系統(tǒng)工程-系統(tǒng)科學(xué)方法論及系統(tǒng).ppt

1、系統(tǒng)科學(xué)的方法論和體系，根據(jù)馬克思的時間觀和認(rèn)識論，人類的知識總是從實踐中總結(jié)出來的，也就是說，人類在改造自然的同時也在改造自己。在與自然斗爭的過程中，人類總是依靠自己的智慧來獲得他們需要的衣服和食物。他們從失敗和挫折中吸取教訓(xùn)，在成功的喜悅中總結(jié)經(jīng)驗，并長期積累。逐漸形成了一整套對某一方面的認(rèn)識，并研究了自然界的一般方法，即科學(xué)理論。系統(tǒng)工程是20世紀(jì)60年代后開始興起的一門科學(xué)。它是一種思想體系思想，是解決社會實踐問題的一種方法。中國古代有許多系統(tǒng)思想的例子。他們有意無意地使用了這一思想，但當(dāng)時科學(xué)技術(shù)還不發(fā)達(dá)，所以不叫系統(tǒng)工程。這就是宋代孟茜的說文解字中記載的修復(fù)皇宮的故事。據(jù)說在北宋真

2、宗年間，皇宮著火了，皇帝召集大臣們討論如何在很短的時間內(nèi)修復(fù)皇宮。故宮的修復(fù)包括三個主要項目：清理廢墟、取土燒磚和運輸建筑材料。然而，在當(dāng)時的條件下，這是一個相當(dāng)沉重的工程，每個人都不能說什么。當(dāng)時宋朝有個叫的大臣帶來了這個人，他提出：在皇宮前的大道上挖溝燒磚，解決了取土燒磚的問題。汴河被引入溝渠，材料、石頭和建筑材料由汴河從水路運輸，以解決建筑材料的運輸問題。故宮修復(fù)后，碎磚和廢瓦被填回原來的溝渠中，以修復(fù)大道，解決清理廢墟的問題。該方案的三個環(huán)節(jié)緊密相連，缺一不可，這是事實。這是中國古代勞動者自發(fā)引用這一思想的典型例子。從這個例子可以看出，宋代丁偉在解決問題時并沒有孤立地把三個項目分開，而

3、是把它們放在一個有機的整體中，找到了它們之間的有機聯(lián)系，從而解決了問題。田雞賽馬的故事戰(zhàn)國時期，齊王和田雞賽馬各自挑選自己的優(yōu)馬、中馬和劣馬進行比賽。他們每輸一場比賽，就輸1200銀。齊王的馬都比田雞的馬好，但田雞的劣馬和齊王的上等馬賽用上等馬換中檔馬，用中檔馬換劣馬，所以田雞沒有輸，而是贏了1200兩銀子。最后，都江堰水利工程和舉世聞名的四川都江堰水利工程由戰(zhàn)國時期秦國太守李冰父子修建，都江堰水利工程被郁江分割；巧妙地將沙飛堰分洪排沙工程和包炳口引水工程結(jié)合起來。這三個主要工程和100個附屬堰形成一個相互聯(lián)系的有機整體，這是不可或缺的。沒有魚嘴引水工程，閩江就不能分為內(nèi)江和外江；沒有包平行口

4、的水梁效應(yīng)，就不會有漩渦，泥沙也不會通過飛沙堰；如果沒有飛沙堰，包炳口口的水就會被堵住，內(nèi)江的水就不會流入川西平原。正是因為這一整體發(fā)揮了三個孤立部分所不能發(fā)揮的作用，才引導(dǎo)了岷江的激流，化害為利，灌溉了500多萬畝良田。都江堰的規(guī)劃設(shè)計及其科學(xué)水平不亞于今天用系統(tǒng)方法測量的水平。曼哈頓計劃是系統(tǒng)思想的應(yīng)用，是美國研制第一顆原子彈的計劃。第二次世界大戰(zhàn)期間，美國總統(tǒng)羅斯福下令在日本廣島投下第一顆原子彈，這對盟國在第二次世界大戰(zhàn)中徹底打敗法西斯主義和中國抗日戰(zhàn)爭的最后勝利產(chǎn)生了不可估量的影響。這也給日本人留下了永久的災(zāi)難。1940年，愛因斯坦和其他著名科學(xué)家向美國政府建議研制原子彈，并被美國總統(tǒng)

5、羅斯福采納。組織這次空前的他動員了25，000名各種專業(yè)的科學(xué)家和工程師，他們都很難相處，人員眾多，話題各異。在實施計劃的過程中，他將研究課題從整體上分解成大量的小課題，組織了許多小課題，并負(fù)責(zé)整個課題的研究工作。與此同時，他非常注意主題之間的聯(lián)系和層次，以便所有的主題可以結(jié)合起來，實現(xiàn)整個計劃的最大結(jié)構(gòu)。在生產(chǎn)原子彈燃料的中心項目上，每個人都認(rèn)為提出了六個方案，它們是相互排斥的。他確定了一個原則，首先，要確保任務(wù)按時完成，而其他的都是次要的。因此，根據(jù)可靠性理論的原理，即低可靠性的原始部件構(gòu)成高可靠性的系統(tǒng)，他決定同時試驗六種方案。結(jié)果，生產(chǎn)原子彈所需的鈾及時獲得，第一顆原子彈于1994年5

6、月成功爆炸。在為完成軍事科研和生產(chǎn)任務(wù)而組織的大規(guī)模系統(tǒng)工程中，目標(biāo)最終是在系統(tǒng)的約束下實現(xiàn)的，但當(dāng)時系統(tǒng)工程這個詞并不存在，但它被國外認(rèn)為是系統(tǒng)工程方法成功的起點。投入產(chǎn)業(yè)模型在國民計劃經(jīng)濟中的應(yīng)用，中國計劃經(jīng)濟最基本的原則是有計劃地按比例發(fā)展，綜合平衡各部門之間的比例發(fā)展，系統(tǒng)工程把整個國民經(jīng)濟看作一個大系統(tǒng)。對投入產(chǎn)出綜合模型進行分析和總結(jié)，并對系統(tǒng)中的因素進行分析，確定各部門的投入和生產(chǎn)規(guī)模，以達(dá)到最終的平衡，達(dá)到安全比例發(fā)展的目標(biāo)。系統(tǒng)工程的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，從我國、社會、各行業(yè)、各部門、各種服務(wù)系統(tǒng)，到企業(yè)，企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)、業(yè)務(wù)預(yù)測和庫存管理都涉及到系統(tǒng)工程管理問題，這對于如何在國民經(jīng)

7、濟各部門實現(xiàn)最低成本和結(jié)構(gòu)是最合理的。如何最大限度地利用資源和實現(xiàn)利潤最大化，人員配備問題，幾個工人和幾個工作，一個人只能承擔(dān)一項工作。當(dāng)不同的人在不同的崗位上有不同的利益時，如何分配人員可以使整個項目團隊的利益最大化。系統(tǒng)的概念和詞系統(tǒng)的概念和內(nèi)涵逐漸發(fā)展。隨著社會的發(fā)展，其內(nèi)涵仍在發(fā)展和完善。它在20世紀(jì)40年代開始趨于統(tǒng)一。創(chuàng)始人馮貝朗非認(rèn)為，韋伯斯特詞典:系統(tǒng)是交互要素的綜合中的系統(tǒng)已被修改為一個組織或一個有組織的整體；以及由整個組織形成的各種概念和原則的整合，以及由經(jīng)常性的相互作用和相互依存形成的許多要素的整合。錢學(xué)森教授：一個極其復(fù)雜的研究對象，即由幾個相互作用、相互依存的部分組成

8、的具有特定功能的有機整體，這個系統(tǒng)本身有時是他的系列中一個更大系統(tǒng)的組成部分。我們的書定義了一個系統(tǒng)是一個有機的整體，它存在于一個特定的環(huán)境中，具有一定的功能，由相互關(guān)聯(lián)、相互依賴、相互制約和相互作用的成分以一定的方式和為了一定的目的組成，而整體本身是它所屬的更大系統(tǒng)的一個組成部分。在物質(zhì)世界中，一個系統(tǒng)的任何部分都可以看作是一個系統(tǒng)，每個系統(tǒng)都可以看作是一個大系統(tǒng)的一部分。在現(xiàn)代社會，人們把事物作為整個系統(tǒng)的一部分來談?wù)?。它是一種綜合的思想，即系統(tǒng)方法和系統(tǒng)特征。從系統(tǒng)的定義來看，系統(tǒng)應(yīng)具備以下六個屬性：一是建立目標(biāo)是要求系統(tǒng)整體優(yōu)化，二是系統(tǒng)功能和規(guī)律簡單地加為一個整體。系統(tǒng)的順序。反系統(tǒng)

9、都有結(jié)構(gòu)，所有的結(jié)構(gòu)都是有序的。每個組件在系統(tǒng)中有不同的位置，形成不同的層次，層次關(guān)系決定了系統(tǒng)的某些功能。系統(tǒng)的集合形式由一個或多個可識別的子系統(tǒng)組成，這些子系統(tǒng)構(gòu)成了一個多層次的整體，使其成為整體中不可或缺的一部分。系統(tǒng)的相關(guān)性，系統(tǒng)的組件正是因為制度，制度才顯示出整體性，揭示出整體與部分的關(guān)系。系統(tǒng)的目的，即系統(tǒng)的組成部分根據(jù)某種目的而結(jié)合的性質(zhì)，被稱為系統(tǒng)的目的。系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性。任何系統(tǒng)總是處于特定的環(huán)境中，不斷地與環(huán)境交換物質(zhì)、能量和信息。制度不能脫離環(huán)境，必須適應(yīng)環(huán)境的變化，所以負(fù)責(zé)任的制度將不復(fù)存在。這個系統(tǒng)隨著環(huán)境的變化而存在的性質(zhì)叫做環(huán)境適應(yīng)性。系統(tǒng)與環(huán)境示意圖、系統(tǒng)分類，

10、(1)根據(jù)自然屬性組成：1。自然系統(tǒng)。2.人工系統(tǒng)。復(fù)合系統(tǒng)。(二)、根據(jù)與環(huán)境的關(guān)系：1、封閉系統(tǒng)。2.開放系統(tǒng)。(3)根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)：1。靜態(tài)系統(tǒng)。2.動態(tài)系統(tǒng)。(4)根據(jù)系統(tǒng)的規(guī)模：1。大型系統(tǒng)。2.中型系統(tǒng)。3.小系統(tǒng)。第二章：系統(tǒng)科學(xué)和系統(tǒng)工程；1.系統(tǒng)科學(xué)分類；1.從垂直方向看：哲學(xué)?；A(chǔ)科學(xué)。技術(shù)科學(xué)。工程技術(shù)。2.橫向分為自然科學(xué)。社會科學(xué)。系統(tǒng)科學(xué)。人體科學(xué)。思維科學(xué)、系統(tǒng)工程的定義、現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)為系統(tǒng)思維的量化創(chuàng)造了條件，為系統(tǒng)工程提供了數(shù)學(xué)理論和強大的計算工具計算機。使系統(tǒng)思想發(fā)展成為一門具有指導(dǎo)思想和時代性的新的工程技術(shù)學(xué)科。工程學(xué)愿意專門指戰(zhàn)斗武器的制造和服務(wù)于軍事目的

11、的工作的執(zhí)行。后來，為特定目的服務(wù)的整個工作被稱為工程。無論是系統(tǒng)組織還是系統(tǒng)管理，用定量系統(tǒng)方法處理大型復(fù)雜系統(tǒng)都可以視為工程實踐。系統(tǒng)工程的定義，與系統(tǒng)工程相關(guān)的獨特名稱，即運籌學(xué)，旨在提高現(xiàn)有系統(tǒng)的分析工作效率。系統(tǒng)分析，比較執(zhí)行特定任務(wù)的幾種替代系統(tǒng)方案。系統(tǒng)研究是指擬議系統(tǒng)的實施方案。系統(tǒng)工程的定義：系統(tǒng)工程是一門新興的跨學(xué)科工程技術(shù)學(xué)科和應(yīng)用科學(xué)。它不僅為系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計、實驗研究、制造、使用和管理控制提供科學(xué)方法，而且只對理論和方法進行綜合研究。他的最終目標(biāo)是讓系統(tǒng)在最佳狀態(tài)下運行。系統(tǒng)工程不同于一般的工程技術(shù)科學(xué)。一般來說，技術(shù)科學(xué)、水利、電力、機械系統(tǒng)工程和其他事物都與構(gòu)成事

12、物的實體有關(guān)，這就是所謂的便利科學(xué)。除了這種硬工程之外，系統(tǒng)工程也包括這種組織，它管理著國外稱為“軟”科學(xué)的范疇。系統(tǒng)工程涉及多種學(xué)科。在處理某個系統(tǒng)時，各個領(lǐng)域的各個類別首先涉及到項目的專業(yè)技術(shù)。系統(tǒng)工程是交叉學(xué)科的橫向聯(lián)系，如林業(yè)專業(yè)技術(shù)工程，主要研究森林培育和森林開發(fā)利用技術(shù)，而林業(yè)系統(tǒng)工程整合林業(yè)社會、經(jīng)濟、生態(tài)等專業(yè)技術(shù)系統(tǒng)，解決森林培育和森林開發(fā)利用問題，實現(xiàn)林業(yè)效益的優(yōu)化。在系統(tǒng)工程中，概念、原理和方法是主要的和必要的，具體的教學(xué)方法和應(yīng)用于其中的計算技術(shù)是處理和解決系統(tǒng)問題的手段和工具。詩人、設(shè)備和過程在任何系統(tǒng)中的有機結(jié)合，其中人是最重要的因素，人是中心。系統(tǒng)的系統(tǒng)工程包含基

13、本規(guī)律和基本觀點?；径桑合到y(tǒng)性能和效率不守恒定律，即當(dāng)系統(tǒng)變化時，質(zhì)量和能量守恒，但性能和效率不守恒。非守恒的形式是普遍的和無限的。系統(tǒng)變化：兩個系統(tǒng)由子系統(tǒng)合成；有大型系統(tǒng)被分成子系統(tǒng)；系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化：不守恒：產(chǎn)生新的性能和功效；原有的性能和功效增強將會減弱和消失；普遍性：任何系統(tǒng)都具有這一性質(zhì)，即無限性：從低級系統(tǒng)到高級系統(tǒng)的發(fā)展是無限的，系統(tǒng)的性能和效率在變化時是復(fù)雜多樣的。這一規(guī)律的主要依據(jù)是：(1)根據(jù)物質(zhì)不滅定律和能量守恒定律，可以知道物質(zhì)是不滅的，能量在信息流動過程中是守恒的；(2)由于系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化，系統(tǒng)中的物質(zhì)在信息、能量等方面發(fā)生疊加，從而改變了系統(tǒng)的效率和性能

14、。(2)用系統(tǒng)工程方法處理問題的基本觀點。整體觀點：整體觀點，以整體為出發(fā)點，以整體為歸宿。(1)處理問題應(yīng)遵循從整體到局部分析問題，再從局部到整體進行綜合治理的方法。(2)系統(tǒng)的每個部分都處于最佳狀態(tài)，但系統(tǒng)可能不處于最佳狀態(tài)。(3)為了整體上達(dá)到最佳效果，可能必須犧牲一些地方利益。(4)不完善的子系統(tǒng)在合理組合后可能形成性能。綜合觀點：所謂綜合觀點，就是把對象的所有部分和因素聯(lián)系起來，從關(guān)聯(lián)中考慮并找出事物的規(guī)律性。系統(tǒng)工程是指綜合研究的理論和方法。阿波羅登月計劃中沒有新的發(fā)明，所有的發(fā)明都是對現(xiàn)成的科學(xué)成果和技術(shù)進行綜合加工而成的。因此，在處理系統(tǒng)工程師，他們必須是“T”形的專業(yè)團體。4

15、。相關(guān)性觀點：僅僅從系統(tǒng)的各個組成部分的關(guān)聯(lián)來探索系統(tǒng)的規(guī)律性的觀點，因為系統(tǒng)的所有因素都是相互關(guān)聯(lián)的，而正是因為這些關(guān)系概況決定了完整性，我們才應(yīng)該試圖闡明這些因素之間的關(guān)系。錢偉長教授介紹了系統(tǒng)工程，幽默地說，系統(tǒng)工程是解釋系統(tǒng)各組成部分之間關(guān)系的“關(guān)系科學(xué)”，它是基于分析、觀察和實驗，而不是基于想象和估計。5.實踐觀點：勇于實踐，敢于探索，善于在各種系統(tǒng)工程實踐中運用各種方法和理論。系統(tǒng)工程不是一個空洞的理論，也不是一個神秘的數(shù)學(xué)游戲，而是一種來自實踐并為實踐服務(wù)的理論和方法。第二部分，系統(tǒng)工程的研究方法和步驟，在系統(tǒng)思想的指導(dǎo)下，綜合系統(tǒng)方法、反饋方法和信息方法構(gòu)成了處理系統(tǒng)問題的基本

16、方法。系統(tǒng)工程有其獨特的工作程序和系統(tǒng)。英國學(xué)者霍爾首先提出了系統(tǒng)工程的三維結(jié)構(gòu)體系，這是一個由時間維度、邏輯維度和知識維度組成的三維交叉系統(tǒng)。1.時間維度是指系統(tǒng)從規(guī)劃到使用和更新的全過程，按時間順序分為七個階段：規(guī)劃階段、初步設(shè)計階段、系統(tǒng)開發(fā)階段、生產(chǎn)階段、安裝階段、運行階段和更新階段；2.思維過程的邏輯維度，問題描述：主要包括對系統(tǒng)的理解，理解系統(tǒng)環(huán)境的目的，系統(tǒng)的組成和聯(lián)系。清楚地解釋系統(tǒng)關(guān)于目標(biāo)選擇的所有概況：在制定計劃之前選擇系統(tǒng)應(yīng)該達(dá)到的目標(biāo)。錯誤的目標(biāo)是解決錯誤的問題，系統(tǒng)綜合：系統(tǒng)綜合是集思廣益，提出幾個方案，并解決每個方案的參數(shù)。系統(tǒng)分析：系統(tǒng)分析是對所有方案建模的過程，

17、即建立模型的過程。優(yōu)化：處理模型的過程，即求解的過程。決策：選擇最佳計劃：計劃實施：將計劃的詳細(xì)內(nèi)容轉(zhuǎn)化為切實可行的計劃來實施。第三，專業(yè)維度，在某一階段的每個思維過程中所使用的專業(yè)知識，從難到易有藝術(shù)、社會、經(jīng)濟管理、法律、商業(yè)、建筑、醫(yī)學(xué)和工程。系統(tǒng)工程的三維結(jié)構(gòu)、目標(biāo)選擇、系統(tǒng)集成、管理、規(guī)劃階段、初步設(shè)計、問題提出、系統(tǒng)集成、系統(tǒng)分析、優(yōu)化、決策、計劃實施、工程、醫(yī)學(xué)、建筑、商業(yè)、法律、藝術(shù)、教育、系統(tǒng)開發(fā)、系統(tǒng)制造、系統(tǒng)安裝、系統(tǒng)運行和系統(tǒng)更新。建筑模型、房地產(chǎn)模型、分子模型、地球儀、數(shù)字、圖表和曲線都是模型。該模型的特點首先是對研究對象的模仿和抽象。其次，它們都與被研究對象的目的有關(guān)，反映了被研究對象的一些主要特征。第三，它可以反映各種因素的相關(guān)性，反映系統(tǒng)的整體特征，并對系統(tǒng)模型進行分類。1.它根據(jù)形狀分為物理模型：模型的形狀與物理系統(tǒng)的原型基本相似，即原型尺寸的放大和縮小。抽象模型：用概念原理和圖形非物質(zhì)因素描述系統(tǒng)而得到的模型。這種模型只反映了系統(tǒng)的本質(zhì)模型，而不是系統(tǒng)的形狀。抽象模型的類型，1。數(shù)學(xué)模型：通過數(shù)學(xué)描述獲得的模型。其特點是：用數(shù)學(xué)符號對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、特征和內(nèi)部關(guān)系進