第1章 系统工程
系统工程课后题答案
第一章部分习题答案1．名词解释风险——是用危险概率及危险严重度表示的可能损失；是对认识主体可能发生灾害的后果的定量描述，是一定时期产生灾害事件的概率与有害事件危及势的乘积。
（危及势是系统功能残缺或丧失后造成的损害的总和。
）风险度——是衡量危险性的指标，也叫风险率。
系统——系统就是由相互作用和相互依赖得若干组成部分结合成得具有特定功能的有机整体。
系统工程——系统工程是组织管理系统的规划、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。
可靠性——是指系统在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。
可靠度——是衡量系统可靠性的标准，它是指系统在规定的时间内完成规定功能的概率。
安全——是指在系统使用的周期内，应用科学管理和安全系统工程原理，鉴别危险性并使风险减少到最小限度，从而使系统在操作效率、耗费时间和投资范围内，达到最佳安全的状态；是一个相对的状态概念，是认识主体在某一限度内受到损伤和威胁的状态。
安全系统——在一个工程系统运行、维修以致废弃时都需要有各种手段（包括设施和措施）保证系统的上述工作得以安全进行，这些设施和措施的总和便构成系统中的安全分系统，也可简称安全系统。
第二章部分习题答案1．系统安全分析的含义、目的和任务是什么？系统安全分析含义：是从安全角度对系统中的危险因素进行分析系统安全分析目的：是为了保证系统安全运行，查明系统中的危险因素，以便采取相应措施消除系统故障或事故。
系统安全分析内容：(1)对可能出现的初始的、诱发的及直接引起事故的各种危险因素及其相互关系进行调查和分析。
(2)对与系统有关的环境条件、设备、人员及其他有关因素进行调查和分析。
(3)对能够利用适当的设备、规程、工艺或材料控制或根除某种特殊危险因素的措施进行分析。
(4)对可能出现的危险因素的控制措施及实施这些措施的最好方法进行调查和分析。
(5)对不能根除的危险因素失去或减少控制可能出现的后果进行调查和分析。
01系统工程-吴祈宗第1章
近代对世界、整体和部分的看法有了更深一 步认识，但是逐渐把世界看成是机械的、可 以分解为若干独立的部分；还原论占了统治 地位。到后来，这些学者也形成了有机体的 概念，同时认为宇宙系统是自组织演化的。 马克思、恩格斯的系统思想是辨证唯物的。 在恩格斯看来，整个世界是一个有机联系起 来的复杂的系统，物质世界是有层次的；马 克思认为整体不等于部分的简单相加，各个 部分之间协同配合好时可以产生新的东西， 新的力量。
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1.2.2 系统工程的形成和发展
(1)．系统工程的初创阶段：个别研究和简 单应用
1940年，在美国等国家的电讯工业部门中， 为完成巨大规模的复杂工程和科学研究任务， 开始使用系统观点和方法处理问题；第二次 世界大战期间，产生了运筹学，以后成为系 统工程的重要理论基础；1940年至1945年， 美国制造原子弹的“曼哈顿”计划，采用了 系统工程方法，取得成功；1948年美国兰德 公司成立，发展了系统分析方法，成为系统 工程的重要方法。
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(5)．目的性 系统工程研究的对象系统都具有一定 的目的性，要达到既定的目的，系统 必须具有一定的功能； 系统的目的一般用更具体的目标来体 现。比较复杂的社会经济系统一般都 具有多个目标，需要用一个指标体系 来描述系统的目的。 为了实现系统的目的，系统必须具有 控制、调节和管理的功能。
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(6)．环境适应性 任何系统都是在一定的环境中产生， 又在一定的环境中发展； 系统与外界环境产生物质、能量和 信息交换，外界环境的变化必然会 引起系统内部的变化； 系统必须适应外部环境的变化，理 想系统必须能够经常与外界环境保 持最优适应状态。
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1.1.1 系统概述 (1) 西方传统系统思想演化 公元前五、六百年，古希腊的哲学家和 科学家就探索了系统的基本思想，认识 到世界是一个系统，由一些基本要素组 成；并认识到整体和部分的辨证关系。 著名古希腊哲学家亚里士多德 （Aristotle）在公元前三百多年就提出 整体是由部分组成，整体大于各个部分 的总和。
安全系统工程总结
第一章安全系统工程概论1、两个或两个以上事物或对象相互关联而形成的统一体，叫做系统。
2、系统的特性：多元性或多组分性、相关性或相干性、统一性或一体性、整体性、有序性、环境适应性、系统的整体涌现性3、系统工程是以系统为研究对象，以达到系统整体最佳效果为目标，对系统的规划、设计、制造、试验和使用等各个阶段进行有效的组织、管理。
它是一门融合最新科学成就和知识的综合性科学技术。
4、系统工程的特点：（1）系统工程是一种知识体系，不是工程实践。
（2）系统工程是工程技术，不是科学理论，讲究的是实际功效。
（3）系统工程是普遍适用的方法，一切工程都适用。
（4）系统工程的精华是系统的观点，强调从总体着眼构思，从局部着手实现，从全局出发用好局部，从全过程出发关照好各个阶段。
5、免除了不可接受的损害风险的状态，叫做安全。
6、危险源是指系统中具有潜在能量和物质释放危险的、可造成人员伤害、财产损失或环境破坏的、在一定触发因素作用下可转化为事故的部位、区域、场所、空间、岗位、设备及其位置。
7、重大危险源，是指长期地或者临时地生产、搬运、使用或者储存危险物品，且危险物品的数量等于或者超过临界量的单元（包括场所和设施）。
8、安全系统是以人为中心，由与生产安全问题有关的相互联系、相互作用、相互制约的若干个因素结合成的具有特定功能的有机整体。
9、安全系统除了具有一般系统的特点外，还有自己的结构特点：安全分析的系统性、安全信息的反馈性、安全控制的相关性、安全事故的随机性、事故识别的模糊性10、安全系统工程是应用系统工程的原理与方法，识别、分析、评价、预测、排除和控制系统中的各种危险及危害因素，对工艺过程、设备、生产周期和资金等因素进行分析评价和综合处理，是系统安全性达到最佳状态。
11、安全系统工程研究对象：“人—机—环境”系统（详见书P11）第二章系统安全分析1、系统安全分析（System Safety Analysis），就是采用安全系统工程的方法和原理找出影响系统正常运行的各种事件出现的条件以及可能导致的后果，寻求消除和控制危险的对策，最大限度地实现系统安全。
西安交大系统工程课件1
阶段
年代（份） 1930
重大工程实践或事 重要理论与方法贡献 件 美国发展与研究广 正式提出系统方法（Systems 播电视 approach）的概念 美国实施彩电开发 采用系统方法，并取得巨大成 计划 功 美国Bell电话公司 正式使用系统工程（Systems 开发微波通讯系统 Engineering）一词 英、美等国的反空 产生军事运筹学（Military 袭等军事行动 Operations Research）,也即 军事系统工程
I 1940
II
第二次世界 大战期间
本世纪40年 代 II 1945 40年代后期 到50年代初 期
美国研制原子弹的 运用SE，并推动了其发展（1万 “曼哈顿计划” 5千人，运用系统工程的方法） 美国空军建立兰德 曾经提出系统分析（Systems （RAND）公司 analysis）概念，强调了其重 要性 运筹学的广泛运用与发展、控制论的创立与应用、 电子计算机的出现，为SE奠定了重要的学科基础
美国H.切斯纳
系统工程则是按照各个目标进行权衡， 全面求得最优解（或满意解）的方法，并 使各个组成部分能够最大限度地互相适应。
日本学者三浦武雄
跨学科，因为系统工程的目的是研究 系统，而系统不仅涉及到工程学的领域， 还涉及到社会、经济和政治等领域，为了 圆满解决这些交叉领域的问题，除了需要 某些纵向的专门技术以外，还要由一种技 术从横向把他们组织起来，这种横向技术 就是系统工程。
(5) 交通运输系统工程 研究铁路、公路、航运、航空综合运 输规划及其发展战略，铁路运输规划， 铁路调度系统，公路运输规划，公路运 输调度系统，航运规划，航运调度系统， 空运规划，空运调度系统，综合运输规 划，综合运输优化模型，综合运输效益 分析。
系统工程01 绪论
二、系统的属性（特性）
集合性 相关性 层次性 整体性 涌现性 目的性 环境适应性
三、系统的分类
1、按照系统的属性分类： 自然系统和社会系统 实体系统和概念系统 封闭系统和开放系统 静态系统和动态系统 开环系统和闭环系统 作业系统和管理系统
2、钱学森的系统分类 P10
四、方案分析与比较 (系统分析)
1.列出泡茶所需的全部工序
2.确定每道工序所需的时间
3.确定各道工序之间的时间连接关系
4.分析计算每种方案所需的总时间
5.做出比较结论
工序列表 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 名称 洗壶 灌水 放壶 等水开 洗杯 找茶叶 泡茶 喝茶 紧前工序 无 1 2 3 无 无 4，5，6 7 工序时间(分) 1 0.5 0.3 15 1 1 2.2
引言: How
• 建议
注重系统思考； 坚持问题导向； 采用系统化方法； • 教学要求 课堂学习与课外深化
引例
1960年6月4日，一架采用涡轮 发动机的飞机从波士顿起飞。飞机刚刚 起飞，便有30000只椋鸟冲向发动机，造 成气孔堵塞，发动机功率损失3/4，飞机 起飞1分钟后便坠入温恩罗普海湾，飞机 上的72人中有62人因此丧生。
四、系统的结构与功能
1、系统的结构表示
各种系统的具体结构是大不一样的，大系统的结 构往往是很复杂的。但是从一般的意义上说，系统的 结构可以用以下式子表示： S={E，R} 这里， S：代表系统； E：表示要素的集合； R：要素间的各种关系的集合。 由此可知，作为一个系统，必须包括其要素的集 合与要素之间关系的集合，两者缺一不可。两者结合 起来，才能决定一个系统的具体结构与特定功能。
引言: Why
安全系统工程第一章 安全系统工程概论
1.2.3 系统工程的特征
优化的方法使系统达到最佳。
与具体的环境条件、事物本来的性质和特征的密切相关性
着眼于整个系统的状态和过程,不拘泥于局部的、个别的 部分,表现出系统最佳途径不需要所有子系统都具有最佳 的特征。
• 系统分析的步骤 1.3.7
1.3.1 系统分析的概念
）
系统分析就是从系统总体出发,对需要改进的已有系 统或准备创建的新系统使用科学的方法和工具,对系统目 标、功能、环境、费用效益等进行调查研究,并收集、分 析和处理有关资料和数据,据此建立若干备用方案和必要 的模型,进行模拟、仿真试验,把试验、分析、计算的各 种结果进行比较和评价,并对系统的环境和发展做出预测 ,在若干选定的目标和准则下,为选择对系统整体效益最 佳的决策提供理论和试验。
• 系统学原理 1.1.4 1.1.5 • 系统方法的地位和作用
1.1.1 系统的定义
系统是由相互作用、相互依赖的若干组成部分结合 而成的具有特定功能的有机整体
贝塔朗菲
系统的定义可以确定为处于一定的相互关系中,并与 环境发生关系的各组成部分的总体。
钱学森
把极其复杂的研究对象称为系统,即由相互作用和相互依赖 的若干组成部分结合成的具有特定功能的有机整体,而且这 个系统本身又是它所从属的一个更大系统的组成部分
包含着深刻的社会性,涉及组织、政策、管理、教育等上 层建筑因素。
它的精华在于它是软技术,即在科学技术领域,由重视有形 产品转向更加重视无形产品带来的效益。
1.2.4 系统工程的基本观点
系统工程概论
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现代科学技术对系统思想方法的贡献
（1）在于使系统思想定量化，成为一套具有数学 理论、能够定量处理系统各组成部分相互联系的科学 方法； （2）在于为定量化系统思想的实际应用提供了强 有力的计算工具 —— 电子计算机。这两大贡献都是在 20世纪中期实现的。
数学表达 哲学=》科学
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1.3 系统的分类和特征
1.系统的分类
（1）按系统的生成：自然系统与人工系统。 （2）组成系统的要素：实体系统与概念系统。 （3）按与环境的关系：开放系统与封闭系统。 （4）按状态与时间关系：静态系统与动态系统。 （5）按照系统的掌握程度：白色系统、黑色系统与灰色系统。
功能的有机体，而且这个系统本身又是它所从属的一个更大系 统的组成部分。
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综合各种定义，我们认为：
系统是由若干个（两个或两个以上）相互联系、相互 依赖、相互制约、相互作用的元素组成的具有某种特定功 能的有机整体。
系统概念中包含以下要点：
单个元素构不成系统
系统是一个有机整体
计、开发、生产、组织、管理、调整、控制与评价等
问题的一门交叉科学。
201（1）系统工程研究问题一般采用先决定整体框架， 后进入详细设计的程序，一般是先进行系统的逻辑思 维过程总体设计，然后进行各子系统或具体问题的研 究。
逻辑思维过程总体设计是指在提出任务的前提下， 综合构思研究的内容、方法、人员、进度等问题使系统 能够更好地达到预期效果的一种创造性劳动过程。
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（1）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元素 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相互依存、相互支持、相互 制约的方式，称为系统的运行结构。 （2）空间结构与时间结构 元素在空间的排列或配置方式，称为系统的空间 结构。 元素在时间流程中的关联方式，称为系统的时间 结构。
【精品】第01章系统与系统工程
第1章系统与系统工程1系统的基本概念1。
1系统的概念系统这一概念来源于人类长期的社会实践,朴素的系统概念，在古代的哲学思想中得到了反映.公元前古希腊的唯物主义哲学家德漠克利特（Democritus）就曾论述了“宇宙大系统”，他认为世界是由原子和真空所组成，原子组成万物，形成不同的系统和有层次的世界。
古希腊的伟大学者亚里士多德（Aristoteles）关于整体性、目的性、组织性的观点，以及关于事物相互关系的思想,可以说是古代朴素的系统概念。
我国古代著名思想家老子就曾阐明自然界的统一性，他用古代朴素的唯物主义哲学思想，描述了对自然界的整体性和统一性的认识.西周时代，已用阴阳二气的矛盾统一来解释自然现象，认为金、木、水、火、土“五行”是构成世界大系统的五种基本要素。
在东汉时期,古代天文学家张衡提出“浑天说”,揭示了天体运行和季节变化的关系，编制出历法和指导农业活动的二十四气节.在北魏时期,著名学者贾思勰在其名著“齐民要术”一书中，叙述了气候因素与农业发展的关系，对农业与种子、地形、耕种、土壤、水分、肥料、季节、气候诸因素的相互关系,都有辩证的叙述，并提出了如何根据天时、地利和生产条件合理地安排农事活动。
周秦至西汉初年古代医学总集的“黄帝内经"，强调人体各器官的有机联系,生理现象与心理现象的联系，以及身体健康与自然环境的联系。
系统概念来源于人类长期的实践活动，但是由于古代科学技术不发达，往往只能得到分散的认识，不够深化。
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，因而对整体性和统一性的认识也是不完全的。
19世纪以来。
自然科学取得了伟大的成就，特别是能量守恒、细胞和进化论的发现，使人类对自然过程的相互联系的认识有了很大的提高。
马克思、恩格斯的辩证唯物主义认为，物质世界是由无数相互联系、相互依赖、相互制约、相互作用的事物和过程所形成的统一整体。
这也就是系统的实质.钱学森在“系统思想和系统工程”一文中指出：“系统思想是进行分析和综合的辩证思维和工具，它在辩证唯物主义那里取得了哲学的表达形式,在运筹学和其它系统科学那里取得了定量的表述形式，在系统工程那里获得了丰富的实践内容”。
系统工程重点
计算公式
NPV I t Ot 1 r
t 0 n t
式中：NPV-净现值；It-第t年的现金流入量；Ot-第t年的现金流出 量；r-折现率；n-投资项目的寿命周期。 （2）净现值法的原理 净现值法所依据的原理是：假设预计的现金流入在年末肯定可以 实现，并把原始投资看成是按预定贴现率借入的，当净现值为正 数时偿还本息后该项目仍有剩余的收益，当净现值为零时偿还本 息后一无所获，当净现值为负数时该项目收益不足以偿还本息。 净现值法具有广泛的适用性，净现值法应用的主要问题是如何确 定贴现率，一种办法是根据资金成本来确定，另一种办法是根据 企业要求的最低资金利润来确定。
求根法
求和法 0.652 0.556 0.692 0.130 0.111 0.077 0.218 0.333 0.231
0.637 0.105 0.258
1.900 0.318 0.782
0.633 0.106 0.261
C1
C2
C3
C4
C5
v21 v22 v32 v11 v12 v31
P1
P2
P3
§5-4模糊评价法
了解模糊评价法的应用。
第六章 决策分析方法
§6-1 管理决策概述 决策分析主要是解决风险型和不确定型类型的问题。 重点掌握期望收益值的计算，关联树法的应用。
考试成绩占总成绩的70% 拟采用题型： 一、填空题（20%） ；二、选择题（10%） 三、判断题（10%）；四、简答题（10%） 五、计算题（40%）；六、论述题（10%） 考试时请自己携带计算器！
NAV NAV NAV (1 i )1 (1 i ) 2 (1 i ) n
系统工程内容整理
第一章系统和系统工程1、系统的定义系统是由相互作用和相互依赖的若干组成部分（要素）结合而成的具有特定功能的有机整体。
2、系统定义中的四个要点（1）系统及其要素：系统是由两个以上的要素构成的。
要素可以是单个事物（元素），也可以是一群事物组成的分系统、子系统。
（2）系统和环境：任意系统又是它所从属的一个更大的系统（环境）的组成部分，并与其相互作用，保持较为密切的输入输出关系。
（3）系统的结构：构成系统的诸要素之间存在着一定的有机联系，这样在系统内部形成一定的结构和秩序。
（4）系统的功能：任何系统都应有其存在的作用和价值，有其运作的具体目的，也即有其特定的功能。
3、系统的特性整体性、层次性、关联性、环境适应性4、系统工程研究对象系统工程的研究对象是大规模复杂系统。
该类系统的主要特点有：规模庞大、结构复杂、属性及目标多样、一般为人-机系统、经济性突出等。
5、系统工程的内容和特点所谓SE，是用来开发、运行和革新一个大规模复杂系统所需思想、程序、方法的总和（或总称）。
系统工程基本特点(1) 整体性和系统化观点（前提）；(2) 总体最优或平衡协调观点（目的）；(3) 多种方法综合运用的观点（手段）；(4) 问题导向及反馈控制观点（保障）。
6、系统工程与其他工程的区别（1）后者以专门的技术领域为对象，前者则是跨学科的，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，还涉及社会、经济甚至心理因素；（3）系统工程比一般工程更注重事理，注重计划、组织、安排、优化，为完成某项任务提供决策、计划、方案和工序第二章系统工程方法论1、切克兰德软系统方法论的思路和步骤（pdf）2、从定性到定量的综合集成方法论—钱学森主要特点有：（1）根据复杂巨系统的复杂机制和变量众多等特点，把定性与定量研究有机结合起来，从多方面的定性认识上升到定量认识；（2）根据系统综合集成思想，把理论与经验结合起来，把人对客观事物的各种知识集中起来，强调多学科交叉融合；（3）根据复杂巨系统的层次结构，把宏观、中观与微观研究统一起来；（4）根据人-机结合的特点和信息的重要作用，将专家群体、数据和各种信息与计算机技术有机结合起来，强调对知识工程及数据挖掘技术等的应用。
系统工程导论第一章
第一章系统与系统工程第1讲基本概念1、系统的定义.系统是具有特定功能的、相互间具有有机联系的许多要素所组成的一个整体。
（有组织的或被组织化的整体）一个形成系统的诸要素的集合永远具有一定的特性，或者表现一定的行为，而这些特性或行为是它的任何一个部分都不具备的。
分析与综合的思想方式：在物质世界中，一个系统中的任何部分可以被看成一个子系统，而每一个系统又可以成为一个更大规模系统的一个部分。
2、系统的特性.①集合性. 系统的集合性表明系统是由两个或两个以上的可以互相区别的要素所组成的。
如：计算机系统（包括cpu、存储器、I/O设备等硬件、软件）②相关性. 组成系统的要素是相互联系、相互作用的，相关性说明这些联系之间的特定关系。
③层次性. 系统作为一个相互作用的诸要素的总体，它可以分解为一系列的子系统，并存在一定的层次结构，这是系统空间结构的特定形式。
在系统层次结构中表述了在不同层次子系统之间的从属关系或相互作用关系。
在不同的层次结构中存在着动态的信息流和物质流，构成了系统的运动特性，为深入研究系统层次之间的控制与调节功能提供了条件。
DCS系统为例④整体性. 具有独立功能的系统要素以及要素间的相互关系（相关性，层次性）是根据逻辑统一性的要求，协调存在于系统整体之中。
即：任何一个要素不能离开整体去研究，要素间的联系和作用也不能脱离整体的协调去考虑。
⑤目的性. 通常系统都具有某种目的，要达到既定的目的，系统都具有一定的功能，而这正是区别这一系统和那一系统的标志。
系统的目的一般用更具体的目标来体现，一般说来，比较复杂的系统都具有不止一个的目标，因此需要一个指标体系来描述系统的目标。
例：衡量一个工业企业的经营实绩，不仅要考核它的产量、产值指标，而且更重要的是要考核它的利润、成本和规定的质量指标完成情况。
在指标体系中，各个指标之间有时是相互矛盾的，有时是互为消长的。
为此，要从整体出发力求获得全局最优的经营效果，要在矛盾的目标之间做好协调工作，寻求平衡或折衷方案。
系统工程课件第一章(1)
v 管理科学的发展与管理人才培养
管理科学发展的“制高点” ——系统化管理
T型人才
系统工程课件第一章(1)
导论：What
v SE是以大规模复杂系统（特 别是管理系统）为研究对象， 在系统理论、管理科学及其运 筹学、专业工程技术等学科基 础上形成的一门交叉学科。通 过学习，主要使学生掌握分析 与解决一般管理系统问题的思 想、程序和方法。
第一章 系统工程概述
系统工程的 产生、 发展 及应用
(二)系统理论的产生与发展
系统工程的研 究对象
一般系统论、控制论、信息论、 耗散结构理论、协同学及自组织理论
等是系统理论的重要内容和SE的理论基础。
。
SE的概念与 特点
系统工程课件第一章(1)
第一章 系统工程概述
系统工程的 产生、 发展 及应用
第三段
（课堂习题2）[2]
v 系统工程应用实例 [2] v （课程总结）[1]
第四段
系统工程课件第一章(1)
导论：Who/Where v Who/Where?
Who —— 学生为主体，教师为主导。 Where —— 将课堂内外的学习结合起来！
系统工程课件第一章(1)
导论：How
v How?
建议注坚重持系问统题思导1耳2考向、、说不严话许禁点3使迟平0名%用到时一，手及10次两机中%无次及途+(故扣交早期未除头退中到7接+0期扣%末除，考平三试时次）成无9绩平0时% 采用系统化3方、法不无成故绩缺。课作业一次未交及抄袭扣除
系统工程课件第一章(1)
2020/11/30
系统工程课件第一章(1)
1专题一第1章 系统、系统工程基本概念
以及各因素的因果关系或目的与手段关系，列出全部因素； • (2)使用简单而贴切的语言，简明扼要地表达出这些因素； • (3)把因果关系用箭头加以连接； • (4)从图中掌握全貌，审查复核有无遗漏和不确切之处； • (5)进一步归纳出重点因素或项目； • (6)针对重点因素或项目采取对策。
• 层次划分不同于部分划分，高层次包含低层次， 低层次隶属于高层次。
• 无论是系统的形成和保持，还是系统的运行和演 化，等级层次结构都是复杂系统最合理的或最优 的组织方式；或最少的空间占有，或最有效的资 源利用．或最大的可靠性，或最好的发展模式， 等等．这就是等级层次原理。
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系统结构分析方法
• 关联图分析法 • 因果分析法 • ISM方法
Ω ——代表元素的集合；
R ——代表元素之间的各种关系的集合。
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系统的结构 —— 系统结构的概念
–结构：系统内部各组成要素之间在空间或时间方 面的有机联系与相互作用的方式和顺序
–结构不能离开元素而单独存在，只有通过元素间 相互作用才能体现其客观实在性
–各类系统结构差异很大，复杂系统具有复杂结构
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• 什么叫功能？ 系统行为所引起的环境中某些事物的有
益变化，称为系统的功能。被改变了的外 部事物，叫做系统的功能对象．
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系统的功能 ——结构与功能的关系
• 元素、结构、环境三者共同决定系统的功能 • 在元素和环境给定的情况下，结构决定功能 • 设计或组建具有特定功能的系统，须选择具有必
要性能的元素，选择最佳的结构方案，还要选择 或创造适当的环境条件 几种关系： • 结构的改变影响整体功能的发挥 • 同一结构发挥多种功能（一构多功） • 不同结构实现相同功能（异构同功）
系统工程学笔记
系统工程学第一章系统工程概述第一节系统工程的产生、发展及应用1 系统工程虽然形成于20世纪50年代，但是初步实践可以追溯到古代；2 古希腊唯物主义哲学家德谟克利特最早使用“系统”一词；亚里士多德名言：整体大于部分之和，这是系统论的基本原则之一。
3 都江堰由鱼嘴（岷江分流）、飞沙堰（分洪排沙）、和宝瓶口（引水）三大设施组成；4 早期的系统思想有“只见森林”和比较抽象的特点；15世纪下半页以后，有“只见树木”和具体化的特点；5 19世纪以后，有“先见森林，后见树木”的特点；6 辩证唯物主义认为，世界有无数相互关联、相互依赖、相互制约和相互作用的过程所形成的统一整体。
这种普遍联系和整体性的思想，就是科学系统思想的实质。
7 一般系统论、控制论、信息论耗散结构理论协同论及自组织理论等是系统理论的重要内容和SE的理论基础。
8 系统论或者狭义的一般系统论，是研究系统的模式、原则和规律，并对其功能进行数学描述的理论。
其代表人物是爱地理理论生物学家贝塔朗菲。
9 系统工程的发展概况1957年，发表第一部名为《系统工程》的著作，系统工程学形成的标志；1965年，提出模糊集合的概念，为现代系统工程奠定了重要的书数学基础1961-1972年，美国实施阿波罗登月计划，使用多种系统工程方法并获得巨大的成功，极大地提高了系统工程的地位1972年，国际系统分析研究所（IIASA）在维也纳成立，系统工程的应用重点开始从工程领域进入到社会经济领域，并发展到了一个重要的阶段10 中国系统工程研究主要标志和集中代表是钱学森的《工程控制论》、华罗庚的《统筹法》和许国志的《运筹学》11 中国大规模的研究系统工程是从20世纪70年代末、80年代初开始的。
1978年9月27日，钱学森、许国志、王寿云在《文汇报》上发表了题为“组织管理的技术——系统工程”第二节系统工程的研究对象1 系统工程的研究对象是组织化的大规模复杂系统（规模庞大、结构复杂、属性及目标多样、一般为人机系统、经济性突出等）2 系统是由两个以上有机联系、相互作用的要素所组成，具有特定功能、结构和环境的整体；3 系统的一般属性：整体性，整体性是系统最基本、最核心的特性；关联性，构成系统的要素是相互联系、相互作用的；所有要素均隶属于系统整体，并具有互动关系；环境适应性，区分为不同环境：（技术环境、经济环境、社会环境等）和不同的环境域：（外部环境、内部环境）等目的性、层次性4 大规模复杂系统的特点：系统的功能和属性多样，由此带来的多重目标间经常会出现相互消长或冲突的关系系统通常由多维且不同质的要素所构成一般为人机系统，而人及其组织或群体所表现出的固有的复杂性由要素间相互关系所形成的系统结构所形成的系统结构日益复杂化和动态化规模庞大和经济性突出等5 系统的类型自然系统和人造系统：多数是其复合系统实体系统与概念系统，通常研究的是这两类的复合系统动态系统和静态系统：系统工程研究的是一定时期、一定范围内和一定条件下具有某种程度稳定性的动态系统封闭系统和开放系统：研究有特定输入、输出的相对孤立系统第三节系统工程概念与特1 系统工程是从总体出发，合理开发、运行和革新一个大规模复杂系统所需思想、理论、方法论、方法与技术的总称，属于一门综合性的工程技术。
系统工程期末复习资料
第一章：系统工程概述系统工程的研究对象是组织化的大规模复杂系统。
P5★系统的定义：是由两个以上相互联系、相互作用的要素所构成，且具有特定功能、结构、环境的整体。
有以下四个要点：（1）系统及其要素。
系统是由两个以上要素组成的整体，构成这个整体的各个要素可以是耽搁事物（元素），也可以是一群事物组成的分系统、子系统等。
系统与其构成要素是一种相对的概念，取决于所研究的具体对象及其范围。
（2）系统和环境。
任一系统又是它所丛书的一个更大系统（环境或超系统）的组成部分，并与其相互作用，保持较为密切的输入输出关系。
系统连同其环境超系统形成的系统总体。
系统与环境也是两个相对的概念。
（3）系统的结构。
在构成系统的诸要素之间存在着一定的有机联系，这样在系统的内部形成一定的结构和秩序。
结构即组成系统的诸要素之间相互关联的方式。
（4）系统的功能。
任何系统都应有其存在的作用与价值，有其运作的具体目的，也即都有其特定的功能。
系统功能的实现受到其环境和结构的影响。
系统的一般属性：P6（1）整体性：整体性是系统最基本、最核心的特性，是系统性最集中的体现。
（2）关联性：构成系统的要素是相互联系、相互作用的；同时，所有要素均隶属与系统整体，并具有互动关系。
关联性表明这些联系或关系的特性，并且形成了系统结构问题的基础。
（3）环境适应性：任何一个系统都存在于一定的环境之中，并与环境之间产生物质、能量和信息的交流。
环境的变化必然会引起系统功能及结构的变化。
系统必须首先适应环境的变化，并在此基础上使环境得到持续改善。
管理系统的环境适应性要求更高，通常应区分不同的环境类（技术环境、经济环境、社会环境等）和不同的环境域（外部环境、内部环境等）。
★大规模复杂系统的主要特点：P6（1）系统的功能和属性多样，由此而带来的多重目标间经常会出现相互消长或冲突的关系。
（2）系统通常由多为且不同质的要素构成。
（3）一般为人—机系统，而人及其组织或群体表现固有的复杂性。
第一章-系统与系统工程
第一章-系统与系统工程第一章系统与系统工程1. 系统概念最早来源于古代人类的社会实践和科学总结2. 系统可被定义为具有一定功能的、相互间具有有机联系的、由许多要素或构成部分组成的一个整体3.系统的特性：层次性（最基本特性之一）、整体性、集合性、相关性、目的性、环境适应性4. 作为系统工程研究的对象，系统还必须具有可控性、动态性、复杂性、自律性5. 管理是社会系统中联系各层子系统的纽带，是整个社会系统的基本组成单元6. 管理系统的特点：是一个具有多重反馈结构的社会系统、是一个非线性的系统、各变量之间存在着长时滞、原因和结果具有一定的分离性、具有明显的组织结构特性7.现代工业企业的系统特征：一个人一机系统、可分系统、具有自适应能力的动态系统、投入产出系统、开放系统8. 企业系统是一个承受扰动作用，具有输入、处理、输出三个环节，并通过反馈措施不断改善自身品质的自适应体系9.系统工程就是从系统的观点出发，跨学科的考虑问题，运用工程的方法去研究和解决各种系统问题，以实现系统目标的综合最优化。
系统的观念就是整体最优的观念，也成为全局观念10.工程的观念是人们在处理自然、改造自然的社会生产过程中形成的工程方法论11. A.D.霍尔三维结构：时间维、逻辑维、知识维霍尔三维结构的特点：以工程系统为研究对象，核心内容是优化分析，更关注定量分析的方法12. 系统工程方法论3阶段5步骤a) 阐明问题（阐明问题阶段）i. 问题的性质和范围ii. 问题的目标iii. 环境和条件iv. 评价指标v. 收集和分析资料b) 谋划备选方案（分析研究阶段）i. 方案的提出集体创造法(又称头脑风暴法) 、缺点希望点法、特性穷举法、哥顿法ii. 方案的筛选一般要求所提出的备选方案具备：强壮性、适应性、可靠性、现实性c) 预测未来环境（分析研究阶段）i. 确定预测内容ii. 准备数据资料iii. 预定预测方法、建立数学模型预测的基本类型：定性预测法、时间序列法、因果关系法iv. 计算预测值，分析预测误差d) 建模和预计后果（分析研究阶段）系统分析的主要模型有图形模型、分析模型、仿真模型、博弈模型、判断模型e) 评比备选方案（评价比较阶段）第二章系统分析1. 环境是存在于系统边界外的物资的、经济的、信息的和人际的相关因素的总称。
第1章系统工程概述
质。
一般系统论、控制论、信息论、耗散结构理论、协同 学及自组织理论等是系统理论的重要内容和SE的理论基础。
二、系统工程的发展概况
阶段 年代（份） 重大工程实践或事件
重要理论与方法贡献
1930
美国发展与研究广播电视
正式提出系统方法（ Systems approach ）的概念
认识到必须从系统的角度来考察和研究整个世界。系统思
想正是在这种历史背景下产生和发展起来的。
系统思想的成熟与发展
系统思想的出现，彻底改变了人们的思维方式，使人 们在改造世界的活动中，逐步地认识并揭示出客观世界的 本质联系和内部规律。现代科学技术的发展以及计算机技 术和信息技术的高度发展，使得系统思想方法从一种哲学 思维逐步形成了独特的系统理论，并在此基础上形成了一 门专门的科学——系统科学。
14 14
第二节 系统工程的研究对象
一、系统的概念及特点
研究对象： 系统工程的研究对象是组织化的大规模复杂系统。而
“系统”作为系统理论、系统工程和整个系统科学的基本 研究对象，需要正确理解和深刻认识。
15 15
一、系统的概念及特点
系统—— System，我们并不陌生，在现实生活中， “系统”是一个被广泛使用的词。比如：人体就是一个 系统，人体系统是由神经、呼吸、消化、循环、运动、 内分泌、泌尿生殖这些子系统构成的；交通运输系统是 由铁路运输、公路运输、水路运输、航空运输、管道运 输这些子系统构成的。
7 7
⒈ 古代朴素的系统思想
?
在哲学上，朴素的系统思想表现在把自然界当作一个统
一的整体。如我国春秋末期的思想家老子也强调自然界的统
一性。
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第二次世界 大战期间 II 本世纪40 年代 1945
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III
40年代后期到 50年代初期 1957
运筹学的广泛运用与发展、控制论的创立与应 用、电子计算机的出现，为SE奠定了重要的 学科基础 系统工程学科形成的标志
H.Good和 R.E.Ma chol发表第一部名为 《系统工程》的著作 美国研制北极星导弹潜 艇
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（5）目的性
系统工程研究的对象系统都具有特定的目的。 目的性是系统具有特定功能的表示，它提供了设 计、建造或改造系统的目标与依据，反映了系统 功能与行为具有方向性。 “不争一城一池得失，消灭敌人有生力量” 的战略思想便是从目的性出发的范例。
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销 售 统 计 分 析
出 入 库 管 理
库 存 统 计
市 场 预 测
市 场 分 析
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（2）关联性
构成系统的要素是相互联系、相互作用的；同时所有 要素均隶属于系统整体，并具有互动关系。
生产计划
原材料的选购
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加工生产
产品检查
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（3）环境适应性（开放性）
人口问题的定量研究及应用（始于1978年）、2000 年中国的研究(1983至1985年）、全国和地区能源 规划（始于1980年）、全国人才和教育规划（始于 1983年）、农业系统工程（始于1980年）、区域发 展战略（始于1982年）、投入产出表的应用（始于 60年代和1976年）、军事系统工程（始于1978年）、 水资源的开发利用（始于1978年）等。
90年代以来，系统工程在与企业发展结合、与现代信息 技术结合、与实施可持续发展战略结合、与思维科学结合等 方面已具有初步结果和强劲势头。
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第二节 系统工程的研究对象
SE的研究对象是组织化的大规模复杂系
统 该类系统的主要特点有：规模庞大、结 构复杂、属性及目标多样、一般为人-机系统、 经济性突出等。
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按运动属性分：动态系统和静态系统
动态系统就是系统的状态变量是随时间不断变化的， 即系统的状态变量是时间的函数。例如，学校就是 一个动态系统，它不仅有建筑物，还有教师和学生。 企业也是动态系统的一个典型例子 静态系统则是表征系统运行规律的数学模型中不含 有时间因素，即模型中的变量不随时间而变化，它 是动态系统的一种极限状态，即处于稳定的系统。 例如大桥、公路、房屋等。
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二、系统理论的产生与发展
整体思想和联系思想是科学系统思想的核 心与实质。 一般系统论、控制论、信息论、耗散结构 理论、协同学及自组织理论等是系统理论的重 要内容和SE的理论基础。
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一般系统论（general system theory)
系统的概念是相对的而不是绝对的，它没有绝 对规模的界限 系统（S）+环境（¤）=更大的系统（Ω）
S
¤
Ω
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（4）有序性（层次性）
系统是由较低的子系统构成的，而该系统 自己又是更大系统的一个子系统。
战略计划层 经营管理层 作业层 生产 销售 财务 人事
企业系统结构层次
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2. 形而上学系统思想的形成
15世纪下半叶，近代科学的兴起，力学、天文 学、物理学、化学、生物学等学科从浑然一体的古代 哲学中分离出来，获得了与时俱进的发展。
本阶段特点：——只见树木，不见森林。把自 然界看作是彼此不相依赖的各种是事物或各种现象的 偶然堆积。
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系统工程概述
系统工程的产生、发展及应用 系统工程的研究对象 系统工程的概念与特点 系统工程的应用领域
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系统思想的产生、发展及应用
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一、系统思想的产生与发展
1.朴素的系统思想及其初步实践
古代中国和古希腊在系统思想的产生与早期发 展中具有突出地位和贡献。 古希腊辩证法的奠基人：“世界是包括一切的整体” 公元前古希腊德谟克利特：“宇宙大系统” 西周时期用阴阳二气来解释自然现象，产生“五行” 概念 我国老子：“道生一、一生二、二生三、三生万物” 东汉时期张衡：“浑天说”、“地动仪”
34
按自然属性分：自然系统与人工系统
自然系统是由自然发生而产生与形成的系统，这类系 统的组成部分是自然物（山、海、河流、矿物、植物 及动物等）所自然形成的系统。像海洋系统、矿藏系 统、生态系统、太阳系、宇宙系等，都属于自然系统 人工系统是人们将有关元素，按其属性和相互关系组 合而成的系统，亦即用人工方法建立起来的系统。例 如，人类对自然物质通过加工，用人工方法制造出来 的工具和机械装置等构成的各种工程系统；人类通过 人为地规定的组织、制度、步骤、手续等建立起来的 各种管理系统和社会系统；人类通过对自然现象和社 会现象的科学认识，用人工方法研究出来的科学体系 和技术体系等都属于人工系统。
1958
提出PERT（网络优化技 术），这是最早的系统工程 E.Machol编著《系 表明系统工程的实用化和规 统工程手册》 范化
美国自动控制学家 L.A.Zedeh提出“模 糊集合”概念 为现代SE奠定了重要的数 学基础 使用了多种SE方法，其成 功极大地提高了SE的地位
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（5）动态性
系统发展过程是与时间进程有关的。例如工 程建设系统，它包括工程投资的前期研究、可行 性分析、规划、设计、施工、维护和更新等阶段。 故研究系统要从系统的整个生命周期的动态特性 出发，分别按照不同的阶段来考察。
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3、系统的分类
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四、系统工程在我国的发展及应用
上世纪50至60年代，我国的一些研究 机构和著名学者为SE的研究与应用作了理 论上的探讨、应用上的偿试和技术方法上的 准备。其主要标志和集中代表是钱学森的 《工程控制论》、华罗庚的《统筹法》和许 国志的《运筹学》。
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该定义的四个要素
系统及其要素 系统和环境 系统的结构 系统的功能
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2.系统的特性
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（1）整体性（集合性）
系统的整体性是指组成系统的具有独立功能 的要素，他们之间的关联性和阶层性等在系统整 体上进行协调，这个整体将具有不同于各要素的 新功能。系统的新功能不等于各要素之和，而是 强于他们的和。亚里士多德说：“整体大于部分 之和”
系统工程
一种科学的系统决策方法论
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课程考评
平时成绩(30%)： 课堂表现（10%） 作业（10%） 课堂讨论和提问（10%） 考试(70%)：闭卷 辅导答疑时间地点 每周三14：00~16：30， 南区8号楼508室
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第1 章
三、系统工程的发展概况
阶 段 年代（份） 1930 I 1940 重大工程实践或事件 重要理论与方法贡献
美国发展与研究广播电 正式提出系统方法（Systems 视 approach）的概念 美国实施彩电开发计划 采用系统方法，并取得巨大成功 美国Bell电话公司开发 正式使用系统工程（Systems 微波通讯系统 Engineering）一词 英、美等国的反空袭等 产生军事运筹学（Military 军事行动 Operations Research）,也即 军事系统工程 美国研制原子弹的“曼 运用SE，并推动了其发展 哈顿计划” 美国空军建立兰德 （RAND）公司 曾经提出系统分析（Systems analysis）概念，强调了其重要性
10
3. 科学的系统观
到了19世纪，系统思想进一步从经验上升为哲学， 从思辨进展到定性论述。马克思、恩格斯的辩证唯物 主义认为：物质世界是由许多相互联系、相互依赖、 相互制约、相互作用的事物和过程所形成的统一整体。 这就是系统概念的实质。 本阶段特点： ——森林树木。以实验材料来说 明自然界是有内部联系的统一整体，其中各个事物、 现象是有机的相互联系、相互依赖、相互制约者的。 同时，科学技术的发展为系统思想提供了定量方法和 计算工具。
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按物质属性分：实体系统与概念系统
所谓实体系统，是指以物理状态的存在物作为组成 要素的系统，这些实体占有一定空间，如自然界的 矿物、生物，生产部门的机械设备、原始材料等。 由于自然物都为实实在在的存在物，因此，实体系 统亦称为硬件系统。 与实体系统相对应的是概念系统，它是由概念、原 理、假说、方法、计划、制度、程序等非物质实体 构成的系统，如管理系统、科学技术体系、教育系 统、文化系统等。由于概念系统，对应着的多是人 们对自然界的认识和假设，因此概念系统亦称为软 件系统。
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60年代著名数学家华罗庚大力推广优选法、 统筹法；系统工程在国防武器装备研制方面 取得显著成效 1980年成立中国系统工程学会，系统工程在 各个领域广泛应用并取得了许多成果。
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70年代末以来，应用SE理论和方法来研究与解决我国 的重大现实问题，在许多领域和方面取得了较好的效果，如：
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