系统工程概论知识点总结.doc

1.系统（System）：是由相互作用和相互依赖的若干组成部分（要素）结合而成的、具有特定功能的有机体。Ch1
2.系统工程（System Engineering）：系统工程是组织管理系统的规划、研究、设计、制造、试验与使用的科学方法，是一种对所有系统都具有普遍意义的方法。简言之“系统工程是一门组织管理的技术”。
4.系统必须具备的3个条件：第一，系统是由两个或两个以上可以相互区别的元素组成的（单个元素构不成系统）；第二，要素与要素之间存在有机联系（彼此独立的各元素不能称其为系统）；第三，系统具有特定的功能（新功能）。
5系统的特性：
（1）整体性
a含义：1. 系统内部的不可分割性（军阀混战）；
2. 系统内部的关联性（欧元明天？）；
b内容体现：1. 系统目标最佳化；
2. 系统的运动规律是整体的规律；
3. 功能的整体性（两方面理解）
c类型： 时间、空间、逻辑整体性
d系统中的地位： 1.系统的核心（无整体性即无系统性）；
2.整体性变化影响系统性能。
Ø （2）相关性
含义：组成要素之间的关系
Ø （3）层次性
含义：组成系统的要素之间按照整体和部分的构成关系形成的不同质态及其排列次序。
类型：数量、时间、空间、逻辑层次性
a层次间的对立统一关系（对立基础；相互作用）
b层次与等级、类别、要素的关系？①层次与等级的关系：首先层次与等级之间的区别在于等级性体现的主要是物质之间量的差别。其次，层次与等级之间也有某种联系，由于不同层次之间不仅有质的差异，而且还有量的不同，所以不同层次之间会有等级特征。
②层次与类别的关系：首先，层次和类别是相互区别的。层次本是系统在纵向意义上的一种差别，不同层次事物之间存在着整体与部分之间的构成关系，而不同种事物之间则不一定存在着这种关系；其次，层次与类别相似或相互联系之处在于物质系统的层次差别有时与类型划分相重合，即同一层次的要素往往具有很多共性，因而属于同一类型。
③层次与要素的关系：层次是指构成系统的要素在纵向上的不同质态及其排列的次序，它形成系统的纵向结构；而要素则是构成系统的各个单元，这些单元相互联系相互作用，形成系统的横向结构。层次的形成以要素为基础，构成系统的要素不同，其层次性必然有差别；反过来，要素又总是存在于一定的层次之中的，层次不同，其要素也必然相异。

Ø （4）综合性（多要素、多层次、多结构、多环境因素、多功能）
综合程度越强，系统生命力就越强，系统功能越高。
Ø （5）目的性（实践性、多目的性）
6.系统结构：
定义：组成系统的各要素（子系统）之间在数量上的比例和空间或时间上的联系方式。（实质；普遍属性）
形式：数量、时序、空间、逻辑结构
平衡结构（特点）、非平衡结构（地下水系统）
特性： 1.稳定性（何谓稳定？特点？）
2.层次性（等级性、多侧面性）
3.相对性（由层次性决定）
4.开放性
整体和结构的关系：1.结构是整体存在的基础；
2.结构的变化导致整体性能的改变；
3.结构是整体和部分相互联系、相互作用的纽带；
4.结构受到整体的制约。
7.系统功能：
定义：系统整体与环境相互作用反映的能力。
（内部功能、外部功能及相互相互关系）
特点：1.易变性（易受环境影响，比结构活跃）；
2.相对性（功能关系和结构关系可相互转换）；
3.功能的发挥需要进行有效的控制（企业生产线终端检测）。
功能方法：从研究系统与环境的相互作用中把握系统能力和行为的方法。
1.功能分析法（要素－功能方法、环境－功能方法）；
2.功能模拟方法（功能相似；内部结构可不一；电脑和人脑）
3.黑箱方法（山区流域的产汇流）

8.结构和功能的具体表现关系：
l 结构不同，功能不同；
l 结构不同，功能相同；
l 结构相同，功能不同；
l 结构相同，功能相同。
9.系统环境：存在于系统以外的事物（物质、能量、信息）的总称
10．系统和环境的关系：
l 系统受到环境的制约
l 系统离不开环境
11.不确定性：没有概率分布与所考查事件的结果相联系的情形

分类：内生不确定性、外生不确定性。
层次：（1）环境前景清晰明显（点的分析方法）
（2环境前景有几种可能（线的分析方法）
（3）环境前景有一定范围（面的分析方法）
（4）环境前景不明确（体的分析方法）
P21看看
12. 一、SE的研究对象特征
l 人工或复合系统；
l 大系统；
l 复杂系统； SE分支.ppt
l 组织化系统；
具体特征（与一般工程的区别）：
l 横跨多学科；
l 涉及非工程系统，社会、经济甚至心理因素；
l 注重事理（计划、组织、安排、优化）
13，
p 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”，“是一门组织管理的技术，是一种对所有系统都具有普遍意义的科学方法”。

14.系统工程的特点：
1、SE的研究对像是具有普便意义的系统，特别是大系统。
2、SE是一种方法论，是一种组织管理技术。
3、SE是涉及许多学科的边缘学科与交叉学科。
4、SE是研究系统的一系列思想、程序、理论、方法和技术的总称。
5、SE很大程度上依赖计算机技术。
6、SE强调定量分析与定性分析相结合的方法。
7、SE是研究具有系统意义的问题。
8、SE着重研究系统的构成要素、组织结构、信息交换和反馈机制。
9、SE追求的是系统目标的最优化和实现系统目标途径和具体方法的最优化。
15．系统工程的学科基础：
n 一般系统理论(贝塔朗菲；整体性、开放性、能动性、动态性、等级性)
n 信息论（美国shannon；信源、信道、信宿、编码）
n 控制论（控制论？控制）
n 运筹学（数序模型；一门优化技术；田忌赛马）
n 耗散结构理论（耗散结构？无序到有序）
n 协同学理论（自发组成有序结构；协同系统）
n 混沌系统理论（有序到无序；蝴蝶效应）
n 突变理论（不连续现象；一种稳定状态向另一种稳定状体的跃迁）
16.系统技术：1、大系统全过程的组织管理技术
2、复杂系统结构性辨识方法（ ch5 ）
3、复杂系统的计划评审技术
4、系统的多目标决策及其评价技术（ ch8 ）
5、系统的建模与仿真技术（ ch4、 ch6）
6、系统的分解与协调技术
17.系统工程方法论：是一种将分析对象最为整体系统来考虑，在此基础上进行分析，设计，制造和使用的基本思想方法。
18．现代系统方法论代表性流派：①以兰德公司为代表的系统分析方法论②以Hall为代表的硬系统工程方法论③以Checkland为代表的软系统工程方法论④以钱学森为代表的综合集成方法论。
19. 系统分析的定义：是利用科学的分析工具和方法，确定系统的目的、功能、环境、费用和效益等问题，抓住系统问题中需决策的若干关键问题，根据其性质和要求，在充分调查和掌握可靠信息资料的基础上，确定系统目标，提出为实现目标的若干可行性方案，通过模型进行仿真试验、优化分析和综合评价，最后整理出完整、正确、可行的综合资料，从而为决策提供充分的依据。
20系统分析的实质:⑴系统分析作为一种决策的工具，其主要的目标在于为决策者提供直接判断和决定最优方案的信息和资料⑵系统分析把任何研究对象均视为系统，以系统整体最优化为工作目标，并力求建立数量化的目标函数。⑶系统分析强调科学推理的步骤，使研究系统中各种问题的分析均能符合逻辑的原则和事物的发展规律，而不是凭主观臆断和单纯经验⑷应用数学的基本知识和优化理论，从而使各种替代方案的比较，不仅有定性的描述，而且基本上都能以数字显示其差异。⑸通过系统分析，使得待开发系统在一定条件下充分挖掘潜力，做到人尽其才，物尽其用。
21. 系统分析的步骤：①问题构成及目标确定②搜集资料探索可行方案③建立模型④综合评价⑤检验与核实
22.系统分析的5个要素：（1）目的。目的是决策色出发点。
（2）替代方案。为了实现目的，总会有几种可采取的替代方案
（3）模型。模型是对实体系统的抽象描述。
（4）费用和效益。费用和效益是分析和比较抉择方案的重要标志
（5）评价基准。评价基准是系统分析中确定各种替代方案优先顺序的标准
23．5W1H：What?(研究什么问题？系统要素？影响因素) Why?(为什么要研究该问题？目的或希望的状态？) When?(分析的是什么时候的情况？)Where?(系统边界和环境？) Who?(决策者、拥有者、行动者？问题与谁之间有关) How?(如何实现系统目的及目标)
24. Hall的三维结构：时间维、逻辑维、知识维
25. 硬系统方法论的局限性：（1）硬系统方法论认为在问题研究开始定义目标是很容易的，因此没有为目标定义提供有效的方法。但对大多数系统管理问题来说，目标定义本身就是需要解决的首要问题（2）硬系统方法论没有考虑系统中人的主观因素，将系统中的人与其他物质因素等同起来，忽视人对现实的主观认识，
而在很多场合，系统问题的处理方法是与决策者和使用者密切相关的（3）硬系统方法论认为只有建立数学模型才能科学地解决问题，但是对于复杂的社会系统来说，建立精确的数学模型往往是不现实的，即使建立了数学模型，也会因为建模者对问题认识上的不足而不能很好地反映其特性，因此通过模型求解得到的方案往往并不能解决实际问题。
26.checkland方法论的基本流程：（1）不良结构问题的提出
（2）问题的表示
（3）有关系统的基本定义：
（CATWOE）C顾客，A行动者，T交换，W世界观，O所有者，E环境
（4）提出概念模型
（5）将模型与问题的表示比较
（6）找出可行，满意解
（7）采取行动改善实际问题
27.
软硬系统方法论的比较：

硬系统工程方法论
软系统工程方法论
处理对象
技术系统、人造系统
有人参与的系统
处理的问题
明确，良结构
不明确，不良结构
处理的方法
定量模型，定量方法
概念模型，定性方法
价值观
一元的，要求优化，有明确的好结果出现
多元的，满意解，系统有好的变化或者从中学到了某些东西
28综合集成方法论的实质：把专家体系、信息与知识体系以及计算机体系有机的结合起来，构成一个高度智能化的人机结合与融合体系，这个体系具有综合优势、整体优势和智能优势。它能把人的思维、思维的成果、人的经验、知识、智慧以及各种情报、资料和信息统统集成起来，从多面的定性认识上升到定量认识。
29.注意1+1＞2思想P50
30. .物理、事理、人理（WSR）的主要内容（书P52）
要素
物理
事理
人理
对象和内容
客观物质世界法则、规则
组织、系统管理和做事的道理
人、人群、关系
为人处事的道理
着重点
是什么？功能分析
怎么做？逻辑分析
应当怎么做？人文分析
原则
诚实，追求真理
协调，追求效率
讲人性，讲和谐，追求成效
需要的知识
自然科学
管理科学，系统科学
人文知识，行为科学，心理学
31. WSR的分析步骤：①理解意图②调查分析③制定目标④构造策略⑤选择方案⑥协调关系⑦实现构想
32. 模型：模型是对实体的特征要素、相关信息和变化规律的表征和抽象。
33模型与实体的关系：P56
34. 建模在系统分析中的作用：① 方便对系统的理解和认识，尤其对复杂的系统而言，模型知识系统的抽象，通过对模型的学习，人们容易掌握系统的运行原理和主要构成，所以模型帮助人们认识和理解系统② 在系统分析中起着承上启下的作用③ 用于系统分析可解决实体系统无法解决的难题④便于揭示系统的本质规律。
35. (1) 黑箱理论：将系统的外部环境及其内部变化看成黑箱，通过控制系统可控因素的输入、观测系统的输出来模拟系统所实现的功能、确定系统运行规律的方法称为黑箱理论。黑箱理论适用于对系统内部结构、内部要素之间的联系不清楚的系统进行分析。
(2) 白箱理论：若系统建模人员对系统的内部结构、内部要素之间的联系以及系统和环境之间的关系很明白，可以利用白箱理论来进行系统建模。白箱理论可以控制系统模型的输入输出引起系统状态的变化，进而描述系统规律。
(3) 灰箱理论：若对系统内部构成和各要素之间的联系情况，只有部分清楚、其他部分不清楚的系统，可采用灰箱理论来描述系统规律。
36. 系统建模的原则：现实性、准确性、可靠性、简明性、实用性、反馈性、鲁棒性。
37. 几种基本的建模工具：矩阵图、文氏图、树形图、卡氏图
38. 系统模型的分类：P59
39结构模型：用有向连接图描述系统要素之间的关系，以表示一个作为要素集合体的系统模型。
40. 系统结构模型的性质：①结构模型是一种几何模型②结构模型是一种以定性分析为主的模型③结构模型除了可用有向连接图描述外，还可以用矩阵形式来描述。④结构模型作为对系统描述的一种形式，正好处在自然科学领域所用的数学模型形式和社会科学领域所用的以定性表现的逻辑分析之间。
41. 系统要素的选取以及其关系的确定：⑴挑选系统分析人员⑵设定问题⑶选择构成问题的要素。（NGT名义分析法P68）
42布尔矩阵（P71）
.DEMATEL方法（p74）
ISM法（P78）(重点)

43系统仿真：就是根据系统分析的目的，在分析系统各要素性质及其相互关系的基础上，建立能描述系统结构和行为且具有一定逻辑关系和数学性质的仿真模型。
44. 仿真模型的优点：①仿真的过程也是实验的过程，而且还是系统地收集和积累信息的过程，尤其对一些复杂的随机问题，应用仿真技术是提供所需信息的唯一令人满意的方法。②对一些难以建立物理模型和数学模型的对象系统，可以通过仿真模型来顺利地解决系统预测、分析和评价等问题。③通过系统仿真，可以把一个复杂的系统降价成若干子系统以便于分析，并能指出各子系统之间的逻辑关系。④通过系统仿真，还能启发新的策略或新的思想的产生，或能暴露出在系统中隐藏的实质性问题。
45. 系统仿真的缺点：①系统仿真的每次运行只能提供系统在某些条件下的特殊解，而不是通解。②仿真模型的建立是以对实际系统的精确理解为前提的，但是为了简单起见，在建模过程中往往需要对某些条件进行简化处理，这容易忽略某些看似不重要的细节问题③一般来说，确定仿真问题的初始条件比较困难，仿真精确度比较难以控制与测定。
46系统仿真的实质体现：p88
47系统仿真的模型结构基本包含的内容有：系统的组成要素，变量，参数，函数关系，约束条件和目标
48. 系统动力学的基本观点：①研究对象的前提②复杂系统及特性③系统结构与功能④内生的观点⑤主导动态结构/变量作用原理⑥系统的历史性与变化规律
49. 系统动力学的特点：①系统思考②行为内生③动态发展④因果关联⑤政策实验⑥善于处理周期长的问题⑦强调预测的条件⑧可处理数据不充分或难量化的情况。
50. 系统动力学建模方法：（P119）⑴框图法⑵因果关系环路法①因果关系②反馈环⑶流图法
51. 系统动力学变量：积累变量、流率变量、辅助变量、常数、派生变量、内生变量、外生变量。
52. DYNAMO语言编程：（P128）（掌握）
53系统动力学部分认真参看ppt的内容。
54.系统评价：P160
55. 系统评价的前提条件是熟悉方案和确定评价指标。
56. 系统评价的分类：⑴按照评价内容分类：经济评价、社会评价、技术评价、财务评价、可持续评价和综合评价。⑵按照评价时间分类：事前评价、事中评价、事后评价。
57系统评价的重要性和复杂性表现在哪些方面：
⑴系统评价的重要性：①系统评价是系统决策的基础，是方案实施的前提②系统评价是决策人员进行理性决策的依据③系统评价是决策者和方案执行着之间相互沟通的关键④系统评价有利于事先发现问题，并对问题加以解决。
⑵系统评价的复杂性：①系统评价的多目标性②系统的评价指标体系中不仅有定量指标，而且还有定性的指标③人的价值观在评价中往往会起到重大影响。
58. 系统评价的原则：①评价的客观性②要保证评价方案的可比性③指标构成系统
59.评价指标体系的确定：①经济性指标②社会性指标③技术性指标④资源性指标⑤政策性指标⑥时间性指标⑦其他指标
60.构建评价指标体系遵循的原则：整体性原则、科学性原则、可比性原则、实用性原则
61.建立系统评价指标体系的方法：目标分析法、输出分析法、德尔菲法
62.系统指标的权重：各评价指标在实现系统目标和功能上的重要程度。
63评价指标体系：是由若干个单项评价指标所构成的有机整体，它应能反映出所要解决的问题的各项指标。指标体系要全面，合理，科学，使用，并能基本上能为有关部门的人员所接受。
65. 确定评价指标权重的重要性和基本原则：
⑴确定评价指标权重的重要性：确定各评价指标的权重就是确定各评价对象在总体评价中的重要程度，并且要对这种重要程度做出量化描述。权重确定是否合理，往往直接关系到评价的质量、影响到最终决策。
⑵确定评价指标权重的基本原则：①权数的取值范围应尽量方便于综合评价值的计算（范围）②指标权数的分配应反复听取各种意见并要灵活处理，避免为了取得一致的意见而轻率的做出决定（广泛听取意见）③权数的分配方式应采取从粗到细的给值方式（由粗到细）
66确定系统评价指标权重的方法：相对比较法、连环比率法、判断矩阵法、德尔菲法
67.系统综合评价方法：关联矩阵法、相关数法、功效系数法
68．层次分析法（P177）
可能性：是指若一个指标肯定能够实现的可能度有多少。
模糊评价p188
69决策：是指在一定的环境下，结合当前状态和将来的反战趋势，依据系统的发展目标在可选策略中选取一个最优策略并付诸实施的过程。
67决策的构成要素：决策主体、决策方案、决策目标、决策结果
68，决策的原则：可行性原则、经济性原则、信息性原则、系统性原则
69.决策的分类，按照决策的可控性划分：确定型决策、风险型决策、非确定型决策。按照人们对自然状态信息的掌控程度可将风险型决策分为无概率风险型决策、无实验风险型决策、有实验风险型决策。
70.常用的决策准则有悲观准则、乐观准则、平均值准则和最小后悔值准则。
71.（P117后EMV、EOL、全情报价值、决策树、贝叶斯决策等）
72.效用曲线的类型：p219