管理系统工程导论课件_系统工程导论课件

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第一章：系统思想：关于事物的整体性观念、相互联系观念、演化发展的观念。系统的定义：是由相互依存，相互作用的若干要素结合而成的具有特定功能的一个整体。系统特征：整体性、集合性、相关性、层次性、相对性、目的性、环境适应性。系统分类：自然系统和人工系统；实体系统和概念系统；动态系统和静态系统；开放系统和封闭系统；其他。耗散结构理论：通过消耗外部的信息资源来使系统内部更为合理，向有序方向发展。1.开放系统是产生耗散结构的必要前提； 2.非平横态是有序之源；耗散结构——平衡结构 系统原理——复杂适应系统理论（CAS）：正反馈、非线性作用 钱学森：一般系统分类：1.简单系统（小系统、大系统），2.巨系统（简单巨系统、复杂巨系统（一般…，特殊…））简单系统的分析和处理： 小系统：直接还原和综合 ； 大系统：直接…，借助大型或巨型计算机； 简单巨系统：统计力学、自组织理论、耗散结构理论和协同学； 第三章： 霍尔“三维结构”模式：主要针对对象：工程系统—硬系统； 主要目标： 对系统工程一般过程清楚描述，实现最优化。基本内容：将系统的整个管理过程分为前后紧密相连的6个阶段和7个步骤，同时考虑为完成这些阶段和步骤所涉及的领域知识。时间维（X轴）：1.规划阶段（系统调研；明确目标；设计思想；初步方案；制定方针、政策、规划）、2.设计阶段（可行性分析（社会、经济、技术等方面）；提出方案；优化方案）、3.研制阶段（实施研制方案（围绕总目标，注重人财物的结合）；拟定生产计划）、4.生产阶段（部件（子系统）的生产、开发、研制；总系统的协调集成等）5.运行阶段（安装、调适、运行；完全系统目标）、6.更新阶段（评价、改进、更新）逻辑维（Y轴 方法和步骤）[核心]：1.明确问题（收集资料、摸清状况、抓住实质）2.确定目标（确定目标的原则：长远观点；总体观点；明确性；区分主次、轻重缓急；权衡先进性和可行性一般工程项目目标：运行目标、经济目标、社会目标、环境目标）3.系统综合：结合系统的性质、目标、环境、条件等，提出备选方案（系统综合应反复进行；综合与分析是紧密相连的）备选方案的特点：强壮型、适应性、可靠性、可操作性； 4.系统分析：应用系统工程方法技术，对备选方案进行比较分析（建模、仿真、实验、计算、推理）特点：可能发现更好的新的备选方案；系统工程的大量工作集中于系统分析5.方案优化：对系统分析的结构进行正确的评价，筛选出符合目标要求的最佳方案评价对象：系统的备选方案； 评价依据：指标体系与分析结果评价目的：优选方案评价结果：备选方案与目标的一致性程度评价过程：又一次综合的过程。6.作出决策7.付诸实施 知识维（Z轴）：主要专业：工程技术、医学、建筑、商业、法律、管理、社会科学、艺术 霍尔管理矩阵：在三维结构中，时间维中的每一阶段和逻辑维中的每一步骤所对应的点可用代表一项具体的管理活动。那么6个时间阶段和7个逻辑步骤构成一个6*7的矩阵矩阵的特点和作用：二维结构；显示阶段工作与整体进程；明确各项具体工作在全局中的地位和作用；总览全局；全面完整，免于漏项，遵守规律，符合逻辑，目标明确，有利于实施，提高工作效率和经济效益 切克兰德“调查学习模式”： 针对对象：软系统（社会经济系统、经营管理系统）切克兰德的“调查学习”核心：“调查”、“学习”，方法：模型与现状比较目标：改善现有系统切克兰德的“调查学习“软方法流程：问题现状说明（通过调查分析，对所研究的软系统的现状作出说明）→弄清关联因素（初步弄清与现状有关的各种因素及其相互关系）→建立概念模型（在难于建立准确的数学模型的情况下，用结构模型或语言模型来描述系统现状）→比较（将概念模型与现状进行比较，找出符合决策者意图而且可行的方案）→改善概念模型（随着分析的不断加深和”学习“的深入，对模型加以改进，找到更合适的模型）→实施（将方案付诸实施）两种方法论的对比： 针对对象：硬系统、软系统； 目标：最优化、不良结构系统问题议题； 方法：定量分析与评价、调查学习分析过程：结构化顺序式、循环式 从定性到定量的综合集成方法： 钱学森 1980年代针对对象：复杂系统，开发的复杂巨系统特点：1.一种从整体上研究和解决问题的方法； 2.采取人机结合以人为主的思维方法和研究方式；3.强调对不同层次不同领域的信息和知识综合集成； 4.实践形式—“从定性到定量综合体的研究讨论厅体系“综合集成的实质：人（专家经验）+数据与信息+计算机技术=人—机系统→整体优势与功能→解决问题 技术与手段：人工智能；人—机结合人脑逻辑思维:微观、定量人脑形象思维：宏观、定性 综合集成研讨厅体系：是综合集成方法运用的实践形式和组织形式。有三部分构成：机器体系（计算机为核心高技术集成）专家体系（科、技、政、文各领域、层次）知识体系 物理—事理—人理（WSR）系统方法论：特点： 将物、事、人通过物理、事理、人理三方面结合起来，利用人的理性思维的定性、连续、多层次、阶序性，以及形象思维的综合、灵活和创意性，去组织实践活动，以产生最大的效益和效率。基本概念： 物理：遵循物质运动的规律，工艺流程、技术路线、物理化学变化事理：处理事务的规律，如何把事办好人理：以人为本，重视人的经验情感，协调人与人、人与事之间的关系，调动人的积极性。理论过程：理解领导意图—调查分析（物理）—形成目标—建立模型（事理）—协调关系（人理）—提出建议 第四章： 系统分析是进行系统研究帮助进行有效决策的一种方法。在若干选定的目标和准则下，分析构成各项事务的许多系统的功能及其相互之间的关系。利用系统方法，制定可行方案。并推断可能产生的效果，以期寻求对象系统整体效益最大的策略系统分析的目的：辅助决策方法：系统方法作用：使决策者充分考虑各种可能选择； 有效利用人、财、物等资源；有效达到系统目标系统分析的要素： 内容：1.通过分析，明确所要达到的目的和目标 2.确定达到期望目标所需要的设备、技

术和其他资源情况； 3.建立各种替代方案所需要的模型； 4.计算和估计实现各种可行方案所需要的费用和产 生的效益 5.通过一定的判别准则选择最优方案系统分析要素：问题、目的与目标、替代方案、模型、评价标准、决策 系统分析的步骤：界定问题—确定目标—提出方案—建立模型—分析效果—综合评价—（满意否）建议可行方案对系统分析步骤的理解：1.重视做好初步分析（5W1H方法是做好这段工作的基本线索）2.在规范分析中适当重视定量化、形式化分析（一般应尽可能地建立结构模型、数学模型或方针模型）3.在综合分析过程中应注意定性判断和定量分析的结合4.环境分析贯穿系统分析全过程5.在管理系统分析过程中，具体过程可能有一定调整。系统分析的方法: 系统分析的核心是一种分析研究系统的思路;定量方法:统计学、运筹学中个模型化与最优化方法、计量经济性、系统动力性、控制论、信息论等等定性方法：目标分析法，比较分析法、因果分析法等系统分析中的创造性方法与技术： 1.提问法（检核表法，是根据需要研究的对象，列出相关的问题，形成检核表，然后一个个核对讨论，从而发掘出解决问题的大量设想的创造性技术）：①5W1H/5W2H ②检核表法2.列举法（二次会议法）： 第一阶段，列举缺点； 第二阶段：探讨改进方案3.头脑风暴法： 会议规则：1.讨论问题不宜过小，不得附加各种约束条件2.强调设想新奇3.强调设想数量多4.鼓励与他人的设想结合提出新想法5.不允许私下交谈6.与会者一律平等7.不允许对提出的创造性设想做判断式结论8.不允许批评或指责别人设想9.不得以集体或权威意见的方式妨碍他人提出设想10.提出的设想部分好坏，一缕记载下来系统分析应注意的问题：忽视对问题的审定；过早得出结论；过分重视定量化或过分重视模型；模型选用不当；忽视系统分析的原则，抓住不准重点；数据有误；忽视主观因素 系统环境：相对于作为考察和研究对象的系统，它之外的一切与它相关联的、对系统产生影响和作用的事物构成的集合 系统环境分析的意义：1.环境是提出系统工程课题的来源2.课题的边界确定需要考虑环境因素3.系统分析的资料取自于环境4.系统的外部约束通常来自环境5.系统分析的质量要由系统所在环境提供评价资料。环境因素的分类;宏观与微观环境因素；直接和间接环境因素；可控与不可控环境因素；环境范围：国际、国内、区域；具体行业或领域特有的环境；常用基本分类（物理和技术环境，经济和事物，社会环境）环境分析的常用方法： 1.SWOT分析法2.情景分析法（通过未来情景的设定和描述来考虑和分析系统）主要步骤：①明确情景描述的目的、基本设想和范围 ②对预测对象的历史情况和现实情况进行分析，在此基础上对其发展趋势和未来状态进行分析预测③结合先相关数据资料，获得预测的定量数据④拟定实现目标的备选方案 系统目标分析的意义：是系统分析与设计的出发点，是系统目的的具体化。系统目标的正确与否决定了系统的发展方向和成败 系统目标分析的目的：1 论证目标的合理性、可行性和经济性2.获得分析的结果—目标集 系统目标分析的要求：稳妥、全面、目标体系 系统目标的种类：整体目标和分目标；战略目标和战术目标；近期目标和远期目标；单目标和多目标；主要目标和次要目标 系统目标的确定：总目标的确定—建立系统目标集（目标树、确定目标系统的主要原则、确定目标系统的方法、目标冲突与协调）—目标冲突的分析—目标冲突的调节—目标间的价值权衡 系统结构：是系统结构保持整体性和使系统具备必要的整体功能的内部依据，是反应系统内部要素之间的相互联系、相互作用的形式的形态化，是系统中要素的秩序的稳定化和规范化。集合性、相关性和阶层性构成系统结构的主体内涵；而整体性是系统内部综合协调的表征；环境适应性是系统外部协调的表征。价值分析：用最低的产品寿命周期总成本来实现产品必要功能的一项研究、分析和设计的系统管理技术和有组织的活动。它包含三个要点：1.价值分析的目标是以最低的成本获得必要的功能； 2.其核心是功能分析，确定必要功能，剔除多余功能； 3.价值分析是一种有组织的努力。价值=功能/成本功能：产品的使用价值成本：产品寿命周期成本，含实现成本和使用成本 系统相关性分析：系统的功能属性不仅取决于组成要素的质量和合理性，还要取决于要素间的所保持的某些关系。这些关系可能涉及空间结构、排列顺序、相互位置、松紧程度、时间序列、力学或热学特性、信息传递结构、组织形式、管理模式等等方面。二元关系是相关关系的基础，其他关系都是在二元关系基础发展起来的；对复杂系统可先进行二元关系分析；具体可采用矩阵分析、因果分析等方式。二元关系的意义;明确系统要素的重要程度、输入输出关系、关系性质、对目标的影响等等。系统阶层分析的必要性和重要理论依据：系统都是以多层形式存在的。对于哪些因素应属于同一阶层，以及阶层之间应保持何种关系，以及阶层层数和阶层内要素的数量等都有许多重要的关系，对于这些关系研究将从系统本质上加以深入对系统结构的认识，从而揭示事物合理存在的客观规律。系统阶层分析的主要内容：解决系统分层及各层组成及规模合理问题。1.系统的分解：2.系统的协调；系统阶层分析的标准：1.传递物质、信息和能量效率、质量和费用； 2.功能团有个合理结合和归属问题。系统整体性分析：整体性是系统结构分析的核心，是解决系统整体协调和整体最优化的基础。整体优化的可能性：1.要素集：关系集合阶层关系的合理分析是在可行范围内讨论的； 2.在对于给定目标要求下，要素集、关系集和阶层关系将有多种结合方案； 3.对于一定的价值目标，改变要素集、关系集和阶层关系的结合状态，可以看出系统输出的变化状态及优化方案。整体性分析内容：1.建立评价指标体系，以衡量和分析系统的整体结合效果； 2.建立反映系统特性的要素集、关系集和阶层关系结合模型； 3.建立结合模型的优选程序。提高系统整体效果的规律：“各司其职”、各组成部分必须按系统整体目标进行有序化、注意整体中协调环节和 链接部分、调整和处理系统中的矛盾成分和落后环节。系统评价的前提：熟悉方案；方案的评

价指标或标准系统评价的基本原则：要保证评价的客观性；保证方案的可比性；评价指标要集成系统；评价指标应符合国家的方针政策 系统评价的步骤：1.对各评价方案做简要说明； 2.确定由各分项大类和指标组成的指标体系或评价指标系统图 3.确定各大类及单项评价指标的权重，进行整体权衡；4.进行单项评价，查明各项指标的实现程度；5.进行单项评价指标的综合，得出大类指标的价值；6.进行综合评价，综合各大类指标是价值和总价值 评价指标体系的构成：政策性指标、技术性指标、经济性指标、社会性指标、资源性指标、时间性指标 制定指标体系的几个问题：1.指标的大类和数量问题 2.个指标间的相互关系问题 3.指标体系的提出和确定 系统评价指标权重的确定方法：相对比较法、连环比率法、两两比较法、专家调查法 相对比较法（简单两两比较法）： 1：比…重要；0.5：同样重要 0：比…次要对角线元素不可填；为防止某指标权重为0可设置一虚拟指标（其重要性低于所有指标）连环比率法：步骤：1.将评价指标以任意顺序排列；2.从上至下以邻近下一指标为基准进行判断；3.把最下面的指标分数设为1，重新修正；4.规范化 层次分析法（AHP）：步骤：1.构建问题的层次结构模型； 2.层次单排序：建立判断矩阵，计算相对权重，一致性检验； 3.层次总排序：计算组合权重，得方案优劣排序 第五章：系统模型系统定义：由相互依存、相互作用的若干要素结合而成的具有特定功能的一个整体。模型定义：模型是实际系统的抽象或简化表示。模型的特征：1.是现实世界一部分的抽象或模仿； 2.能表征实际系统的本质属性和主要特征；3.表明了有关因素间的相互关系 模型的分类：按表达形式：概念模型、数学、实物、图表、软件；按用途：功能模型、结构、计划、决策、评价； 按特性：静态与动态、确定性与不确定性、线性与非线性…… 构造模型的一般原则：兼顾模型的现实性和易处理性；通过方框图简化系统内部关系；根据研究目的确定模型的相关信息；注重信息的准确性；注意集结性 构造模型的一般方法：直接分析法、数据分析法、比拟思考法（类比）、传递函数法、状态空间法 构造模型的步骤：1.明确构模的目的和要求； 2.收集资料和数据； 3.对系统进行一般语言描述；4.弄清系统中的主要原因及相互关系； 5.确定系统结构； 6.估计模型中的参数； 7.实验研究； 8.必要修改 结构模型：系统的结构分析与结构模型；是表明系统各要素之间相互关系的模型 在邻接矩阵中，全0的行对应的点为汇点，即无线段离开该点，为系统的输出要素；全0的列对应的点为源点，即无线段进入该点，为系统的输入要素 可达矩阵中的行元素，如果只有对角线元素为1，其余均为0，则该元素为汇点；列元素，如果只有对角线元素为1，其余均为0，则该元素为源点 解释结构模型化技术（ISM）： 核心：通过对可达矩阵的分析处理，建立系统问题的递阶结构模型 可达集：一个要素最终会影响到的要素的集合；先行集：影响某个要素的要素集合起始集：整个系统的源点的集合； 终止集：…… ISM工作原理：1.提出问题，组建专家组，收集并初步整理问题，形成初步的意识模型；2.意识模型的具体化、规范化和系统化。包括通过人机对话，确定系统要素及其二元关系；利用关系传递性，推导系统可达矩阵；可达矩阵分解、缩约和简化，推导反应系统递阶结构的骨架矩阵并进一步推导系统递阶结构模型； 3 通过对要素的解释说明，建立系统解释结构模型；4.将解释结构模型与意识模型对比分析，得出分析结果。可达集R(Si);先行集A(Si)；共同集C(Si)起始集B(S)={ Si |C(Si)=A(Si)}终止集E(S)={ Si |C(Si)=R(Si)}