系統(tǒng)工程概論

系統(tǒng)工程概論摘要：系統(tǒng)工程的目的是解決總體優(yōu)化問題，從復雜問題的總體入手，認為總體大于各部分之和，各部分雖較劣但總體可以優(yōu)化。系統(tǒng)工程處理問題的最基本出發(fā)點是將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。關(guān)鍵字：系統(tǒng)，工程，控制，最優(yōu)1．引言系統(tǒng)工程是系統(tǒng)科學的一個分支，實際是系統(tǒng)科學的實際應用。可以用于一切有大系統(tǒng)的方面，包括人類社會、生態(tài)環(huán)境、自然現(xiàn)象、組織管理等，如環(huán)境污染、人口增長、交通事故、軍備競賽、化工過程、信息網(wǎng)絡等。系統(tǒng)工程是以大型復雜系統(tǒng)為研究對象，按一定目的進行設(shè)計、開發(fā)、管理與控制，以期達到總體效果最優(yōu)的理論與方法。系統(tǒng)工程是一門工程技術(shù)，但是，系統(tǒng)工程又是一類包括了許多類工程技術(shù)的一大工程技術(shù)門類，涉及范圍很廣，不僅要用到數(shù)、理、化、生物等自然科學，還要用到社會學、心理學、經(jīng)濟學、醫(yī)學等與人的思想、行為、能力等有關(guān)的學科。系統(tǒng)工程所需要的基礎(chǔ)理論包括，運籌學、控制論、信息論、管理科學等。2.系統(tǒng)工程的具體概論和分析2.1、系統(tǒng)的觀念系統(tǒng)的觀念就是整體最優(yōu)的觀念，它是在人類認識社會、認識自然的過程中形成的整體觀念，或者稱為全局觀念。大自然的發(fā)展啟示我們，進化與優(yōu)化是自然界的基本規(guī)律之一。整體功能最優(yōu)化是生物在漫長的進化過程中逐步形成的本能，有意識地進行整體最優(yōu)化是人類特有智能的體現(xiàn)。現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展已為系統(tǒng)觀念的發(fā)展與應用提供了充分而必要的條件：首先，它使系統(tǒng)觀念能逐步做到數(shù)量化，成為一套具有數(shù)學理論，能夠定量處理系統(tǒng)各組成部分之間內(nèi)在聯(lián)系的科學方法。其次，它為定量化系統(tǒng)觀念的應用提供了強有力的計算工具——電子計算機。在今天，系統(tǒng)觀念已被理解為，使具有多元目標的某一系統(tǒng)體，其整體指標最優(yōu)(或最滿意、最適宜或最合情合理)的觀念，廣泛用來協(xié)助解決現(xiàn)代社會各種大型化和復雜化的問題。2.2、系統(tǒng)分析的特點注重系統(tǒng)與環(huán)境及其系統(tǒng)各要素之間的關(guān)系，借助定量和定型分析方法，尋求系統(tǒng)整體綜合最優(yōu)的策略是系統(tǒng)分析的最主要特點。系統(tǒng)分析的特點主要包括以下內(nèi)容，(1)．以系統(tǒng)整體最優(yōu)為目標系統(tǒng)中的各分系統(tǒng)，都具有特定的目標和功能，只有相互分工協(xié)作，才能達到系統(tǒng)的整體目標。在系統(tǒng)分析時應以系統(tǒng)的整體綜合最優(yōu)為主要目標，如果只研究改善某些局部問題，而忽略其他分系統(tǒng)，則系統(tǒng)的整體效益將可能得不到保證。因此，任何系統(tǒng)分析都必須以發(fā)揮系統(tǒng)整體的最大效益為準，不可局限于個別分系統(tǒng)，以防顧此失彼。(2)．強調(diào)系統(tǒng)各要素之間的聯(lián)系系統(tǒng)分析處理問題總是以系統(tǒng)的觀點面向所處理的事物，它認為系統(tǒng)由若干個相互聯(lián)系、相互作用、相互制約的要素構(gòu)成，各個要素的相互協(xié)作才能導致系統(tǒng)總目標的實現(xiàn)。正確分析和處理系統(tǒng)內(nèi)部各個要素之間的關(guān)系，是系統(tǒng)分析人員所要處理的一個基本問題。(3)．尋求解決問題的方案是其主要目的系統(tǒng)分析是一種處理問題的方法，有很強的針對性，其目的在于尋求解決問題的最優(yōu)方案。許多問題都含有不確定因素，系統(tǒng)分析就是在不確定情況下，研究解決問題的各種方案可能產(chǎn)生的結(jié)果。(4)．運用定量方法解決系統(tǒng)問題系統(tǒng)分析在處理問題的手段上不是單憑主管臆斷、經(jīng)驗和直覺，它需要借助于相對可靠的數(shù)字資料及其所建立起來的系統(tǒng)模型作為分析判斷的基礎(chǔ)，以保證分析結(jié)果的客觀性。定量化方法對于具有大量歷史資料和數(shù)據(jù)的系統(tǒng)問題的處理是十分有效的，特別是在相對微觀的系統(tǒng)中應用的更為普遍。(5)．憑借價值判斷做出決策系統(tǒng)分析不可能完全反映客觀世界的所有情況，在系統(tǒng)分析的過程中需要對事物做某種程度的假設(shè)，或者是使用過去的歷史資料來推斷系統(tǒng)未來的發(fā)展趨向，然而未來環(huán)境的變化總是具有一定的不確定性，從而很難保證分析結(jié)果的完全客觀性。此外，方案的優(yōu)劣應該是定量和定性分析的結(jié)合、數(shù)據(jù)和經(jīng)驗的結(jié)合。因此，在進行方案的評價時，仍需憑借價值判斷、綜合權(quán)衡，以判斷由系統(tǒng)分析提供的各種不同策略可能產(chǎn)生的效益的優(yōu)劣，以便選擇最優(yōu)方案。2.3、方案的篩選謀劃和篩選方案是為了達到所提出的目標，自然要結(jié)合具體情況進行分析。一般要求所提出的備選方案應具備以下特性：(1).強狀性強狀性是指備選方案在受到外界干擾的情況下，仍能基本維持原有系統(tǒng)的特性，亦即適應環(huán)境的能力。例如，企業(yè)未來環(huán)境總是具有一定的不確定性，企業(yè)計劃的各種方案就必須能夠具有應變環(huán)境可能變化的能力。(2).適應性適應性要求在備選方案的目標經(jīng)過修正甚至完全不同的情況下，原來采取的方案仍能適用，適應性反映了方案的靈活性。例如，企業(yè)原來制定的發(fā)展規(guī)劃，可能因某種原因而發(fā)生變更，那么目前所實施的方案就要求能適應這一變化的要求，這就是要求備選方案具有一定的適應目標變化的能力。(3).可靠性可靠性是指系統(tǒng)在任何時候正常工作的可能性，要求系統(tǒng)不出現(xiàn)失誤，即使失誤也能迅速恢復正常。可靠性要求備選方案不能因執(zhí)行過程中所遇到的某些因素，而偏離目標太遠，并具有自反饋的功能?？煽啃砸髮嵤┓桨覆荒芤驗槟骋蛩氐淖兏舾?，完善的監(jiān)督機構(gòu)和信息反饋可以提高系統(tǒng)實施的可靠性。(4).現(xiàn)實性現(xiàn)實性反映了系統(tǒng)實施的可能性，某一方案決策者是否支持是方案是否現(xiàn)實的關(guān)鍵。此外，方案實施的費用也是一個主要因素，耗費資金太多的方案是不現(xiàn)實的?？傊?，良好的方案是進行良好系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)，在方案的提出和篩選過程小，應進行全面而周到的分析。2.4、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。方案評比依據(jù)所建立的評價指標對各方案可能取得的效果進行評價，并按其評價結(jié)果進行排序。評價方案的困難之處是每種方案的后果都依據(jù)不同環(huán)境條件而定，有些情況下方案后果好，另一些情況下則差。例如，產(chǎn)品投入市場可能會遇到市場情況好、中、差幾種情況，而每一種情況最后的評價結(jié)果都互不相同。因此，通常通過預測每一種情況出現(xiàn)的可能性大小來進行綜合評價。系統(tǒng)工程人員的目標不只著眼于選擇一個最優(yōu)方案，而是提供一組最接近于滿足決策者目標的方案，并給出足夠的后果信息。系統(tǒng)工程人員有責任對各種方案進行評估并盡可能排除優(yōu)先順序，但做出抉擇乃是決策者的權(quán)利和職責。決策者選擇最優(yōu)方案時需要結(jié)合自身的價值觀念和偏好，因此其選擇的最優(yōu)方案并不一定是系統(tǒng)工程人員排在第一的方案。實際上，只要決策者根據(jù)系統(tǒng)分析列出的結(jié)果選擇其滿意的方案，就足以說明系統(tǒng)分析的結(jié)果是成功的。3.結(jié)束語系統(tǒng)工程也是一門跨學科的邊緣性