系统工程动力学基模培训课件PPT(共 58张)
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系统动力学课程PPT共五章全
2．3 计算机模拟是系统动力学模拟的基本工具
思维模型－－因果回路图－－ 流图－－ DYNAMO－－计算机模型
17
第三章 系统动力学的建模基础
3.1 思维模拟与决策陷阱 系统问题： 直觉对策： 环境污染严重 关闭工厂 乘车难 增加公共车辆 犯罪率增长 加强警力 货币供求矛盾增加 增印纸币 水产品供应不足 扩大捕捞量 知识贬值 紧缩教育投资 产品质量低下 增加广告 住房紧张 占田建房
x 指数增长 有极限增长
38
t
(1)基本正反馈模块 现象:谣言传播、企业产值增长、通货膨胀、 知识积累等 特点：非稳定、自增长、自循环
知识积累的正反馈关系
基本正反馈模块流图
39
动力学方程：
dx/dt=RT， RT =k1x， x（0）=x0， k1>0
解得：
x(t)=x0eK1t = x0et/T1
3)积分表达: LEV(t)=∫ [IR(t)-OR(t)]dt （2）速率变量（流率，Rate Variable R）
R LEV
k A
R=f(k,H,LEV,A)
27
（3）辅助变量（auxiliary variable， A)
LEV
k A
A=k*(H-LEV)
H
（4）源（Source、汇Sink)
LEV RATE
或 L(t) → R(t) → R(L)
L,R R
L(t)
R(t) 0 (a) t 0 (b) L*
33
L
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
图解法的基本特点： （1）既可用于分析过程有可用于综合过程 三张图象中任意给定一张可画出另外两张。 （2）求解过程的规范性 （3）轮廓性求解（精度不高） （4）难于应用于两阶以上的高阶系统。
思维模型－－因果回路图－－ 流图－－ DYNAMO－－计算机模型
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第三章 系统动力学的建模基础
3.1 思维模拟与决策陷阱 系统问题： 直觉对策： 环境污染严重 关闭工厂 乘车难 增加公共车辆 犯罪率增长 加强警力 货币供求矛盾增加 增印纸币 水产品供应不足 扩大捕捞量 知识贬值 紧缩教育投资 产品质量低下 增加广告 住房紧张 占田建房
x 指数增长 有极限增长
38
t
(1)基本正反馈模块 现象:谣言传播、企业产值增长、通货膨胀、 知识积累等 特点：非稳定、自增长、自循环
知识积累的正反馈关系
基本正反馈模块流图
39
动力学方程：
dx/dt=RT， RT =k1x， x（0）=x0， k1>0
解得：
x(t)=x0eK1t = x0et/T1
3)积分表达: LEV(t)=∫ [IR(t)-OR(t)]dt （2）速率变量（流率，Rate Variable R）
R LEV
k A
R=f(k,H,LEV,A)
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（3）辅助变量（auxiliary variable， A)
LEV
k A
A=k*(H-LEV)
H
（4）源（Source、汇Sink)
LEV RATE
或 L(t) → R(t) → R(L)
L,R R
L(t)
R(t) 0 (a) t 0 (b) L*
33
L
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
图解法的基本特点： （1）既可用于分析过程有可用于综合过程 三张图象中任意给定一张可画出另外两张。 （2）求解过程的规范性 （3）轮廓性求解（精度不高） （4）难于应用于两阶以上的高阶系统。
系统动力学ppt课件
速率变量：又称变化率，随着时间的推移，使水平变量的 值增加或减少。速率变量表示某个水平变量变化的快慢。
可编辑课件
17
3、 基本概念
水平变量和速率变量的符号标识：
水平变量用矩形表示，具体符号中应包括有描述输入与输 出流速率的流线、变量名称等。
速率变量用阀门符号表示，应包括变量名称、速率变量控 制的流的流线和其所依赖的信息输入量。
注意：(1)常量方程中不能出现时间下标 (2)常量可以依赖于其他常量。
⑸初值方程
初值方程是给状态变量方程或者是某些需要计 算的常数赋予最初的值。
Li=Mi
Li：初始值名称
Mi：初始的数值
注意：(1)赋值方程中不能出现时间下标 (2)模型中每一个状态变量方程都必须赋予初始值， 因此每个L方程后都必须跟随一个N方程
边界优化是指系统边界及边界条件发生变化时引起系统结 构变化来获得较优的系统行为。
系统动力学就是通过计算机仿真技术来对系统结构进行 仿真，寻找系统的较优结构，以求得较优的系统行为。
可编辑课件
10
2.系统动力学的原理
系统动力学把系统的行为模式看成是由系统内部的信息反 馈机制决定的。通过建立系统动力学模型，利用 DYNAMO仿真语言和Vensim软件在计算机上实现对真实 系统的仿真，可以研究系统的结构、功能和行为之间的动 态关系，以便寻求较优的系统结构和功能。
可编辑课件
28
可编辑课件
29
Contents
1 2 3 4 5
系统动力学发展历程 系统动力学的原理 系统动力学基本概念 系统动力学分析问题的步骤 系统动力学实际案例
可编辑课件
30
4、系统动力学建模流程
任务调研 问题定义 划定界限
可编辑课件
17
3、 基本概念
水平变量和速率变量的符号标识：
水平变量用矩形表示，具体符号中应包括有描述输入与输 出流速率的流线、变量名称等。
速率变量用阀门符号表示，应包括变量名称、速率变量控 制的流的流线和其所依赖的信息输入量。
注意：(1)常量方程中不能出现时间下标 (2)常量可以依赖于其他常量。
⑸初值方程
初值方程是给状态变量方程或者是某些需要计 算的常数赋予最初的值。
Li=Mi
Li：初始值名称
Mi：初始的数值
注意：(1)赋值方程中不能出现时间下标 (2)模型中每一个状态变量方程都必须赋予初始值， 因此每个L方程后都必须跟随一个N方程
边界优化是指系统边界及边界条件发生变化时引起系统结 构变化来获得较优的系统行为。
系统动力学就是通过计算机仿真技术来对系统结构进行 仿真，寻找系统的较优结构，以求得较优的系统行为。
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10
2.系统动力学的原理
系统动力学把系统的行为模式看成是由系统内部的信息反 馈机制决定的。通过建立系统动力学模型，利用 DYNAMO仿真语言和Vensim软件在计算机上实现对真实 系统的仿真，可以研究系统的结构、功能和行为之间的动 态关系，以便寻求较优的系统结构和功能。
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Contents
1 2 3 4 5
系统动力学发展历程 系统动力学的原理 系统动力学基本概念 系统动力学分析问题的步骤 系统动力学实际案例
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30
4、系统动力学建模流程
任务调研 问题定义 划定界限
《系统工程》幻灯片PPT
• other engineering disciplines concentrate on using knowledge of the real world (e.g., electrical circuits, materials, robotics),
• systems engineering focuses on methods to solve problems, not the solution of the problems.
Physical vБайду номын сангаас. Abstract Systems Open vs. Closed system
3.Feedback Control in System
Input
System Performance
Output
Character of open-loop system:
• Not aware of its own performance • Past action has no influence on future action • Possesses no means to provide for its own control or
3. Inventory Planning and Control
Inventory planning determines the material requirements: components, parts, raw materials, and so on
inventory control determines the proper inventory levels, reorder points, safety stocks, and the like.
系统工程 第四章 系统动力学仿真-PPT课件
利率
+
+ 组织改善
组织绩效
（ -）
+
-
组织缺陷
3、举例
R1（利息1） L1
C1(利率)
R1(订货量)
库存量 I
（库存差额） D
主 要功能。
(3)仿真可以比较真实地描述系统的运行、演变 及其发展过程。
3、系统仿真的作用
(1)仿真的过程也是实验的过程，而且还是系统地收 集和积累信息的过程。尤其是对一些复杂的随机问 题，应用仿真技术是提供所需信息的唯一令人满意 的方法。
(2)对一些难以建立物理模型和数学模型的对象系统， 可通过仿真模型来顺利地解决预测、分析和评价等 系统问题。
4、工作程序
认识 问题
界定 系统
要素及其因 果关系分析
建立结 构模型
建立量 化分析
模型
仿真 分析
比较与 政策 评价 分析
初步分析
规范分析
综合分析
SD工作程序图
二、SD结构模型化原理
1、基本原理
决策
信息
行动
信息
(Rate)
速率变 量
流
（行动）
系统 状态
水准变量 (Level)
四个基本要素——状态、信息、决策、行动 两个基本变量——水准变量（L）、速率变量（R） 一个基本思想——反馈控制
d. 为降低系统的阶次，应尽可能减少回路中L变量的 个数。故在实际系统描述中，辅助（A）变量在数量上 一般是较多的。
3、举例
库存量
+ （-） -
每周订货 量
库存差额
期望
+
库存
速率变量
水准变量
辅助变量
周订
系统动力学建模原理与方法PPT课件
明确目的，面向问题，面向过程与面向应用； 分解与综合原理
确定目标-》确定系统边界 由上到下，有粗到细，逐步分解系统
模型是实际的防真≠真实系统 模型没有完美的
2
精选PPT课件
动力学问题与规范模型
动力学问题
动态的，随时间而变化的 包含了反馈
规范模型
系统动力学模型是实验工具，是真实世界的某些断面 与侧面
优点
结构更加清晰便于沟通 易于处理复杂问题
3
精选PPT课件
建模目的与系统边界
建模原则是面向问题而不是面向系统 建模目的
应用 检验理论
应用性的建模原则
课题选择
解决一个问题 问题对用户必须是最重要的 目标是可信的
建模过程
让用户参加 面向实际 模型有效性测量
更改的可能性
4
系统动力学建模原理与方法
建模基本原理 动力学问题与规范模型 建模目的与系统界限 问题的确定与模型构思
系统框图 因果与相互关系回路图法 流图法 混合图 图解分析方法
精选PPT课件
建模基本原理
最基本依据
系统的观点：系统是整体性，等级性与历时性，系统的 结构、功能与行为；行为模型根植于内部反馈机制。
题
6
精选PPT课件
动态地定义问题
重要变量的动态行为 时间坐标 参考模式 借助图形思考
7
精选PPT课件
系统框图
用方块或圆圈简明地代表系统的主要子快 并描述它们之间物质与信息流的连接关系 的图
在系统结构初步分析阶段有用。
明确目的-》确定问题-》划定边界 系统分解，逐步求精 各子快的反馈耦合关系几系统内可能存在的主要
精选PPT课件
系统界限
界限是一个假象的轮廓 准则：
确定目标-》确定系统边界 由上到下，有粗到细，逐步分解系统
模型是实际的防真≠真实系统 模型没有完美的
2
精选PPT课件
动力学问题与规范模型
动力学问题
动态的，随时间而变化的 包含了反馈
规范模型
系统动力学模型是实验工具，是真实世界的某些断面 与侧面
优点
结构更加清晰便于沟通 易于处理复杂问题
3
精选PPT课件
建模目的与系统边界
建模原则是面向问题而不是面向系统 建模目的
应用 检验理论
应用性的建模原则
课题选择
解决一个问题 问题对用户必须是最重要的 目标是可信的
建模过程
让用户参加 面向实际 模型有效性测量
更改的可能性
4
系统动力学建模原理与方法
建模基本原理 动力学问题与规范模型 建模目的与系统界限 问题的确定与模型构思
系统框图 因果与相互关系回路图法 流图法 混合图 图解分析方法
精选PPT课件
建模基本原理
最基本依据
系统的观点：系统是整体性，等级性与历时性，系统的 结构、功能与行为；行为模型根植于内部反馈机制。
题
6
精选PPT课件
动态地定义问题
重要变量的动态行为 时间坐标 参考模式 借助图形思考
7
精选PPT课件
系统框图
用方块或圆圈简明地代表系统的主要子快 并描述它们之间物质与信息流的连接关系 的图
在系统结构初步分析阶段有用。
明确目的-》确定问题-》划定边界 系统分解，逐步求精 各子快的反馈耦合关系几系统内可能存在的主要
精选PPT课件
系统界限
界限是一个假象的轮廓 准则：
《系统工程》PPT课件
发电机：先有奥斯特的电能生磁，后来法拉第的 磁能生电。
留声机：爱迪生发现送话器听筒音膜有规律的振 动，号来把震动还原为声音。
逆向思维案例：脱水缸转轴
一个由逆向思维而诞生的创造发明的典型例子。 脱水缸设计时，有个很头疼的问题：脱水缸的颤抖
和由此产生的噪声问题， 工程技术人员想了许多办法：
先加粗转轴，无效， 后加硬转轴，仍无效。
概括了工程系统中绝大部分技术冲突所涉及的几何、物理、性能等参数
39个通用技术参数的属性分类
几何参数：长度、面积、体积、形状
物理参数：重量、速度、力、应力/ 压强、温度、光照度 有害因素参数：作用于物体的有害因素、物体产生的有害因素 功率参数；物体的能量消耗、功率 技术参数：操作时间、可靠性、强度、适用性和通用性、可制造性、
美洲银行大厦的结构设计者是林同炎（美籍华人，著名工程 结构专家）。
他设计的美洲银行大厦时，突破了一般常规的思维框架，突 破了以刚对刚的正面思维模式，不是把设计思维放在增强结 构刚度来提高抗震性方面，而是采用了逆向思维。
以房屋次要构件开裂的损失来避免建筑物倒坍的设计思想： 在一般受力情况下，建筑物有足够的刚度来承受外力； 而当受到突如其来的强烈外力时，可由房屋内部结构中 某些次要构件的开裂，使房屋总刚度骤然减弱，从而大 大减少地震力对大楼的破坏。
横向思维—另辟蹊径
横向思维又称 “侧向思维”，是发散思维的又一 种形式。
利用其他领域里的知识，从另外的途径间接地解决问题 的一种思维形式。
跳出传统的逻辑思维框架，思维广度大大增加。
导入案例：叩诊法
一百多年前，奥地利的医生奥恩布鲁格，想解决 怎样检查出人的胸腔积水这个问题。
其父是酒商，在经营酒业时，只要用手敲一敲酒 桶，凭叩击声，就能知道桶内有多少酒。
留声机：爱迪生发现送话器听筒音膜有规律的振 动，号来把震动还原为声音。
逆向思维案例：脱水缸转轴
一个由逆向思维而诞生的创造发明的典型例子。 脱水缸设计时，有个很头疼的问题：脱水缸的颤抖
和由此产生的噪声问题， 工程技术人员想了许多办法：
先加粗转轴，无效， 后加硬转轴，仍无效。
概括了工程系统中绝大部分技术冲突所涉及的几何、物理、性能等参数
39个通用技术参数的属性分类
几何参数：长度、面积、体积、形状
物理参数：重量、速度、力、应力/ 压强、温度、光照度 有害因素参数：作用于物体的有害因素、物体产生的有害因素 功率参数；物体的能量消耗、功率 技术参数：操作时间、可靠性、强度、适用性和通用性、可制造性、
美洲银行大厦的结构设计者是林同炎（美籍华人，著名工程 结构专家）。
他设计的美洲银行大厦时，突破了一般常规的思维框架，突 破了以刚对刚的正面思维模式，不是把设计思维放在增强结 构刚度来提高抗震性方面，而是采用了逆向思维。
以房屋次要构件开裂的损失来避免建筑物倒坍的设计思想： 在一般受力情况下，建筑物有足够的刚度来承受外力； 而当受到突如其来的强烈外力时，可由房屋内部结构中 某些次要构件的开裂，使房屋总刚度骤然减弱，从而大 大减少地震力对大楼的破坏。
横向思维—另辟蹊径
横向思维又称 “侧向思维”，是发散思维的又一 种形式。
利用其他领域里的知识，从另外的途径间接地解决问题 的一种思维形式。
跳出传统的逻辑思维框架，思维广度大大增加。
导入案例：叩诊法
一百多年前，奥地利的医生奥恩布鲁格，想解决 怎样检查出人的胸腔积水这个问题。
其父是酒商，在经营酒业时，只要用手敲一敲酒 桶，凭叩击声，就能知道桶内有多少酒。
理论力学—动力学PPT
10
工程动力学的研究模型
质点：质点是具有一定质量而几何形状和尺寸大小可以 忽略不计的物体。 广义的质点系统：系统内包含有限或无限个质点，这些 质点都具有惯性，并占据一定的空间；质点之间，质点 与边界之间，以不同的方式连接，或者附加以不同的约 束与物理条件。
刚体：是质点系的一种特殊情形，其中任意两个质点间 的距离保持不变。
如何确定地球同步卫星的轨道高度
F
？
O
R
1 1 1 2 2 2 2 gR vdv 2 gR dx v0 v ( )225 x R x
v v0 x R
例 题 4
已知：m=15t, v0=20 m/min k=5.78MN/m。 求：钢丝绳的最大拉力。 st 解：以弹簧在静载作用下变 形后的平衡位置为原点建立 Ox坐标系 O l0 k
§11-2 质点的运动微分方程
d x m m 2 Fix x i dt d2y m m 2 Fiy y i dt d 2z m m 2 Fiz z i dt
2
ma Fi
i 1
n
直角坐标形式
n d r m 2 Fi i 1 dt
2
弧坐标形式
牛顿及其在力学发展中的贡献
★ 牛顿在光学上的主要贡献是发现了太阳光是由7种不 同颜色的光合成的，他提出了光的微粒说。 ★ 牛顿在数学上的主要贡献是与莱布尼兹各自独立地 发明了微积分，给出了二项式定理。
★ 牛顿在力学上最重要的贡献，也是牛顿对整个自然 科学的最重要贡献是他的巨著《自然哲学的数学原理》。 这本书出版于1687年，书中提出了万有引力理论并且系 统总结了前人对动力学的研究成果，后人将这本书所总 结的经典力学系统称为牛顿力学。 19
工程动力学的研究模型
质点：质点是具有一定质量而几何形状和尺寸大小可以 忽略不计的物体。 广义的质点系统：系统内包含有限或无限个质点，这些 质点都具有惯性，并占据一定的空间；质点之间，质点 与边界之间，以不同的方式连接，或者附加以不同的约 束与物理条件。
刚体：是质点系的一种特殊情形，其中任意两个质点间 的距离保持不变。
如何确定地球同步卫星的轨道高度
F
？
O
R
1 1 1 2 2 2 2 gR vdv 2 gR dx v0 v ( )225 x R x
v v0 x R
例 题 4
已知：m=15t, v0=20 m/min k=5.78MN/m。 求：钢丝绳的最大拉力。 st 解：以弹簧在静载作用下变 形后的平衡位置为原点建立 Ox坐标系 O l0 k
§11-2 质点的运动微分方程
d x m m 2 Fix x i dt d2y m m 2 Fiy y i dt d 2z m m 2 Fiz z i dt
2
ma Fi
i 1
n
直角坐标形式
n d r m 2 Fi i 1 dt
2
弧坐标形式
牛顿及其在力学发展中的贡献
★ 牛顿在光学上的主要贡献是发现了太阳光是由7种不 同颜色的光合成的，他提出了光的微粒说。 ★ 牛顿在数学上的主要贡献是与莱布尼兹各自独立地 发明了微积分，给出了二项式定理。
★ 牛顿在力学上最重要的贡献，也是牛顿对整个自然 科学的最重要贡献是他的巨著《自然哲学的数学原理》。 这本书出版于1687年，书中提出了万有引力理论并且系 统总结了前人对动力学的研究成果，后人将这本书所总 结的经典力学系统称为牛顿力学。 19
系统工程(第1章)-精品资料PPT课件
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。
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。 o 古希腊辩证法的奠基人：“世界是包括一切的整体” o 公元前古希腊德谟克利特：“宇宙大系统” o 西周时期用阴阳二气来解释自然现象，产生“五行”概念 o 我国老子：“道生一、一生二、二生三、三生万物” o 东汉时期张衡：“浑天说”、“地动仪” o 战国时期都江堰“鱼嘴”岷江分水工程、“飞沙堰”分洪排沙 工程、“宝瓶口”引水工程和120个附属渠堰工程 o 。。。。。。 o 耗散结构理论的创始人普利高津《存在到演化》：“中国传统 的学术思想是看重于研究整体性和自发性，研究协调和协和”。
03.11.2020
8
2.科学系统思想的形成
系统概念的实质：
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。
—
—马克思、恩格斯
系统思想在20世纪科学技术发展的客观要求下得到迅猛 发展：
o 20世纪初，贝塔朗菲一般系统论思想：整体、动态、等级
o 管理学领域
o 20世纪中期，信息论、控制论
1945
03.11.2020
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
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。 o 古希腊辩证法的奠基人：“世界是包括一切的整体” o 公元前古希腊德谟克利特：“宇宙大系统” o 西周时期用阴阳二气来解释自然现象，产生“五行”概念 o 我国老子：“道生一、一生二、二生三、三生万物” o 东汉时期张衡：“浑天说”、“地动仪” o 战国时期都江堰“鱼嘴”岷江分水工程、“飞沙堰”分洪排沙 工程、“宝瓶口”引水工程和120个附属渠堰工程 o 。。。。。。 o 耗散结构理论的创始人普利高津《存在到演化》：“中国传统 的学术思想是看重于研究整体性和自发性，研究协调和协和”。
03.11.2020
8
2.科学系统思想的形成
系统概念的实质：
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。
—
—马克思、恩格斯
系统思想在20世纪科学技术发展的客观要求下得到迅猛 发展：
o 20世纪初，贝塔朗菲一般系统论思想：整体、动态、等级
o 管理学领域
o 20世纪中期，信息论、控制论
1945
03.11.2020
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
《系统工程》课件
照预期工作并相互协调。
3
验收测试
由用户或客户进行的最终测试，以验证 系统是否满足其需求和期望。
总结与展望
在本节中，我们将总结本课程的重点内容，并展望系统工程的未来发展方向。 希望您通过本课程获得了对系统工程的深入了解，并能应用于实际项目中。
《系统工程》PPT课件
欢迎来到《系统工程》PPT课件！在本课程中，我们将深入探讨系统工程的概 念、方法和应用。通过本课程，您将学习如何设计和开发复杂系统，以满足 现代社会的需求。
课程介绍
在这一部分，我们将介绍本课程的目标、学习内容和教学方法。您将了解系 统工程的重要性以及它在各个领域的应用。
系统工程概述
在本节中，我们将深入研究系统工程的核心概念和原则。您将了解系统工程的定义、历史背景和关键要素。
系统工程过程
1
需求分析
在这一阶段，我们将确定系统的功能和
系统设计与开发
2
性能需求，以便为后续设计和开发阶段 奠定基础。
在这一阶段，我们将设计系统的结构和
组件，并进行系统的开发阶段，我们将测试和验证系统的 功能和性能是否符合需求，并进行必要 的修正。
系统需求分析
功能需求
系统需要满足哪些基本功能要求？
可用性需求
系统需要有多高的可用性和可靠性，以确保持 续运行和故障恢复？
性能需求
系统需要具备什么样的性能指标，例如速度、 容量和可靠性？
安全需求
系统需要采取什么样的安全措施，以保护敏感 信息和防止未经授权的访问？
系统设计与开发
系统架构设计
设计系统的整体架构，确定系统的组件和它们之间 的关系。
软件开发
编写和调试系统的软件代码，以满足系统的功能和 性能需求。
《系统工程》课件
02
系统工程方法论
硬系统方法论
总结词
强调数学模型和定量分析的方法论
详细描述
硬系统方法论注重数学模型和定量分析在解决系统问题中的应用，通过建立精确的数学模型来描述系 统的结构和行为，并运用数学分析和优化方法来寻求最优解决方案。这种方法论在工程、物理和经济 学等领域有广泛应用。
软系统方法论
总结词
强拟、优化技术、决策分析等。
系统分析的局限性
数据获取难度大
对于某些复杂系统，难以获取完 整、准确的数据，导致分析结果 的不准确。
主观因素影响
系统分析的结果往往受到分析者 的主观因素影响，如经验、知识 背景等，可能导致结果的偏颇。
适用范围有限
系统分析方法适用于具有明确目 标、约束条件和决策变量的系统 ，对于某些模糊性、不确定性较 高的系统可能不适用。
04
系统设计
系统设计的概念和原则
概念
系统设计是根据用户需求，将系统抽 象为具体的物理结构或流程，以满足 预定目标的过程。
原则
系统设计应遵循整体性、最优化、可 靠性、可扩展性和可维护性等原则， 以确保系统能够高效、稳定地运行。
系统设计的步骤和方法
步骤
需求分析、系统规划、系统分析、系统设计、系统实施 和系统评估。
系统评价是对一个系统进行全面评估的过程，包括对其性能、效果、可行性和可 持续性等方面的评估。
目的
系统评价的目的是为了了解系统的现状，发现问题和不足，为系统的改进和创新 提供依据和支持。
系统评价的步骤和方法
步骤
确定评价目标、制定评价计划、收集 和分析数据、评估结果反馈。
方法
定性和定量评价方法，如专家评估、 问卷调查、实验法等。
系统工程的应用领域
系统工程(SystemsEngineeringSE)PPT课件
系统工程
第五讲 解释结构模型
解释结构模型
第一节：概述 第二节：系统结构模型化技术
系统结构分析基础； ISM基础 ISM方法和步骤 思考讨论题 第三节：解释结构模型法的应用
5.1 概述
一、模型及模型化的定义
模型有三个特征： 1.它是现实世界部分的抽象或模仿； 2.它是由那些与分析的问题有关的因素
构成； 3.它表明了有关因素间的相互关系； 模型化就是为了描述系统的构成和行为，
结构→结构模型→结构模型化→结构分析
结构分析是一个实现系统结构模型化并加以 解释的过程。
结构分析是系统分析的重要内容，是系统优化 分析、设计与管理的基础
5.2 系统结构模型化技术
2、系统结构表达及分析方法
理解系统结构的概念
（构成系统诸要素间的关联方式或关系）及其 有向图（节点与有向弧）和矩阵（可达矩阵等） 这两种常用的表达方式。
比较有代表性的系统结构分析方法有：
关联树（如问题树、目标树、决策树）法、解 释结构模型化（ISM）方法、系统动力学（SD） 结构模型化方法等。
5.2 系统结构模型化技术
3、 ISM实用化方法原理
设定 问题 、形 成意 识模
型
找出 影响 要素
要素 关系 分析 （关 系图
）
建立可 达矩阵 (M)和
缩减 矩阵 （M/）
矩阵 层次 化处
理 (ML/)
绘制 多级 递阶 有向
图
建立 解释 结构 模型
分析 报告
比较/ F 学习
5.2 系统结构模型构的表达方式
（1）集合表达法 系统：S＝{S1,S2,S3,…,Sn} 二元关系：要素之间的某种关系R；
二元关系表示：； 传递性；传递次数、强连接关系； 系统二元关系表达： Rb＝ {(Si ,Sj) |Si RSj， Si ,Sj ∈S，i,j=1,…,n}
第五讲 解释结构模型
解释结构模型
第一节：概述 第二节：系统结构模型化技术
系统结构分析基础； ISM基础 ISM方法和步骤 思考讨论题 第三节：解释结构模型法的应用
5.1 概述
一、模型及模型化的定义
模型有三个特征： 1.它是现实世界部分的抽象或模仿； 2.它是由那些与分析的问题有关的因素
构成； 3.它表明了有关因素间的相互关系； 模型化就是为了描述系统的构成和行为，
结构→结构模型→结构模型化→结构分析
结构分析是一个实现系统结构模型化并加以 解释的过程。
结构分析是系统分析的重要内容，是系统优化 分析、设计与管理的基础
5.2 系统结构模型化技术
2、系统结构表达及分析方法
理解系统结构的概念
（构成系统诸要素间的关联方式或关系）及其 有向图（节点与有向弧）和矩阵（可达矩阵等） 这两种常用的表达方式。
比较有代表性的系统结构分析方法有：
关联树（如问题树、目标树、决策树）法、解 释结构模型化（ISM）方法、系统动力学（SD） 结构模型化方法等。
5.2 系统结构模型化技术
3、 ISM实用化方法原理
设定 问题 、形 成意 识模
型
找出 影响 要素
要素 关系 分析 （关 系图
）
建立可 达矩阵 (M)和
缩减 矩阵 （M/）
矩阵 层次 化处
理 (ML/)
绘制 多级 递阶 有向
图
建立 解释 结构 模型
分析 报告
比较/ F 学习
5.2 系统结构模型构的表达方式
（1）集合表达法 系统：S＝{S1,S2,S3,…,Sn} 二元关系：要素之间的某种关系R；
二元关系表示：； 传递性；传递次数、强连接关系； 系统二元关系表达： Rb＝ {(Si ,Sj) |Si RSj， Si ,Sj ∈S，i,j=1,…,n}
系统工程(动力学)基模..共60页文档
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
系统工程(动力学)基模..
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
系统工程(动力学)基模..
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
系统工程学系统动力学(课堂PPT)
因果箭 A
＋
－
B
A
B
A
B
因果链
B
D
＋
＋＋
A
C
B
D
－
－＋
A
C
反馈回路
系统的 性质 行为
订货 速度
＋
＋
－
库存 差额
库存
－
量
因果关系图和流图 （1） 10
因果关系图和流图 （2）
库存量 +
-
订货量
（ -）
库存差额
期望
库存
+
11
因果关系图和流图 （3）
+ +
出生 人口
（+）
- 人口
总量
（）
死亡 人口
+ （平均）出生率
8
非线性
1. 原因与结果非线性 2. 时空分离性—滞后 3. 随机性
2、系统动力学
2.3、建模流程
明确目的
认识系统的结构、预测系统行为、 设计最佳参数、合理进行决策
确定系统边界
封闭的社会系统
因果关系分析
系统结构
建立SD模型
流程图、方程式
仿真实验
结果分析
模型修正
9
三、SD结构模型化原理
1 因果关系
(出生人口) (人口总量) (死亡人口)
R1
R2
P
C1（出生率）
C2（死亡率）
19
组织改善
。 组织 缺陷
组织 绩效
3 系统动力学原理
决策
信息
行动
信息
(Rate) 源
速率变 量
反馈回路
流 （行动）
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2
二、系统基模一览
（1）饮鸩止渴基模
（2）成长上限基模 （3）舍本逐末基模 （4）共同悲剧基模 （5）意外之敌基模
（6）反应迟缓基模
（7）恶性竞争基模 （8）目标侵蚀基模 （9）富者愈富基模 （10）成长与投资不足 基模
3
三、关于系统基模的构成
1、何谓基模
是系统思考大师们在20世纪80年代创造出来的有助 于对常见行为归类的基本图形，用以描述事物运动变化 的机制。大多数基模之间相互存在联系。运用基模可以 使你弄清各种复杂社会现象的本质是什么，以及如何采 取正确的对策。
4
三、关于系统基模的构成
2、正环与负环
二者是介绍、讲解基模的最重要、最基本的图形。 正环即“强化环路”。“滚雪球”即强化环路的形象表示。大多数时
候，强化环路会有多重限制。如：雪球越滚越大，但遇墙则止，遇 河即化，遇天热也不行。（表扬与表现的故事）
负环即“调节环路”。强调环路是一种平衡机制。是解决问题、保持 稳定、取得平衡的机制。是大自然中存在的机制，人类社会也不例 外。调节过程是朝着系统目标迈进的。（诊所看病人数变化的故事）
系统工程（动力学） 基模
一、系统思考的工具 — 十大基模
人类社会是一个系统，企业运作也是一个系统，各种因素相互联系,
彼此影响。有些影响的结果,往往经年累月才会显现。 人们置身各种系统的变化之中，倾向于关注系统的某一片断而非整
体，故有些问题得不到解决。但系统思考为我们提供了一套思考的框架， 它通过一系列实用的工具——系统基模，
时间而被人忽视。 结果，人们迷恋于“英雄”，而把责任转嫁“干预
者”。
17
四、系统基模讲解
分析与评点：
症状：残疾人行动不便。 对策：由父母为之提供帮助。 结果：残疾人能力得不到提升，对父母依赖加强。 结局评点： 1、以促使他人去干预、解决问题始，以自己能力不能提升终。 2、貌似爱之，实则害之。
6
四、系统基模讲解
（一）“饮鸩止渴”基模（丹尼尔•基姆，1993） 车轮嘎嘎响。车夫拿润滑油抹到车轴上，以解决
问题。可车夫发现没有带油，就取了一杯水，泼到了 车轴上，声音消失了。屡响屡泼，就这样，空气、水、 车轴的磨擦，使车轴生了锈，车轴受损了。
7
四、系统基模讲解
分析与评点
症状： 车轴嘎嘎响 对策： 泼上水以润滑 初步结果：症状缓解（调节环路发生作用） 后果： 车轴生锈（强化环路发生作用，恶性循环） 评点： 1、对策可暂时缓解症状，但是对策的后遗症反而使
11
四、系统基模讲解
（二）“成长上限”基模（丹尼尔•基姆，1993） 案例
在生活中，如果你感到头撞在了“天花板”上，那么，说明 “成长极限”的情境在你生活中出现了。成长加速，绩效提高， 这通常是你努力工作的结果。但是，成长神秘地停止了。你的本 能反应是增加与过去相同的努力程度，因为从前你作出同样程度 的努力曾经很奏效。但是现在，你越努力，系统的反弹越大，系 统已经获得一种抗拒力。这种抗拒力阻止系统进一步完善。尽管 越来越努力，早期的迅速发展期还是没有再出现。
原本要解决的症状更加恶化。 2、权宜之计。
8
四、系统基模讲解
一、“饮鸩止渴”基模 (弄巧成拙)
症状
治标对策
我的对策回过头 来不断威胁我
后遗症
问题症状
四、系统基缓解症状，而不 能真正解决问题。
2、减少对策的运用（权宜之计）。 3、设法使不良后果降低到最低程度。 4、重新确定和处理根本问题。
海伦父母的善意行为，把对她幸福安康的责任揽给了他们自己， 每一件事情都由父母帮办。如果不改变这种做法，苏利文教育海伦 自立就会更加困难。
16
四、系统基模讲解
类似现象 危机英雄行为
产品上市，时间迟延，危机发生。危机处理者被赋于 很大权力，扫除路障和必要的程序。产品被准时推出，危
机处理者被吹捧为“英雄”。 有人提出重新设计工程管理系统的方案，但终因花费
认清变化的形势，从而有效地掌握变化，做出正确的抉择。相同的基 模在生物学、心理学、经济学、政治学、生态学、管理方面一再出现，因 此，也可以说，系统思考是一种跨越所有领域的以简驭繁的智慧，是一种 复杂之中的简约之美。
人们常被“未觉察的结构”所困，因此学习看出“我们在其中运作的 结构”，看出“杠杆点”之所在，便可以面对困难，找到更多隐藏着的 “杠杆 解”。
14
四、系统基模讲解
二、“成长上限”基模 (成长极限)
成长过程
组织的改 进能力
质量改进可 利用的资源
改进
质量问题 的复杂度
抑制过程
不可能永远成长（成本倒推法）
四、系统基模讲解
（三）“舍本逐末”基模（转嫁负担）（金姆）
案例
美国的一位小女孩海伦•凯勒是一位又瞎又聋的残疾儿童，不管 遇到什么问题，父母都急切地帮助她。与此同时，却削弱了海伦应 对世界的能力与愿望。幸运的是，海伦的老师，安 •苏利文防止使 这个孩子的残疾阻碍她成为一个独立的人。后来，她大学毕业，成 为了作家和世界残疾人的偶像。
四、系统基模讲解
类似现象
1、提高产品质量的努力，会遇到高原区。 2、硬件发展很快，却遇到了软件的落后，电脑的
推广受到限制。 3、企业不越大越好。研究所不是越大越好。 4、规模效益原理。
13
四、系统基模讲解
分析与评点
1、我们在成长，但是我们从来没有在无限制的情况下成长。 2、成长与限制以不同方式组合在一起，有时成长占主导地位，有时限
5
三、关于系统基模的构成
3、基模家族
基模数量有十多个，称之家族是可以的。如以我最关 心的是“成长”还是“解决问题”来划分，可分为两大类。 “成长类”属增强环路，即正环。“解决问题类”属于调 节环路，即负环。运用之前，需要思考一下你理想的现象 本质是什么。这里我们介绍10个基模。想深入了解基模者 可以参看丹尼尔 • 基姆《系统基模：诊断系统问题和设计高 关键解干预方式》一书。
制占主导地位。 3、成长过程可用强化环路代表；限制过程可用调节环路代表。调节环
路会对成长环路带来的不平衡 作出反应，同时，调节环路也会被 驱使向目标—— 极限——移动。这个目标很难被发现。 4、这时，会发生两种可能：一是达到高原区（努力依然，成效平平）， 或超过自然限制而走向崩溃。 5、从哲学上讲，叫极盛而衰。
二、系统基模一览
（1）饮鸩止渴基模
（2）成长上限基模 （3）舍本逐末基模 （4）共同悲剧基模 （5）意外之敌基模
（6）反应迟缓基模
（7）恶性竞争基模 （8）目标侵蚀基模 （9）富者愈富基模 （10）成长与投资不足 基模
3
三、关于系统基模的构成
1、何谓基模
是系统思考大师们在20世纪80年代创造出来的有助 于对常见行为归类的基本图形，用以描述事物运动变化 的机制。大多数基模之间相互存在联系。运用基模可以 使你弄清各种复杂社会现象的本质是什么，以及如何采 取正确的对策。
4
三、关于系统基模的构成
2、正环与负环
二者是介绍、讲解基模的最重要、最基本的图形。 正环即“强化环路”。“滚雪球”即强化环路的形象表示。大多数时
候，强化环路会有多重限制。如：雪球越滚越大，但遇墙则止，遇 河即化，遇天热也不行。（表扬与表现的故事）
负环即“调节环路”。强调环路是一种平衡机制。是解决问题、保持 稳定、取得平衡的机制。是大自然中存在的机制，人类社会也不例 外。调节过程是朝着系统目标迈进的。（诊所看病人数变化的故事）
系统工程（动力学） 基模
一、系统思考的工具 — 十大基模
人类社会是一个系统，企业运作也是一个系统，各种因素相互联系,
彼此影响。有些影响的结果,往往经年累月才会显现。 人们置身各种系统的变化之中，倾向于关注系统的某一片断而非整
体，故有些问题得不到解决。但系统思考为我们提供了一套思考的框架， 它通过一系列实用的工具——系统基模，
时间而被人忽视。 结果，人们迷恋于“英雄”，而把责任转嫁“干预
者”。
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四、系统基模讲解
分析与评点：
症状：残疾人行动不便。 对策：由父母为之提供帮助。 结果：残疾人能力得不到提升，对父母依赖加强。 结局评点： 1、以促使他人去干预、解决问题始，以自己能力不能提升终。 2、貌似爱之，实则害之。
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四、系统基模讲解
（一）“饮鸩止渴”基模（丹尼尔•基姆，1993） 车轮嘎嘎响。车夫拿润滑油抹到车轴上，以解决
问题。可车夫发现没有带油，就取了一杯水，泼到了 车轴上，声音消失了。屡响屡泼，就这样，空气、水、 车轴的磨擦，使车轴生了锈，车轴受损了。
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四、系统基模讲解
分析与评点
症状： 车轴嘎嘎响 对策： 泼上水以润滑 初步结果：症状缓解（调节环路发生作用） 后果： 车轴生锈（强化环路发生作用，恶性循环） 评点： 1、对策可暂时缓解症状，但是对策的后遗症反而使
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四、系统基模讲解
（二）“成长上限”基模（丹尼尔•基姆，1993） 案例
在生活中，如果你感到头撞在了“天花板”上，那么，说明 “成长极限”的情境在你生活中出现了。成长加速，绩效提高， 这通常是你努力工作的结果。但是，成长神秘地停止了。你的本 能反应是增加与过去相同的努力程度，因为从前你作出同样程度 的努力曾经很奏效。但是现在，你越努力，系统的反弹越大，系 统已经获得一种抗拒力。这种抗拒力阻止系统进一步完善。尽管 越来越努力，早期的迅速发展期还是没有再出现。
原本要解决的症状更加恶化。 2、权宜之计。
8
四、系统基模讲解
一、“饮鸩止渴”基模 (弄巧成拙)
症状
治标对策
我的对策回过头 来不断威胁我
后遗症
问题症状
四、系统基缓解症状，而不 能真正解决问题。
2、减少对策的运用（权宜之计）。 3、设法使不良后果降低到最低程度。 4、重新确定和处理根本问题。
海伦父母的善意行为，把对她幸福安康的责任揽给了他们自己， 每一件事情都由父母帮办。如果不改变这种做法，苏利文教育海伦 自立就会更加困难。
16
四、系统基模讲解
类似现象 危机英雄行为
产品上市，时间迟延，危机发生。危机处理者被赋于 很大权力，扫除路障和必要的程序。产品被准时推出，危
机处理者被吹捧为“英雄”。 有人提出重新设计工程管理系统的方案，但终因花费
认清变化的形势，从而有效地掌握变化，做出正确的抉择。相同的基 模在生物学、心理学、经济学、政治学、生态学、管理方面一再出现，因 此，也可以说，系统思考是一种跨越所有领域的以简驭繁的智慧，是一种 复杂之中的简约之美。
人们常被“未觉察的结构”所困，因此学习看出“我们在其中运作的 结构”，看出“杠杆点”之所在，便可以面对困难，找到更多隐藏着的 “杠杆 解”。
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四、系统基模讲解
二、“成长上限”基模 (成长极限)
成长过程
组织的改 进能力
质量改进可 利用的资源
改进
质量问题 的复杂度
抑制过程
不可能永远成长（成本倒推法）
四、系统基模讲解
（三）“舍本逐末”基模（转嫁负担）（金姆）
案例
美国的一位小女孩海伦•凯勒是一位又瞎又聋的残疾儿童，不管 遇到什么问题，父母都急切地帮助她。与此同时，却削弱了海伦应 对世界的能力与愿望。幸运的是，海伦的老师，安 •苏利文防止使 这个孩子的残疾阻碍她成为一个独立的人。后来，她大学毕业，成 为了作家和世界残疾人的偶像。
四、系统基模讲解
类似现象
1、提高产品质量的努力，会遇到高原区。 2、硬件发展很快，却遇到了软件的落后，电脑的
推广受到限制。 3、企业不越大越好。研究所不是越大越好。 4、规模效益原理。
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四、系统基模讲解
分析与评点
1、我们在成长，但是我们从来没有在无限制的情况下成长。 2、成长与限制以不同方式组合在一起，有时成长占主导地位，有时限
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三、关于系统基模的构成
3、基模家族
基模数量有十多个，称之家族是可以的。如以我最关 心的是“成长”还是“解决问题”来划分，可分为两大类。 “成长类”属增强环路，即正环。“解决问题类”属于调 节环路，即负环。运用之前，需要思考一下你理想的现象 本质是什么。这里我们介绍10个基模。想深入了解基模者 可以参看丹尼尔 • 基姆《系统基模：诊断系统问题和设计高 关键解干预方式》一书。
制占主导地位。 3、成长过程可用强化环路代表；限制过程可用调节环路代表。调节环
路会对成长环路带来的不平衡 作出反应，同时，调节环路也会被 驱使向目标—— 极限——移动。这个目标很难被发现。 4、这时，会发生两种可能：一是达到高原区（努力依然，成效平平）， 或超过自然限制而走向崩溃。 5、从哲学上讲，叫极盛而衰。