系统论与系统分析方法-PPT参考幻灯片

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1、系统论与系统分析方法 系统概念系统思想系统论的基本规律与基本原理系统科学系统分析方法 1 一 系统概念 横看成岭侧成峰 远近高低各不同盲人摸象研究一个事物 有很多角度 如哲学的 美学的 数学的 经济的有没有一种能够全面了解 描述 分析 掌握事物的工具学呢 有 那就是 系统学 类别 自然科学总论 2 1 系统 贝塔朗菲的定义 系统是由相互联系 相互作用的诸元素的综合体 把贝塔朗菲的表述精确化 即定义1 1如果对象集S满足以下两个条件 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 称S中的对象为系统的组分 即组成部分 3 其他表述 系统 系统是由相互作用

2、相互联系 相互依赖的若干组成部分结合起来的具有某种或几种特定功能的有机整体 而且这个系统又是更大系统的子系统 系统是指为了达到某种共同的目标 由若干相互作用的要素有机结合而构成的整体 系统强调各要素共同致力于目标的实现而建立相互协调合作的关系 4 一个完整的系统是由输入部分 输出部分 转换过程 将系统的输入转换成输出 和系统运行过程中的信息反馈等环节构成的系统是相对于外部环境而言的 外部环境向系统提供劳力 手段 资源 能量 信息等 称为 输入 然后 系统应用自己自身所具有的功能 对输入的元素进行转化处理 形成有用产品 再 输出 到外部环境供其使用 5 辨析题 在现实世界中 人们凭经验可以指出各

3、种各样的系统 却无法找出完全不能看成系统的事物 系统是普遍存在的 如 生产系统 经济系统 消费系统 科技系统 教育系统 交通系统 医药系统 服务系统 沙堆不是系统 区分堆与系统垃圾不是系统 杂乱无章 没有结构失盗的居室 结构已经被破坏 6 人类思维的特性 边界 串联 整合 曾有张老板和李老板为企业的合作问题在协商 两人觉得在办公室里谈判太乏味 于是去登山 在旅游中边玩边谈 一天 两人见到一只带着小熊的母熊正在向他们靠近 众所周知 带小熊的母熊对人的攻击性很强 两人赶紧逃跑 跑了一段距离后 张老板停下来 从旅行包里拿出运动鞋换上 李老板大叫 你换了鞋就能跑得比熊快吗 换好鞋的张老板边跑边回答 我

4、肯定跑不过熊 但可以跑得比你快 问 二人思考问题有什么不同 7 边界 边界 边界是指人们在认识事物时首先对要认识的问题从无限的联系中隔离开来 使之能在人类的智力和能力可思考的范围内 一百货商店打广告 买左鞋 送右鞋 为什么你会觉得 另类 为什么某些学生从不认真学习 却也能安全通过考试 在光滑斜面上的一个载有物体的斜块的力学分析 8 思考和讨论 情景A 你已决定要去看场戏 花了30元买张门票 当你走进戏院时 发现门票掉了 你愿意再花30元重新买张门票吗 情景B 你已决定要去看场戏 入场门票价格为30元 当你到了戏院门口 发现遗失了30元钱 问 你还愿意掏30元买门票么 完全竞争和垄断竞争 寡头垄

5、断在产品定价决策系统的系统边界有什么不同 小企业定价和大企业定价有什么不同 9 如何界定系统的边界 确定边界的最基本原则 1 逻辑上的理性 边界内有要素A和B 而C和A的关系与B同A的关系相当 B与C是同层次的 则C也应纳入系统 如 出门时穿雨鞋而不带伞 开小店卖盐而不卖酱油等是不可想象的一个卖立体画的小女孩2 边界外与边界内的独立性 边界内的变化独立于边界内 如 小企业扩张阶段的产品定价时无须考虑对市场价格的冲击要素扩张法如研究孩子的成长问题 孩子本身 家长 家庭 亲朋好友 家族 老师和同学 学校 10 串联 串联 人们在同一时间只能考虑一个方面的问题 问题得一个一个地想 即便是最简单的数学

6、问题 也不能左脑思考一个 右脑思考一个 人类思维的局限性有没有例外 周伯通的双手互搏 奇人双手同时写不同的字 计算机的并联工作思维的串联性给我们思考整体与联系带来了困难 11 整合 整合 大脑虽然是一个问题一个问题地思考 但也存在着整合功能 这一功能把在不同时间的问题都联系起来 看工程三视图 整合出零件的立体形态 12 2 结构 元素 构成系统的最小组分或基本单元 即不可再细分或无须再细分的组成部分 机械系统 元素是不能再用机械方法分解的零件 而不是分子 原子 一个句子是个系统 每个字词就是其元素 而不是笔画 人口系统以人为元素 细胞不是 人文社会系统一般无法划分出彼此界限分明的元素 称要素为

7、宜 如战争系统的要素是兵力 武器 士气 人心向背 战略战术等 13 广义结构含义 元素或要素之间的一切联系的总和 联系形式多样 时间联系 空间联系 持续的 瞬间的 确定性的 不确定性的结构 略去无关紧要的 偶发的 无规则的联系 元素之间相对稳定的 有一点规则的联系方式的总和 结构种类 空间 时间 对称 非对称 深层 表层 硬结构 软结构 14 子系统 在元素众多 结构复杂的系统中 元素之间有一种成团现象 一部分元素按某种方式更紧密地联系在一起 具有相对独立性 有自己的整体特性 不同集团的元素之间往往不是直接相互联系 而是通过所属集团而联系在一起 这类集团称为子系统或分系统 系统是否需要划分为子

8、系统 取决于系统元素的种类 差异和联系方式的复杂性 而不在于元素多少 15 3 功能 系统的功能 环境对系统的输入导致系统相应的输出 这种系统与环境相互联系和作用过程的能力就是系统的功能 系统的功能很多 有好的 也有坏的 完整地了解系统功能是很难的 人们往往用特定输入条件下的特定输出 特定的环境因素下的系统的行为来说明功能 功能和结构 是观察系统的两个视角 16 性能和功能 系统在内部联系和外部联系中表现出来的特性和能力 成为系统的性能 系统行为引起环境中某些事物发生变化 成为系统的功能 如 可以流动是水的性能 利用水来输送木材是河水的功能 17 如果不同子系统之间有功能上的分工合作 即按照功

9、能划分子系统 就说该系统具有功能结构 如 人体系统有消化 循环 免疫等子系统的划分 导弹系统有弹头 弹体 动力装置 控制装置等功能子系统的划分 高校教学单位的划分如果不同子系统彼此没有功能上的差别 划分为子系统仅仅是因为元素太多 必须分片管理 就说该系统是非功能结构的 如 一个连队分为三个班管理 18 功能和结构 一种流行观点 功能与结构有对应关系 功能决定结构 如 一个球队的业绩和教练水平有很大关系但任意挑选11个球员 再高明的教练也无法训练出世界级水平的足球队 系统的功能与环境有关如 高射炮打蚊子 某君在甲单位是一条虫 在乙单位是一条龙总之 元素 结构 环境三者共同决定系统的功能 19 4

10、 层次 一个客观对象 被认为是系统时 往往可以从不同的视角去观察其存在及特征 这就是系统层面的意思 视角有很多 不同的视角所观察到的内容和意思不同 如 可以从美学的视角观察建筑物 也可在力学结构的意义下看待 20 复杂的系统往往具有多个层次空间层次结构 要素之间的相互作用与其在系统内的空间位置密切关 如东西部经济差距时间层次结构 系统的变化与时间的变化相关联 如GDP的增长功能层次结构 系统的不同层次具有不同的作用 如企业各级管理层的权限 21 二 系统思想1 古代 22 23 2 近代 24 贝塔朗菲 1937年第一次提出一般系统论的概念 强调把有机体视作为一个整体 生命是一个开放系统 要从

11、生物体与环境的相互作用中说明生命的本质 认为生物系统是分层次的 60年代出现了一系列关于系统的新学科 新理论 耗散结构 协同学 突变论 混沌学 3 现代 25 4 经济学 26 5 管理学 27 三 系统论的基本规律与基本原理 1 结构功能规律2 信息反馈规律3 竞争协同规律4 涨落有序规律5 优化演化规律 基本规律 基本原理 1 整体性2 层次性3 开放性4 目的性 5 突变性6 稳定性7 组织性8 相似性 28 四 系统科学 系统论控制论信息论 耗散结构论协同学突变论 29 一般系统论 1924 1928年奥地利理论生物学家L von贝塔朗菲多次发表文章表达一般系统论的思想 提出生物学中有

12、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 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年贝塔朗菲第一次提出一般系统论的概念 1947 1948年贝塔朗菲进一步阐明了一般系统论的思想 指出不论系统的具体种类 组成部分的性质和它们之间的关系如何 存在着适用于综合系统或子系统的一般模式 原则和规律 一般系统论包括极广泛的研究领域 其中有三个主要的方面 关于系统的科学 又称数学系统论 这是用精确的数学语言来描述系统 研究适用于一切系统的根本学

13、说 系统技术 又称系统工程 这是用系统思想和系统方法来研究工程系统 生命系统 经济系统和社会系统等复杂系统 系统哲学 它研究一般系统论的科学方法论的性质 并把它上升到哲学方法论的地位 30 控制论 控制论的奠基人是诺伯特 维纳 他于1943年在 行为 目的和目的论 中 首先提出了 控制论 这个概念 第一次把只属于生物的有目的的行为赋予机器 阐明了控制论的基本思想 控制论是研究各类系统的调节和控制规律的科学 它是自动控制 通讯技术 计算机科学 数理逻辑 神经生理学 统计力学 行为科学等多种科学技术相互渗透形成的一门学科 它研究生物体和机器以及各种不同基质系统的通讯和控制的过程 探讨它们共同具有的

14、信息交换 反馈调节 自组织 自适应的原理和改善系统行为 使系统稳定运行的机制 从而形成了一大套适用于各门科学的概念 模型 原理和方法 控制论的研究表明 无论自动机器 还是神经系统 生命系统 以至经济系统 社会系统 撇开各自的质态特点 都可以看作是一个自动控制系统 在这类系统中有专门的调节装置来控制系统的运转 维持自身的稳定和系统的目的功能 控制机构发出指令 作为控制信息传递到系统的各个部分中去 由它们按指令执行之后再把执行的情况作为反馈信息输送回来 并作为决定下一步调整控制的依据 31 信息论 信息论的创始人美贝尔电话研究所的数学家申农 C E Shannon 他为解决通讯技术中的信息编码问题

15、 突破发老框框 把发射信息和接收信息作为一个整体的通讯过程来研究 提出发通讯系统的一般模型 同时建立了信息量的统计公式 奠定了信息论的理论基础 信息论是关于信息的本质和传输规律的科学的理论 是研究信息的计量 发送 传递 交换 接收和储存的一门新兴学科 信息论用数理统计方法来研究信息的度量 传递和变换规律 它主要是研究通讯和控制系统中普遍存在着信息传递的共同规律以及研究最佳解决信息的获限 度量 变换 储存和传递等问题的基础理论 信息论将信息的传递作为一种统计现象来考虑 给出了估算通信信道容量的方法 信息传输和信息压缩是信息论研究中的两大领域 这两方面又由信息传输定理 信源 信道隔离定理相互联系

16、32 耗散结构论 耗散结构理论的创始人是伊里亚 普里戈金 IlyaPrigogine 教授 由于对非平衡热力学尤其是建立耗散结构理论方面的贡献 他荣获了1977年诺贝尔化学奖 耗散一词 原意是开放系统与外界进行的物质 能量 信息的交换运动 耗散结构则是指远离平衡态的开放系统 通过耗散运动形成的一种动态稳定的有序化结构 即由原来混浊无序的状态转变成一种在空间上 时间上或功能上的有序状态 耗散结构论探讨系统从无序转变为有序的条件 相干行为和机制 探讨耗散结构的形成和生长的动力学 研究怎样通过 涨落 的作用使系统有序化以及研究在什么情况下可以有效地运用耗散结构的概念和范畴 耗散结构理论可概括为 一个远离平衡态的非线性的开放系统 不管是物理的 化学的 生物的乃至社会的 经济的系统 通过不断地与外界交换物质和能量 在系统内部某个参量的变化达到一定的阈值时 通过涨落 系统可能发生突变即非平衡相变 由原来的混沌无序状态转变为一种在时间上 空间上或功能上的有序状态 这种在远离平衡的非线性区形成的新的稳定的宏观有序结构 由于需要不断与外界交换物质或能量才能维持 因此称之为 耗散结构 33 协同学 协同学