2 第二講 系統(tǒng)工程基礎(chǔ)理論與方法論

1、第二講 系統(tǒng)工程理論李剛西安交通大學(xué)管理學(xué)院第二講:系統(tǒng)工程理論第一節(jié)：系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)第二節(jié)：系統(tǒng)工程理論的新發(fā)展系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)一、控制論 1、控制論的產(chǎn)生與發(fā)展 1947年由美國人維納（Norbert Wiener）創(chuàng)立的控制論（Cybernetics）是一門研究系統(tǒng)的控制的學(xué)科。維納于1948年出版了控制論一書，他對控制論的定義是：“關(guān)于動物和機(jī)器中控制和通信的科學(xué)?！?引子1你如何去控制企業(yè)的運(yùn)行？在企業(yè)運(yùn)作過程中，如何去發(fā)現(xiàn)管理中存在的問題？企業(yè)的目的是盈利，那么如何實現(xiàn)和員工、社會的和諧共處？怎么樣描述一個企業(yè)？通過哪些方面描述？系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)控制論的發(fā)展已大致經(jīng)歷了三個

2、時期。從40年代末到50年代是第一個時期，即經(jīng)典控制理論時期。在這一時期，主要的研究對象是單因素控制系統(tǒng)，重點(diǎn)是反饋控制，借以實現(xiàn)的工具是各種各樣的自動調(diào)節(jié)器、伺服機(jī)構(gòu)及其有關(guān)的電子設(shè)備，著重解決單機(jī)自動化和局部自動化問題?？刂普摪l(fā)展的第二個時期為60年代，即現(xiàn)代控制理論時期。這一時期，控制論的主要研究對象就成了多因素控制系統(tǒng)，研究重點(diǎn)是“最優(yōu)控制”，研究借助的工具是電子計算機(jī)。系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ) 進(jìn)入70年代以后，是大系統(tǒng)控制理論時期。在這一時期，主要研究對象是因素眾多的大系統(tǒng)，重點(diǎn)是大系統(tǒng)多級遞階控制，借助的工具是電子計算機(jī)聯(lián)機(jī)和智能機(jī)器，應(yīng)用領(lǐng)域主要為社會系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)、管理系

3、統(tǒng)、環(huán)境系統(tǒng)等。 系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)控制論的基本概念控制系統(tǒng)由施控器、受控器和控制作用的傳遞者三者組成，形成一個整體的控制功能和行為，但這又是相對于某種環(huán)境而言。因而可以把施控器、受控器和控制作用的傳遞者三個部分所組成的、相對于某種環(huán)境而具有控制功能與行為的系統(tǒng)，稱為控制系統(tǒng) 輸入 偏差 控制 輸出反饋施控器受控器檢測器比較器環(huán) 境閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖 系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)系統(tǒng)穩(wěn)定性負(fù)反饋正反饋系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次性相對性較高層次具有較高的復(fù)雜性。系統(tǒng)與要素是相對于系統(tǒng)的等級和層次而言的。一般說來，高一級的結(jié)構(gòu)層次對低一級的結(jié)構(gòu)層次有著制約性，而低一級結(jié)構(gòu)又是高一級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，低一級結(jié)構(gòu)層次反作用于高一級

4、結(jié)構(gòu)層次，它們之間的關(guān)系是辨證的。系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)各層次都有其最佳規(guī)模結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)開放性和動態(tài)性系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)控制論對系統(tǒng)工程方法論的啟示黑箱灰箱白箱法黑箱永遠(yuǎn)有，白箱永不白 功能模擬法 形式化、數(shù)量化、最優(yōu)化方法系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)控制論對系統(tǒng)工程方法論的啟示功能模擬法功能模擬方法，就是以功能和行為的相似性為基礎(chǔ)，用模型模仿原型的功能和行為的一種方法。電子計算機(jī)的創(chuàng)造就是功能模擬法應(yīng)用成功的一個例子，早期的計算機(jī)就是從模擬人的計算功能開始的，但這種模型在外形和結(jié)構(gòu)上與原型已很不一樣。系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)控制理論分支與系統(tǒng)研究各方面的對應(yīng)關(guān)系控制論分支與系統(tǒng)工程研究的分類表結(jié)構(gòu)方面行為方面

5、反饋性能能控性、能觀性可靠性大系統(tǒng)理論穩(wěn)定性最優(yōu)化濾波、隨機(jī)控制魯棒性自適應(yīng)、自組織、自學(xué)習(xí)人工智能和模式識別引子2什么是信息？什么是信息社會？信息社會的特征是什么？在企業(yè)運(yùn)作中，涉及哪些信息，如何傳遞和管理信息？以訛傳訛意味著什么？企業(yè)的CIO是什么？有哪些職責(zé)？系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)信息論信息論于本世紀(jì)40年代末產(chǎn)生，其主要創(chuàng)立者是美國的數(shù)學(xué)家申農(nóng)（C.E.Shannon）和維納人們根據(jù)不同的研究內(nèi)容，把信息論分成三種不同的類型狹義信息論：即申農(nóng)信息論。主要研究消息的信息量、信道（傳輸消息的通道）容量以及消息的編碼問題一般信息論：主要研究通訊問題，但還包括噪聲理論、信號濾波與預(yù)測、調(diào)制、信息處

6、理等問題廣義信息論：不僅包括前兩項的研究內(nèi)容，而且包括所有與信息有關(guān)的領(lǐng)域系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)信息 申農(nóng)將信息定義為“兩次不定性之差”，即“不定性的減少的量”。從通訊角度看，信息是數(shù)據(jù)、信號等構(gòu)成的消息所載有的內(nèi)容。消息是信息的“外殼”，信息是消息的“內(nèi)核。在同樣一條消息中，對不同的人來講，可能信息量很大，也可能信息量很小，甚至為零。從實用角度看，信息是指能為人們所認(rèn)識和利用的，但事先又不知道的消息、情況等。也就是說信息對于收信者來說，應(yīng)該是有用的和未知的東西。 維納則認(rèn)為：信息不是物質(zhì)也不是能量，在信息與物質(zhì)、能量之間劃了一條界限；信息是控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)活動時，與外界相互作用、相互交換的內(nèi)容；

7、信息是系統(tǒng)的組織性的量度 。 系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)信息的特點(diǎn)信息源于運(yùn)動信息可以被感知、處理和利用信息具有知識秉性，能消除不確定性信息依賴于物質(zhì)并在物質(zhì)上傳遞、存儲，但有不同于物質(zhì)信息的使用價值具有相對性信息具有時效性信息不守恒系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)信息論的啟示信息論研究運(yùn)用了類比方法和統(tǒng)計方法信息論運(yùn)用了科學(xué)抽象和類比方法，將消息、信號、情報等不同領(lǐng)域中的具體概念，進(jìn)行類比、抽象出了信息概念、抽象出了信息論模型針對信息的隨機(jī)性特點(diǎn)，運(yùn)用了統(tǒng)計數(shù)學(xué)（概率論與隨機(jī)過程）解決了信息量問題。并擴(kuò)展了信息概念，壯大了語義信息、有效信息、主觀信息、相對信息、模糊信息等方面的內(nèi)容系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)系統(tǒng)工程的理論

8、基礎(chǔ)信息論的啟示運(yùn)用信息的方法處理問題把系統(tǒng)有目的的運(yùn)動抽象為一個信息交換過程有效防止信息傳遞過程中的失真信息輸入信息存儲信息處理信息輸出信息反饋系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)表現(xiàn)形式變化過程守恒熵物質(zhì)能量信息電子、細(xì)胞等引力、熱等信號等擴(kuò)散、傳遞能量轉(zhuǎn)化傳遞、存儲物質(zhì)不滅能量守恒不守恒熱力學(xué)第二定律信息熵引子4中醫(yī)和西醫(yī)的根本差別是什么？望、聞、問、切的治病方法和西醫(yī)的診斷治療的區(qū)別是什么？系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)一般系統(tǒng)論的產(chǎn)生實驗科學(xué)時代的還原論；經(jīng)典自然科學(xué)中還原論占統(tǒng)治地位，把研究對象進(jìn)行一層層地不斷分解至基本單元，分解隔離為不同因果鏈，研究其基本單元因素，認(rèn)為基本單元弄清了，因果量與因素弄清了，對象

9、也就研究清楚了。這樣的方法論和觀點(diǎn)在古典自然科學(xué)中曾取得了很大成功，從而對其他科學(xué)研究產(chǎn)生了巨大影響。 生物學(xué)中機(jī)械論與活力論之爭；機(jī)械論認(rèn)為一種原因?qū)е乱环N結(jié)果。用分析方法把生物問題化為物理、化學(xué)問題來研究。通過對生物進(jìn)行分解（生物系統(tǒng)器官組織細(xì)胞）研究，最終導(dǎo)致分子生物學(xué)產(chǎn)生，破譯了遺傳密碼，取得了顯赫的成就。但對更高層次的問題卻仍然知之不多，如生命現(xiàn)象、生命組織。 分析方法側(cè)重于分析事物的各個部分。分析方法的應(yīng)用取決于兩個前提：部分之間的相互作用不存在，或其弱得可以在某些研究中忽略；描述部分行為的關(guān)系式是線性的。因而這種方法在處理各部分間有緊密聯(lián)系的系統(tǒng)及非線性系統(tǒng)問題上有局限性。 ；系

10、統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)一般系統(tǒng)論的產(chǎn)生 本世紀(jì)二十年代美籍奧地利生物學(xué)家馮貝塔朗菲在對生物學(xué)的研究中發(fā)現(xiàn)把生物分解的越來越多，反而會失去全貌，對生命的理解和認(rèn)識反而越來越少。因此開始了理論生物學(xué)研究，創(chuàng)立了一般系統(tǒng)論。1945年關(guān)于一般系統(tǒng)論的發(fā)表，成為系統(tǒng)論形成的標(biāo)志。 系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)一般系統(tǒng)論的基本觀點(diǎn)系統(tǒng)的整體性要素和系統(tǒng)的不可分割性整體功能不等于各部分功能之和整體具有不同于各組成部分的新功能系統(tǒng)的開放性系統(tǒng)的動態(tài)相關(guān)性系統(tǒng)的層次等級性系統(tǒng)的有序性結(jié)構(gòu)有序性系統(tǒng)發(fā)展的有序性系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ) 系統(tǒng)方法論告訴我們要以系統(tǒng)的觀點(diǎn)去看整個世界，不能片面、孤立地看問題。系統(tǒng)方法論主張以思辨原則代替

11、實驗原則，不能機(jī)械地看問題，尤其是在處理復(fù)雜、有機(jī)程度高的系統(tǒng)時，這一點(diǎn)顯得尤為重要。系統(tǒng)方法論主張以整體論代替還原論。對事物的層層剖析，弱化事物各部分間的聯(lián)系，認(rèn)為整體是部分的簡單加和，這種思想不利于從總體把握事物，對事物的整體功效認(rèn)識不清。系統(tǒng)方法論啟示我們以目的論代替因果論。異因可以同果，為達(dá)到一定目的，可采取不同方式。人類經(jīng)濟(jì)社會不是偶然事件的產(chǎn)物，而是有目的性的復(fù)雜系統(tǒng)，研究問題的出發(fā)點(diǎn)是認(rèn)識其目的、服務(wù)于目的 系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)系統(tǒng)方法整體性整體出發(fā)、從系統(tǒng)目標(biāo)出發(fā)進(jìn)行研究，注意各要素間的相關(guān)關(guān)系。整體不等于各部分之和。如解決環(huán)保問題，就要將環(huán)境、能源、生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)統(tǒng)為一體，不能以孤

12、立的觀點(diǎn)來認(rèn)識環(huán)境問題。 動態(tài)性從時間軸上看其產(chǎn)生、發(fā)展過程及前景。如開發(fā)新產(chǎn)品時要注意開發(fā)時間與技術(shù)更新。 最優(yōu)化要求的整體最優(yōu)，而不拘泥于局部最優(yōu)。 系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)耗散結(jié)構(gòu)理論系統(tǒng)的熵正熵負(fù)熵一個遠(yuǎn)離平衡態(tài)的開放系統(tǒng)，當(dāng)外界條件變化達(dá)到一定的閾值以后，量變可以引起質(zhì)變，形成有序結(jié)構(gòu)。維持這種結(jié)構(gòu)需要同外界交換物質(zhì)、能量。熱力學(xué)第二定律不可能把熱從低溫物體傳遞到高溫物體（熱傳導(dǎo)的不可逆性）不可能從單一熱源中取熱而使之完全變?yōu)橛捎霉Χ划a(chǎn)生其他影響（能量的耗散性）系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)進(jìn)化與退化進(jìn)化：無序有序退化：有序無序系統(tǒng)必須是遠(yuǎn)離平衡態(tài)的開放系統(tǒng)系統(tǒng)內(nèi)部具有非線性動力學(xué)機(jī)制自組織臨界性無

13、序有序的轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的演化系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)協(xié)同學(xué)哈肯創(chuàng)立協(xié)同學(xué)激光現(xiàn)象：豐富合作的結(jié)果從無序到有序是不平衡、非平衡或者距離平衡態(tài)的距離協(xié)同有序原理支配原理自組織原理系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)協(xié)同學(xué)與耗散結(jié)構(gòu)小結(jié)耗散結(jié)構(gòu)要求系統(tǒng)開放、遠(yuǎn)離平衡態(tài)、有物質(zhì)、能量交換，以及內(nèi)部的非線性機(jī)制負(fù)熵產(chǎn)生促進(jìn)內(nèi)部協(xié)同的促協(xié)力子系統(tǒng)之間的促協(xié)力決定系統(tǒng)未來耗散結(jié)構(gòu)慣性原理：抗干擾能力合并溶合原理：大吃小突發(fā)干擾：突變、崩潰系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)突變論法國數(shù)學(xué)家勒內(nèi)托姆于1972年創(chuàng)立以往的數(shù)學(xué)只能解決連續(xù)變化（離散連續(xù)）問題，漸變論是學(xué)術(shù)界的主導(dǎo)思想，對那些突然出現(xiàn)的非連續(xù)性變化顯得無能為力，不能解釋突變問題。突變理論從量的

14、角度研究各種事物的不連續(xù)變化問題，進(jìn)行從量變到質(zhì)變的研究。它用形象而精確的數(shù)學(xué)模型來模擬突變過程，其要點(diǎn)在于考察這一過程從一種穩(wěn)態(tài)到另一種穩(wěn)態(tài)的躍遷。運(yùn)用的數(shù)學(xué)工具主要為拓?fù)鋵W(xué)、奇點(diǎn)理論和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性理論 系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)突變論以穩(wěn)定性理論為基礎(chǔ)，通過對系統(tǒng)穩(wěn)定性的研究，闡明了穩(wěn)定態(tài)與非穩(wěn)定態(tài)，漸變與突變的特征及其相互關(guān)系，揭示了突變現(xiàn)象的規(guī)律和特點(diǎn) 穩(wěn)定機(jī)制是事物的普遍特性之一，是突變論闡述的主要內(nèi)容，事物的變化發(fā)展是其穩(wěn)定態(tài)與非穩(wěn)定態(tài)交互運(yùn)行的過程。系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)質(zhì)變可以通過漸變和突變兩種途徑來實現(xiàn)，如水在常壓下的沸騰是通過突變來實現(xiàn)的，而語言的演變則是一個漸變過程。質(zhì)變到底是以哪種方

15、式來進(jìn)行的，關(guān)鍵是要看質(zhì)變經(jīng)歷的中間過渡態(tài)是不是穩(wěn)定的。如果是穩(wěn)定的，那么就是通過漸變方式達(dá)到質(zhì)變的；如果不穩(wěn)定，就是通過質(zhì)變方式達(dá)到的。在一種穩(wěn)定態(tài)中的變化屬于量變，在兩種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定態(tài)中的變化或在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定態(tài)與不穩(wěn)定態(tài)之間的變化則是質(zhì)變。量變必然體現(xiàn)為漸變，突變必然導(dǎo)致質(zhì)變，而質(zhì)變則可以通過突變和漸變兩種方式來實現(xiàn)。 系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)運(yùn)籌學(xué)線性規(guī)劃在經(jīng)營管理工作中，往往碰到如何恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)轉(zhuǎn)由人員、設(shè)備、材料、資金、信息、時間等因素構(gòu)成的體系，以便最有效地實現(xiàn)預(yù)定工作任務(wù)的問題。這一類統(tǒng)籌計劃問題用數(shù)學(xué)語言表達(dá)出來，就是在一組約束條件下尋求一個目標(biāo)函數(shù)的極值問題。如果約束條件表示為線性方程式，目標(biāo)

16、函數(shù)表示為線性函數(shù)時，就叫線性規(guī)劃。一般線性規(guī)劃的數(shù)學(xué)模型為要求目標(biāo)函數(shù)實現(xiàn)最大化（或最小化）由m種有限資源構(gòu)成的一組約束條件 ， 各變量不能取負(fù)值，即如果在所要考慮的數(shù)學(xué)規(guī)劃問題中，目標(biāo)函數(shù)與約束條件是非線性的，就叫非線性規(guī)劃問題。如果決策變量中要求取值必須滿足整數(shù)的線性規(guī)劃問題，就稱為整數(shù)規(guī)劃。 系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)動態(tài)規(guī)劃它是將一個復(fù)雜的多段決策問題分解為若干相互關(guān)聯(lián)的較易求解的子決策問題，以尋求最優(yōu)決策序列的方法，如研究水利資源多級分配的優(yōu)化問題 排隊論它研究排隊現(xiàn)象的統(tǒng)計規(guī)律性，并用以指導(dǎo)服務(wù)系統(tǒng)的最優(yōu)設(shè)計和最優(yōu)經(jīng)營策略，又稱為隨機(jī)服務(wù)系統(tǒng)理論。 對策論它用來研究對抗性的競爭局勢的數(shù)學(xué)

17、模型，探索最優(yōu)的對抗策略。 存儲論存儲論就是應(yīng)用數(shù)學(xué)方法研究在什么時間，以多少數(shù)量，從什么供應(yīng)渠道來補(bǔ)充這些設(shè)備，使得在保證生產(chǎn)正常運(yùn)行的情況下，保持庫存和補(bǔ)充采購的總費(fèi)用最少系統(tǒng)工程理論的新發(fā)展20世紀(jì)80年代中期，國際科學(xué)界興起了對復(fù)雜性問題的研究，一個突出的標(biāo)志是1984年在美國新墨西哥州成立了以研究復(fù)雜性為宗旨的圣塔菲研究所(SantaFe Instituet，簡稱SFI)。1994年，在圣菲研究所成立10周年之際，霍蘭正式提出復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)(Complex Adaptive System，簡稱CAS)理論。CAS理論的提出對于人們認(rèn)識、理解、控制、管理復(fù)雜系統(tǒng)提供了新的思路。由于其思想

18、新穎和富有啟發(fā)，它已經(jīng)在許多領(lǐng)域得到了應(yīng)用。在經(jīng)濟(jì)、生物、生態(tài)與環(huán)境以及其它一些社會科學(xué)與自然科學(xué)中，CAS理論的概念和方法都得到了不同程度的應(yīng)用和驗證系統(tǒng)工程理論的新發(fā)展復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)聚集：個體通過粘著形成較大的主體非線性流多樣性標(biāo)識：方便互相識別和選擇，實現(xiàn)信息交流內(nèi)部模型：內(nèi)部復(fù)雜機(jī)制積木：構(gòu)件組合、涌現(xiàn)系統(tǒng)工程理論的新發(fā)展復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)主體是主動地、活的實體個體與環(huán)境協(xié)同演化宏觀和微觀相互聯(lián)系引進(jìn)了隨機(jī)因素的作用系統(tǒng)工程理論的新發(fā)展系統(tǒng)工程作為一門交叉學(xué)科，日益向多種學(xué)科滲透和交叉發(fā)展。 自然科學(xué)與社會科學(xué)的相互滲透日益深化由于社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的規(guī)模日益龐大，影響決策的因素日益復(fù)雜，在決策過程

19、中有許多不確定的隨機(jī)因素需要考慮，因此，現(xiàn)代決策理論和方法有了很大的發(fā)展。 DSS專家系統(tǒng)AI系統(tǒng)工程理論的新發(fā)展決策部門提出問題和形成判斷建模、仿真分析優(yōu)化結(jié)果分析與綜合集成結(jié)論與建議系統(tǒng)運(yùn)行系統(tǒng)評價專家體系統(tǒng)計數(shù)據(jù)信息資料系統(tǒng)工程理論的新發(fā)展系統(tǒng)工程作為一門軟科學(xué)，日益受到人們的重視。 在系統(tǒng)工程一類軟科學(xué)中，所研究的系統(tǒng)對象，往往可以分為“硬系統(tǒng)”和“軟系統(tǒng)”兩類。所謂硬系統(tǒng)一般是偏工程、物理型的，它們的機(jī)理比較明顯，因而比較容易用數(shù)學(xué)模型來表述，有較好的定量方法可以計算出系統(tǒng)的行為和最優(yōu)解。所謂“軟系統(tǒng)”一般是偏社會、經(jīng)濟(jì)型的，它們的機(jī)理往往并不清楚，較難完全用數(shù)學(xué)模型來表述，而常用定

20、量與定性相結(jié)合的方法來處理問題系統(tǒng)工程理論的新發(fā)展過分定量化、過分?jǐn)?shù)學(xué)化的模型難以解決一些社會實際問題，許多學(xué)者開始了反思。到20世紀(jì)80年代，在美、英出現(xiàn)了一批新的系統(tǒng)方法論，他們的共同特點(diǎn)是偏軟，大多沒有數(shù)學(xué)模型，而強(qiáng)調(diào)思考方法、工作過程和人的參與等。Checkland在他的著作軟系統(tǒng)方法論一書中，基于系統(tǒng)的目標(biāo)、結(jié)構(gòu)、機(jī)理特征，將系統(tǒng)分為兩種，即目標(biāo)明確、結(jié)構(gòu)清晰、機(jī)理清楚、可用數(shù)學(xué)模型表達(dá)的硬系統(tǒng)，和目標(biāo)不明確、結(jié)構(gòu)不良、機(jī)理不清楚、難以應(yīng)用數(shù)學(xué)模型表達(dá)、偏社會、經(jīng)濟(jì)、文化、生物的軟系統(tǒng)，并將處理前者的問題稱為問題，處理后者的問題稱為“議題”(Issues)，將解決這兩種問題的方法分別

21、稱為“軟”系統(tǒng)方法和“硬”系統(tǒng)方法 系統(tǒng)工程理論的新發(fā)展系統(tǒng)工程理論的新發(fā)展系統(tǒng)工程理論的新發(fā)展系統(tǒng)工程研究與應(yīng)用范圍越來越廣泛， 對象規(guī)模越來越大，并朝著巨系統(tǒng)方向發(fā)展簡單系統(tǒng)判斷一個系統(tǒng)是否是簡單系統(tǒng)的主要標(biāo)準(zhǔn)，在于此系統(tǒng)是否可以采用牛頓力學(xué)的方法來刻畫系統(tǒng)的演化 簡單巨系統(tǒng)簡單巨系統(tǒng)內(nèi)子系統(tǒng)的數(shù)目一般很多，通常多到無法一個一個地描寫每一個子系統(tǒng)地運(yùn)動。簡單巨系統(tǒng)內(nèi)子系統(tǒng)之間的相互作用一般不太復(fù)雜，在多數(shù)情況下，相互作用是已知的，是確定的，人們可以用確定的規(guī)律來描寫各子系統(tǒng)之間相互作用。但是簡單巨系統(tǒng)的整體性質(zhì)不能從子系統(tǒng)疊加得出，而會出現(xiàn)新的性質(zhì)，對此我們稱之為“涌現(xiàn)”出新的性質(zhì)。這是簡

22、單巨系統(tǒng)和簡單系統(tǒng)之間的根本區(qū)別。 簡單巨系統(tǒng)至少可以分成兩個層次，即系統(tǒng)層次和子系統(tǒng)層次。 系統(tǒng)工程理論的新發(fā)展復(fù)雜巨系統(tǒng)在巨系統(tǒng)中，如果組分種類繁多(幾十、上百、上千或更多)，并有層次結(jié)構(gòu)，它們之間的關(guān)聯(lián)方式又很復(fù)雜(如非線性、不確定性、模糊性、動態(tài)性等)。特殊復(fù)雜巨系統(tǒng)錢學(xué)森提出的“開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)”有三個層次的含義：(1)系統(tǒng)本身與系統(tǒng)周圍的環(huán)境有物質(zhì)的交換、能量的交換和信息的交換。由于有這些交換，所以是“開放的”；(2)系統(tǒng)所包含的子系統(tǒng)很多，成千上萬，甚至是上億萬。所以是“巨系統(tǒng)”；(3)子系統(tǒng)的種類繁多，有幾十、上百，甚至幾百種。所以是“復(fù)雜的”。 思考題請采用系統(tǒng)科學(xué)的相關(guān)理論

23、研究“8”請以某現(xiàn)實世界的事物為例，運(yùn)用系統(tǒng)論、控制論、信息論、耗散結(jié)構(gòu)理論、協(xié)同學(xué)理論對該事物的發(fā)展演變進(jìn)行解釋。第三講 系統(tǒng)工程方法論西安交通大學(xué)管理學(xué)院李剛第三章:系統(tǒng)工程方法論第一節(jié)：系統(tǒng)工程基本工作過程第二節(jié)：系統(tǒng)分析原理與應(yīng)用第三節(jié)： 對系統(tǒng)工程方法論的新探索思考討論題第三章:系統(tǒng)工程方法論一、霍爾三維結(jié)構(gòu)（見圖3-1） 1.時間維； 2.邏輯維； 3.知識維或?qū)I(yè)維；二、切克蘭德方法論（見圖3-2）第一節(jié)：系統(tǒng)工程基本工作過程 霍爾三維結(jié)構(gòu)A.D.Hall, 1969 SE活動矩陣：T-L知識維（K）運(yùn)籌學(xué)控制論社會科學(xué)工程技術(shù)邏輯維（L）規(guī)劃階段設(shè)計階段分析階段運(yùn)籌階段實施階段

24、運(yùn)行階段更新階段時間維(T)擺明問題系統(tǒng)設(shè)計方案綜合模型化實施計劃決策最優(yōu)化圖3-1服務(wù)系統(tǒng)管理的知識維度問題思考每個制造企業(yè)都需要進(jìn)行生產(chǎn)計劃的安排，安排生產(chǎn)計劃的時候，首先需要考慮對零部件及原材料的需求計劃。請站在制造管理人員的角度，基于霍爾三維結(jié)構(gòu)方法，分析企業(yè)的物料需求計劃系統(tǒng)的調(diào)研、設(shè)計及實施過程霍爾三維結(jié)構(gòu)制造企業(yè)的物料需求計劃（MRP）的設(shè)計時間維MRP系統(tǒng)規(guī)劃MRP系統(tǒng)設(shè)計與分析MRP系統(tǒng)開發(fā)MRP系統(tǒng)實施MRP系統(tǒng)上線運(yùn)行MRP系統(tǒng)升級知識維軟件工程、運(yùn)籌學(xué)、控制論、庫存理論邏輯維問題說明、問題分析問題及其環(huán)境的識別與表達(dá)建立概念模型(目標(biāo)系統(tǒng)概念化)根底定義比較尋求改善途徑

25、選擇設(shè)計實施評估圖32 切克蘭德方法論切克蘭德方法論大客戶管理是每個企業(yè)市場營銷的重要工作，實現(xiàn)大客戶的滿意度提升，是大客戶管理的重要內(nèi)容。請以切克蘭德方法論為指導(dǎo)，分析一個企業(yè)應(yīng)該從那些方面進(jìn)行大客戶管理。切克蘭德方法論大客戶管理大客戶識別與細(xì)分客戶接觸客戶需求識別提出滿足大客戶需求的方案大客戶需求的滿足贏得大客戶三、兩種方法論的比較 霍爾三維結(jié)構(gòu)與切克蘭德方法論均為系統(tǒng)工程方法論，均以問題為起點(diǎn)，具有相應(yīng)的邏輯過程。在此基礎(chǔ)上，兩種方法論主要存在以下不同點(diǎn)： (1)霍爾方法論主要以工程系統(tǒng)為研究對象，而切克蘭德方法更適合于對社會經(jīng)濟(jì)和經(jīng)營管理等“軟”系統(tǒng)問題的研究。 (2)前者的核心內(nèi)容是

26、優(yōu)化分析，而后者的核心內(nèi)容是比較學(xué)習(xí)。 (3)前者更多關(guān)注定量分析方法，而后者比較強(qiáng)調(diào)定性或定性與定量有機(jī)結(jié)合的基本方法。 第三章:系統(tǒng)工程方法論第二節(jié)：系統(tǒng)分析原理與應(yīng)用1.系統(tǒng)分析概念 系統(tǒng)分析（SA）是在對系統(tǒng)問題現(xiàn)狀及目標(biāo)充分挖掘的基礎(chǔ)上，運(yùn)用建模及預(yù)測、優(yōu)化、仿真、評價等方法，對系統(tǒng)的有關(guān)方面進(jìn)行定性與定量相結(jié)合的分析，為決策者選擇滿意的系統(tǒng)方案提供決策依據(jù)的分析研究過程。 SA是SE的核心內(nèi)容、分析過程和基本方法。 問題思考每個企業(yè)在發(fā)展的過程中，都面臨著生產(chǎn)能力擴(kuò)張投資的問題。請你站在企業(yè)管理者的角度，提出一個分析企業(yè)生產(chǎn)設(shè)施投資可行性的思路。從你的方案形成過程中，總結(jié)出系統(tǒng)的解

27、決問題的工作方法。 問題 目的及目標(biāo) 方案 模型（結(jié)構(gòu)、數(shù)學(xué)、仿真） 評價 決策者SA要素：2SA程序 認(rèn)識問題探尋目標(biāo)綜合方案模型（式）化優(yōu)化、仿真等分析系統(tǒng)評價決策初步SA規(guī)范分析NY SA程序圖是SA的一般過程，也為全課程提供了基本的邏輯框架，因而十分重要。在對其理解和應(yīng)用上應(yīng)注意以下各點(diǎn)： 重視做好初步SA.5W1H(What/Why/Who/Where/When/How)方法是做好這段工作的基本線索。 在規(guī)范分析中一般需（或盡可應(yīng)）建立結(jié)構(gòu)模型、數(shù)學(xué)模型或仿真模型。 每段結(jié)束后系統(tǒng)方案的變化軌跡是：可行方案非劣方案經(jīng)排序的非劣方案（或稱選擇性方案）。 環(huán)境分析貫穿SA全過程，在SA中

28、是十分重要和必不可少的。 在管理應(yīng)用SA過程中，并不一定要（或能）遍歷并完成每一個具體過程。3、SA的特點(diǎn)及原則（1）堅持問題導(dǎo)向（2）以整體為目標(biāo)（3）多方案模型分析和選優(yōu)（4）定量分析與定性分析相結(jié)合（5）多次反復(fù)進(jìn)行4、應(yīng)用實例某廠外購玻殼進(jìn)廠入庫搬運(yùn)路線的系統(tǒng)分析 南站臺玻殼庫外購玻殼原運(yùn)輸流程：用火車運(yùn)至南站臺；用吊車將集裝箱卸至南站臺；打開集裝箱；用叉車托起玻殼箱；運(yùn)至卡車；用叉車裝至卡車；卡車運(yùn)至玻殼庫約500米；叉車卸貨；叉車運(yùn)輸；堆垛?；斐善穾?23526工段206庫油庫528房圖34 玻殼供應(yīng)物流流程圖 第三節(jié)： 對系統(tǒng)工程方法論的新探索系統(tǒng)工程方法論一直是系統(tǒng)工程研究

29、開發(fā)及應(yīng)用的重要內(nèi)容，近10余年來不斷有所創(chuàng)新和發(fā)展，并日益引起大家的高度重視。以霍爾、切克蘭德等方法論及系統(tǒng)分析方法為基礎(chǔ)，以東方文化與西方文明等多方面的結(jié)合為重要特征，對系統(tǒng)工程方法論的研究與應(yīng)用在國內(nèi)外取得了不少新的成果，值得關(guān)注。第三節(jié)： 對系統(tǒng)工程方法論的新探索中國科學(xué)家錢學(xué)森等針對開放復(fù)雜巨系統(tǒng)問題，于20世紀(jì)90年代初提出了從定性到定量的綜合集成系統(tǒng)方法論。該方法論以對社會系統(tǒng)、人體系統(tǒng)、地理系統(tǒng)等三類復(fù)雜巨系統(tǒng)的研究實踐為基礎(chǔ)，形成一個整體，其主要特點(diǎn)是：(1)根據(jù)開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)的復(fù)雜機(jī)制和變量眾多的特點(diǎn)，把定性研究與定量研究有機(jī)地結(jié)合起來，從多方面的定性認(rèn)識上升到定量認(rèn)識；

30、(2)按照人機(jī)結(jié)合的特點(diǎn)，將專家群體(各種有關(guān)專家)、數(shù)據(jù)和各種信息與計算機(jī)技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來；(3)由于系統(tǒng)的復(fù)雜性，把科學(xué)理論與經(jīng)驗知識結(jié)合起來，把人對客觀事物星星點(diǎn)點(diǎn)的知識綜合集中起來，力求問題的有效解決；第三節(jié)： 對系統(tǒng)工程方法論的新探索(4)根據(jù)系統(tǒng)思想，把多種學(xué)科結(jié)合起來進(jìn)行研究；(5)根據(jù)復(fù)雜巨系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)，把宏觀研究與微觀等研究統(tǒng)一起來；(6)強(qiáng)調(diào)對知識工程及數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)等的應(yīng)用。該方法論在社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)工程等領(lǐng)域已得到了成功應(yīng)用。 第三節(jié)： 對系統(tǒng)工程方法論的新探索在中國科學(xué)家錢學(xué)森、許國志及美國華裔專家李耀滋等人的工作基礎(chǔ)上，中國系統(tǒng)工程專家顧基發(fā)和英國華裔專家朱志昌于90年

31、代中期提出了物理事理人理(WSR)系統(tǒng)方法論。物理主要涉及物質(zhì)運(yùn)動的機(jī)理，通常要用到自然科學(xué)知識，主要回答這個“物”是什么，它需要的是真實性；事理是做事的道理，主要解決如何去安排這些事物，通常用到管理科學(xué)方面的知識，主要回答怎樣去做；第三節(jié)： 對系統(tǒng)工程方法論的新探索 人理是做人的道理，處理任何事和物都離不開人支做，以及由人來判斷這些事和物是否得當(dāng)，通常要用到人文社會科學(xué)的知識，主要回答應(yīng)當(dāng)如何。WSR作為一個統(tǒng)一的工作過程，可由理解領(lǐng)導(dǎo)意圖、調(diào)查分析、形成目標(biāo)、建立模型、協(xié)調(diào)關(guān)系、提出建議等六個步驟來構(gòu)成。在應(yīng)用WSR方法論時通常還需要遵循參與、綜合集成、人機(jī)結(jié)合且以人為主、迭代和學(xué)習(xí)等主要原則。表