种属性称为系统整体的涌现性。 系统的层次之间也具有涌现性。即当低层次上的几个部分组成上一层次时，一些新的性质、功能、要素就会涌现出来。 按照系统属性分类：1按自然属性分为自然系统与社会系统自然系统是自然形成的、单纯由自然物(如天体、矿藏、生物、海洋等)组成的系统，所谓社会系统是指由人介入自然系统并且发挥主导作用而形成的各种系统。2按物质属性分为实体系统与概念系统实体系统是由物质实体所组成。概念系统则是由概念、原理、法则、制度、规定、习俗、传统等非物质实体所组成，是人脑和习惯的产物，是实体系统在人类头脑中的反映。 3按运动属性分为静态系统与动态系统4按系统与环境间的关系分为开放系统与封闭系统 与外界环境之间存在着物质的、能量的、信息的流动与交换的系统，称之为开放系统。如果系统与环境之间不发生这些流动与交换，则称之为封闭系统。 5按反馈属性分为开环系统与闭环系统 没有反馈的系统为开环系统。具有反馈的系统为闭环系统。6按照人在系统中工作的属性分为作业系统与管理系统 人类的全部活动可以分为两大类：作业活动与管理活动。作业活动是人类在生活、生产中最基本的活动，即直接作用于外界或自身(例如吃饭、穿衣、走路、睡觉等)的活动。管理活动作用于作业活动，是对各种作业进行编排和组织的活动。 图1-8 系统分类的三维坐标系统的四大关系：R=R1R2R3R4 式中：R1-要素与要素之间、局部与局部之间的关系(横向联系)； R2-局部与全局(系统整体)之间的关系(纵向联系)；R3-系统整体与环境之间的关系；R4-其他各种关系。 系统的功能包括：接受外界的输入；在系统内部进行处理和转换(加工，组装)；向外界输出。 层次间的涌现性和系统整体的涌现性使系统的功能出现了量的增加和质的飞跃。第二章 系统工程的基本概念 系统工程的基本定义：系统工程是组织管理系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用的科学方法，是一种对所有系统都具有普遍意义的科学方法。 简言之，系统工程就是组织管理系统的技术。 系统工程是应运而生的，它是工业生产和科学技术发展的必然产物。系统工程的主要特点有以下几个。1一个系统，两个最优：一个系统是指系统工程以系统为研究对象，要求全面地、综合地考虑问题；两个最优是指研究系统的目标是实现系统总体效果最优，同时，实现这一目标的方法或途径也要求达到最优。 2以软为主，软硬结合 3跨学科多，综合性强 4从定性到定量的综合集成研究 5以宏观研究为主，兼顾微观研究 6实践性与咨询性第三章 系统工程的若干专业 信息系统工程的研究方法分为： 1 技术方法2 行为方法3 社会技术系统方法 PERT（Program Evaluation and Review Technique）计划评审技术 关键路径法或要劲法CPM（critical path method） GERT(Graphical Evaluation and Review Technique)图形评审技术 “关键在于综合”综合即创造，综合即创新，这是系统工程的基本观点之一。管理信息系统的定义：传统的管理信息系统管理信息系统 现代的管理信息系统管理信息系统计算机技术管理信息系统:是一个以人为主导，利用计算机硬件、软件、网络通信设备以及其他办公设备，进行信息的收集、传输、加工、储存、更新和维护，以企业战略竞优、提高效率为目的，支持企业高层决策、中层控制、基层运作的集成化的人机系统。作为领导者怎样领导管理信息系统的开发工作呢?第一，领导者应有一些管理信息系统的基本知识，能大概地知道计算机原理和其功能，以及它包括的主要设备；第二，最重要的是领导者应有提高自己企业管理水平的思想和运用现代管理科学的设想；第三，领导者要懂得管理信息系统的开发步骤和每一步的主要工作；第四，领导者要会用人，会组织队伍。第四章：系统工程方法论 方法：是用于完成一个既定目标的具体手段(包括技术、技巧、程序等)；而方法论是进行探索的一般途径，它高于方法，是对方法使用的指导。 霍尔方法论，其三维是时间维、逻辑维和专业维。时间维(粗结构)：对一个具体的工程项目，从规划工作开始一直到系统更新，它的全过程可分为如下7个阶段：(1)规划阶段 (2)设计阶段 (3)研制阶段(系统开发) (4)生产阶段 (5)安装阶段 对系统进行安装和调试，提出系统的运行计划；(6)运行阶段 系统按照预期目标运作和服务； (7)更新阶段 逻辑维(细结构)：霍尔把每一个阶段分为7个工作步骤，即摆明问题、确定目标、系统综合、系统分析、系统评价、决策和实施。英国学者切克兰德(PBCheckland)把霍尔的系统工程方法论称为硬系统思想或硬系统方法论(HST/HSM)，他自己则提出一种软系统思想或称软系统方法论(SST/SSM)。一般便于观察、便于建模、边界清晰、目标明确、好定义的问题称为具有良结构的硬问题；而把难以观测、不便建模、边界模糊、目标不定、不良定义的问题称为具有劣结构的软问题。硬系统方法论的局限性主要集中在3个方面：(1)硬系统方法论认为在问题研究开始时定义目标是很容易的，因此没有为目标定义提供有效的方法。 (2)硬系统方法论没有考虑系统中人的主观因素， (3)硬系统方法论认为只有建立数学模型才能科学地解决问题软系统方法论解决问题的步骤 1问题情景描述 2相关系统的根定义 3建立概念模型 4概念模型与现实系统的比较 5系统更新软系统方法论的特点是：(1)它与目标不明、非结构化的“麻烦”有关；(2)它强调过程，即与学习和决策有关；(3)它与感性认识、世界观及人类把组织现实的内涵与环境相联系的方式有关；4)用模型的术语来说，它是非数量型的；(5)它依靠加深对问题情景的理解来改进它；(6)它依赖于解释社会理论；(7)它与对统治人类社会的社会规则的理解有关。综合高于集成，综合集成(meta-synthesis)的重点是综合。“综合即创造”，这是系统工程领域的一句名言在对这些研究进展进行提炼、概括和抽象的基础上，1990年钱学森院士明确提出，处理开放的复杂巨系统的方法论是从定性到定量的综合集成；作为一门技术，又称为综合集成技术；作为一门工程，亦可称综合集成工程。1992年又发展为从定性到定量综合集成研讨厅体系的实践形式(以下简称综合集成研讨厅体系)。开放的复杂巨系统具有科学与经验的本质。综合集成法和研讨厅体系遵循科学和经验相结合、智慧与知识相结合的途径，去研究和解决开放的复杂巨系统的问题。钱学森院士把处理开放的复杂巨系统的方法命名为从定性到定量综合集成法，把应用这个方法的集体称为总体设计部。设计的是系统的总体，是系统的总体方案。物理-事理-人理系统方法论，简称为WSR系统方法论。WSR系统方法论的主要步骤： (1)理解领导意图 (2)调查分析 (3)形成目标 (4)建立模型 (5)协调关系 (6)提出建议 在运用WSR系统方法论的过程中，需要遵循6个原则。(1) 参与 (2)综合集成 (3)人机结合，以人为主 (4)迭代和学习 (5)区别对待 (6)开放性 第五章 系统工程的理论基础 为系统工程提供理论和方法的技术科学主要有运筹学、控制论和信息论。 一般说来，运筹学研究系统资源的合理配置和有效的经营运作问题。军事运筹学主要研究军事指挥中的战术技术问题与后勤保障工作。运筹学重视有关活动的数量分析，建立数学模型，寻求解决问题的最优方案。运筹学是：为领导机关对其控制下的事务、活动采取策略而提供定量依据的科学方法，它是在实行管理的领域，运用数学方法，对需要进行管理的问题进行统筹规划、作出决策的一门应用学科。控制：是系统建立、维持、提高自身有效性的手段。维纳被誉为控制论的创始人反馈概念是控制论的基本概念和核心概念。所谓反馈，就是系统的输出对于输入的影响(feedback，亦称回授)，或者说是输入与输出之间的反向联系。系统的反馈，主要是信息反馈。反馈分为正反馈与负反馈。负反馈旨在缩小系统的实际输出与期望值的偏差，使得系统行为收敛。正反馈使得系统行为发散。一般不加说明的反馈，是指负反馈。实质：有反馈，才能发现偏差，从而及时作出决策，采取纠偏措施，使系统朝着减少偏差的方向发展，即朝着人们预期的目标发展控制任务 (1)定值控制 (2)程序控制 (3)随动控制 (4)最优控制 控制方式 (1)简单控制 (2)补偿控制 (3)反馈控制 (4)递阶控制 基本控制规律：1，位式控制规律 2 补偿控制 3 反馈控制 4 递阶控制信息论：是关于信息的本质和传输规律的科学理论，是研究信息的计量、发送、传递、交换、接收和储存的一门新兴学科。信息论的创始人是美国贝尔电话研究所的数学家香农(CEShannon) 客观世界是由物质、能量、信息三大要素组成的，各种信息载体如信号、消息、情报、数据、资料等简单地称为信息。信息的基本特征至少有以下6点：(1) 客观性 (2) 主观性 (3) 抽象性 (4) 可复制性 (5) 可共享性(无损耗性) (6) 系统性信息的度量：熵 美国数学家冯诺依曼(John von Neumann)信息与管理的关系：管理的全过程，就是信息处理与流动的过程。没有信息，就无法管理。 要进行有效的管理，必须对信息提出一定的要求。管理对于信息的要求，可以归结为准确、及时、适用与经济。第七章 系统模型与仿真 系统模型的定义：系统模型是对于系统的描述，模仿和抽象，它可以反映系统的物理本质与主要特征。从模型的形式来分，模型可以分为三大类：物理模型，数学模型和概念模型物理模型：1,实体模型，2比列模型，3模拟模型数学模型：1解析模型，2逻辑模型，3网络模型，4图像与表格，5信息网格与数字化模型系统仿真的概念：系统仿真（System simulation）又称为系统模拟，是用实际的系统结合模拟的环境条件，或者用系统模型结合实际的环境条件，或者用系统模型结合模拟的环境条件，利用计算机对系统的运行进行试验研究和分析的方法。第八章 系统分析 系统分析有广义与狭义之分。广义系统分析是把系统分析作为系统工程的同义语；狭义系统分析是把系统分析作为系统工程的一个逻辑步骤，这个步骤是系统工程的核心部分。定义：系统分析是指通过一系列的步骤，帮助决策者选择决策方案的；一种系统方法。兰德型系统分析的要素包括：目标、替代方案、费用、模型和准则等。所谓技术经济分析：就是对技术方案的经济效益进行分析、计算和评价，从中区分出技术上先进、经济上合理的优化方案，为决策者提供科学的依据。技术经济分析的可比性：1满足需要可比，2消耗费用可比，3价格可比，4时间可比资金的时间价值可以这样理解：若将资金存入银行，相当于资金所有者放弃了对这些资金的使用权力，按放弃时间长短所得到的代价称为资金的时间价值，通常用利息来表示。如果是向银行借贷而占用资金，也要付出一定的利息作为代价。我们要评价方案的经济效益，应该考虑资金的时间价值，对各方案的成本与效益进行适当的折算，使它们具有可比性。工业发达国家是很重视可行性研究的，可行性研究具有以下 作用：1,作为确定工程建设的依据，2作为向银行贷款的依据，3作为向当地政府包括环保当局申请建设执照的依据4，作为该项目与有关部门签订合同的依据，5作为本工程建设基础资料的依据，6作为科研实验、设备制造的依据，7作为企业组织管理、机构设置、职工培训等工作安排的依据。若干常用方法：代尔非法 ；头脑风暴法；头脑写照法第九章 系统综合与评价 系统评价工作的困难主要有一下两项：1,有的指标没有明确的数量表示，2不同的方案可能各有所长。每种可行的方案都称为一个可行解； 所谓劣解，是指这样一种可行解：它的各项指标不优于且至少有一项指标劣于另一个可行解指标评分法：1,排队打分法，2专家打分法，3两两比较法，4体