系统工程学理论知识大总结.doc

系统工程学理论知识大总结第一章1.系统，就是由相互作用和相互依赖的若干组成部分按照一定的规律结合而成，具有特定功能的有机整体。2系统的特征：集合性，系统是由许多元素按照一定的方式组合起来的，系统这特征称为系统的“集合性”。关联性，系统的各组成部分之间是互相联系、互相制约的，这一特征称为系统的“关联性”。目的性，系统总是具有特定的功能，管是自然系统还是人造系统，系统的存在都具有特定的，即存在的合理性。特别是人创造的大中型改造系统，总有一定的目的性，这一特征称为“目的性”。环境适应性，任何系统总是存在并活动于一个特定的环境之中，与环境不断进行物质、能量和信息的交换。系统必须适应环境。例子（了解）A集合性a）计算机系统：硬件（CPU、存储器、输入输出设备），软件（系统软件：操作系统、编译软件、DBMS等，应用软件），人（user，操作人员）b）人体系统：脑、四肢、躯干、各部位c）学校：教师、学生、干部、工人、教室（建筑物）、设备（教学仪器、科研设备）等d）汽车：发动机、传动制动系统、轮胎、车体等（司机？）B关联性a）人体系统：头脑、四肢、躯干、各部位。骨骼、肌肉、血管、神经连接起来。头疼的原因：感冒、血压不正常、神经衰弱、心脏供血问题等b）计算机系统：各个硬件之间相互联结，硬件与软件之间，软件与其它软件之间。硬件,操作系统,编译软件、DBMS等,应用软件,人c）学校：教师、学生、干部、工人、教室（建筑物）、设备（教学仪器、科研设备） 教师 - 学生 （教学，教与学） 教师、学生 - 设备 （实验、科研；学习、实践） 教师、学生 - 教室 （上课、办公）C目的性：学校以培养人才为目的；工厂则以生产各种产品、获得利润为目的；汽车的功能：交通运输 D环境适应性：一个工业企业的环境：原材料市场、技术与劳务市场；产品销售市场、协作单位、竞争单位；政府有关业务管理机关；所处自然地理位置和周围商业、治安的社会条件。企业必须经常了解同类型企业的经营动向、有关行业的发展状态、国内外市场的需求等环境的变化，在此基础上研究企业的经营策略，以适应环境的变化。 3系统工程： 就是指要依据系统的观点，运用处理工程技术问题的方法，进行系统的规划、设计、建造、运行和维护的组织管理，以求系统与环境的协调和系统整体长期运行的最佳效果。4系统工程的特点：（1）系统工程不同于机械工程、电子工程、化学工程、水利工程等。它不以某一专门的技术领域为对象，而是跨越各专业领域，研究各行各业中系统的开发、运用等问题。（2）系统工程不仅涉及工程系统，而且涉及社会经济、环境生态等非工程系统；不仅涉及技术因素，而且涉及经济、社会甚至心理因素；它的对象和应用不仅涉及自然科学和技术科学，而且涉及社会科学。在自然科学和社会科学之间架设了一座沟通的桥梁。（3）系统工程中的概念和原则是最本质的东西，数学方法和工具是为概念和原则的实际应用服务的。（4）系统工程从各门学科中吸收了许多有用的知识和工具，并且在解决自己的问题中综合运用这些工具。5系统工程内容体系：思想体系，步骤体系，方法体系。6系统工程产生的背景：社会实践基础，组织管理技术基础，理论基础，物质（技术手段）基础。7系统工程的应用：市场营销：广告预算、媒介的选择、竞争性定价、新产品开发。生产计划：在总体计划方面主要是从总体上确定生产、存储和劳动力的配合等计划以适应波动的需求。库存管理：库存理论与计算机的物资管理信息系统相结合，如：MRP、MRP、ERP。运输问题。财政和会计：统计分析、数学规划、决策分析、盈亏平衡分析价值分析法。人事管理：获得和需求估计、教育训练、指派问题、人员合理利用问题、人才评价、工资和津贴的确定等。设备维修，工程的优化设计，计算机和信息系统，城市管理等。（一般掌握）对于一个国家来说，可以在5个层次上应用系统工程： 宏观的国家整体层次上，部门系统分析，地区系统分析，企业的系统分析，一项工程的系统分析。8系统论的观点：一般性，相关性，整体性，层次性。第二章1系统概念的五个基本要素：功能（Function），是指系统将一定的输入转换为一定的输出的能力。组元（Component），是指组成系统的成分；作为系统概念要素的“组成”一词，是指系统组元的集合，每个系统都有两个以上的组元。结构（Structure），是指系统的诸要素之间在时间、空间、数量的比例等方面的一定关系。运行（Operation），在结构的基础上决定运转组元的实际活动，从而决定流动组元的实际变换与流通的机制环境（Environment），由系统功能的定义，必然有与它相互作用的外界，这个客观存在的与系统有着密切联系的外界就是系统的环境。2系统的分类（四种分类）自然系统是由自然过程产生的系统，如：生态链系统、水循环系统。人造系统是人们为达到某个目的，按属性和相互关系将有关部件（或元素）组合而成的系统。静态系统是指有结构而无活动，系统的状态不随时间的变化而变化的系统。动态系统是指系统的状态随时间而变化的系统。开环系统是指系统的输入影响着系统的输出，而系统的输出对系统的输入和控制作用不存在任何影响。闭环系统即反馈系统是指输入影响着输出，同时输出又对输入和控制作用存在着直接或间接影响的系统封闭系统是指系统与环境之间没有物质、能量和信息的交换，由系统的界限将环境与系统隔开，因而呈一种封闭状态。开放系统是指系统与环境之间具有物质、能量和信息的交换的系统。物理系统、事理系统和生物系统 事理系统是有人参加的，且人通过主观能动性的发挥可以影响其运行与变化的系统。（事理系统的特征：有人作为主体，从而表现出很强的信息加工处理能力，特别是可以加工并输出主观信息。）物理系统是没有人作为主体的系统自身不具有主动的获取并加工处理信息的能力，因此不能对外界做出主动反应。生物系统：介于物理系统与事理系统之间，一般不能进行主观信息的加工处理，但能够对环境的刺激作出主观反应，并因此表现出一定的信息获取与加工处理能力。3开环系统的特点（1）开环系统是沿着时间坐标轴单向运行的系统，在系统中，稳定性不是重要的问题。（2）在不存在干扰的情况下，系统实现目标的程度主要取决于原设计的精度。（3）为了实现系统的目标，在系统的运行中，系统各个组成部分的参数不能发生随机变化。（4）在外部干扰对系统有较大的影响时，系统输出将会远远偏离希望值，系统将不能正常运行。（5）相对来说，开环系统比较简单，比较容易分析。注意：有些开环系统会存在若干问题，比如：不完善的生产管理系统。解决：加反馈环节4反馈系统（闭环系统）的特点（1）反馈系统具有闭合形式的环或回路形结构，在系统中传输的信号具有双向运行特性，即在系统中存在从系统输入端流向输出端的信号，同时也有从系统输出端流向输入端的反馈信号。（2）反馈系统对外部干扰和内部参数的变化产生的影响不敏感，当外部干扰和内部参数变化比较大时，反馈系统能够通过自身调节减小上述变化对系统行为的影响。（3）在反馈系统中始终存在稳定性的问题，如果系统设计得不合理，系统有可能不能正常运行。（4）反馈系统相对于开环系统来说是十分复杂的，系统的控制作用是与前时刻的系统状态有关的。因此反馈系统的分析也更困难。（5）在实际中的正负反馈系统会在某些因素的作用下发生向对方的转化，即正反馈系统和负反馈系统在实际运行中不是永远不变的，它们的存在都是有一定条件的。5反馈系统的分类在实际中，一般根据反馈作用的性质将反馈系统分成正反馈系统和负反馈系统。负反馈系统是指反馈的结果将减小系统输出和输入之间的偏差，使系统的目标得以实现的系统。正反馈系统是指反馈的结果有利于加强输入信号的作用，使系统产生一个持续增长或持续下降的过程的系统。7负反馈系统的作用：当由于某种原因被控对象偏离既定目标或预定轨道时,控制者通过获取这种信息并选择减少偏离的控制作用，以使系统状态回到既定目标或预定轨道.负反馈的作用 : 消除干扰 , 使系统保持稳定运行状态8系统功能原理：观点一：组成对系统功能的影响，首先是通过结构，最后通过运行表现出来的。观点二：组成在一定程度上决定了系统的结构。但是，组成并不能把结构唯一确定，也就是说，组成相同，系统的结构也可能不同。（如，石墨和金刚石）观点三：结构赋予组元以特定的形式相结合，并决定了每一组元在特定的环境条件下工作。观点四：系统功能、结构、运行亦会对组元组成产生反向影响。观点五：组成或组元对环境的影响是通过结构、运行，进而系统整体功能发生作用的。环境决定了系统可能的输入与输出，因而在相当大的程度上决定了系统的流动组元成分。9整体性原理：系统整体功能并不等于其所有子系统功能的简单加和，整体功能可能大于或小于子系统同类功能之和，系统还可能具有子系统都不具有的新的功能，当然也有可能系统做为整体失去了子系统的某些功能。系统整体功能与子系统功能之间的这一关系被称为整体性原理。（结构与功能、环境之间的关系 1+12）10从结构与运行的基本关系可以引伸出两个重要论断：（1）在结构确定的情况下，改善系统的运行能够增进系统的功能。（2）运行是在结构的基础上发挥作用的，这就使得系统结构上存在的弊端不可能由运行优化取得根本的、完全的、持久的补偿。11系统性能的评价四原则：（1）目标明确：每个系统都是为某一目标而运动的（2）结构清晰、合理：信息流、物流通畅（3）联系清楚：内部联系清楚，这种联系是通过定义清楚的接口实现的。（4）可控可观：可观：可以观测系统的运行情况；可控：可以控制系统的行为第三章1目标确定的原则:正确性；系统性；可行性；先进性；明确性、具体化。2系统设定（构模）方法：直接分析法，类比法，数据分析法，试验分析法，想定（构想）法。3方案设定特性：强壮性：在受到干扰的情况下继续维持正常结果的程度。适应性：目标经过修正的情况下原来的方案仍能适用。可靠性：系统在任何时候正常工作的可能性。可操作性：方案实施的可能性第四章1系统工程方法论：(兰德公司)系统分析方法论，(Hall)硬系统工程方法论，软系统工程方法论，从定性到定量的综合集成方法论。2应系统方法论的三个维度：时间维，逻辑维，知识维。3软硬系统工程方法论比较硬系统工程方法论软系统工程方法论处理对象技术系统、人造系统有人参与的系统处理问题明确、良结构不明确、不良结构处理方法定量模型、定量方法概念模型、定性方法价值观一元的，要求优化，有明确的好效果（系统）出现多元的，满意解，系统有好的变化或者从中学到了某些东西4开放复杂巨系统是指：（1）系统与子系统分别与外界有各种各样的能量、信息或物质的交换，而且通过学习互相取得知识；（2）系统内部结构复杂，不仅要用定量模型，而且要用定性模型，各个子系统的知识表达不同，获取知识方式也各有不同，系统中的结构随着情况变化会不断演变；（3）子系统数量巨大。第五章1决策： 是指为了实现同一目标，从多个互相可以替代的可行方案中，选定一个理想的或满意的方案。从系统工程的观点说，所谓决策就是根据系统的状态选取可能的策略，并对这些策略所产生的后果进行综合研究，以便按照某种衡量准则选择一个最优策略。2决策的特点 （1）多目标。在复杂的问题中，决策者关心的目标很多，这些目标往往是互相冲突或矛盾的。（2）时间延续性。重要问题的决策，其影响往往要延续若干年。（3）模糊性。决策中常常有一些模糊的因素，如某种设计外形是否美观、颜色是否满意等，多采用“很好、一般、较差”等这样一些含糊不清的概念来描述。（4）不确定性。自然状态存在不确定性。决策者在某个时刻选择一个方案，每个方案又会出现不同的结果，各种结果的出现具有随机性。（5）信息样本的必要性。需要收集信息样本来帮助选定方案，否则选定的方案是不可靠的，如市场预测的信息是制定生产计划的依据；必要的地质资料是决定在某地区进行矿藏钻探的依据。3决策的分类（一般掌握）（1）按照决策目标的影响程度，分为战略决策、战术决策和作业决策三个等级。（2）按照决策问题的结构化程度，分为结构化决策、半结构化决策和非结构化决策。结构化决策是例行常规、可重复性的决策，有规律可循，可预先做出有序的安排而达到预期的结果，可按程序化步骤和常规的方法处理。非结构化决策是指偶发的、非常规的、或其决策过程过于复杂毫无规律可循。半结构化决策介于二者之间。（3）按照决策问题环境，分为确定型决策、风险型决策和完全不确定型决策。确定型决策是在完全掌握未来的外界状态情况下做出决策。风险型决策是在不完全掌握未来的外界状态，只知道状态的概率分布情况下做出决策。完全不确定型决策是在状态的概率分布也未知的情况下做出决策。（4）按照决策问题的求解步骤，分为单步决策和序贯决策。（5）按照决策问题的目标个数，分为单目标决策和多目标决策。（6）按照决策人数，分为单人决策和群（体）决策。4随机型决策问题的要素（1）行动集(方案集):可能采用的所有行动的集合（2）自然状态集(状态空间):所有可能的自然状态（3）后果集:决策问题的各种可能的后果（4）信息集(样本空间、观测空间):在决策时为了获取与自然状态有关的信息以减少其不确定性，往往需要进行调查研究，调查所得的结果的集合即信息集。5严格不确定型决策问题（计算题）了解四种准则：（1）悲观准则亦称极小化极大准则。考察采取行动ai时可能出现的最坏后果，即最大的损失si,决策者应选择行动ai使最大的损失si最小。当决策表中的元素是价值函数时，是使各行动的最小价值最大化，即极大化极小价值。采用此准则者极端保守，是悲观主义者。 （2）乐观准则亦称（使损失）极小化极小准则。考察采取行动ai时可能出现的最好后果，即最小的损失si,决策者应选择行动ai使最小的损失si最小。当决策表中的元素是价值函数时，是使各行动的最大价值最大化，即极大化极大价值。采用此准则者非常乐观，是乐观主义者。 （3）等可能性准则认为各状态出现的概率是相等的。计算各方案的收益期望值。选择期望值中最大者，以它对应的方案为决策策略（最优方案）。 （4）最小机会损失准则（最小遗憾值准则）计算各“策略-事件”对的机会损失值（遗憾值、后悔值）：即当某一事件发生后，因未采用收益最大的策略而形成的损失值。选择机会损失值中最小者，以它对应的方案为决策策略（最优方案）。 6风险型决策问题（两种） （1）最大期望收益决策准则计算各策略的期望收益值从这些期望收益值中选择最大者，它对应的策略为决策策略。若将此准则用于一次决策多次重复进行生产的情况，它是平均意义下的最大收益。（2）最小机会损失决策准则计算各策略的机会损失值从这些机会损失值中选择最小者，它对应的策略为决策策略。在决策时用这两个决策准则所得结果是相同的。7会画不同情况下的决策树第七章1模型的定义：模型是实体系统本质特征的抽象表述。2系统建模基本理论：（1）黑箱理论（2）白箱理论（3）灰箱理论（4）数理统计分析法3系统建模原则：(1)现实性 (2)准确性 (3)可靠性(4)简明性(5)实用性(6)反馈性(7)鲁棒性4系统模型的分类：（1）形象模型：模拟模型，实物模型（2）抽象模型：数学模型，图形模型，计算机程序，概念模型5常用的几类经济数学模型（1）资源分配型（2）存储型（3）输送型（4）等待服务型（5）指派型（6）决策型（7）其他类型第八章1系统评价的程序（步骤）（1）确定评价目标：其目的是为了更好的决策，目标是评价的依据。（2）提出评价方案：根据系统目标，在分析各种信息的基础上，提出评价方案并对各评价方案做出简要说明，使方案的优缺点清晰明了，便于评价人员掌握。（3）确定指标体系：评价指标体系是根据系统目标的层次、结构、特点、类型来设置的，评价指标体系设置要注意全面和重点结合，绝对目量标和相对量指标结合，定量指标和定性指标结合。（4）选择评价模型（多属性多目标的）：模型是系统评价的工具。评价模型本身是多属性、多目标的。不同问题使用的评价模型可能不同，同一个评价问题也可以使用不同的评价模型。2建立系统评价指标体系的方法目标分析法：首先确定系统目标，然后从系统目标入手，通过对目标进行分解来建立系统综合评价指标体系。步骤如下：（1）建立系统目标；（2）对系统目标不断分解，直到认为各子目标能够用定量或定性的指标衡量为止；（3）根据分解得到的目标体系，建立评价指标体系。输出分析法：（1）适用于：对系统的内容、结构不了解或不需要更多了解的情况下来建立系统的评价指标。（2）主要根据系统的输出特性，从技术、经济、社会、生态环境、风险方面来建立系统综合评价指标体系。德尔菲方法（理论应用广泛）：（1）概念：德尔菲方法是通过反复征求专家意见建立系统评价指标的一种方法。（2）应用步骤：组成专家小组；向所有专家提出问题及有关要求，并附上有关问题的所有背景材料；各个专家根据他们所收到的材料，提出自己的意见；让专家比较自己同他人的不同意见，修改自己的意见和判断；将所有的专家意见收集起来，汇总，再次分发给各位专家，以便第二次修改；对专家意见做综合处理。3评价指标权重的方法：（202205页，出计算题，还是看书吧）相对比较法（1）方法介绍：相对比较法是一种经验评分法。它将所有指标列出来，组成一个N*N的方阵；然后对各指标两两比较并打分；最后对各指标的得分求和，并做规范化处理。需要注意的是方阵的对角上的元素可以不填写，也不参加运算；打分时可采用0-1打分法；方阵中元素可以按照下面的规则进行确定，并满足aij+aji=1。（2）计算i的权数系数： （3）实际中应注意： 各指标间相对重要程度要有可比性：指标体系中任意两个指标能通过主观判断确定彼此重要性的差异； 应满足指标比较的传递性：f1比f2 重要，f2比f3重要，则f1 比f3重要。 看课本中的例题P203：连环比率法（1）方法解释：连环比率法以任意顺序排列指标，按此顺序从前到后，相邻两指标比较其相对重要性，依次赋以比率值，并赋以最后一个指标得分值为1。从后到前，按比率值依次求出各指标的修正评分值。最后归一化处理得到各指标的权