管理信息系统(第2章).ppt

2019/12/2,目录,Ch1管理与信息2学时Ch2系统工程2学时Ch3管理信息系统2学时Ch4信息系统规划2学时Ch5信息系统可行性分析1/2学时Ch6信息系统开发方法1/2学时Ch7结构化系统分析6/10学时(含课堂报告)Ch8结构化系统设计6/12学时(含课堂报告)Ch9系统实施4学时CH10面向对象设计*CH11面向对象分析*CH12系统运行与安全管理4学时合计30/44学时,2019/12/2,Ch2系统工程,2.1系统的概念2.1系统的定义定义3要点、定义4方式、环境、结构、功能2.2系统的分类概念系统与实体系统2.3系统的特点目的性2.3系统的基本结构统构成、系统活动构成2.2系统思想与系统科学2.1系统思想的发展2.2系统科学的发展与应用系统工程的产生2.3系统工程3.1系统工程方法论框架定义、方法论：一般方法3.2霍尔的系统工程方法论三维方法论、信息系统工程运用3.3系统工程的应用3.4系统工程发展的展望,2019/12/2,2.1系统的概念一般认为，系统是由相互联系和相互制约的若干组成部分结合而成的、具有某种特定功能的有机整体。对于这种文字型的描述性定义，需要从“若干组成部分”、“相互联系和相互制约”以及“特定功能”几个方面进行理解。系统由若干要素组成系统是由“若干组成部分”组成的，这几个组成部分就是系统的要素(Element)。要素本身也可能就是一个系统(称为子系统)。例如，人体系统包括消化系统、呼吸系统、泌尿系统、循环系统等，而人的呼吸系统又包括鼻、咽、喉、气管、支气管、肺等器官，每个器官又是构成下一级的子系统等。,第2章系统工程概论,2019/12/2,系统构成要素之间相互关联系统要素之间是“相互联系和相互制约”的关系，由此构成一个系统的结构。系统的结构就是系统内部之间相对稳定的联系方式、组织秩序及时空关系的内在表现形式。例如，钟表就是由齿轮、发条、指针等零部件按照一定的方式装配起来，形成某种稳定的联系才能构成钟表。系统是一个具有特定功能的有机整体。功能是指系统与外部环境相互联系和相互作用中表现出来的性质、能力和功效。这种功能是系统整体表现出来的，系统的有机整体及其功能之间具有不可分割的联系。对于人造系统来说，这个功能或作用就是系统的目的。,2019/12/2,系统的其他定义形式,上述系统的描述性定义所包含的三个要点是系统定义的基本出发点，不论采用什么描述方法，能够描述系统的这三个基本要点就可以定义系统。我们经常可以看到描述系统概念的其它不同方法，以下是几种不同的定义形式。系统的集合定义任何事物在一定程度上都可以用数学语言来描述，系统的上述三个要点在数学语言中分别可以用集合的要素、要素之间的函数关系以及函数的输入输出关系进行描述。用集合S表示系统，则集合S可以表示成:S=I，P，OOt=P(It-1，Ft-n)其中I表示系统的输入要素，P是系统的处理功能要素，O是系统的输出要素。为了表示系统的动态行为，将系统的输出O用代表系统的处理功能的函数P来表示，并加入系统的反馈因素F，可以得到系统输出状态的表达式：Ot=P(It-1，Ft-n)，其中t表示时间。这样用集合概念的定义方式对系统进行描述就得到了关于系统静态结构和动态行为的数学描述。,2019/12/2,系统的图示定义在很多场合需要用简单的示意图的形式描述系统，如图2-1所示。,图2-1系统示意图,2019/12/2,系统的要素论定义系统的定义只描述系统内涵的最一般特征，是所有系统的共性。将代表系统内涵的几个最一般特征用要素及其属性表示，作为系统定义。这样，I(Input)、P(Process)、O(Output)、E(Environment)四个基本要素就可以构成一般系统。但是不同类别的系统又常常具有特殊的属性，所以可以运用种属定义的方式进行描述，即在一般系统定义的基础上，附加种属定义的某些特征，添加一些特有的要素对这些种属概念进行描述，如D(Disturbance)、F(Feedback)、R(Restriction)等具体系统的特有属性。P32中：对于系统的结构(P31)、坏境(P32)、目的、功能几个概念的理解尤为重要。,2019/12/2,2.1.2系统的分类,2.1.2系统的分类系统的分类标准很多，下图是一些常见的分类方式。,2019/12/2,自然系统与人造系统(natural&manmadeSystem)实体系统与概念系统(physical&logicalorconceptualsystem),图2-3实体系统与概念系统,2019/12/2,静态系统和动态系统(static&dynamicsystem)4.确定系统和随机系统(deterministic&stochasticsystem)5.封闭系统与开放系统(closed&openedsystem)6.按系统规模划分(scaledsystems),图2-4系统的规模分类,2019/12/2,2.1.3系统的特点,2.1.3系统的特点一般来说，系统具有整体性、层次性、目的性、稳定性、突变性、自组织性和相似性等7个基本特性。系统的整体性整体性是系统最重要的特性，是系统论的基本原理。系统之所以成为系统，首先是系统具备整体性。系统的层次性层次性是系统的一种基本特征。系统层次性指的是，由于组成系统的诸多要素的种种差异，使系统组织在地位和作用、结构和功能上表现出的等级秩序性，形成具有质的差异的系统等级。,2019/12/2,系统的目的性系统的目的性是系统发展变化表现出来的特点。系统与环境的作用中，在一定范围内，其发展变化表现出坚持趋向某种预先确定的状态。(学习指导P17.-14&P18.-87:结构、功能、目的、环境)系统的稳定性系统的稳定性是指在外界作用下的开放系统有一定的自我稳定能力，能够在一定范围内自我调节，从而保持和恢复原来的有序状态、结构和功能。系统的稳定性是开放中的稳定，动态中的稳定。系统发展中的稳定态，指的是稳定的定态。稳定不等于静止。,2019/12/2,系统的突变性系统的突变性，是指系统通过失稳从一种状态进入另一种状态的一种剧烈变化过程。它是系统质变的一种基本形式。系统的自组织性系统的自组织性是指开放系统在系统内外因素的相互作用下，自发组织起来，使系统从无序到有序，从低级到高级。系统的相似性相似性是系统的基本特征。系统相似性是指系统具有同构和同态的性质，体现在系统结构、存在方式和演化过程具有共同性。,2019/12/2,2.1.4系统的基本结构,2.1.4系统的基本结构系统研究最关心的是把所有元素关联起来形成一个整体的特有方式(包括关联力)。组分及组分之间的关联方式(系统把其中元素整合为统一整体的模式)的总和，称为系统的结构。在组分不变的情况下，往往把组分的关联方式称为结构。形式化的说，给定系统S，如果它的元素集合Si满足以下条件，则称Si为系统S的一个子系统或分系统：Si是S的一部分(子集合)，即SiS；Si本身是一个系统，基本满足前面所述的系统的要求。相对于Si，S称为整系统或母系统。,2019/12/2,系统的结构方式无穷无尽，目前尚无完备的结构分类方法。一般情况下，应注意从以下两方面对系统作结构分类。框架结构与运行结构。当系统处于尚未运行或停止运行的状态时各组分之间的基本联接方式，称为系统的框架结构。系统处于运行过程中所体现出来的组分之间相互依存、相互支持、相互制约的方式，成为系统的运行结构。空间结构与时间结构。组分在空间的排列或配置方式，成为系统的空间结构。组分在时间流程中的关联方式，称为系统的时间结构。有些系统主要呈现空间结构，有些系统主要呈现时间结构，有些系统兼而有之，后者称为时空结构。,2019/12/2,系统的构成要素(静态和动态)系统的部件及其属性系统的环境及其界限系统的输入和输出系统的交互响应和系统活动的结构,图2-5系统活动的结构,2019/12/2,系统对来自外部环境的刺激所做出的响应有两种情况。一种是特定响应，是指系统对事先未能预料的事件发生后的响应；另一种是计划响应，是指系统对事先能预料到的事件发生后的响应。如图2-6和图2-7所示。,图2-6事件响应系统图图2-7计划响应系统图,2019/12/2,系统活动的构成系统的交互响应是通过系统的活动实现的。系统活动基本要素由基本活动、基本存储单元、管理活动等组成。系统活动的构成要素，如图2-8所示。,图2-8系统活动的构成要素,2019/12/2,2.2系统思想与系统科学,2.2.1系统思想的发展古代朴素的系统思想在人类自觉认识到系统思想之前，就进行着系统思维。系统概念来源于古代人类社会的实践经验。人类自有生产活动以来，无不在同自然系统打交道。古代朴素唯物主义哲学思想虽然强调对自然界整体性、统一性的认识，却缺乏对这一整体各个细节的认识能力，因而对整体性与统一性的认识是不完全、不深刻的。现代系统思想的发展系统思想经历了从经验到哲学到科学、从思辨到定性到定量的大致发展情况。概括地说，系统思想是进行分析与综合的辩证思维工具，它在辩证唯物主义取得了哲学的表达方式，在运筹学等学科那里取得了定量的表述方式，在系统工程那里获得了丰富的实践内容。,2019/12/2,2.2.2系统科学的发展与应用,2.2.2系统科学的发展与应用系统科学的形成和发展科学技术背景20世纪，由于生产力的巨大发展，出现了许多大型、复杂的工程技术和社会经济的问题，它们都以系统的面貌出现，都要求从整体上加以优化解决。由于这种社会需要的巨大推动，第二次世界大战后，雨后春笋般出现一个“学科群”，簇拥着科学形态的系统思想涌现出地平线，横跨自然科学、社会科学和工程技术，从系统的结构和功能(包括协调、控制、演化)角度研究客观世界的系统科学便应运而生了。20世纪40年代到60年代的形成和发展科学家明确的直接把系统作为研究对象，一般公认是以贝塔朗菲提出“一般系统论”概念为标志。40年代出现的系统论、运筹学、控制论、信息论是早期的系统科学理论，而同时期出现的系统工程、系统分析、管理科学则是系统科学的工程应用。,2019/12/2,20世纪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。比利时物理学家普利高津于1969年提出耗散结构理论。德国物理学家哈肯于1969年提出了协同学。耗散结构理论和协同学从宏观、微观以及两者的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。耗散结构和协同学都源于具体学科，耗散结构理论是物理和化学学科的研究成果，协同学是研究激光的成果，但普利高津和哈肯都敏锐的认识到它们的普遍意义，经他们本人及其学派，再加上整个系统科学界的努力，早先的自组织理论，已发展为“系统自组织理论”了。20世纪80年代以来的发展20世纪80年代以来，非线性科学和复杂性研究的兴起对系统科学的发展起了很大的积极推动作用。,2019/12/2,系统科学在中国的发展系统科学和系统工程在我国的研究应用，早期是从推广应用运筹学开始的。随着系统工程在社会、经济、科学技术各个方面广泛开展研究应用，系统理论方面的基础研究也有了长足的发展。20世纪80年代中期，差不多在美国圣菲研究所开展复杂性研究的同时，由中国著名科学家钱学森教授的指导并参与，我国对社会经济系统等复杂系统也进行了研究，提炼与总结出开放的复杂巨系统概念，以及处理这类系统的方法论，即从定性到定量的综合集成法，并于1990年初正式发表了“一个科学新领域开放的复杂巨系统及其方法论”，我国经过十多年的努力，开始在研究的前沿提出自己独创性的理论。这是我国开展系统科学与系统工程研究与应用的里程碑，在国际上也是前瞻性的成果。,2019/12/2,系统工程的产生和发展所谓系统工程，就是以系统的观点和方法为基础，综合地应用各种技术，分析解决复杂而困难问题的工程方法和工程实践。这些涉及大型复杂系统的工程实践问题包括系统的设计或组织的建立(或改造)，以及系统的经营管理等。在科学技术的体系结构中，系统工程属于工程技术。系统工程的兴起与管理问题密切相关1940年，他们在实施微波通信时首创了系统工程学，按时间顺序把工作划分为规划、研究、开发、开发研究、通用工程等五个阶段，取得了良好的效果。,2019/12/2,2.3系统工程,2.3.1系统工程方法论(Methodology)框架：一般方法阐明问题阶段问题剖析报告包括问题性质和问题条件两部分内容。阶段结果报告在问题剖析报告工作的基础上，便可着手撰写阶段结果报告。目标系统工程人员作为决策者的智囊，归根结底是帮助决策者达到真正的目标并找出适当的途径。评价指标评价指标是为了衡量决策者对方案后果的满意程度使用的。约束条件约束条件是对备选方案、后果和目标的限制。,2019/12/2,谋划备选方案每项系统分析都需要比较多个备选方案。谋划备选方案包括方案的提出和筛选过程。提出方案有多种渠道。决策者或问题提出人的意见和设想是方案提出的渠道之一。备选方案的提出和形成有赖于系统工程人员的分析和概括能力、想象力、创造力以及对现实的深刻理解。为了达到系统工程问题解决的目标，对备选方案有以下一些特性要求：强壮性(Robustness)，指在受到干扰的情况下，继续维持正常后果的程度。适应性，是在目标经过修正甚至完全不同的情况下，原来的方案仍能适用。这在不确定因素影响大的情况下尤为重要。可靠性，是指系统正常工作的可能性。要求系统不出现失误，即使失误也能迅速恢复正常。现实性，即方案实施条件的充分性，决策者支持与否是关键，不能或只是可能得到支持的方案必须取消。方案实施的费用也是一个重要因素。良好的备选方案是进行良好系统分析的基础。在系统分析的过程中自始至终需要而且可能发现新的更好的备选方案，这是得到出色分析结果的关键。,2019/12/2,建模和预计后果每种备选方案都相应有一系列后果。这些后果都是用社会、经济、技术等方面的指标进行衡量，对于系统目标能否达到具有消极或积极的作用。建模(建立模型)的技术主要有四类：分析、仿真、博弈和判断。前两种主要反映逻辑思维方式，后一种则主要反映直感思维方式。预测未来环境评比备选方案方案的评比和方案的选择密切相关，但是在系统工程中，它们是由不同的人员来完成的：系统工程人员或者系统分析员、决策者。系统工程人员有责任对各种方案进行评估，并尽可能排出优先次序，决策者则具有选择的权利和职责。,2019/12/2,2.3.2霍尔的系统工程方法论,2.3.2霍尔的系统工程方法论1.霍尔的系统工程三维结构简介霍尔三维结构又称霍尔的系统工程，后人与软系统工程方法论对比，称为硬系统方法论(HardSystemMethodology,HSM)。是美国系统工程专家、工程师霍尔(ADHall)于1969年提出的一种系统工程方法论。霍尔三维结构概括了系统工程的一般过程,集中体现了系统工程方法的总体化、综合化、最优化、程序化和标准化的特点，是系统工程方法论的基础。,2019/12/2,霍尔三维结构是将系统工程的全部过程按性质分为由时间维、逻辑维和知识维组成的立体空间结构。时间维划分为前后紧密相联的七个阶段，逻辑维划分为相互联系的七个步骤，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，如图所示。,2019/12/2,时间维霍尔的三维结构将系统工程的全部过程从规划到更新分为7个阶段。规划阶段，根据总体方针和发展战略制定规划。计划阶段，根据规划提出具体的计划方案。系统开发，实现系统的研制方案，并做出较为详细而具体的生产计划。制造阶段，生产系统所需要的全部零部件，并提出详细而具体的安装计划。安装阶段，把系统安装好，做出具体的运行计划。运行阶段，系统投入运行，为预期用途服务。更新阶段，改进或取消旧系统，建立新系统。,2019/12/2,逻辑维霍尔的三维结构将系统工程的每一个阶段在逻辑上分为所要经历的7个工作步骤。明确问题，同提出任务的单位对话，明确所要解决的问题及其确切要求，全面收集和了解有关问题的历史、现状和发展趋势。设计评价指标体系，确定任务所要达到的目标或各目标分量，拟定评价标准，用多目标决策方法设计评价算法，组成评价指标体系。系统综合，拟定能完成预定任务的系统结构，建立模型，拟定政策、活动、控制方案和整个系统的多种方案。系统分析，分析系统各种方案的性能、特点、对预定任务能实现的程度以及在评价目标体系上的优劣次序。最优化，在评价目标体系的基础上生成并选择各项政策、活动、控制方案和整个系统方案，尽可能达到最优、次优或合理，至少能令人满意。决策，在分析、评价和优化的基础上做出裁决，选定行动方案。实施计划，不断地修改、完善以上6个步骤，制定出实施计划。,2019/12/2,知识维表示完成各阶段和各步骤所需要的各种专业知识、技能和技术素养。霍尔把这些知识分为工程、医药、建筑、商业、法律、管理、社会科学和艺术等。各类不同领域的系统工程，如军事系统工程、经济系统工程、信息系统工程等，都需要使用与其相应的专业知识和技术。,2019/12/2,2.霍尔三维结构在信息系统工程实践中的运用霍尔系统工程方法的三维结构运用在信息系统工程项目实践中，可以形成如下的模型。,2019/12/2,2.3.3系统工程的应用,2.3.3系统工程的应用社会系统工程组织管理全社会的技术，称为社会系统工程。它的研究对象是整个社会、整个国家，是一个巨系统。因此，它具有多层次、多区域、多阶段的特点。在处理方法上一般采用多级递阶结构和多阶段动态规划方法。宏观经济系统工程运用系统分析的方法研究宏观经济系统的问题，如经济发展战略、经济战略目标体系、宏观经济规划、计划综合平衡、投入产出分析、消费结构分析、价格系统分析、投资决策分析、经济政策分析、资源最优配置、国力分析、世界经济模型等。,2019/12/2,区域规划系统工程运用系统分析的方法研究区域综合发展规划、区域城镇布局和发展规划、区域资源合理利用、区域产业结构分析、区域投资规划、城市规划等方面的问题。环境生态系统工程研究大气生态系统、淡水生态系统、大地生态系统、森林与生物生态系统、城市生态系统的分析、规划、建设、防治等方面的问题以及环境监测系统、环境计量预测模型等问题。能源系统工程研究能源合理结构、能流图、能源需求预测、能源供应预测、能源开发规模预测、电力系统规划、节能规划、能源生产优化模型、能源数据库问题。,2019/12/2,水资源系统工程研究河流综合利用规划、农田灌溉系统、城市供水系统、城市下水道系统、水能利用规划、防洪规划、水污染控制、水运规划等