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1、2022年交通运输交通运输系统工程讲义（25页） 交通运输系统 工程讲义 交通运输系统 工程讲义 交通运输系统工程 第壹章系统的基本概念 第壹节系统的定义和属性 系统工程探讨的对象是系统，系统的概念是系统工程的核心和基本的概念。 物质世界是由多数相互联系，相互依靠，相互制约，相互作用的事物和过程所形成的统壹体。 辩证唯物主义体现的物质世界普遍联系及其统壹性的思想，就是系统思想。 系统思想从阅历到哲学的科学；从思辨到定性到定量。 壹、系统的定义 对系统要领的壹般相识系统意识 由若干环节组成的链状事物，环环相扣，由此及彼的链状事物就是我们所说的系统。 相识系统的链和环的关系要留意俩个方面的因素：
2、1 、相识对象系统的全部组成环节； 2 、相识这些环节联结部分的形成和特点。 系统意识思索、探讨、探究和处理某壹事物时，要有意识地把它见成壹个系统，明 确链-环关系，从系统的角度去分析和相识问题。 系统的定义： 系统是由若干个能够相互区分、相互联系而又相互作用的要素所组成，在壹定的阶层结 构形成中分布，在给定的环境约束下，为达到整体的目的而存在的有机集合体。 二、系统的属性 1 、目的性系统具有明确给予的、预期的目标。 2 、集合性组成系统的元素是多个，至少有二个。 3 、相关性系统组成的元素是相互依存、相互作用、相互制约。 4 、阶层性系统有壹定的层次结构，分解成子系统。 5 、整体性任何壹
3、个元素离开整体功能就失去意义。 6 、环境适应性适应环境系统改变以获得生存和发展的实力。 其次节系统的分类、结构和功能 壹、系统的分类 1 、按自然属性分类： 自然系统 自然界自然生成的壹切物质和现象。 人造系统为了生存和发展应用自然规律构造的系统。 2 、按属性分类： 实体系统概念系统的形态化。 概念系统实体系统的“灵魂”。 3 、按运动属性分类： 动态系统系统内部结构参数随时间改变而改变。 静态系统系统内部结构参数不随时间改变而变更。 4 、按系统和环境间的关系分类： 开放系统系统和外界环境之间有物质、能量、信息交换的系统。 封闭系统系统和外界环境之间不存在物质、能量、信息交换的系统。 5
4、 、按反馈属性分类： 开环系统通过本系统的。 闭环系统仅在本系统内部进行循环的。 6 、按规模大小和困难程度分类： 大系统系统具有结构困难、规模浩大、参量众多、功能综合多样。 小系统系统比较小，简洁。 7 、其他分类： 依据某些特征标记：目的系统、限制系统、行动系统、对象系统、因果系统等等。 二、系统的结构 系统是由元素的集合和元素之间关系的集合俩部分所构成。 例如：铁路网；马路网；城市交通等。 三、系统的功能 系统的输入通过系统的处理系统的输出 当元素组合成为系统之后，元素之间发生了各种联系，从而使系统的功能发生了量的增加和 质的飞跃。 系统工程的任务：在于提高系统的功能，特殊是提高系统整体
5、的处理和转换的系统实力和效 率。 其次章系统工程的基本概念 第壹节系统工程的基本概念及其定义 1 、从字义上理解系统工程 4系统工程包括系统和工程俩个方面,既要从系统见工程,又要从工程见系统,前者指的是用系 统的观点和方法去解决工程问题。而后者是指用工程的方法去建立系统。形象地说,工程通 常指硬件建设和措施,系统方法常比作软件.这俩方面的结合,就使传统的工程增加了内容。 4 系统方法主要是系统分析和设计的方法,其中包括系统模型和优化方法,预料和决策方法等。 4工程的方法是处理详细工程问题时的科学方法,包括构思(结构和原理) 、原则技术的、经 济的、政治和和社会的) 、计算(对某种关键部分的原理
6、性和整体输出、试验(结构、材料和 参数和设计等壹些环节。 4以系统思想为指导,用系统方法和工程方法为工具,去建立人们所须要的新系统或改造原有 的老系统,使其更加合理、更加完善、更加科学。 2 、从系统工程和壹般工程的区分上理解系统工程 从系统工程和壹般工程的区分上见,系统工程具有高度的综合性,这主要体当下以下三个方 面: 1)探讨对象的综合性 系统工程不把探讨局限在某壹特定范畴。它能够把工程作为对象,但各种自然现象、生态群 体、社会现象,人类的、社会的等等也都是它的探讨对象. 2应用学科学问的综合性 系统工程应用学科学问的综合性和探讨对象的综合性是分不开的。它不仅犹如壹般工程学那 样,应用数学
7、、物理、化学等基础自然科学,而且对限制论、信息论、管理科学、工程技术学 科、社会学、经济学、法学以至壹些边缘科学也要加以综合运用。 3)评价效益的综合性 系统工程是从总体最优动身考虑功能、组成、协调、规划、效果等组织管理性质之类的问题、 尤其要考虑社会效果问题。 3 、从系统工程学的组成来理解系统工程 1系统思想 系统思想是将探讨对象作为系统来考虑,把系统环境作为壹个外部系统,系统的输入目标作 为壹个系统,且把二者结合起来考虑建立转换过程系统。合理地解决系统内外的各接口的协 调,以获得系统的最优输出。 2)系统工程的程序体系 把建立系统的过程分成几个步骤按壹定的程序绽开,保证系统思想能在每个部
8、分、每个环节 上体现出来。系统程序包括二个方面的程序、壹是系统开发程序,即解决给定系统问题的步 骤,如系统开发、工程规划、设计、建设、试验和运行等:二是价值开发程序,它要求获得最 大效益,以此为目的的程序就是价值开发程序。 3)最优化方法 壹个系统性的问题根据程序绽开到详细的环节,应用最优化方法构造数学模型时。 系统工程是在其开发、设计、建立和运行中所采纳的思索方法、程序体系和最优化方法的总 和. 系统工程的定义: 系统工程是用系统科学的观点,合理地结合限制论、信息论、经济管理科学、现代数学 的最优化方法以及电子计算机和其它有关工程技术,根据系统开发的程序和方法去探讨和建 造最优化系统的壹门综
9、合性的管理工程技术。 系统工程的四个特点: l)壹个系统、俩个最优 壹个系统是指以系统为探讨对象,要求综合地、全面地考虑问题。 二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详细的方法或途径也要求 达到最优。 2)以软为主 系统工程是以软技术为主的工程技术,它是壹大类新的工程技术的总称。 3综合性强' 壹方面是应用学问和技术的综合性,另壹方面是开展系统工程项目,要由各有关专业和各方 面的专家参与协同工作。 4)询问性 系统工程人员壹般不参和决策,他们主要是给决策人员供应和分析评价备选的方案,他们有 较强的独立性,工作更具科学性和公证性。 其次节系统工程的方法论 系统工程的方
10、法论壹般能够用“三维结构”来描述： 壹、时间维 对壹个详细的工程项目,从规划起壹直到更新,壹般可分成以下 7 个阶段: (l)规划阶段; (2)设计阶段; (3)研制阶段(系统开发); 4)生产阶段; (5)安装阶段; (6运行阶段; (7)更新阶段。 上述 7 个阶段是依时间先后依次排列的,故有 “时间维”之称。 每个阶段有相对独立性和不同的中心任务。 二、逻辑维(思维过程) 在运用系统工程方法来思索和解决问题时,能够将每壹个阶段分为若干逻辑步骤,称为逻辑 维或思维过程。通常它能够分为 7 个步骤: 1 、提出问题抓住问题的实质,着手调查探讨(主要从二个方面入手): 1)环境方面的调查探讨
11、新系统产生于环境,新系统的约束条件确定于环境,决策的依据来自环境,研制所需资源取自 于环境,最终,系统的质量也只能放在环境中进行评从。环境因素能够分为物理和技术的环境, 经济和事物的环境,以及社会环境。 物理和技术的环境主要包括 :(1)己有系统;(2)用于已有系统的方法:(3)己执行的技术标 准:(4)内部技术状况:(5自然环境:(6过渡因素(7目前和将来的研制条件: 8外部技 术状况: 经济和事物环境主要包括:(1组织结构:(2)组织人员:(3政策法令: 4决策者倾向:(5) 价格结构:(6)新系统的经济条件: 7)会计事务运用. 社会环境主要包括:(1)大规模的社会因素:(2)个别人的因
12、素。 2)需求方面的调查探讨 需求方面调查探讨有以下6 项要点: (l)需求的壹般指标: 2)资源和其它约束:(3)安排状况和市场特性:(4竞争状况:(5)运用 者的要求:(6)需求探讨的设计要求。 2 、选择目标(系统功能指标设计或列写目标函数) 选择目标是非常重要的步骤,它关系到整个工程的方向、范围、投资、工程周期、 人员和物资安排等壹系列问题。正确地选择详细的评价系统功能的目标。将有利于方案的比 较。选择目标应留意以下几条原则: (l要有适当长远的观点,选择对系统将来发展具有重大影响的事项为目标: (2)要有总体观点,着眼于系统的总体效果: (3)目标务求详细明确,最好能定量表述: (4)对多目标应进行合适的排序: (5目标是可行的,而且要明的确现目标的约束条件: (6留意标准化。 我国壹般工程项目制定目标时,主要考虑下述 4 个方面: (l运行目标,其中包括技术指标: (2经济目标,包括干脆和间接的经济目标: (3社会目标,包括顶目符合
