系統(tǒng)工程第三章系統(tǒng)建模方法11.ppt

1、第三章 系統(tǒng)模型化技術(shù),教學(xué)要求： 熟悉系統(tǒng)模型的定義和系統(tǒng)模型的特征； 熟知系統(tǒng)模型的分類，并了解系統(tǒng)模型對(duì)于解決系統(tǒng)工程問題的作用； 了解系統(tǒng)建模的要求和原則，掌握系統(tǒng)建模的工作程序和系統(tǒng)建模的主要方法； 了解并體會(huì)系統(tǒng)建模者應(yīng)具備的素質(zhì)。 掌握結(jié)構(gòu)化模型技術(shù),3.1.1 系統(tǒng)模型的定義,系統(tǒng)模型是一個(gè)系統(tǒng)某一方面本質(zhì)屬性的描述，它以某種確定的形式(例如文 字、符號(hào)、圖表、實(shí)物、數(shù)學(xué)公式等) 提供關(guān)于該系統(tǒng)的知識(shí)。,3.1.2系統(tǒng)建模的重要性,人類認(rèn)識(shí)和改造客觀世界的兩種研究方法實(shí)驗(yàn)法和模型法。 系統(tǒng)開發(fā)的需要（預(yù)測(cè)、分析、優(yōu)化和評(píng)價(jià)） 經(jīng)濟(jì)上的考慮 安全性、穩(wěn)定性上的考慮 時(shí)間上的考慮

2、系統(tǒng)模型容易操作，分析結(jié)果易于理解,3.1.3系統(tǒng)模型與原型,系統(tǒng)模型反映實(shí)際系統(tǒng)的主要特征，但它又高于實(shí)際系統(tǒng)而具有同類問題的共性。 系統(tǒng)模型應(yīng)該具有如下三個(gè)特征： (1)它是現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的抽象或模仿； (2)它是由反映系統(tǒng)本質(zhì)或特征的主要因素構(gòu)成的； (3)它集中體現(xiàn)了這些主要因素之間的關(guān)系。 案例講解：地球模型,3.1.4 系統(tǒng)模型與數(shù)學(xué)模型,數(shù)學(xué)模型是指通過抽象和簡(jiǎn)化，使用數(shù)學(xué)語言對(duì)研究對(duì)象的一個(gè)近似的刻畫，以便于人們更深刻地認(rèn)識(shí)所研究的對(duì)象。 數(shù)學(xué)模型是抽象模型，必須以正確認(rèn)識(shí)系統(tǒng)的定性性質(zhì)為前提。,3.1.4 系統(tǒng)模型與數(shù)學(xué)模型,數(shù)學(xué)模型具有如下的優(yōu)點(diǎn) （1）它是定量分析的基礎(chǔ)。 （2

3、）它是系統(tǒng)預(yù)測(cè)和決策的工具。 （3）它可變性好，適應(yīng)性強(qiáng)，分析問題速度快，省時(shí)省錢，而且便于使用計(jì)算機(jī)。,3.1.5 系統(tǒng)模型與計(jì)算機(jī)模型,計(jì)算機(jī)模型是指用計(jì)算機(jī)程序定義的模型。 有數(shù)學(xué)模型都可以轉(zhuǎn)化為基于計(jì)算機(jī)的模型，通過計(jì)算來研究系統(tǒng)。 許多無法建立數(shù)學(xué)模型的系統(tǒng)，如復(fù)雜的物理過程，特別是生物、社會(huì)和行為過程，也可能建立基于計(jì)算機(jī)的模型。 案例：醫(yī)院急診室仿真模型,3.1.5 系統(tǒng)模型與計(jì)算機(jī)模型,計(jì)算機(jī)模型優(yōu)點(diǎn)： 用計(jì)算機(jī)程序定義的模型，可以做到既嚴(yán)格，又可行，能夠在計(jì)算機(jī)上研究和預(yù)測(cè)系統(tǒng)，通過計(jì)算實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)結(jié)果。 對(duì)于那些無法用真實(shí)的實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)的復(fù)雜系統(tǒng)，計(jì)算實(shí)驗(yàn)是唯一可用的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)手

4、段。,3.1.6系統(tǒng)模型的分類,物理模型,實(shí)體模型系統(tǒng)本身。 比例模型對(duì)于系統(tǒng)的放大或縮小，使之適合在桌面上研究。 模擬模型根據(jù)相似系統(tǒng)原理，利用一種系統(tǒng)去替代另一種系統(tǒng)。,數(shù)學(xué)模型, 解析模型 用解析式子表示的模型。 邏輯模型 表示邏輯關(guān)系的模型，如方框圖、計(jì)算機(jī)程序等。 網(wǎng)絡(luò)模型 用網(wǎng)絡(luò)圖形來描述系統(tǒng)的組成元素以及元素之間的相互關(guān)系，如統(tǒng)籌法的統(tǒng)籌圖。 圖像與表格-這里說的圖像是坐標(biāo)系中的曲線、曲面和點(diǎn)等幾何圖形，以及甘特圖、直方圖、切餅圖等， 信息網(wǎng)絡(luò)與數(shù)字化模型 這是一類新的模型，如仿真模型。,概念模型,指任務(wù)書、明細(xì)表、說明書、技術(shù)報(bào)告、咨詢報(bào)告等，以及表達(dá)概念的示意圖。,3.2.1

5、 系統(tǒng)模型的要求,可行性。 真實(shí)性。 簡(jiǎn)明性。 一般的處理原則是：力求達(dá)到真實(shí)性和可行性，在真實(shí)性和可行性的基礎(chǔ)上達(dá)到簡(jiǎn)明性，然后是理論與現(xiàn)實(shí)的統(tǒng)一。,3.2.2 建模的原則,（1）切題（抓住主要矛盾） （2）清晰（關(guān)系、結(jié)構(gòu)） （3）精度要求適當(dāng) （4）花費(fèi)要少,(1)推理法（“白箱”問題） (2)實(shí)驗(yàn)法（“黑箱”或“灰箱”問題） (3)統(tǒng)計(jì)分析法（“黑箱”問題） (4)混合法 (5)類似法（相似模型）,3.2.3 建模的主要方法,3.2.4 系統(tǒng)建模步驟,明確建模的目的，提出建立系統(tǒng)模型的要求。 了解系統(tǒng)建模的背景和相關(guān)的知識(shí)。 進(jìn)行系統(tǒng)建模。 系統(tǒng)模型的驗(yàn)證和修改。,3.2.5 建模工作的注意點(diǎn),1、掌握系統(tǒng)的基本性質(zhì)，尤其是社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的特點(diǎn)，運(yùn)用系統(tǒng)工程的基本觀點(diǎn)和工作程序來指導(dǎo)分析。 2、手頭上要有足夠多經(jīng)典模型和常用模型。 3、深入實(shí)際調(diào)查研究，抓住系統(tǒng)特征。 4、理解、協(xié)商建模要求和模型功能 5、結(jié)合實(shí)際狀態(tài)（數(shù)據(jù)收集的實(shí)際）和經(jīng)典模型，產(chǎn)生新的模型。,3.2.6 建模者的素質(zhì),具有透過現(xiàn)象抓住本質(zhì)的能力。 具有良好的