第一章 系统工程概述

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q 八卦：我国古代的一套有象征意义的符号。用“一”代表 阳，用“--”代表阴，用三个这样的符号，组成八种形式 ，叫做八卦。每一卦形代表一定的事物。乾代表天，坤代 表地，坎代表水，离代表火，震代表雷，艮(gèn)代表山， 巽(xùn)代表风，兑代表沼泽。八卦互相搭配又得到六十四 卦，用来象征各种自然现象和人事现象。
二、系统理论的形成与发展
q （4）信息论
第一章 系统工程概述
2020/11/27
第一章 系统工程概述
课程性质和任务：
q 本课程是工程专业的专业限选课，是在学习了基 础课和专业基础课后开设的。其任务是使学生对 系统工程基础理论的整体情况与发展有一个系统 的和基本的了解，并掌握相关的基础知识和基本 方法，从而适应现代工业工程人才培养的需要。
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一、系统思想的产生与发展
q 2. 科学系统思想的形成
§ 古代朴素的系统思想——只见森林 § 15世纪，自然科学从哲学中分离出——只见树木 § 19世纪，能量转化、细胞学说、进化论等——先见森林、后见
树木
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二、系统理论的形成与发展
q 所谓卦，其实是古代劳动人民通过测量太阳位置，从而知 季节、记录劳作规律的手段。
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中国古代朴素的系统思想及应用
q （2）阴阳五行说：
§ 五行：金、木、水、火、土 § 五音、五谷、五色、五脏、五畜……
§ Leabharlann Baidu生火、火生土、土生金、金生水、水生木。 （顺次相生）
§ 水克火、火克金、金克木、木克土、土克水。 (隔一相克）
— 从信息论严格的科学观点来看，并非任何的消息都是信息， 而那些事先不知道其结果的消息才是信息。
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二、系统理论的形成与发展
q （4）信息论
§ 信息量
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二、系统理论的形成与发展
q （4）信息论
§ 信息量
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第一章 系统工程概述
教材： q 汪应洛主编 .系统工程（第四版） .机械工
业出版社
第一章 系统工程概述
系统工程
第一章 系统工程概论 第二章 系统工程方法论 第三章 系统模型与模型化 第四章 系统仿真及系统动力学方法 第五章 系统评价方法
第六章 决策分析方法
第七章 战略研究与管理
第八章 系统工程应用实例
§ 中医还用阴阳五行学说来说明五脏之间的相互依存、相互制 约的关系，将自然现象、生理现象、精神活动三者结合起来 分析疾病根源。在治疗上将人的养生规律与自然界的规律联 系在一起，提出了“天人感应”的治疗原则。这实际上是强 调了系统内各子系统之间的关系作用，系统与环境之间的关 系作用。
§ 从上述论述中，我们可以看到无论是诊断还是治疗，中医都 是把人作为一个整体，认为人体各部分之间存在着紧密的联 系，将治病看作一个系统的、动态的控制过程。
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中国古代朴素的系统思想及应用
q （4）中医理论： § 我国中医理论也充分体现了系统科学的思想。
§ 古代中医理论强调了人体各器官之间的联系、生理现象与心 理现象的联系、身体状况与自然环境的联系，把人的身体结 构看作是自然界的一个组成部分，认为人体的各个器官是一 个有机的整体。
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中国古代朴素的系统思想及应用
q （6）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 ，发挥着巨大效益。
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中国古代朴素的系统思想及应用
q （1）阴阳八卦说：
§ 《易》有太极，是生两仪，两仪生四象，四象生八卦。 § 太极：天地万物产生的本原 § 两仪： 阴阳
阴——消极、退守、柔弱、地、秋、月、夜、女、黑、 冷、降……
阳——积极、进取、刚强、天、春、日、昼、男、白、 热、升……
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中国古代朴素的系统思想及应用
q （6）都江堰水利工程：
§ “鱼嘴”分水工程
— “鱼嘴”是都江堰的分水工程，因其形如鱼嘴而得名，它 把岷江分成内外二江。西边叫外江，是岷江正流，主要用 于排洪；东边沿山脚的叫内江，是人工引水渠道，主要用 于灌溉。鱼嘴的设置极为巧妙，它利用地形、地势，巧妙 地完成分流引水的任务。春天，岷江水流量小，灌区正值 春耕，需要灌溉，这时岷江主流直入内江，水量约占六成 ，外江约占四成，以保证灌溉用水；洪水季节，二者比例 又自动颠倒过来，内江四成，外江六成，使灌区不受水涝 灾害。
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中国古代朴素的系统思想及应用
q （6）都江堰水利工程： § “飞沙堰”溢洪道
— 在鱼嘴以下划分内、外二江的堤叫金刚堤。堤下段有一低 平的地段，洪水季节这里浪花飞溅，是内江的泄洪道。它 具有泄洪排沙的显著功能，故又叫它“飞沙堰”。 飞沙堰可将上游带来的泥沙和卵石，甚至重达千斤的巨 石，从这里抛入外江（主要是巧妙地利用离心力作用）， 确保内江通畅。
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一、系统思想的产生与发展
q 什么是系统？ § 系统思想源于人类长期的社会实践。 § 我国著名科学家钱学森认为“系统即由相互作用和相 互依赖的若干组成部分结合成的具有特定功能的有机 整体，而且这个‘系统’本身又是它所从属的一个更 大系统的组成部分。”
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§ 四象：春夏秋冬、东西南北、阴阳刚柔、金木水火… § 八卦：乾、坤、震、巽(xun)、坎、离、艮(gen)、兑
天、地、雷、风、 水、火、山、 泽
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q 阴阳的概念，源自古代中国人民的自然观。古人观察到自 然界中各种对立又相联的大自然现象，如天地、日月、昼 夜、寒暑、男女、上下等，以哲学的思想方式，归纳出“ 阴阳”的概念。
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中国古代朴素的系统思想及应用
q （3）老子：
§ “天下万物生于有，有生于无”，“无，名天地之始，有，名万物 之母”。
§ “道生一，一生二，二生三，三生万物”。
§ 王安石将世界演化的顺序又解释为“天年生水，地二生火，天三生 木，地四生金，天五生土”，“五行，天所以命万物者也”。认为 世界上的事物先由天地生出五行----水、火、木、金、土，然后再 形成万物。
一、系统思想的产生与发展
q 1. 朴素的系统思想及其初步实践 古代中国： § 老子 自然界的统一性 § 西周 “五行说”（金木水火土） § 东汉 张衡 “浑天说” § 中国人做事善于从天时、地利、人和进行整体分析，主张“大 一统”、“和为贵” § 中医诊病讲究形、气、色综合辩证 § 中国人吃饭讲究色、香、味、鲜一体 § 孙武 《孙子兵法》 § 都江堰
§ 系统论（或狭义的一般系统论），是研究系统的模式、原则和 规律，并对其功能进行数学描述的理论。代表人物：奥地利理 论生物学家贝塔朗菲。
§ 控制论是研究各类系统的控制和调节的一般规律的综合性理论 ，“信息”与“控制”等是其核心概念。它是继一般系统论之 后，由数学家维纳在20世纪40年代创立的。
§ 信息论是研究信息的提取、变换、存储与流通等特点和规律的 理论。
— 最优控制理论 — 适应、自学习和自组织系统理论 — 模糊理论 — 大系统理论
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二、系统理论的形成与发展
q （4）信息论
§ 提出者：申农 § 定义：
— 狭义信息论是研究通信和控制系统中信息传递的共同规律， 以及如何提高信息传输系统的有效性和可靠性。
— 广义信息论研究机器、生物和人类对于各种信息的获取、交 换、传输、存贮、处理、利用和控制的一般规律。
q 阴阳，代表一切事物的最基本对立面 阴 为寒，为暗，为聚，为实体化 阳 为热，为光，为化，为气化 阴中有阳，阳中有阴，冲气以为和
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q 在中国传统文化中指青龙、白虎、朱雀、玄武，分别代表 东西南北四个方向。
q 源于中国古代的星宿信仰，中国古代将天空分成东、北、 西、南区域，称东方为苍龙象，北方为玄武(龟蛇)象，西 方为白虎象，南方为朱雀象，是为“四象”。
§ 系统对可累加或不可累加的某一具体属性的数量既可 起到放大作用，也可起缩小作用。
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二、系统理论的形成与发展
q （2）五率最高定律
§ 在保证实现环境允许系统达到的功能（目的）的前提 下，使整个系统对空间、时间、物质、能量、信息的 利用率最高。
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中国古代朴素的系统思想及应用
q （6）都江堰水利工程： § “宝 瓶 口”引水口
— 宝瓶口，是玉垒山伸向岷江的长脊上凿开的一个口子，它是 人工凿成控制内江进水的咽喉，因形似瓶口而功能奇持，故 名宝瓶口。 宝瓶口宽度和底高都有极严格的控制，古人在岩壁上刻 了几十条分划，取名“水则”，那是我国最早的水位标尺。 内江水流进宝瓶口后，通过干渠把江水一分为二。再 二分为四，一分再分，形成自流灌溉渠系，灌溉近一万平方 公里，一千余万亩农田。
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中国古代朴素的系统思想及应用
q （5）丁谓盖皇宫：
§ 北宋真宗年间，皇城失火，宫殿烧毁，大臣丁谓主持了皇宫 修复工程。他采用了一套综合施工方案，先在需要重建的大 道上就近取土烧砖，在取土后的深沟中引入汴水，形成人工 河，再由此水路运入建筑材料，从而加快了工程进度。皇宫 修复后，又将碎砖废土填入沟中，重修大道。使烧砖、运输 建筑材料和处理废墟三项繁重工程任务协调起来，从而在总 体上得到了最佳解决，一举三得，节省了大量劳力、费用和 时间。
第一章 系统工程概述
第一章 系统工程概论
第一节 系统工程的产生、发展及应用 第二节 系统工程的研究对象 第三节 系统工程的概念与特点 第四节 系统工程的应用领域
第一章 系统工程概述
第一节 系统工程的产生、发展及应用
q 一、系统思想的产生与发展 q 二、系统理论的形成与发展 q 三、系统工程的发展概况 q 四、系统工程在中国的发展及应用
二、系统理论的形成与发展
q （3）控制论
§ 维纳：控制论是关于在动物和机器中控制和通讯的科学。 § 钱学森：控制论的对象是系统。为了实现系统自身的稳定
和功能，系统需要取得、使用、保持和传递能量、材料和 信息，也需要对系统的各个构成部分进行组织；控制论研 究系统各个部分如何进行组织，以便实现系统的稳定和有 目的的行为。 § 控制论是研究系统的调节与控制的一般规律的科学。 § 常见的控制理论：
§ 20世纪下半叶以来，系统理论对管理科学与工程实践产生了深 刻的影响。系统工程学的创立，则是发展了系统理论的应用研 究，它为组织管理系统的规划、研究、设计、制造、试验和使 用提供了一种有效的科学方法。
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二、系统理论的形成与发展
q （1）贝塔朗菲定律
§ 系统的属性总是多于组成它的各个要素在孤立状态时 的属性之和。
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中国古代朴素的系统思想及应用
q （6）田忌赛马： § 战国时期，齐威王与田忌赛马，规定双方各出上中 下三个等级的马各一匹。如果按同等级的马比赛， 齐王可获全胜。田忌的谋士孙膑提出的以下、上、 中对齐王的上、中、下对策，使处于劣势的田忌战 胜齐王，这是从总体出发制定对抗策略的一个著名 事例。 § 齐王: 上 中 下 田忌: 下 上 中
一、系统思想的产生与发展
q 1. 朴素的系统思想及其初步实践 § 在哲学上，把世界作为统一的整体 § 古希腊的唯物主义哲学家德谟克利特 “宇宙大系统” 最早使用“系统”一词 § 辩证法奠基人之一 赫拉克利特 “世界是包括一切的整 体” § 亚里士多德 “整体大于部分的总和”
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