1、1 管理系统工程管理系统工程 一种科学的系统决策方法论一种科学的系统决策方法论 白思俊 教授西北工业大学管理学院2系统工程的应用n三峡水利工程n是我国建国以来最大的工程项目，它的论证、组织、实施与管理可以说就是一个庞大的系统工程问题，这项工程涉及到了国家及地方的众多部门，如水利、电力、能源、文物、生态、移民等等，涉及到几个省的上百个县市，同时实施过程要由众多单位共同努力，时间横跨将近20年，如此的工程必然需要一种统观全局的系统方法来对待，系统工程可以说是最为有效的一种组织方法。3系统工程的应用n对于我们今天生活中所关心的各种社会经济问题，如经济改革、价格问题、体制改革及各种政策的出台都是要经过
2、充分的系统的论证，这些都与系统工程有关。例如：n粮食价格的调整：影响肉、菜、生活用品等等，从而影响整个社会的物价。n燃料能源价格：影响原材料、产品及整个物价n银行利率：影响消费与积累，反应了国家的经济政策n外汇牌价：主要用于调节进出口政策，同时反应了一个国家的经济实力4系统工程的应用n如果能够同我们的实际工作岗位联系起来，日常我们会遇到许许多多的系统工程问题，比如：n企业的长远规划：综合考虑企业发展、实力、原材料、能源、技术、市场、国家政策等。n新产品开发：考虑市场、企业开发技术与实力、销售网络、经济条件等n区域规划：考虑区域特征、交通、历史、地理等n大项目管理：经过立项、论证、实施、5序论序
3、论 管理、决策与系统工程管理、决策与系统工程 n管理依赖于决策，决策是为了管理，决策必须依赖于科学的方法，系统工程便是进行科学决策的基础；n系统工程的发展促进了决策水平的提高，从而使得人们对事物的管理更加有效；n管理的发展、社会的进步，使得人们需要探讨更加科学、更加系统的方法进行决策，系统工程便成为探讨新的科学决策方法的基本指导思想。6一、管理与决策一、管理与决策n管理的重要目的在于完成预定的使命和目标 n决策是管理的核心:“管理就是决策，决策贯穿于管理的全过程”n管理离不开决策，决策是为管理服务的。71.决策科学化观念的发展决策科学化观念的发展 n“决策科学化”实际上是相对“靠经验决策”而言
4、的 n随着社会的进步、科技的发展,社会化大生产带来了社会活动的一系列根本变革，主要表现在以下三个方面：n社会活动越来越大型化n社会活动越来越复杂化n社会活动越来越多变化。8科学决策的内容n严格实行科学决策的程序；n依靠专家运用科学的决策技术和决策方法；n决策者用科学的思维方法作出决策。92.决策的分类n按“目标”可分为日常业务型决策、战术型决策与战略型决策;n按“环境”可分为确定型决策、风险型决策和不确定型决策;n按“模型”可分为具有结构化模型问题的决策、具有非结构化模型问题的决策与具有边际模型问题的决策。10结构化模型问题n企业决策中符合下列三项条件的为具有结构化模型问题的决策（简称结构化问
5、题的决策）：n问题的结构能够用数学模型表示；n有明确定义的一元目标函数；n有能导出最佳解之方程式。113.决策的最优化原则决策的最优化原则 n在研究工程技术的优化问题时，“最优化”的概念通常意味着计算其“极值”n在研究决策优化问题时，往往亦希望按“最优化”原则来构造其数学模型。最优化的决策模型往往受到一系列实际因素的限制而难以建立，所建立的决策模型也是依赖于一定的假设简化条件，同时由于决策模型的复杂性，使得求解最优解较为困难，通常所求的“最优解”实际上是一个接近最优解的满意解n决策常以“满意化”与“适用化”的原则来代替“最优化”的原则。12二、系统工程二、系统工程 n要作出科学的决策就必须依赖
6、于系统可靠的科学决策方法，系统工程便是处理决策问题的基础理论指导，它将所处理的问题作为一个完整的系统进行处理，强调决策系统整体目标的综合最优化;n系统工程借助于自然科学与工程技术的方法，来处理各种社会系统，将人类在长期开发自然系统和改造社会系统的实践中所形成的整体最优化系统观念应用于其求解问题的全过程之中，从而保证了所解决问题的全面周到与科学合理。131.“系统工程系统工程”的含义的含义n1978年我国著名学者钱学森指出：“系统工程是组织管理系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用的科学方法，是一种对所有系统都具有普遍意义的方法”。141.“系统工程系统工程”的含义的含义n1977年日本学者三
7、浦武雄指出：“系统工程与其他工程学不同之点在于它是跨越许多学科的科学，而且是填补这些学科边界空白的一种边缘学科。因为系统工程的目的是研制一个系统，而系统不仅涉及到工程学的领域，还涉及社会、经济和政治等领域，所以为了适当地解决这些领域的问题，除了需要某些纵向技术以外，还要有一种技术从横的方向把它们组织起来，这种横向技术就是系统工程”。151.“系统工程系统工程”的含义的含义n1975年美国科学技术辞典的论述为：“系统工程是研究复杂系统设计的科学，该系统由许多密切联系的元素所组成。设计该复杂系统时，应有明确的预定功能及目标，并协调各个元素之间及元素和整体之间的有机联系，以使系统能从总体上达到最优目
8、标，在设计系统时，要同时考虑到参与系统活动的人的因素及其作用。”16系统工程与一般工程比较的特点n研究的对象广泛，包括人类社会、生态环境、自然现象和组织管理等；n系统工程是一门跨学科的边缘学科；n在处理复杂的大系统时，常采用定性分析和定量计算相结合的方法。172.系统工程的发展系统工程的发展 n春秋时期的“孙子兵法”;n战国时期的四川都江堰工程;n系统工程的萌芽时期可追溯到本世纪初的F.W.泰勒(F.W.Taylor）系统;n第二次世界大战时期，一些科学工作者以大规模军事行动为对象，提出了解决战争问题的决策和对策方法和工程手段，出现了运筹学;n70年代以来，随着微型计算机的发展，出现了分级分布
9、控制系统和分散信号处理系统，扩展了系统工程理论方法的应用范围。183.系统工程系统工程 一种科学的系统决策方法论一种科学的系统决策方法论 n系统工程方法对于解决组织管理的问题应该说是极为有效的，因为任何管理都可视为一个系统的管理;n系统工程就是一门方法论的科学，它给人们提供了一套处理问题和解决问题的系统方法论，它使得决策者在处理所面临的问题时，充分强调整体系统的综合最优化，而不是追求单一目标的最优化;n系统工程给管理决策者提供了一种处理问题的思路，就是以系统的观念及工程的观念处理所面临的社会问题;n系统工程作为一种科学的系统决策方法论，它是进行各种管理决策的基本指导思想。19第1章 系统与系统
10、理论概述n系统工程顾名思义就是研究系统的工程技术，它是在系统和系统理论逐渐发展的基础上所形成的系统方法论。n系统的概念？管理系统的观念？系统理论？20第一节第一节 系统的概念系统的概念 n系统概念是系统工程的基础21一、系统概念的形成n公元前古希腊对宇宙大系统的认识n我国西周时期的“阴阳二气”及金、木、水、火、土“五行”n东汉时期形成的“二十四节气”n周秦到西汉时期的“皇帝内经”。n现代耗散结构理论的创始人I普里高津在从存在到演化一文中指出：“中国传统的学术思想着重于研究整体性和自发性，研究协调与协和。”但是，当时都缺乏对这一整体各个细节的认识能力。22一、系统概念的形成n马克思、恩格斯的辩证
11、唯物主义认为，物质世界是由许多相互联系、相互制约、相互依赖、相互作用的事物和过程形成的统一整体，这也就是系统概念的实质。n钱学森在系统思想和系统工程一文中指出：“系统思想是进行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述形式，在系统工程那里获得了丰富的实践内容。”23二、系统的定义n系统可被定义为具有一定功能的、相互间具有有机联系的由许多要素或构成部分组成的一个整体。n一个形成系统的诸要素的集合体永远具有一定的特性，或者表现为一定的行为，而这些特性和行为是它的任何一个部分都不具备的。一个系统是一个可以分成许多要素所构成的整体，但
12、从系统功能来看，它又是一个不可分割的整体。如果硬把一个系统分割开来，那么它将失去其原有的性质。24三、系统的特性n层次性n整体性n集合性n相关性n目的性n环境适应性.25系统工程研究系统的特性n可控性n动态性n复杂性n自律性.26第二节 系统的各种形态 自然界所面临的系统是各种各样的，它们以各种各样的形态存在于这个五彩缤纷的世界。因此，我们就可以按照系统在自然界存在的形态及性质，将系统分为各种各样的类型。27一、自然系统与人工系统n基于系统的形成过程，可将系统分为自然系统和人工系统：n自然系统是由自然发生而产生与形成的系统，这类系统的组成部分是自然物（山、海、河流、矿物、植物及动物等）所自然形
13、成的系统。n人工系统是人们将有关元素，按其属性和相互关系组合而成的系统，亦即用人工方法建立起来的系统。28二、实体系统与概念系统二、实体系统与概念系统 n基于系统的组成要素，系统可分为：n实体系统：是指以物理状态的存在物作为组成要素的系统，这些实体占有一定空间，如自然界的矿物、生物，生产部门的机械设备、原始材料等。由于自然物都为实实在在的存在物，因此，实体系统亦称为硬件系统n概念系统：它是由概念、原理、假说、方法、计划、制度、程序等非物质实体构成的系统，如管理系统、科学技术体系、教育系统、文化系统等。由于概念系统，对应着的多是人们对自然界的认识和假设，因此概念系统亦称为软件系统。29 三、动态
14、系统和静态系统三、动态系统和静态系统n基于系统的运动和变化特征，系统可分为：n动态系统就是系统的状态变量是随时间不断变化的，即系统的状态变量是时间的函数。n静态系统则是表征系统运行规律的数学模型中不含有时间因素，即模型中的变量不随时间而变化，它是动态系统的一种极限状态，即处于稳定的系统。30 四、控制系统与行为系统四、控制系统与行为系统n基于系统的运动过程和运行特征，系统可分为：n控制系统：控制可以说是对作为对象的物体加上所需的操作，使之适合于某一目的。也就是说，为了适合某一目的，对被控制对象在控制装置内来加以操作。因此，控制系统就可被定义为为了能够进行控制而组成的各种装置的集合体。n行为系统
15、：是以完成目的的行为作为构成要素而形成的系统。所谓行为就是为了达到某一确定的目的而执行某种特定功能的一种作用，这种作用能对外部环境产生某些效用。31 五、孤立系统、封闭系统与开放系统五、孤立系统、封闭系统与开放系统 n从热力学角度按照系统与环境的关系来区分，系统可分为：n孤立系统：是指系统与外界环境既不可能进行物质交换，也不可能进行信息、能量交换。换句话说，系统内部的物质和信息能量不能传至外部，外界环境的物质和信息能量也不能传至系统内部。n封闭系统：是指系统与外界环境之间可以进行信息、能量交换，但不能进行物质交换。n 开放系统：是指系统与外界环境有信息、物质和能量交互作用的系统。32系统与环境
16、的关系图例 S S S33六、因果系统和目的系统六、因果系统和目的系统n从系统运行和发展的原因和结果区别，系统可分为：n因果系统：在通过外部环境的状态U(t),唯一的确定开系统S的状态X(t)的情况下，系统S就叫做因果系统。也就是说，因果系统有送往系统的一个输入，这就是所谓的原因，借助于这个原因产生称之为结果的输出，系统的内容即可确定下来。n行为系统：当系统S具有某种目的时，为了达到该目的而具有特定目标去行动的时候，把这个系统S叫做目的系统。34 七、普通系统、大系统、巨系统七、普通系统、大系统、巨系统n从系统的规模进行分类，系统有大小之分，可分为：n普通系统n大系统n巨系统35八、简单系统和
17、复杂系统 n根据组成系统的子系统数以及子系统种类的多少和它们之间关联关系的复杂程度，系统可分为简单系统和复杂系统：n简单系统是指组成系统的子系统数目相对比较少，一般为几十到几百个，各子系统之间的关系比较简单。研究这类系统可从系统间的相互作用出发，直接综合成全系统的运行功能，满足目标要求。非生命系统属于这类系统。n当一个系统包含的子系统数量上万，甚至上亿时，就称为巨系统。如果这些子系统种类多，又有层次结构，关联也复杂，就称为复杂巨系统。当这个系统又是开放的，就称为开放的复杂巨系统。36九、面向对象区分的各种系统形态九、面向对象区分的各种系统形态n物质系统、人类系统及方法步骤系统n作业系统和管理系
18、统n社会系统 n经营系统 n根据具体对象划分的各种系统:n工业系统、运输系统、交通系统、通信系统、物资流通系统、金融系统、能源系统等以产业区分系统的形态，或按消费生活系统、医疗系统、军事系统和教育系统等 37第三节第三节 管理系统的概念管理系统的概念n管理系统应该说是系统工程研究的主要系统对象，因此在进一步了解系统工程之前，有必要对管理系统的概念和特点加以探讨。38一、管理系统与系统管理一、管理系统与系统管理 n管理系统就是以所研究的管理对象为系统，它是整个社会系统的基本组成单元。n系统管理学大体上分为下面两个互为联系的方面，一是科学地表示系统理论的范畴、原则和方法；二是运用系统理论的纯粹的科
19、学概念作为解决管理系统，以及更大范围的经济、技术问题，甚至社会政治问题的手段。n系统管理学：首先从系统观念上给管理人员提供了一种思想方法，提供了一种把管理系统内外环境、各种因素作为整体进行考虑的结构。其次系统管理学认为管理系统是一个以人为主体的一体化系统，是由许多分系统组成的开放的社会技术系统。39二、管理系统的特点二、管理系统的特点 n管理系统是一个具有多重反馈结构的社会系统 n管理系统往往是一个非线性的系统 n管理系统中各变量之间存在着长时滞 n管理系统中原因和结果具有一定的分离性 n管理系统具有明显的组织结构特性.40三、现代工业企业的系统特征三、现代工业企业的系统特征 n工业企业系统是
20、一个“人机系统”n工业企业系统是一个可分系统 n工业企业是一个具有自适应能力的动态系统 n工业企业是一个投入产出系统n工业企业是一个开放系统.41现代管理观念的变更趋向 n经营观念上的“外向化”与“主动化”n企业价值的“社会化”n管理观念的“系统化”n决策原理的“通用化”n决策方法的“数量化”.42四、企业的系统模型四、企业的系统模型 处理 反馈扰动输入输出43几个要素n环境与界限 n投入性质 n流量与流向 n转化过程 n产出的形式.44工业企业生产经营活动过程示意图工业企业生产经营活动过程示意图 45讨论n列出自己从事工作中的几个典型系统，分析其系统的特性46第四节第四节 系统理论概述系统理
21、论概述47一、系统科学与系统学的发展一、系统科学与系统学的发展n系统科学是与自然科学和社会科学并列的基础科学，是一门独立于其他各门科学的学科。n系统科学是依据系统思想建立的完整科学体系，它主要研究的是系统演化、发展的一般规律，它的基本理论是系统学，它的技术基础是运筹学、控制论、信息论等，它的应用技术是系统工程。48一、系统科学与系统学的发展一、系统科学与系统学的发展49一、系统科学与系统学的发展一、系统科学与系统学的发展n系统科学的发展：n1911年泰勒发表了管理科学原理n第二次世界大战期间由于战争的需要大大促进了运筹学的发展n贝塔朗菲于1925年提出一般系统论的思想，1968年发表了一般系统
22、论：基础、发展和应用一书n诺贝尔奖获得者普利高津于1969年提出的“耗散结构”的概念及其理论“耗散结构理论”n哈肯在1969年提出了“协同学”的有关概念及理论，认为系统的序参量及支配原理决定着系统的演化与发展。n艾根吸收了进化论的思想和自组织理论，于1979年发表了“超循环理论”，提出了自然界演化的自组织原理超循环。n托姆于1972年发表的“结构稳定性和形态发生学”，对突变现象及其理论做出了系统阐述n20世纪70年代人们对混沌现象的认识和逐渐深化，都推动与丰富了系统学的发展。50一、系统科学与系统学的发展一、系统科学与系统学的发展n系统科学与系统学n系统科学的研究对象和其他学科不同，它不是研究
23、某一特定形态的具体系统，而是一般系统。研究内容是一般系统所具有的概念、系统所具有的共同性质和系统演化的一般规律。它们反映的是自然界中各门科学、各个领域中共同的东西。n系统学研究的是复杂系统的演化规律，系统可以从无序演化到有序，从某一有序态演化到另一有序态；反之，也可以从有序态演化到无序态。从这个角度讲，系统学可以说是研究系统自组织的一门学科。51二、系统学的一些基本概念二、系统学的一些基本概念 n动力学状态、热力学状态与涨落 n平衡态与非平衡态 n对称与对称破缺、无序与有序 n可逆过程与不可逆过程 n熵 n系统的自组织现象.52三、现代系统理论简介三、现代系统理论简介531.一般系统论n一般系
24、统论研究的是表述和推导对一般系统都有效的模型原理和规律，这种理论不是属于专门系统的理论，而是适用于一般系统的通用原理。n一般系统论把系统定义为具有相互关系的元素集合，所以了解系统特征不仅要知道其各个组成“部分”，还必须知道它们之间的“关系”。542.耗散结构的概念n普利高津(I.Prigogine)研究了远离平衡态的热力系统，于1969年提出了耗散结构的概念，建立了耗散结构理论。n按照他的理论，远离平衡态的开放系统与外界不断地交换物质和能量，当这一外界条件达到一定阀值时，系统可能从原有的混乱状态转变为一种在时间上、空间上、或功能上的有序状态，这种在远离平衡态所形成的新的有序结构称作耗散结构。耗
25、散结构理论就是研究耗散结构的形成/性质/稳定性和演化的规律。55产生耗散结构的条件n开放系统 即系统不断从外界摄取能量,以维持系统形成新的有序结构.n远离平衡态:系统处于近平衡态时,实际上是处于线性区,系统总是趋于无序。只有远离平衡态，越出非平衡线性区,系统才可能形成新的结构。n涨落：热力学系统失稳只能说是为系统演变准备好了必要条件。在临界点附近，涨落可能不被耗散掉，它将使系统进入到新的有序的耗散结构。563.协同学原理n德国物理学家哈肯（H.Haken）在研究激光形成的过程中，指出了激光形成的本质是子系统的合作导致系统出现宏观有序结构的自组织现象。从而于1969年提出了协同学原理。n协同学一
26、词来源于希腊语，意思是“协同工作”。它所研究的是系统的各个部分如何进行协作，并通过协作导致系统出现新的空间上、或时间上、或功能上的有序结构。n总之，协同学研究的是系统自组织理论的一门学科。574.初等突变理论n 突变现象指的是系统状态在短时间内突然发生较大的变化。n突变理论就是描述突变现象的数学理论。它是托姆（R.Thom）于1965年提出的，他在“结构稳定性和形态发生”一文中提出了突变的有关概念、模型和分类。n初等突变论研究的是有势系统的突变模型及其分类，以及有势系统在环境参数连续作用的情况下，系统状态如何发生变化的问题。585.混沌、分维与分形混沌、分维与分形 n混沌混沌：自上世纪中叶到本
27、世纪70年代，人们一直被这样一类现象所困惑，那就是对于非线性确定性动力系统来说，它的解有时表现出异常的随机性，也就是说，确定性动力系统有时不存在一个稳定的终态。人们在弄不清原因的情况下，把这类系统称为“病态系统”，但是通过近百年来的研究，人们对这类现象才有所认识，即非线性确定性动态系统表现出来的终态不稳定性现象是来自系统内在的随机性。现在人们将此类现象才定名为“混沌”。59进入混沌现象的三种情况n第一种是倍周期分叉道路：系统相继出现2,4,8,的倍周期方式，最终进入混沌状态。n第二种是阵发混沌道路，即随着控制参数接近转折点，在规整运动中不时崩发的随机运动片段变得越来越频繁，最终进入混沌状态。n
28、第三种是具有两个或三个不可约的频率成分的准周期运动，而导致的混沌状态。60分维n数学上的维数的概念应该说是熟悉的，最一般的理解是为了确定几何对象中一点的位置所需的独立坐标的数目。例如平面上确定一点，就需用两个独立坐标来描述，所以平面是二维的，而空间上确定一点至少需要三个独立坐标，所以说空间是三维的；同样可以说直线是一维的，对于一个独立的点，则可以认为是零维的。n上面所分析的维数都是整数维，能不能将维数的概念作一个推广，也就是说能否将维数d扩展到分数？将整数维的概念延伸到分数就形成了“分数维”的概念。61分形n具有分数维的几何对象就称为“分形”。经典几何学包括欧氏几何、解析几何、微分几何、代数几
29、何和算法几何等。和经典几何研究对象相比，可以清楚地看出分形所具有的特征。如果说经典几何研究对象的特征是规律的、光滑的、具有整数维特征的，那么分形则是不规则的、非光滑的、具有分数维特征的。n更广义地说，规则的几何图形是特殊的、非普遍的，更为一般的图形是非规则的。所以在自然界中广泛存在着分形，如雪花、天空中的云、海岸线、树、金属材料或地层的断面以及宇宙中星系分布等等，这些都具有分形的特征。626.大系统理论大系统理论 n在大系统的实践中人们提出了不少新问题，需要探讨新的方法予以解决。大系统理论主要探讨分析如下几个方面的问题和方法：n大系统的建模方法和模型简化技术n有关主动系统的问题n动态系统的分散
30、递阶控制n大系统的结构方案和特征63第二章 系统工程及其方法论n系统工程的概念及系统工程的方法论是系统工程应用的基础和关键所在，系统工程处理问题的独特方法论是系统工程区别于其它各门科学的基本特征之一，系统工程处理问题的最基本出发点是将所分析的对象作为整体系统来考虑，这也是系统工程考虑问题的基本思想和工作方法 64第一节第一节 系统工程系统工程 的概念65一、系统工程n古典案例：护城河的修筑n现代案例：阿波罗登月计划n定义：系统工程就是从系统的观点出发，跨学科的考虑问题，运用工程的方法去研究和解决各种系统问题，以实现系统目标的综合最优化。661.系统观念系统观念n系统的观念就是整体最优的观念，它
31、是在人类认识社会、认识自然的过程中形成的整体观念，或者称之为全局观念。n“丁渭工程”n修建用的砖瓦n水的来源n建筑石材、木材的运输n废墟的排除与清理672.工程观念工程观念n工程的观念是在人们处理自然、改造自然的社会生产过程中所形成的工程方法论。n传统的工程观念是指生产技术的实践而言，而且以硬件为目标与对象，如机械工程、电气工程、铁路工程、水利工程等。n系统工程将这一观念和方法应用于社会系统中，其所处理的对象不仅包含传统工程观念中的自然对象（即硬件），而是在传统的工程观念的基础上增添了新的内容，也即以软件为目标与对象。n系统工程所讨论的工程是泛指一切有人参与的、以改变系统某一特征为目标的，从命
32、题到出成果的工作过程。系统工程使得人们能够以工程的观念和方法研究和解决各种社会系统问题。68二、系统工程的理论基础二、系统工程的理论基础n从系统工程的定义可以看出，系统工程是一门跨学科的边缘性交叉学科，它包括自然、社会及工程设计分析等方面的知识，它是由一般系统论、大系统理论、经济控制论、运筹学等学科相互渗透、交叉发展而形成的。69系统工程的理论基础n一般系统论n大系统理论n经济控制论n运筹学n哲学和社会科学n计算机科学n各门专业科学和工程技术70三、系统工程与传统方法的区别三、系统工程与传统方法的区别n系统工程实质上是方法论的科学，它的目标是通过什么样的方法可使系统达到最优，而方法论是把设想付
33、诸实现的过程。n对于传统方法，它解决问题的目标往往是单一的，比如设计一个产品或只强调成本低或只强调性能高，而系统工程对目标的考虑需要从系统运行的全过程即时间方面以及在每个阶段中处理问题的特殊思维过程即逻辑方面，并综合运用各种专业知识即知识方面来综合考虑。即系统工程的思维方式是三维结构分析。711.系统工程的三维结构分析系统工程的三维结构分析逻辑维知识维时间维72 时间维a)规划阶段：主要是按照设计要求提出系统目标，制定规划和政策。b)拟定阶段：完成的任务是提出具体的方案，进行系统的初步设计。c)分析阶段：对所设计的方案进行分析、比较。d)运筹阶段：方案的综合选优，确定最优实施方案。e)实施阶段
34、：系统的设计、安装及调试等。f)运行阶段：按照系统预定的用途工作。g)更新阶段：按系统要求实施，取消旧系统，代之以新系统，对系统改进。73 逻辑维a)明确问题：了解问题所处的环境，收集有关的数据和资料，主要目的是弄清问题。b)系统指标设计：确定所要解决问题的目标和相应的评价准则。c)系统方案综合：为实现预期目标，拟定所需采取的策略和应选择的方案。d)系统分析：深入了解所提出的政策措施和解决方法，分析这些措施方法在实施中的预期效果。e)系统方案的优化与选择：用数学规划等定量的优化方法去判别各种方案的优劣，以进行方案选择。f)决策：以指标体系为评价准则，在考虑决策者的偏好等基础上，选择最优方案。g
35、)实施计划：按决策结果制定实施方案和计划。74 知识维n知识维是指各工作步骤所需的各门专业知识，由于系统工程是个综合性的交叉学科，在上述各阶段中，执行任何一步都会涉及多种专业技术，如社会科学、工程技术、法律、商业、医药、艺术等等。752.系统工程的软科学性系统工程的软科学性 n系统工程的软科学性是从系统工程的应用成果方面分析的，由于系统工程处理问题的目的主要是对问题的分析，以便获得解决问题的最优方案，供决策者决策使用。n系统工程的软科学性也可由其定义看出，它是一种方法论的科学，寻求的是系统目标综合最优的实施方案，然而这一方案需要有决策者的支持，否则将失去意义，这也是系统工程与传统方法的最根本区
36、别。76 软科学性所表现出的特点n所要处理的对象没有限制，但以人和社会问题为主，且将对象作为系统对待的意识较强；n所要处理的问题多数是带有政策性的，同时多半带有探讨未来的性质，所以十分关心未来的不定因素；n 所要处理的问题包括了大量事实上不明确的东西；因此在分析中，不仅要重视客观上可定量化的问题，同时还要了解直观性和含糊不清之处；n 从发现问题到最后实施解决方案的这一期间，多数情况下要充分利用模型。但是，所关心的不是“是否精确”，而是该模型是否与目标相符，是否有用；n 软科学所处理的问题跨学科的性质很强。为了能解决问题，应积极利用现有社会科学与自然科学的成果，而且要求有关专家在广泛的领域内进行
37、合作。77第二节 系统分析简介n系统工程方法论的基础是系统分析技术，系统分析是完成系统工程问题的中心环节，在探讨系统工程方法论之前，掌握和了解系统分析技术很有必要。78一、系统分析的基本概念一、系统分析的基本概念n系统分析的目的是在于分析系统内部与系统环境之间、系统内部各要素之间的相互依赖、相互制约、相互促进的复杂关系，分析系统要素的层次结构关系及其对系统功能和目标的影响，通过建立系统的分析模型使系统各要素及其与环境之间的协调达到最佳状态，最终为系统决策提供依据。79美国大百科全书指出n系统分析是研究相互影响的因素的组成和运用情况，它的特点是完整的而不是零星的处理问题，这要求人们考虑各种主要的
38、变化因素及其相互的影响，它要求人们用科学的和数学的方法对系统进行研究和应用。80日本世界大百科年鉴认为n系统分析是人们为了从系统的概念上认识社会现象，解决诸如环境问题、城市问题等复杂问题而提出的从确定目标到设计手段的一整套方法。系统分析的用处是：通过分析一切和问题有关的要素同实现目标之间的关系，提供完整的资料，以便决策者选择最合理的解决方案。81台湾企业管理百科全书n为了发挥系统的功能及达到系统的目标，若就费用与效益两种观点，运用逻辑的方法对系统加以周详的分析、比较、考察和试验，而制定一套经济有效的处理步骤和程序，或对原有的系统提出改进方案的过程，称之为系统分析。82美国麦氏科技大百科全书n系
39、统分析是应用数学方法研究系统的一种方法，它通过对研究对象建立一种数学模型，按照这种模型进行数学分析，然后将分析的结果运用于原来的系统。83二、系统分析的特点二、系统分析的特点n以系统整体最优为目标以系统整体最优为目标n强调系统各要素之间的联系强调系统各要素之间的联系n寻求解决问题的方案是其主要目的寻求解决问题的方案是其主要目的 n运用定量方法解决系统问题运用定量方法解决系统问题 n凭借价值判断作出决策凭借价值判断作出决策 84三、系统分析的组成要素三、系统分析的组成要素 n目标 n方案n指标n模型n标准n决策85四、系统分析的步骤概要四、系统分析的步骤概要 原始情况 分析结果阐明问题阶段 分析
40、研究阶段 评价比较阶段 阐明问题谋划备选方案建模和预计后果评比备选方案预测未来环境86第三节 系统工程方法论87一、阐明问题n问题的性质和范围问题的性质和范围 n问题的目标问题的目标 n环境和条件环境和条件 n评价指标评价指标 n收集和分析资料收集和分析资料 88二、谋划备选方案谋划备选方案 n方案的提出方案的提出 n“集体创造”法 或“头脑风暴法”n“缺点、希望点”列举法 n特性穷举法 n方案的筛选方案的筛选 n强状性 n适应性 n可靠性 n现实性 89三、预测未来环境三、预测未来环境 n每项系统工程都要预测各种备选方案的后果，而每种方案的后果与将来付诸实践时所处的环境有关，这就要求在方案实
41、施前对未来环境可能发生的变化做一准确的预测。n预测是对事物发展的客观规律进行预估和推测，即根据过去和现在的历史或统计资料预估未来发展的趋势，或根据已知事物的演变过程经过逻辑与推理，以推测其未来发展的规律。n环境是指决策人无法控制的自然、经济、社会和技术的未来状态，离开未来实施环境去谈论方案后果是没有实际意义的。n对方案实施的后果应该这样描述，即在某种环境下采取某种行动将会导致什么后果。表达方案的后果形式可概括为“如果环境如此，则备选方案的后果就是”。这种表达方式实际上反映了系统工程处理问题的思路，即情景分析法。n情景分析法：情景分析法对于每种备选方案都确定几组未来实施环境的特征和条件，如按“乐
42、观”、“正常”和“悲观”的环境；也可按出现可能性大、正常和特殊的环境等进行预测。90数学模型的方法 n确定预测内容确定预测内容 n准备数据资料准备数据资料 n确定预测方法，建立数学模型确定预测方法，建立数学模型 n定性预测法 n时间序列预测法 n因果关系预测法 n计算预测值，分析预测误差计算预测值，分析预测误差 91四、建模和预计后果四、建模和预计后果 n每种方案实施后都相应有一系列后果，因此本阶段的首要工作便是确定应该预计哪些后果？其中哪些最重要？选定后果项目后，便可着手建立一个或多个模型预计行动和后果指标之间的关系。n系统分析的主要模型有图形模型、分析模型、仿真模型、博弈模型和判断模型 9
43、2五、五、评比备选方案评比备选方案n各种备选方案在不同情景下的后果估计出来之后，便可着手方案评比，方案评比便是依据所建立的评价指标对各方案可能取得的效果进行评价，并按其评价结果进行排序。n系统评价的主要方法有关联矩阵法、费用效益分析法、层次分析法及模糊评价法等许多种评价方法，这在后面的系统评价中将作专门介绍。93第四节 系统工程的应用94一、一、系统工程的应用范围系统工程的应用范围应用范围自然对象的系统宇宙气象、灾害国土、资源农林渔业人体对象的系统生理、病理脑、神经、心理医疗产 业 系 统技术发展工业设备网络系统服务系统交通控制经营管理社会系统国际系统国家行政地区社会文化、教育95二、系统工程
44、的应用分支二、系统工程的应用分支社会系统工程社会系统工程 组织管理社会建设的技术，它的研究对象是整个社会，是一个巨系统。社会系统具有多层次、多区域、多阶段的特点。近年来，正在探讨一种从定性到定量，综合运用多种学科处理复杂巨系统的方法论。96宏观经济系统工程 n运用系统工程的方法研究宏观经济系统的问题，如国家的经济发展战略、综合发展规划、经济指标体系、投入产出分析、积累与消费比例分析、产业结构分析、消费结构分析、价格系统分析、投资决策分析、资源合理配置、经济政策分析、综合国力分析、世界经济模型等。97区域规划系统工程 n运用系统工程的原理和方法研究区域发展战略、区域综合发展规划、区域投入产出分析
45、、区域城镇布局和工农业合理布局、区域资源合理配置、区域投资规划、城市规划、城市水资源规划、城市公共交通规划与管理等。98环境生态系统工程 n研究大气生态系统、大地生态系统、流域生态系统、森林与生物生态系统、城市生态系统等系统分析、规划、建设、防治等方面的问题，以及环境检测系统、环境计量预测模型等问题。99能源系统工程 n研究能源合理结构、能源图、能源需求预测、能源供应预测、能源开发规模预测、能源生产优化模型、能源合理利用模型、电力系统规划、节能规划、能源数据库等问题。100水资源系统工程 n研究河流综合利用规划、流域发展战略和规划、农田灌溉系统规划与设计、城市供水系统优化模型、水能利用规划、水
46、运规划、防洪规划、水污染控制等问题。101交通运输系统工程 n研究铁路、公路、航运、航空综合运输规划及其发展战略，铁路运输规划及其调度系统，公路运输规划及其调度系统，航运规划及其调度系统，空运规划及其调度系统，综合运输规划、优化模型及其效益分析。102农业系统工程 n研究农业发展战略，大农业及立体农业的战略规划，农业结构分析，农业综合规划，农业区域规划，农业政策分析，农业投资规划，农产品需求预测，农业产品发展速度预测，农业投入产出分析，农作物合理布局，农作物栽培技术规划化，农业系统多层次开发模型等。103工业及企业系统工程 n研究工业动态模型，市场预测，新产品开发，组织均衡生产，生产管理系统，
47、计划管理系统，库存存贮模型，全面质量管理，成本核算系统，成本效益分析，财务分析，人机工程，组织理论，激励机制等。104工程项目管理系统工程 n研究工程项目的总体设计，可行性研究，国民经济评价，工程进度管理，工程质量管理，风险投资分析，可靠性分析，工程成本效益分析等。105科技管理系统工程 n研究科学技术发展战略，科学技术预测，优先发展领域分析，科学技术长远发展战略，科学技术评价，科技人才规划，科技管理系统等。106智力开发系统工程 n研究人才需求预测，人才拥有量模型，人才规划模型，教育规划模型，智力投资规划模型，人才结构分析，教育政策分析等。107人口系统工程 n研究人口总目标，人口指数，人口指标致体系，人口系统数学模型，人口系统动态特性分析，人口参数辨识，人口系统仿真，人口普查系统设计，人口政策分析，人口区域规划，人口系统稳定性，人口模型生命表等。108军事系统工程 n研究国防战略，作战模拟，情报，通讯与指挥系统，参谋系统，武器装备发展规划，后勤保障系统，国防经济学，军事运筹学等。
