第1章+绪论+1.ppt
《第1章+绪论+1.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第1章+绪论+1.ppt(68页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、1,系统工程 Systems Engineering,湖南工业大学财经学院 钟德强 教授 电话:13574291518 Email: ,2,2,教材:,严广乐,张宁,刘媛华 编: 系统工程 机械工业出版社 2008年 9月,3,3,参考书籍,王众托等,系统工程引论,电子工业出版社,2006 汪应洛 主编,系统工程,机械工业出版社,2008 白思俊等,系统工程,电子工业出版社,2006 孙东川等,系统工程导论,清华大学出版社,2004,4,开课目的与要求,经济发展的需要 经济全球化(环境) 动态市场带来挑战和机会(变化) 社会加速信息化 创新已成为时代的最强音(概念、途径) 社会进入合作竞争新时
2、代 (Coopetition;guanxi) 科学发展观引起普遍关注(系统发展观),5,培养人才需要,管理科学的发展与管理人才培养 管理科学发展的“制高点” 系统化管理 T型人才,6,6,通过课程学习,掌握系统工程方法论,能用系统的观点分析问题,并掌握系统工程分析解决问题的基本概念、基本原理和基本方法,初步具有运用系统建模、系统分析、系统预测、系统评价、系统决策与系统网络计划等系统工程方法分析解决实际问题的能力。,7,8,教学要求,注重领会系统工程思想 学会思考问题 考核 作业和考评:30 (缺一次课扣5分) 考试:70,9,系统工程 第一章 绪论,10,本章学习目标,1. 系统的基本概念 2
3、. 系统的主要特性及其分类 3. 系统理论及其发展 4. 系统工程及其主要特点,11,章节框架,1.1 系统概念与系统思想 1.2 系统理论概述 1.3 系统工程概述 本章小结 思考与练习题 参考答案,12,1.1 系统概念与系统思想,1.1.1 系统思想的历史回顾 1.1.2 系统的基本概念 1.1.3 系统的特性 1.1.4 系统的分类,13,1.1.1 系统思想的历史回顾,在人类社会和科学技术发展的历史长河中,系统思想经历了三个主要的历史阶段: (1) 远古时期15世纪 思维方式的特点: 朴素的总体思辨 (2)16世纪19世纪 思维方式的特点: 机械的分解还原思维阶段 (3)19世纪末以
4、后 思维方式的特点: 系统思维阶段,14,古希腊辩证法奠基人之一赫拉克利特(Herakleitos,约公元前540470年)在论自然界一书中说过:“世界是包括一切的整体。 我国春秋末期的思想家老子(公元前6世纪至前5世纪之间)强调自然的统一性,“道生一,一生二,二生三,三生万物。” 古代朴素唯物主义哲学思想虽然强调对自然界的总体性、统一性的认识,却缺乏对这一总体各个细节的认识能力,因而对总体和统一性的认识是不完全的。对自然界这个统一体各个细节的认识,则是近代科学的任务。,1. 朴素的(思辨的)系统思想,15,2. 经验的(还原论)系统思想(15世纪下半期19世纪初) 近代自然科学发展了研究自然
5、界的方法论(还原论)及其一整套分析方法,包括实验、解剖、观察以及数据的收集、分析与处理,把自然界的细节从总的自然联系中抽出来,分门别类地加以研究。这种自然科学的方法上升到哲学,就成为形而上学。形而上学的出现是时代的需要,在深人的、细节的考察方面它比古代哲学是一个进步。 但是,形而上学撇开总体的联系去考察事物和过程,因而堵塞了从了解部分到了解总体、观察普遍联系的道路。,16,3. 哲学、定性的系统思想( 19世纪初20初) 在近代科学技术发展的基础上,到了19世纪,系统思想进一步从经验上升为哲学,从思辨进展到定性论述。19世纪上半期,自然科学取得了伟大的成就,特别是能量转化、细胞和进化论的发现,
6、使人类对自然过程相互联系的认识有了很大提高。 马克思主义的辩证唯物主义认为,物质世界是由无数相互联系、相互依赖、相互制约、相互作用的事物和过程所形成的统一体。辩证唯物主义体现的物质世界普遍联系及其统一性的思想,就是系统思想。 奥地利生物学家冯贝塔朗菲也较早地看到了还原论的局限性。 1937年在美国芝加哥大学的哲学讨论会上第一次提出了一般系统论的概念。其理论可以归纳为四点:整体性原则、动态结构原则、能动性原则和有序性原则。,17,4. 定量化系统思想( 20世纪初 ) 第二次世界大战是定量化系统方法发展的里程碑。这次战争在方法和手段上的复杂程度较以往的战争有很大增长,交战双方都需要在强调全局观念
7、、从全局出发合理使用局部、最终求得全局效果最佳的目标下,对所拟采取的措施和反措施进行精确的定量研究,才有希望在对策中取胜。其结果就是定量化系统方法及强有力的计算工具电子计算机的出现及其成功的运用。 1946年,美国学者莫尔斯(PMMorse)和金博尔(GEKimball)编写了“The Methods of 0perations Research”(运筹学的方法)一书。(运筹学学科诞生),18,1948年,美国科学家维纳(Norbert Wiener,18941964)编写了“Cybernetics or Control and Communication in the Anima and t
8、he Machine”(控制论,或关于在动物和机器中控制和通信的科学)一书。(控制论学科诞生 ) 1948年,香农(CEShannon,1916- )编写了“Mathematical Theory of Communication”(通信的数学理论)一书。(信息论学科诞生 ) 第二次世界大战以后,定量化系统方法凭借电子计算机广泛地被用来对工程、经济、社会领域的大型复杂系统的问题进行分析。一旦取得了数学表达形式和计算工具,系统思想和方法就从一种哲学思维发展成为专门的学科系统工程。,19,系统工程从辩证唯物主义中吸取了丰富的哲学思想,从运筹学、控制论、信息论和其他工程学科、社会科学中获得了定性与定
9、量相结合的科学方法,并充实了丰富的实践内容。 当代科学技术对于系统思想方法来说 一方面使系统思想定量化,发展成为运用数学理论、能够定量处理系统各个组成部分的关联的科学方法; 另一方面为定量化系统思想的应用提供了强有力的计算工具和智能化工具电子计算机(电脑)。 运筹学、控制论、信息论的成就把科学的定量的系统思想的适用范围,从自然系统扩展到社会系统,从物理学范畴扩展到事理学范畴。,20,20世纪七八十年代,产生了系统自组织理论。 比利时物理化学家普利高津(IPrigogine,1917- )于1969年提出了耗散结构理论(dissipative structure theory) 1969年德国物
10、理学家哈肯(H.Haken,1927- )提出了协同学(synergetics)。 耗散结构理论和协同学从宏观、微观以及两者的联系上回答了系统自动走向有序结构的基本问题,其成果被称为自组织理论。,21,20世纪70年代还有一些理论对系统科学的发展有着重要的意义。 德国科学家艾根(MEigen)吸收了进化论思想和自组织理论,于1979年提出了超循环理论(super Circulation theory),把生命起源解释为自组织现象,提出了自然界演化的自组织原理。 法国数学家托姆(RThom,1923- )于1972年发表了结构稳定性与形态发生学,对突变现象及其理论作出了系统的深刻的阐述,创建了突
11、变论(Catastrophe theory)。,22,20世纪80年代以来,非线性科学(nonlinear science)和复杂性研究(complexity study)的兴起对系统科学的发展起到了非常积极的推动作用。国际学术界兴起了对复杂性的研究,一个突出的标志是1984年在美国新墨西哥州首府圣菲成立了以研究复杂性为宗旨的圣菲研究所(Santa Fe Institute,SFI)。 SFI提出:适应性造就复杂性。他们注重于研究复杂适应系统(complex adaptive system,CAS),并且研制出相应的系统软件平台SWARM。,23,概括,钱学森院士指出:系统思想和系统方法是进行
12、分析和综合的辩证思维工具,它在辩证唯物主义那里取得了哲学的表达形式,在运筹学和其他系统科学那里取得了定量的表达形式,在系统工程那里获得了丰富的实践内容。系统思想经历了从经验到哲学又到科学,从思辨到定性又到定量的发展过程。,24,1.1.2 系统的基本概念,系统的定义,25,现代对于系统的深入研究是始于军事系统和工程系统,随后扩展到生物系统、经济系统和社会系统等其他许多领域。 许多人曾给系统下过各种各样的定义,一般认为系统是由相互联系、相互制约、相互作用的若干部分所组成的具有特定功能的有机整体。,26,系统的各种定义,在韦氏大辞典(Webster大辞典)中,系统一词被解释为: 有组织的和被组织化
13、了的整体;结合着的整体所形成的各种概念和原理的综合;由有规则的相互作用、相互依赖的诸要素形成的集合等等。 一般系统论的创始人贝塔朗菲把系统定义为: 相互作用的诸要素的综合体。 在日本的JIS工业标准中,系统被定义为: 许多组成要素保持有机的秩序向同一目标行动的体系。,27,系统的各种定义,钱学森语:,系统是由相互作用、相互依赖的若干组成部分结合成的具有特定功能的有机体,而且这个系统本身又是它所从属的一个更大系统的组成部分。,28,系统的基本概念包含着三层意思: (1)系统必须由两个或者两个以上的要素组成,单个要素不能成为系统; (2)系统中要素与要素之间存在着有机的相互联系和相互作用的机制,从
14、而形成系统一定的结构或秩序; (3)凡系统都具有一定的功能或特性,而这些功能或特性是系统中任何一个部分都不具备的,它是由系统内部各个要素以及要素与要素之间的有机联系或结构所决定的。,1.1.2 系统的基本概念,29,系统的定义(概括),系统是由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合的具有特定功能的有机整体。,分析系统的定义,它包含三层意义:,第一,系统是由若干元素组成的。,第二,这些元素相互作用、相互依赖。,第三,由于元素间的相互作用,使系统作为一个 整体具有特定的功能。,30,1.1.3 系统的特性,系统有许多特性,概括起来主要有以下几个方面: (1)集合性 (2)相关性 (3)目的性 (4)
15、层次性 (5)整体性 (6)环境适应性,31,1.1.3 系统的特征,即系统整体不等于各组成元素之和,即非加和原则,有两种情况: 整体小于各组成元素之和,即1+12(也叫整体的涌现性),系统中相互关联的部分或部件形成“部件集”,“集”中各部分的特性和行为相互制约和相互影响,这种相关性确定了系统的性质和形态。,人工系统和复合系统都具有一定的目的性,要达到既定的目的,系统必须具有一定的功能。没有目的的系统不属于系统工程研究的对象。,由于系统的结构、功能和层次的动态演变有某种方向性,因而使系统具有有序性的特点。系统的有序性可以表述为:系统是由较低级的子系统组成,而该系统自己又是更大系统的一个子系统。
16、 系统的有序性揭示了系统与系统之间存在着包含、隶属、支配、权威、服从的关系,统称为传递关系。,如:开放系统和外界环境有物质、能量和信息的交换,系统内部结构也可以随时间变化。一般来说,系统的发展是一个有方向性的动态过程。,任何系统都存在于物质环境(更大的系统)之中,它必然要与外界环境产生产生物质、能量和信息的交换,外界环境的变化也必然会引起系统内部各要素之间的变化。 因此为了保持和恢复系统原有特性,系统必须具有对环境的适应能力,就象元素必须适应环境一样,因为:系统 + 环境 = 更大的系统。,32,1.1.4系统的分类,(1)自然系统和人造系统(按自然属性分) (2)实体系统和概念系统(按物质属
17、性分为) (3)物理系统和非物理系统(按物理属性分为) (4)开放系统和封闭系统(按与环境间的关系分) (5)动态系统和静态系统(按运动属性分) (6)确定性系统和不确定性系统(按影响因素属性分) (7)简单系统、简单巨系统和复杂巨系统(按复杂程度分),33,1.1.4系统的分类,(1)自然系统和人造系统 (2)实体系统和概念系统 (3)物理系统和非物理系统 (4)开放系统和封闭系统 (5)动态系统和静态系统 (6)确定性系统和不确定性系统 (7)简单系统、简单巨系统和复杂巨系统,原始的系统都是自然系统,如:天体、海洋、生态系统等; 人工系统都存在于自然系统之中,如:人造卫星、海运船只、机械设
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 绪论
链接地址:https://www.31doc.com/p-2972727.html