第一章 系统科学与系统的一般理论
1.4 系统理论概述 (1)
耗散结构理论（dissipative structure 耗散结构理论 theory) 1969；比利时统计物理学家普利高 津 研究远离平衡态的开放系统从无序到 有序的演化规律的一种理论
耗散结构是与平衡结构相对的。主要观点如下： 1、开放系统是产生耗散结构的必要前提，同 时也是耗散结构得以维持和存在的基础。 2、非平衡态是系统有序之源。 3、系统的涨落导致系统走向有序。所谓涨落， 是指系统的某个变量或某种行为对平均质的偏 离。
超循环理论（hypercycle theory）
1971，德国生物物理学家 M.艾根 研究分子自组织的一种理论
突变论（catastrophe theory）
60年代末，法国数学家 R.托姆 研究不连续现象的一个新兴数学分支，也 是一般形态学的一种理论，能为自然界中形态 的发生和演化提供数学模型
突变理论是从量的角度研究各种事物的 不连续的变化的，并试图用统一的数学 模型来描述它们。突变论以结构稳定性 为基础，通过对系统稳定性的研究，说 明系统的稳态与非稳态、渐变与突变的 特征及其相互关系，揭示系统状态演变 的内部因素与外界条件。
卡姆定理（KAM theorem）
50年代中至60年代初，A.H柯尔莫戈罗夫、B.И.阿诺德、J.莫 泽先后提出和证明 关于哈密顿力学系统运动稳定性的一种论断，它反映“弱”不 可积（或接近可积）系统的运动规律，该定理是牛顿力学在20世 纪的重大进展
泛系理论（pansystems theory）
1976，吴学谋（中科院武汉数理所研究员） 一种研究广义系统、关系的理论和方法，又称泛系 方法或泛系方法论
灰色系统理论（gray systems theory）
1979，邓聚龙（华中科技大教授） 关于信息不完全或不确定系统的控制理论，应用在 系统预测等方面
第一章系统与系统理论概述
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。
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。
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。
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 .
系统工程的一般原理
系统工程的一般原理
系统的概念来源于人类活动的长期实践。 18世纪以前，人们习惯于把世界看成事包罗万象的整体， 强调自然界的统一性并采用综合的观点来探索大自然的奥秘。 19世纪以来，随着工业化专门生产的出现，科学技术也 呈现了专门化的发展趋向。各类学科被划细划小，新的专门 学科不断地涌现。 时间进入了20世纪40年代，由于战争和建设的需要，各 门类的科学技术互相渗透，互相交错，在各学科的交界之处 产生了很多跨学科的“边缘科学”。 近代工程的规模不断地加剧和复杂化，提出了在更高层 次上将现有科学技术成果综合化、系列化的要求。新兴的系 统工程学就是在这样的历史背景下应运而生。 系统工程以系统作为研究对象，它是系统科学的一个分 支，属于系统方法论的范畴。其特点是侧重研究事物的组织、 管理、联系与发展，是使创造过程合理化的技术，是高度综 合化的一门科学。
系统工程的一般原理
二、系统工程的产生和发展
系统工程的产生和发展均有其历史背景。 首先，人类在同大自然的长期斗争中已逐步萌发了朴素的系统工程 思想。我们看看两个典型的例子： 1. 早在2000多年前，秦太守李冰父子就主持修建了举世闻名的都江 堰水利工程。都江堰的“鱼嘴”岷江分洪，“飞沙堰”分洪排沙，“宝 瓶口”引水灌溉，三项子工程巧妙结合，浑然一体，一举解决了防洪灌 溉与排沙问题，实现了整体的优化，这是早期系统工程的雏形。 2. 宋朝真宗年间，一场大火烧毁了皇宫。作为一项大工程来看待， 修复皇宫至少有三个大问题急待解决。一是需要大量的墙体材料，到哪 儿去取土的问题；二是运输，大量的木竹砂石要运进现场；三是皇宫修 好以后，大量的建筑垃圾需进行处理。当时一个叫丁渭的大臣负责修缮 事宜。经过反复考虑，他提出了一套完整的施工方案：首先叫人在皇宫 前面挖开一条大沟，解决了取土烧砖的问题；然后将附近的汴水河引入 大沟，用船运来了工程所需的木竹砂石；皇宫修好以后，他又将弃土回 填了大沟，解决了建筑垃圾的处置问题。这是个一举三得的方案，朴素 地体现了整体最优的系统工程思想。
系统工程学
问题及其环境 的识别与表达
根底定义 比较 寻求改善途径 选择 设计 实施 评估 切克兰德方法论
建立概念模型（目 标系统概念化）
3.两种方法的比较（？） 相同点：问题导向，注重程序及阶段；… 不同点：研究对象及应用领域、基本方法、 核心内容或关键点、反馈机制、…
应用——企业管理系统工程活动矩阵（框架：H，内容：C）
1957
H.Good和R.E.Machol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
系统工程学科形成的标 志 突出PERT，这是最早的 系统工程技术之一。 表明系统工程的实用和 规范化 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
1958
Ⅳ
1965
第五章 系统决策：系统决策是指在一定的
条件下，根据系统的状态在可采取的各 种策略中，依据系统目标选取一个最优 策略并付诸实施的过程。掌握决策中常 用方法，掌握多准则决策的基本内容， 了解模糊决策的基本方法。
学习本课程的建议：
1.注重系统思考 2.坚持问题导向 3.采用系统化方法
教学要求：
上课及考核（闭卷考试）
二、系统工程研究对象
（一）SE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。 （二）系统的概念 1.系统的定义：系统是由两个以上相互联系的要素所构成，且 具有特定功能、结构、环境的整体。
2.系统的属性：整体性、关联性、环境适应性。
1980年10月至1981年1月，中国科协、中央电 视台会同中国系统工程学会、中国自动化学会 联合举办“系统工程电视普及及讲座（45 讲）”，取得了良好的社会效果。
《系统工程原理》课程标准
《系统工程原理》课程标准（执笔人：颜兆林罗鹏程审阅学院：信息系统与管理学院）课程编号：0811208英文名称：Principle of Systems Engineering预修课程：高等数学、线性代数、概率论与数理统计、运筹学基础学时安排：54学时，其中讲授43学时，实践8学时，考核3学时学分：3一、课程概述（一）课程性质地位本课程为技术类系统工程、指挥信息系统工程、管理工程专业本科学员的学科基础必修课程，合训类系统工程专业本科学员的专业综合必修课程。
通过本课程的教学，使学员理解系统工程方法论，学会用系统的观点分析问题，并且掌握系统工程分析解决问题的基本概念、基本原理和基本方法，初步具有运用系统建模、系统分析、系统预测、系统评价、系统决策与系统网络计划等系统工程方法分析解决实际问题的能力，为达成相关专业人才培养的目标奠定基础。
（二）课程基本理念以素质教育和创新教育为指导思想，贯彻知识、能力、素质相结合以及发展性、教与学良性互动的原则，注重理论讲解与方法应用的结合，使学员掌握系统工程的基本概念、原理和方法，并初步具有运用系统工程有关方法来解决实际问题的能力。
（三）课程设计思路在相关专业教育改革的基本理念的指导下，结合我校本科生培养目标和专业需求，进行本课程教学的总体框架设计；以系统工程方法论、系统建模与系统分析、系统预测、系统评价、系统决策和网络计划技术为主要章节，合理划分课程教学的重点掌握内容和一般了解内容，教学过程中适当引入国内外系统工程方向的新进展和新成果，保证课程的先进性和创新性；采用课堂讲解的方式实施教学，通过闭卷考试的方式考核学员对内容的掌握情况并评价教学效果。
二、课程目标（一）知识与技能使学员能够描述和解释系统工程的基本原理和方法，能够阐述系统工程基本概念，并能够对系统工程的基本理论、模型和方法加以灵活运用，举一反三。
（二）过程与方法使学员理解运用系统工程的原理和方法解决工程实际问题的本质，掌握系统工程的有关模型和方法。
系统论(SystemTheory)
系统论（SystemTheory）系统论是研究系统的一般模式，结构和规律的学问，它研究各种系统的共同特征，用数学方法定量地描述其功能，寻求并确立适用于一切系统的原理、原则和数学模型，是具有逻辑和数学性质的一门新兴的科学。
系统思想源远流长，但作为一门科学的系统论，人们公认是美籍奥地利人、理论生物学家L.V.贝塔朗菲（L.Von.Bertalanffy）创立的。
他在1952年发表“抗体系统论”，提出了系统论的思想。
1973年提出了一般系统论原理，奠定了这门科学的理论基础。
但是他的论文《关于一般系统论》，到1945年才分开发表，他的理论到1948年在美国再次讲授“一般系统论”时，才得到学术界的重视。
确立这门科学学术地位的是1968年贝塔朗菲发表的专著：《一般系统理论基础、发展和应用》(《GeneralSystemTheory;Foundations,Development,Applications》）,该书被公认为是这门学科的代表作。
系统一词，来源于古希腊语，是由部分构成整体的意思。
今天人们从各种角度上研究系统，对系统下的定义不下几十种。
如说“系统是诸元素及其顺常行为的给定集合”，“系统是有组织的和被组织化的全体”，“系统是有联系的物质和过程的集合”，“系统是许多要素保持有机的秩序，向同一目的行动的东西”，等等。
一般系统论则试图给一个能描示各种系统共同特征的一般的系统定义，通常把系统定义为：由若干要素以一定结构形式联结构成的具有某种功能的有机整体。
在这个定义中包括了系统、要素、结构、功能四个概念，表明了要素与要素、要素与系统、系统与环境三方面的关系。
系统论认为，整体性、关联性，等级结构性、动态平衡性、时序性等是所有系统的共同的基本特征。
这些，既是系统所具有的基本思想观点，而且它也是系统方法的基本原则，表现了系统论不仅是反映客观规律的科学理论，具有科学方法论的含义，这正是系统论这门科学的特点。
，贝塔朗菲对此曾作过说明，英语SystemApproach直译为系统方法，也可译成系统论，因为它既可代表概念、观点、模型，又可表示数学方法。
系统理论
系统理论随着世界复杂性的发现。
在科学研究中兴起了建立复杂性科学的热潮。
贝塔朗菲指出，现代技术和社会已变得十分复杂，传统的方法不再适用，“我们被迫在一切知识领域中运用整体或系统概念来处理复杂性问题”。
普利高津断言，现代科学在一切方面，一切层次上都遇到复杂性，必须“结束现实世界简单性”这一传统信念，要把复杂性当作复杂性来处理，建立复杂性科学。
正是在这种背景下，出现了一系列以探索复杂性为己任的学科，我们可统称为系统科学。
系统科学的发展可分为两个阶段：第一阶段以二战前后控制论、信息论和一般系统论等的出现为标志，主要着眼于他组织系统的分析；第二阶段以耗散结构论、协同学、超循环论等为标志，主要着眼于自组织系统的研究。
信息学家魏沃尔指出：19世纪及其之前的科学是简单性科学；20世纪前半叶则发展起无组织复杂性的科学，即建立在统计方法上的那些学科；而20世纪后半叶则发展起有组织的复杂性的科学，主要是自组织理论,系统科学诸学科都着眼于世界的复杂性，确立了系统观点也即复杂性方法论原则，系统观点是对近代科学以分析为主的还原主义方法论和形而上学思维方式的一个反动。
根据我们对复杂性的讨论以及系统科学的具体内容，我们可以把复杂性方法论原则概括为以下几个方面：1、整体性原则。
系统观点的第一个方面的内容就是整体性原理或者说联系原理。
从哲学上说，所谓系统观点首先不外表达了这样一个基本思想：世界是关系的集合体，而非实物的集合体。
整体性方法论原则就根据于这种思想。
系统科学的一般理论可简单概括如下：所谓系统是指由两个或两个以上的元素（要素）相互作用而形成的整体。
所谓相互作用主要指非线性作用，它是系统存在的内在根据，构成系统全部特性的基础。
系统中当然存在着线性关系，但不构成系统的质的规定性。
系统的首要特性是整体突现性，即系统作为整体具有部分或部分之和所没有的性质，即整体不等于（大于或小于）部分之和，称之为系统质。
与此同时，系统组分受到系统整体的约束和限制，其性质被屏蔽，独立性丧失。
系统的一般理论
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． 边界的存在是客观的，凡系统均有边界。但有些系统的边界并 无明确的形态，难以辨认。有些系统的边界有模糊性，系统质 从有到无是逐渐过渡的．复杂系统的边界还可能有分形特性， 一系统与其他系统在边界地段相互渗透，你中有我，我中有你， 无法通过有限的步骤完全区分开来．
关系为构成关系。有些夫妻还有同学或师生之类 的关系，对于家庭系统是非构成关系。
§2-4 等级层次原理
子系统和层次是刻画结构的两个主要工具 整体突现性原理提供了正确把握层次概念的理论依据．系统的整体质 是由元素相互作用而产生的质的飞跃，但在复杂巨系统中，从元素质 到系统质的根本飞跃不是一次完成的(简单系统可以看作是由元素层 次加上结构因素而直接飞跃到整体层次)，而是经过一系列部分质变 实现的，每发生一次部分质变，就形成一个中间层次；或者说，每出 现一个新的层次，就有一次新质的提升；一直到完成根本质变．形成 系统的整体层次．
– 整体性 :多元性加上相关性，产生了系统的整体性和统一性．凡 系统都有整体的形态，整体的结构，整体的边界，整体的特性， 整体的行为，整体的功能，以及整体的空间占有和整体的时间展 开等等． – 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. – 目的性(功能性) – 环境适应性 :任何一个系统都存在于一定的物质环境之中,它必然 也要与外界环境产生物质的、能量的和信息的 交换，外界环境的 变化必然会引起系统内部各要素之间的变化。系统必须适应外部 环境的变化。
海因里希安全法则
安全系统论原理系统原理就是运用系统理论对管理进行系统分析，以达到科学管理的优化目的。
系统原理的掌握和运用对提高管理效能有重大作用。
掌握和运用系统原理必须把握系统理论和系统分析。
1系统科学基本理论系统理论是指把对象视为系统进行研究的一般理论。
系统是指由若干相互联系、相互作用的要素所构成的有特定功能与目的的有机整体。
系统按其组成性质，分为自然系统、社会系统、思维系统、人工系统、复合系统等，按系统与环境的关系分为孤立系统、封闭系统和开放系统。
系统具有以下六方面的特性。
1.1整体性指充分发挥系统与系统、子系统与子系统之间的制约作用，以达到系统的整体效应。
1.2稳定性即系统由于内部子系统或要素的运动，总是使整个系统趋向某一个稳定状态。
其表现是在外界相对微小的干扰下，系统的输出和输入之间的关系，系统的状态和系统的内部秩序(即结构)保持不变，或经过调节控制而保持不变的性质。
1.3有机联系性即系统内部各要素之间以及系统与环境之间存在着相互联系、相互作用的关系。
1.4目的性即系统在一定环境下，必然具有达到最终状态的特性，它贯穿于系统发展的全过程。
1.5动态性即系统内部各要素间的关系及系统与环境的关系是时间的函数，即随着时间的推移而转变。
1.6结构决定功能的特性系统的结构指系统内部各要素的排列组合方式。
系统的整体功能是由各要素的组合方式决定的。
要素是构成系统的基础，但一个系统的属性并不只由要素决定，它还依赖于系统的结构。
2系统基本分析系统分析是就如何确定系统的各组成部分及相互关系，使系统达到最优化而对系统进行的研究。
它包括以下六个方面。
了解系统的要素，分析系统是由哪些要素构成的；分析系统的结构，研究系统的各个要素相互作用的方式是什么；弄清系统的功能；研究系统的联系；把握系统历史；探讨系统的改进。
3安全系统的构成从安全系统的动态特性出发，人类的安全系统是人、社会、环境、技术、经济等因素构成的大协调系统。
无论从社会的局部还是整体来看，人类的安全生产与生存需要多因素的协调与组织才能实现。
1.系统科学的原理与方法
Logistics System Study
学习《物流系统论》的三个考虑：
能够用系统的思想去理解物流:
例如：中国的万里长城释生活中与物流相关的问题：
例如：为什么计算机的CPU要采取快速的空运方式，而煤炭采取 缓慢的铁路运输方式？ 为什么到了夏季用电高峰，又要用汽车,像蚂蚁搬家一样用汽车 外运煤炭？ 为什么以前商品的多级批发渠道到零售商，现在通过配送中心直 接配送？ 为什么供应商开始管理零售商的库存？ 为什么电子商务能够迅速兴起？
系统思想的回顾
Retrospect of system thoughts
类 别 实例 内容 对系统论的主要贡献 1.世间万物由要素组 成，要素之间存在相 互联系； 2.要素的不同组合、不 同结构可以形成世间 万物； 3.将阴阳平衡思想应用 于医学，成功地分析 了人的生理系统，发 展了中国医学； 4.根据对军事对弈中敌 我彼此关系的分析， 提出的对策直接贡献 给了系统科学中的对 策理论。 《 易经 》与 用 独特 的爻 卦、 阴阳 体系 表征 世间 阴阳八卦 万物并解释世界 1.将阴 阳与 五行 结合 ，并 用此 表征 万物； 阴 阳 五 行 2.把人 作为 一个 完整 的复 杂， 利用 和 《皇 帝内 阴 阳平 衡、 天人 相应 原理 解释 人体 经》 生理现象； 3.提出 对人 的疾 病要 辨证 施治 ，是 传统中医中药学发展的理论基础。 对 军事 、自 然、 社会 等现 象进 行论 争 ，形 成了 中国 独有 的军 事（ 《孙 诸 子百 家与 子 兵法 》、 自然 科学 （日 晷） 、道 著 名系 统工 德 和社 会伦 理（ 儒家 等） 体系 ，并 程案例 将 其应 用于 具体 的工 程项 目（ 都江 堰等）
其他参考资料
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)
《系统工程导论》重点内容总结
《系统工程导论》重点内容第一章系统与系统工程1、《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。
2、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，因而对整体性和统一性的认识也是不完全的3、马克思、恩格斯的辩证唯物主义认为，物质是世界由许多相互联系、相互制约、相互依赖、相互作用的事物和过程形成的统一整体，这也就是系统的实质。
4、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工具，它在唯物主义那里取得了哲学的表达形式，在运筹学和其他系统科学那里取得了定量的表达方式，在系统工程那里获得了丰富的实践内容。
”5、“系统”一般认为是“群”与“集合”的意思。
6、系统的定义：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。
7、系统的概念包括以下五个要点：（1）由两个或两个以上的元素组成；（2）各元素之间相互联系、相互依赖、相互制约、相互作用；（3）各元素协同运作，使“系统”作为整体具有各组成元素单独存在时所没有的某种特定功能；（4）系统是运动和发展变化的，是动态的过程；（5）“系统”的运动具有明确的目标；由此可见，一台机器、一个部门、一项计划、一个研究项目、一种组织、一套制度都可看成一个系统。
8、在现实世界中，任何一个系统都是可分的。
因此，系统是有层次的，任何一个系统都有它的层次结构、规模、坏境与功能9、从系统的定义可以看出，所有系统都具有以下几个共同特性：（1）层次性：层次性是系统最基本的特性之一。
系统本身又属于另外一个更强大的子系统，这就充分反映了系统所具有的层次性。
（2）整体性：系统整体性说明，具有独立功能的系统要素以及要素间的相互关系（相关性、阶层性）根据逻辑统一性的要求，协调存在于系统整体之中。
（3）集合性。
集合就是把具有某种属性的一些对象看成一个完整的整体，从而形成一个集合，集合离的各个对象叫做集合的要素（子集），系统的集合性表明，系统是由两个或两个以上可以互相区别的要素组成的。
一般系统论的主要内容及其应用
一般系统论的主要内容及其应用一般系统论的主要内容及其应用研究系统思想和系统方法的哲学理论﹐又称系统观。
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﹐这就是系统普遍存在性的哲学基础。
系统思想和系统方法又为辩证唯物主义的发展提供了素材。
也有人将系统思想和一般系统论称为系统论﹐与控制论和信息论一起俗称三论。
研究复杂系统的一般规律的学科﹐又称普通系统论。
现代科学可按所研究的对象系统的具体形式划分成各门学科﹐如物理学﹑化学﹑生物学﹑经济学和社会学等﹔也可按研究方法划分成两大类别﹐即简单系统理论和复杂系统理论。
一般系统论是研究复杂系统理论的学科﹐着重研究复杂系统的潜在的一般规律。
历史背景系统的存在是客观事实﹐但人类对系统的认识却经历了漫长的岁月﹐对简单系统研究得较多﹐而对复杂系统则研究得较少。
直到20世纪30年代前后才逐渐形成一般系统论。
一般系统论来源于生物学中的机体论﹐是在研究复杂的生命系统中诞生的。
1925年英国数理逻辑学家和哲学家N.怀特海在《科学与近代世界》一文中提出用机体论代替机械决定论﹐认为只有把生命体看成是一个有机整体﹐才能解释复杂的生命现象。
1925年美国学者A.J.洛特卡发表的《物理生物学原理》和1927年德国学者W.克勒发表的《论调节问题》中先后提出了一般系统论的思想。
1924～1928年奥地利理论生物学家贝塔朗菲﹐L.von多次发表文章表达一般系统论的思想﹐提出生物学中有机体的概念﹐强调必须把有机体当作一个整体或系统来研究﹐才能发现不同层次上的组织原理。
他在1932年发表的《理论生物学》和1934年发表的《现代发展理论》中提出用数学模型来研究生物学的方法和机体系统论的概念﹐把协调﹑有序﹑目的性等概念用于研究有机体﹐形成研究生命体的三个基本观点﹐即系统观点﹑动态观点和层次观点。
1937年贝塔朗菲在芝加哥大学的一次哲学讨论会上第一次提出一般系统论的概念。
第1章 现代系统理论的基本内容
16
• 数学中的相似关系
–在等价中削去传递性，这是一种约束，较等价关系 弱的关系，“一般相似”不能有传递性。儿子像父 亲，儿子像母亲，但父母不见得相象。数学中这种 种运算也可看作“关系”，而运算更广泛的认识， 可认为是一种映射，故映射又看作关系(数学中“关 系”之定义由映射开始原因就在于此)，“集合”可 看作关系之集合。数学中关系很多，而且还不断寻 找新的关系和其重要结果，又如，同构类关系是一 种复合重要关系(集合映射和运算之结合)。
22
关系的关系
• 种属关系：一个“关系”的外延被另一个关系的外延全部包括， 成为其中一部分，外延大者称为种关系，小者称为属关系，但其 内涵内容正相反“种关系”内涵小，“属关系”内涵除“种关系” 内涵之外，尚有独立所有者。 • 并列关系：在一个种关系下，平行的两个或多个属关系，其外延 互相排斥者（不能兼者）。 • 交叉关系：“关系”的内涵与外延，部分不同，部分相同者。 • 同一关系：两个关系外延完全相同，但内涵不同或不完全相同者， （体现事物多剖面特性） • 对立关系：是一种特殊形式，即并列关系中其外延相互对立，处 在两端位置的属概念。 • 矛盾关系：也是一种特殊并列关系及对立关系，外加两个属关系 外延的和等于种关系的外延。 • 功能关系、结构关系及约束关系结合具体系统存在时（具体的体 系结构）可具有以上关系。 23
12
系统的定义及其要点解释
• “关系”之概念
–这是一个重要概念，是核心概念之一，因为它反应 了事物间之普遍联系、互相作用、互相影响，再概 括一步可视为“运动”、运动状态、运动结果之具 体关系，还可叠套发生作用形成复合关系。 –人们通常按一定特征将“关系”分为很多种类，如 物理关系、化学关系、数学关系、人际社会关系类 (如朋友关系、婚姻关系、血缘关系、法律关系、感 情关系等)，不同类别关系有不同之定义和特性
系统科学与系统工程概述
第一章系统科学与系统工程1.1系统科学半个多世纪以来，在国际上“系统”作为一个研究对象引起了很多人的注意，吸引了众多领域的专家从事研究和应用，并逐步形成了一门新兴的学科体系，即“系统科学”。
“系统”（system）这一概念来源于人类长期的社会实践。
人们认识现实世界的过程是一个不断深化的过程。
在古代，哲学家往往把世界看成一个整体，寻求共性和统一，但由于科学技术理论的贫乏，又缺乏观测和实验手段，所以对很多事物只能看到一些轮廓和表面现象，往往是只见森林而不见树木。
随着科学技术的发展，理论逐渐丰富，工具与手段更先进了，认识也逐步深化，但仍受到当时科学技术水平的限制和世界观的局限，往往又只看到一些局部现象，致力于对微观现象的研究，以致只见树木而不见森林。
进入19世纪以来，认识不断深化。
在对个体、对局部有了更多、更深的了解以后，再把这些分散的认识联系起来，才看到了事物的整体，以及构成整体的各个部分之间的相互联系，从而形成了科学的系统观。
现代科学的发展比过去更要求在多种学科门类之间进行相互渗透，这是在更深刻地分析的基础上向更高一级综合发展的新阶段，因而出现了许多交叉学科与边缘学科。
系统科学也就是在这种背景下，在研究控制论、信息论、运筹学和一般系统论的过程中产生的一门交叉性学科。
现在它已发展成与自然科学、社会科学并列的基础科学，是一门独立于其他各门科学的学科。
1.1.1什么是系统“系统”一词来源于拉丁语的systema，一般认为是“群”与“集合”的意思。
长期以来，它存在于自然界、人类社会以及人类思维描述的各个领域，早已为人们所熟悉。
它频繁出现在学术讨论和社会生活中，但不同的人或同一个人在不同的场合会对它赋予不同的含义。
究竟什么是系统呢？我们在此采用钱学森给出的对系统的描述性定义：系统是由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合的具有特定功能的有机整体。
这个定义与类似的许多定义一样，指出了作为系统的三个基本特征：●系统是由若干元素组成的；●这些元素相互作用、相互依赖；●由于元素间的相互作用，使系统作为一个整体具有特定的功能。
系统理论
程的科学， 研究对象是 控制系统。
传递 教学信息的 出发点和归 宿在于教学
立，认为： 系统正是通 过获取、传 递、加工与
信息论
处理信息而 实现其有目 的的运动。
教学信 息论是研究 教学过程中 师生间的教
学家塔朗菲 创立，认为 ：世界上的 一切事物、
系统论
现象和过程 几乎都是有 机整体且自 成系统、互 为系统。
教育系 统把教育视
1969 年，比利时 物理学家普 耗利散高结 津提出 ，构论耗散结构 论者认为： 系统只有在 远离平衡的 条件下，才 有可能向着 有秩序、有
联邦 德国科学家 哈肯创立。 协系同统论 从无序 到有序的过 程中，不管 原先是平衡 相变，还是 非平衡相变 ，都遵守相
法国 突数变学论 家托姆 创立，突变 论通过对事 物结构稳定 性的研究， 来解释事物 质变规律的
环境 教学 媒体
过程
教师 学生
目的 学习材料 效果
1.系统科学方法的特点包括（ ） A.综合性、模块化、最优化 B.系统性、综合性、最优化 C.整体性、综合性、最优化 D.系统性、模块化、最优化
2.系统科学理论的 “新三论”是指：（ ）、（ ）、（ ）。 A.信息论 B.控制论 C.协同论 D.系统论 E.突变论 F.耗散结构论
视听 理论
系统 理论现代教育技术 Nhomakorabea传播 理论
学习 理论
教学 理论
现代教育技术理论基础——
2.1 系统科学理论
问题引入
• 系统是“相互作用的诸要素的复合体”，或是“处于一定相互联系中、 与环境发生关系的各个组成部分的整体”。
——一般系统论创始人贝塔朗菲（Bertalanffy，Ludwig von）
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引言: Who/Where
Who/Where?
Who Where
—— 学生为主体，教师为主导。 —— 将课堂内外的学习结合起来！
引言: How
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
上课及考核
主要参考书
梁军, 赵勇. 系统工程导论. 化学工业出版 社. 2005.3 陈宏民. 系统工程导论. 高等教育出版社. 2006.4月 汪应洛. 系统工程. 机械工业出版社. 2008. 第四版 梁迪, 董海. 系统工程. 机械工业出版社. 2005.6
系统科学与应用举例
对于我们今天生活中所关心的各种社会经济问题， 如经济改革、价格问题、体制改革及各种政策的出 台都是要经过充分的系统的论证，这些都与系统科 学有关。例如： 粮食价格的调整：影响肉、菜、生活用品等等，从 而影响整个社会的物价。 燃料能源价格：影响原材料、产品及整个物价 银行利率：影响消费与积累，反应了国家的经济政 策 外汇牌价：主要用于调节进出口政策，同时反应了 一个国家的经济实力
系统科学的应用举例
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” 东汉时期形成的“二十四节气” 周秦到西汉时期的“皇帝内经”。
Hale Waihona Puke 将来在我们的实际工作中，我们会遇到许许多 多的系统问题，比如： 企业的长远规划：综合考虑企业发展、实力、 原材料、能源、技术、市场、国家政策等。 新产品开发：考虑市场、企业开发技术与实力、 销售网络、经济条件等 区域规划：考虑区域特征、交通、历史、地理 等 大项目管理：经过立项、论证、实施、…
系统量 非加和原理W≠Σpi W代表整体，p代表部分 ① W > Σp i ② W < Σp i 2.3 系统的结构 系统之间一切联系方式的总和，称为系统的结 构。 空间结构和时间结构，时空混合结构（如，树 的年轮） 对称结构与非对称结构 深层结构与表层结构 硬结构与软结构
d.f.3 Si为S的一个子系统，若它同时满足条件： 1）Si S, 2） Si本身是一个系统。
非系统 d.f.2 对象集合N如果满足以下两个 条件之一： 1）N中只有一个不可再分的对象； 2）N中不同对象之间没有按一定方式联成 一体， 则称N 为一个非系统。 2.2 整体突现原则 系统质或整体质若干事物按某种方式互相 联系而形成一个系统，就会产生出它的 组分的总和所没有的新性质，叫做系统 质或整体质。即，整体多于部分之和。
d.f.4 系统的划分 设系统S`被划分成n 个子系 统S1,S2,…,Sn,则如果有 ①完备性 ②独立性 S ` S1 S2 ... Sn , i j 则S1,S2,…,SS S` i S j 的划分 n称为
2.4 等级层次原理 2.5系统的环境 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。 S`=U – S, U表示宇宙全系统 但不可能也无必要列举S与S`中一切事物 的联系，一般定义S`的环境： E为U中一切与S有不可忽略的联系的事物 ES {x x S `且与S有不可忽略的联系} 之总和
§1 系统科学论
1.1系统科学的对象和特点
系统科学——从系统的角度观察客观世界 所建立起来的科学知识体系，就是系统 科学，是以系统问题、系统现象为研究 对象的学科。
系统科学的思想来源于古代人类社会实践。我国 古代就有许多运用朴素的系统思想解决实际问 题的例子。
案例1：都江堰水利工程
战国时期秦国李冰父子设计修建的都江堰水利 工程，它包括“鱼嘴”岷江分水工程，“飞沙堰” 分洪排沙工程，“宝瓶口”引水工程三大主体工程 和120个附属渠堰工程，工程之间的联系处理得恰到 好处，形成一个有机整体，兼有防洪、排沙、灌溉、 漂木、行舟等多种功能，渠道上设置了水尺，根据 测得的水位，多级分水，合理控制分水流量，使汹 涌急流的岷江化害为利，灌溉了成都平原上 14 个县 的几百万亩粮田。工程完工后，又建立了一套岁修 养护制度，每年按规定淘沙修堤，因此，虽然该工 程经历二千多年，至今仍发挥着效益，该工程堪称 我国古代运用系统思想解决实际问题的典范。
§2 系统的一般理论
2.1 系统、元素、非系统 系统是由相互制约的各部分组成的具有一定功能 的整体。 系统的集合描述：d.f.1如果对象集S满足下列两个 条件：1）S中至少包含两个不同对象；2）S中 的对象按一定方式相互联系在一起， 则称S为 一个系统，S中的对象为系统的元素。 元素的基元性、不可分性和对于系统的相对性。 系统的特征：1）多元性 2）整体性 3）相关性(鲶 鱼效应、木桶原理） 系统必为一个整体，但整体不一定是系统！
哲学
系统科学 （桥梁）
系统论（观） 系统科学辩证法 系统科学方法论 系统科学认识论 系统科学史…… 简单巨系统 开放的复杂巨系统 信息学 控制学，运筹学， 事理学 系统工程， 控制工程，信息工程
基础科学 技术科学
工程技术
（社会实践）
1.3系统科学与其他系统的关系 系统科学既不属于自然科学又不属于社会 科学，是一门独立的学科门类。而且是横断科 学，任务是为一切研究领域提供用系统观点考 察对象的一般原理和方法。 系统科学与非线性科学 系统科学与复杂性科学 1.4 系统科学的背景和产生 信息学的渊源可以追溯到19世纪发明电话和电 报 控制学的渊源可以追溯到瓦特蒸汽机调速器对 自动调节技术的应用 20 世纪30年代伺服系统理论，维纳控制论
1.4 系统科学的背景和产生
70年代前后是系统科学发展迅速时 间，重大进展由以下三个： ①以理论自然科学和数学的最新研究成 果为依托，出现了一系列基础科学层次 的系统理论；②社会系统工程问题；③ 系统科学体系的建立。 代表贡献者：①贝塔朗菲，一般系统理论 ②哈肯，协同学 ③钱学森体系
结论：40`s产生了系统科学体系的一批 “构件”， 但尚未组织成一个有机整体； 70`s，构件进一步齐全完善， 而且形成 初步的结构框架， 作为一种知识系统的 系统科学在整体上算是形成了！ 1.5系统科学的中国学派 钱学森先生对系统科学的贡献：①他是我 国系统科学论研究的发动者和带头人， 提供了持续的推动；②他是这一研究中 主要思想、观点的提出者；③他提出了 系统科学论的研究方法。
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。
案例2：丁渭主持皇宫修复
北宋年间，汴都（今河南开封）的宫室在遭到火灾以 后，大臣丁渭奉命修建，修建工程的泥土、石料、木 材等建筑材料都需从郊外由旱道运到建筑现场，另外， 完工后的建筑废弃物又要从旱道运出城外。这在当时 是需要花费大量的人力、物力和材力的，丁渭根据工 程实际，设计出了一套方案，就是在工地前面的大街 上挖取泥土使用，几天以后，大街被挖成了巨沟，并 通过护城河与汴河相通，河水流入沟中，船只可直接 由汴河驶入工地，于是便可从四面八方运来建筑材料， 再也不需经过郊区码头起卸，然后用陆运搬到工地的 繁重手续了，在工程将要结束时，再把废弃的瓦砾、 灰土等投入巨河，平土以后，重新成为大街。这一设 计方案由于系统解决了取土、运输、清除废料和修复 街道等多项任务，因此节省了大量的人力、物力和财 力，并使工程提前完工。
系统的各种形态
自然界所面临的系统是各种各样的， 它们以各种各样的形态存在于这个五彩 缤纷的世界。因此，我们就可以按照系 统在自然界存在的形态及性质，将系统 分为各种各样的类型。
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。
第一章 系统科学与系统的一般理论
基本内容
§1 系统科学论 1.1 系统科学的对象和特点 1.2 系统科学的体系结构 1.3 系统科学与其他学科的关系 1.4 系统科学的背景和产生 1.5 系统科学的中国学派
§2. 系统的一般理论 2.1 系统、元素、非系统 2.2 整体突现原理 2.3 系统的结构 2.4 等级层次原理 2.5 系统的环境 2.6 系统的行为和功能 2.7 系统的环境互塑共生原理 2.8 系统的秩序 2.9 系统的演化
系统的边界 系统和环境分开来的某种界限。 系统和环境相互作用、相互联系是通 过交换物质、能量、信息实现的。开放性 与封闭性 2.6系统的性质和功能 系统在内部联系和外部联系中表现出 来的特性和能力，称之为系统的性质。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。 系统的功能：①普遍性，②多样性，③环境 性(环境适应性-春捂秋冻) 元素、结构、环境三者共同决定系统的功能。
1.4 系统科学的背景和产生
运筹学和系统工程的渊源19 世纪末出现 的垄断性大企业对经营管理技术的需要。 泰勒制、爱尔朗排队问题；20世纪30年 代出现的投入、产出模型，康的工业生 产组织与计划，即线性规划问题。 最强大的动力来自于战争的需要，第二 次世界大战是定量化理论和工程技术发 展的里程碑。