第一章系统与系统理论概述

多值响应特性 循环特性 间断（跳跃） 特性 失灵特性 折叠特性 .

3.系统的特征 .
3.1 3.2 3.3 3.4

整体性 . 相关性 . 目的性 . 环境适应性 .
3.1 整体性 .
系统的整体性主要表现为系统的整体功能， 这种整体功能不是各组成要素功能的简 单叠加，而是呈现出各组成要素所没有 的新功能。 “整体不等于部分和” Fs >、=、< F1+F2+F3+……+Fi Fs:系统的整体功能 Fi:各要素的功能(i=1,2,3…n)
边界

把系统和环境分开来的某种界限，叫做 系统的边界。从空间结构看，边界是把 系统与环境分开来的所有点的集合。从 逻辑上看，边界是系统构成关系从起作 用到不起作用的界限，系统质从存在到 消失的界限。
系统与环境的关系


系统与环境相互作用、相互联系是通过 交换物质、能量、信息实现的。系统能 够与环境进行交换的特性，称为开放性。 系统自身抵制与环境交换的特性，称为 封闭性。系统性是封闭型与开放性的对 立统一。 按照系统与环境的关系，可划分出开放 系统和封闭系统。
1.结构决定功能 .
结构使系统形成了不同于诸要素的新物 质。 要素的行为在一定约束条件和协同作用 下决定着系统的功能，“约束”和“协 同”是系统结构所赋予的。


2.功能具有反作用 .
功能具有相对独立性，对结构有巨 大的反作用。 它们相互作用而有相互转化。


3.结构功能分析 .
同功同构 同功异构 异构同功 异构异功
系统环境互塑共生原理


环境对系统有两种相反的作用或输入，给系统 提供生存发展所需要的空间、资源、激励或其 它条件，是积极的作用、有利的输入，统称为 资源。给系统施加约束、扰动、压力甚至危害 系统的生存发展，是消极的作用、不利的输入， 统称为压力。 这两种作用都会在系统的形态、特性、行为等 方面打上环境的烙印。
等级性
等级性是指任何一个复杂系统，都可以从 纵向上把系统分为若干等级（层次）， 其中低一级的系统结构是高一级系统结 构的有机组成部分。如：社会的阶级、国家的
行政区划（国、省、市、县、区、乡….）、企业的金 字塔结构等。
多侧面性 .

多侧面性是指任何同一级的复杂系统， 又可以从横向上分为若干相互联系而又 各自独立的平行部分。
2.4 动态系统与静态系统


静态系统是其固有的状态参数不随时间 改变的系统 . 动态系统是系统状态变量随时间改变的 系统。一切实际存在的系统原则上都是 动态系统 .
连续系统和离散系统
连续系统：在实数集或闭子集上 连续取值的时间t，称为连续时 间。状态变量为连续时间函数的 系统，称为连续系统。 离散系统：状态变量仅在离散时 间上出现或被观察到的系统 .
2.易变性 .

系统的功能往往随环境条件的变化而相 应地调整它的程序、内容和方式，不断 地促进系统结构的变革，以使系统不断 地获得新的功能。
3.相关性 .


要素之间互为环境相互制约 整体功能的发挥必须以要素功能的发挥 为前提。 要素功能具有相对独立性。
4.控制性 .

在功能管理活动中，要有进行监督和控 制的管理机构。

环境向系统提供资源的能力，称为源动 力。环境吸纳、同化系统排泄物的能力， 称为汇动力。源动力和汇动力共同构成 环境对系统的支撑能力。系统的行为不 当，会导致对这些能力的破坏，行为合 理，能起到保护甚至发展环境支撑能力 的作用。


环境塑造着环境中的每个系统，环境又是组成 它的所有系统共同塑造的。 在同一环境中产生发展起来的不同系统，总体 上是互补共生的。相互竞争的系统因相互提供 竞争对手而互补共生。不同系统也通过相互制 约而共生，如果被捕食者系统消亡，捕食者系 统也会随之消亡。多种多样的环境组分，通过 多种多样的相互作用，形成环境超系统的复杂 生态网络。
4.1.2 结构的特点 .
1.稳定性 2.层次性 3.开放性 4.相对性

. . . .
1.稳定性
“稳定”是指系统整体状态能够持 续出现，可以静态稳定存在，也 可以动态稳定存在。 系统结构的稳定性指系统总是趋向 于保持某一状态。
水（液态）—水蒸气（气态）—冰（固 态）
暂态和定态
暂态和定态： 暂态（瞬态）：系统可以在某个时 刻到达，但不借助外力就不能保 持或不能回归的状态。 定态：系统到达后若无外部作用将 保持不变或可以回归的状态。

相对性的意义 .

树立相对性的观点，使人们在认识事物 时，可以减少简单化和绝对化：即注意 到“整体”和“部分”的关系，求得统 一和和谐，同时又要注意到“部分”作 为一个子系统的个性特点。一般说来， 高一级的结构层次对低一级的结构层次 有着较大的制约性，而低一级结构又是 高一级结构的基础，它也反作用于高一 级的结构层次，他们之间具有辨证的关 系。
3.开放性 .
在系统世界中，任何系统都不可能是绝对 封闭和绝对静态的，任何系统总存在于 环境之中，总要环境进行交换，系统结 构在这种交换过程中从量变到质变，这 就是系统结构的开放性，任何系统在本 质上都是开放的，总处于不断变化过程 中，这是系统与环境互塑共生的必然结 果。
4.相对性
系统结构与要素之间的相对性 客观世界是无限的，系统的结构形式也是 无限的。 系统结构的层次性决定了系统结构和要 素之间的相对性，结构与要素是相对于 系统的等级和层次而言的，所以，系统 结构的层次性决定了系统结构与要素的 相对性。
线形关系



线形与非线形原本是一对数学概念，用 以区别不同变量间的两种基本关系。 变量之间最简单、最基本的关系是函数 关系，即因变量对自变量的依存关系， 因变量与自变量成比例的变化，即变化 过程中二者的比值不变，称为线形函数。 叠加原理和齐次性 .
非线形关系
变比特性 饱和特性 非单调性 震荡特性
要素


要素是构成系统的最小单位。 系统必须由两个以上的要素（部分、元 素）所组成。 要素与要素之间存在着一定的有机联系。 系统与要素的相互作用
系统与要素的相互作用


系统通过整体作用支配和控制要素 要素通过相互作用决定系统的特性和功 能 系统和要素的概念是相对的 P
功能

任何系统都有特定的功能， 这是整体具有不同于各个组 成要素的新功能，这种新功 能是由系统内部的有机联系 和结构所决定的。
2.系统的形态 .
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 自然系统与人造系统 . 开放系统与封闭系统 . 实体系统与概念系统 . 动态系统与静态系统 . 白色系统、灰色和黑色系统 . 线形系统和非线形系统 .
2.1 自然系统与人造系统


自然系统是由自然物质（矿物、植物、 动物、海洋等）形成的系统。大气系统、 海洋系统，生态系统等 . 人造系统是为了达到人类所需要的目的， 由人类设计和建造的系统。工程技术系 统、经营管理系统、科学技术系统等 .
4.2 系统的功能 .
4.2.1 功能的基本概念 . 4.2.2 功能的特点 .

4.2.1 功能的基本概念 .
系统与外部环境相互作用所反 映的能力称为系统的功能。
4.2.2 功能的特点 .
1.整体性 2.易变性 3.相关性 4.控制性 . . . .
1.整体性 .

在系统功能的概念中，要着重强调对其 整体性的理解，它是一个集各种功能、 要素于一体的整体。
3.4 环境适应性 .
4 系统的结构与功能 .
4.1系统的结构 . 4.2 系统的功能 . 4.3 结构与功能的关系

4.1 系统的结构 .

4.1.1结构的基本概念 . 4.1.2结构的特点 .
4.1.1结构的基本概念
指系统内部各组成要素之间的相互联系、 相互作用的方式和秩序，即各要素在时 间和空间上的排列组合的具体形式。 空间结构：雪花 钻石 煤渣 时间结构：系统运行过程中呈现出来的 内在时间规律。如：天体的运行轨道 生 物钟 时空混合结构：树的年轮 .
3.2 相关性 .

系统内的各要素相互作用又相互联系。 系统中任一要素与该系统中的其他要素 是相互关联、互相制约的，如果某一要 素发生了变化，对应的其它相关联的要 素也要相应的改变和调整，从而保持系 统整体的最佳状态。
3.3 目的性 .


元素和元素的组合所没有的，只有在整 体中才能体现出来，一旦系统分解，便 不复存在。 系统特有的目的性。
工程技术系统经营管理系统科学技术系统等22开放系统与封闭系统封闭系统是指与外界环境不发生任何形式交换的系统开放系统是指系统内部与外界环境有相互关系能进行能量物质和信息交换的系统系统的环境广义的来讲一个系统之外的一切事物或系统的总23实体系统与概念系统实体系统是以矿物生物能源机械等实体组成的系统概念系统是由概念原理原则方法制度程序等观念性的非物质实体所组成的系统24动态系统与静态系统静态系统是其固有的状态参数不随时间改变的系统动态系统是系统状态变量随时间改变的系统

静态系统
静态系统基于这样一个假设： 系统状态的转移可以在瞬间 完成。这意味着系统有无限 多的储能可以利用 .
2.5 白色系统、灰色和黑色系 统
白色系统：一目了然 灰色系统：一知半解 黑色系统：一窍不通 .

2.6 线形系统和非线形系统


线形系统：能够用线形数学模型描述的 系统 . 线形系统在数学处理上十分简便功能，结构的变化 制约着系统整体的发展变化。结构是功 能的内在根据，功能是要素结构的外在 表现，一定的结构总是表现出一定的功 能，一定的功能总是由特定的结构产生 的，因此，无结构的功能和无功能的结 构都是不存在的。
结构与功能的关系 .

1.结构决定功能 . 2.功能具有反作用 . 3.结构功能分析 . 4.结构分析法 .

4.结构分析法 .

层次分析法 相关数分析法
5.系统的环境

5.1 环境的基本概念 5.2 循环经济
5.1 环境的基本概念


广义的来讲，一个系统之外的一切事物 或系统的总和，称为该系统的环境，实 际上不可能也无此必要，狭义的环境是 指与系统有不可忽略的联系的事物的总 和。 1.系统与环境边界的模糊性 2.系统与环境互塑共生原理
整体性
“整体不等于部分和” 1整体大于部分和 ：Fs >F1+F2+F3+……+Fi 2整体等于于部分和： Fs =F1+F2+F3+……+Fi 3整体小于部分和： Fs < F1+F2+F3+……+Fi Fs:系统的整体功能 Fi:各要素的功能(i=1,2,3…n)
整体性的体现

系统量：指系统在组分上表现出来的量， 他们在组分上不可理解或不能被发现。 系统质：整体与部分之间存在某种可以 比较的同质特性。
稳定的意义

系统在充满各种扰动因素的环境中 产生出来并存续运行，受到扰动后 能恢复和保持原来行为的恒定性， 就是稳定性问题，稳定性是系统的 重要维生机制，稳定性愈强，意味 着系统维生能力愈强。从实用角度 看，只有满足稳定性要求的系统， 才能正常运转并发挥功能。 .
2.层次性 .

系统结构的层次性包含等级性和多侧面 性两重含义： 研究和理解系统结构的层次性，有助于 人们根据各类系统结构层次的特殊规律 去进行科学的决策，合理的调整和管理， 从而提高系统的功能。
系统科学是一门新的基础学科


不可把系统科学看成是交叉科学或 边缘科学 系统科学是科学重新统一的历史需 要
1.系统的概念 .



古希腊：事物中共性部分和每一事物应 占据的位置，也就是部分组成整体的意 思。 冯.贝塔朗菲（1937）：相互作用的诸要 素的综合体。 钱学森：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。
第一章 系统与系统工程基础
第一节 系统与系统理论 第二节 系统工程 .
第一节 系统与系统理论
1.系统概念 . 2.系统的形态 . 3.系统的特征 . 4.系统的结构与功能 . 5.系统的环境 6.系统理论简介 .
什么是系统意义？

在现实生活和理论探讨中，凡是 着眼于处理部分与整体、差异与 统一、结构与功能、自我与环境、 有序与无序、合作与竞争、行为 与目的、阶段与全过程等相互关 系的问题，都是具有系统意义的 问题。
2.2 开放系统与封闭系统


封闭系统是指与外界环境不发生任何形 式交换的系统 . 开放系统是指系统内部与外界环境有相 互关系，能进行能量、物质和信息交换 的系统 .
系统的环境
广义的来讲，一个系统之 外的一切事物或系统的总 和。 系统的边界 .

2.3 实体系统与概念系统


实体系统是以矿物、生物、能源、机械 等实体组成的系统 . 概念系统是由概念、原理、原则、方法、 制度、程序等观念性的非物质实体所组 成的系统 .