第1章 系统分析的原理与方法(1,2)

– 界限能把系统从所处的环境中分离出来 – 系统通过该界限与环境发生能量、信息和物质等的交流
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系统结构 S1 S2
系统周界
系统输入
S3 系统环境 S1、S2、S3、S4—系统元素 S4
系统输出
反馈圈
图1.1 系统的基本概念图
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系统概念
（举例）
• 辨识城市系统
– 由交通系统、资源系统、商业系统、市政系统、 卫生系统等等相互作用着的元素组合而成的一 个整体 – 通过系统的各个元素相互协调的运转去完成城 市生活和发展的特定目标 – 它与农村以及其他城市存在着界限，彼此保持 着物质、信息、人员等的相互交流
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3. 开放系统的环境适应性
–
开放系统的认识
• 现实世界中的系统，尤其是社会系统，往往是一 个复杂的开放系统。可以用以下的两种方式来简 化和了解它
– 系统要素存在着相互影响，这种联系是系统保持整体 性和具有一定功能的内在根据 – 系统要素的有机组合从整体上影响着系统的特征和行 为
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3 系统的分类
• • • • 按照系统的起源分类 按照系统组成部件的性质分类 按照系统的运动属性分类 按照系统与外界的联系性分类
⊙1b
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按照系统的起源不同分类
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2 系统的构成
• • • 系统的基本组成 要素与系统的关系 系统的结构与功能
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系统的基本组成
系统由下列部分组成
• 系统元素及其属性 • 系统环境及其界限 • 系统的输入和输出
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系统元素及属性
• 系统元素分为结构元素、操作元素和流元 素，各自有不同的属性
– 结构元素是相对固定的部分；操作元素是执行 过程处理的部分；流元素是作为物质流、能量 流和信息流的交换用的
弹性素养限选课
土地利用系统分析
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学习内容
一．系统分析概述 二．土地利用系统分析原理 三．系统模型化 四．系统预测方法 五．系统评价方法 六．系统决策
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第一章 系统分析概述
§1 系统与系统分析概念 §2 系统分析原理 §3 系统工程方法论
59(3)
§1 系统与系统分析概念
59(4)
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系统的输入与输出
• 系统与环境的交互影响产生了输入和输出
– 输入是外界环境对系统的影响；输出是系统对 外界环境的影响 – 外界环境给予系统一个输入，通过系统的处理 和变换，必然会产生一个输出，再返回到外界 环境
• 系统的行为可以通过它的输出加以了解， 并且利用输出的信息反馈来调整输入
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• 自然系统(NATURAL SYSTEMS)
– 由自然过程产生的系统 – 例如水循环系统，包括地球上各种水体，通过 蒸发、水汽输送、降水、下渗、地表径流和地 下水径流等一系列过程和环节，把大气圈、水 圈、岩石圈和生物圈有机地联系起来
• 人造系统(MANMADE SYSTEMS)
– 人们将有关部件(或元素)，按其属性和相互关 系组合而成的系统 – 例如城市，由政府、企业、市民、地理环境等 既相对独立又密切相关的子系统构成
系统定义的共同点
• 由一些相互联系和彼此影响的元素所组成
– 例如，学校系统是由教学部门、管理部分、后勤部门等 组成
• 具有一定的功能
– 组成元素不同、结构类型不同，系统的功能不同；系统 元素及其结构的开发是为了实现该系统的目的 – 例如，学校的功能是培养人才，以培养高素质的人才为 目的
• 具有一定的界限
• 系统是由多元素组成。当系统中的某个元 素本身也是一个系统时，称此元素为该系 统的子系统
– 例如，城市系统中的商业系统就是作为城市系 统的子系统
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系统的环境及其界限
• 系统运行在一定的外界环境条件下，既受 到环境的影响，同时也对环境施加影响 • 系统与环境的界限
– 对于物质系统来说，可以由基本系统结构及系 统的目标来有形地确定其界限 – 抽象系统界限的划分和确定，主要取决于分析 人员或决策者。不同的决策者或分析人员可能 会采取不同的界限来划分系统的环境
• 控制住了尼罗河的洪水泛滥 • 该地区生态环境变化，使鱼类遭受厄运 • 使水库周围大片土地的盐碱化加重
• 构造与自然系统和谐的人造系统，使其产生的活 动处于最佳(或满意)的状态
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按照系统组成部件的性质分类
• 实体系统(PHYSICAL SYSTEMS)
–由一些实物和有形部件构成的系统
• 概念系统(LOGICAL OR CONCEPTUAL SYSTEMS)
一、系
• • • •
统
系统的含义 系统的构成 系统的分类 系统的基本特征
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1 系统的含义
• 系统思想的产生与发展
–古代朴素的系统思想 –现代系统理论
• 系统的定义
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系统思想的产生与发展
• 系统思想来源于人类的长期社会实践 • 我国古代朴素系统思想的代表
– “五行说”
• 观点：以日常生活的五种物质：金、木、水、火、 土，作为构成宇宙万物及各种自然现象变化的基础
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静态系统与动态系统
• 几乎所有的系统，包括自然系统与人造系 统，都具有随机性的特征
– 例如，每天乘坐火车的乘客数量很难精确预测。 同存在不确定性， 系统的输入、处理和输出活动往往只能用 概率分布作为工具来加以描述
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系统定义
• 系统含义的逐步具体化是在20世纪40年代 后才开始发展起来的，关于系统定义目前 还没有一个权威性的统一定义 • 主要观点 WEBSTER大辞典：
– “系统是有组织的和被组织化了的整体，结合 着的整体所形成的各种概念和原理的综合；由 有规则的相互作用、相互依存的形式组成的诸 要素集合等”
–由一些思想、规划、政策等的概念或符 号来反映系统的部件及其属性所组成的 系统
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实体系统与概念系统的联系
• 在一定条件下，可使 实体系统抽象为概念 系统，或者使概念系 统具体化为实体系统， 如右图所示 • 实体系统与概念系统 二者之间的相互转化 关系在现实生活中有 着极为重要的作用
现有实体系统 提取其基本 概念和策略 现有概念系统 外界要求 增加新的 目标与要求 新的概念系统 执行的 工艺技术 系统周界确定 新的实体系统
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抽象系统的环境及其界限
（举 例）
例如，企业未来发展的经营战略 • 如果决策者以该企业目前已经占领的国内 市场规模作为分析的主要范围，则该企业 决策分析系统的环境是属于一国的界限 • 如果决策者的希望自已经营的企业在今后 能扩展成为一个跨国公司，占领世界市场， 则该企业的决策分析系统必然会以世界作 为环境来确定其界限的范围
图1-5 实体系统与概念系统 59(29)
按照系统的运动属性
• 静态系统(STATIC SYSTEMS)
– 存在一定的结构但没有活动性的系统 – 例如，江河上的桥梁
• 动态系统(DYNAMIC SYSTEMS)
– 既有结构部件又有活动性的系统 – 例如，学校系统是由校舍、学生、教师、 书以及各门课程等组成的有活动性的动 态系统
Y
Z
θ
Y cos Z Y sin X
X
59(35)
开放系统
1. 现实世界中绝大部分的系统部属于开放系统
– 任何系统总是或多或少地要与包围它的环境进行某种 类型的物质、能量或信息交换的。
2. 对开放系统的研究，必须了解环境的特性，了 解环境因素对系统的影响方式及影响的程度
– 因为开放系统与环境有密切的关联，而环境因素的变 化事先又难以掌握 当一个开放系统存在于某一种环境之中时，该系统必 须具有某些特定的功能，才能具备其继续生存的必要 条件
59(33)
封闭系统
1. 封闭系统与环境之间不存在任何交流 2. 封闭系统存在的前提
– 系统内部的部件及其相互间的关系之中 存在有某种均衡关系
3. 对系统内部的这种均衡关系的认识， 是了解封闭系统的最基本的步骤
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封闭系统
(举例)
• 例 某一静态结构系统如右图所示。包括3个部件： 物体X及两个支撑轴Y、Z • 该系统3个部件的属性分别是： 物体具有重力X，而重力X影响Y 和Z所受的张力与压力 • 为了维持该系统的均衡关系， 系统3个部件属性间的关系必须 满足以下方程组：
– 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着系统的特性和功 能
• 系统和要素在一定条件下可以相互转 化
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系统结构与功能
• 系统结构就是系统组成要素之间的相对固定和比 较稳定的有机联系，是从系统内部对系统整体的 描述 • 系统功能是指系统把输入转换为输出的能力 • 系统是功能和结构的统一体，二者是不能分割的
• 代表人物
– 德谟克利特（原子论的创始人）
• 在《世界大系统》一书中最早提出了“系统”这个 概念 • 认为世界是由原子和虚空组成的有秩序的大系统
– 亚里士多德
• 指出“一般说来，所有的方式显示全体并不是部分 的总和”，而是“整体大于部分的总和”
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现代系统理论
• 代表人物是美籍奥地利生物学家贝塔朗菲 （Bertalaffy），以1945年发表的论文《关 于一般系统论》为标志 • 系统论一经诞生，便与自然科学、社会科 学和工程技术等相互渗透、相互影响，为 现代科学技术提供了有效的思维方式与方 法 • 成为现代科学技术整体化、综合化趋势的 重要桥梁和工具
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静态系统与动态系统
• 在通常意义上没有动作的系统不能认为它 不是动态系统
– 例如公路系统它本身是静止的，但该系统包含 的系统部件和属性以及它们之间的相互关系等 组合而成的系统是一个动态系统。