系統(tǒng)工程理論與方法之

1、系系 統(tǒng)統(tǒng) 工工 程程.了解系統(tǒng)工程的了解系統(tǒng)工程的基本概念基本概念，學(xué)習(xí)系統(tǒng)工程的，學(xué)習(xí)系統(tǒng)工程的基基本思想本思想，會(huì)用系統(tǒng)工程的基本思想去，會(huì)用系統(tǒng)工程的基本思想去看待問題看待問題、認(rèn)識(shí)問題認(rèn)識(shí)問題； - - 這是這是“系統(tǒng)工程系統(tǒng)工程”課程課程學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)要求. 掌握系統(tǒng)工程一些常用的、重要的掌握系統(tǒng)工程一些常用的、重要的方法方法，如多，如多 級(jí)遞階結(jié)構(gòu)分析法、模糊綜合評(píng)價(jià)法、系統(tǒng)動(dòng)級(jí)遞階結(jié)構(gòu)分析法、模糊綜合評(píng)價(jià)法、系統(tǒng)動(dòng) 力學(xué)方法、計(jì)算機(jī)仿真方法等；力學(xué)方法、計(jì)算機(jī)仿真方法等； - - 這是這是. 應(yīng)用所學(xué)系統(tǒng)工程的思想和方法應(yīng)用所學(xué)系統(tǒng)工程的思想和方法解決解決社會(huì)、經(jīng)社會(huì)、經(jīng) 濟(jì)、工

2、程等濟(jì)、工程等系統(tǒng)性問題系統(tǒng)性問題。 - - 這是這是“系統(tǒng)工程系統(tǒng)工程”課程課程學(xué)習(xí)宗旨學(xué)習(xí)宗旨4 理解理解“系統(tǒng)工程系統(tǒng)工程”概念概念、思想思想4 掌握掌握“系統(tǒng)工程系統(tǒng)工程”方法方法4 應(yīng)用應(yīng)用“系統(tǒng)工程系統(tǒng)工程”理論理論和和方法方法 圍繞：圍繞：解決解決社會(huì)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、教育等經(jīng)濟(jì)、教育等系系統(tǒng)性問題統(tǒng)性問題學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)重點(diǎn)重點(diǎn)： 系統(tǒng)工程研究的對(duì)象是什么？系統(tǒng)工程研究的對(duì)象是什么？ 用系統(tǒng)工程方法解決什么問題？用系統(tǒng)工程方法解決什么問題？ 如何用系統(tǒng)工程的方法解決系統(tǒng)性問題如何用系統(tǒng)工程的方法解決系統(tǒng)性問題 1. 譚躍進(jìn)譚躍進(jìn). 系統(tǒng)工程原理系統(tǒng)工程原理m. 國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版國防科學(xué)技

3、術(shù)大學(xué)出版社社, 2003.2. 周德群周德群. 系統(tǒng)工程概論系統(tǒng)工程概論m. 科學(xué)出版社科學(xué)出版社, 2005.3. 孫東川孫東川. 系統(tǒng)工程引論系統(tǒng)工程引論m. 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社, 2004.4. 許國志許國志. 系統(tǒng)科學(xué)系統(tǒng)科學(xué)m. 上?？萍冀逃霭嫔缟虾？萍冀逃霭嫔? 2004.5. 許國志許國志. 系統(tǒng)科學(xué)與工程研究系統(tǒng)科學(xué)與工程研究m. 上海科技教育出上?？萍冀逃?版社版社, 2001.6. 系統(tǒng)工程學(xué)報(bào)系統(tǒng)工程學(xué)報(bào) 7. 系統(tǒng)工程理論方法應(yīng)用期刊系統(tǒng)工程理論方法應(yīng)用期刊“系統(tǒng)工程系統(tǒng)工程”課程課程參考材料參考材料錢學(xué)森錢學(xué)森 是是組織組織管理管理系統(tǒng)系統(tǒng)的的規(guī)劃規(guī)

4、劃、研究研究、設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)、制造制造、試驗(yàn)試驗(yàn)和和使用使用的的 科學(xué)方法科學(xué)方法 系統(tǒng)工程系統(tǒng)工程 第第1 1章章 系統(tǒng)科學(xué)系統(tǒng)科學(xué)與與系統(tǒng)工程系統(tǒng)工程1.1.1 系統(tǒng)性問題系統(tǒng)性問題2 生產(chǎn)力迅速發(fā)展，社會(huì)生產(chǎn)的物質(zhì)、能量、信息按指數(shù)生產(chǎn)力迅速發(fā)展，社會(huì)生產(chǎn)的物質(zhì)、能量、信息按指數(shù) 曲線增長曲線增長 宇宙中各種事物之間的聯(lián)系空前增強(qiáng)宇宙中各種事物之間的聯(lián)系空前增強(qiáng) 系統(tǒng)的更新周期趨向縮短系統(tǒng)的更新周期趨向縮短 空間相對(duì)狹小，時(shí)間相當(dāng)減少空間相對(duì)狹小，時(shí)間相當(dāng)減少 系統(tǒng)內(nèi)部元素?cái)?shù)量增多、規(guī)模擴(kuò)大與管理水平之間的矛盾系統(tǒng)內(nèi)部元素?cái)?shù)量增多、規(guī)模擴(kuò)大與管理水平之間的矛盾 日益尖銳，形成了管理差距日益尖銳

5、，形成了管理差距 由此產(chǎn)生由此產(chǎn)生 系統(tǒng)性問題系統(tǒng)性問題 1.1 系統(tǒng)系統(tǒng)科學(xué)科學(xué)1系統(tǒng)性系統(tǒng)性問題：問題： 松江大學(xué)城松江大學(xué)城建設(shè)與綜合管理建設(shè)與綜合管理問題問題3 3 提高提高高等教育質(zhì)量高等教育質(zhì)量問題問題 1.3.2 系統(tǒng)性問題系統(tǒng)性問題的特點(diǎn)特點(diǎn)4： 復(fù)雜性復(fù)雜性： 風(fēng)險(xiǎn)性風(fēng)險(xiǎn)性： 模糊性模糊性： (2) 我校松江新校區(qū)的我校松江新校區(qū)的 問題問題 選址選址建設(shè)建設(shè) 思考題思考題(1) 你家住房搬遷你家住房搬遷 問題問題綜上：綜上：解決解決系統(tǒng)性系統(tǒng)性問題問題的的最優(yōu)方案最優(yōu)方案: 運(yùn)用運(yùn)用系統(tǒng)科學(xué)系統(tǒng)科學(xué)的理論理論和方法方法 尋找解決問題的最優(yōu)方案。 傳統(tǒng)科學(xué)傳統(tǒng)科學(xué)研究主題研究

6、主題： 如如: 機(jī)械學(xué)機(jī)械學(xué) 軍事學(xué)軍事學(xué) 哲學(xué)哲學(xué) 1.3.3 系統(tǒng)科學(xué)系統(tǒng)科學(xué)研究研究的的主題主題研究研究 傳統(tǒng)傳統(tǒng)科學(xué)與系統(tǒng)系統(tǒng)科學(xué)的關(guān)系關(guān)系6 ： 系統(tǒng)科學(xué)系統(tǒng)科學(xué)研究主題研究主題： 信息論：信息論：控制論：控制論：運(yùn)籌學(xué)運(yùn)籌學(xué): : 研究研究p2第二段第二段1.3.4 系統(tǒng)科學(xué)的內(nèi)容系統(tǒng)科學(xué)的內(nèi)容-p2 系統(tǒng)系統(tǒng)哲學(xué)哲學(xué) 系統(tǒng)的系統(tǒng)的基礎(chǔ)基礎(chǔ)科學(xué)科學(xué) 包括包括: 系統(tǒng)論、系統(tǒng)的自組織理論 系統(tǒng)的系統(tǒng)的方法方法科學(xué)科學(xué) 包括包括：信息論、控制論、運(yùn)籌學(xué)等 系統(tǒng)的系統(tǒng)的應(yīng)用應(yīng)用科學(xué)科學(xué)系統(tǒng)工程系統(tǒng)工程7 7 將系統(tǒng)科學(xué)的理論和方法應(yīng)用于人們的實(shí)踐活動(dòng)中將系統(tǒng)科學(xué)的理論和方法應(yīng)用于人們的實(shí)

7、踐活動(dòng)中 包括：系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)管理包括：系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)管理 1.2 1.2 系統(tǒng)系統(tǒng)工程工程8 8的概念的概念 經(jīng)歷了三個(gè)階段：經(jīng)歷了三個(gè)階段： 萌芽階段萌芽階段 發(fā)展階段發(fā)展階段 成熟階段成熟階段1.2.1 系統(tǒng)系統(tǒng)工程工程發(fā)展簡史發(fā)展簡史 歷史上系統(tǒng)工程的杰作歷史上系統(tǒng)工程的杰作 1.2.2 1.2.2 系統(tǒng)工程系統(tǒng)工程定義定義: : 系統(tǒng)論創(chuàng)始人錢學(xué)森系統(tǒng)論創(chuàng)始人錢學(xué)森1978年提出年提出： 系統(tǒng)工程系統(tǒng)工程是是組織管理組織管理系統(tǒng)系統(tǒng)的規(guī)劃、研究、的規(guī)劃、研究、制造、試驗(yàn)和使用的科學(xué)方法，是對(duì)所有制造、試驗(yàn)和使用的科學(xué)方法，是對(duì)所有系統(tǒng)系統(tǒng)都都具有普遍意義的具有普遍

8、意義的科學(xué)方法科學(xué)方法。簡意簡意：系統(tǒng)工程是一門系統(tǒng)工程是一門組織管理的技術(shù)組織管理的技術(shù)例如：例如：上海新郊區(qū)上海新郊區(qū)創(chuàng)建創(chuàng)建是一項(xiàng)系統(tǒng)工程：系統(tǒng)工程：構(gòu)建構(gòu)建“和諧社會(huì)和諧社會(huì)”是一項(xiàng)系統(tǒng)工程：系統(tǒng)工程：問題：問題：為什么為什么說說“城市交通問題城市交通問題”是一個(gè)系統(tǒng)工程問題系統(tǒng)工程問題?1.3 1.3 系統(tǒng)系統(tǒng)的基本的基本概念概念l 系統(tǒng)的系統(tǒng)的定義定義l 系統(tǒng)的系統(tǒng)的功能功能與與特性特性l 系統(tǒng)的一般系統(tǒng)的一般描述描述： 框圖描述法框圖描述法: 集合描述法集合描述法：l 系統(tǒng)的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析結(jié)構(gòu)分析 1.3.1 1.3.1 系統(tǒng)的系統(tǒng)的定義定義: : 由由兩個(gè)以上相互聯(lián)系、相互依賴

9、、相互制約、相互作用兩個(gè)以上相互聯(lián)系、相互依賴、相互制約、相互作用 的的元素元素以某種以某種分布形式結(jié)合分布形式結(jié)合成的成的，具有某種具有某種特定功能特定功能， 朝著某個(gè)朝著某個(gè)特定目標(biāo)特定目標(biāo)運(yùn)動(dòng)發(fā)展運(yùn)動(dòng)發(fā)展的的有機(jī)整體有機(jī)整體 10。注意注意“系統(tǒng)系統(tǒng)”的的五要點(diǎn)五要點(diǎn)：由兩個(gè)或兩個(gè)以上兩個(gè)以上的元素組成元素組成。 各元素之間相互聯(lián)系相互聯(lián)系、相互依賴相互依賴、相互制約相互制約、相互作用相互作用。 各元素各元素協(xié)同運(yùn)作協(xié)同運(yùn)作，使，使“系統(tǒng)系統(tǒng)”作為作為整體具有整體具有各組成元素單獨(dú)各組成元素單獨(dú)存存 在時(shí)所沒有的某種在時(shí)所沒有的某種特定功能特定功能。 系統(tǒng)是運(yùn)動(dòng)和發(fā)展變化的，是系統(tǒng)是運(yùn)動(dòng)

10、和發(fā)展變化的，是動(dòng)態(tài)的發(fā)展過程動(dòng)態(tài)的發(fā)展過程。 “系統(tǒng)系統(tǒng)”的運(yùn)動(dòng)具有的運(yùn)動(dòng)具有明確的特定目標(biāo)明確的特定目標(biāo)。 思考題思考題：了解上海工程技術(shù)大學(xué)的了解上海工程技術(shù)大學(xué)的辦學(xué)目標(biāo)！辦學(xué)目標(biāo)！ 本專業(yè)的本專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)培養(yǎng)目標(biāo)1.3.2 1.3.2 系統(tǒng)的系統(tǒng)的功能功能與與特性：特性：l系統(tǒng)的系統(tǒng)的功能功能 例如：例如： 企業(yè)系統(tǒng)企業(yè)系統(tǒng)的基本的基本功能功能 高校系統(tǒng)高校系統(tǒng)的基本的基本功能功能 集合性集合性 : 相關(guān)性相關(guān)性: : 目的性目的性1111: : 適應(yīng)性適應(yīng)性: : 整體性整體性: :l 系統(tǒng)的系統(tǒng)的特性特性 層次性層次性12: : 如：如：“教育系統(tǒng)教育系統(tǒng)”的層次結(jié)構(gòu)的層次結(jié)構(gòu)

11、 其它性質(zhì)：開放性、其它性質(zhì)：開放性、 動(dòng)態(tài)性、動(dòng)態(tài)性、 穩(wěn)定性、穩(wěn)定性、 可靠性、可靠性、 可控性、可控性、 有序性、有序性、 等級(jí)性等等級(jí)性等 1) 框圖框圖描述法描述法1.3.3 1.3.3 系統(tǒng)的一般系統(tǒng)的一般描述描述環(huán)境環(huán)境: : 邊界邊界: : 輸入輸入: : 輸出輸出: : 2)集合集合描述法描述法13： 式中：式中： 表示表示系統(tǒng)系統(tǒng)。 表示表示元素元素的集合；的集合； 表示元素之間各種表示元素之間各種關(guān)系關(guān)系的集合。的集合。 表示元素之間的組織表示元素之間的組織結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)。,strurasys sysarstru注意注意：作為一個(gè)系統(tǒng)，包含作為一個(gè)系統(tǒng)，包含元素的集合元素的集合

12、、元素之間關(guān)元素之間關(guān)系系的集合和的集合和元素的組織結(jié)構(gòu)元素的組織結(jié)構(gòu)，三者缺一不可，三者缺一不可. .例如：例如：“高校高校組織管理組織管理系統(tǒng)系統(tǒng)”的集合描述的集合描述-層次描述層次描述1.1.要素：要素： ,strurasys 確定系統(tǒng)的確定系統(tǒng)的要素要素一般遵循：一般遵循： 注注 意意：如如”提高教學(xué)質(zhì)量提高教學(xué)質(zhì)量”首先要明確首先要明確“教學(xué)質(zhì)量教學(xué)質(zhì)量”系統(tǒng)構(gòu)成要系統(tǒng)構(gòu)成要素素。2.2.關(guān)系關(guān)系： ,strurasys 注注 意意：要素中要素中最簡單最簡單的的關(guān)系關(guān)系是二元關(guān)系，量化為：是二元關(guān)系，量化為： ai與aj有關(guān)，記有關(guān)，記ri,j=1； ai與aj無關(guān)，記無關(guān)，記ri,

13、j=03.3.分布分布stru： 系統(tǒng)的系統(tǒng)的構(gòu)成成分構(gòu)成成分,strurasys 同樣的元素，同樣的元素，排列組合排列組合不同不同，連接形式連接形式不同不同，數(shù)量比例數(shù)量比例不同等不同等形成不同的結(jié)構(gòu)分布，表現(xiàn)出形成不同的結(jié)構(gòu)分布，表現(xiàn)出不同功能不同功能,是是不同的不同的系統(tǒng)系統(tǒng)! 注注 意意： ism方法：方法：解釋結(jié)構(gòu)模型法解釋結(jié)構(gòu)模型法（interpretative structural modeling ism）是現(xiàn)代系是現(xiàn)代系統(tǒng)工程中廣泛應(yīng)用的一種分析方法，能夠利用系統(tǒng)要素之間已知的零統(tǒng)工程中廣泛應(yīng)用的一種分析方法，能夠利用系統(tǒng)要素之間已知的零亂關(guān)系，用于分析復(fù)雜系統(tǒng)要素間關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)

14、，揭示出系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)。亂關(guān)系，用于分析復(fù)雜系統(tǒng)要素間關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)，揭示出系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 其基本步驟其基本步驟14如下：如下： （1）建立系統(tǒng)要素關(guān)系表建立系統(tǒng)要素關(guān)系表；（2）根據(jù)系統(tǒng)要素關(guān)系表，作相應(yīng)有向圖，并）根據(jù)系統(tǒng)要素關(guān)系表，作相應(yīng)有向圖，并建立鄰接矩陣建立鄰接矩陣；（3）通過矩陣運(yùn)算）通過矩陣運(yùn)算求求出該系統(tǒng)的出該系統(tǒng)的可達(dá)矩陣可達(dá)矩陣 m ；（4）對(duì)可達(dá)矩陣）對(duì)可達(dá)矩陣 m 進(jìn)行區(qū)域分解和進(jìn)行區(qū)域分解和級(jí)間分解級(jí)間分解；（5）建立系統(tǒng)結(jié)構(gòu)建立系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型。模型。1.4 1.4 系統(tǒng)的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析結(jié)構(gòu)分析 -ism方法方法例1： 1.1.確定系統(tǒng)的要素集確定系統(tǒng)的要素集a 2. 確定系統(tǒng)的關(guān)系集確定系統(tǒng)的關(guān)系集r: (1) 給出系統(tǒng)要素的二元關(guān)系（給出系統(tǒng)要素的二元關(guān)系（直接直接關(guān)系）關(guān)系）:a = 流入量、流出量、液體密度、液面高度、壓力 = a1、a2、a5 (2) 求求系統(tǒng)的系統(tǒng)的可達(dá)矩陣可達(dá)矩陣r（求（求間接間接關(guān)系）關(guān)系） : “可達(dá)可達(dá)”的概念： 求可達(dá)可達(dá)矩陣矩陣： 3. 3. 確定系統(tǒng)的關(guān)系分布確定系統(tǒng)的關(guān)系分布strustru（將系統(tǒng)要素劃分級(jí)次（將系統(tǒng)要素劃分級(jí)次): (4) 畫出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖畫出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 作作 業(yè)業(yè)：p23914,15給出我校松江新校區(qū)管理我校松江新校區(qū)管理存在存在的系統(tǒng)性系統(tǒng)性問題問題 如考慮如考慮: 教學(xué)管理問題教學(xué)管