第一章系统与系统工程

1第一章系统与系统工程1.系统概念最早来源于古代人类的社会实践和科学总结2.系统可被定义为具有一定功能的、相互间具有有机联系的、由许多要素或构成部分组成的一个整体3.系统的特性：层次性（最基本特性之一）、整体性、集合性、相关性、目的性、环境适应性4.作为系统工程研究的对象，系统还必须具有可控性、动态性、复杂性、自律性5.管理是社会系统中联系各层子系统的纽带，是整个社会系统的基本组成单元6.管理系统的特点：是一个具有多重反馈结构的社会系统、是一个非线性的系统、各变量之间存在着长时滞、原因和结果具有一定的分离性、具有明显的组织结构特性7.现代工业企业的系统特征：一个人一机系统、可分系统、具有自适应能力的动态系统、投入产出系统、开放系统8.企业系统是一个承受扰动作用，具有输入、处理、输出三个环节，并通过反馈措施不断改善自身品质的自适应体系9.系统工程就是从系统的观点出发，跨学科的考虑问题，运用工程的方法去研究和解决各种系统问题，以实现系统目标的综合最优化。系统的观念就是整体最优的观念，也成为全局观念10.工程的观念是人们在处理自然、改造自然的社会生产过程中形成的工程方法论11.A.D.霍尔三维结构：时间维、逻辑维、知识维霍尔三维结构的特点：以工程系统为研究对象，核心内容是优化分析，更关注定量分析的方法12.系统工程方法论3阶段5步骤a)阐明问题（阐明问题阶段）i.问题的性质和范围ii.问题的目标iii.环境和条件iv.评价指标v.收集和分析资料2b)谋划备选方案（分析研究阶段）i.方案的提出集体创造法(又称头脑风暴法)、缺点希望点法、特性穷举法、哥顿法ii.方案的筛选一般要求所提出的备选方案具备：强壮性、适应性、可靠性、现实性c)预测未来环境（分析研究阶段）i.确定预测内容ii.准备数据资料iii.预定预测方法、建立数学模型预测的基本类型：定性预测法、时间序列法、因果关系法iv.计算预测值，分析预测误差d)建模和预计后果（分析研究阶段）系统分析的主要模型有图形模型、分析模型、仿真模型、博弈模型、判断模型e)评比备选方案（评价比较阶段）第二章系统分析1.环境是存在于系统边界外的物资的、经济的、信息的和人际的相关因素的总称。按照系统与环境的关系可将系统分为孤立系统、封闭系统和开放系统2.从系统分析的角度来看，对系统环境的分析的意义：a)环境是提出系统工程课题的来源b)系统边界的确定要考虑环境因素c)系统分析与决策的资料取决于环境d)系统的外部约束通常来自环境e)系统分析的好坏最终需要系统环境来检验与评价3.环境因素分析：a)物理和技术环境：现存系统、技术标准、科技发展因素估量、自然环境b)经济和经营管理环境：宏观经济环境、政策、外部组织结构、经营活动、产品系统及其价格结构3c)社会环境：大范围的社会因素、人(个体)的因素4.系统与环境的边界两种类型边界的划分a)系统和环境之间必须有一条边界b)与被考察的系统相关联的相邻系统的各部分或者说环境的范围必须明确规定5.系统目标指的是系统发展要获得的结果，系统目标决定了系统的发展方向6.目的是指通过努力系统达到某一水平的标志。目标是指系统实现目的过程中的努力方向。属性是对目标的度量。7.系统目标分析的目的是要论证系统目标的合理性、可行性和经济性，最终获得系统目标分析的结果——目标集8.系统目标分析的作用系统目标分析的作用就是经过分析和论证，说明总目标简历的合理性，确定系统建立的社会价值。这样可防止系统建立时的盲目性，避免可能出现的各种损失和浪费，提高系统开发的效率。9.系统目标分析中的要求：a)制定的目标应该是稳妥的b)要考虑目标可能起到的各种作用c)应将各种目标归纳成目标集d)要正确认识目标间的冲突10.建立目标集的过程建立目标集是逐级逐项落实总目标的结果，为此要进行总目标的分解，即将总目标分解为各级目标，直到比较具体、直观为止。这就要求在总目标的分解过程中，要是分解后的各级分目标与总目标保持一致，并且分目标的集合一定要保证总目标的实现11.目标体系建立时要力求做到以下几点：a)目标要简洁、明确b)目标要可评估c)目标要有相容性d)目标要有挑战性e)各种目标要有优先秩序，并形成一个目标体系f)组织目标体系的建立要求将短期目标和长期目标、局部目标和整体目标、内部目4标和外部目标相结合12.目标冲突：利害冲突——专业性质质量和成本利益冲突——社会性质13.系统模型化：针对需要解决的系统问题，通过分析明确其外部影响因素和内部的条件变量。针对论证后的系统目标，用一个逻辑的或数学的表达式，从整体上说明它们之间的结构关系和动态情况，这就是“模型”的概念。“化”意味着在系统分析中使用模型是一种常用手段14.模型的主要构成要素:系统目标和系统约束系统目标是指系统组成要素的有机行动（序列化）应达到的系统功能和目的；系统约束是系统在实现给定目标时能充分利用的条件范围。15.模型的优化模型的优化通常是针对数学模型而言。这是为了某些系统参数和变量取得较好值或最优解的一种方法。16.模型优化的方法数学模型有确定型和随机型之分，而确定型又有线性和非线性之分。对于确定型问题，最优化方法可分为直接法和间接法两类。直接法是指利用函数本身的数值或者它的判断值，不断迭代(调整)以达到最优解的一种方法。间接法是利用函数来解析第三章系统模型(重点)1.模型是对现实世界某些属性的抽象，系统工程最常用的是数学模型，即分析模型2.系统模型的特征：它是对现实世界部分的抽象或模仿；它由与分析问题有关的因素构成；它表明了因素见的相互关系3.模型的分类a)图形与实物模型图画、草图、框图是不严格图；图论图、逻辑图、工程图是严格图b)分析模型c)仿真模型“伪实验”计算机导向d)博弈模型“伪实验”人的行为导向e)判断模型4.构建模型的一般原则5a)建立方框图b)考虑信息相关性c)考虑信息准确性d)考虑信息结集性5.信息的分类（按照在模型中所起的作用不同，因素可划分为：）a)可忽略其影响的因素b)对模型起作用但不属于模型描述范围的因素c)模型所需研究的因素6.建模的基本步骤a)形成问题b)确定系统的特征因素c)确定模型的结构d)构建模型e)模型真实性检验7.结构模型是应用有向连接图描述系统各要素间的关系，以表示一个作为要素集合体的系统的模型8.结构模型的基本性质a)是一种图形模型b)以定性分析为主c)可以用矩阵形式来描述d)结构模型作为对系统描述的一种形式，正好处在自然科学领域用的数学模型形式和社会科学领域用的以文字表现的逻辑分析形式之间9.图的几个基本概念a)有向连接图：是指由若干节点和有向边链接而成的网络图b)如果一条链的起点和终点相同，那么这条链就成为闭链或回路c)邻接矩阵:用来描述图中各节点两两之间的关系d)可达矩阵10.邻接矩阵的特性：6a)矩阵A的元素全为零的行对应的节点称作汇点，即只有有向边进入而没有有向边离开该节点b)矩阵A的元素全为零的列对应的节点称作源点，即只有有向边离开而没有有向边进入该节点c)对应每一节点的行中，其元素值为1的数量，就是离开该节点的有向边数d)对应每一节点的列中，其元素值为1的数量，就是进入该节点的有向边数e)邻接矩阵描述了系统各要素两两之间的直接关系11.可达矩阵具有推移性特性12.系统要素可达矩阵的构造注意对比解释结构模型中的前因集a)A(Si)——没有回路的上位集b)B(Si)——没有回路的下位集c)C(Si)——无关集d)D(Si)——下位集13.解释结构模型法的特点把复杂的系统分解为若干子系统（要素），利用人们的实践经验和知识，以及电子计算机的帮助，最终将系统构建成一个多级递阶的结构模型14.实施ISM的工作程序a)组织实施ISM的小组b)设定问题c)选择构成系统的要素d)根据要素明细表构建模型e)对可达矩阵进行分解后建立结构模型f)根据结构模型建立解释结构模型15.结构模型的建立从可达矩阵推导出解释结构模型参照教材P77~81案例16.ISM应用举例a)成立ISM小组b)确定关键问题及导致因素，列举各导致因素的相关性c)建立可达矩阵7d)进行区域划分和级间划分e)建立结构模型和解释结构模型f)根据解释结构模型17.回归分析Y=a+bXb=(ΣXY-nxY)/(Σx²-nx²)a=y-bx18.具有时间序列关系的回归分析若能使周期序数的平均值为0（t=0），则求解系数a和b的公式将简化为a=yb=tiyi/t²19.趋势线分析a)二次趋势曲线预测模型y=a+bx+cx²b)三次趋势曲线预测模型y=a+bx+cx²+dx³20.优化模型概念：模型的优化通常是相对数学模型而言。这是为了某些系统参数和变量取得较好值或最优值的一种方法21.优化模型的构建：a)无约束优化b)约束优化——线性规划模型c)整数规划22.系统仿真是设计系统的计算机模型，利用它进行试验以了解系统的行为或评估系统运用的各种策略的过程。仿真是建筑在模型基础上的23.系统仿真的主要优点：a)很多复杂的、带有随机因素的现实世界系统，不可能正确地用解析方法计算的数学模型来描述。此时，仿真经常是唯一可行的一种研究方式。b)仿真允许人们在假设的一组运用条件下估计现有系统的性能c)提出的可供选择的系统设计可通过仿真进行比较，以便找出最好的满足特定要求的一种设计。8d)仿真是人们能在较短的时间内研究长时间范围的系统，或在扩展的时间内研究系统的详细运行情况。24.系统仿真的主要缺点：a)仿真模型一般费用较为昂贵，而且开发一个仿真模型要花很长时间b)随机仿真模型每运行一次，仅对一组特定的输入参数产生模型的真实特性的估计c)仿真研究产生大量数据，使人们产生一种更信任仿真研究结果的趋向25.系统仿真的一般步骤：a)定义问题b)制定仿真模型c)证实模型d)设计仿真实验e)仿真运行并分析数据26.蒙特卡罗法是一种适用于对静态离散系统进行仿真试验的方法。这种方法的基本思路是运用一连串随机数表示一项随机事件的概率分配27.随机数的生成方法：随机数表法、随机数发生器、利用数学方法产生随机数第四章系统评价（重点）1.评价是指按照明确目标测定对象的属性，把它变成主观效用的行为，即明确价值的过程。2.系统评价就是评定系统的价值3.价值，从哲学意义上来讲，就是评价主体对某个评价对象在理论上、实践上所具有的作用和意义的认识或估计；从经济意义上讲，就是根据评价主体的效用观点对评价对象能满足某种需求的认识或估计。4.系统评价是由评价对象、评价主体、评价尺度、评价指标、评价目的和评价时期等要素构成的一个综合性问题。5.常用的评价尺度可分为绝对尺度、间隔尺度、顺序尺度、名义尺度6.系统评价与决策的关系系统评价和决策是密切相关的。为了在众多的替代方案中做出正确的选择，就需要足够丰富的信息，包括足够的评价信息。因此，系统评价只有与方案决策和行为决定联系起来才有意义。评价就是为了决策，决策需要评价，评价过程也是决策过程，9有时评价和决策可以作为同义词使用，但在实际问题中由于评价与决策的目的不同，两者仍有区别。7.系统评价的步骤：a)初步探讨：评价目的、评价范围、评价立场、评价时期根据系统生命周期的不同阶段，按照评价时期的不同，可把系统分为初期评价、中期评价、终期评价和跟踪评价b)评价系统的分析c)评价指标的选择d)评价函数的确定评价函数是使评价定量化的一种数学模型e)评价值的计算f)综合评价综合评价是对系统从技术(功能)、经济、社会等各方面进行的全面评价8.费用是指为了实现某个工程项目或事业的目的而投入的资源的价值9.系统的费用的分类：可分为货币费用和非货币费用、实际费用和机会费用、内部费用和外部费用、一次投资费用和日常经营费用10.能够换算成货币价值的效果称作效益。11.效益可分为直接效益和间接效益。12.用货币以外的数量尺度表示的效果称为有效度13.费用与效果的关系对一个系统来说，一般随着费用的投入，系统的效果表现并不明显，当费用投入超过一值后效果才明显表现出来，并且效果随着费用的增加而迅速增加。但当费用投入超过一值后，效果趋于不变，此时再增加费用，由于边际效用过小，形成浪费，