第二章 系统工程理论与方法论.pdf

第二章 系统工程理论与方法论 一 系统工程理论 二 系统工程方法论 三 系统分析 1 一 系统工程理论 钱学森提出现代科学技术的体系结构 一 系统工程理论 系统工程理论基础及工具 一般系统论  1一般系统论产生背景  实验科学时代的还原论  主要任务是分析事物内部细节，收集、整理资料，客 观上要求人们分门别类地进行研究，因而科学的主要 趋势是分化，与之相适应的是分析解剖法。  2一般系统论的产生  20世纪20年代美籍奥地利生物学家冯·贝塔朗菲在对生 物学的研究中发现把生物分解的越多，反而会失去全 貌，对生命的理解和认识反而越来越少。因此开始了 理论生物学研究，创立了一般系统论。1945年《关于 一般系统论》的发表，成为系统论形成的标志。 一般系统论  3一般系统论的基本观点  系统整体性 ①要素和系统不可分割 ②系统整体的功能不等于各组成部分的功能之和 ③系统整体具有不同于各组成部分的新性质或功能  系统的开放性 系统与环境不断进行物质、能量和信息的交换  系统的动态相关性 要素、系统和环境三者之间的关系及其对系统状态的影响  系统的层次等级性 系统是有结构的，而结构是有层次、等级之分的。  系统的有序性 一是系统结构的有序性。二是系统发展的有序性 一般系统论  4系统方法论的启示  系统方法论主张以系统的观点去看整个世界，不能片面、孤 立地看问题。  系统方法论主张以思辨原则代替实验原则，不能机械地看问 题  系统方法论主张以整体论代替还原论。对事物的层层剖析， 弱化事物各部分间的联系，认为整体是部分的简单加和，这 种思想不利于从总体把握事物，对事物的整体功效认识不清  系统方法论主张以目的论代替因果论。 控制论  研究动态系统在变的环境条件下，如何保持平衡状态 或稳定状态的科学。 1控制论的产生 维纳（Norbert Wiener）于1948年出版了《控制论》一书，他对 控制论（Cybernetics ）的定义是：“关于动物和机器中控制和 通信的科学。” 2维纳的控制论阐述了两个根本观念：  ①一切有生命、无生命系统都是信息系统。无论是机器还是 生物，都存在着对信息进行接收、存取和加工的过程。  ②一切有生命、无生命系统都是控制系统。一个系统一定有 它的特定输出功能，必须有相应的一套控制机制 控制论 3控制论对系统工程方法论的启示 （1）黑箱一灰箱一白箱法 （2）功能模拟法 以功能和行为的相似性为基础，用 模型模仿原型的功能和行为的一种方法。 （3）形式化、数量化、最优化方法 控制论的提出促使人们对系统采用形式化加以抽 象，进行数量化加以定量描，并寻求系统的最优 化。 信息论 1信息论产生 20世纪40年代末产生，其主要创立者是美国的数学家申农和维 纳 2 申农将信息定义为“两次不定性之差”，即“不定性减少的量” 。  信息(量)=通信前的不确定性—通信后尚存的不确定性  信息量  度量信息大小的量。在申农的信息论中，信息被看作系统不确定 性的减少。信源产生的通信信息，正是概率论中所研究的随机现 象。信息的定量描述就可用概率的方法来实现。  反常的事件比正常的事件所含信息量大，稀有事件比正常事件所 含信息量大等。概率小的事件发生时所含的信息量大，如P （i)＝ 1/10所含的信息量很低，p （i）＝1/10000所含的信息量很高。 如果事先知道某事情肯定会发生，出现概率为1，有消息告诉我 们这件事的确发生了，并