系统概念课件

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1、9/4/2020,PPT 1,系统工程第一章 绪论,9/4/2020,PPT 2,本章学习目标,1. 系统的基本概念 2. 系统的主要特性及其分类 3. 系统理论及其发展 4. 系统工程及其主要特点,9/4/2020,PPT 3,章节框架,1.1 系统概念与系统思想 1.2 系统理论概述 1.3 系统工程概述 本章小结 思考与练习题 参考答案,9/4/2020,PPT 4,1.1 系统概念与系统思想,1.1.1 系统思想的历史回顾 1.1.2 系统的基本概念 1.1.3 系统的特性 1.1.4 系统的分类,9/4/2020,PPT 5,1.1.1 系统思想的历史回顾,在人类社会和科学技术发展的

2、历史长河中，系统思想经历了三个主要的历史阶段： （1） 远古时期15世纪 思维方式的特点: 朴素的总体思辨 （2）16世纪19世纪 思维方式的特点: 机械的分解还原思维阶段 （3）19世纪末以后 思维方式的特点: 系统思维阶段,9/4/2020,PPT 6,1.1.2 系统的基本概念,System源于希腊文Systema,意为有部分组成的整体或集合。 现代对于系统的深入研究是始于军事系统和工程系统，随后扩展到生物系统、经济系统和社会系统等其他许多领域。 许多人曾给系统下过各种各样的定义，一般认为系统是由相互联系、相互制约、相互作用的若干部分所组成的具有特定功能的有机整体。,9/4/2020,P

3、PT 7,1.1.2 系统的基本概念,1.有关系统基本概念的说法 Webster 大辞典的定义是：系统是有组织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的集合等。 日本工业标准（JIS）中定义为：许多组成要素保持有机的秩序，向同一目的行动的东西。 美国学者L.V.贝塔朗菲把系统定义为：相互作用的诸要素的综合体。 系统是由相互作用和相互依赖的若干组成部分按一定规律结合而成的，具有特定功能的有机整体。 ,9/4/2020,PPT 8,系统的基本概念包含着三层意思： (1)系统必须由两个或者两个以上的要素组成，单个要素不能成为系统；

4、(2)系统中要素与要素之间存在着有机的相互联系和相互作用的机制，从而形成系统一定的结构或秩序； (3)凡系统都具有一定的功能或特性，而这些功能或特性是系统中任何一个部分都不具备的，它是由系统内部各个要素以及要素与要素之间的有机联系或结构所决定的。,1.1.2 系统的基本概念,9/4/2020,PPT 9,1.1.2 系统的基本概念,2.系统的基本概念图,9/4/2020,PPT 10,1.1.2 系统的基本概念,3.系统环境及其边界的确定 对一个具体系统，系统以外部分称为系统环境，系统与环境的分界称为系统边界。 物质系统，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，界限的划定和确

5、定，在一定意义上主要取决于分析人员或决策者。,9/4/2020,PPT 11,1.1.2 系统的基本概念,4.系统的输入和输出 环境对系统的作用称为系统输入 系统对环境的作用称为系统输出,9/4/2020,PPT 12,1.1.2 系统的基本概念,5.系统的功能 系统在外部环境之间的相互联系、相互作用中表现出来的性质、能力和功效称为系统功能。 6.系统的结构 系统中各组成要素之间的相对稳定的联系方式、组织和秩序称为系统结构。 要素不同、结构同，体现的功能不同； 要素相同、结构不同，体现的功能也不同。,9/4/2020,PPT 13,1.1.2 系统的基本概念,7.系统的层次 第1层次：静态结构

6、系统 第2层次：简单动态系统 第3层次：反馈控制系统 第4层次：细胞系统 第5层次：原生社会系统 第6层次：动物系统 第7层次：人类系统,9/4/2020,PPT 14,1.1.2 系统的基本概念,第8层次：人类社会系统 第9层次：超越系统,9/4/2020,PPT 15,1.1.3 系统的特性,系统有许多特性，概括起来主要有以下几个方面： （1）集合性 系统的集合性是指系统是由两个或两个以上可以相互区别的要素组成的集合体。单个要素不能构成系统。 （2）相关性 系统的相关性是指系统内部各要素之间的某种相互作用、相互依赖的特定关系。在有些情况下，从表面上看要素与要素之间似乎没有什么关系，但是它们

7、可以通过某些中间要素间接地联系起来。 （3）目的性 系统的目的性是指系统具有的明确的目标。,9/4/2020,PPT 16,（4）层次性。 系统的层次性是指系统各要素之间在地位与作用、结构与功能上表现出来的等级秩序性。系统是由众多要素组成的。一方面一个系统仅仅是它上一级系统的一个子系统，而这上一级系统又是更大系统的子系统；另一方面，一个系统可以由低一层次的子系统组成，而这一才层次的子系统又可以由更低层次的子系统组成。 （5）整体性。 系统的整体性是指由若干要素组成的系统所具有的整体的性质和功能，这种性质和功能不是系统中各组成要素性质和功能的简单叠加，而是呈现出各组成要素所没有的新的质的规定性。

8、 （6）环境适应性。 系统的环境适应性是指系统适应外界环境变化的能力。,9/4/2020,PPT 17,1.1.4系统的分类,（1）自然系统和人造系统 （2）实体系统和概念系统 （3）物理系统和非物理系统 （4）开放系统和封闭系统 （5）动态系统和静态系统 （6）确定性系统和不确定性系统 （7）简单系统、简单巨系统和复杂巨系统,9/4/2020,PPT 18,1.2 系统理论概述,1.2.1 一般系统论、控制论和信息论 1.2.2 系统理论的发展,9/4/2020,PPT 19,1.2.1 一般系统论、控制论和信息论,20世纪30年代，美籍奥地利理论生物学家贝塔朗费（L.V. Bertalan

9、ffy）创立了一般系统论，旨在阐述对于一切系统都普遍有效的原理。 20世纪40年代，维纳（N. Wiener）把生物学，生理学，行为科学等关于生命机体和社会系统中的控制问题的研究成果与阐述机器控制原理的伺服系统理论综合起来，创立了控制论。 香农（C. E. Shannon）从研究通信过程的角度出发创立了狭义信息理论，研究了在通信过程中信息的定义、度量、变换、传输、接收、处理、存储和控制等问题，提出了信息量理论、信息熵理论、编码理论和信道理论等。,9/4/2020,PPT 20,1.2.2 系统理论的发展,耗散结构理论 普利高津（I. Prigogine）非平衡态热力学 突变理论 托姆（Thom

10、 R.） 势函数 协同理论 哈肯（H. Haken） 激光 混沌理论 李约克定理 自映射 分形几何学 曼德勃罗特 海岸线 复杂网络 巴拉巴斯（A.L. Barabasi） 无标度网络,9/4/2020,PPT 21,1.3 系统工程概述,1.3.1 系统工程的基本概念 1.3.2 系统工程的主要特点 1.3.3 都江堰经典案例 1.3.4 系统工程的发展过程,9/4/2020,PPT 22,1.3.1系统工程的基本概念,系统工程是一门从整体出发合理开发、设计、实施和运用系统的工程技术。它根据系统总体协调的需要，综合应用自然科学和社会科学中有关的思想、理论和方法，利用电子计算机作为工具，对系统的

11、结构、要素、信息和反馈等进行分析，以达到最优规划、最优设计、最优管理和最优控制的目的，以便最充分地发掘人力、物力、财力的潜力，并通过各种组织管理技术，使局部和整体之间的关系协调配合，以实现系统的综合最优化。,9/4/2020,PPT 23,1.3.2系统工程的主要特点,系统工程的主要特点可归纳为以下几个方面： （1）系统工程的技术性本质 （2）系统工程强调系统观点 （3）系统工程的综合性 （4）系统工程的创造性 （5）系统工程的广泛适用性,9/4/2020,PPT 24,（1）系统工程的技术性本质； 以“软”为主 传统的工程技术以“硬件”对象为主，可以将它们划归广义“物理学”（对“物”进行“处

12、理”的学问）的范畴，是以“硬”技术为主的工程技术。单元学科性强。 系统工程是一大类的工程技术的总称，以对“事”进行合理筹划为主，处理的对象主要是信息。可以将它们划归广义“事理学”（对“事”进行“处理”的学问）的范畴，是以“软”技术为主的工程技术。它的学科综合性强。,1.3.2系统工程的主要特点,9/4/2020,PPT 25,1.3.2系统工程的主要特点,（2）系统工程强调系统观点； 一个系统，两个最优 “一个系统”是指：以系统为研究对象，要求综合地、全面地考虑问题； “两个最优”是指：系统的目标是总体效果最优，同时，实现这些目标的具体方法或途径也要求达到最优。,9/4/2020,PPT 26

13、,1.3.2系统工程的主要特点,（3）系统工程的综合性； 用到的知识是综合的，研究对象是综合的，使用物质手段是综合的；开展系统工程项目要由各方面的专家参加，协同作战，系统工程并不执意追求科学技术的发明，它主要也是一门“综合应用学科”。 （4）系统工程的创造性； 运用系统工程解决复杂的系统问题需要有高度的工程想象力和创造性思维； 开辟系统工程的新途径、新方向需要在观念上有新的突波，要提出新思想、新概念。 （5）系统工程的广泛适用性。 应用领域十分广泛，工程、社会、经济、农业、企业、科技、军事、环境、人才、运输、能源、区域,9/4/2020,PPT 27,1.3.3 都江堰 一个经典的系统工程案例

14、,都江堰水利工程所体现的系统思想 ： （1）总体目标最优化 （2）选址最优化 （3）地形的合理利用 （4）建造成本最小化,9/4/2020,PPT 28,都江堰水利工程示意图,9/4/2020,PPT 29,1.3.4 系统工程的发展趋势,系统工程的发展趋势是： 系统工程作为一门交叉学科，日益向多学科渗透和交叉发展 ； 系统工程作为一门软科学，日益受到人们的重视 ； 系统工程的应用领域日益扩大，进而推动系统工程理论和方法的不断发展和完善。,9/4/2020,PPT 30,本章小结,本章在介绍了系统思想的发展以及系统的概念、特点、分类的基础上，概述了系统理论的发展，介绍了系统工程的基本概念、特点

15、等。 系统工程在非常广泛的领域里都有着其应用的舞台。 通过本章的学习，要求对系统思想形成的历史渊源有所了解，能够对系统的概念及其基本特性有所掌握，能够对系统理论和系统工程的发展历程有所知晓。,9/4/2020,PPT 31,思考与练习题,1. 试述系统思想发展的三个阶段各自的特点。 2. 什么是系统？系统的主要特性有那些？ 3. 何为系统工程？系统工程的主要特点有那 些？ 4. 请列举两个采用系统工程思想和方法成功解决实际问题的案例。,9/4/2020,PPT 32,1. 从远古时期到15世纪左右的总体思辩阶段，以朴素的辨证逻辑为主要特点；从16世纪到19世纪，机械分解还原思维阶段，以形式逻辑为特点；从19世纪末20世纪初到以后是系统思维阶段，以辨证逻辑为特点。 2.系统是由相互联系、相互制约、相互作用的若干部分所组成的具有特定功能的有机整体。这里面包含着三层意思：系统必须由两个或者两个以上的要素组成，单个要素不能成为系统。而要素是构成系统的最最基本的单元，是系统存在的基础；系统中要素与要素之间存在着有机的相互联系和相互作用的机制，从而形成系统一定的结构或秩序；凡系统都具有一定的功能或特性，而这些功能或特性是系统中任何一个部分都不具备的，它是由系统内部各个要素以及要素与要素之间的有机联系或结构所决定的。,参考答案,9/4/2020,PPT 33,Thank you！,