系统工程复习资料.doc

第一章1. 一般系统论通过各种不同系统进行科学理论研究而形成关于适用于一切种类系统的学说。创始人：奥地利理论生物学家贝塔朗菲。贝塔朗菲指出：把孤立各组成部分的活动性质和活动方式简单相加，是不能说明高一级水平活动性质和活动方式；了解各组成部分之间全部关系后，则高一阶水平活动才能从各组成部分推导出来；为认识事物整体性，既要了解其各组成部分，更要了解它们之间关系。2. 贝塔朗菲认为机械论有三个错误观点：（1）相加的观点，把有机体分解为各要素，并以简单相加来描述有机体功能；（2）机械的观点，把生命现象简单地比作机器，认为“人即机器”；（3）被动反应的观点，有机体只有受到刺激时才能反应，否则便静止不动。3. 耗散结构理论：一个开放系统，当与外界不断交换物质，能量和信息，当外界条件达到一定阈值，系统可从原有混乱状态转变为一种在时间，或空间，或功能上有序状态，把所形成这种新有序结构，称耗散结构。4. 协同学理论：创始人哈肯，协同学研究远离平衡态开放系统在保证外流条件下，如何能够自发地产生一定的系统有序结构或动能行为的一门新兴学科，它以现代科学理论中最新成果为基础，吸取耗散结构理论论点，采用统计力学考察方法研究开放系统行为。5. 突变理论内容：突变理论以拓扑学为工具，以结构稳定性理论为基础，提出一条心的判别突变，飞跃原则：在严格控制条件下，如果质变中经历的中间过渡态是稳定的，那么它就是一个渐变过程。第二章1. 系统的形态与分类 （1）自然系统与人造系统 自然系统是由自然物形成的系统。 人造系统是为了达到人类所需要的目的而由人类涉及和建造的系统，或人们将有关元素，按其属性和相互关系组合而成的系统。 （2）实体系统与概念系统 实体系统是以矿物，生物等实体组成的系统，其元素是具有具体的物质，且多以硬件为主体。 概念系统是由概念，原理，法律，原则，方法，制度，步骤，程序，手续等非物质成分组成的系统。 （3）封闭系统与开放系统 封闭系统是指该系统与环境之间没有物质，能量和信息交换，素由系统界限将环境与系统隔开，因而呈现一种封闭状态。 开放系统是指系统与环境之间具有物质，能量与信息交换的系统。2. 系统特性：系统应当具备整体性，结构性，相关性，目的性，环境适应性，集合性，阶层性六个特性。3. 系统的结构：结构式指系统内部各组成要素间相互联系，相互作用方式或秩序，即各要素之间在时间或空间上排列和组合的具体形式。结构揭示系统要素内在有机联系形式。4. 系统结构特性：（1） 稳定性：是指系统总趋向于保持某一状态；系统中各要素之间，只有在稳定联系情况下才构成系统结构。（2） 层次性：以自然界所存在的系统为着眼点，把物理界，生物界及社会界的所有系统分为九个层次。（3） 开放性：任何系统存在 环境中，总要与环境因素进行能量，物质，信息交换，系统结构在交换过程中发生量变，并由量变到质变。（4） 相对性：系统结构层次性决定系统结构和要素间相对性；在系统结构无限层次中，高一级系统内部结构要素，又包含低一级系统结构；复杂大系统内部结构中要素，又是一个简单结构系统。结构和要素是相对于系统的等级和层次而言的。5. 系统的功能概念：功能是指系统与外部环境相互作用所反映的能力。体现一个系统与外部环境之间物质，能量和信息的输入与输出的转换关系。6. 系统功能特性：（1）易变性，当环境物质，信息，能量交换有所变动时，系统与环境相互作用过程，状态，效果都会随环境条件变化而变化，系统功能也就发生变化。（2）相关性，结构关系和功能关系在一定条件下和不同的分析角度下可以互相转化。7. 系统功能方法：（1）功能分析方法。（2）功能模拟方法。（3）黑箱方法。“灰箱”就是它的内部要素，结构和性质部分知道的系统。8. 系统结构与功能的关系：（1）结构是功能的内在根据，功能是要素与结构的外在表现；（2）系统结构决定系统功能，结构变化制约着系统整体发展变化，结构改变必然引起功能改变。（3）结构和功能不是一一对应，而是功能具有相对独立性。（4）功能对结构有反作用。9. 系统工程的定义：系统工程是以大型复杂系统为研究对象，按一定目的进行设计，开发，管理与控制，以达到总体效果最优的理论与方法。10. 系统工程的特点： （1）系统工程与传统工程技术主要区别：概念不同：传统工程技术的工程指把自然科学原理和方法应用于实践，设计和生产出有形产品的技术过程，是制造硬件的工程；系统工程的工程，不止包含硬件设计和生产，而且包含与设计和制造硬件密切相关的软件。对象不同：传统工程技术都有具体，确定的研究对象，研究规模属于中，小规模；系统工程研究对象-系统，不仅研究各种工程技术物质对象，而且研究社会系统，经济系统，管理系统等非物质对象，研究规模属于大，中。任务不同：传统工程技术解决专业领域中具体技术问题；系统工程任务解决系统全盘统筹问题，解决系统内部各分系统，跟要素间总体协调。方法不同：传统工程技术方法：明确目标、方案设计、制造样机、试验、最后达到生产和建设目的；系统工程：（1）熟悉一系列系统工程观念，如整体观念，价值观念，综合观念，优化观念和评价观念等；（2）准备完整解决问题程序，即明确问题，设置系统目标，系统方案综合，模型化，决策和实施；（3）较强逻辑判断能力和人工模拟能力，对系统进行定量，定性分析和计算。人员素质不同。 （2）系统工程一般特点： 研究思路整体化：把研究对象看做一个系统整体，又把研究对象过程看成是一个整体，分析工作过程中的控制，反馈关系，以实现整体最优化； 应用方法综合化：系统工程强调综合运用各个学科和各个技术领域内所获得成就和方法，似的各种方法相互配合，达到系统整体最优化； 组织管理科学化，现代化：研究思路整体化要求管理科学化，研究应用方法综合化要求管理上现代化，要求采用最新管理理念，手段和方法。第三章1. 系统工程方法论是指运用系统工程研究问题一套程序化方法，为了达到系统预期目标，运用系统思想及其技术内容，解决问题的工作步骤或细节。2. 系统工程方法论的基本原则：整体性，有序相关，目标优化，动态性，分解综合和创造思维等。3. 三维结构方法论：1.时间方面：各项工作在时间上有先后并且相互依赖。2.逻辑思维方面：围绕决策的一系列工作相互依存并按一定的逻辑顺序展开。3.知识方面：工程需要多项知识的支撑。4. 切克兰德的调查学习软系统方法的核心是调查比较，或者说是学习，从现状调查和模型比较重，学习改善现存系统的途径。5. 并行工程方法：定义，并行工程是对产品及其相关过程进行并行，集成化处理的系统方法和综合技术。6. 并行工程的特点：（1）并行交叉（2）尽早开始工作。7. 并行工程核心和本质：强调用户需求，并把用户需求转化为完整的产品要求；交互作用，互相协调的并行研制过程，以便将产品的设计与产品的制造过程和保障过程用系统工程方法综合在一起，从而在产品的整个研制过程中综合考虑其性能，可靠性，维修性，保障性和生产性；建立多学科的综合产品研制机制及计算和辅助工程环境；强调系统集成与整体优化。8. 并行工程工作步骤：（1）建立并行工程的开发环境（2）成立并行工程的开发组织机构（3）选择开发工具及信息交流方法（4）确定并行工程的开发实施方案9. 物理-事理-人理系统方法（wsr）：物理象征本体论的客观存在，包括物质及其组织结构；事理是指人们办成办好事情应该遵循的道理，规律；人理关注，协调系统中所有团体相互之间的主观关系。（协调关系是核心）10. 螺旋式推进系统方法：上海交通大学王浣成教授提出，螺旋式推进系统方法从哲学角度来讲，它综合了还原论，混沌理论，构成论和生产论，认为事物是由本原在构成的约束下经螺旋式推进生成的，事物的发展，对事物的认识，对事物的分析，解决问题都是遵循螺旋式推进这一规律的，属于一种螺旋式推进过程。第四章1. 系统模型的定义：系统模型是一个系统某一方面本质属性的描述，以某种确定的形式提供该系统的知识，系统模型一般不是系统对象本身，而是现实系统的描述，模仿或抽象。系统是复杂的，系统的属性也是多方面的。2. 系统模型的分类：实体模型，比例模型，文字模型，网络模型，图表模型，逻辑模型，数学模型，计算机模型。3. 数学模型：所谓系统的数学模型，指的是描述元素之间，子系统之间，层次之间相互作用以及系统与环境相互作用的数学表达式。现代数学所提供的一切数学表达形式，包括集合图形袋鼠结构，拓扑结构，序结构，分析表达式等，均可以作为一定系统的数学模型。4. 系统建模应遵循的原则：切题，清晰，精度要求适当，尽量使用标准模型或尽可能向标准模型靠拢。5. 主要的建模理论有：黑箱，白箱，灰箱。建模方法：推理法，实验法，统计分析法，类似法和混合法。6. 结构模型解析法，它是通过有向连接图和相邻矩阵的有关运算，得到可达矩阵，然后再分解可达矩阵，从而使复杂的系统分解成多级递阶形式。7. ISM建模得到的模型属于概念模型，它可以把模糊不清思想，看法转化成直观具有良好结构关系模型。第五章1. 系统分析的概念：系统分析的概念有广义和狭义之分。广义的就是把系统分析作为系统工程的同义词。狭义的系统工程概念是把系统分析看做系统工程的一个重要组成部分，看作是一个在系统工程处理大型复杂系统的规划，计划，研制和营运问题是必须经过的逻辑步骤。系统分析指的是在系统总体规划的知道下，对系统进行详细深入的调查研究，将一个系统分解成各个组成部分，确定新信托的逻辑模型过程。2. 系统分析的要素：目标或目的；替代方案；费用和效益；分析模型；评价；研究报告3. 系统分析的原则：1 内部因素与外部因素相结合；2 当前利益与长远利益相结合；3 局部效益与总体效益相结合；4 定性分析与定量分析相结合。4. 系统分析的具体方法：分为定性和定量两大类。其中定量方法是用系统结构清楚，收集信息准确，可建立数学模型，如比率分析法，趋势分析法，投入产出分析法，效益成本分析法等；如要解决问题设计系统结构不清，收集信息不太准确，或由于评价者偏好不已，对所提方案评价不一致，难于形成常规数学模型，可采用定性系统分析方法，例如，类比法，类推法，专家调查法，目标-手段分析法，因果分析法，KJ法等。5. 系统分析步骤：1 阐明问题的性质与范围；2 确定目标；3 调查研究，收集数据；4 提出备选方案和评价标准；5 备选方案评估；6 提交最可行方案6. 系统环境的概念：系统环境指存在于系统之外的，系统无法控制的自然，经济，社会，技术，信息和人际关系的总称。7. 定性分析法的局限性：1 缺乏定量化的严格的观察，测量，统计，计算和表述； 2 不具有严格的操作规则或实践规则的约束；3 以经验描述为基础，以归纳逻辑为核心的方法论体系，其推理缺乏严格的公理化系统的逻辑约束。8. 社会经济系统分析常用的四类定量分析方法：投入产出分析法，计量经济学，经济控制论，系统动力学方法。第六章1. 系统预测的定义：根据过去历史资料和现在实际情况，运用已知客观规律和有关科学知识手段，对所关心事物及环境在未来变化和发展趋势进行分析，探索，估计和评价，从而能使人们对这些事物所采取策略和措施，不仅符合当前的现实情况，而且也能最优地适应未来的发展。2. 预测技术的种类：按预测技术的属性分，定性预测技术，定量预测技术，定时预测技术。3. 定性预测：主要通过对直观的，定性的历史资料分析和对未来条件研究，凭借预测者主观经验，知识，逻辑推理和综合能力，对事物未来表现的性质进行推测和判断。4. 定量预测技术和方法5. 预测程序：确定预测目的，收集资料，选定预测方法，建立预测模型，进行预测计算，分析预测误差（误差在可接受范围内），规划政策和行动（误差太大回到选定预测方法，误差较大回到建立预测模型）6. 建立预测模型原则：精度优先原则，简洁性，适用性：实际环境变化，模型精确度变化越小，模型适用性越好，实用性：模型易于得到使用者理解和接受，模型实用条件不苛刻。7. 定性预测方法 （1）市场调查预测法是采用适当的调查方式和方法，收集预测对象的有关资料，然后借助于人的经验，知识和分析判断能力来进行预测。企业通过市场调查分析和预测产品的需求量，销售量，市场占有率及市场潜力等。市场调查预测法包括典型调查推算法，抽样调查推算法和全面市场调查法。 （2）头脑风暴法又称集思广益法，专家会议法，经验判断法。该方法是一种发挥人的创造性思维能力的直观预测方法。步骤：1明确问题，2发表意见：请到专家或技术人员对预测问题提出不同看法，广泛发表意见，允许甚至要争取不同意见发表出来。3认真讨论，找出大家满意答案。特点：可向方方面面人员广泛征求意见，各方人士可根据各自的知识水平及掌握的资料和信息，从不同的角度提出各自的看法，并进行讨论和分析。 （3）德尔菲法又称专家调查法或专家意见法，基本思想是，重视专家长期积累的经验和渊博知识的基础上，把专家知识，经验和智慧等无法量化的，带有模糊性的信息，通过函询调查进行信息交换，经过几轮征询和反馈，逐步得出专家群体倾向相对一致的预测结论，达到预测目的。 步骤：组织专门小组，拟定调查提纲，选择预测人选，反复征询意见，整理预测结果。 特点：匿名性，反馈性，收敛性。8. 平滑预测法就是根据过去演变特赠与侧对象自身时间过程演变规律及未来趋势。9. 移动平均预测法就是从原时间序列第一项开始，按一定项数N求算数平均数，并逐项推移，边移动边平均，这样得到由移动平均数构成新时间序列数据，既把原序列中某些不规则波动平滑修匀，又不致使数据点数减少过多和形成分段台阶，从而是数据演变趋势较为明显的一种方法。（P155）10. 回归模型预测法P16111. 马尔可夫模型预测法P17012. 灰色模型预测法是通过少量的，不完全的信息，建立数学模型并作出预测的一种预测方法。13. GM（1,1）建模步骤：1由原始数据序列计算一次累加序列；2建立矩阵B和y;3求逆矩阵;4根据，求估计值和；5时间序列相应方程计算拟合值，再用后减运算还原，即；6精度检验与预测第七章1. 系统模拟的概念：模拟的本意是虚构，抽取本质，超越现实。系统模拟则是指利用建模方法建立的系统模型，结合实际的或模拟的环境和条件，或用实际的系统结合模拟的环境和条件，对系统进行研究，分析和实验的方法。2. 发展过程：直观模拟阶段，模拟实验阶段，功能模拟阶段。3. 系统仿真概念：仿真是真实过程或系统在整个事件内运行的模仿。仿真指的是利用计算机在模型上而不是在真实系统上进行实验，运行的研究方法。仿真也称数值实验。包括两个过程，建立模型和对模型进行实验，运行。4. 连续系统是指系统中的状态变量随时间连续地变化的系统。连续系统的数学模型通常由微分方程组成。5. 离散事件系统是指状态变量只在一些离散的时间点上发生变化的系统。常见的离散事件系统有排队系统，库存系统。6. 蒙特卡洛模拟方法原理：又称统计试验法，是以概率论与数理统计为指导的模拟方法。它的实质是运用一连串的随机数来模拟可能出现的随机现象，即为了求解确定的数学问题，要构造一个与原来的问题没有直接关系的概率过程，而利用其产生统计现象的方法。这种方法由于运用的是概率中大数定律的原理，是统计的方法，免不了有机遇的成分，所以抽取的随机数的次数要大些才行。7. 步骤：1 对资料进行分析和处理，以适应建模的要求；2 建立描述现实系统的适当的模拟模型；3 根据资料的处理结果，对模型进行提取样本的试验，并利用试验结果分析系统变化的规律。第八章1. 网络计划技术基本思想：统筹兼顾，求快，求好，求省。2. 关键线路P2233. 总时差，单时差或分时差P2324. 网络图的调整与优化：1 工期最短，2 费用最低，3 资源最优。第九章1. 系统评价是指更具系统确定目的，在系统调查和系统可行性研究基础上，从技术，经济，环境和社会等方面，就各种系统设计方案能够满足需要程度与为之消耗和占用各