系统工程理论.ppt
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系统工程理论
1
4、物理―事理―人理（WSR）系统方法论。
中国系统工程专家顾基发和英国华裔专家朱志昌于90年 代中期提出
物理主要涉及物质运动的机理，通常要用到自然科学知识， 主要回答这个“物”是什么，它需要的是真实性；
事理是做事的道理，主要解决如何去安排这些事物，通常 用到管理科学方面的知识，主要回答怎样去做； 人理是做人的道理，处理任何事和物都离不开人去做，以 及由人来判断这些事和物是否得当，通常要用到人文社会 科学的知识，主要回答应当如何. WSR作为一个统一的工作过程 可由理解领导意图、调查分析、形成目标、建立模型、协 调关系、提出建议等6个步骤来构成
协同学
1 产生 原西德理论物理学家哈肯（Haken）长期从事激光理论 研究，发现激光呈现出丰富的合作现象，从而得出了 协同作用的重要概念，于20世纪70年代后期创立了协 同学。 哈肯认为系统由无序到有序的关键不在平衡、非平衡 或者离平衡态有多远。关键在于组成系统的各子系统 在一定条件下，它们之间的非线性作用、相互协同和 合作，自发产生有序结构，因此强调了协同现象的普 遍性和重要性。
信息论
若某事件出现概率为p，则这一事件所具有的信息 量为 单位为比特(bit)，信息量常用单位 计算出信源发出的每一个符号所包含的平均信息量， 这个平均值就是信源平均信息量，即信息熵。
信息论
2信息论启示 信息方法
运用信息的观点，把系统看作是借助于信息的获 取、传送、加工、处理而实现其有目的性的运动 的一种研究方法 信息方法在分析和处理问题时，把系统有目的的 运动抽象为一个信息变换过程。不对事物的整体 结构进行剖析，而是从其信息流程加以综合考察， 获取关于整体的性能和知识。 信息方法的意义就在于它指示了机器、生物系统 的信息过程，揭示了不同系统的共同信息联系； 有利于管理、决策科学化；指明了信息沟通的重 要性。
4、物理―事理―人理（WSR）系统方法论。
中国系统工程专家顾基发和英国华裔专家朱志昌于90年 代中期提出
物理主要涉及物质运动的机理，通常要用到自然科学知识， 主要回答这个“物”是什么，它需要的是真实性；
事理是做事的道理，主要解决如何去安排这些事物，通常 用到管理科学方面的知识，主要回答怎样去做； 人理是做人的道理，处理任何事和物都离不开人去做，以 及由人来判断这些事和物是否得当，通常要用到人文社会 科学的知识，主要回答应当如何. WSR作为一个统一的工作过程 可由理解领导意图、调查分析、形成目标、建立模型、协 调关系、提出建议等6个步骤来构成
协同学
1 产生 原西德理论物理学家哈肯（Haken）长期从事激光理论 研究，发现激光呈现出丰富的合作现象，从而得出了 协同作用的重要概念，于20世纪70年代后期创立了协 同学。 哈肯认为系统由无序到有序的关键不在平衡、非平衡 或者离平衡态有多远。关键在于组成系统的各子系统 在一定条件下，它们之间的非线性作用、相互协同和 合作，自发产生有序结构，因此强调了协同现象的普 遍性和重要性。
信息论
若某事件出现概率为p，则这一事件所具有的信息 量为 单位为比特(bit)，信息量常用单位 计算出信源发出的每一个符号所包含的平均信息量， 这个平均值就是信源平均信息量，即信息熵。
信息论
2信息论启示 信息方法
运用信息的观点，把系统看作是借助于信息的获 取、传送、加工、处理而实现其有目的性的运动 的一种研究方法 信息方法在分析和处理问题时，把系统有目的的 运动抽象为一个信息变换过程。不对事物的整体 结构进行剖析，而是从其信息流程加以综合考察， 获取关于整体的性能和知识。 信息方法的意义就在于它指示了机器、生物系统 的信息过程，揭示了不同系统的共同信息联系； 有利于管理、决策科学化；指明了信息沟通的重 要性。
系统理论部分 管理系统工程教学第一章系统续系统理论PPT课件
27.07.2020
【第一章：系统续 系统理论*82*】
3
2、还原论 还原论的基本观点是： 承认高层次向低层次的可还原性； 一切领域的对象整体都可以分解为更小的、可以孤立存在的部分（因
素），并可由这些孤立部分重新组装起来； 整体的特征可以用部分的特征来解释，只要了解了各个部分，在概念
上或实验上把它们放在一起就会产生并能够了解整体（或系统）。
【第一章：系统续 系统理论*82*】
8
工作在不同学科领域的学者们几乎在同一时期彼此独立地认识到： 在现代科学使我们对事物的认识越来越深入、越来越精细的同时，也
使我们对事物整体的了解越来越贫乏、模糊。
例如： 生物学家说：我们知道得越细、越多，反而失去全貌，感到对生命的 理解仍然很迷茫，好像知道得越少了……。 他们意识到：我们不仅要关心物理化学层次上的事物，还应当关心较 高的生命组织层次上的问题。这意味着生物学需要重新定向： “现代生物学的主要目标是：发现不同层次上的组织原理、科学地阐 明整体性、有序性、方向性、目的性、动态相互作用等等问题。”
（现代科学重新定向的趋势要求建立关于系统的一般理论） 1、古代朴素的整体论
古代人类已经察觉到世界的系统性，形成了它们的整体论思想。但由 于缺乏对组成部分的精细了解，这种整体论只是一种直观猜想，表现了古 代人对世界系统性的认识还十分肤浅。
随着注重：观察、实验、解剖、分析等近代科学（主要是自然科学） 方法的兴起，这种朴素的整体论不能不为还原论所取代。
【第一章：系统续 系统理论*82*】
6
还原论具有局限性 因为： 系统的特性不但取决于组成部分的特性，而且取决于部分之间的相互
作用。这种相互作用使处于系统整体中的“部分”表现出不同于它们处于 孤立状态时的特性和行为；
系统工程的基础理论及方法论【共49张PPT】
六个阶段和七个步骤，并同时考虑到为完成这些阶段 某大学开展创办世界一流大学的研究，这是一个典型的软系统问题研究，如果采用霍尔系统工程方法进行研究就会碰到很多无法跨越的困难。
霍尔管理矩阵可以提醒人们在哪个阶段该做哪一步工作，同时明确各项具体工作在全局中的地位和作用，从而使工作得到合理安排。
时间、空间、物质和能量乃至整个宇宙本身就是一个整体，必须作为一个整体来研究。
系统工程的基础理论及方法论
（优选）系统工程的基础理论及方法论
2.2 还原论与整体论
系统思想是关于事物的整体性观念、相互联系的观念、 演化发展的观念。即全面而不是片面的、联系的而不是孤立 的、发展的而不是静止的看问题。
（1）古代的系统思想：“不见树木，只见森林” （2）近代的分析方法：“只见树木，不见森林” （3）现代的系统思想：“既见树木，又见森林”
2.2 还原论与整体论
钱学森提出将还原论方法和整体论方法结合起来，他
提出“从定性到定量综合集成方法”。
综合集成方法论的实质是把专家体系、数据和 信息体系以及计算机体系有机结合起来，构成一个 高度智能化的人、机结合，人、网结合的体系。运 用这个方法也需要系统分解，在系统分解后研究的 基础上，再综合集成到整体，实现“1+1﹥2”的飞 跃，达到从整体上研究和解决问题的目的。综合集 成方法既吸收了还原论方法和整体方法的长处，同 时也弥补了各自的局限性，既超越了还原论方法， 也发展了整体论方法。
和步骤的工作所需的各种专业管理知识。三维结构由 比如，物质是由分子组成的，分子是由原子组成的，原子又是由电子和原子核组成的，等等，研究微观粒子就可以推知整体的规律。
通常应根据系统方案对于系统目标满足的程度，对每一个被选方案进行综合评价，从中选出最优方案、次优方案、满意方案，分析者应递交多方案给决策者，以 便决策者做出正确的决策。
霍尔管理矩阵可以提醒人们在哪个阶段该做哪一步工作，同时明确各项具体工作在全局中的地位和作用，从而使工作得到合理安排。
时间、空间、物质和能量乃至整个宇宙本身就是一个整体，必须作为一个整体来研究。
系统工程的基础理论及方法论
（优选）系统工程的基础理论及方法论
2.2 还原论与整体论
系统思想是关于事物的整体性观念、相互联系的观念、 演化发展的观念。即全面而不是片面的、联系的而不是孤立 的、发展的而不是静止的看问题。
（1）古代的系统思想：“不见树木，只见森林” （2）近代的分析方法：“只见树木，不见森林” （3）现代的系统思想：“既见树木，又见森林”
2.2 还原论与整体论
钱学森提出将还原论方法和整体论方法结合起来，他
提出“从定性到定量综合集成方法”。
综合集成方法论的实质是把专家体系、数据和 信息体系以及计算机体系有机结合起来，构成一个 高度智能化的人、机结合，人、网结合的体系。运 用这个方法也需要系统分解，在系统分解后研究的 基础上，再综合集成到整体，实现“1+1﹥2”的飞 跃，达到从整体上研究和解决问题的目的。综合集 成方法既吸收了还原论方法和整体方法的长处，同 时也弥补了各自的局限性，既超越了还原论方法， 也发展了整体论方法。
和步骤的工作所需的各种专业管理知识。三维结构由 比如，物质是由分子组成的，分子是由原子组成的，原子又是由电子和原子核组成的，等等，研究微观粒子就可以推知整体的规律。
通常应根据系统方案对于系统目标满足的程度，对每一个被选方案进行综合评价，从中选出最优方案、次优方案、满意方案，分析者应递交多方案给决策者，以 便决策者做出正确的决策。
《系统工程原理》课件
域的地位和影响力。
案例三：智能交通系统的规划与实施
要点一
总结词
要点二
详细描述
智能交通系统的规划与实施需要综合考虑交通需求、交通 设施、交通管理等多个方面，通过数据采集、建模分析、 仿真测试等手段，实现交通系统的智能化和高效化。
智能交通系统的规划与实施过程中，需要运用大数据、物 联网、人工智能等技术手段，对交通数据进行采集、分析 和处理，为交通管理部门提供科学决策依据。同时，还需 要建立完善的交通设施和管理体系，提高交通系统的安全 性和效率性。
航空航天系统
总结词
航空航天系统是复杂度极高的系统，需 要运用系统工程的方法进行设计和优化 。
VS
详细描述
航空航天系统涉及到飞机、火箭、卫星等 众多子系统，需要综合考虑性能、安全性 、可靠性等多个方面，通过系统工程的方 法进行协同设计和优化。
交通运输系统
总结词
交通运输系统是一个复杂的网络系统，需要运用系统工程的方法进行规划和管理。
案例五：金融风险管理中的系统工程应用
总结词
金融风险管理涉及多个领域和多种风险类型，需要运 用系统工程的方法论和工具，建立完善的风险管理体 系和预警机制。
详细描述
金融风险管理过程中，需要运用系统工程的方法论和 工具，对各种金融风险进行识别、评估和监控。同时 ，还需要建立完善的风险管理体系和预警机制，及时 发现和应对风险事件，降低风险损失。通过金融风险 管理的系统工程应用，可以提高金融机构的风险防范 能力和经营效益。
案例四：电力系统的优化与调度
总结词
电力系统的优化与调度需要确保电力供应的安全性、可 靠性和经济性，通过先进的调度技术和优化算法，实现 电力资源的合理配置和高效利用。
详细描述
案例三：智能交通系统的规划与实施
要点一
总结词
要点二
详细描述
智能交通系统的规划与实施需要综合考虑交通需求、交通 设施、交通管理等多个方面，通过数据采集、建模分析、 仿真测试等手段，实现交通系统的智能化和高效化。
智能交通系统的规划与实施过程中，需要运用大数据、物 联网、人工智能等技术手段，对交通数据进行采集、分析 和处理，为交通管理部门提供科学决策依据。同时，还需 要建立完善的交通设施和管理体系，提高交通系统的安全 性和效率性。
航空航天系统
总结词
航空航天系统是复杂度极高的系统，需 要运用系统工程的方法进行设计和优化 。
VS
详细描述
航空航天系统涉及到飞机、火箭、卫星等 众多子系统，需要综合考虑性能、安全性 、可靠性等多个方面，通过系统工程的方 法进行协同设计和优化。
交通运输系统
总结词
交通运输系统是一个复杂的网络系统，需要运用系统工程的方法进行规划和管理。
案例五：金融风险管理中的系统工程应用
总结词
金融风险管理涉及多个领域和多种风险类型，需要运 用系统工程的方法论和工具，建立完善的风险管理体 系和预警机制。
详细描述
金融风险管理过程中，需要运用系统工程的方法论和 工具，对各种金融风险进行识别、评估和监控。同时 ，还需要建立完善的风险管理体系和预警机制，及时 发现和应对风险事件，降低风险损失。通过金融风险 管理的系统工程应用，可以提高金融机构的风险防范 能力和经营效益。
案例四：电力系统的优化与调度
总结词
电力系统的优化与调度需要确保电力供应的安全性、可 靠性和经济性，通过先进的调度技术和优化算法，实现 电力资源的合理配置和高效利用。
详细描述
系统工程(完整版PPT课件)
至今还没
有统一定
义
13
系统工程的定义
(3)日本学者三浦武雄指出：“系统工程与其它工程学不同之处在 于它是跨越许多学科的科学，而且是填补这些学科边界空白的边 缘科学。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 有一种技术从横向把它们组织起来，这种横向技术就是系统工程 ，也就是研究系统所需的思想、技术和理论等体系化的总称。”
6
系统概念的形成
15世纪下半叶以后： “只见树木” 具体化
19世纪： “先见森林，后见树木”
辨证唯物主义： 世界是由无数相互关联、
相互依赖、相互制约和
科学系统思 想的实质
相互作用的过程所形成 的统一整体。
7
系统的概念
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。
➢ 一台机器、一个部门、一项计划、一个研究项 目、一种组织、一套制度都可以看成一个系统;
➢ 系统的存在具有普遍性;
➢ 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。
8
2.系统的特性
1）集合性。系统是由两个以上的可以相互区别的要素所组成。
2）相关性。组成系统的各要素之间具有相互联系、相互作用 、相互依赖的特定关系。某—要素若发生变化则会影响其他 要素的状态变化。
4
第一章 系统与系统工程
一、系统工程的应用举例 二、系统 三、系统工程 四、系统工程方法论
5
二、 系统
1.系统的概念
系统概念的形成
只见森林
➢公元前古希腊对“宇宙大系统”的认识；
➢我国西周时期的“阴阳二气”及金、木、 水、火、土“五行”；
《系统工程基本理论》幻灯片PPT
从信息掌握程度理解白箱、灰箱和黑箱的涵义
10
控制分类
一定的控制过程有一定的控制任务。控制系统是人们 为完成一定的控制任务而设计制造的。按照控制任务的不 同，可将控制系统主要分为以下几种类型：
定值控制 程序控制 随动控制 最优控制
11
控制方式
〔1〕开环控制
输 入 量
输 出 量
控 制 装 置 被 控 对 象
信息不同于物质和能量，具有不守恒性、共享性
19
信息的性质
信息附着于一定的载体之上，具有下面一些性质： 〔1〕信息具有整体性。 〔2〕信息有多种多样的存在或储存方式。 〔3〕信息具有可复制性。 〔4〕信息存在变异风险。
20
信息与系统
客观世界是由物质、能量、信息三大要素组成的。信 息概念对于系统研究具有更广泛的意义。自贝塔朗菲以来的 系统科学代表人物都成认，必须也能够撇开对象有关物质、 能量的特殊规定性，仅仅把对象当作系统来研究，但不能撇 开信息来研究系统。
9
控制与信息
控制过程是一种不断获取、处理、选择、传送和利用 信息的过程。实施控制的前提条件是获取受控对象运行状 态、环境状况、实际控制效果等信息，控制目标和手段都 是以信息形式表现并发挥作用的。维纳强调说：“控制工 程的问题和通信工程的问题是不能区分开来的，而且，这 些问题的关键并不是环绕着电工技术，而是环绕着更为根 本的消息概念，而不管这消息是由电的、机械的或神经的 方式传递的。〞
〔2〕针对信息的随机性特点，运用了统计数学〔概 率论与随机过程〕解决了信息量问题，并扩展了信息概念， 充实了语义信息、有效信息、主观信息、模糊信息等方面内 容。
24
完毕
25
〔2〕补偿控扰 动 制量 补 偿 装 置
10
控制分类
一定的控制过程有一定的控制任务。控制系统是人们 为完成一定的控制任务而设计制造的。按照控制任务的不 同，可将控制系统主要分为以下几种类型：
定值控制 程序控制 随动控制 最优控制
11
控制方式
〔1〕开环控制
输 入 量
输 出 量
控 制 装 置 被 控 对 象
信息不同于物质和能量，具有不守恒性、共享性
19
信息的性质
信息附着于一定的载体之上，具有下面一些性质： 〔1〕信息具有整体性。 〔2〕信息有多种多样的存在或储存方式。 〔3〕信息具有可复制性。 〔4〕信息存在变异风险。
20
信息与系统
客观世界是由物质、能量、信息三大要素组成的。信 息概念对于系统研究具有更广泛的意义。自贝塔朗菲以来的 系统科学代表人物都成认，必须也能够撇开对象有关物质、 能量的特殊规定性，仅仅把对象当作系统来研究，但不能撇 开信息来研究系统。
9
控制与信息
控制过程是一种不断获取、处理、选择、传送和利用 信息的过程。实施控制的前提条件是获取受控对象运行状 态、环境状况、实际控制效果等信息，控制目标和手段都 是以信息形式表现并发挥作用的。维纳强调说：“控制工 程的问题和通信工程的问题是不能区分开来的，而且，这 些问题的关键并不是环绕着电工技术，而是环绕着更为根 本的消息概念，而不管这消息是由电的、机械的或神经的 方式传递的。〞
〔2〕针对信息的随机性特点，运用了统计数学〔概 率论与随机过程〕解决了信息量问题，并扩展了信息概念， 充实了语义信息、有效信息、主观信息、模糊信息等方面内 容。
24
完毕
25
〔2〕补偿控扰 动 制量 补 偿 装 置
系统工程课件第一章(1)
（COOPETITION；GUANXI） 科学发展观引起普遍关注（系统发展观）
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)
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)
系统工程应用PPT课件
制造业系统工程
总结词
制造业系统工程是运用系统工程理论和方法进行制造业的研发、生产和管理等全过程优 化的工程。
详细描述
制造业系统工程涉及产品研发、工艺设计、生产计划、质量控制等多个方面，需要综合 考虑生产效率、产品质量、成本控制和供应链管理等多个因素。它需要运用系统工程技 术、工业工程、管理科学等多个学科领域的知识，实现制造业的数字化转型和智能化升
核能系统工程
总结词
核能系统工程是利用核能技术的系统工程，包括核能发电、核能供热等领域。
详细描述
核能系统工程涉及核反应堆设计、制造、运行和管理等方面，需要综合考虑核安全、环境保护和经济效益等多个 因素。它需要运用系统工程技术、计算机技术、控制技术等多个学科领域的知识，实现核能技术的工程化应用。
信息系统工程
历史
系统工程起源于20世纪中叶，最初 应用于军事和航空航天领域，后来逐 渐扩展到其他领域。
发展
随着信息技术和复杂系统需求的不断 增长，系统工程在理论和方法上不断 创新和完善，成为现代管理的重要工 具之一。
02 系统工程的核心概念
系统分析
定义
01
系统分析是对一个系统内各个组成部分及其相互关系进行深入
级。
04 系统工程实践方法
项目管理方法
项目管理方法
通过制定项目计划、分配资源、 协调团队成员、监控进度和评估
结果，确保项目目标的实现。
项目管理软件
使用项目管理软件，如 Microsoft Project或Trello，来 跟踪任务、分配资源和监控进度。
项目管理流程
建立项目管理流程，包括项目启 动、规划、执行、监控和收尾等 阶段，确保项目按计划进行。
可持续性评估
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①一切有生命、无生命系统都是信息系统。无论是机器还是 生物，都存在着对信息进行接收、存取和加工的过程。
②一切有生命、无生命系统都是控制系统。一个系统一定有 它的特定输出功能，必须有相应的一套控制机制
控制论
3控制论对系统工程方法论的启示 （1）黑箱一灰箱一白箱法 （2）功能模拟法 以功能和行为的相似性为基，用
第二章 系统工程理论与方法论
一 系统工程理论 二 系统工程方法论 三 系统分析
1
一 系统工程理论 钱学森提出现代科学技术的体系结构
一 系统工程理论 系统工程理论基础及工具
一般系统论
1一般系统论产生背景 实验科学时代的还原论
主要任务是分析事物内部细节，收集、整理资料，客 观上要求人们分门别类地进行研究，因而科学的主要 趋势是分化，与之相适应的是分析解剖法。
2概念：一个远离平衡态的开放系统（不管是力学、物 理的、化学的，还是生物的和社会的），在外界条件 发生变化达到一定阈值(临界值)时，量变可以发生质变 （由无序到有序的突变）。通过与外界交换物质、能 量和信息等，使系统从原来的无序状态转变为一种时 间、空间或功能的有序状态，这种远离平衡态的、稳 定的、有序结构被称为“耗散结构
哈肯认为系统由无序到有序的关键不在平衡、非平衡 或者离平衡态有多远。关键在于组成系统的各子系统 在一定条件下，它们之间的非线性作用、相互协同和 合作，自发产生有序结构，因此强调了协同现象的普 遍性和重要性。
协同学
2 基本原理 (1)协同效用原理即“协同导致有序”。系统要素的协
耗散结构理论（Dissipative Structure）。
1 背景：耗散结构概念是相对于平衡结构概念提出来的。 长期以来，在物理学中人们只研究平衡系统的有序稳 定结构，并认为倘若系统原先处于一种混乱无序的非 平衡状态时，不可能呈现出一种稳定有序结构。
1969年比利时物理学家普利高津（I. Prigogine)提出了 耗散结构学说：
2一般系统论的产生 20世纪20年代美籍奥地利生物学家冯·贝塔朗菲在对生
物学的研究中发现把生物分解的越多，反而会失去全 貌，对生命的理解和认识反而越来越少。因此开始了 理论生物学研究，创立了一般系统论。1945年《关于 一般系统论》的发表，成为系统论形成的标志。
一般系统论
3一般系统论的基本观点 系统整体性
一是系统结构的有序性。二是系统发展的有序性
一般系统论 4系统方法论的启示
系统方法论主张以系统的观点去看整个世界，不能片面、孤 立地看问题。
系统方法论主张以思辨原则代替实验原则，不能机械地看问 题
系统方法论主张以整体论代替还原论。对事物的层层剖析， 弱化事物各部分间的联系，认为整体是部分的简单加和，这 种思想不利于从总体把握事物，对事物的整体功效认识不清
①要素和系统不可分割 ②系统整体的功能不等于各组成部分的功能之和 ③系统整体具有不同于各组成部分的新性质或功能
系统的开放性
系统与环境不断进行物质、能量和信息的交换
系统的动态相关性
要素、系统和环境三者之间的关系及其对系统状态的影响
系统的层次等级性
系统是有结构的，而结构是有层次、等级之分的。
系统的有序性
信息(量)=通信前的不确定性—通信后尚存的不确定性 信息量
度量信息大小的量。在申农的信息论中，信息被看作系统不确定 性的减少。信源产生的通信信息，正是概率论中所研究的随机现 象。信息的定量描述就可用概率的方法来实现。
反常的事件比正常的事件所含信息量大，稀有事件比正常事件所 含信息量大等。概率小的事件发生时所含的信息量大，如P（i)＝ 1/10所含的信息量很低，p（i）＝1/10000所含的信息量很高。 如果事先知道某事情肯定会发生，出现概率为1，有消息告诉我 们这件事的确发生了，并没有消除任何不确定性，所得信息量为 0。
信息方法在分析和处理问题时，把系统有目的的 运动抽象为一个信息变换过程。不对事物的整体 结构进行剖析，而是从其信息流程加以综合考察， 获取关于整体的性能和知识。
信息方法的意义就在于它指示了机器、生物系统 的信息过程，揭示了不同系统的共同信息联系； 有利于管理、决策科学化；指明了信息沟通的重 要性。
耗散结构理论（Dissipative Structure）。
3 几个基本观点： 开放系统是产生耗散结构的必要前提、维持和存在的
基础。 非平衡态是有序之源 非线性动力学机制 ：非线性机制所产生的非加和作用
是系统产生并保持耗散结构的根本原因 4耗散结构理论 意义 指出了化学、生态系统等许多复杂系统由无序转向有
序的一般规律，沟通了生命系统与非生命系统之间的 联系。 事物要发展就要保持系统是开放的，与外界有 能量、物质、信息的交换。
协同学
1 产生 原西德理论物理学家哈肯（Haken）长期从事激光理论
研究，发现激光呈现出丰富的合作现象，从而得出了 协同作用的重要概念，于20世纪70年代后期创立了协 同学。
模型模仿原型的功能和行为的一种方法。 （3）形式化、数量化、最优化方法
控制论的提出促使人们对系统采用形式化加以抽象， 进行数量化加以定量描，并寻求系统的最优化。
信息论
1信息论产生
20世纪40年代末产生，其主要创立者是美国的数学家申农和维 纳
2申农将信息定义为“两次不定性之差”，即“不定性减少的 量”。
系统方法论主张以目的论代替因果论。
控制论
研究动态系统在变的环境条件下，如何保持平衡状态 或稳定状态的科学。
1控制论的产生
维纳（Norbert Wiener）于1948年出版了《控制论》一书，他对 控制论（Cybernetics）的定义是：“关于动物和机器中控制 和通信的科学。”
2维纳的控制论阐述了两个根本观念：
采用对数作为信息的度量
信息论
若某事件出现概率为p，则这一事件所具有的信息 量为
单位为比特(bit)，信息量常用单位 计算出信源发出的每一个符号所包含的平均信息量，
这个平均值就是信源平均信息量，即信息熵。
信息论
2信息论启示 信息方法
运用信息的观点，把系统看作是借助于信息的获 取、传送、加工、处理而实现其有目的性的运动 的一种研究方法
②一切有生命、无生命系统都是控制系统。一个系统一定有 它的特定输出功能，必须有相应的一套控制机制
控制论
3控制论对系统工程方法论的启示 （1）黑箱一灰箱一白箱法 （2）功能模拟法 以功能和行为的相似性为基，用
第二章 系统工程理论与方法论
一 系统工程理论 二 系统工程方法论 三 系统分析
1
一 系统工程理论 钱学森提出现代科学技术的体系结构
一 系统工程理论 系统工程理论基础及工具
一般系统论
1一般系统论产生背景 实验科学时代的还原论
主要任务是分析事物内部细节，收集、整理资料，客 观上要求人们分门别类地进行研究，因而科学的主要 趋势是分化，与之相适应的是分析解剖法。
2概念：一个远离平衡态的开放系统（不管是力学、物 理的、化学的，还是生物的和社会的），在外界条件 发生变化达到一定阈值(临界值)时，量变可以发生质变 （由无序到有序的突变）。通过与外界交换物质、能 量和信息等，使系统从原来的无序状态转变为一种时 间、空间或功能的有序状态，这种远离平衡态的、稳 定的、有序结构被称为“耗散结构
哈肯认为系统由无序到有序的关键不在平衡、非平衡 或者离平衡态有多远。关键在于组成系统的各子系统 在一定条件下，它们之间的非线性作用、相互协同和 合作，自发产生有序结构，因此强调了协同现象的普 遍性和重要性。
协同学
2 基本原理 (1)协同效用原理即“协同导致有序”。系统要素的协
耗散结构理论（Dissipative Structure）。
1 背景：耗散结构概念是相对于平衡结构概念提出来的。 长期以来，在物理学中人们只研究平衡系统的有序稳 定结构，并认为倘若系统原先处于一种混乱无序的非 平衡状态时，不可能呈现出一种稳定有序结构。
1969年比利时物理学家普利高津（I. Prigogine)提出了 耗散结构学说：
2一般系统论的产生 20世纪20年代美籍奥地利生物学家冯·贝塔朗菲在对生
物学的研究中发现把生物分解的越多，反而会失去全 貌，对生命的理解和认识反而越来越少。因此开始了 理论生物学研究，创立了一般系统论。1945年《关于 一般系统论》的发表，成为系统论形成的标志。
一般系统论
3一般系统论的基本观点 系统整体性
一是系统结构的有序性。二是系统发展的有序性
一般系统论 4系统方法论的启示
系统方法论主张以系统的观点去看整个世界，不能片面、孤 立地看问题。
系统方法论主张以思辨原则代替实验原则，不能机械地看问 题
系统方法论主张以整体论代替还原论。对事物的层层剖析， 弱化事物各部分间的联系，认为整体是部分的简单加和，这 种思想不利于从总体把握事物，对事物的整体功效认识不清
①要素和系统不可分割 ②系统整体的功能不等于各组成部分的功能之和 ③系统整体具有不同于各组成部分的新性质或功能
系统的开放性
系统与环境不断进行物质、能量和信息的交换
系统的动态相关性
要素、系统和环境三者之间的关系及其对系统状态的影响
系统的层次等级性
系统是有结构的，而结构是有层次、等级之分的。
系统的有序性
信息(量)=通信前的不确定性—通信后尚存的不确定性 信息量
度量信息大小的量。在申农的信息论中，信息被看作系统不确定 性的减少。信源产生的通信信息，正是概率论中所研究的随机现 象。信息的定量描述就可用概率的方法来实现。
反常的事件比正常的事件所含信息量大，稀有事件比正常事件所 含信息量大等。概率小的事件发生时所含的信息量大，如P（i)＝ 1/10所含的信息量很低，p（i）＝1/10000所含的信息量很高。 如果事先知道某事情肯定会发生，出现概率为1，有消息告诉我 们这件事的确发生了，并没有消除任何不确定性，所得信息量为 0。
信息方法在分析和处理问题时，把系统有目的的 运动抽象为一个信息变换过程。不对事物的整体 结构进行剖析，而是从其信息流程加以综合考察， 获取关于整体的性能和知识。
信息方法的意义就在于它指示了机器、生物系统 的信息过程，揭示了不同系统的共同信息联系； 有利于管理、决策科学化；指明了信息沟通的重 要性。
耗散结构理论（Dissipative Structure）。
3 几个基本观点： 开放系统是产生耗散结构的必要前提、维持和存在的
基础。 非平衡态是有序之源 非线性动力学机制 ：非线性机制所产生的非加和作用
是系统产生并保持耗散结构的根本原因 4耗散结构理论 意义 指出了化学、生态系统等许多复杂系统由无序转向有
序的一般规律，沟通了生命系统与非生命系统之间的 联系。 事物要发展就要保持系统是开放的，与外界有 能量、物质、信息的交换。
协同学
1 产生 原西德理论物理学家哈肯（Haken）长期从事激光理论
研究，发现激光呈现出丰富的合作现象，从而得出了 协同作用的重要概念，于20世纪70年代后期创立了协 同学。
模型模仿原型的功能和行为的一种方法。 （3）形式化、数量化、最优化方法
控制论的提出促使人们对系统采用形式化加以抽象， 进行数量化加以定量描，并寻求系统的最优化。
信息论
1信息论产生
20世纪40年代末产生，其主要创立者是美国的数学家申农和维 纳
2申农将信息定义为“两次不定性之差”，即“不定性减少的 量”。
系统方法论主张以目的论代替因果论。
控制论
研究动态系统在变的环境条件下，如何保持平衡状态 或稳定状态的科学。
1控制论的产生
维纳（Norbert Wiener）于1948年出版了《控制论》一书，他对 控制论（Cybernetics）的定义是：“关于动物和机器中控制 和通信的科学。”
2维纳的控制论阐述了两个根本观念：
采用对数作为信息的度量
信息论
若某事件出现概率为p，则这一事件所具有的信息 量为
单位为比特(bit)，信息量常用单位 计算出信源发出的每一个符号所包含的平均信息量，
这个平均值就是信源平均信息量，即信息熵。
信息论
2信息论启示 信息方法
运用信息的观点，把系统看作是借助于信息的获 取、传送、加工、处理而实现其有目的性的运动 的一种研究方法