系统论与系统分析方法.pptx

系统论与系统分析方法1系统概念2系统思想3系统论的基本规律与基本原理4系统科学5系统分析方法一、系统概念横看成岭侧成峰，远近高低各不同盲人摸象研究一个事物，有很多角度，如哲学的、美学的、数学的、经济的有没有一种能够全面了解、描述、分析、掌握事物的工具学呢？有，那就是系统学。类别自然科学总论1、系统贝塔朗菲的定义：系统是由相互联系、相互作用的诸元素的综合体。把贝塔朗菲的表述精确化，即定义1.1 如果对象集S满足以下两个条件：1、S中至少包含两个不同对象；2、S中的对象按一定方式相互联系在一起。则称S为一个系统，称S中的对象为系统的组分，即组成部分。其他表述系统系统是由相互作用、相互联系、相互依赖的若干组成部分结合起来的具有某种或几种特定功能的有机整体，而且这个系统又是更大系统的子系统。系统是指为了达到某种共同的目标，由若干相互作用的要素有机结合而构成的整体。系统强调各要素共同致力于目标的实现而建立相互协调合作的关系。vv一个完整的系统是由输入部分、输出部分、转换过程（将系一个完整的系统是由输入部分、输出部分、转换过程（将系一个完整的系统是由输入部分、输出部分、转换过程（将系一个完整的系统是由输入部分、输出部分、转换过程（将系统的输入转换成输出）和系统运行过程中的信息反馈等环节统的输入转换成输出）和系统运行过程中的信息反馈等环节统的输入转换成输出）和系统运行过程中的信息反馈等环节统的输入转换成输出）和系统运行过程中的信息反馈等环节构成的构成的构成的构成的vv系统是相对于外部环境而言的，外部环境向系统提供劳力、系统是相对于外部环境而言的，外部环境向系统提供劳力、系统是相对于外部环境而言的，外部环境向系统提供劳力、系统是相对于外部环境而言的，外部环境向系统提供劳力、手段、资源、能量、信息等，称为手段、资源、能量、信息等，称为手段、资源、能量、信息等，称为手段、资源、能量、信息等，称为“输入输入输入输入”。然后，系统应。然后，系统应。然后，系统应。然后，系统应用自己自身所具有的功能，对输入的元素进行转化处理，形用自己自身所具有的功能，对输入的元素进行转化处理，形用自己自身所具有的功能，对输入的元素进行转化处理，形用自己自身所具有的功能，对输入的元素进行转化处理，形成有用产品，再成有用产品，再成有用产品，再成有用产品，再“输出输出输出输出”到外部环境供其使用到外部环境供其使用到外部环境供其使用到外部环境供其使用 转换处理转换处理输入输入输出输出干扰干扰反馈反馈环境环境辨析题在现实世界中，人们凭经验可以指出各种各样的系统，却无法找出完全不能看成系统的事物。系统是普遍存在的，如：生产系统、经济系统、消费系统、科技系统、教育系统、交通系统、医药系统、服务系统。沙堆不是系统？区分堆与系统垃圾不是系统？杂乱无章，没有结构失盗的居室？结构已经被破坏人类思维的特性：边界、串联、整合曾有张老板和李老板为企业的合作问题在协商，两曾有张老板和李老板为企业的合作问题在协商，两人觉得在办公室里谈判太乏味，于是去登山，在人觉得在办公室里谈判太乏味，于是去登山，在旅游中边玩边谈。一天，两人见到一只带着小熊旅游中边玩边谈。一天，两人见到一只带着小熊的母熊正在向他们靠近，众所周知，带小熊的母的母熊正在向他们靠近，众所周知，带小熊的母熊对人的攻击性很强。两人赶紧逃跑，跑了一段熊对人的攻击性很强。两人赶紧逃跑，跑了一段距离后，张老板停下来，从旅行包里拿出运动鞋距离后，张老板停下来，从旅行包里拿出运动鞋换上，李老板大叫：换上，李老板大叫：“你换了鞋就能跑得比熊快你换了鞋就能跑得比熊快吗？吗？”换好鞋的张老板边跑边回答：换好鞋的张老板边跑边回答：“我肯定跑我肯定跑不过熊，但可以跑得比你快。不过熊，但可以跑得比你快。”问：二人思考问题有什么不同？问：二人思考问题有什么不同？边界边界：边界是指人们在认识事物时首先对要认识的问题从无限的联系中隔离开来，使之能在人类的智力和能力可思考的范围内。一百货商店打广告：“买左鞋，送右鞋。”为什么你会觉得“另类”？为什么某些学生从不认真学习，却也能安全通过考试？在光滑斜面上的一个载有物体的斜块的力学分析思考和讨论思考和讨论情景情景情景情景A:A:你已决定要去看场戏，花了你已决定要去看场戏，花了你已决定要去看场戏，花了你已决定要去看场戏，花了3030元买张门票。当你走元买张门票。当你走元买张门票。当你走元买张门票。当你走进戏院时，发现门票掉了。你愿意再花进戏院时，发现门票掉了。你愿意再花进戏院时，发现门票掉了。你愿意再花进戏院时，发现门票掉了。你愿意再花3030元重新元重新元重新元重新买张门票吗？买张门票吗？买张门票吗？买张门票吗？情景情景情景情景B B：你已决定要去看场戏，入场门票价格为你已决定要去看场戏，入场门票价格为你已决定要去看场戏，入场门票价格为你已决定要去看场戏，入场门票价格为3030元。当你元。当你元。当你元。当你到了戏院门口，发现遗失了到了戏院门口，发现遗失了到了戏院门口，发现遗失了到了戏院门口，发现遗失了3030元钱。问：你还愿元钱。问：你还愿元钱。问：你还愿元钱。问：你还愿意掏意掏意掏意掏3030元买门票么？元买门票么？元买门票么？元买门票么？完全竞争和垄断竞争、寡头垄断在产品定价决策完全竞争和垄断竞争、寡头垄断在产品定价决策完全竞争和垄断竞争、寡头垄断在产品定价决策完全竞争和垄断竞争、寡头垄断在产品定价决策系统的系统边界有什么不同？系统的系统边界有什么不同？系统的系统边界有什么不同？系统的系统边界有什么不同？小企业定价和大企业定价有什么不同？小企业定价和大企业定价有什么不同？小企业定价和大企业定价有什么不同？小企业定价和大企业定价有什么不同？如何界定系统的边界？如何界定系统的边界？确定边界的最基本原则：确定边界的最基本原则：1 1、逻辑上的理性、逻辑上的理性、逻辑上的理性、逻辑上的理性边界内有要素边界内有要素边界内有要素边界内有要素A A和和和和B B，而，而，而，而C C和和和和A A的关系的关系的关系的关系与与与与B B同同同同A A的关系相当，的关系相当，的关系相当，的关系相当，B B与与与与C C是同层次的，则是同层次的，则是同层次的，则是同层次的，则C C也应纳入系也应纳入系也应纳入系也应纳入系统。如：出门时穿雨鞋而不带伞，开小店卖盐而不卖酱油统。如：出门时穿雨鞋而不带伞，开小店卖盐而不卖酱油统。如：出门时穿雨鞋而不带伞，开小店卖盐而不卖酱油统。如：出门时穿雨鞋而不带伞，开小店卖盐而不卖酱油等是不可想象的等是不可想象的等是不可想象的等是不可想象的 一个卖立体画的小女孩一个卖立体画的小女孩一个卖立体画的小女孩一个卖立体画的小女孩2 2、边界外与边界内的独立性、边界外与边界内的独立性、边界外与边界内的独立性、边界外与边界内的独立性边界内的变化独立于边界边界内的变化独立于边界边界内的变化独立于边界边界内的变化独立于边界内。如：小企业扩张阶段的产品定价时无须考虑对市场价内。如：小企业扩张阶段的产品定价时无须考虑对市场价内。如：小企业扩张阶段的产品定价时无须考虑对市场价内。如：小企业扩张阶段的产品定价时无须考虑对市场价格的冲击格的冲击格的冲击格的冲击要素扩张法要素扩张法如研究孩子的成长问题：孩子本身、家长（家庭）、亲朋好如研究孩子的成长问题：孩子本身、家长（家庭）、亲朋好如研究孩子的成长问题：孩子本身、家长（家庭）、亲朋好如研究孩子的成长问题：孩子本身、家长（家庭）、亲朋好友（家族）、老师和同学（学校）友（家族）、老师和同学（学校）友（家族）、老师和同学（学校）友（家族）、老师和同学（学校）串联串联：人们在同一时间只能考虑一个方面的问题。问题得一个一个地想，即便是最简单的数学问题，也不能左脑思考一个，右脑思考一个。人类思维的局限性有没有例外？周伯通的双手互搏、奇人双手同时写不同的字、计算机的并联工作思维的串联性给我们思考整体与联系带来了困难。整合整合：大脑虽然是一个问题一个问题地思考，但也存在着整合功能。这一功能把在不同时间的问题都联系起来。看工程三视图，整合出零件的立体形态。2、结构元素：构成系统的最小组分或基本单元，即不可元素：构成系统的最小组分或基本单元，即不可再细分或无须再细分的组成部分。再细分或无须再细分的组成部分。机械系统，元素是不能再用机械方法分解的零件，机械系统，元素是不能再用机械方法分解的零件，而不是分子、原子；而不是分子、原子；一个句子是个系统，每个字词就是其元素，而不一个句子是个系统，每个字词就是其元素，而不是笔画。是笔画。人口系统以人为元素，细胞不是。人口系统以人为元素，细胞不是。人文社会系统一般无法划分出彼此界限分明的元人文社会系统一般无法划分出彼此界限分明的元素，称素，称要素要素为宜。如战争系统的要素是兵力、武为宜。如战争系统的要素是兵力、武器、士气、人心向背、战略战术等。器、士气、人心向背、战略战术等。广义结构含义：元素或要素之间的一切联系的总和。联系形式多样：时间联系、空间联系、持续的、瞬间的、确定性的、不确定性的结构：（略去无关紧要的、偶发的、无规则的联系）元素之间相对稳定的、有一点规则的联系方式的总和。结构种类：空间、时间；对称、非对称；深层、表层；硬结构、软结构子系统：在元素众多、结构复杂的系统中，元素子系统：在元素众多、结构复杂的系统中，元素之间有一种成团现象，一部分元素按某种方式更之间有一种成团现象，一部分元素按某种方式更紧密地联系在一起，具有相对独立性，有自己的紧密地联系在一起，具有相对独立性，有自己的整体特性。不同集团的元素之间往往不是直接相整体特性。不同集团的元素之间往往不是直接相互联系，而是通过所属集团而联系在一起。这类互联系，而是通过所属集团而联系在一起。这类集团称为子系统或分系统。集团称为子系统或分系统。系统是否需要划分为子系统，取决于系统元素的系统是否需要划分为子系统，取决于系统元素的种类、差异和联系方式的复杂性，而不在于元素种类、差异和联系方式的复杂性，而不在于元素多少。多少。3、功能系统的功能：环境对系统的输入导致系统相应的输出，这种系统与环境相互联系和作用过程的能力就是系统的功能。系统的功能很多，有好的，也有坏的。完整地了解系统功能是很难的，人们往往用特定输入条件下的特定输出、特定的环境因素下的系统的行为来说明功能。功能和结构，是观察系统的两个视角。功能和结构，是观察系统的两个视角。性能和功能系统在内部联系和外部联系中表现出来的特性和能力，成为系统的性能。系统行为引起环境中某些事物发生变化，成为系统的功能。如：可以流动是水的性能；利用水来输送木材是河水的功能。如果不同子系统之间有功能上的分工合作，即按如果不同子系统之间有功能上的分工合作，即按照功能划分子系统，就说该系统具有功能结构。照功能划分子系统，就说该系统具有功能结构。如：人体系统有消化、循环、免疫等子系统的划分；如：人体系统有消化、循环、免疫等子系统的划分；导弹系统有弹头、弹体、动力装置、控制装置等导弹系统有弹头、弹体、动力装置、控制装置等功能子系统的划分。高校教学单位的划分功能子系统的划分。高校教学单位的划分如果不同子系统彼此没有功能上的差别，划分为如果不同子系统彼此没有功能上的差别，划分为子系统仅仅是因为元素太多，必须分片管理，就子系统仅仅是因为元素太多，必须分片管理，就说该系统是非功能结构的。说该系统是非功能结构的。如：一个连队分为三个班管理如：一个连队分为三个班管理功能和结构一种流行观点：功能与结构有对应关系，功能决一种流行观点：功能与结构有对应关系，功能决定结构。定结构。如：一个球队的业绩和教练水平有很大关系如：一个球队的业绩和教练水平有很大关系但任意挑选但任意挑选1111个球员，再高明的教练也无法训练出个球员，再高明的教练也无法训练出世界级水平的足球队。世界级水平的足球队。系统的功能与环境有关系统的功能与环境有关如：高射炮打蚊子，如：高射炮打蚊子，某君在甲单位是一条虫，在乙单位是一条龙某君在甲单位是一条虫，在乙单位是一条龙总之，元素、结构、环境三者共同决定系统的功能总之，元素、结构、环境三者共同决定系统的功能4、层次一个客观对象，被认为是系统时，往往可以从不同的视角去观察其存在及特征，这就是系统层面的意思。视角有很多，不同的视角所观察到的内容和意思不同。如，可以从美学的视角观察建筑物，也可在力学结构的意义下看待。复杂的系统往往具有多个层次空间层次结构：要素之间的相互作用与其在系统内的空间位置密切关。如东西部经济差距时间层次结构：系统的变化与时间的变化相关联。如GDP的增长功能层次结构：系统的不同层次具有不同的作用。如企业各级管理层的权限二、系统思想1、古代2 2、近代、近代贝塔朗菲：1937年第一次提出一般系统论的概念，强调把有机体视作为一个整体，生命是一个开放系统，要从生物体与环境的相互作用中说明生命的本质，认为生物系统是分层次的。60年代出现了一系列关于系统的新学科、新理论：耗散结构、协同学、突变论、混沌学3、现代、现代4、经济学、经济学5、管理学、管理学三、系统论的基本规律与基本原理1.1.1.1.结构功能规律结构功能规律结构功能规律结构功能规律2.2.2.2.信息反馈规律信息反馈规律信息反馈规律信息反馈规律3.3.3.3.竞争协同规律竞争协同规律竞争协同规律竞争协同规律4.4.4.4.涨落有序规律涨落有序规律涨落有序规律涨落有序规律5.5.5.5.优化演化规律优化演化规律优化演化规律优化演化规律基本规律基本规律基本原理基本原理1.1.1.1.整体性整体性整体性整体性2.2.2.2.层次性层次性层次性层次性3.3.3.3.开放性开放性开放性开放性4.4.4.4.目的性目的性目的性目的性5.5.5.5.突变性突变性突变性突变性6.6.6.6.稳定性稳定性稳定性稳定性7.7.7.7.组织性组织性组织性组织性8.8.8.8.相似性相似性相似性相似性四、系统科学系统论控制论信息论耗散结构论协同学突变论一般系统论1924192419281928年奥地利理论生物学家年奥地利理论生物学家L.vonL.von贝塔朗菲多次发表文贝塔朗菲多次发表文章表达一般系统论的思想章表达一般系统论的思想,提出生物学中有机体的概念，强调必提出生物学中有机体的概念，强调必须把有机体当作一个整体或系统来研究，才能发现不同层次上须把有机体当作一个整体或系统来研究，才能发现不同层次上的组织原理。提出用数学模型来研究生物学的方法和机体系统的组织原理。提出用数学模型来研究生物学的方法和机体系统论的概念，把协调、有序、目的性等概念用于研究有机体，形论的概念，把协调、有序、目的性等概念用于研究有机体，形成研究生命体的三个基本观点，即系统观点、动态观点和层次成研究生命体的三个基本观点，即系统观点、动态观点和层次观点。观点。19371937年贝塔朗菲第一次提出一般系统论的概念。年贝塔朗菲第一次提出一般系统论的概念。1947194719481948年贝塔朗菲进一步阐明了一般系统论的思想，指出不论系统的年贝塔朗菲进一步阐明了一般系统论的思想，指出不论系统的具体种类、组成部分的性质和它们之间的关系如何，存在着适具体种类、组成部分的性质和它们之间的关系如何，存在着适用于综合系统或子系统的一般模式、原则和规律。用于综合系统或子系统的一般模式、原则和规律。一般系统论包括极广泛的研究领域，其中有三个主要的方面。一般系统论包括极广泛的研究领域，其中有三个主要的方面。关于系统的科学：又称数学系统论。这是用精确的数学语言关于系统的科学：又称数学系统论。这是用精确的数学语言来描述系统，研究适用于一切系统的根本学说。来描述系统，研究适用于一切系统的根本学说。系统技术：系统技术：又称系统工程。这是用系统思想和系统方法来研究工程系统、又称系统工程。这是用系统思想和系统方法来研究工程系统、生命系统、经济系统和社会系统等复杂系统。生命系统、经济系统和社会系统等复杂系统。系统哲学系统哲学:它研它研究一般系统论的科学方法论的性质究一般系统论的科学方法论的性质,并把它上升到哲学方法论的并把它上升到哲学方法论的地位。地位。控制论控制论的奠基人是诺伯特控制论的奠基人是诺伯特 维纳，他于维纳，他于19431943年在年在行为、目的和目的论行为、目的和目的论中，首先提出了中，首先提出了“控制论控制论”这个概念，第一次把只属于生物的有目的的这个概念，第一次把只属于生物的有目的的行为赋予机器，阐明了控制论的基本思想。行为赋予机器，阐明了控制论的基本思想。控制论是研究各类系统的调节和控制规律的科学。它是自动控制、通讯控制论是研究各类系统的调节和控制规律的科学。它是自动控制、通讯技术、计算机科学、数理逻辑、神经生理学、统计力学、行为科学等多技术、计算机科学、数理逻辑、神经生理学、统计力学、行为科学等多种科学技术相互渗透形成的一门学科。它研究生物体和机器以及各种不种科学技术相互渗透形成的一门学科。它研究生物体和机器以及各种不同基质系统的通讯和控制的过程，探讨它们共同具有的信息交换、反馈同基质系统的通讯和控制的过程，探讨它们共同具有的信息交换、反馈调节、自组织、自适应的原理和改善系统行为、使系统稳定运行的机制，调节、自组织、自适应的原理和改善系统行为、使系统稳定运行的机制，从而形成了一大套适用于各门科学的概念、模型、原理和方法。从而形成了一大套适用于各门科学的概念、模型、原理和方法。控制论的研究表明，无论自动机器，还是神经系统、生命系统，以至经控制论的研究表明，无论自动机器，还是神经系统、生命系统，以至经济系统、社会系统，撇开各自的质态特点，都可以看作是一个自动控制济系统、社会系统，撇开各自的质态特点，都可以看作是一个自动控制系统。在这类系统中有专门的调节装置来控制系统的运转，维持自身的系统。在这类系统中有专门的调节装置来控制系统的运转，维持自身的稳定和系统的目的功能。控制机构发出指令，作为控制信息传递到系统稳定和系统的目的功能。控制机构发出指令，作为控制信息传递到系统的各个部分中去，由它们按指令执行之后再把执行的情况作为反馈信息的各个部分中去，由它们按指令执行之后再把执行的情况作为反馈信息输送回来，并作为决定下一步调整控制的依据。输送回来，并作为决定下一步调整控制的依据。信息论信息论的创始人美贝尔电话研究所的数学家申农（信息论的创始人美贝尔电话研究所的数学家申农（C.E.ShannonC.E.Shannon），），他为解决通讯技术中的信息编码问题，突破发老框框，把发射信息他为解决通讯技术中的信息编码问题，突破发老框框，把发射信息和接收信息作为一个整体的通讯过程来研究，提出发通讯系统的一和接收信息作为一个整体的通讯过程来研究，提出发通讯系统的一般模型；同时建立了信息量的统计公式，奠定了信息论的理论基础。般模型；同时建立了信息量的统计公式，奠定了信息论的理论基础。信息论是关于信息的本质和传输规律的科学的理论，是研究信息的信息论是关于信息的本质和传输规律的科学的理论，是研究信息的计量、发送、传递、交换、接收和储存的一门新兴学科。信息论用计量、发送、传递、交换、接收和储存的一门新兴学科。信息论用数理统计方法来研究信息的度量、传递和变换规律。它主要是研究数理统计方法来研究信息的度量、传递和变换规律。它主要是研究通讯和控制系统中普遍存在着信息传递的共同规律以及研究最佳解通讯和控制系统中普遍存在着信息传递的共同规律以及研究最佳解决信息的获限、度量、变换、储存和传递等问题的基础理论。决信息的获限、度量、变换、储存和传递等问题的基础理论。信息论将信息的传递作为一种统计现象来考虑，给出了估算通信信信息论将信息的传递作为一种统计现象来考虑，给出了估算通信信道容量的方法。信息传输和信息压缩是信息论研究中的两大领域。道容量的方法。信息传输和信息压缩是信息论研究中的两大领域。这两方面又由信息传输定理、信源信道隔离定理相互联系。这两方面又由信息传输定理、信源信道隔离定理相互联系。耗散结构论耗散结构理论的创始人是伊里亚耗散结构理论的创始人是伊里亚 普里戈金普里戈金(Ilya Prigogine)(Ilya Prigogine)教授，由于教授，由于对非平衡热力学尤其是建立耗散结构理论方面的贡献，他荣获了对非平衡热力学尤其是建立耗散结构理论方面的贡献，他荣获了19771977年诺贝尔化学奖。年诺贝尔化学奖。耗散一词，原意是开放系统与外界进行的物质、能量、信息的交换运耗散一词，原意是开放系统与外界进行的物质、能量、信息的交换运动。耗散结构则是指远离平衡态的开放系统，通过耗散运动形成的一动。耗散结构则是指远离平衡态的开放系统，通过耗散运动形成的一种动态稳定的有序化结构，即由原来混浊无序的状态转变成一种在空种动态稳定的有序化结构，即由原来混浊无序的状态转变成一种在空间上、时间上或功能上的有序状态。耗散结构论探讨系统从无序转变间上、时间上或功能上的有序状态。耗散结构论探讨系统从无序转变为有序的条件、相干行为和机制，探讨耗散结构的形成和生长的动力为有序的条件、相干行为和机制，探讨耗散结构的形成和生长的动力学，研究怎样通过学，研究怎样通过“涨落涨落”的作用使系统有序化以及研究在什么情况的作用使系统有序化以及研究在什么情况下可以有效地运用耗散结构的概念和范畴。下可以有效地运用耗散结构的概念和范畴。耗散结构理论可概括为：一个远离平衡态的非线性的开放系统耗散结构理论可概括为：一个远离平衡态的非线性的开放系统(不管是不管是物理的、化学的、生物的乃至社会的、经济的系统物理的、化学的、生物的乃至社会的、经济的系统)通过不断地与外界通过不断地与外界交换物质和能量，在系统内部某个参量的变化达到一定的阈值时，通交换物质和能量，在系统内部某个参量的变化达到一定的阈值时，通过涨落，系统可能发生突变即非平衡相变，由原来的混沌无序状态转过涨落，系统可能发生突变即非平衡相变，由原来的混沌无序状态转变为一种在时间上、空间上或功能上的有序状态。这种在远离平衡的变为一种在时间上、空间上或功能上的有序状态。这种在远离平衡的非线性区形成的新的稳定的宏观有序结构，由于需要不断与外界交换非线性区形成的新的稳定的宏观有序结构，由于需要不断与外界交换物质或能量才能维持，因此称之为物质或能量才能维持，因此称之为“耗散结构耗散结构”(协同学协同学是协同学是2020世纪世纪7070年代初联邦德国理论物理学家哈肯创立的。年代初联邦德国理论物理学家哈肯创立的。协同学研究协同系统在外参量的驱动下和在子系统之间的相互协同学研究协同系统在外参量的驱动下和在子系统之间的相互作用下，以自组织的方式在宏观尺度上形成空间、时间或功能作用下，以自组织的方式在宏观尺度上形成空间、时间或功能有序结构的条件、特点及其演化规律。协同系统的状态由一组有序结构的条件、特点及其演化规律。协同系统的状态由一组状态参量来描述。这些状态参量随时间变化的快慢程度是不相状态参量来描述。这些状态参量随时间变化的快慢程度是不相同的。当系统逐渐接近于发生显著质变的临界点时，变化慢的同的。当系统逐渐接近于发生显著质变的临界点时，变化慢的状态参量的数目就会越来越少，有时甚至只有一个或少数几个。状态参量的数目就会越来越少，有时甚至只有一个或少数几个。协同学的主要内容就是用演化方程来研究协同系统的各种非平协同学的主要内容就是用演化方程来研究协同系统的各种非平衡定态和不稳定性衡定态和不稳定性(又称非平衡相变又称非平衡相变)。协同学中求解演化方程。协同学中求解演化方程的方法主要是解析方法，即用数学解析方法求出序参量的精确的方法主要是解析方法，即用数学解析方法求出序参量的精确的或近似的解析表达式和出现不稳定性的解析判别式。的或近似的解析表达式和出现不稳定性的解析判别式。突变论 突变论的创始人是法国数学家雷内托姆，他于突变论的创始人是法国数学家雷内托姆，他于19721972年发表的年发表的结构结构稳定性和形态发生学稳定性和形态发生学一书阐述了突变理论，荣获国际数学界的最高一书阐述了突变理论，荣获国际数学界的最高奖奖-菲尔兹奖章。菲尔兹奖章。“突变突变”一词，法文原意是一词，法文原意是“灾变灾变”，是强调变化过程的间断或突然，是强调变化过程的间断或突然转换的意思。突变论的主要特点是用形象而精确的数学模型来描述和转换的意思。突变论的主要特点是用形象而精确的数学模型来描述和预测事物的连续性中断的质变过程。预测事物的连续性中断的质变过程。突变论认为，系统所处的状态，可用一组参数描述。当系统处于稳定突变论认为，系统所处的状态，可用一组参数描述。当系统处于稳定态时，标志该系统状态的某个函数就取唯一的值。当参数在某个范围态时，标志该系统状态的某个函数就取唯一的值。当参数在某个范围内变化，该函数值有不止一个极值时，系统必然处于不稳定状态。内变化，该函数值有不止一个极值时，系统必然处于不稳定状态。很长时间以来，关于质变是通过飞跃还是通过渐变，在哲学上引起重很长时间以来，关于质变是通过飞跃还是通过渐变，在哲学上引起重大争论。突变论认为，在严格控制条件的情况下，如果质变中经历的大争论。突变论认为，在严格控制条件的情况下，如果质变中经历的中间过渡态是稳定的，那么它就是一个渐变过程。质态的转化，既可中间过渡态是稳定的，那么它就是一个渐变过程。质态的转化，既可通过飞跃来实现，也可通过渐变来实现，关键在于控制条件。通过飞跃来实现，也可通过渐变来实现，关键在于控制条件。系统哲学系统哲学系统观系统观 将将“系统系统”作为一个全新的科学范例引进以作为一个全新的科学范例引进以后，形成了对思想和世界观的系统观，主要涉及后，形成了对思想和世界观的系统观，主要涉及系统本体论、系统认识论以及人和世界的关系。系统本体论、系统认识论以及人和世界的关系。系统的基础科学系统的基础科学系统学系统学 在一般系统论、耗散机构、协同学的学科成在一般系统论、耗散机构、协同学的学科成果上，系统科学研究一般系统的基本概念、性质果上，系统科学研究一般系统的基本概念、性质以及系统进化的一般规律，其中包括研究一般系以及系统进化的一般规律，其中包括研究一般系统的几百年概念和性质的系统概念论；研究适用统的几百年概念和性质的系统概念论；研究适用于各种具体系统的一般演化模式和规律的系统进于各种具体系统的一般演化模式和规律的系统进化论；运用数学语言和严格演绎方法所建立的系化论；运用数学语言和严格演绎方法所建立的系统数学。统数学。系统科学的体系系统的方法科学系统的方法科学技术科学技术科学 是根据系统科学的基本概念和基本原理研究是根据系统科学的基本概念和基本原理研究系统方法的理论。其大致包括信息论、控制论、系统方法的理论。其大致包括信息论、控制论、大系统理论、运筹理论、经济系统理论等。大系统理论、运筹理论、经济系统理论等。系统的应用科学系统的应用科学系统工程系统工程 系统的应用科学是把系统基础科学的概念理系统的应用科学是把系统基础科学的概念理论和系统方法科学的理论方法具体运用到人们实论和系统方法科学的理论方法具体运用到人们实践活动之中，它把定量和定性相结合的系统思想践活动之中，它把定量和定性相结合的系统思想和系统方法处理大型复杂系统的问题，无论是系和系统方法处理大型复杂系统的问题，无论是系统的设计或组织建立，还是系统的经营管理，都统的设计或组织建立，还是系统的经营管理，都可以看成是一种工程实践，这就是系统工程。可以看成是一种工程实践，这就是系统工程。系统科学的体系结构图马克思主义哲学系统学运筹学控制论信息论各门系统工程自动化技术通信技术哲学基础科学技术科学工程技术系统科学的一般研究方法系统科学的一般研究方法 系统科学的研究模型系统科学的研究模型五、五、系统分析方法系统分析方法1、系统分析（systems analysis）概念 系统分析是系统综合、优化、决策、以及系统设计的系统分析是系统综合、优化、决策、以及系统设计的基础。系统分析指从系统的观点出发，对事物进行分析研基础。系统分析指从系统的观点出发，对事物进行分析研究，寻找可能采取的方案，并通过分析对比，为达到预期究，寻找可能采取的方案，并通过分析对比，为达到预期目标而选出最优方案，这样一个有目的、有步骤的探索和目标而选出最优方案，这样一个有目的、有步骤的探索和分析的过程称为系统分析。分析的过程称为系统分析。系统分析不同于其它分析技术，它必须从系统总体最优系统分析不同于其它分析技术，它必须从系统总体最优出发，采用各种分析工具和方法。系统分析不仅分析技术出发，采用各种分析工具和方法。系统分析不仅分析技术经济方面的有关问题，而且还分析包括政策、法令、社会经济方面的有关问题，而且还分析包括政策、法令、社会风俗、资源等环境因素，分析组织体制、信息等各方面的风俗、资源等环境因素，分析组织体制、信息等各方面的问题。问题。系统分析的目的通过系统分析找到解决问题的、实现目标的好方案系统问题系统分析最优或满意的方案系统分析的要素目的和目标目的和目标希望达到的目的和目标；希望达到的目的和目标；方案方案为达到目标所必需的技术和手段；为达到目标所必需的技术和手段；费用和效益费用和效益系统方案所需的费用和可能获得的系统方案所需的费用和可能获得的效益；效益；模型模型建立各种备选系统方案及其相应的模型；建立各种备选系统方案及其相应的模型；评价标准评价标准根据有关技术经济指标确定评价标准。根据有关技术经济指标确定评价标准。2、系统分析的步骤、系统分析的步骤明确问题。明确问题。目标选择。目标选择。系统方案综合（形成可供选择的系统方案系统方案综合（形成可供选择的系统方案）系统分析（建立模型）。系统分析（建立模型）。系统选择（最优化）。系统选择（最优化）。决策。决策。实施。实施。系系统统分分析析的的步步骤骤问题提出问题提出系统环境分析系统环境分析系统结构分析系统结构分析确定系统目标确定系统目标建模建模系统优化系统优化能否实现能否实现综合评价综合评价NY1）问题的提出：）问题的提出：对某一系统进行分析时，首先必须明确所要分对某一系统进行分析时，首先必须明确所要分析问题的目的和系统当前的状态，分析问题的构成、析问题的目的和系统当前的状态，分析问题的构成、范围、也就是要回答做什么？为什么要做？范围、也就是要回答做什么？为什么要做？2）系统环境分析：）系统环境分析：外部条件构成对系统的影响和约束，科学、技外部条件构成对系统的影响和约束，科学、技术、政治经济、文化、教育、人口、气候、生态等术、政治经济、文化、教育、人口、气候、生态等构成系统的环境因素。环境独立于系统控制，对系构成系统的环境因素。环境独立于系统控制，对系统产生影响。系统分析时，把握与系统有物资、能统产生影响。系统分析时，把握与系统有物资、能量、信息交换的主要外部条件，作为系统的环境因量、信息交换的主要外部条件，作为系统的环境因素加以分析。素加以分析。3）系统结构层次分析：）系统结构层次分析：系统分析中，重点研究各要素的特点、功能以系统分析中，重点研究各要素的特点、功能以及它们之间的相互联系和作用的方式，把握系统的及它们之间的相互联系和作用的方式，把握系统的结构。特别是结构的层次性。复杂的系统要通过层结构。特别是结构的层次性。复杂的系统要通过层次分析将之简化。次分析将之简化。4）确定系统目标：）确定系统目标：选定系统的总目标是系统分析的主要根据。遵循选定系统的总目标是系统分析的主要根据。遵循一般系统论的原则，即整体性原则和相互联系的原一般系统论的原则，即整体性原则和相互联系的原则。则。5）建立模型：）建立模型：通过模型技术，建立问题的数学或其它形式的通过模型技术，建立问题的数学或其它形式的模型。模型不是系统本身，而是对系统的描述、模模型。模型不是系统本身，而是对系统的描述、模仿或抽象，反映实际系统的主要特征。利用模型预仿或抽象，反映实际系统的主要特征。利用模型预测每一方案可能产生的结果，并根据其结果说明各测每一方案可能产生的结果，并根据其结果说明各方案的优劣。方案的优劣。6）系统优化：）系统优化：用最优化理论和方法，对所构造的系统模型进用最优化理论和方法，对所构造的系统模型进行最优化求解。有足够定量的因素，用数学的方法行最优化求解。有足够定量的因素，用数学的方法建立数学模型，运用运筹学等技术寻求最佳方案，建立数学模型，运用运筹学等技术寻求最佳方案，复杂问题可运用计算机求解。定量优化基础上，再复杂问题可运用计算机求解。定量优化基础上，再考虑定性因素进行综合、调整，使整体优化更合实考虑定性因素进行综合、调整，使整体优化更合实际。际。7）综合评价：）综合评价：对系统的对系统的 若干方案若干方案 进行优化后，还要进行综进行优化后，还要进行综合评价。几个替代方案各有千秋，需要按所制定的合评价。几个替代方案各有千秋，需要按所制定的系统指标体系，定出综合评价的标准，通过评价标系统指标体系，定出综合评价的标准，通过评价标准对各方案进行综合评价，确定各方案准对各方案进行综合评价，确定各方案 的优劣顺序，的优劣顺序，提供给决策者进行决策。提供给决策者进行决策。若决策者对上述方案不满意，则按前面的步骤，若决策者对上述方案不满意，则按前面的步骤，对因素进行调整，重新分析。若决策者对方案满意，对因素进行调整，重新分析。若决策者对方案满意，则实施之。则实施之。3、问题分析技术问题分析是以系统思想指导解决问题的一种方法。问题分析是以系统思想指导解决问题的一种方法。问题例：问题例：1 1）厂里的）厂里的A A号机器，产量始终没有达到设计产量的号机器，产量始终没有达到设计产量的80%80%，各种想法都试过，各种想法都试过，仍然没有解决问题。仍然没有解决问题。2 2）公司的主打产品挂壁式空调的返修率上升）公司的主打产品挂壁式空调的返修率上升3 3）女朋友突然对我很冷淡）女朋友突然对我很冷淡4 4）董事会要求公司利润比上年增长）董事会要求公司利润比上年增长15%15%，但公司似，但公司似乎无这么大的潜力，这是一个大问题。乎无这么大的潜力，这是一个大问题。注：问题注：问题4 4）不是问题分析技术解答的范围，因为这）不是问题分析技术解答的范围，因为这不是原因导致的绩效问题。不是原因导致的绩效问题。基于原因造成的绩效下降问题类型，从系统的角度基于原因造成的绩效下降问题类型，从系统的角度来讲，可以认为是系统的功能出了问题。根据结来讲，可以认为是系统的功能出了问题。根据结构决定功能的原理及功能与环境的关系，可以认构决定功能的原理及功能与环境的关系，可以认为是某一子系统的结构出了问题，或系统运行的为是某一子系统的结构出了问题，或系统运行的环境发生了改变，再或者是输入的变化。环境发生了改变，再或者是输入的变化。例如：企业的利润出现大幅下滑例如：企业的利润出现大幅下滑人事管理系统？产品质量？财务系统？市场环境？人事管理系统？产品质量？财务系统？市场环境？到底是哪里出了问题？到底是哪里出了问题？1 1）找到功能不正常的那个系统；）找到功能不正常的那个系统；2 2）再找出差错的具体位置。）再找出差错的具体位置。问题分析技术步骤问题定义：确认绩效下降已超出正常波动范围。问题定义：确认绩效下降已超出正常波动范围。不要给正常的人诊断疾病！不要给正常的人诊断疾病！从四个方面收集资料，组织信息从四个方面收集资料，组织信息问题确认：即发生问题的对象与范围的缩小；问题确认：即发生问题的对象与范围的缩小；发生地点：从空间方面描述记录绩效下降问题；发生地点：从空间方面描述记录绩效下降问题；发生时间：从时间特征描述与记录，如首发时发生时间：从时间特征描述与记录，如首发时间，频率、周期性规律间，频率、周期性规律问题广度，即问题的严重程度问题广度，即问题的严重程度分析可能的原因：找出逻辑上的相似对象比较在广义时空上、功能上、对象方面的差异，如打字速度慢，找一个快手比较一下动作的差异，就可找到自己打字慢的原因；针对可能的原因进行检验，排除法筛选证实真正的原因案例：美国石油运输技术方案的产生案例：美国石油运输技术方案的产生美国在阿拉斯加东北部地普拉德霍湾油田向本土运输原油问题是一个具有戏剧性却耐人寻味的真实故事。问题背景：油田每天有200万吨原油要运回美国本土，油田处于北极圈内，海湾常年处于冰冻状态，最低气温在-50摄氏度以下。一开始很自然地产生两个方案