管理系統(tǒng)工程(緒論第一二章)課件

1、 管理系統(tǒng)工程 一種科學(xué)的系統(tǒng)決策方法論 白思俊 教授西北工業(yè)大學(xué)管理學(xué)院1系統(tǒng)工程的應(yīng)用三峽水利工程是我國建國以來最大的工程項目，它的論證、組織、實施與管理可以說就是一個龐大的系統(tǒng)工程問題，這項工程涉及到了國家及地方的眾多部門，如水利、電力、能源、文物、生態(tài)、移民等等，涉及到幾個省的上百個縣市，同時實施過程要由眾多單位共同努力，時間橫跨將近20年，如此的工程必然需要一種統(tǒng)觀全局的系統(tǒng)方法來對待，系統(tǒng)工程可以說是最為有效的一種組織方法。2系統(tǒng)工程的應(yīng)用對于我們今天生活中所關(guān)心的各種社會經(jīng)濟(jì)問題，如經(jīng)濟(jì)改革、價格問題、體制改革及各種政策的出臺都是要經(jīng)過充分的系統(tǒng)的論證，這些都與系統(tǒng)工程有關(guān)。例如

2、：糧食價格的調(diào)整：影響肉、菜、生活用品等等，從而影響整個社會的物價。燃料能源價格：影響原材料、產(chǎn)品及整個物價銀行利率：影響消費與積累，反應(yīng)了國家的經(jīng)濟(jì)政策外匯牌價：主要用于調(diào)節(jié)進(jìn)出口政策，同時反應(yīng)了一個國家的經(jīng)濟(jì)實力3系統(tǒng)工程的應(yīng)用如果能夠同我們的實際工作崗位聯(lián)系起來，日常我們會遇到許許多多的系統(tǒng)工程問題，比如：企業(yè)的長遠(yuǎn)規(guī)劃：綜合考慮企業(yè)發(fā)展、實力、原材料、能源、技術(shù)、市場、國家政策等。新產(chǎn)品開發(fā)：考慮市場、企業(yè)開發(fā)技術(shù)與實力、銷售網(wǎng)絡(luò)、經(jīng)濟(jì)條件等區(qū)域規(guī)劃：考慮區(qū)域特征、交通、歷史、地理等大項目管理：經(jīng)過立項、論證、實施、4序論 管理、決策與系統(tǒng)工程 管理依賴于決策，決策是為了管理，決策必須

3、依賴于科學(xué)的方法，系統(tǒng)工程便是進(jìn)行科學(xué)決策的基礎(chǔ)；系統(tǒng)工程的發(fā)展促進(jìn)了決策水平的提高，從而使得人們對事物的管理更加有效；管理的發(fā)展、社會的進(jìn)步，使得人們需要探討更加科學(xué)、更加系統(tǒng)的方法進(jìn)行決策，系統(tǒng)工程便成為探討新的科學(xué)決策方法的基本指導(dǎo)思想。 5一、管理與決策管理的重要目的在于完成預(yù)定的使命和目標(biāo) 決策是管理的核心 :“管理就是決策，決策貫穿于管理的全過程” 管理離不開決策，決策是為管理服務(wù)的。 61.決策科學(xué)化觀念的發(fā)展 “決策科學(xué)化”實際上是相對“靠經(jīng)驗決策”而言的 隨著社會的進(jìn)步、科技的發(fā)展, 社會化大生產(chǎn)帶來了社會活動的一系列根本變革，主要表現(xiàn)在以下三個方面：社會活動越來越大型化社會

4、活動越來越復(fù)雜化社會活動越來越多變化。7科學(xué)決策的內(nèi)容嚴(yán)格實行科學(xué)決策的程序；依靠專家運用科學(xué)的決策技術(shù)和決策方法；決策者用科學(xué)的思維方法作出決策。 82.決策的分類按“目標(biāo)”可分為日常業(yè)務(wù)型決策、戰(zhàn)術(shù)型決策與戰(zhàn)略型決策;按“環(huán)境”可分為確定型決策、風(fēng)險型決策和不確定型決策 ;按“模型”可分為具有結(jié)構(gòu)化模型問題的決策、具有非結(jié)構(gòu)化模型問題的決策與具有邊際模型問題的決策。 9結(jié)構(gòu)化模型問題企業(yè)決策中符合下列三項條件的為具有結(jié)構(gòu)化模型問題的決策（簡稱結(jié)構(gòu)化問題的決策）：問題的結(jié)構(gòu)能夠用數(shù)學(xué)模型表示；有明確定義的一元目標(biāo)函數(shù)；有能導(dǎo)出最佳解之方程式。103.決策的最優(yōu)化原則 在研究工程技術(shù)的優(yōu)化問題

5、時，“最優(yōu)化”的概念通常意味著計算其“極值”在研究決策優(yōu)化問題時，往往亦希望按“最優(yōu)化”原則來構(gòu)造其數(shù)學(xué)模型。最優(yōu)化的決策模型往往受到一系列實際因素的限制而難以建立，所建立的決策模型也是依賴于一定的假設(shè)簡化條件，同時由于決策模型的復(fù)雜性，使得求解最優(yōu)解較為困難，通常所求的“最優(yōu)解”實際上是一個接近最優(yōu)解的滿意解決策常以“滿意化”與“適用化”的原則來代替“最優(yōu)化”的原則。 11二、系統(tǒng)工程 要作出科學(xué)的決策就必須依賴于系統(tǒng)可靠的科學(xué)決策方法，系統(tǒng)工程便是處理決策問題的基礎(chǔ)理論指導(dǎo)，它將所處理的問題作為一個完整的系統(tǒng)進(jìn)行處理，強(qiáng)調(diào)決策系統(tǒng)整體目標(biāo)的綜合最優(yōu)化;系統(tǒng)工程借助于自然科學(xué)與工程技術(shù)的方法

6、，來處理各種社會系統(tǒng)，將人類在長期開發(fā)自然系統(tǒng)和改造社會系統(tǒng)的實踐中所形成的整體最優(yōu)化系統(tǒng)觀念應(yīng)用于其求解問題的全過程之中，從而保證了所解決問題的全面周到與科學(xué)合理。121.“系統(tǒng)工程”的含義1978年我國著名學(xué)者錢學(xué)森指出：“系統(tǒng)工程是組織管理系統(tǒng)的規(guī)劃、研究、設(shè)計、制造、試驗和使用的科學(xué)方法，是一種對所有系統(tǒng)都具有普遍意義的方法”。131.“系統(tǒng)工程”的含義1977年日本學(xué)者三浦武雄指出：“系統(tǒng)工程與其他工程學(xué)不同之點在于它是跨越許多學(xué)科的科學(xué)，而且是填補(bǔ)這些學(xué)科邊界空白的一種邊緣學(xué)科。因為系統(tǒng)工程的目的是研制一個系統(tǒng)，而系統(tǒng)不僅涉及到工程學(xué)的領(lǐng)域，還涉及社會、經(jīng)濟(jì)和政治等領(lǐng)域，所以為了適

7、當(dāng)?shù)亟鉀Q這些領(lǐng)域的問題，除了需要某些縱向技術(shù)以外，還要有一種技術(shù)從橫的方向把它們組織起來，這種橫向技術(shù)就是系統(tǒng)工程”。141.“系統(tǒng)工程”的含義1975年美國科學(xué)技術(shù)辭典的論述為：“系統(tǒng)工程是研究復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計的科學(xué)，該系統(tǒng)由許多密切聯(lián)系的元素所組成。設(shè)計該復(fù)雜系統(tǒng)時，應(yīng)有明確的預(yù)定功能及目標(biāo)，并協(xié)調(diào)各個元素之間及元素和整體之間的有機(jī)聯(lián)系，以使系統(tǒng)能從總體上達(dá)到最優(yōu)目標(biāo)，在設(shè)計系統(tǒng)時，要同時考慮到參與系統(tǒng)活動的人的因素及其作用?！?5系統(tǒng)工程與一般工程比較的特點研究的對象廣泛，包括人類社會、生態(tài)環(huán)境、自然現(xiàn)象和組織管理等；系統(tǒng)工程是一門跨學(xué)科的邊緣學(xué)科；在處理復(fù)雜的大系統(tǒng)時，常采用定性分析和定量

8、計算相結(jié)合的方法。162.系統(tǒng)工程的發(fā)展 春秋時期的“孫子兵法” ;戰(zhàn)國時期的四川都江堰工程 ;系統(tǒng)工程的萌芽時期可追溯到本世紀(jì)初的F.W.泰勒(F.W.Taylor）系統(tǒng) ;第二次世界大戰(zhàn)時期，一些科學(xué)工作者以大規(guī)模軍事行動為對象，提出了解決戰(zhàn)爭問題的決策和對策方法和工程手段，出現(xiàn)了運籌學(xué) ;70年代以來，隨著微型計算機(jī)的發(fā)展，出現(xiàn)了分級分布控制系統(tǒng)和分散信號處理系統(tǒng)，擴(kuò)展了系統(tǒng)工程理論方法的應(yīng)用范圍。173.系統(tǒng)工程 一種科學(xué)的系統(tǒng)決策方法論 系統(tǒng)工程方法對于解決組織管理的問題應(yīng)該說是極為有效的，因為任何管理都可視為一個系統(tǒng)的管理;系統(tǒng)工程就是一門方法論的科學(xué)，它給人們提供了一套處理問題和

9、解決問題的系統(tǒng)方法論，它使得決策者在處理所面臨的問題時，充分強(qiáng)調(diào)整體系統(tǒng)的綜合最優(yōu)化，而不是追求單一目標(biāo)的最優(yōu)化;系統(tǒng)工程給管理決策者提供了一種處理問題的思路，就是以系統(tǒng)的觀念及工程的觀念處理所面臨的社會問題;系統(tǒng)工程作為一種科學(xué)的系統(tǒng)決策方法論，它是進(jìn)行各種管理決策的基本指導(dǎo)思想。18第1章 系統(tǒng)與系統(tǒng)理論概述系統(tǒng)工程顧名思義就是研究系統(tǒng)的工程技術(shù)，它是在系統(tǒng)和系統(tǒng)理論逐漸發(fā)展的基礎(chǔ)上所形成的系統(tǒng)方法論。 系統(tǒng)的概念？管理系統(tǒng)的觀念？系統(tǒng)理論？19第一節(jié) 系統(tǒng)的概念 系統(tǒng)概念是系統(tǒng)工程的基礎(chǔ)20一、系統(tǒng)概念的形成公元前古希臘對宇宙大系統(tǒng)的認(rèn)識我國西周時期的“陰陽二氣”及金、木、水、火、土“五

10、行”東漢時期形成的“二十四節(jié)氣”周秦到西漢時期的“皇帝內(nèi)經(jīng)”?，F(xiàn)代耗散結(jié)構(gòu)理論的創(chuàng)始人I普里高津在從存在到演化一文中指出：“中國傳統(tǒng)的學(xué)術(shù)思想著重于研究整體性和自發(fā)性，研究協(xié)調(diào)與協(xié)和?！钡?，當(dāng)時都缺乏對這一整體各個細(xì)節(jié)的認(rèn)識能力。 21一、系統(tǒng)概念的形成馬克思、恩格斯的辯證唯物主義認(rèn)為，物質(zhì)世界是由許多相互聯(lián)系、相互制約、相互依賴、相互作用的事物和過程形成的統(tǒng)一整體，這也就是系統(tǒng)概念的實質(zhì)。 錢學(xué)森在系統(tǒng)思想和系統(tǒng)工程一文中指出：“系統(tǒng)思想是進(jìn)行分析和綜合的辯證思維工具，它在辯證唯物主義那里取得了哲學(xué)的表達(dá)形式，在運籌學(xué)和其他系統(tǒng)科學(xué)那里取得了定量的表述形式，在系統(tǒng)工程那里獲得了豐富的實踐內(nèi)

11、容?！?2二、系統(tǒng)的定義系統(tǒng)可被定義為具有一定功能的、相互間具有有機(jī)聯(lián)系的由許多要素或構(gòu)成部分組成的一個整體。 一個形成系統(tǒng)的諸要素的集合體永遠(yuǎn)具有一定的特性，或者表現(xiàn)為一定的行為，而這些特性和行為是它的任何一個部分都不具備的。一個系統(tǒng)是一個可以分成許多要素所構(gòu)成的整體，但從系統(tǒng)功能來看，它又是一個不可分割的整體。如果硬把一個系統(tǒng)分割開來，那么它將失去其原有的性質(zhì)。 23三、系統(tǒng)的特性層次性整體性集合性相關(guān)性目的性環(huán)境適應(yīng)性.24系統(tǒng)工程研究系統(tǒng)的特性可控性動態(tài)性復(fù)雜性自律性.25第二節(jié) 系統(tǒng)的各種形態(tài) 自然界所面臨的系統(tǒng)是各種各樣的，它們以各種各樣的形態(tài)存在于這個五彩繽紛的世界。因此，我們就

12、可以按照系統(tǒng)在自然界存在的形態(tài)及性質(zhì)，將系統(tǒng)分為各種各樣的類型。26一、自然系統(tǒng)與人工系統(tǒng)基于系統(tǒng)的形成過程，可將系統(tǒng)分為自然系統(tǒng)和人工系統(tǒng)：自然系統(tǒng)是由自然發(fā)生而產(chǎn)生與形成的系統(tǒng)，這類系統(tǒng)的組成部分是自然物（山、海、河流、礦物、植物及動物等）所自然形成的系統(tǒng)。人工系統(tǒng)是人們將有關(guān)元素，按其屬性和相互關(guān)系組合而成的系統(tǒng)，亦即用人工方法建立起來的系統(tǒng)。27二、實體系統(tǒng)與概念系統(tǒng) 基于系統(tǒng)的組成要素，系統(tǒng)可分為：實體系統(tǒng)：是指以物理狀態(tài)的存在物作為組成要素的系統(tǒng)，這些實體占有一定空間，如自然界的礦物、生物，生產(chǎn)部門的機(jī)械設(shè)備、原始材料等。由于自然物都為實實在在的存在物，因此，實體系統(tǒng)亦稱為硬件系統(tǒng)

13、概念系統(tǒng)：它是由概念、原理、假說、方法、計劃、制度、程序等非物質(zhì)實體構(gòu)成的系統(tǒng)，如管理系統(tǒng)、科學(xué)技術(shù)體系、教育系統(tǒng)、文化系統(tǒng)等。由于概念系統(tǒng)，對應(yīng)著的多是人們對自然界的認(rèn)識和假設(shè)，因此概念系統(tǒng)亦稱為軟件系統(tǒng)。28 三、動態(tài)系統(tǒng)和靜態(tài)系統(tǒng)基于系統(tǒng)的運動和變化特征，系統(tǒng)可分為：動態(tài)系統(tǒng)就是系統(tǒng)的狀態(tài)變量是隨時間不斷變化的，即系統(tǒng)的狀態(tài)變量是時間的函數(shù)。靜態(tài)系統(tǒng)則是表征系統(tǒng)運行規(guī)律的數(shù)學(xué)模型中不含有時間因素，即模型中的變量不隨時間而變化，它是動態(tài)系統(tǒng)的一種極限狀態(tài)，即處于穩(wěn)定的系統(tǒng)。29 四、控制系統(tǒng)與行為系統(tǒng)基于系統(tǒng)的運動過程和運行特征，系統(tǒng)可分為：控制系統(tǒng)：控制可以說是對作為對象的物體加上所需的

14、操作，使之適合于某一目的。也就是說，為了適合某一目的，對被控制對象在控制裝置內(nèi)來加以操作。因此，控制系統(tǒng)就可被定義為為了能夠進(jìn)行控制而組成的各種裝置的集合體。行為系統(tǒng)：是以完成目的的行為作為構(gòu)成要素而形成的系統(tǒng)。所謂行為就是為了達(dá)到某一確定的目的而執(zhí)行某種特定功能的一種作用，這種作用能對外部環(huán)境產(chǎn)生某些效用。30 五、孤立系統(tǒng)、封閉系統(tǒng)與開放系統(tǒng) 從熱力學(xué)角度按照系統(tǒng)與環(huán)境的關(guān)系來區(qū)分，系統(tǒng)可分為：孤立系統(tǒng)：是指系統(tǒng)與外界環(huán)境既不可能進(jìn)行物質(zhì)交換，也不可能進(jìn)行信息、能量交換。換句話說，系統(tǒng)內(nèi)部的物質(zhì)和信息能量不能傳至外部，外界環(huán)境的物質(zhì)和信息能量也不能傳至系統(tǒng)內(nèi)部。封閉系統(tǒng)：是指系統(tǒng)與外界環(huán)境

15、之間可以進(jìn)行信息、能量交換，但不能進(jìn)行物質(zhì)交換。 開放系統(tǒng)：是指系統(tǒng)與外界環(huán)境有信息、物質(zhì)和能量交互作用的系統(tǒng)。31系統(tǒng)與環(huán)境的關(guān)系圖例 S S S32六、因果系統(tǒng)和目的系統(tǒng)從系統(tǒng)運行和發(fā)展的原因和結(jié)果區(qū)別，系統(tǒng)可分為：因果系統(tǒng)：在通過外部環(huán)境的狀態(tài)U(t),唯一的確定開系統(tǒng)S的狀態(tài)X(t)的情況下，系統(tǒng)S就叫做因果系統(tǒng)。也就是說，因果系統(tǒng)有送往系統(tǒng)的一個輸入，這就是所謂的原因，借助于這個原因產(chǎn)生稱之為結(jié)果的輸出，系統(tǒng)的內(nèi)容即可確定下來。行為系統(tǒng)：當(dāng)系統(tǒng)S具有某種目的時，為了達(dá)到該目的而具有特定目標(biāo)去行動的時候，把這個系統(tǒng)S叫做目的系統(tǒng)。33 七、普通系統(tǒng)、大系統(tǒng)、巨系統(tǒng)從系統(tǒng)的規(guī)模進(jìn)行分類，

16、系統(tǒng)有大小之分，可分為：普通系統(tǒng)大系統(tǒng)巨系統(tǒng)34八、簡單系統(tǒng)和復(fù)雜系統(tǒng) 根據(jù)組成系統(tǒng)的子系統(tǒng)數(shù)以及子系統(tǒng)種類的多少和它們之間關(guān)聯(lián)關(guān)系的復(fù)雜程度，系統(tǒng)可分為簡單系統(tǒng)和復(fù)雜系統(tǒng)：簡單系統(tǒng)是指組成系統(tǒng)的子系統(tǒng)數(shù)目相對比較少，一般為幾十到幾百個，各子系統(tǒng)之間的關(guān)系比較簡單。研究這類系統(tǒng)可從系統(tǒng)間的相互作用出發(fā)，直接綜合成全系統(tǒng)的運行功能，滿足目標(biāo)要求。非生命系統(tǒng)屬于這類系統(tǒng)。當(dāng)一個系統(tǒng)包含的子系統(tǒng)數(shù)量上萬，甚至上億時，就稱為巨系統(tǒng)。如果這些子系統(tǒng)種類多，又有層次結(jié)構(gòu)，關(guān)聯(lián)也復(fù)雜，就稱為復(fù)雜巨系統(tǒng)。當(dāng)這個系統(tǒng)又是開放的，就稱為開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)。35九、面向?qū)ο髤^(qū)分的各種系統(tǒng)形態(tài)物質(zhì)系統(tǒng)、人類系統(tǒng)及方法步

17、驟系統(tǒng)作業(yè)系統(tǒng)和管理系統(tǒng)社會系統(tǒng) 經(jīng)營系統(tǒng) 根據(jù)具體對象劃分的各種系統(tǒng) :工業(yè)系統(tǒng)、運輸系統(tǒng)、交通系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、物資流通系統(tǒng)、金融系統(tǒng)、能源系統(tǒng)等以產(chǎn)業(yè)區(qū)分系統(tǒng)的形態(tài)，或按消費生活系統(tǒng)、醫(yī)療系統(tǒng)、軍事系統(tǒng)和教育系統(tǒng)等 36第三節(jié) 管理系統(tǒng)的概念管理系統(tǒng)應(yīng)該說是系統(tǒng)工程研究的主要系統(tǒng)對象，因此在進(jìn)一步了解系統(tǒng)工程之前，有必要對管理系統(tǒng)的概念和特點加以探討。 37一、管理系統(tǒng)與系統(tǒng)管理 管理系統(tǒng)就是以所研究的管理對象為系統(tǒng)，它是整個社會系統(tǒng)的基本組成單元。 系統(tǒng)管理學(xué)大體上分為下面兩個互為聯(lián)系的方面，一是科學(xué)地表示系統(tǒng)理論的范疇、原則和方法；二是運用系統(tǒng)理論的純粹的科學(xué)概念作為解決管理系統(tǒng)，以及

18、更大范圍的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)問題，甚至社會政治問題的手段。 系統(tǒng)管理學(xué)：首先從系統(tǒng)觀念上給管理人員提供了一種思想方法，提供了一種把管理系統(tǒng)內(nèi)外環(huán)境、各種因素作為整體進(jìn)行考慮的結(jié)構(gòu)。其次系統(tǒng)管理學(xué)認(rèn)為管理系統(tǒng)是一個以人為主體的一體化系統(tǒng)，是由許多分系統(tǒng)組成的開放的社會技術(shù)系統(tǒng)。 38二、管理系統(tǒng)的特點 管理系統(tǒng)是一個具有多重反饋結(jié)構(gòu)的社會系統(tǒng) 管理系統(tǒng)往往是一個非線性的系統(tǒng) 管理系統(tǒng)中各變量之間存在著長時滯 管理系統(tǒng)中原因和結(jié)果具有一定的分離性 管理系統(tǒng)具有明顯的組織結(jié)構(gòu)特性 .39三、現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)的系統(tǒng)特征 工業(yè)企業(yè)系統(tǒng)是一個“人機(jī)系統(tǒng)” 工業(yè)企業(yè)系統(tǒng)是一個可分系統(tǒng) 工業(yè)企業(yè)是一個具有自適應(yīng)能力的動態(tài)

19、系統(tǒng) 工業(yè)企業(yè)是一個投入產(chǎn)出系統(tǒng)工業(yè)企業(yè)是一個開放系統(tǒng).40現(xiàn)代管理觀念的變更趨向 經(jīng)營觀念上的“外向化”與“主動化” 企業(yè)價值的“社會化” 管理觀念的“系統(tǒng)化” 決策原理的“通用化” 決策方法的“數(shù)量化” .41四、企業(yè)的系統(tǒng)模型 處理 反饋擾動輸入輸出42幾個要素環(huán)境與界限 投入性質(zhì) 流量與流向 轉(zhuǎn)化過程 產(chǎn)出的形式 .43工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動過程示意圖 44討論列出自己從事工作中的幾個典型系統(tǒng)，分析其系統(tǒng)的特性45第四節(jié) 系統(tǒng)理論概述46一、系統(tǒng)科學(xué)與系統(tǒng)學(xué)的發(fā)展系統(tǒng)科學(xué)是與自然科學(xué)和社會科學(xué)并列的基礎(chǔ)科學(xué)，是一門獨立于其他各門科學(xué)的學(xué)科。系統(tǒng)科學(xué)是依據(jù)系統(tǒng)思想建立的完整科學(xué)體系，它主要

20、研究的是系統(tǒng)演化、發(fā)展的一般規(guī)律，它的基本理論是系統(tǒng)學(xué)，它的技術(shù)基礎(chǔ)是運籌學(xué)、控制論、信息論等，它的應(yīng)用技術(shù)是系統(tǒng)工程。 47一、系統(tǒng)科學(xué)與系統(tǒng)學(xué)的發(fā)展48一、系統(tǒng)科學(xué)與系統(tǒng)學(xué)的發(fā)展系統(tǒng)科學(xué)的發(fā)展：1911年泰勒發(fā)表了管理科學(xué)原理第二次世界大戰(zhàn)期間由于戰(zhàn)爭的需要大大促進(jìn)了運籌學(xué)的發(fā)展貝塔朗菲于1925年提出一般系統(tǒng)論的思想，1968年發(fā)表了一般系統(tǒng)論：基礎(chǔ)、發(fā)展和應(yīng)用一書諾貝爾獎獲得者普利高津于1969年提出的“耗散結(jié)構(gòu)”的概念及其理論“耗散結(jié)構(gòu)理論” 哈肯在1969年提出了“協(xié)同學(xué)”的有關(guān)概念及理論，認(rèn)為系統(tǒng)的序參量及支配原理決定著系統(tǒng)的演化與發(fā)展。艾根吸收了進(jìn)化論的思想和自組織理論，于19

21、79年發(fā)表了“超循環(huán)理論”，提出了自然界演化的自組織原理超循環(huán)。托姆于1972年發(fā)表的“結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和形態(tài)發(fā)生學(xué)”，對突變現(xiàn)象及其理論做出了系統(tǒng)闡述20世紀(jì)70年代人們對混沌現(xiàn)象的認(rèn)識和逐漸深化，都推動與豐富了系統(tǒng)學(xué)的發(fā)展。 49一、系統(tǒng)科學(xué)與系統(tǒng)學(xué)的發(fā)展系統(tǒng)科學(xué)與系統(tǒng)學(xué)系統(tǒng)科學(xué)的研究對象和其他學(xué)科不同，它不是研究某一特定形態(tài)的具體系統(tǒng)，而是一般系統(tǒng)。研究內(nèi)容是一般系統(tǒng)所具有的概念、系統(tǒng)所具有的共同性質(zhì)和系統(tǒng)演化的一般規(guī)律。它們反映的是自然界中各門科學(xué)、各個領(lǐng)域中共同的東西。系統(tǒng)學(xué)研究的是復(fù)雜系統(tǒng)的演化規(guī)律，系統(tǒng)可以從無序演化到有序，從某一有序態(tài)演化到另一有序態(tài)；反之，也可以從有序態(tài)演化到無序態(tài)

22、。從這個角度講，系統(tǒng)學(xué)可以說是研究系統(tǒng)自組織的一門學(xué)科。 50二、系統(tǒng)學(xué)的一些基本概念 動力學(xué)狀態(tài)、熱力學(xué)狀態(tài)與漲落 平衡態(tài)與非平衡態(tài) 對稱與對稱破缺、無序與有序 可逆過程與不可逆過程 熵 系統(tǒng)的自組織現(xiàn)象 .51三、現(xiàn)代系統(tǒng)理論簡介521.一般系統(tǒng)論一般系統(tǒng)論研究的是表述和推導(dǎo)對一般系統(tǒng)都有效的模型原理和規(guī)律，這種理論不是屬于專門系統(tǒng)的理論，而是適用于一般系統(tǒng)的通用原理。 一般系統(tǒng)論把系統(tǒng)定義為具有相互關(guān)系的元素集合，所以了解系統(tǒng)特征不僅要知道其各個組成“部分”，還必須知道它們之間的“關(guān)系”。532.耗散結(jié)構(gòu)的概念普利高津(I.Prigogine)研究了遠(yuǎn)離平衡態(tài)的熱力系統(tǒng)，于1969年提出

23、了耗散結(jié)構(gòu)的概念，建立了耗散結(jié)構(gòu)理論。按照他的理論，遠(yuǎn)離平衡態(tài)的開放系統(tǒng)與外界不斷地交換物質(zhì)和能量，當(dāng)這一外界條件達(dá)到一定閥值時，系統(tǒng)可能從原有的混亂狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N在時間上、空間上、或功能上的有序狀態(tài)，這種在遠(yuǎn)離平衡態(tài)所形成的新的有序結(jié)構(gòu)稱作耗散結(jié)構(gòu)。耗散結(jié)構(gòu)理論就是研究耗散結(jié)構(gòu)的形成/性質(zhì)/穩(wěn)定性和演化的規(guī)律。54產(chǎn)生耗散結(jié)構(gòu)的條件開放系統(tǒng)即系統(tǒng)不斷從外界攝取能量,以維持系統(tǒng)形成新的有序結(jié)構(gòu).遠(yuǎn)離平衡態(tài):系統(tǒng)處于近平衡態(tài)時,實際上是處于線性區(qū),系統(tǒng)總是趨于無序。只有遠(yuǎn)離平衡態(tài)，越出非平衡線性區(qū),系統(tǒng)才可能形成新的結(jié)構(gòu)。漲落：熱力學(xué)系統(tǒng)失穩(wěn)只能說是為系統(tǒng)演變準(zhǔn)備好了必要條件。在臨界點附近，漲落

24、可能不被耗散掉，它將使系統(tǒng)進(jìn)入到新的有序的耗散結(jié)構(gòu)。553.協(xié)同學(xué)原理德國物理學(xué)家哈肯（H.Haken）在研究激光形成的過程中，指出了激光形成的本質(zhì)是子系統(tǒng)的合作導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)宏觀有序結(jié)構(gòu)的自組織現(xiàn)象。從而于1969年提出了協(xié)同學(xué)原理。協(xié)同學(xué)一詞來源于希臘語，意思是“協(xié)同工作”。它所研究的是系統(tǒng)的各個部分如何進(jìn)行協(xié)作，并通過協(xié)作導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)新的空間上、或時間上、或功能上的有序結(jié)構(gòu)?？傊?，協(xié)同學(xué)研究的是系統(tǒng)自組織理論的一門學(xué)科。 564.初等突變理論 突變現(xiàn)象指的是系統(tǒng)狀態(tài)在短時間內(nèi)突然發(fā)生較大的變化。突變理論就是描述突變現(xiàn)象的數(shù)學(xué)理論。它是托姆（R.Thom）于1965年提出的，他在“結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性

25、和形態(tài)發(fā)生”一文中提出了突變的有關(guān)概念、模型和分類。初等突變論研究的是有勢系統(tǒng)的突變模型及其分類，以及有勢系統(tǒng)在環(huán)境參數(shù)連續(xù)作用的情況下，系統(tǒng)狀態(tài)如何發(fā)生變化的問題。 575.混沌、分維與分形 混沌：自上世紀(jì)中葉到本世紀(jì)70年代，人們一直被這樣一類現(xiàn)象所困惑，那就是對于非線性確定性動力系統(tǒng)來說，它的解有時表現(xiàn)出異常的隨機(jī)性，也就是說，確定性動力系統(tǒng)有時不存在一個穩(wěn)定的終態(tài)。人們在弄不清原因的情況下，把這類系統(tǒng)稱為“病態(tài)系統(tǒng)”，但是通過近百年來的研究，人們對這類現(xiàn)象才有所認(rèn)識，即非線性確定性動態(tài)系統(tǒng)表現(xiàn)出來的終態(tài)不穩(wěn)定性現(xiàn)象是來自系統(tǒng)內(nèi)在的隨機(jī)性?，F(xiàn)在人們將此類現(xiàn)象才定名為“混沌”。 58進(jìn)入混

26、沌現(xiàn)象的三種情況第一種是倍周期分叉道路：系統(tǒng)相繼出現(xiàn)2,4,8,的倍周期方式，最終進(jìn)入混沌狀態(tài)。第二種是陣發(fā)混沌道路，即隨著控制參數(shù)接近轉(zhuǎn)折點，在規(guī)整運動中不時崩發(fā)的隨機(jī)運動片段變得越來越頻繁，最終進(jìn)入混沌狀態(tài)。第三種是具有兩個或三個不可約的頻率成分的準(zhǔn)周期運動，而導(dǎo)致的混沌狀態(tài)。 59分維數(shù)學(xué)上的維數(shù)的概念應(yīng)該說是熟悉的，最一般的理解是為了確定幾何對象中一點的位置所需的獨立坐標(biāo)的數(shù)目。例如平面上確定一點，就需用兩個獨立坐標(biāo)來描述，所以平面是二維的，而空間上確定一點至少需要三個獨立坐標(biāo)，所以說空間是三維的；同樣可以說直線是一維的，對于一個獨立的點，則可以認(rèn)為是零維的。上面所分析的維數(shù)都是整數(shù)維

27、，能不能將維數(shù)的概念作一個推廣，也就是說能否將維數(shù)d擴(kuò)展到分?jǐn)?shù)？將整數(shù)維的概念延伸到分?jǐn)?shù)就形成了“分?jǐn)?shù)維”的概念。 60分形具有分?jǐn)?shù)維的幾何對象就稱為“分形”。經(jīng)典幾何學(xué)包括歐氏幾何、解析幾何、微分幾何、代數(shù)幾何和算法幾何等。和經(jīng)典幾何研究對象相比，可以清楚地看出分形所具有的特征。如果說經(jīng)典幾何研究對象的特征是規(guī)律的、光滑的、具有整數(shù)維特征的，那么分形則是不規(guī)則的、非光滑的、具有分?jǐn)?shù)維特征的。更廣義地說，規(guī)則的幾何圖形是特殊的、非普遍的，更為一般的圖形是非規(guī)則的。所以在自然界中廣泛存在著分形，如雪花、天空中的云、海岸線、樹、金屬材料或地層的斷面以及宇宙中星系分布等等，這些都具有分形的特征。 6

28、16.大系統(tǒng)理論 在大系統(tǒng)的實踐中人們提出了不少新問題，需要探討新的方法予以解決。大系統(tǒng)理論主要探討分析如下幾個方面的問題和方法：大系統(tǒng)的建模方法和模型簡化技術(shù)有關(guān)主動系統(tǒng)的問題動態(tài)系統(tǒng)的分散遞階控制大系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案和特征62第二章 系統(tǒng)工程及其方法論系統(tǒng)工程的概念及系統(tǒng)工程的方法論是系統(tǒng)工程應(yīng)用的基礎(chǔ)和關(guān)鍵所在，系統(tǒng)工程處理問題的獨特方法論是系統(tǒng)工程區(qū)別于其它各門科學(xué)的基本特征之一，系統(tǒng)工程處理問題的最基本出發(fā)點是將所分析的對象作為整體系統(tǒng)來考慮，這也是系統(tǒng)工程考慮問題的基本思想和工作方法 63第一節(jié) 系統(tǒng)工程 的概念64一、系統(tǒng)工程古典案例：護(hù)城河的修筑現(xiàn)代案例：阿波羅登月計劃定義：系統(tǒng)工

29、程就是從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，跨學(xué)科的考慮問題，運用工程的方法去研究和解決各種系統(tǒng)問題，以實現(xiàn)系統(tǒng)目標(biāo)的綜合最優(yōu)化。 651.系統(tǒng)觀念系統(tǒng)的觀念就是整體最優(yōu)的觀念，它是在人類認(rèn)識社會、認(rèn)識自然的過程中形成的整體觀念，或者稱之為全局觀念。 “丁渭工程” 修建用的磚瓦水的來源建筑石材、木材的運輸廢墟的排除與清理662.工程觀念工程的觀念是在人們處理自然、改造自然的社會生產(chǎn)過程中所形成的工程方法論。傳統(tǒng)的工程觀念是指生產(chǎn)技術(shù)的實踐而言，而且以硬件為目標(biāo)與對象，如機(jī)械工程、電氣工程、鐵路工程、水利工程等。系統(tǒng)工程將這一觀念和方法應(yīng)用于社會系統(tǒng)中，其所處理的對象不僅包含傳統(tǒng)工程觀念中的自然對象（即硬件），而是

30、在傳統(tǒng)的工程觀念的基礎(chǔ)上增添了新的內(nèi)容，也即以軟件為目標(biāo)與對象。系統(tǒng)工程所討論的工程是泛指一切有人參與的、以改變系統(tǒng)某一特征為目標(biāo)的，從命題到出成果的工作過程。系統(tǒng)工程使得人們能夠以工程的觀念和方法研究和解決各種社會系統(tǒng)問題。 67二、系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)從系統(tǒng)工程的定義可以看出，系統(tǒng)工程是一門跨學(xué)科的邊緣性交叉學(xué)科，它包括自然、社會及工程設(shè)計分析等方面的知識，它是由一般系統(tǒng)論、大系統(tǒng)理論、經(jīng)濟(jì)控制論、運籌學(xué)等學(xué)科相互滲透、交叉發(fā)展而形成的。68系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)一般系統(tǒng)論大系統(tǒng)理論經(jīng)濟(jì)控制論運籌學(xué)哲學(xué)和社會科學(xué)計算機(jī)科學(xué)各門專業(yè)科學(xué)和工程技術(shù)69三、系統(tǒng)工程與傳統(tǒng)方法的區(qū)別系統(tǒng)工程實質(zhì)上是方法

31、論的科學(xué)，它的目標(biāo)是通過什么樣的方法可使系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)，而方法論是把設(shè)想付諸實現(xiàn)的過程。對于傳統(tǒng)方法，它解決問題的目標(biāo)往往是單一的，比如設(shè)計一個產(chǎn)品或只強(qiáng)調(diào)成本低或只強(qiáng)調(diào)性能高，而系統(tǒng)工程對目標(biāo)的考慮需要從系統(tǒng)運行的全過程即時間方面以及在每個階段中處理問題的特殊思維過程即邏輯方面，并綜合運用各種專業(yè)知識即知識方面來綜合考慮。即系統(tǒng)工程的思維方式是三維結(jié)構(gòu)分析。701.系統(tǒng)工程的三維結(jié)構(gòu)分析邏輯維知識維時間維71 時間維a)規(guī)劃階段：主要是按照設(shè)計要求提出系統(tǒng)目標(biāo)，制定規(guī)劃和政策。b)擬定階段：完成的任務(wù)是提出具體的方案，進(jìn)行系統(tǒng)的初步設(shè)計。c)分析階段：對所設(shè)計的方案進(jìn)行分析、比較。d) 運籌階

32、段：方案的綜合選優(yōu)，確定最優(yōu)實施方案。e) 實施階段：系統(tǒng)的設(shè)計、安裝及調(diào)試等。f) 運行階段：按照系統(tǒng)預(yù)定的用途工作。g)更新階段：按系統(tǒng)要求實施，取消舊系統(tǒng)，代之以新系統(tǒng)，對系統(tǒng)改進(jìn)。72 邏輯維a) 明確問題：了解問題所處的環(huán)境，收集有關(guān)的數(shù)據(jù)和資料，主要目的是弄清問題。b)系統(tǒng)指標(biāo)設(shè)計：確定所要解決問題的目標(biāo)和相應(yīng)的評價準(zhǔn)則。c)系統(tǒng)方案綜合：為實現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)，擬定所需采取的策略和應(yīng)選擇的方案。d)系統(tǒng)分析：深入了解所提出的政策措施和解決方法，分析這些措施方法在實施中的預(yù)期效果。e) 系統(tǒng)方案的優(yōu)化與選擇：用數(shù)學(xué)規(guī)劃等定量的優(yōu)化方法去判別各種方案的優(yōu)劣，以進(jìn)行方案選擇。f) 決策：以指標(biāo)

33、體系為評價準(zhǔn)則，在考慮決策者的偏好等基礎(chǔ)上，選擇最優(yōu)方案。g) 實施計劃：按決策結(jié)果制定實施方案和計劃。73 知識維知識維是指各工作步驟所需的各門專業(yè)知識，由于系統(tǒng)工程是個綜合性的交叉學(xué)科，在上述各階段中，執(zhí)行任何一步都會涉及多種專業(yè)技術(shù)，如社會科學(xué)、工程技術(shù)、法律、商業(yè)、醫(yī)藥、藝術(shù)等等。 742.系統(tǒng)工程的軟科學(xué)性 系統(tǒng)工程的軟科學(xué)性是從系統(tǒng)工程的應(yīng)用成果方面分析的，由于系統(tǒng)工程處理問題的目的主要是對問題的分析，以便獲得解決問題的最優(yōu)方案，供決策者決策使用。系統(tǒng)工程的軟科學(xué)性也可由其定義看出，它是一種方法論的科學(xué)，尋求的是系統(tǒng)目標(biāo)綜合最優(yōu)的實施方案，然而這一方案需要有決策者的支持，否則將失去

34、意義，這也是系統(tǒng)工程與傳統(tǒng)方法的最根本區(qū)別。 75 軟科學(xué)性所表現(xiàn)出的特點所要處理的對象沒有限制，但以人和社會問題為主，且將對象作為系統(tǒng)對待的意識較強(qiáng)；所要處理的問題多數(shù)是帶有政策性的，同時多半帶有探討未來的性質(zhì)，所以十分關(guān)心未來的不定因素； 所要處理的問題包括了大量事實上不明確的東西；因此在分析中，不僅要重視客觀上可定量化的問題，同時還要了解直觀性和含糊不清之處； 從發(fā)現(xiàn)問題到最后實施解決方案的這一期間，多數(shù)情況下要充分利用模型。但是，所關(guān)心的不是“是否精確”，而是該模型是否與目標(biāo)相符，是否有用； 軟科學(xué)所處理的問題跨學(xué)科的性質(zhì)很強(qiáng)。為了能解決問題，應(yīng)積極利用現(xiàn)有社會科學(xué)與自然科學(xué)的成果，而

35、且要求有關(guān)專家在廣泛的領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)行合作。76第二節(jié) 系統(tǒng)分析簡介系統(tǒng)工程方法論的基礎(chǔ)是系統(tǒng)分析技術(shù)，系統(tǒng)分析是完成系統(tǒng)工程問題的中心環(huán)節(jié)，在探討系統(tǒng)工程方法論之前，掌握和了解系統(tǒng)分析技術(shù)很有必要。 77一、系統(tǒng)分析的基本概念系統(tǒng)分析的目的是在于分析系統(tǒng)內(nèi)部與系統(tǒng)環(huán)境之間、系統(tǒng)內(nèi)部各要素之間的相互依賴、相互制約、相互促進(jìn)的復(fù)雜關(guān)系，分析系統(tǒng)要素的層次結(jié)構(gòu)關(guān)系及其對系統(tǒng)功能和目標(biāo)的影響，通過建立系統(tǒng)的分析模型使系統(tǒng)各要素及其與環(huán)境之間的協(xié)調(diào)達(dá)到最佳狀態(tài)，最終為系統(tǒng)決策提供依據(jù)。 78美國大百科全書指出系統(tǒng)分析是研究相互影響的因素的組成和運用情況，它的特點是完整的而不是零星的處理問題，這要求人們考慮各

36、種主要的變化因素及其相互的影響，它要求人們用科學(xué)的和數(shù)學(xué)的方法對系統(tǒng)進(jìn)行研究和應(yīng)用。79日本世界大百科年鑒認(rèn)為系統(tǒng)分析是人們?yōu)榱藦南到y(tǒng)的概念上認(rèn)識社會現(xiàn)象，解決諸如環(huán)境問題、城市問題等復(fù)雜問題而提出的從確定目標(biāo)到設(shè)計手段的一整套方法。系統(tǒng)分析的用處是：通過分析一切和問題有關(guān)的要素同實現(xiàn)目標(biāo)之間的關(guān)系，提供完整的資料，以便決策者選擇最合理的解決方案。80臺灣企業(yè)管理百科全書為了發(fā)揮系統(tǒng)的功能及達(dá)到系統(tǒng)的目標(biāo)，若就費用與效益兩種觀點，運用邏輯的方法對系統(tǒng)加以周詳?shù)姆治?、比較、考察和試驗，而制定一套經(jīng)濟(jì)有效的處理步驟和程序，或?qū)υ械南到y(tǒng)提出改進(jìn)方案的過程，稱之為系統(tǒng)分析。 81美國麥?zhǔn)峡萍即蟀倏迫?/p>

37、書系統(tǒng)分析是應(yīng)用數(shù)學(xué)方法研究系統(tǒng)的一種方法，它通過對研究對象建立一種數(shù)學(xué)模型，按照這種模型進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，然后將分析的結(jié)果運用于原來的系統(tǒng)。 82二、系統(tǒng)分析的特點以系統(tǒng)整體最優(yōu)為目標(biāo)強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)各要素之間的聯(lián)系尋求解決問題的方案是其主要目的 運用定量方法解決系統(tǒng)問題 憑借價值判斷作出決策 83三、系統(tǒng)分析的組成要素 目標(biāo) 方案指標(biāo)模型標(biāo)準(zhǔn)決策84四、系統(tǒng)分析的步驟概要 原始情況 分析結(jié)果闡明問題階段 分析研究階段 評價比較階段 闡明問題謀劃備選方案建模和預(yù)計后果評比備選方案預(yù)測未來環(huán)境85第三節(jié) 系統(tǒng)工程方法論86一、闡明問題問題的性質(zhì)和范圍 問題的目標(biāo) 環(huán)境和條件 評價指標(biāo) 收集和分析資料 87

38、二、謀劃備選方案 方案的提出 “集體創(chuàng)造”法 或“頭腦風(fēng)暴法” “缺點、希望點”列舉法 特性窮舉法 方案的篩選 強(qiáng)狀性 適應(yīng)性 可靠性 現(xiàn)實性 88三、預(yù)測未來環(huán)境 每項系統(tǒng)工程都要預(yù)測各種備選方案的后果，而每種方案的后果與將來付諸實踐時所處的環(huán)境有關(guān)，這就要求在方案實施前對未來環(huán)境可能發(fā)生的變化做一準(zhǔn)確的預(yù)測。預(yù)測是對事物發(fā)展的客觀規(guī)律進(jìn)行預(yù)估和推測，即根據(jù)過去和現(xiàn)在的歷史或統(tǒng)計資料預(yù)估未來發(fā)展的趨勢，或根據(jù)已知事物的演變過程經(jīng)過邏輯與推理，以推測其未來發(fā)展的規(guī)律。環(huán)境是指決策人無法控制的自然、經(jīng)濟(jì)、社會和技術(shù)的未來狀態(tài)，離開未來實施環(huán)境去談?wù)摲桨负蠊菦]有實際意義的。對方案實施的后果應(yīng)該這

39、樣描述，即在某種環(huán)境下采取某種行動將會導(dǎo)致什么后果。表達(dá)方案的后果形式可概括為“如果環(huán)境如此，則備選方案的后果就是”。這種表達(dá)方式實際上反映了系統(tǒng)工程處理問題的思路，即情景分析法。情景分析法 ：情景分析法對于每種備選方案都確定幾組未來實施環(huán)境的特征和條件，如按“樂觀”、“正?！焙汀氨^”的環(huán)境；也可按出現(xiàn)可能性大、正常和特殊的環(huán)境等進(jìn)行預(yù)測。 89數(shù)學(xué)模型的方法 確定預(yù)測內(nèi)容 準(zhǔn)備數(shù)據(jù)資料 確定預(yù)測方法，建立數(shù)學(xué)模型 定性預(yù)測法 時間序列預(yù)測法 因果關(guān)系預(yù)測法 計算預(yù)測值，分析預(yù)測誤差 90四、建模和預(yù)計后果 每種方案實施后都相應(yīng)有一系列后果，因此本階段的首要工作便是確定應(yīng)該預(yù)計哪些后果？其中

40、哪些最重要？選定后果項目后，便可著手建立一個或多個模型預(yù)計行動和后果指標(biāo)之間的關(guān)系。 系統(tǒng)分析的主要模型有圖形模型、分析模型、仿真模型、博弈模型和判斷模型 91五、 評比備選方案各種備選方案在不同情景下的后果估計出來之后，便可著手方案評比，方案評比便是依據(jù)所建立的評價指標(biāo)對各方案可能取得的效果進(jìn)行評價，并按其評價結(jié)果進(jìn)行排序。 系統(tǒng)評價的主要方法有關(guān)聯(lián)矩陣法、費用效益分析法、層次分析法及模糊評價法等許多種評價方法，這在后面的系統(tǒng)評價中將作專門介紹。 92第四節(jié) 系統(tǒng)工程的應(yīng)用93一、 系統(tǒng)工程的應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍自然對象的系統(tǒng)宇宙氣象、災(zāi)害國土、資源農(nóng)林漁業(yè)人體對象的系統(tǒng)生理、病理腦、神經(jīng)、心理醫(yī)療產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展工業(yè)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)服務(wù)系統(tǒng)交通控制經(jīng)營管理社會系統(tǒng)國際系統(tǒng)國家行政地區(qū)社會文化、