淄博自考考试大纲系统工程考点

1.课程简介:

   《管理系统工程》是以系统思想为中心的一类新型科学群。它包括系统论、信息论、控制论、耗散结构论、协同学以及运筹学、系统工程、管理技术等。

该课程有三个特点:

(1)研究对象广泛;

(2)是一门跨学科的应用学科;

(3)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。

2.教学目的:

   该课程在系统论、控制论、信息论思想指导下，以大型复杂系统为研究对象,通过对管理系统工程基本知识的介绍，使学生对管理系统工程的性质、任务、作用有一个初步的认识,了解系统管理的思想，能够运用系统的思维方式分析问题，掌握系统工程的基本方法和技巧,运用所学知识、观点、和方法解决实际问题，从整体观念出发探求管理活动的最优计划、最优组织、最优方案和最优控制,使管理系统发挥出整体优化功能，以获得最佳经济效益和社会效益。

第一章系统科学的形成及体系结构

第一节系统科学的产生和发展

   系统科学(
System
Science
)作为一门科学有它产生、发展、形成的过程，而且由于系统科学是一门横断科学,它既涉及自然科学、工程技术等领域，也与社会科学的很多学科有紧密联系,因此系统科学发展的历史与整个人类发展历史是紧密相连。

   从总体上看来,系统科学的发展大体上经历了三个阶段，即系统思想产生和形成;
定量的系统科学方法的建立;综合的系统科学体系构建三个阶段。

一、系统科学产生的历史背景(系统思想产生和形成)

(一)客观世界是一个多层次、多因素、多过程的大系统从结构上看----多层次

从内容上看-----多因素

从时间上看-----多过程

特点:相对独立，互相关联。(二)大规模改造世界的斗争使人们逐渐认识到必须从系统的角度考虑和处理问题

1中国古代朴素的系统思想及应用

(1)阴阳八卦说

《易》有太极，是生两仪,两仪生四象,四象生八卦。

太极:天地万物产生的本原

两仪:

阴:消极、退守、柔弱、地、秋、月、夜、女、黑、冷、降阳:积极、进取、刚强、天、春、日、昼、男、白、热、.....四象:春夏秋冬、东西南北、阴阳刚柔、金木水火..

八卦:乾、坤、震、巽(xun)、坎、离、艮(gen)、兑

     天、地、雷、风、水、 火、山、泽

实质:

a强调观物取象，不是孤立地看待各种现象;

b.强调万物交感;C.将阴阳作为事物变化根据的基本范畴，是对自然界变化中不同系统力量或功能的概括。

(2)阴阳五行说

五行:金、木、水、火、土

五音、五谷、五色、五脏、五....

木生火、火生土、土生金、金生水、水生木。

(顺次相生)水克火、火克金、金克木、木克土、土克水。

(3)老子

“天下万物生于有，有生于无”，“无，
名天地之始，有,名万物之母”，。

"道生一，一生二，二生三，三生万物。

(4)中医理论

我国中医理论也充分体现了系统科学的思想。

古代中医理论强调了人体各器官之间的联系、生理现象与心理现象的联系、身体状况与自然环境的联系,把人的身体结构看作是自然界的一个组成部分,认为人体的各个器官是一个有机的整体，
将治病看作一个系统的、动态的控制过程。

(5)丁谓盖皇宫

   北宋真宗年间，皇城失火,宫殿烧毁，大臣丁谓主持了皇宫修复工程。他采用了一套综合施工方案
，先在需要重建的大道上就近取土烧砖，在取土后的深沟中引入汴水，形成人工河，再由此水路运入建筑材料，从而加快了工程进度。皇宫修复后，又将碎砖废土填入沟中，重修大道。使烧砖、运输建筑材料和处理废墟三项繁重工程任务协调起来，从而在总体上得到了最佳解决，一举三得，节省了大量劳力、费用和时间。

(6)都江堰水利工程

   都江堰水利工程在四川都江堰市城西，是全世界至今为止，年代最久、唯一留存、以无坝引水为特征的宏大水利工程。2
2
00多年来，至今仍然连续使用,
发挥着巨大效益。

   都江堰由"鱼嘴”
分水堤、“
飞沙堰"溢洪道、“
宝瓶口”引水口三大部分构成,科学地解决了江水自动分流、自动排沙、控制进水流量等问题，消除了水患，使川西平原成为“天府之国”。目前灌溉面积已达40余县，超过一千万亩。

都江堰水利工程的三个子工程融为一个整体,巧妙配合，实现了彻底排沙、最佳水量的自动调节的作用。

2、外国古代朴素的系统思想

(1)赫拉克里特---一世界是包括一切的整体

(2)亚里士多德---一般来说，所有的方式显示,全体并不等于部分的总和。

(整体大于部分的总和。)

3.人类改造世界过程中出现的问题

随着生产的不断发展，人类对自然界的认识越来越深刻,
此时却产生了忽略系统整体特性研究的倾向。

(1)随着物质生产的进一
步集约化、专业化、社会化、国际化，不同行业、不同部门、不同地区之间的联系越来越密切，相互影响和依赖越来越大。   
(2)随着人类改造自然的规模越来越大和程度的日益加深，人类和自然界之间的复杂关系也进一步
暴露出来。

(三)现代数学、计算技术和信息科学的发展为系统科学的产生和发展创造了条件

(定量的系统科学方法的建立)   主要体现在两个方面:一是使系统思想、系统方法定量化、科学化，使之成为具有坚实的数学理论基础的，能够定量地处理系统各组成部分联系关系的科学方法;二是计算机与信息技术的应用，为系统思想、系统方法的实际运用提供了强有力的工具。正是由于上述两个特征，才使得系统思想方法从一种哲学思维逐步形成了独特的系统理论，并在此基础上形成了一门专门的科学-----系统科学。

三、系统工程在我国的发展及应用

   
上世纪50至60年代，我国的-
-些研究机构和著名学者为SC的研究与应用作了理论.上的探讨、应用上的尝试和技术方法上的准备。其主要标志和集中代表是钱学森的《工程控制论》、华罗庚的
《统筹法》和许国志的《运筹学》

   我国大规模地研究与应用SF是从上世纪80年代初开始的。_上世纪90年代以来，SE在与企业发展结合、与现代信息技术结合、与实施可持续发展战略结合、与思维科学结合等方面已具有显著结果和强劲势头。

第二节系统科学的研究对象和体系结构

(综合的系统科学体系构建)

一、系统科学的研究对象

系统科学是研究一般系统的类型、性质、相互关系以及运动机理和规律的科学。

系统科学就是从系统的着眼点和角度去研究整个客观世界。

二、现代科学技术的体系结构1.横向四个层次:哲学--基础科学--技术科学--工程技术

2.纵向六大部类:自然科学---社会科学-一数学科学--系统科学--
-思维科学---人体科学。

三、系统科学的体系结构1.系统科学的基础科学:-一般系统论(贝塔朗菲)，信息论(申农),控制论(维纳),耗散结构理论(普利高津)，协同学(哈肯)，突变论(托姆)。2.系统科学的技术科学:系统方法，运筹学，计算科学。

3.系统科学的工程技术:系统工程。

第三节研究系统科学的意义和作用

一、改变了人们的科学思维方式系统思想的出现,彻底改变了人们的思维方式,从以实物为中心转向以系统为中心，使人们在改造世界的活动中，逐步地认识并揭示出客观世界的本质联系和内部规律。二、在实践上对人类社会产生了巨大影响

1.商船高射炮问题

2.商船护航问题3.阿波罗登月计划(
1958-1969年)

4.治理污染5.引滦入津城市供水工程

6.人口规划

7.市政建设8.全面质量控制TQC
(TotalQualityControl)

9.并行工程CE(ConcurrentEngineering)

10.企业经营过程再造IPR

11.计算机集成制造系统CIUS

12.可持续发展战略(StrategyforSustainableDeveloping)   问题:人口快速增长，自然资源加速耗竭,环境污染加剧造成生态灾难,社会分配严重不公。   可持续发展:既满足当代人的需要，又不损害后代人满足需要的能力的发展。包括经济可持续发展、社会可持续发展、生态可持续发展。

第二章系统的基本概念及特征

第一节系统的定义及分类

一、世界的组成世界由物质、能量、信息组成。

二、系统的定义及特性(一)系统的定义:系统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整体。   系统概念是系统工程的基础。

(二)系统的特性

1.整体性

2.层次性

3.相关性

4.目的性

5.环境适应性

实例:城市交通综合系统   城市交通综合系统是一个庞大的动态系统

,它本身的状态是随时间变化而变化的。

其结构如图所示:

从结构图可以看出,城市交通系统具有以下四个特性:

(1)整体性   城市交通系统是由人、车、道路、设施、管理、环境等许多子系统组成的综合性整体,各子系统从属于这个整体,而整个城市交通系统又是更庞大的城市系统中的子系统。

(2)层次性

(3)相关性

   城市交通系统内部各子系统、各子系统要素之间是有机联系、相互依存又相互作用的。

(4)目的性

   城市交通系统具有特定的目的。这就是:为人们从事各种活动提供必要的物质条件和空间活动条件，井达到安全、快速、高效、舒适的目的。

(5)环境适应性

   城市交通系统处于社会环境之中,受周围环境的影响和制约，并与周围环境相协调。

三、系统的分类1.从系统的自然发展层次来看:无机系统，生物系统,社会系统。由自然界的无机物质构成的系统称为无机系统。(无目的系统)

由有生命的物质构成的系统称为生物系统。

以人为基本单位(要素)的系统称为社会系统。

社会系统和生物系统又统称目的系统。2.从系统的形成原因来看:自然系统，人造系统。

3.从系统与环境的关系来看:
封闭系统,开放系统。

4.从系统的状态与时间的关系来着:静态系统，动态系统。

5.从系统组成要素的属性来看:
实体系统,概念系统。

   实体系统是由实物组成的系统，包括人造物与自然物所组成的系统。而概念系统则是由概念、原理、方法、法则、制度、程序等非实物所组成的系统。

   实体系统与概念系统多数情况下不可分割。概念系统为实体系统提供方法与策略，而实体系统则是概念系统的物质基础和服务对象。

6.从系统的复杂程度来看:
普通系统，大系统。7.从系统具体对象的性质来看:经济系统，管理系统，教育系统，农业系统，工业系统，军事系统讨论:列出自己所熟悉的几个典型系统，分析其系统的特性。

第二节系统的结构与功能

一、系统与要素的关系1.系统通过整体作用支配和控制要素2.要素通过相互作用决定系统的特性和功能

3.系统和要素的概念是相对的

二、系统的结构   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，即系统内诸要素相互依赖、相互作用的内在方式。结构是系统的普遍属性，凡系统都有结构,系统目的是靠系统功能实现的,而系统的整体功能是由系统结构所决定的。

1.系统结构的稳定性。   系统结构的稳定性就是指系统总是趋向于保持某一状态。
稳定性是系统存在的一个基本特点。   系统结构的稳定性是相对的，系统的结构不仅在量的方面可以逐渐变化，而且在一定条件下还可以产生质的飞跃。所以系统的结构具有既稳定又可变的两重性。2.系统结构的层次性。系统结构的层次性包括等级性和多侧面性两重含义。

3.系统结构的相对性。

   在系统结构的无限层次中，高-级系统内部结构的要素又包含着低级系统的结构，复杂大系统内部结构的要素又是一个简单的结构系统。
因此，结构与要素是相对于系统的等级和层次而言的。

4.系统结构的开放性。

   任何系统总是存在于一定的环境之中,总要与外界进行物质、能量和信息的交换，系统的结构在这种交换过程中总是由量变到质变,不断变化，这就是系统结构的开放性。

三、系统的功能

1、功能的概念   系统的功能是指系统接受物质、能量和信息并予以转换,产生另一种形态的物质、能量和信息的能力,即系统与外部环境相互作用的能力。   系统结构说明的是系统的内部状态和内部作用，而系统功能所说明的是系统的外部状态和外部作用。系统功能的发挥,既有受环境变化制约的-面,又有受系统内部结构制约的一面。

2.功能方法(1)功能分析方法
a.要素一功能分析法(工程系统)通过对系统要素的数量和质量的分析来研究系统功能的方法，
b.环境-功能分析法(社会经济系统)   分析环境对系统功能的影响，以及系统功能随着环境变化而变化的方法，称为环境---功能分析法。   通过这种相互关系的分析，
可以改善环境，充分发挥系统功能的作用。同时，为了适应环境而不断变换系统功能而选择最优功能。

(2)功能模拟方法(人工智能)   在不太了解系统内部结构的情况下,根据功能具有相对独立性的特性，以功能相似为基础，用模型再现原型的方法，称为功能模拟方法。

(3)黑箱方法   黑箱:内部无法打开并无法了解，只能根据其功能(或输入、输出)识别的系统。   黑箱方法实质上是种研究系统的思想方法。其特点就是撇开系统内部状况(结构、状态)，只是从其功能上认识它的性质。

四、系统结构与功能的关系   结构是系统的内在根据,功能是要素与结构的外在表现。一
定的结构总是表现为一定的功能，一定的功能总是由具有一定结构的系统实现的。

1.结构不同,功能不同。(最优的结构一定有利于产生最优的功能和功能效率)

2.结构不同，功能相同。

3.结构相同,功能不同。

4.结构相同,功能相同。

第三章系统的基本运动规律及定律

第一
节系统的基本运动规律

一、
系统输入与输出间动态平衡的保持与打破不断变化的规律   
输入与输出之间动态平衡的保持与打破是系统内部基本矛盾的两个方面。打破旧有的动态平衡是系统发展的必要条件，而在旧有的动态平衡打破之后，及时地在更高的水平上建立新的动态平衡，并且在目的未改变之前尽力使系统的状态在允许的变动范围内保持相对的稳定，则是系统的发展得到巩固的必要保证。

二、、连锁反应规律

(一)系统内的连锁反应

   蝴蝶效应:亚马逊热带雨林中的一只蝴蝶煽动几下翅膀可能会在两周后引起得克萨斯的一-场龙卷风。

   蹄铁效应:断一枚钉子一掉一只蹄铁-折-匹战马一摔死-
位将军→吃一场败仗一亡一个国家

   对形成的结果，要看关键因素影响，也要看次要因素影响

   连锁反应的路线往往呈树枝状或网络状。

   连锁反应不但在系统内存在，在系统之间也普遍存在。

(二)系统抑制连锁反应的能力1.系统内各子系统输入端的存贮能力2.系统内各子系统变换比的伸缩范围和调节能力

3.系统修复局部故障的能力

4.系统的冗余水平系统的冗余性是指系统在结构上具有两种或两种以上的手段来完成同一功能。(三)连锁反应的作用和控制连锁反应在逻辑上对应的是因果系列。

三、反馈规律原因产生结果，结果影响原因。

(互为因果关系)

(一)反馈及其正、负原因产生结果，结果更加强化原因,这种反馈叫正反馈。

原因产生结果,结果却抑制原因，这种反馈叫负反馈。

(二)反馈的作用

1.正反馈的作用(1)用来放大某一种作用或某一种效应。(2)使有直接关联的系统互相促进，协调发展。

2.负反馈的作用

(1)用来保持系统行为的稳定(系统控制)(制定标准一-考察绩效，发现偏差-一纠正偏差)

(2 )使系统的行为趋向一一个目标

(3 )使生态系统中食物链(网)上的各个生物种群保持相对的稳定。

四、局部薄弱环节限制总体功能的规律

(一)局部薄弱环节对总体功能的限制作用

木桶理论;
瓶颈效应(二)形成系统薄弱环节的原因
1.自然条件和生产水平的限制。

2.缺乏对系统的总体设计和全面规划。

3.系统的结构、要素随着社会的发展而过时、落后、老化。

(三)克服局部薄弱环节的方法和途径

1.发展生产和改变自然条件;

2在发展系统时,加强全面规划和总体设计;

3.更新过时和落后的部件或设备。

五、等效优效代换规律

等效优效代换可使系统更好地保持着稳定，或向更高的水平发展。

1系统内的等效代换规律

2系统内的优效代换规律

第二节系统基本定律

一、贝塔朗菲定律   贝塔朗菲定律:系统的属性总是多于组成它的各个要素在孤立状态时的属性之和。系统对可累加或不可累加的某一具体属性的数量既可起放大作用，也可起缩小作用，或者既不放大也不缩小,其作用方式取决于这一属性的本质、系统的结构以及系统内协同作用的强弱。系统内功能专业化和协作的意义

二、五率最高定律   根据耗散结构理论，一个远离平衡态的开放系统,在外界条件变化达到某一特定的阈值时，量变可能引起质变。系统通过不断地与外界交换能量和物质，就可能从原来的无序状态转变为一种时间、空间或功能的有序状态,形成新的稳定有序的结构。有序结构比较复杂的系统发展到一定阶段，内部就分化出相对独立的子系统,分工承担整个系统的功能。

(一)系统内分工可采取的一些基本方式1.专一和综合。这种方式解决的是每个子系统专业化程度问题。

2.大型和小型。这种方式解决的是每个子系统的规模问题。

3.固定和流动。这种方式解决的是每个子系统的动静问题。

4.集中和分散。这种方式解决的是每个子系统的位置问题

5.联合和独立。
这种方式解决的是每个子系统的地位问题。

(二)五率最高定律

   系统内各子系统之间的分工和协作方式不是各个子系统在彼此孤立的情况下形成的，而是在整个系统控制下形成的，
受系统的目的及外界环境的影响，因此服从以下规律:在保证实现环境允许系统达到的功能(目的)的前提下,使整个系统对空间、时间、物质、能量、信息的利用率最高。

   因此,在综合运用分工和协作的基本方式时，一定要和系统的目的、环境条件结合起来考虑,只有这样才能设计出合理有效的方式,从而达到五率最高的要求。

第四章系统科学理论概述

第一
节一般系统论

1947年,奥地利生物学家贝塔朗菲创立了《系统论》这门学科。一般系统论的创始人。

基本观点:

1、系统观点：一切有机体都是一个整体（系统）

2、动态观点：一切有机体本身都处于积极运动的状态

3、等级观点：各种有机体都按严格的等级组织起来。处于不同层次上的要素具有不同功能，而处于同一层次的事物，都具有类似的结构和功能。系统就是由结构和功能组成的统一体。同一等级的结构具有同一等级的功能，而不同等级的结构则表现出不同等级的功能。

第二节控制论

1948年,美国数学家维纳创立了《控制论》这门学科。

控制论是研究系统各个子系统如何进行组织，以便实现系统的稳定和有目的的行为。控制论是研究系统的调节与控制的一般规律的科学。

1、控制的过程:

制定标准;衡量绩效;对照比较;纠正偏差。

2、控制论的三个发展阶段：

（1）20世纪50年代末期以前：第一阶段--经典控制论阶段

研究对象：单输入和单输出的线性控制系统的一般规律

研究重点：反馈控制

核心装置：自动调节器

主要应用：单机自动化

（2）50年代末期至70年代初期：第二阶段--现代控制论阶段

研究对象：多输入和多输出的非线性控制系统

研究重点：最优控制、随机控制、自适应控制

主要应用：机组自动化和生物系统

（3）70年代初期至现在：第三阶段--大系统理论阶段

研究对象：众多因素复杂的控制系统

研究重点：大系统的多级阶梯控制、分解--协调原理、分散最优控制、大系统模型降阶理论

3、控制只发生于以下三种系统:

生命系统

社会经济系统

人造物质系统

对系统控制的前提:系统有多个可能状态。

4、控制论的具体内容

（1）.最优控制理论--现代控制论的核心

这一理论是通过数学方法,科学、有效地解决大系统的设计和控制问题,强调采用动态的控制方式和方法,以满足各种多输入和多输出系统的控制要求,实现系统最优化。

（2）自适应、自学习、自组织系统理论

自适应系统 自适应控制系统是一种前馈控制的系统，所谓前馈控制，是指环境

条件还没有影响到控制对象之前，就进行预测而去控制的一种方式。

自学习系统 自学习系统就是系统具有能够按照自己运行过程中的经验来改进控

制算法的能力,它是自适应系统的一个延伸和发展。

自组织系统自组织系统就是能根据环境变化和运行经验来改变自身结构和行为

参数的系统。

（3）模糊理论

这是在模糊数学的基础 上形成的一种新型的数理理论,主要是用来解决些不确定性的问题。

（4）大系统理论

这是现代控制论最近发展的一 个新的重要领域。它是以规模庞大、结构复杂、目标多样、功能综合、因素繁多的各种工程或非工程的大系统问题作为研究对象。大系统理论所要研究的问题,主要是大系统的最优化。

例如，人口系统控制，区域经济系统控制，大型企业生产过程控制等

第三节信息论

1948年,美国科学家提出申农了《信息论》这门学科。

1、信息的定义

狭义一一消息、 情报、指令、数据和信号等有关周围环境的知识。

广义一事物存在的方式或运动状态以及这种方式、 状态的直接或间接的表述。

广义信息论:研究人类对于各种信息的收集、交换、传输、存贮、处理、利用和控制的-般规律，设计和制造各种智能信息处理和控制机器，以便部分模拟和代替人的功能，从而提高人类认识和改造客观世界的能力。

2、信息的度量一信息量:

把事物某种不确定性趋向确定的度量或信息消除事物不确定性的度量。信息量的单位称为比特(bit)。

3、自信息的信息量(一个可能消息中所包含的信息量)

信息量的特征:

（1）.设A为可能发生的单个消息，它包含的信息量(称为自信息)是由该消息发生的概率决定的。(说明衡量信息量用概率函数)

设P(A)为A发生的概率，|(A)为A包含的信息量。则

P(A)越大，|(A)越小， 不确定性越小。 (可预知消息 )

P(A)越小，|(A)越大， 不确定性越大。 (小道消息)

4、信息量具有可加性。(说明衡量信息量用对数函数)

设A、B为同时发生的两个相互独立的信息，则:I(AB)=I(A)+1(B)

定义:一个可能消息A的信息量为

I(A)=log2(1/P(A))= -log2P(A) (比特)

(P(A) ≠0 )

注:

（1） 定义当P(A)=0时，I(A)=0 ( 此时A为不可能事件)

（2） log2P(A)=logP(A)/log2

（3）.对任何可能消息A,都有I(A)≥0,当且仅当P=1或P=0时等号成立。

5、信息序列的信息量(一组可能信息中包含的信息量)

定义:设有包含n条可能消息x，X2, ..的集合[或X= (x1........， 分别以概率P1 .... [或P= (P1....).随机地发生，形成一个包含N个消息的序列。

则消息序列的总信息量为:

整体平均信息量(熵)为:

6、1.比特信息量就是含有两个独立等概率可能状态的事物所具有的不确定性被全部消除所需要的信息。

7、最大熵定理:熵函数在等概率分布下取得最大值。

一般情形:

若系统信息为一般概率状态,则可证明:0≤H(X)≤log2.n

即:一-般概率状态的有序度介于确定状态与等概率状态之间。

信息量和熵(无序)，意义相反，表示的是系统获得信息后无序状态被减少甚至被消灭的程度。

第四节耗散结构理论

二十世纪70年代，比利时物理学家普利高津(| . Prigogine) 提出了"耗散结构” 学说。

1、系统熵的增减和演化方向

哲学观点:自然界物质的运动是由简单到复杂、由低级到高级、由不确定到确定、由无序到有序、由高熵到低熵演化的。

因此，系统的熵S(X)随时间减少。即: dS/dt<0, (也可写成dS称系统状态的这种演化方向为进化或发展。反之,若dS> 0 ,则称系统运动状态的演化方向为退化或没落。

2、两类有序结构

(一)平衡条件下的有序结构

例:晶体，机器，无机系统等

宏观上看是静止的结构,不与外界发生交换关系。这种结构通常与时间无关。是一种死的结构

(二)非平衡条件下的有序结构

例:有机系统，社会系统，经济系统等。

这类系统的结构形式和演化过程只能不断与环境进行物质、能量和信息交换的条件下进行，一旦把它与环境分割开来,其结构立刻就会瓦解。它们总是处在一种非平衡状态 ，而平衡状态意味着生物机体的死亡。这种结构与时间有关,状态不断变化。生物机体就是一种空间有序,时间有序和功能有序相结合的结构，是一种活的结构。

3、耗散结构概念

一个远离平衡态的开放系统,在外界条件变化达到某一特定阈值时,量变可能引起质变,系统通过不断地与外界交换能量与物质,就可能从原来的无序状态转变为-种时间、空间或功能的有序状态,这种远离平衡态的、稳定的、有序的结构称之为"耗散结构”。

4、耗散结构理论的几个基本观点

(一)开放系统是产生耗散结构的必要前提。

（1）系统按其与外界环境的关系,可以区分为三大类:孤立系统、封闭系统和开放系统

孤立系统是与外界环境没有任何物质、能量和信息交换关系的系统。严格地说,世界上不存在真正的孤立系统。

封闭系统只与外界有能量交换。

开放系统是一种与外界自由地进行物质和能量、信息交换的系统。

（2）根据耗散结构理论,任何系统总熵变dS由两部分组成

第一部分是系统通过与外界交换物质、能量和信息引起的熵流des ,

第二部分是系统内部自发产生的熵变dis， 即:

dS =deS +dis (普利高津总熵变公式)

孤立系统是与环境熵交换为零的系统。因此，deS=0。

（3）通常,熵交换deS可正、可负、也可等于0。

a、若deS>0,通过与环境交换，系统的熵不断增大，加快无序化进程，系统更加无序

b、 若deS<0，且│deS│ <di$ 则有:

dS = deS +diS>0

这时,通过开放系统可以减缓无序化的进程,但不能改变走向无序的趋势，因此不可能发生有序演化。

c、若deS<0，且│deS│ >di$ 则有:

dS = deS +diS<0

开放使系统的熵不断减少，从而使系统处于有序演化过程。

（二）非平衡态是有序之源

（三）涨落导致有序

第五节协同学理论

1971，德国理论物理学家赫尔曼:哈肯创立了《协同学》这门学科。

协同学---研究远离平衡态的开放系统在保证外流的条件下，如何能够自发地产生-定的系统有序结构或动能行为的一门新兴科学。

协同导致有序

自组织原理是协同学理论的核心

第五章系统科学理论概述

第一
节系统工程的基本概念

一、定义

   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。（1978年 钱学森）

   系统工程是用科学的方法规划和组织人力、物力、财力,通过最优途径的选择,使我们的工作在一定期限内收到最合理、最经济、最有用的效果。

   系统工程的目的:实现系统整体目标的最优化。

二、系统工程的特征

1、程序化：系统工程是运用工程的方法来治理系统的技术

2、信息化：系统工程是以信息技术为主要工具来治理系统的技术

3、精确化：系统工程是以引入数学为主要优势来治理系统的技术

4、专业化：系统工程是由专业人员参与治理系统的技术

5、集约化：系统工程是用集约方式治理系统的技术

三、系统工程与一般工程技术的区别

1.工程的概念不同

   一般工程技术的“"工程” 概念是指把自然科学的原理和方法应用于实践，设计和生产出诸如机床、电机、仪表、厂房等有形产品的技术过程

   系统工程的“工程”概念是指不仅包含"硬件”的设计与制造,而且还包含与设计和制造"硬件”紧密相关的"软件”，诸如规划、 计划、方案、程序等活动过程,所以称它是软件的工程

2.工程的对象不同

   一般工程技术都是分别把各自特定领域内工程物质对象作为研制对象和目标,比较具体和确定。

   系统工程则是以"系统”为研究对象，不仅把各种工程技术的物质对象包括在内，而且把社会系统、经济系统、管理系统等非物质对象也包括在内。

3.工程的任务不同

   一般的工程技术是用来解决某些特定专业领域中的具体技术问题。

   系统工程的任务是解决系统的全盘统筹问题,例如系统内部各分系统、各要素之间的总体协调问题,系统与自然环境、社会环境、经济环境的相互联系等问题。

4.工程的方法不同

   一般工程技术所用的方法是在明确目标后,根据专业知识提出不同设计方案、试制出原型，经试验后最终达到生产和建设的目的。

   系统工程在解决各种系统性问题的过程中,采用一整套定性分析与定量分析相结合的系统方法。

5、人员的素质不同

   从事系统工程活动的人员,不仅有工程技术人员参加,而且还吸收社会科学工作者和其他行业人员参加。

四、系统工程的功能

1.研究客体与研究主体相结合

2.认识世界与改造世界相结合

3、改造自然与改造社会相结合

4. 发展自然科学与发展哲学、社会科学相结合

第二节应用系统工程的几个基本观点

一、明确问题的目标和准则的观点

局部目标   整体目标

二、整体化观点

有机整体。大而全、小而全问题,企业(学校)办社会问题等。

三.优化与可行的观点

方案: (多个)可行方案

结果:最优解---次优解--满意解- -非劣解。

四.决策科学化的观点

定量分析---定性分析--指令性分析

五.时间价值的观点

效率是金钱,时间是生命

六.组合效应观点

效率-效益，最佳结构

第三节系统工程方法论

一、霍尔(Hall)三维结构方法

   霍尔三维结构是将系统工程整个活动过程分为前后紧密衔接的七个阶段和七个步骤,同时还考虑了为完成这些阶段和步骤所需要的各种专业知识和技能。这样就形成了由时间维、逻辑维和知识维所组成的三维空间结构,如图所示。其特点是体现了计划、组织、控制、决策等职能

1.时间维表示系统工程活动从开始到结束按时间顺序排列的全过程。

（1）规划阶段 ；（2）方案阶段；（3）研制阶段；（4）生产阶段；（5）运行阶段；（6）更新阶段

2.逻辑维是指时间维的每一个阶段内所要进行的工作内容和应该遵循的思维程序。

（1）明确问题 ；（2）选择目标；（3）系统综合；（4）系统分析；（5）方案优化；（6）做出决策；（7）付诸实施

3.知识维列举需要运用包括数学、工程、医学、建筑、商业、法律、管理、经济、社会科学、艺术、计算机等各种知识和技能。

环境科学、社会科学、工程技术、计算机科学、管理科学、经济、法规

核心：最优化

适用：一般系统

所谓优化,就是在约束条件规定的可行域内,从多种可行方案或替代方案中得出最优解或满意解。

二、切克兰德软系统方法论（软系统方法论）

内容:

1.系统现状说明   2.弄清关联因素   3.建立概念模型   4.改善概念模型   5.比较   6.实施

特点:定性、定量相结合，注重调查及人的经验、直觉和判断。

核心:学习和比较。

适用：软系统（社会、经济系统）

第四节管理系统工程概述

一、管理系统工程的含义

   管理系统工程就是以各层次的管理活动为对象，运用系统工程的原理和方法,为管理活动提供最优规划和计划,进行有效的协调和控制,并使之获得最佳经济效益和社会效益的组织管理技术。

二、管理系统工程的基本职能

   计划、协调、监督、核算、服务职能

第六章系统分析方法

第一
节系统分析的基本概念

一、系统分析的含义

   系统分析是一种辅助决策技术,它采用系统的观点和方法对所研究的问题提出各种可行的方案或策略,进行定性和定量分析及评价,帮助决策者提高对所研究问题认识的清晰程度,以便决策者选择最优行动方案。

二、系统分析的特点

1.以特定问题为对象

   对不同的系统进行分析,所要解决的问题是不相同的，即使对相同的系统，由于所要

解决的问题不同，也必须进行不同的分析，拟订不同的解决方案。

2.以整体效益为目标

   系统分析必须全面而周密地考虑系统整体和所有子系统的功能、目标及它们之间的关

系，尽量避免顾此失彼。

3.以定量分析为基础

4.以评价标准为依据

   系统分析应有明确的评价标准,以作为选取整体效益最佳的策略方案的依据。

三、系统分析的准则

1.外部环境与内部条件相结合

2.当前利益和长远利益相结合

3.局部利益和整体利益相结合

4.定性分析与定量分析相结合

四、系统分析的要素

1.目标

确定目标是系统分析的前提和出发点。 目标是系统所希望达到的结果或完成的任务。

2.可行方案

3.模型

模型是对现实系统的抽象描述，是刻画系统某一方面的本质属性的工具。

4.费用和效果

5.评价标准。

评价标准就是确定各种替代方案优先选用顺序的标准。

确定各种替代方案优先选用顺序的标准:

( 1 )若各可行方案效益相同,选费用最小的方案为最优方案;

( 2 )若各可行方案费用相同,选效益最大的方案为最优方案;

( 3 )若计算各可行方案的效益费用比,则选效益费用比最大的方案为最优方案。

第二
节系统分析的步骤

系统分析的步骤

一、形成问题,明确研究对象

(1)确定系统的目的和目标

目的:定性表示的希望系统要达到的状态。

目标:在规定时间内希望系统要达到的水平。

例6一-1

问题:城市交通安全。

目的:减少因交通事故而造成的损失

要求:确定用于评价可行方案效果的指标

分析: 损失包括:

1.物质损失的经济价值;

2.死亡造成的劳动力消失;

3.负伤造成的劳动力功能的暂时消失及治疗费用。

减少损失的分目标:

1.减少事故;

2.使事故造成的损害最小;

3.使负伤者尽快康复。

评价可行方案的指标:

1.事故发生率;

2.死亡:率及物质损失价额;

3.治疗所需天数。

指标的量化和统一( 货币表示) :

1. 一起事故的损失额x事故减少数;

2. (一人所创造的价值x死亡者减少数) + ( -起事故物质损失的减少额x事故数--起事故的治疗费x负伤者增加数);

3. (一人一天的治疗费+- 一人一天所创造的价值) x治疗时间缩短天数。

(二)明确研究对象

1.确定系统边界,划定问题范围。

例6- -2为促进国民经济的发展,在分析经济政策时，应如何设定系统边界?

2.确定系统要素。

例6--3确定上例中国民经济的系统要素。

A1生产功能

A2劳动力形成功能

A3资本形成功能

3.系统要素间关系的识别(系统结构分析)。

例6- 4描述例---3中系统要素之间的关系

(三)设定评价标准

(四)确定假说和假设

假说:把对问题的认识用语言或数学模型表达出来,并通过分析可以验证结果。

假设:基于假说而建立数学模型时,为了使模型的构成、参数的确定以及求解方便而对描述系统的变量以及变量之间的关系所设定的前提。

例6- -5 为了建立经济系统的定量模型,确定假说和假设

分析:

假说:消费支出C是所得Y的函数。即Ct=g(Yt)

t----时期

假设一:从环境来的资源为输入,到环境去的废物为输出。

假设二:生产额与所得额相等。即Yt:=Ct+lt

假设三:消费函数是线性的，含有误差项。

二、收集资料，提出可行方案

对可行方案的要求:技术上先进可行,经济上合理,效率高,有弹性。

例6- -6 城市交通问题的可行方案

1.设置交通信号设备

2.设置防事故栅栏

3.设置人行天桥

例6- -7 促进国民经济系统增长的可行方案

利率政策、货币政策、投资政策等。

三、建立分析模型

例6一-8 建立经济系统的数学模型

假设政府为控制投资I所需要的的费用为E，E同I为一次函数关系

则：

Ct=a+βY+ut

Yt=Ct+It

Et=y+δIt+vt

ut和vt为误差项

a、β、Y和δ为参变量

四、费用效果分析

(一)费用的概念及测算

费用的分类:

1.货币费用与非货币费用

2.现实费用与机会费用

3.内部费用与外部费用

(二)效果的概念与测算

效益:可以用货币尺度来评价达到目标的效果。 (直接效益,间接效益)

有效性:用非货币尺度来评价达到目标的效果。

五、不确定分析

   由于系统在实施过程中存在不确定性和风险性,因此必须对不确定性因素和风险因素的影响以及由此造成的方案结果的变化进行分析,以便能做出正确的决策。

   敏感性分析,就是假设当作为模型输入的各类参数发生变化时,观察它对模型输出结果的影响程度。

   条件变异分析就是假设当评价标准和环境发生变化时,观察它对各可行方案期望值产生影响的大小顺序。

   追证分析,就是将某些表示有利结果的可行方案的条件恶化后，检查其影响的大小。

第三节系统环境分析

一、系统环境的分类

1.物理的和技术的因素

.现存系统

.技术标准

科技发展

.自然环境

2.经济的和经营管理的因素

外部组织结 .政策   政府作用   .价格结构   .经营活动

3.社会(人际)因素

.整体因素   .个体因素

第四节系统分析常用方法

定性分析方法:目的一手段法，因果分析法,K- J.法....

定量分析方法:数学模型、模拟模型....

定性分析方法：

一、目的一手段分析法

发展能源一扩 大能源生产一资源勘探 ，基地建设

发展能源一开发新能源 一太阳能 ,核能，潮汐能

发展能源一节能一综合利用 ，节能设备

目的一手段     目的一手段   

二、因果分析法

三、K-J法(田喜川二郎)

从多具体信息中归纳出问题整体含义的分析方法。

原理:把一个个信息做成卡月片并将其摆放在桌子上进行全面观察，把有“近性”的卡片集中起来合成为子问题,依次做下去,最后得到问题的整体结构。

第七章系统评价方法

第一
节系统评价概述

一、系统评价的重要性在系统开发过程中,通过对系统工程思想和方法的应用,不仅需要提出若干改造系统的可行案,而且还要运用系统评价技术从这诸多方案中找出所需的最优方案。对于一个系统，追求的往往是多目标,而目标的属性又是多种多样的，因此，“最优”的含义就不是十分明确的，且评价是否为最优的准则也会随着评价者的不同立场或不同评价时期而有所变化和发展。

二、系统评价的原则1、保持评价的客观性2、保证方案的可比性3、正确合理地制定评价指标体系4、评价指标与国家的方针、政策、法令相一致

三、系统评价的步骤1、说明各评价方案2、确定由分项和大类指标组成的指标体系或评价指标系统图3、确定各大类及单项指标的权重4、进行单项评价,查明各方案对各单项指标的实现程度5、进行单项评价指标的综合，得出大类评价指标的价值6、进行综合评价,综合各大类评价指标的价值和总价值

四、评价指标体系的制定系统评价指标体系是由若干个单项评价指标(按性质又划分为大类)组成的整体。1、政策性指标2、技术性指标3、经济性指标4、社会性指标5、资源性指标6、时间性指标

第二节系统评价常用方法

一、关联矩阵法(一)基本思想:   将评价对象(评价方案)中的每个评价因素(评价项目)的评价值按该因素(项目)在系统功能中所占的重要程度给以权数,从而得出评价对象的综合结果。

   应用前提:被评价的多个可行方案相互之间无交叉影响(相互独立或互斥方案)。

(二)确定权重的方法1、逐对比较法(两两比较法)2、古林法( A.J.Klee法)(三)关联矩阵法步骤:1、确定各评价项目的权重;2、给出评价尺度;3、确定各可行评价方案的评价项目得分;4、对各可行方案进行综合评价;

二、层次分析法( AHP)(一)基本思想:通过分析复杂系统所包含的因素及其相互关系，将问题分解成不同的要素，并将这些要素归并为不同的层次,从而形成一个多层次的分析结构模型。在每一层次可按某一 规定准则对该层要素进行逐对比较 ，写成矩阵形式，即形成判断矩阵。通过计算判断矩阵的最大特征根及其相应的特征向量，得出该层要素对于该准则的权重。在此基础上进而算出各层次要素对于总体目标的组合权重,从而得出不同设想方案的权值。

(二)特点:定性分析与定量分析相结合,整理并综合人们的主观判断，将分析人员的思维过程系统化和模型化,定量数据较少,计算简单，分析思路清晰。

(三)适用:多准则、多目标的复杂系统的评价和决策分析。

（4）层次分析法步骤

1、明确问题2、建立层次分析模型(见图)最高层:目标层G (若多目标，可增加一分目标层, k个目标可用g1g2..... gk表示)中间层:准则层C ( m个准则可用c1c2.........cm表示)最底层:方案层(或措施层) P (n个方案可p1p2....pn表示）

3、建立判断矩阵

   判断矩阵表示针对上层次某元素，本层次与之有关元素之间相对重要性的比较。判断矩阵的形式

4、层次单排序   计算判断矩阵的常用方法:和积法，方根法。

5、判断矩阵的一致性检验   根据矩阵理论，当n阶判断矩阵B具有完全一致性时 ，它具有唯一非零的,也是最大的特征根入max=n,且其它特征根均为零。当判断矩阵不能保证具有完全-致性时，相应判断矩阵的特征根也将发生变化，且入max>n。这样，就可利用判断矩阵的特征根的变化来检查判断的一致性程度。

   Cl（一致性指标）值越大,表明判断矩阵偏离完全一致性严重 , Cl值越小,表明判断矩阵越接近完全一致性。通常，判断矩阵的阶数n越大,人为造成偏离完全一致性的指标CI越大 , n越小，CI也越小。

   当矩阵的阶数n < 3时,判断矩阵永远具有完全一致性，

   当CR随机一致性比率 < 0.10时,便认为判断矩阵具有满意的一致性。否则,就需要调整判断矩阵,使之满足CR < 0.1,从而具有满意的一致性。

6.层次总排序。利用同一层次中所有层次单排序的结果,就可计算针对上- -层次而言,本层次所有元素相对重要性的数值，即层次总排序。

三、模糊综合评价法(一)步骤:1、由有关专家组成评价小组;2、确定系统的评价项目集和评价尺度集 ;设Ak(k=1,2.....p)为p个可行方案]评价项目集: f(f 1，f2.,....n). (设有n个评价项目)评价尺度集: E=(e1. e 2....... em ( 设每个评价项目有m个评价尺度)3、确定各评价项目的权重;评价项目权重: W= (w1., w2.... wn.）

4、按照已经制定的评价尺度，对各可行方案的评价项目进行模糊评定，并建立隶属度矩阵。

5、计算可行方案Ak的模糊综合评定向量Sk。

6、计算可行方案AK的优先度NK

7、根据各可行方案优先度的大小,即可对可行方案进行优先顺序的排序 ,为决策提供所需信息。

第八章系统设计方法

第一
节系统设计的基本原则和种类

一、系统设计方法系统设计:在系统分析的基础上,根据系统思想综合运用各有关学科的知识、技术和经验，通过总体研究和详细设计等环节 , 落到具体的对象上，以创造满足要求的系统规范。

二、系统设计可分为以下几种:(1)设计完全不存在的系统;(2)改进目前满意的系统;(3)修改目前不满意的系统。    目前,属于改进当前满意的系统和修改当前不满意的系统等这种系统的设计为多,前者是、为提高效率,后者则是以提高产品质量和降低产品成本而改进生产工序为目的。

三、按系统活动功能为对象系统设计又可分为: (1)生产管理系统设计;(2)销售管理系统设计;(3)财务管理系统设计等。还可按设计方法分为:(1)归纳设计(2)演绎设计   归纳设计是以现实为出发点,通过对现实中的个别实例的调查并得出一般结论后而建立系统的方法。这是一种从现实到理想的设计。

   演绎设计则是一种以完美无缺的理想状态为前提开始设计的 ,是由理想逐步接近现实的方法。

第二节系统设计的内容

系统设计可分为系统初步设计、系统详细设计以及系统试运行和修改设计等阶段。

(一)系统初步设计;系统初步设计的内容主要包括系统目标设计、系统功能设计和系统整体设计等。1.系统目标设计系统目标设计是指对系统及其子系统的工作目标所进行的设计。

系统目标设计应遵循以下原则:(1) 一致性原则，即总体目标、中间目标、具体目标的纵向横向之间应协调一致;(2)关键性与全面性原则,既要突出重点目标,又要注意目标体系的完整;。(3)定量化原则;(4)应变原则，当系统环境变化时对目标进行修正调整。

2.系统功能设计   系统功能设计包括系统功能分析、系统功能分类、系统功能整理以及系统功能设计评价等四个方面。纵向横向之间应协调-致;(1)系统功能分析根据系统目标的要求以及内部条件和外部环境的分析,确定系统的功能构成。(2)系统功能分类对已确定的各项功能按照一定的标准进行分类。

(3)系统功能整理根据系统论的观点和功能之间的目的与手段的逻辑关系,将全部系统功能整理成若干个既相互联系、又相互独立的功能子系统。(4)系统功能设计评价   根据评价标准,对设计的功能系统进行评价,并检验所设计的功能系统对实现总系统目标的可靠性和经济性。

3、系统整体设计   系统整体设计是在系统功能设计之后,在各子系统设计之前进行的系统整体结构设计，其任务是根据系统的目标和系统功能的要求,选择系统功能的载体形式,划分子系统,设计子系统之间的有机联系,设置系统管理层次,设计管理的组织总体框架结构等。

(二)系统详细设计(1)对各子系统目标和功能进行具体的分析与设计,并结合各子系统的业务活动性质与特点设计各项业务流程的具体内容与工作步骤，进而确定适合子系统要求的组织机构和管理方法。(2)对各子系统之间的功能互补与逻辑结构关系，各项业务活动的交叉、管理方法和工具的配合及信息的共享等问题,进行边设计边平衡处理;或待子系统内容初步设计完毕后再进行集中协调。

(3)按照信息理论和方法,设计系统信息网络、管理程序和手段。(4)结合各子系统的设计内容,分析确认系统组织机构的设置，明确规定各个机构承担的职责、权限、以及相互之间的联系。并在此基础上设置岗位工作内容和标准,制定相应的规章制度。

第三节系统设计的步骤

一、外部设计和内部设计二、系统的分解和综合   分解就是将具有比较密切结合关系的要素分组化,对系统来说就是归纳出相对独立、层次不同的子系统。综合则是完成新系统的设计过程,即选择性能好、实用以及标准化了的子系统设计出它们之间的关系，形成具有更广泛价值的系统,以达到预定的目标

1.系统的分解(1)按结构要素分 如产品的零件分解;(2)按功能要求分 如系列产品或职能分解;(3)按时间序列分 如系统的短、中、长期规划;(4)按空间分 如工序，车间，分厂等。

2.系统的综合(1)系统综合过程应从系统整体出发,以整体功能最优为目的。它的基本思路是"综合一分析一综合';(2)系统综合过程应注重研究各个部分之间的相互联系和相互作用。(3)系统综合方法应注意研究把要素组合成系统整体以后产生的新属性和新功能,并从各种综合方案中选择出最优方案。

第四节生产管理系统设计

   生产管理系统设计是指产品生产过程管理系统的设计。也就在现代化生产中,如何把生产过程所需要的人、机械设备、原材料、资金、信息等有限的资源加以合理组织和有效利用,使其在完成规定生产任务的同时,最大限度地提高组织管理系统效率和效益的设计。

1.生产管理系统特征(1) 生产管理系统是生产计划、实施和控制的综合系统，生产计划是行动纲领,实施和控制是实现生产计划、达到系统目标的保证。(2) 生产管理系统是一种人一 机系统,它是包括人在内的组织管理系统，人一机间合理分工将会从整体上促进系的优化

(3) 生产管理系统是一一个多层次、多目标的系统，它可以按照不同功能划分成若干子系统，以实现递阶控制或分散控制。(4)生产管理系统是一个具有信息收集和传递功能的系统,正确和及时地提供和传递生产过程必需的信息,对促进人力、物力和财力的合理使用，提高劳动生产率，起着重要的作用。

2.生产管理系统设计内容和步骤( 1 )企业的类型及其环境分析   通过调查分析，要掌握企业产品的构成、各产品的生产规模、工艺特征、企业的总体规模及所属生产类型等特性。( 2 )系统目标的确定生产管理系统的系统目标是:a使企业按产品品种,产量，质量,生产成本和交货期的要求,全面完成规定的生产任务;

b充分发挥企业的生产能力,提高劳动生产率,降低消耗和生产成本,缩短生产周期, 减少在制品占用，以提高企业的经济效益。

3.系统的功能设计   生产管理系统的功能是按目标的要求,根据市场需求和资源供应的条件,为企业制定一套科学合理的生产计划 ,并结合工序管理系统,仓库管理系统、产品发送管理系统和质量管理系统等各子系统的功能,使生产计划得以实现。

(1)生产计划   企业在计划期内应完成的产品生产任务和进度的计划。是企业年度综合计划的主体,是编制其他各项计划的主要依据。

生产计划的调节平衡: ①社会需求与企业生产能力之间的平衡;②企业生产需要与物资供应之间的平衡;③企业生产的发展与劳动力之间的平衡;④品种、产量增加与生产技术准备之间的平衡;⑤企业预定的生产目标与综合经济指标之间的平衡。

(2)工序管理系统该系统是生产管理系统的主要组成部分,它具有如下功能:①具有编制生产日历计划的功能。②具有下达生产作业指示的功能。③具有平衡和协调加工、装配进度的功能。④具有生产效果管理的功能。

(3)库存管理系统该系统的主要任务是:①在正确预测原材料、零件等需求量,保证生产连续均衡进行的前提下,要求库存量最小,以减少流动资金的积压,节约仓库面积。②零部件的保管妥善,出入库方便、及时和正确。③根据入库和出库要求以及与其他部门的联系,建立起科学的零部件入、出库管理系统，并充分利用计算机系统完成各种作业环节。

(4)产品发放管理系统   根据生产计划,编制产品发送计划，同时结合库存量、产量等的统计资料，下达发放指令，产品的出库、分类、汇总等都要做到严格准确和及时。

(5)质量管理系统   为了保证产品的质量,在生产过程中要定期分批地对产品零件的有关质量数据进行收集、处理,并据此进行质量分析。然后将分析结果向生产现场反馈，以便生产现场能及时采取相应的预防措施。   该系统还应将有关质量的统计与分析信息及时反馈到上级质量管理部门,作为提高产品质量,减少次品的基本决策依据。

4.生产管理系统的管理组织设计   生产管理系统的管理组织设计,是为实现系统的各项功能而进行的,其主要的设计工作有两方面:①确立管理组织机构;②建立与此相关的规章制度。

第十三章系统工程可靠性分析

第一
节概述

一、可靠性的必要性   可靠性是一种综合性技术，可靠性工作贯穿从系统的规划、设计、制造直至使用和维修的整个过程。

   在设计阶段要分析系统或设备所具有的可靠性水平,应从成本、性能、政策、社会、需要等各方面综合来考虑决定,然后确定可靠性目标进行比较,作为以后修订方案的依据。最后还要进一步对组成系统的各种单元进行可靠度分配.

二、可靠性的特征量和数学表示

(一)可靠性的定义及特征量

1.可靠性的定义

   可靠性是指产品、系统在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力。对于可以进行维

修的产品和系统来说,不仅有可靠性问题，而且还有发生故障后的复原能力及复原速度问题。

与可靠性相对应的叫做维修性。其含义是可修复的产品、系统在规定条件下和规定时间内

的修复能力。因此对不发生故障的可靠性与排除故障的维修性,两者结合考虑,可称为广义

的可靠性。

2.可靠性的特征量   能够对系统可靠性的相应能力作出数量表示的量,称为可靠性的特征量。其主要特征量有:可靠度、失效率、平均失效间隔时间、故障平均修复时间、维修度、有效度等。

(1)可靠度R(t)

   可靠度是指产品、系统在规定条件下和规定时间内完成规定功能的概率。所谓规定条件就是指系统所处的环境条件、使用条件和维护条件等,这些条件对系统可靠性有很大的影响。所谓规定时间,根据具体情况可以是长期的若干年,短期的时间或一次性动作。所谓规定功能就是指系统应具有的技术指标。

(2)失效率(或故障率)入(t)   失效率是指设备、系统工作时刻后，单位时间内发生失效或故障的概率。所谓失效是指系统丧失了规定的功能。对可修复的系统,失效也称为故障。

失效过程大体分为三个阶段:①早期失效期:②偶然失效期:③耗损失效期:

(3)平均失效间隔时间(MTBF)   又称平均故障间隔时间，是指设备或系统在两相邻故障间隔内正常工作时的平均时间。

(4)平均故障修复时间(MTTR)

   又是指设备出现故障后到恢复正常工作时所需要的时间。

(5)维修度M(t)和有效度A   维修度是指可修复的系统、设备、元器件在规定条件下进行维修,并在规定时间内能完成维修的概率。有效度A是指可修复系统、设备、元器件在某特定时刻维持其功能的概率。

第二节可靠性设计

一、可靠性设计

系统设计考虑的因素

1.系统性能和价值方面

2.系统实用性方面

3.系统费用及购置方面

(一)概念   可靠性预测:根据失效率估计元器件、子系统或系统可能达到的可靠度,或者在计算系统在特定的应用中符合性能和可靠性要求的概率。

第三节可靠度分配

可靠度分配:

   将设计书上给定的系统可靠度指标在构成系统的各个子系统之间进行适当的调配，从而确定子系统的可靠性指标。

一、等分配法：   在有n个子系统的串联系统中，系统可靠度为各个子系统可靠度之乘积，即:

等分配法就是为每个子系统都分配以相等的可靠度，即:

例13一2一个系统由五个子系统组成，系统的可靠度为0. 659，求其每个子系统的可靠度。

按等分配法为:

二、加权分配法

   加权分配法就是考虑到各个子系统的重要程度,分别确定各个子系统的可靠度。

第四节维修性技术

一、可靠度、维修度与有效度

   系统设计人员必须充分认识到维修的重要性。因为一个系统的维修费可能大于投资费用，有些设备如果不能继续运行需要维修时，还可能需要后备设备。一个系统的运转时间与维修质量、操作者的技术水平、否正确使用有很大关系。因此,加强维修可提高系统的有效性

和降低系统的费用。

二、 缩短维修时间的方法

   为了增大有效度，一方面要缩小故障率的数值，另一方面还要提高维修方式，应考虑系统随着时间增长而引起的劣化状态。如果系统是处于初期故障期内，越使用则故障的比率就越少，这意味着希望经过充分的老化，调整和熟悉之后再使用。如果是在偶然故障期内，则发生故障完全是偶然的，与时间变化没有关系，因此采用预防维修方式是没有意义的。如果系统的劣化状态呈耗损故障期的状况，就应在耗损故障期开始之前，采取全部更换等预防维修措施，延长偶然故障期。

三、提高维修度的措施

    提高维修度的措施主要有两个方面:其-是加强维修人 员培训，提高维修人员的责任心和技术水平;其二是及时发现故障和排除故障。故障修理所需的时间，包括发现故障所需时间、修理及更换零件所需时间和修后检验所需时间。

    在上述三类时间中,判断故障所需时间较长,一般占维修时间的80%左右。为了正确而迅速地完成故障判断和及时排除故障，应采用各种自动检验判断装置，提高修理的机械化水平。

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