武汉大学选修课系统工程概论chap1系统与系统科学精品PPT课件
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《系统工程概述》课件
系统工程的应用领域
01
航空航天领域
涉及复杂系统设计、开发和优化， 如飞机、卫星等。
能源领域
涉及能源系统规划、设计和运行， 如核能、太阳能等。
03
02
交通运输领域
涉及交通系统规划、设计和管理， 如城市交通、高速公路等。
制造业领域
涉及生产系统设计、优化和管理， 如生产线、企业资源计划等。
04
02
系统工程的基本原理
系统动态性原理
总结词
系统动态性原理是指系统的状态和性能会随着时间的 变化而发生变化，这种变化具有一定的规律性和可预 测性。
详细描述
系统动态性原理认为系统的状态和性能是随时间变化的 ，这种变化具有一定的规律性和可预测性。在系统的运 行过程中，各种因素都会对系统的状态和性能产生影响 ，导致系统的输出发生变化。因此，在分析和设计系统 时，需要充分考虑系统的动态特性和可预测性，了解系 统状态和性能的变化规律，以便更好地控制和管理系统 。同时，也需要根据系统的动态变化及时调整系统的结 构和参数，以保持系统的稳定性和可统相关性原理
要点一
总结词
系统相关性原理强调系统内部各组成部分之间的相互联系 和相互作用，这些联系和作用是通过一系列的输入、转化 和输出过程实现的。
要点二
详细描述
系统相关性原理认为系统的各个组成部分之间存在着密切 的关联和相互影响。这些联系和作用是通过输入、转化和 输出过程实现的，即一个组成部分的输入可能是另一个组 成部分的输出，经过一系列的转化过程，最终形成系统的 输出。因此，在分析和设计系统时，需要充分考虑各个组 成部分之间的关联和相互作用，以及它们对系统整体性能 的影响。
总结词
人类历史上最复杂的工程之一
详细描述
系统科学的体系与系统工程(ppt 34页)PPT学习课件
系统工程的原理和方法，适用于一切系统(包括物质的和非物质的)，如自然系统、社会经济系统、经营管理系统……，而不限于某种特
定的工程物质对象。
图6 人类首次登上月球 物质系统 Physical systems 外加磁/电场中的磁/电介质系统 ④进行优化计算或仿真实验。
国时的子思、孟子提出了“天人合
一”的思想。这些学说都把宇宙看 作一个整体。
5.4.2 工业工程方法论的体系
• IE专门技术与系统工程方法 相结合现代IE的标志之一。
• 在IE的研究与应用中，要充 分认识其方法论的意义和系 统工程在整个IE方法与技术 体系中的支配地位。
• 参照系统工程中的霍尔三维 结构，可将IE方法论的形式 体系归结为图8。
系统诊断与分析
系统规划与设计
系统实施与运行
划分依据
系统起源 要素性质 要素数量 与时间关系 与外界作用
认识论
系统类型
自然系统 Natural systems 人工系统 Artificial systems 物质系统 Physical systems 概念系统 Conceptual systems 简单系统 Simple systems 复杂系统 Complex systems 动态系统 Dynamic systems 静态系统 Static systems 孤立系统 Island systems 封闭系统 Closed systems 开放系统 Open systems 黑色系统 Black systems 白色系统 Whitening systems 灰色系统 Grey生物系统 工程系统，社会系统，管理系统 矿藏系统，生物系统，技术系统 法律系统，文学系统，艺术系统 原子系统，简单工具 生命系统，生产系统，社会系统 气象系统，生物系统，生产系统 建筑物，地图 宇宙飞船的密封仓 外加磁/电场中的磁/电介质系统 生命系统，经济系统，社会系统 银河系外遥远星座，待设计产品 可拆卸的机器，已解决的问题 农业系统，人体系统
定的工程物质对象。
图6 人类首次登上月球 物质系统 Physical systems 外加磁/电场中的磁/电介质系统 ④进行优化计算或仿真实验。
国时的子思、孟子提出了“天人合
一”的思想。这些学说都把宇宙看 作一个整体。
5.4.2 工业工程方法论的体系
• IE专门技术与系统工程方法 相结合现代IE的标志之一。
• 在IE的研究与应用中，要充 分认识其方法论的意义和系 统工程在整个IE方法与技术 体系中的支配地位。
• 参照系统工程中的霍尔三维 结构，可将IE方法论的形式 体系归结为图8。
系统诊断与分析
系统规划与设计
系统实施与运行
划分依据
系统起源 要素性质 要素数量 与时间关系 与外界作用
认识论
系统类型
自然系统 Natural systems 人工系统 Artificial systems 物质系统 Physical systems 概念系统 Conceptual systems 简单系统 Simple systems 复杂系统 Complex systems 动态系统 Dynamic systems 静态系统 Static systems 孤立系统 Island systems 封闭系统 Closed systems 开放系统 Open systems 黑色系统 Black systems 白色系统 Whitening systems 灰色系统 Grey生物系统 工程系统，社会系统，管理系统 矿藏系统，生物系统，技术系统 法律系统，文学系统，艺术系统 原子系统，简单工具 生命系统，生产系统，社会系统 气象系统，生物系统，生产系统 建筑物，地图 宇宙飞船的密封仓 外加磁/电场中的磁/电介质系统 生命系统，经济系统，社会系统 银河系外遥远星座，待设计产品 可拆卸的机器，已解决的问题 农业系统，人体系统
《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.
《系统工程概述》PPT课件
柏 拉 图 的 宇 1.系统地发展了辩证法；
系、系统的结构
宙观
2.宇宙最初由两个三角形发展而来。
、系统的功能、
亚 里 斯 多 德 1.创造了形式逻辑，系统研究了思维规律； 系统的演化等方
的 三 段 论 和 2.提出了三段论和整体论；
面具有丰富而深
整体论
3.提出运行的天体是物质实体。
刻的研究成果。
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4
近 现 代 西 方 自 然 科 学 的 系 统 思 想
哥白尼的《 天体运行论 培根的《新 工具论》 笛卡尔的《 方法论》和 《解析几何 学》 马克思的系 统思想
反映系统思 想的其他科 学成果
1.对复杂的天体系统有深刻研究； 2.提出日心说。 1.对科学研究方法有独到研究； 2.提出定性—归纳推理的研究方法。 1.将几何学代数化，创立了解析几何； 2.提出了数学—演绎的研究方法； 3.提出了质量、时间、空间三个基本量纲； 4.提出“我思固我在”。 1.提出了辩证法和唯物主义； 2.提出了辩证法三个规律。 1.取得了人类历 史上 一系 列最 重大 的科 学发 明； 2.创立了物理学 、化 学、 生物 学等 自然 科学 及其分支；
1.将管理对象、 管理过程作为一 个整体进行研 究，促进了人们 对管理系统内组 成要素、要素之 间关系的认识； 2.将理论应用于 管理工程实践， 创造了人类奇 迹； 3.系统论及相关 理论直接出现。
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6
整体思想和联系思想是科学系统思 想的核心与实质。
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7
二、系统工程的理论的形成与发展
系统理论包括：
1、老三论（形成于二十世纪四十年代）：一般系统论、 控制论和信息论。 2、新三论（形成于二十世纪七十年代）：耗散结构理 论、协同论和突变论。
系统工程概论（PPT31页）
9. 工程決策程序
10. 產品從研發到完成，系統工程人員不斷的在做 工程決策。重大的決策，影響時程、功能及成本甚 鉅，為使決策允當，應建立重大決策系統化程序， 以防匆忙疏失。
11. 型態管理
12. 產品系(pǐn xì)統從研發開始，即應開始型態管
理，任何需求變更必須經正式程序，確保需求者與
研發者保持即時(Real Time)的溝通。
XX年度
• 確立系統/分系統基本型 態規格
• 研發策略評估
• 採用有效方案消除不 確定之相關問題
• 確定更精確預算需求
• 修訂研發測試總計劃
• 驗證確定關鍵風險項目
• 平行研發項目擇優定案
• 提報全型開發工作計劃
9
全型開發工作(gōngzuò)內容
第二(dìèr)階段里
程碑
階段資料輸入：
時程 工作項目
8. 設計評估
9. 管理單位按既定目標時程及工作計劃，訂定評估及 檢討工作。對每一關鍵系統、產品組件，階段設計完 成或重要研發程序完成，建立評估制度。
17
第十七页，共31页。
7. 介面整合
8. 大型系統之介面問題，從研發開始即不斷發生， 直到研發完成，計劃管理人員及系統工程人員，不 斷的處理介面問題。因此訂定必要的程序、規範， 可有效降低衝突，提高工作效率。
18
第十八页，共31页。
10. 組織與產品責任分工(fēn gōng)
11. 產品架構與單位組織間之明確定義，是確保成功 之關鍵。不當的組織分工(fēn gōng)，造成產品開發 之權責不明，介面混淆不清，造成成本及效率問題。
12. 人員及訓練
13. 大型系統的研發，人力龐大，將需求各式的專業 或專長訓練。早期的需求認定，及早培育，或引進專 家，或舉辦在職訓練，將可縮短研發時間。
武汉大学选修课系统工程概论chap 1 系统与系统科学
《系统工程概论》
主讲教师： 罗 强
李小平
武汉大学 水利水电学院
1
罗强：
E-mail：qluo@ 地址：武汉大学水利水电学院农水楼305室
李小平：
Telphone: 68772202 地址：武汉学计划
1.课程性质： 2.学分/学时： 3.上课时间： 4.上课地点： 6.成绩评定： 全校公选课 2学分/36学时 1-13周，周四12－14节 1区3－402教室 平时成绩40%，期末60%
•20世纪30年代末，战争需要，研制雷达系统，产生运筹学
•运筹学的贡献：把系统有效运行的制约因素和要实现的目标 这一共性，概括成一种数学模式：联立约束方程和目标函数 并求解 •运筹学的成熟标志：瓦格纳（1969）《运筹学原理和对管理 决策的应用》
17
发展过程
•控制论（维纳，1894-1964）：关于动物和机器中控制和通 信的科学，基础是自动控制技术和统计数学 •它对系统科学的贡献：提炼出了包括生物系统和人工系统 的共性和规律，提炼出的概念：目的、行为、通信、输入、 输出、反馈、控制等，及在这些概念上的模型，联系着理论 与应用 •信息学（申农，1948）：对系统的信息传递和处理过程规 律 •计算机技术（1948）：不单是威力巨大的计算手段，标志 着人类对信息处理本质的认识，即人的智能机理，实现了人 的信息处理的智能可以部分由人造物代替
•强调全局观念、从全局出发合理使用局部、最终求得 全局效果最佳，从而找到精确计算后的获胜对策
13
•综合起来，系统思想是进行分析与综合的辩证思 维工具，它在辩证唯物主义那里取得了哲学的表 达形式，在运筹学等学科那里找到了定量的表达 形式，在系统工程这里获得了丰富的实践内容 •系统思想是从经验到哲学、从思辩到定性再到定 量的发展过程
主讲教师： 罗 强
李小平
武汉大学 水利水电学院
1
罗强：
E-mail：qluo@ 地址：武汉大学水利水电学院农水楼305室
李小平：
Telphone: 68772202 地址：武汉学计划
1.课程性质： 2.学分/学时： 3.上课时间： 4.上课地点： 6.成绩评定： 全校公选课 2学分/36学时 1-13周，周四12－14节 1区3－402教室 平时成绩40%，期末60%
•20世纪30年代末，战争需要，研制雷达系统，产生运筹学
•运筹学的贡献：把系统有效运行的制约因素和要实现的目标 这一共性，概括成一种数学模式：联立约束方程和目标函数 并求解 •运筹学的成熟标志：瓦格纳（1969）《运筹学原理和对管理 决策的应用》
17
发展过程
•控制论（维纳，1894-1964）：关于动物和机器中控制和通 信的科学，基础是自动控制技术和统计数学 •它对系统科学的贡献：提炼出了包括生物系统和人工系统 的共性和规律，提炼出的概念：目的、行为、通信、输入、 输出、反馈、控制等，及在这些概念上的模型，联系着理论 与应用 •信息学（申农，1948）：对系统的信息传递和处理过程规 律 •计算机技术（1948）：不单是威力巨大的计算手段，标志 着人类对信息处理本质的认识，即人的智能机理，实现了人 的信息处理的智能可以部分由人造物代替
•强调全局观念、从全局出发合理使用局部、最终求得 全局效果最佳，从而找到精确计算后的获胜对策
13
•综合起来，系统思想是进行分析与综合的辩证思 维工具，它在辩证唯物主义那里取得了哲学的表 达形式，在运筹学等学科那里找到了定量的表达 形式，在系统工程这里获得了丰富的实践内容 •系统思想是从经验到哲学、从思辩到定性再到定 量的发展过程
《系统工程基础概述》幻灯片PPT
功能图
功能树
构造树
装配图
功能图
装配图
构造树和功能树
• 提出方案往往不是一个人的事，通常 可能是在一个小组或组织的讨论中完 成的。因此提出方案的有关人员之间 要互相启发，以形成一种便于发挥创 造性思维的宽松环境。
1、发表意见时应注意：
① 集中一个题目，用易懂的语 言 简洁地表达；
② 绝不允许批判别人的想法；
20世纪中总体开展情况
40年代是现代系统工程的起点；
50年代，系统工程方法全面形成；
60年代之后，系统工程方法取得突破；
70年代之后，系统工程应用范围不断扩大，由工程 系统工程开展到复杂系统工程，特别是复杂巨系统 工程；
70年代中后期，软系统思想出现，并创造出一些面 向更复杂系统的方法。
竞争制胜的关键
• 目标的定位依据
3. 系统方案综合
• 按照问题的性质及总的目标要求，形成一 组可供选择的系统方案(即方针、活动程序 等)，方案中要明确所选系统的构造和相应 参数(优缺点、本钱等)。
提出方案
1、其他事物中的原理借鉴过 来，在类比中引伸。
2、把一个整体功能分解成小 的功能子块，小功能再分解，形 成功能树，直到最小层的功能可
头 脑
③ 欢送各抒己见；
风
④ 想法越多越好；
暴 法
⑤ 鼓励以别人的想法为启示加 以
修改或构成自己的新想法。
2、作用：
能在短时间内得到许多意见，
4.
系统分析
对已提出方案的特征进展研究，对方案被 采用时可能会出现的情况进展分析、预测。
＆ 主要内容： ★允许性分析 ★可行性分析 1、负作用的分析； 2、潜在问题的分析； 3、敏感性分析； 4、费用效果分析。
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(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
《系统工程理论》课件
详细描述
随着大数据技术的快速发展，系统工程领域 也开始探索如何利用大数据技术进行系统建 模、分析和优化。这包括利用大数据技术进 行系统性能评估、预测和决策支持等方面。
复杂系统的研究
总结词
复杂系统是当前研究的热点之一，需 要研究如何对复杂系统进行建模、分 析和控制。
详细描述
复杂系统是由大量相互作用的元素组 成的系统，其行为往往难以预测和控 制。因此，需要研究如何对复杂系统 进行建模、分析和控制，以实现系统 的优化和改进。
《系统工程理论》 ppt课件
目录
• 系统工程理论概述 • 系统工程的基本原理 • 系统工程的方法论 • 系统工程的应用实践 • 系统工程的前沿研究
01 系统工程理论概述
系统工程的定义与特点
总结词
系统化、综合化、模型化
详细描述
系统工程是一门跨学科的综合性科学，它采用系统化的方法，综合各个领域的 理论知识和技术手段，通过建立模型来描述系统的结构和功能，以达到系统的 最优化。
系统开放性原理
• 总结词：系统开放性原理强调系统与外部环境之间的相互联系和相互作用，系 统通过与外部环境的交换获得所需资源并释放废弃物。
• 详细描述：系统开放性原理认为任何系统都不是孤立的，而是与外部环境相互 依存、相互作用的。系统需要不断地与外部环境进行物质、能量和信息的交换 ，以维持其正常的功能和运行。同时，系统也需要适应外部环境的变化，不断 调整自身的结构和行为。
系统层次性原理
• 总结词：系统层次性原理揭示了系统的层次结构，不同层次具有不同的功能和 特征，层次之间存在着控制和协作的关系。
• 详细描述：系统层次性原理认为任何系统都可以划分为不同的层次，每个层次 都有其特定的功能和特征。在层次结构中，上层对下层进行控制和协调，而下 层则向上层提供服务和支持。这种层次结构使得系统具有更好的稳定性和可控 性。
武汉大学选修课系统工程概论chap 1 系统与系统科学(精选)共50页
武汉大学选修课系统工程概论chap 1 系统与系统科学（精选）
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·
相关主题
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19
发展过程
•耗散结构理论（普利高津，1969）：在开放且远离平衡情 况下，系统通过和环境进行物质与能量交换，一旦某个参量 变化达到一定的阈值，就可能从原来的无序状态自发转变到 在时间、空间和功能上的有序状态
•协同学理论（哈肯，1969）：一个系统从无序到有序的关 键不在于系统是平衡或非平衡，也不在于离平衡有多远，而 是通过系统内部各子系统之间的非线性相互作用，在一定条 件下，能自发产生在时间、空间和功能上稳定的有序结构， 这就是自组织
《系统工程概论》
1
罗强：
E-mail： 地址：武汉大学水利水电学院农水楼305室
李小平：
Telphone: 68772202 地址：武汉大学水利水电学院农水楼309室
2
一、教学计划
1.课程性质：
全校公选课
2.学分/学时： 2学分/36学时
3.上课时间：
1-13周，周四12－14节
4.上课地点：
1区3－402教室
• 目前灌溉面积已达40余县，１９９８年超过一千万亩。都 江堰水利工程的三个子工程融为一个整体，巧妙配合实现了 彻底排沙、最佳水量的自动调节的作用。
9
鱼嘴分水堤
10
飞沙堰溢洪道
11
12
•现代科学技术使系统思想定量化，成为有数学理论、 能够定量处理系统各组成部分相互联系的科学方法 •计算机技术的发展为定量化系统思想的应用提供了强 有力工具 •社会实践活动的大型化和复杂化要求系统思想方法定 性与定量相结合 •第二次世界大战是定量化系统方法的“催生婆” •强调全局观念、从全局出发合理使用局部、最终求得 全局效果最佳，从而找到精确计算后的获胜对策
15
•发展过程
16
发展过程
•直接把系统作为研究对象：贝塔朗菲（1910-1971）的一般
系统论（1937、1945）
•他认为：现实是一个有组织的由实体构成的递阶秩序，在许
多层次的叠加中从物理、化学系统引向生物、社会系统，不 能把分割的部分行为拼加成整体，必须考虑各个子系统和整 个系统之间的关系，才能了解各部分的行为和整体
上为科学的系统演化理论的形成和发展打下了坚实的基础
•在这样的背景下，人们开始重点集中于以人为尺度的宏观层
次，寻求这个层次的事物的产生、发展和演化的共性规律
•反映这一趋势的代表：薛定谔（1943）在爱尔兰的报告“生
命是什么：活细胞的物理学观”
•20世纪出现了许多大型、复杂的工程技术和社会经济问题，
要求从整体上加以优化解决
•20世纪30年代末，战争需要，研制雷达系统，产生运筹学 •运筹学的贡献：把系统有效运行的制约因素和要实现的目标
这一共性，概括成一种数学模式：联立约束方程和目标函数 并求解
•运筹学的成熟标志：瓦格纳（1969）《运筹学原理和对管理
决策的应用》
17
发展过程
•控制论（维纳，1894-1964）：关于动物和机器中控制和通 信的科学，基础是自动控制技术和统计数学 •它对系统科学的贡献：提炼出了包括生物系统和人工系统 的共性和规律，提炼出的概念：目的、行为、通信、输入、 输出、反馈、控制等，及在这些概念上的模型，联系着理论 与应用 •信息学（申农，1948）：对系统的信息传递和处理过程规 律 •计算机技术（1948）：不单是威力巨大的计算手段，标志 着人类对信息处理本质的认识，即人的智能机理，实现了人 的信息处理的智能可以部分由人造物代替
本节内容
一、古今系统思想 二、系统科学的产生与发展 三、系统科学的体系结构和地位
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一、古今系统思想
•系统思想是关于事物整体性观念、相互联系的பைடு நூலகம்念、 演化发展的观念
•系统概念源于人类社会实践： 《黄帝内经》：强调人体各器官的有机联系、生理现 象和心理现象的联系、身体健康和自然环境的联系
都江堰工程：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个附属渠堰工程之间的联系 处理恰到好处
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三、教学参考书
1.喻湘存，熊曙初，《系统工程教程》，清华大学 出版社，2006年2月 2.《运筹学》（第二版），清华大学出版社 3. 许国志，《系统科学》，上海科教出版社，2000
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第一章 系统与系统科学
主要内容 第一节 系统科学的形成与发展 第二节 系统科学基本概念与方法
6
第一节 系统科学的形成与发展
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发展过程
•运筹学、控制论和信息论的成就，把科学的定量的系统思
想适用范围，从自然物扩展到人工物，从物理扩展到事理，
为系统科学横断自然科学、社会科学和工程技术的基本特征 的形成奠定了基础 •系统工程概念提出：美国贝尔电话公司，20世纪40年代 •1957年，古德和麦考尔出版了《系统工程》 •泰勒（1856-1915）：由科学管理发展到管理科学 •系统工程的成功范例：阿波罗飞船登月成功（1969） •1972年成立国际应用系统分析研究所 •20世纪70-80年代：建立系统自组织理论
5.考查形式与时间：报告、考查
6.成绩评定：
平时成绩40%，期末60%
3
二、授课内容
1、系统与系统科学 2、系统工程及其方法论 3、系统分析 4、系统预测 5、系统建模与仿真 6、系统综合评价 7、系统可行性分析 8、系统决策分析
考查
3学时 3学时 9学时 3学时 6学时 3学时 3学时 3学时 3学时
古希腊：德谟克利特《世界大系统》
8
都江堰水利工程
• 都江堰水利工程在四川都江堰市城西，是全世界至今为止， 年代最久、唯一留存、以无坝引水为特征的宏大水利工程。
• ２２００多年来，至今仍然连续使用，仍发挥巨大效益，为 文明世界的伟大杰作，造福人民的伟大水利工程。
• 都江堰渠首的三大主体工程 鱼嘴分水堤、飞沙堰溢洪道、 宝瓶口进水口三大部分构成，科学地解决了江水自动分流、 自动排沙、控制进水流量等问题，消除了水患，使川西平原 成为“水旱”的“天府之国”。
13
•综合起来，系统思想是进行分析与综合的辩证思
维工具，它在辩证唯物主义那里取得了哲学的表 达形式，在运筹学等学科那里找到了定量的表达 形式，在系统工程这里获得了丰富的实践内容
•系统思想是从经验到哲学、从思辩到定性再到定 量的发展过程
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二、系统科学的形成和发展
科学背景 •20世纪初，微观层次建立了统一的量子力学和原子结构理论 •宇宙层次建立了科学的宇宙结构学说 •特别是综合了粒子物理成就的宇宙演化模型的建立，从根本
发展过程
•耗散结构理论（普利高津，1969）：在开放且远离平衡情 况下，系统通过和环境进行物质与能量交换，一旦某个参量 变化达到一定的阈值，就可能从原来的无序状态自发转变到 在时间、空间和功能上的有序状态
•协同学理论（哈肯，1969）：一个系统从无序到有序的关 键不在于系统是平衡或非平衡，也不在于离平衡有多远，而 是通过系统内部各子系统之间的非线性相互作用，在一定条 件下，能自发产生在时间、空间和功能上稳定的有序结构， 这就是自组织
《系统工程概论》
1
罗强：
E-mail： 地址：武汉大学水利水电学院农水楼305室
李小平：
Telphone: 68772202 地址：武汉大学水利水电学院农水楼309室
2
一、教学计划
1.课程性质：
全校公选课
2.学分/学时： 2学分/36学时
3.上课时间：
1-13周，周四12－14节
4.上课地点：
1区3－402教室
• 目前灌溉面积已达40余县，１９９８年超过一千万亩。都 江堰水利工程的三个子工程融为一个整体，巧妙配合实现了 彻底排沙、最佳水量的自动调节的作用。
9
鱼嘴分水堤
10
飞沙堰溢洪道
11
12
•现代科学技术使系统思想定量化，成为有数学理论、 能够定量处理系统各组成部分相互联系的科学方法 •计算机技术的发展为定量化系统思想的应用提供了强 有力工具 •社会实践活动的大型化和复杂化要求系统思想方法定 性与定量相结合 •第二次世界大战是定量化系统方法的“催生婆” •强调全局观念、从全局出发合理使用局部、最终求得 全局效果最佳，从而找到精确计算后的获胜对策
15
•发展过程
16
发展过程
•直接把系统作为研究对象：贝塔朗菲（1910-1971）的一般
系统论（1937、1945）
•他认为：现实是一个有组织的由实体构成的递阶秩序，在许
多层次的叠加中从物理、化学系统引向生物、社会系统，不 能把分割的部分行为拼加成整体，必须考虑各个子系统和整 个系统之间的关系，才能了解各部分的行为和整体
上为科学的系统演化理论的形成和发展打下了坚实的基础
•在这样的背景下，人们开始重点集中于以人为尺度的宏观层
次，寻求这个层次的事物的产生、发展和演化的共性规律
•反映这一趋势的代表：薛定谔（1943）在爱尔兰的报告“生
命是什么：活细胞的物理学观”
•20世纪出现了许多大型、复杂的工程技术和社会经济问题，
要求从整体上加以优化解决
•20世纪30年代末，战争需要，研制雷达系统，产生运筹学 •运筹学的贡献：把系统有效运行的制约因素和要实现的目标
这一共性，概括成一种数学模式：联立约束方程和目标函数 并求解
•运筹学的成熟标志：瓦格纳（1969）《运筹学原理和对管理
决策的应用》
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发展过程
•控制论（维纳，1894-1964）：关于动物和机器中控制和通 信的科学，基础是自动控制技术和统计数学 •它对系统科学的贡献：提炼出了包括生物系统和人工系统 的共性和规律，提炼出的概念：目的、行为、通信、输入、 输出、反馈、控制等，及在这些概念上的模型，联系着理论 与应用 •信息学（申农，1948）：对系统的信息传递和处理过程规 律 •计算机技术（1948）：不单是威力巨大的计算手段，标志 着人类对信息处理本质的认识，即人的智能机理，实现了人 的信息处理的智能可以部分由人造物代替
本节内容
一、古今系统思想 二、系统科学的产生与发展 三、系统科学的体系结构和地位
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一、古今系统思想
•系统思想是关于事物整体性观念、相互联系的பைடு நூலகம்念、 演化发展的观念
•系统概念源于人类社会实践： 《黄帝内经》：强调人体各器官的有机联系、生理现 象和心理现象的联系、身体健康和自然环境的联系
都江堰工程：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个附属渠堰工程之间的联系 处理恰到好处
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三、教学参考书
1.喻湘存，熊曙初，《系统工程教程》，清华大学 出版社，2006年2月 2.《运筹学》（第二版），清华大学出版社 3. 许国志，《系统科学》，上海科教出版社，2000
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第一章 系统与系统科学
主要内容 第一节 系统科学的形成与发展 第二节 系统科学基本概念与方法
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第一节 系统科学的形成与发展
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发展过程
•运筹学、控制论和信息论的成就，把科学的定量的系统思
想适用范围，从自然物扩展到人工物，从物理扩展到事理，
为系统科学横断自然科学、社会科学和工程技术的基本特征 的形成奠定了基础 •系统工程概念提出：美国贝尔电话公司，20世纪40年代 •1957年，古德和麦考尔出版了《系统工程》 •泰勒（1856-1915）：由科学管理发展到管理科学 •系统工程的成功范例：阿波罗飞船登月成功（1969） •1972年成立国际应用系统分析研究所 •20世纪70-80年代：建立系统自组织理论
5.考查形式与时间：报告、考查
6.成绩评定：
平时成绩40%，期末60%
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二、授课内容
1、系统与系统科学 2、系统工程及其方法论 3、系统分析 4、系统预测 5、系统建模与仿真 6、系统综合评价 7、系统可行性分析 8、系统决策分析
考查
3学时 3学时 9学时 3学时 6学时 3学时 3学时 3学时 3学时
古希腊：德谟克利特《世界大系统》
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都江堰水利工程
• 都江堰水利工程在四川都江堰市城西，是全世界至今为止， 年代最久、唯一留存、以无坝引水为特征的宏大水利工程。
• ２２００多年来，至今仍然连续使用，仍发挥巨大效益，为 文明世界的伟大杰作，造福人民的伟大水利工程。
• 都江堰渠首的三大主体工程 鱼嘴分水堤、飞沙堰溢洪道、 宝瓶口进水口三大部分构成，科学地解决了江水自动分流、 自动排沙、控制进水流量等问题，消除了水患，使川西平原 成为“水旱”的“天府之国”。
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•综合起来，系统思想是进行分析与综合的辩证思
维工具，它在辩证唯物主义那里取得了哲学的表 达形式，在运筹学等学科那里找到了定量的表达 形式，在系统工程这里获得了丰富的实践内容
•系统思想是从经验到哲学、从思辩到定性再到定 量的发展过程
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二、系统科学的形成和发展
科学背景 •20世纪初，微观层次建立了统一的量子力学和原子结构理论 •宇宙层次建立了科学的宇宙结构学说 •特别是综合了粒子物理成就的宇宙演化模型的建立，从根本