系统分析及建模
复杂系统的建模和分析
复杂系统的建模和分析复杂系统指的是由大量相互作用的组成部分构成的系统，其中任意一个部分的变化都可能对整个系统产生影响，并且这些作用关系是非线性的，加上系统内部和外部的不确定性，这就使得复杂系统的建模与分析变得非常困难。
为了深入了解复杂系统的运行机制和行为规律，我们需要对其进行建模和分析。
模型的建立首先要确定系统的组成部分和其之间的相互关系，这需要从实际问题中抽象出关键要素，并根据其特性进行分类和分析，以确定其在整个系统中的作用和地位。
同时，还需要考虑系统中存在的多重反馈和非线性作用，以及外部环境的各种影响。
建模过程中，常用的方法有状态空间法、方程组法、网络模型、统计模型等。
其中，状态空间法是一种基于状态变量来描述系统行为和演化规律的方法，可以有效地对非线性系统进行建模和分析。
方程组法则是将系统的各个变量表示为方程的形式，并进行求解，其适用于一些简单的线性系统。
网络模型是利用图论和网络分析方法，将系统的各个元素和相互关系表示为节点和边，并利用网络的拓扑结构来分析系统的性质和行为规律。
统计模型则是基于大量数据的统计分析方法，常用于对现象进行建模和预测。
除了建模方法外，还需要对复杂系统进行分析，以发现其内部关系、演化规律和行为特征。
其中，动力学方法是一种常用的分析方法，其基于系统的状态变量和参数，来推导系统状态的演化方程和稳态解。
另外，还有一些非线性动力学方法，如混沌理论、奇异系统分析等，对复杂系统的分析也起到了很大的作用。
总之，建模和分析是深入了解复杂系统的重要手段，其主要任务是通过对系统的关键要素和行为规律的认识，从而发现系统内部的运行机制和规律，并为进一步的优化和控制提供决策支持。
这需要采用多种方法和手段，并结合实际问题进行分析和应用，以提高对复杂系统的认识和管理能力。
控制系统中的系统建模与分析
控制系统中的系统建模与分析在控制系统中，建模分析是十分重要的一环。
通过对系统进行精细的建模，可以实现对系统的深刻理解，为控制系统的设计提供支持和依据。
本文将介绍控制系统中的系统建模与分析，帮助读者更好地理解和应用控制系统。
一、控制系统简介控制系统是一个涉及工程、数学、物理、计算机等多个学科的复杂系统，它的作用是在符合一定性能指标的前提下，使系统达到一定的预定目标。
常见的控制系统包括飞行器控制系统、汽车自动驾驶系统、机器人控制系统等。
二、系统建模1. 建模方式在控制系统中，系统建模有两种主要方式：基于物理方程（物理建模）和基于实验数据（数据建模）。
物理建模是通过物理学、力学、电学等学科，建立控制对象的系统模型，包括状态空间模型、传递函数模型等。
物理建模效果较好，其模型能够准确地反映控制对象的物理特性。
但是物理建模需要精通相关物理学原理和数学知识，建模难度较大。
数据建模是通过采集已知控制对象的实验数据，利用机器学习等方法，建立控制对象的模型。
数据建模对专业知识的要求相对较低，但是数据采集和处理需要耗费时间和精力，并且在建立模型中可能存在误差。
2. 建模过程系统建模的目的是利用数学模型描述和分析实际系统，从而实现对系统的控制。
建模过程可以分为以下几步：（1）收集系统信息：了解控制对象的系统结构、工作原理、性能指标等相关信息。
（2）选择建模方法：选择合适的建模方法，根据具体情况进行物理建模或数据建模。
（3）建立模型：针对控制对象的工作原理和性能指标，建立相应的数学模型。
（4）验证模型：对建立的模型进行测试和验证，检验其准确性和可靠性。
（5）优化模型：根据验证结果对模型进行调整和优化，实现对模型的完善和精细化。
三、系统分析1. 稳定性分析稳定性是控制系统中最基本的性质之一。
稳定性分析可分为稳定性判据和稳定性分析两方面。
稳定性判据是建立在数学理论基础上，针对控制系统建立一系列的稳定性判定定理，如Routh-Hurwitz准则、Nyquist准则等，根据这些判据来判断控制系统的稳定性。
系统需求分析与建模
系统需求分析与建模一、引言对于系统的设计与开发来说，需求分析与建模是至关重要的环节。
系统需求分析与建模可以帮助我们全面理解用户的需求，并将其转化为系统功能与特性的清晰描述。
本文将探讨系统需求分析与建模的基本概念、方法和工具，并介绍如何有效地进行需求分析与建模。
二、系统需求分析系统需求分析旨在识别和明确系统的功能、性能和约束条件。
以下是系统需求分析的几个主要步骤：1. 需求获取和理解需求获取是指通过与用户、业务分析师和相关利益相关者的沟通来收集和理解系统需求。
这可以通过面对面的会议、问卷调查、用户访谈等方式进行。
重要的是要确保获取到的需求能够准确反映用户的期望和业务的要求。
2. 需求分析和整理需求分析的目标是将收集到的需求进行分类、整理和整合。
可以使用流程图、数据流图、用例图等工具来分析和描述系统的功能和流程。
同时，需求分析还包括对需求的可行性和优先级进行评估。
3. 需求验证和确认在需求分析的最后阶段，需要与用户和相关利益相关者一起验证和确认需求的准确性和完整性。
这可以通过演示、原型展示或者文档审查等方式进行。
目的是确保需求可以满足用户和业务的期望，并且没有遗漏或冲突。
三、系统需求建模系统需求建模旨在将需求以图形化的方式进行描述和表达，以便于更好地理解和交流。
以下是系统需求建模的几个常用方法：1. 用例图用例图是描述系统与其用户之间交互的图形化表示。
用例图可以帮助我们理解系统的功能与角色，并识别各种场景及其对应的用例。
用例图可以用来指导后续的系统设计和开发工作。
2. 数据流图数据流图是描述系统内部数据流动和处理过程的图形化表示。
数据流图以数据流和处理器为中心，展示了系统的功能和数据流动的过程。
数据流图可以帮助我们识别系统的数据流向和处理逻辑。
3. 状态图状态图是描述系统各个对象的状态及其状态变化过程的图形化表示。
状态图可以帮助我们理解系统的行为和状态转换规则。
通过状态图，我们可以更好地描述系统的状态变化及其对应的操作和事件。
复杂系统的建模与分析方法
复杂系统的建模与分析方法复杂系统是由许多相互作用的元素组成的系统，这些元素可以是物理实体，也可以是抽象概念。
复杂系统的行为往往无法用简单的规律描述，因此需要借助数学模型来进行建模和分析。
在本文中，将介绍一些常见的复杂系统建模与分析方法。
一、网络分析网络分析是一种将复杂系统看作图结构进行分析的方法。
复杂系统中的元素可以用节点表示，它们之间的相互作用可以用边表示。
利用网络分析方法可以得到节点之间的关系、节点的重要性、网络的密度等信息。
其中，常用的网络指标包括度、聚类系数、介数中心性等。
网络分析方法被广泛应用于社交网络、生物学、交通网络等领域。
二、微观模拟微观模拟是一种基于元胞自动机、蒙特卡罗等方法的建模与分析方法。
这种方法将系统中的每个元素看作独立的个体，并针对其行为规则进行模拟。
微观模拟常用于交通流、城市规划、人群行为等方面。
它不仅能够分析系统的整体行为特征，还能够研究系统中每个元素的行为特征。
三、仿生学方法仿生学方法是一种模仿生物学系统进行建模与分析的方法。
它借鉴了生物系统中的很多优点，比如自适应、适应性、分布式控制等。
仿生学方法被广泛应用于控制系统、机器人技术、材料科学等领域。
四、系统动力学系统动力学是一种建模与分析方法，用于考虑复杂系统中不同元素之间的相互作用，并通过对系统中各个因素的量化分析，研究整个系统的演化过程。
它可以定量分析系统变化的趋势、敏感性、稳定性等特征，并提供准确的预测值和决策支持。
系统动力学常用于环境保护、企业管理等领域。
五、人工神经网络人工神经网络是一种基于人脑神经系统的结构和功能进行模拟的建模与分析方法。
其核心思想是通过模拟神经元之间的相互作用，建立神经网络模型，进而进行复杂系统建模和分析。
人工神经网络广泛应用于数据挖掘、故障诊断、优化设计等领域。
综上所述，复杂系统的建模与分析方法包括了网络分析、微观模拟、仿生学方法、系统动力学和人工神经网络等多种方法。
这些方法各有特点，应根据不同的实际情况选择适当的方法进行应用。
UML系统需求分析建模实例包括业务建模
UML系统需求分析建模实例包括业务建模一、背景某公司为了提高内部管理效率，决定开发一个在线人事管理系统。
该系统主要目标是帮助公司员工和管理人员更好地进行人事管理工作，包括员工信息管理、薪资管理、请假管理等功能。
二、业务建模1. 参与者- 员工：具有查看和修改个人信息的权限。
- 人事部门：负责对员工信息进行管理、薪资管理和请假管理。
- 管理员：拥有所有功能权限。
2. 用例图用例图展示了系统的功能视图，包括主要的参与者和他们的交互。
（图1：用例图）3. 用例描述- 查看个人信息：员工可以查看自己的个人信息，包括个人资料、联系方式和工作历史。
- 修改个人信息：员工可以修改自己的个人信息，如联系方式和地址等。
- 管理员登陆：管理员可以使用管理员账号登陆系统。
- 管理员工信息：管理员可以查看和修改员工信息，包括添加员工、删除员工和修改员工信息等。
- 薪资管理：人事部门可以查看和修改员工薪资信息。
- 请假管理：人事部门可以管理员工的请假信息，包括请假申请和批准等。
4. 状态图状态图描述了系统中的一个对象或参与者的状态变化。
（图2：状态图）5. 类图类图展示了系统中的类以及它们之间的关联。
（图3：类图）三、系统分析1. 需求分析对于查看个人信息的用例，系统应该提供一个界面给员工输入自己的员工号，然后显示员工的个人信息。
对于修改个人信息的用例，系统应该提供一个界面给员工输入员工号和想修改的信息，然后保存修改后的信息。
对于管理员登陆的用例，系统应该提供一个界面给管理员输入管理员账号和密码进行登陆。
对于管理员工信息的用例，系统应该提供一个界面给管理员查看和修改员工信息，包括添加、删除和修改员工信息。
对于薪资管理的用例，系统应该提供一个界面给人事部门查看和修改员工薪资信息。
对于请假管理的用例，系统应该提供一个界面给人事部门管理员工的请假信息，包括请假申请和批准。
2. 非功能性需求- 界面友好：系统应该提供直观、易用的界面来满足用户的需求。
控制工程中的系统建模与分析
控制工程中的系统建模与分析作为一种研究系统动态行为的工程学科，控制工程在各个领域都有广泛的应用。
然而，在控制工程中，系统建模和分析是必不可少的基础工作之一。
系统建模和分析是指通过对系统本身及其所处环境的深入分析，建立数学模型来描述系统的行为，从而预测和控制系统的运动。
本篇文章将从系统建模和分析的角度来介绍控制工程的相关知识。
一、系统建模系统建模的目的是通过对系统本身的深入分析，建立系统的数学模型。
系统模型是个数学方程组或图表，用于预测和控制系统的运动。
1. 确定系统输入和输出系统建模的第一步是确定系统的输入和输出。
输入是指系统接收的外部信号或控制信号，输出是系统产生的响应或结果。
输入和输出之间的关系是系统建模的核心。
2. 确定系统特性确定系统的特性是模型建立的关键。
系统特性包括系统的线性与非线性、时变与定常性、因果性等方面。
具体分析时可以采用各种信号分析方法，如响应对特定信号的线性性、频率响应特性、幅频特性等。
3. 建立模型建立模型的目的是描述输入和输出之间的关系。
系统模型可以分为几何模型和数学模型两种。
几何模型主要是指几何形态上的描述，而数学模型是将系统用数学符号予以描述。
数学模型可以采用数值模拟、微分方程、状态方程、传递函数、矩阵方程等方法。
二、系统分析系统分析是指通过对系统模型的分析，预测和控制系统的运动。
常见的系统分析方法包括模拟分析、频域分析、状态空间分析。
1. 模拟分析模拟分析是指通过对系统进行一系列仿真实验，得出模型的行为特性，如稳态和暂态特性。
模拟分析通常需要使用数值模拟技术，采用计算机仿真软件或实验平台进行实验。
2. 频域分析频域分析是指通过对系统产生的信号在频域上的响应特性进行分析，来分析系统的行为特性。
常用的频域分析方法包括傅里叶变换、拉普拉斯变换、Z变换、功率谱密度等。
3. 状态空间分析状态空间分析是一种系统描述方法，它以状态向量为基础，将系统的状态用状态矢量和状态方程描述出来。
系统建模与分析
计算机模型的优点：
14
3.1.2系统模型的分类
表3.1.1 列出了系统模型的部分分类方法
分类原则 模型种类
抽象、实物 形象、类似、数学 观念性、数学、物理 理论、经验、混合 结构、性能、评价、最优化、网络 静态、动态 黑箱、白箱、 通用、专用 确定性、随机性、连续型、离散型 代数方程、微分方程、概率统计、逻辑
使用年数小于 1 年的冰箱数等于该年内所购新冰箱数，即
x ( k 1 ) u ( k ) 0
综合上面的分析可以得到如下的模型
k1 ) 0 0 0 k) 1 0 x x 0( 0( 0 0 0 x ( k 1 ) x ( k ) 1 0 0 1 x k1 ) 0 0 x k)0u (k) 2( 10 2( x (k) 0 x (k1 0 ) 0 0 n 1 n n
21
3.1.4系统建模的原则
1. 抓住主要矛盾；
2. 清晰； 3. 精度要求适当； 4. 尽量使用标准模型。
22Βιβλιοθήκη 3.2系统建模的主要方法针对不同的系统对象，可用以下方法建造系统的数学模型：
主 要 建 模 方 法
• 推理法——对白箱S • 实验法——对允许实验的黑箱或灰箱S • 统计分析法——对不允许实验的黑箱或灰 箱系统 • 类似法——依据不同事物具有的同型性， 建造原S的类似模型。 • 混合法——上述几种方法的综合运用。
26
建模的主要方法
图解法：
90
x2
最优生产计划为： A产品：20公斤 B产品：24公斤 最大获利为42800元
60
30
目标函数等值线： Z=7x1+12x2 0
复杂系统的建模和分析方法
复杂系统的建模和分析方法复杂系统的建模与分析方法随着信息时代的发展，越来越多的复杂系统被用于生产制造、交通、文化娱乐等各个领域。
这些系统由于其构成要素众多、相互关联密切等特点，常常表现出繁复、非线性、混沌、不可预测等复杂性。
如何系统性地研究和分析这些复杂系统，具有重要的理论和现实意义。
因此，本文将从理论和实践两个方面，对复杂系统的建模和分析方法进行探讨。
一、理论方面1.1 复杂系统的定义与特征复杂系统是指由许多相互作用，在时间和空间上产生复杂现象的系统。
它们具有以下特征：（1）构成要素众多，输入输出关系复杂。
（2）构成要素之间存在着非线性相互作用，一个要素的变化可能导致整个系统发生不可预测的变化。
（3）系统具有开放性，与外部环境的相互作用强烈。
（4）系统的行为往往表现出繁复、非线性、混沌等复杂性。
1.2 复杂系统的建模建模是对系统进行描述和分析的过程，是从理论角度探究复杂系统的本质规律和行为。
建模方法应使模型的简明性、准确性和实用性达到平衡。
在建模过程中需要考虑以下问题。
（1）系统的输入输出特征，即模型的因变量和自变量。
（2）系统的结构特征，包括组成要素、要素的相互关系及网络结构等。
（3）系统的发展特征，从稳态到动态变化等各个方面描述系统的行为。
1.3 复杂系统的分析方法分析方法是指通过计算机仿真、优化实验等手段，对复杂系统进行数值计算、动力学分析、稳态分析等，以获取更多的系统性质和规律。
目前，主要的分析方法有以下几种。
（1）计算机仿真。
通过使用计算机程序来模拟复杂系统的运行和行为，从而研究系统的特征和规律。
（2）网络分析。
运用网络理论对复杂系统进行拓扑结构的分析和研究，探索系统的关键节点和重要性。
（3）动力学分析。
在分析复杂系统的动态过程中，降低对系的主观假设，寻求系统的基本规律，减少提前的人为干预。
（4）灰色模型分析。
灰色模型是针对样本数据量少、不完整、不准确等情况下，进行预测和控制的有效方法。
复杂系统的建模与分析方法介绍
复杂系统的建模与分析方法介绍复杂系统是由大量互相关联和互动的组成部分组成的系统。
这些组成部分和它们之间的关系的复杂性使得理解和预测整个系统的行为变得非常困难。
因此，为了研究和解决复杂系统的问题，我们需要使用一些特定的建模和分析方法。
一、系统动力学建模系统动力学是一种以时间为基础的建模方法，用于研究系统的行为如何随时间变化。
系统动力学建模广泛应用于复杂系统的研究，特别是在社会经济领域。
该方法主要关注系统各个部分之间的相互作用，并通过建立描述这些相互作用的方程来模拟系统的行为。
系统动力学建模过程包括以下步骤：1. 确定模型的边界和组成部分：在构建系统动力学模型之前，必须确定模型的边界和系统中的关键变量。
这些变量可以是数量、比例、概率或其他类型的变量。
2. 建立模型的结构：根据系统的特性和问题的要求，选择适当的结构来描述系统各个部分之间的相互作用。
常用的结构包括库存和流量。
3. 决策变量和参数设定：从现实情况中收集数据以填充模型中的变量和参数。
这些数据可以是从实验、观察或文献中获取的。
4. 确定方程和模型形式：使用差分方程或微分方程来描述系统动力学模型，根据系统的特性和问题的要求，选择适当的方程和模型形式。
5. 模拟和分析：使用数值方法来模拟和分析系统动力学模型。
通过模拟和分析，可以预测系统行为，在潜在的问题出现之前采取相应的措施。
二、网络建模与分析网络建模与分析方法将系统组织结构看作一个网络，通过研究节点和边的关系来揭示系统行为和性质。
网络建模与分析在复杂系统研究中得到广泛应用，如社交网络、物流网络等。
网络建模与分析的主要步骤包括：1. 节点和边的定义：根据系统的性质和问题的要求，确定节点和边。
节点可以是个体、组织、机构等，而边则表示它们之间的关系。
2. 网络特性分析：根据系统的结构和拓扑特性，计算网络的度、聚集系数、中心度等指标，以了解网络的性质和特点。
3. 社区检测：通过识别密集连接的节点子集，将网络划分为多个社区。
复杂系统的建模与分析
复杂系统的建模与分析复杂系统是指由众多相互作用的组成部分组成的系统。
这些组成部分的行为可能非常复杂，因此很难简单地通过直观观察和单独分析来充分理解整个系统的行为。
复杂系统常见的例子包括生态系统、网络、社会系统、经济系统和生物系统等。
为了更好地理解和应对这些复杂系统，研究者们通常采用建模和分析的方法来描述系统各个组成部分之间的相互作用和行为。
一、什么是复杂系统建模复杂系统建模是在理论和现实研究基础上，刻画和描述系统的复杂性、非线性性、不确定性、多样性和适应性等特性，运用数学、计算机科学和统计学等相关学科的建模方法，构建不同维度、不同尺度、不同视角下的关于系统行为的数学模型。
具体而言，复杂系统建模旨在通过对系统的组成部分之间的交互作用和反馈环节的描述，以及对系统内在动力学过程的建模和模拟，来预测系统未来的演变趋势、预测系统的不同状态下的行为和反应，和加深对复杂系统中各种现象和规律的理解程度。
二、复杂系统建模方法复杂系统的建模方法主要包括定量模型和定性模型两大类。
其中，定量模型通常是用一些数学、计算和统计方法，对系统中重要的变量和参量进行量化、建模和模拟。
而定性模型则强调对系统中各个组成部分之间的关系、互动和反馈环节进行描述，从而获取系统的基本特性、行为和演变趋势等方面的信息。
常见的复杂系统建模方法包括：1. 系统动力学模型系统动力学模型是一种用于描述非线性系统行为的数学建模方法。
该方法主要考虑一个系统中各个组成部分之间的因果关系，提供一种宏观视角下的展现，更能够配合真实世界中物理系统的演化趋势，通过对系统中重要的变量和参量进行量化、计算和模拟，来评估演化时一个系统内部各个部分、和各个种类直接的相互作用贡献随时间的变化情况。
同时，该模型可以对不同的变化因素和参数进行对比，看模型反应的变化程度。
2. 计算机实验/模拟模型在计算机科学领域中，模拟是一项重要的工作。
用计算机程序模拟真实世界中复杂系统进行预测评估，是最常用的复杂系统建模方法之一。
学生成绩管理系统的建模与分析
7. 收获和体会
最常用的UML图包括:用例图，类图，顺序 图,状态图,活动图等，对我们来说最大的 收获就是自己动手实践进行UML统一建模,
掌握了面向对象UML统一建模语言
实现了"学生成绩管理系统"的设计和建模
随着教育信息化的不断深入，学校对学生成绩的管理需求日益增加 学生成绩管理系统必须能够处理大量的学生数据，提供快速的成绩录入、查询、修改和删 除功能 同时，系统还应当能够进行成绩的统计分析，为教师、学生和教务管理人员提供决策支持
功能需求主要包括 (1)学生拥有唯一的个人账户及密码 (2)教师对学生的成绩进行录入，查看学生的成绩 (3)教学管理员可以修改教师基本信息，修改学生基本信息，添加教师基本信 息，添加学生基本信息，删除教师基本信息，删除学生基本信息 对学生的成绩进行修改、删除
9
3.1 定义系统对象类
3.1 定义系统对象类
01
(1)学生类
02
(2)课程类
03
(1) 教师类
04
(2) 成绩类
05
(3) 系统管理员
类
10
3.2界面类
3.2界面类
(1)类MainWindow MainWindow是系统的主界面 (2)类studentDialog 界面类studentDialog是进行操作"添加学生"、"修改学生"或"删除学生"时所需的对话框
2.3.2 成绩录入的活动图
若成绩无效，系统会提示错误并要求重新录 入 有效则进入下一步 系统将录入的成绩数据保存至数据库，并可 能同步更新学生的总评成绩 成绩录入完成后，用户可以选择继续录入其 他课程的成绩或者退出成绩录入界面 整个成绩录入活动最终在所有操作结束后终 止于"结束"节点
动态系统的建模与分析
动态系统的建模与分析动态系统是一类由随时间变化而变化的物理或逻辑系统，也成为时变系统或者时间变化的系统。
动态系统的建模和分析是科学研究中一个重要的领域，它是为了更好地了解客观世界而进行的一项工作。
本文将简要介绍动态系统的建模与分析。
一、动态系统的数学描述数学描述是对动态系统进行建模的一个基本步骤。
对于简单的物理系统，可以使用牛顿力学进行描述；对于更为复杂的系统，可以采用微积分方程进行描述。
比如，考虑一个简单的弹簧振子系统。
我们可以建立微分方程，描述弹簧的振动。
假设弹簧的弹性系数为k，质量为m，振动的峰值为x(t)，则弹簧的振动方程可以表示为：$m\frac{d^2x}{dt^2} = -kx$这是一个二阶常微分方程，可以通过求解方程来得到弹簧的振动模式。
二、系统的运动学分析动态系统的运动学分析是分析系统运动轨迹和速度加速度等基本运动量的过程。
在运动学分析中，主要考虑系统的位置、速度、加速度等运动信息，而忽略了系统的物理特性。
因此，在建模和分析过程中，通常默认系统内部没有任何物理过程发生。
比如，我们可以利用运动学分析来研究地球运动轨迹。
假设地球绕太阳旋转，这个运动可以表示为地球公转。
我们可以通过观测太阳和其他星球的位置，以及测量地球到太阳的距离来了解地球公转的轨迹。
三、系统的动力学分析动态系统的动力学分析是分析系统如何响应力学力学等外部影响的过程。
在动力学分析中，系统的运动状态受到其他因素的影响，因此需要考虑系统的物理特性。
比如，我们可以利用动力学分析来研究弹簧振子的运动状态。
在运动过程中，弹簧振子的振幅和周期受到外力和空气阻力等因素的影响。
因此，我们需要考虑弹性系数、质量、外力等因素，来完整地描述弹簧振子的运动状态。
四、数值分析方法数值分析方法是一种基于计算机模拟的分析方法，它通过数值模拟的方式来模拟和分析动态系统的运动状态和变化规律。
数值分析方法包括有限元法、有限差分法、有限体积法等。
比如，我们可以利用数值分析方法来模拟地球公转的运动状态。
系统建模与系统分析
第三章系统建模与系统分析( System Modeling & System Analysis )1、系统建模及其方法2、系统分析及其方法目的：了解系统模型及建模方法掌握系统分析的基本方法3.1 系统模型第三章系统建模与系统分一、系统模型的定义与特性1.定义系统模型是对一个系统以某种确定形式( 文字、符号、图表、实物、数学公式等)进行描述、模仿和抽象，它反映系统的物理本质与主要特征。
..同一个系统根据不同的研究目的，可以建立不同的系统模型..同一个模型可以描述不同的系统。
2.特征..它是现实系统的抽象或模仿..它是由反映系统本质或特征的主要因素构成的；..它集中体现了这些主要因素之间的关系。
例3-1 ：耐用消费品新旧更替模型研究国家某类耐用消费品(冰箱、洗衣机等)拥有情况。
假设家庭购买新冰箱并一直使用到其损坏或者报废。
故任一时刻，全国有一个用了不同时间的冰箱拥有量的分布。
.假定以一年为单位考察不同使用年限的冰箱的拥有量。
.任何已使用了i年的冰箱至少还能使用一年的概率为仇.假设冰箱的最长寿命为n 年.第k 年新购买的冰箱数目为u(k).、为什么要用系统模型..经济、方便、快速、安全..可以对“思想”或“政策”试验..可以导致对科学规律、理论、原理的发现。
..系统模型的作用是局限的实际系统模型模型化实验、分析比较现实意义解释结论三、系统模型的分类1. 按模型的形式分类实体、比例、模拟模型解析、逻网络、图物理模型概念模型数学模型任务书、说明书技术报告物理模型数学模型物理模型数学模型概念模型网络模型图表模型逻辑模型解析模型比例模型模拟模型实体模型系统增加研究的速度现实性减修改的方便性建模时抽象性建模费2. 按其它方式分类按相似程度分同构模型同态模型按结构特性分形象模型模拟模型符号模型数学模型启发式模型按对对象的了解程度分白箱模型黑箱模型灰箱模型四、数学模型的优势数学模型——使用最广泛的模型..定量分析的基础；..它是系统预测和决策的工具..它可变性好，适应性强，分析问题速度快、省时、省钱，便于计算机处理。
系统建模与系统分析详解课件
第三章
如今，兰德公司的研究范围已从最初的 军事、外交事务扩大到经济、交通、通 讯等公共事务的各个方面。系统分析方 法也从改善武器装备系统，走向了经济 管理、社会发展等各个域。
第三章
3.3.1 系统分析的定义
目前对于系统分析的解释有广义与狭义之分。 广义的解释是把系统分析作为系统工程的同义 语，认为系统分析就是系统工程。 狭义的解释是把系统分析作为系统工程的一个 逻辑步骤，系统工程在处理大型复杂系统的规划、 研制和运用问题时，必须经过这个逻辑步骤。
第三章
步骤
明确 问题
确定 目标
探索 建立模型 方案
优化或 仿真 分析
系统 评价
Y
决策 （分析）
N
第三章
案例: 企业与系统管理案例—— 海尔OEC管理法
O—Overall；E—Everything， Everyone ，Everyday； C—Control and clear
OEC—全方位地对每个人每一天的所做的每 件事进行控制和清理，即“日事日毕，日 清日高”，总账不漏项，事事有人管，人 人都管事，管事凭效果，管人凭考核。
3.地位：模型的本质决定了它的作用的局限性。它不 能代替以客观系统内容的研究，只有在和对客体系统相 配合时，模型的作用才能充分发挥。
第三章
3.1.2 使用系统模型的必要性
人类认识和改造客观世界的研究方法，一 般来说主要有三种，即实验法、抽象法、模 型法。
第三章
三种系统研究方法对比
实验法 抽象法
模型法
目标
发展能源
手段 目标
发展能源生产
开发新能源 节能
手段 资源 基地 目标 勘探 建设
运输
太生 阳物 能能
系统建模与系统分析课件
城市交通拥堵问题
案例二
气候变化问题
案例三
生态系统问题
04
离散事件系统建模
离散事件系统的基础知识
离散事件系统的定义
离散事件系统是由一系列离散事件驱 动的动态系统，这些事件在时间上相 互独立且具有确定的触发条件。
离散事件系统的特点
离散事件系统的分类
根据事件的触发条件和系统状态的变 化方式，离散事件系统可以分为同步 系统和异步系统、确定性系统和不确 定性系统等。
03
系统动力学建模
系统动力学的基本概念
01
系统动力学是研究系统行为变化的一种方法，通过建立系统模 型来分析系统的动态行为和性能。
02
系统动力学模型由变量、参数和结构组成，通过模拟和仿真来
预测系统的未来行为和性能。
系统动力学适用于研究复杂系统的行为变化，如经济、生态、
03
交通等领域的系统。
系统动力学建模步骤
确定系统边界和变量
明确系统的范围和关键变量，确定系统的输 入和输出。
设定系统参数
根据历史数据和实验数据，设定系统模型的 参数值。
建立系统结构模型
根据系统变量之间的关系，建立系统的结构 模型，包括因果关系图和流图。
进行系统仿真和预测
利用系统模型进行仿真和预测，分析系统的 动态行为和性能。
系统动力学建模案例分析
排队论的模型建立
建立排队论模型需要考虑顾客到达的 时间间隔和服务时间的概率分布，并 确定服务台的数量和服务规则。常见 的排队模型包括M/M/1、M/M/n、 M/D/1和D/M/n等。
03
排队论的应用
排队论广泛应用于生产和服务系统中 的资源分配、流程优化和质量控制等 领域，例如电话呼叫中心、银行取号 机、机场安检通道等场景。
复杂系统的分析和建模
复杂系统的分析和建模随着社会的发展，越来越多的领域和问题需要通过系统化的方法来分析和解决。
复杂系统因其复杂性、不确定性和多样性等特点，更需要系统化的分析方法。
本文将介绍复杂系统的分析和建模方法。
一、复杂系统的定义复杂系统是由多种相互关联、相互作用的元素组成的系统，它们之间的关系具有非线性、不确定性和复杂性。
复杂系统可以是自然界的，如生态系统、气候系统，也可以是社会经济系统的，如金融市场、运输网络等。
复杂系统的特点是具有自组织、适应性和鲁棒性等特征。
二、复杂系统的分析方法1.系统辨识系统辨识是指对系统的结构、参数和输入-output关系等进行预测和确定。
系统辨识的方法主要有试验法、统计分析法和模型识别法等。
其中模型识别法是一种基于系统的表现数据，采用数学统计方法来确定系统的结构和参数的方法。
常用的模型包括ARIMA、ARMA、GARCH等。
2.系统化建模系统化建模是指将实际系统抽象成数学模型的过程。
系统化建模需要从系统的结构、行为和影响因素等方面进行考虑。
常见的建模方法有控制论、系统动力学和代数广义系统等。
其中，系统动力学是一种动态系统模型，可以用来描述系统的时间演化，研究系统的稳定性和性态变化等。
3. 综合分析综合分析是指针对复杂系统的多维度、多元素的关联和影响进行分析和评估。
综合分析需要构建多维度的指标体系，采用多目标优化方法、灰色关联度分析、层次分析法等进行分析评估。
综合分析不仅可以用于对复杂系统的管理和决策，也可以用于评估系统的效益和风险等。
三、复杂系统建模的实例1.生态系统建模生态系统是典型的复杂系统，其中涉及多种生物种类、生态位、食物链等相互关联的因素。
生态系统建模需要考虑生物种间的相互关系、环境因素的影响等。
常见的生态系统模型有生态食物链模型、生态系统响应模型等。
2.社会经济系统建模社会经济系统是多因素、多角度的复杂系统，需要对不同因素进行综合分析。
社会经济系统建模需要考虑诸多因素，如行业规模和结构、生产要素配置、市场需求、政策因素等。
系统分析及软件建模
系统分析及软件建模如果眼光仅仅放在满足客户眼下的需求，当问题不断出现时再不断修补，头痛医头，脚痛医脚，甚至系统构架需要不断调整或重新设计，那么，很快就会陷入代码泥潭或坠入系统重复开发的无底深渊，当初项目完成时的成就感将被无止境的沮丧所代替。
系统分析决定系统开发的成败，软件建模使系统开发走向成熟。
一：系统分析在网站项目管理中的地位在进行了需求分析和业务流程分析并得到客户的认可之后，对项目进行系统分析是极其重要的。
系统分析是能体现整个系统的灵魂的文档，将客户的需求从具体到抽象的一个过程，并制定编码人员可实施的规范和标准。
由于Web应用技术发展的历史相对与软件的历史短得多，在开发网络应用系统尤其是网站制作的系统设计中设计人员往往对系统分析重视的不够，特别是设计一些初期比较简单的或交互及功能较少的网站时，主要原因通常为：客户初期的需求比较简单，忽略了客户潜在的巨大需求；项目实施周期短，初期阶段采用最快的而不是最合理的实现手段；经费有限，难以支付高质量的人力费用；Web编程技术手段多样，容易上手，设计人员参差不齐；从现实中来看，网站项目的开发与管理和实施远不如软件工程规范，在编程语言、数据库、通信协议、应用服务器等相关环境都在不断快速发展和完善的情况下，的确很难期望每一个设计师都能网站项目进行系统的合理的分析，从而制定一套跨平台、健壮的、易扩展和升级的系统方案。
但是，这并不能成为系统分析员逃避或懈怠的借口，如果把一个系统比做一部汽车，系统分析的工作相当于设计发动机，也许很容易就想像的出用125cc的摩托车发动机去牵引10吨重载卡车会是一个什么样的后果。
在系统分析的过程中需要对需求分析进行进一步的深化和分析，通常客户及业务人员在需求分析和流程分析的过程中比较注重功能上的表现和定义，即使是做出正规的用户界面原型，对系统的需求也是不完整的，处于非技术人员的缘故，很难苛求能提出完整清晰专业的性能需求，但不意味着这需求不存在，而且这隐藏的需求对编码人员来说是极其重要的。
软件工程中的软件系统分析与建模
《软件设计模式》
系统总结常见的软件设计 模式，有助于提高软件质
量和可维护性
UML示例图
第24页 附录
测试报告范例
设计模式应用案例
展示UML建模在软件系统 分析与建模中的具体应用
场景
示范测试报告的撰写和分 析，提高软件测试的效率
和成果
实际案例展示设计模式在 软件开发中的应用，帮助
理解并应用于实践
设计和部署应用程序以最大限 度地利用云计算的优势
模块化
将系统拆分为独立模块
软件设计原则
高内聚低耦合
模块功能相关性紧密、耦合度低
可维护性
便于系统维护和更新
软件设计方法
软件设计方法是指在进行软件设计时应该采用的方 法。结构化设计是一种将系统划分为各个部分进行 设计的方法，面向对象设计则是以对象为中心进行 设计。数据驱动设计和事件驱动设计都是根据数据 或事件来进行软件设计的方法。不同的设计方法适 用于不同的场景，选择合适的方法对于软件设计至 关重要。
软件设计方法
软件设计方法是指在进行软件设计时采用的 一些具体方法论，包括结构化设计、面向对 象设计、数据驱动设计和事件驱动设计。结 构化设计是一种按照结构化原理进行软件设 计的方法，面向对象设计则是以对象作为设 计和实现的核心，数据驱动设计和事件驱动 设计则是在设计过程中以数据或事件驱动系
统行为和逻辑。
实体-关系图，描述数据实 体及其关系
需求变更管理
需求管理
需求跟踪管理
需求优先级管理
管理需求变更，确保系统 稳定性
追踪需求实现情况，保证 需求准确性
确定需求的优先级，合理 安排开发顺序
结语
软件需求分析是软件工程中至关重要的一部分，通 过分析用户需求、设计系统结构，能够为软件开发 过程奠定坚实的基础。合理的需求管理可以有效避 免项目中的需求风险，提高软件质量和用户满意度。
复杂系统的建模与分析
复杂系统的建模与分析一、引言复杂系统是指由多个相互关联的组成部分所构成的系统，这些部分之间存在着相互作用、相互影响的关系，系统行为因各部分之间的相互影响而呈现出高度非线性和不确定性特征，很难用传统的建模方法分析研究。
为了更好地理解和掌握复杂系统的本质特征，需要采用专业的建模与分析方法。
二、复杂系统的建模方法1. 细粒度建模方法细粒度建模方法是通过对系统组成部分的详细描述来建立系统模型的，这种方法精度高、详尽度强，并能够较好地反映系统的实际情况。
常用的细粒度建模方法包括半物理仿真模型、离散事件仿真模型、多代理人仿真模型等。
2. 自组织建模方法自组织建模方法是指利用自组织现象的发生来研究复杂系统的建模方法。
自组织现象指在适当的驱动下，一些简单的元素自发地形成相互协调的大范围结构。
这种建模方法不需要事先定义系统的结构和行为，而是通过模拟单元间的联系和协作来形成系统模型，在实际应用中具有广泛的应用价值。
3. 神经网络建模方法神经网络建模利用多个信息处理单元之间构建的相互连接的网络来模拟解决问题的过程，通过调整连接的权重来模拟人脑中神经元之间的信息交互。
该方法适用于处理非线性问题、数据挖掘等领域，建模精度较高，但需要较大的计算资源支持。
4. 复杂性度量建模方法复杂性度量是基于系统各个组成部分之间的关联度、关系密度、信息流动、稳定性等变量来表征系统复杂性的方法。
通过对复杂性度量的研究，从理论上认识和理解复杂系统的本质特征和规律。
三、复杂系统的分析方法1. 动力学分析方法动力学分析是指对系统宏观行为和微观变化的分析方法。
通过对系统各个部分之间的联系和变化来模拟系统的行为，探究系统的稳定性和变化规律。
常用的动力学分析方法包括状态空间法、相图法、时序图法等。
2. 网络分析方法网络分析是指利用图论原理建立复杂网络模型，从而分析系统之间的联系和规律的方法。
该方法适用于研究复杂系统中各个部分之间的关系和影响，可以通过分析节点度中心性、介数中心性、接近中心性等指标来揭示系统中的关键节点。
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4.1 系统分析的目标
❖ 需求定义必须满足以下几个方面的要求： （1）完备的：所有需求都必须加以正确说明。 （2）一致的：需求之间应该没有逻辑上的矛盾。 （3）非冗余：不应有多余的、含混不清的需求说明。 （4）可理解：参加的各方应能以一种共同的方式来解释和理解需求。 （5）可测试：需求必须能够验证。 （6）可维护：文档的编写应该是可灵活修改和易读的。
(1) 可选关系 （2）强制关系 3、事物的属性 4、数据实体和对象 （1）结构化方法 （2）面向对象方法
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4.5 系统分析相关概念
❖ 事件 1、事件及其类型 （1）外部事件 （2）临时事件 （3）状态事件 2、定义事件 （1）区分事件和触发事件的条件以及系统响应 （2）跟踪事物处理的生命周期 （3）暂不考虑技术依赖事件和系统控制 3、实例（图书管理系统）
现行系统的调 查报告
（审查现行系统 的调查报告）
新系统逻辑方 明确用户信息需求， 用户需求分析，新
4 案的提出
提出新系统的逻辑 系统逻辑模型的建 系统说明书
方案
立（BPR）
审查系统说明书， 若同意，则批准 进入系统设计阶 段
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4.3 需求分析的重要性
❖ 系统分析的核心任务是用户需求分析。用户需求指的是用户要求新系 统必须满足的所有功能和约束条件，包括用户对功能、性能、可靠性、 安全保密性等方面的要求，以及开发费用、开发周期和可使用资源等 方面的限制，其中功能需求是最基本的。
❖ 简单地讲，模型是对现实的简化、或者说，模型是简化的现实； ❖ 模型会先于方案而存在，模型提供了营造方案的蓝图。
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4.6 建模
3、建模目的 ❖ 建模的目的，是为了认识复杂的问题（或系统）；简化是认识复杂系统的一种有效方
法；而建模是简化问题的有效手段； ❖ “简化”是有目的的进行的
▪ 准确地讲，一个具体的模型是人对现实系统抽象认知的结果，这一结果取决于人 和他观察问题的角度。人是认知活动的主体，他在认识一个事物的时候，往往是 带有主观意志的，即他会从自己的立场或角度来看问题。
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4.4 系统分析面临的主要问题
❖ 系统分析活动中，有一些难题是管理信息系统开发项目与生俱来的特 性。
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难题之一
❖ 需求只能由用户亲自提出来，但用户对计算机系统的不了解，使得他 们无法一次性、完整、准确地讲出所有的需求。实际上，往往是等工 作一段时间，用户对新系统有了一定的认识之后，才会有好的思路和 想法。也有可能是用户心里有想法，但讲不出来。这就需要开发人员 来启发和挖掘需求。
统都详细地表述出来以后再进行讨论，而习惯于从某个角度整理 出一个从某个侧面观察的问题模型，这就是建模的原则。 ❖ 对于一个系统，基于不同的简化动机（目的）和简化水平（原则）， 可以得到多个模型，这样有助于更深刻和更准确地把握系统的本质。
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4.6 建模
5、模型评价 利用价值高的模型就是好模型； ▪ 针对特定的建模“动机”和“原则（抽象层次）”，我们通常 会忽略那些与特定抽象层次无关的次要因素，而强调那些具有 广泛影响力的主要因素，这就是在追求模型的使用价值。 ▪ 换言之，内容多的模型未必是好模型，因为价值高的内容有可 能被价值不高的内容淹没了。 ▪ 模型的的好坏，取决于两个因素，即建模的“视角（动机）” 和“抽象层次”，这两个因素决定了模型有没有把握问题的本 质和有没有洽到好处的排除掉干挠视线的次要因素，便于清晰 的认识问题。
系统开发 建议书
是否同意系统发建议 书？ 若同意，则安排可行 性研究活动。
进一步明确系统 系统开发的技术可行性 可行性研 审定可行性研究报告，
的目标、规划与 研究、经济可行性研究、 究报告
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可行性研究 功能，提出系统 营运可行性研究，系统
系统开发 （设计）
若同意，则下达系统 开发（设计）任务书
开发的初步方案 开发初步方案与开发计 任务书（
❖ 4.1系统分析的目标 ❖ 4.2系统分析内容和主要活动 ❖ 4.3需求分析的重要性 ❖ 4.4系统分析面临的主要问题 ❖ 4.5系统分析相关概念 ❖ 4.6建模 ❖ 4.7 需求分析说明书的编写
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4.1 系统分析的目标
❖ 系统分析、系统设计和系统实施构成系统开发周期的三个主要阶段。 系统分析是开发人员和用户共同参与的一项活动。这一阶段的主要任 务是充分挖掘和理解用户对新系统的要求，并将其明确表述成一份书 面资料。这份资料的主要内容就是新系统的逻辑模型，这就是系统分 析说明书，又称用户需求说明书。
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4.6 建模
7、建模价值 ❖ 建模（Modeling）是捕捉问题本质的过程。为了降低风险和获得高回报，建模活动
普遍应用于各种行业，信息系统（软件）开发更不例外。为了说明建模的价值， Grady Booch曾经给出过一个经典的类比：
▪ 盖一个宠物窝棚、修一个乡间别墅和建一座摩天大楼，三种工作对建筑规划图 纸的依赖程度有质的差异。建立一个简单的系统，模型可有可无；建立一个比 较复杂的系统，模型的必要性增大；建立一个高度复杂的系统，模型则不可缺 少。应用处理简单系统的方法对待复杂系统通常是行不通的，这好比用搭建一 个宠物窝棚的方法来营造一座摩天大厦。
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4.6 建模
4、建模原则 ❖ 在建立模型的过程中，建模者的主观立场或认识问题的角度，被强调
为认知活动的原则，这很重要。 ❖ 建模过程就是简化问题的过程，就是要把某些主要的关键的东西勾勒
出来，把对讨论问题无关紧要的东西暂时略去，以免干扰视线。 ▪ 因此，在讨论一个系统中的某个问题的时候，我们不是把整个系
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难题之二
❖ 开发人员与用户之间存在着专业知识的鸿沟。俗话讲，隔行如隔山， 专业知识的壁垒构成了开发人员与用户间的沟通障碍。然而，开发活 动恰恰要求必须由用户来确认系统分析说明的准确性和完整性，必须 确保开发人员完整、准确地理解了用户心目中对新系统的真实要求。 开发人员也必须努力准确理解和表述用户的需求，因此，这个阶段的 活动难度非常大。
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4.6 建模
2、什么是模型 ❖ 模型并不深奥。
▪ 在你和别人讨论问题时，把你想表达的东西以简化的形式画到纸 上，这就是模型，哪怕是随便勾画了几笔，只要有助于表达问题， 它就是模型了。
❖ 模型可以描述系统的静态结构，也可以描述系统的动态行为；可以描 述系统的宏观面貌，也可以描述系统内的微观交互场景。
❖ 建模的意义随着系统复杂程度的增加而越发显著，从起初借助于模型以更好地理解 系统，到后来不得不借助模型来理解系统。人脑对复杂问题的理解能力是有限的， 与模型相应的特定视角和抽象层次是简化复杂问题的有效出发点。
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4.6 建模
❖ 建模对于复杂软件系统的开发是必要的 ▪ 目前，我们开发的软件，特别是商业软件，通常一开始就很不简单，并且复杂性随着时间 的演进和技术的发展持续上升。一个复杂软件系统的开发必须面对多种未知因素、多个开 发人员、复杂的开发工具和永远不够用的时间。开发人员不可能、更没有必要去了解从问 题到方案的所有细节。他们需要那些基于特定视角的、有助于解决问题的并且是完整的某 一部分信息，即所谓的模型。总之，建模对于复杂软件系统的开发是必要的。
用户
系统 分析员
系统设计 员\程序员
图4.1 系统分析员是用户与开发人员之间的桥梁
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4.5 系统分析相关概念
❖ 模型 （1）数学模型（公式）
(2) 描述模型（判定树、结构化英语） （3）图形模型（逻辑模型、物理模型）
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4.5 系统分析相关概念
❖ 事物 1、 事物及其类型 2、 事物间的关系（1:1、1：n）
❖ 从某个角度看问题，排除不必要的干扰，把问题化简，抓住主要矛盾和事物的本质， 这就是建模的目的。 ▪ 打一个比方，一座大楼在土木设计师眼里可能是一堆钢筋混凝土和表面材质；在 管道设计师眼里可能是一堆管子和接头；在网络工程师眼里可能是一堆网络设备 和布线。不同主体对同一客体的认识结果有赖于各自的视角，即看问题的角度。 这样能更好地集中注意力，从而有效地解决关键问题。
植性。 (7) 优化业务处理流程和数据流程，定义经济数学算法和模型。 (8)确定计算机系统配置,计算机网络技术方案。
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4.2 系统分析的内容与主要活动
活动名称
目标
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初步调查
明确系统开发 目标和规划
关键问题
主要成果 （产品）
管理决策
是否开发新系统？ 若开发，提出新系统的 目标、规划、主要功能 的初步设想，粗略估计 系统开发所需的资源
❖ 模型可以帮助我们以化简的形式捕捉现实系统中问题的本质； ❖ 通过模型可以把被讨论的概念可视化，把你心目中的系统实现方案勾勒出来，
把它变成大家能够看得见的东西，便于讨论和修改； ❖ 模型有助于在由“问题”到“方案”的过渡过程中更好的认知、理解和沟通。 ❖ 结论：学习建模是学习软件开发（包括管理信息系统开发）的一项基本技能。
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4.2 系统分析的内容与主要活动
系统分析的基本内容： 系统分析阶段需要对管理信息系统的下列问题进行调研和分析：
（1）确定新系统的目标。 （2）系统的总体结构描述。 （3）子系统功能描述： （4）子系统数据分析： （5）数据输入输出描述： （6）确定技术性能指标，包括可靠性、安全保密性、适用性、可维护性和可移
❖ 除此之外，系统的边界和结构的不明确性，业务环境的不断变化的特 性，也是系统分析阶段面对的难题。
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系统分析员的作用
❖ 以上困难的解决往往寄希望于系统分析员。系统分析员是这一阶段的 关键人物，他要充当技术人员与用户间沟通的桥梁。“桥梁”的作用， 对系统分析员的知识面、业务技能等又是一个极大的挑战。