系統(tǒng)科學(xué)基礎(chǔ)

1、系統(tǒng)科學(xué)基礎(chǔ),系統(tǒng)科學(xué)基本概念,系統(tǒng)概念,系統(tǒng)SYSTEM這個(gè)詞來(lái)自拉丁文，是“群”與“集合”的意思。系統(tǒng)可以定義為：具有一定功能的、相互間具有有機(jī)聯(lián)系的、由許多要素或局部結(jié)構(gòu)部分組成的整體。如波音747飛機(jī)由7千萬(wàn)個(gè)零部件組成一工作體。因此系統(tǒng)是由相互聯(lián)系、相互依賴，相互制約、相互作用的事物和過(guò)程組織成的具有整體功能和綜合行為的統(tǒng)一體。,系統(tǒng)概念,為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自身的穩(wěn)定和功能，系統(tǒng)需要以一定方式取得、使用、保持和傳遞能量、物質(zhì)和信

2、息，也需要對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)構(gòu)成部分進(jìn)行組織。系統(tǒng)的內(nèi)部組織是協(xié)同的，有序的。生物系統(tǒng)的組織是一種自組織，一切非自然系統(tǒng)的組織都是人為的組織，而工程中的自動(dòng)控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)環(huán)境的某些變化重新組織自己的運(yùn)動(dòng)。,系統(tǒng)無(wú)處不在。,一個(gè)蒸汽機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)器是一個(gè)系統(tǒng)，一部自動(dòng)機(jī)器是一個(gè)系統(tǒng)，一條生產(chǎn)線是一個(gè)系統(tǒng)，一個(gè)企業(yè)是一個(gè)系統(tǒng)，一個(gè)聯(lián)合企業(yè)體系是一個(gè)系統(tǒng)，整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)是一個(gè)系統(tǒng)。一個(gè)生物個(gè)體是一個(gè)系統(tǒng)，生物圈是一個(gè)系統(tǒng)，巖石圈是一個(gè)系統(tǒng)，大氣圈是

3、一個(gè)系統(tǒng)，整個(gè)自然界也是一個(gè)系統(tǒng)。一個(gè)行政組織是一個(gè)系統(tǒng)，整個(gè)社會(huì)是一個(gè)系統(tǒng)，整個(gè)社會(huì)組織中的各個(gè)要素本身也是一個(gè)系統(tǒng)。有小系統(tǒng)，大系統(tǒng)，也有巨型系統(tǒng)。有工程系統(tǒng)，生物系統(tǒng)，經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，信息系統(tǒng)，也有社會(huì)系統(tǒng)。有高速系統(tǒng)，也有慢速系統(tǒng)。有長(zhǎng)久系統(tǒng)，亦有瞬態(tài)系統(tǒng)。,系統(tǒng)的分解。,系統(tǒng)是可以分解的，一個(gè)系統(tǒng)可以是一個(gè)更大系統(tǒng)的組成部分，而該系統(tǒng)本身又可包含若干個(gè)子系統(tǒng)。因此，系統(tǒng)是有層次的，每個(gè)系統(tǒng)都有它的層次結(jié)構(gòu)、規(guī)模、環(huán)境和功能。如地球、

4、太陽(yáng)系、銀河系、宇宙。,系統(tǒng)思想的產(chǎn)生,用自發(fā)的系統(tǒng)概念考察自然界，這是古代中國(guó)和希臘唯物主義哲學(xué)思想的一個(gè)特征。古代辯證唯物的自然觀，強(qiáng)調(diào)對(duì)自然界整體性、統(tǒng)一性、層次結(jié)構(gòu)和有序性的認(rèn)識(shí)，包含了系統(tǒng)思想的萌芽，但由于缺乏對(duì)整體系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)及其聯(lián)系的認(rèn)識(shí)能力，因而對(duì)整體性和統(tǒng)一性的認(rèn)識(shí)是不完全的。,系統(tǒng)思想的產(chǎn)生,人類自有生產(chǎn)活動(dòng)以來(lái)，無(wú)不在同自然系統(tǒng)打交道，且都有辯證地論述。周秦至西漢初年古代醫(yī)學(xué)總集的《黃帝內(nèi)經(jīng)》，強(qiáng)調(diào)人體各器官的有機(jī)

5、聯(lián)系、生理現(xiàn)象和心理現(xiàn)象的聯(lián)系、身體健康與自然環(huán)境的聯(lián)系；戰(zhàn)國(guó)時(shí)期李冰父子設(shè)計(jì)修造了偉大的都江堰水利系統(tǒng)工程，共有分水、排砂、引水三大主體工程和一百二十個(gè)附屬渠堰工程，各工程之間緊密聯(lián)接構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)工程總體。,系統(tǒng)思想的產(chǎn)生,十五世紀(jì)下半葉，力學(xué)、天文學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)等逐漸從混為一體的哲學(xué)中分離出來(lái)。近代自然科學(xué)發(fā)展了研究自然界的獨(dú)特分析方法，包括具體實(shí)驗(yàn)，把自然界的細(xì)節(jié)從總的自然聯(lián)系中抽出來(lái)，分門(mén)別類地加以研究。已經(jīng)體現(xiàn)出了系

6、統(tǒng)的思想。,系統(tǒng)思想的產(chǎn)生,十九世紀(jì)上半期，能量轉(zhuǎn)化、細(xì)胞和進(jìn)化論的發(fā)現(xiàn)，使人類對(duì)自然過(guò)程相互聯(lián)系的認(rèn)識(shí)有了很大提高。建立在十九世紀(jì)自然科學(xué)成就基礎(chǔ)之上的辯證唯物主義，認(rèn)為物質(zhì)世界是由無(wú)數(shù)相互聯(lián)系，相互依賴、相互制約、相互作用的事物和過(guò)程所形成的統(tǒng)一整體。辯證唯物主義體現(xiàn)的物質(zhì)世界普遍聯(lián)系及其整體性的思想，也就是系統(tǒng)思想。,系統(tǒng)科學(xué),系統(tǒng)科學(xué)是在自然科學(xué)、數(shù)學(xué)科學(xué)和社會(huì)科學(xué)三大科學(xué)之外形成的新的科學(xué)技術(shù)。如同自然科學(xué)中不僅有工程技術(shù)

7、，技術(shù)科學(xué)，而且還有基礎(chǔ)科學(xué)如物理學(xué)、化學(xué)等一樣，系統(tǒng)科學(xué)也有基礎(chǔ)科學(xué)。系統(tǒng)科學(xué)這門(mén)基礎(chǔ)科學(xué)的材料，一方面來(lái)自從工程技術(shù)實(shí)踐，另一方面來(lái)自自然科學(xué)和數(shù)學(xué)科學(xué)中的系統(tǒng)理論成果，把兩方面材料融會(huì)貫通，綜合發(fā)展，就可以建立起系統(tǒng)科學(xué)的基礎(chǔ)科學(xué)。,系統(tǒng)科學(xué),系統(tǒng)科學(xué)從到運(yùn)籌學(xué)、控制論和信息論，再到系統(tǒng)學(xué)，形成一個(gè)體系。經(jīng)過(guò)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，大大豐富了的“系統(tǒng)觀”。系統(tǒng)科學(xué)的成就將形成直接改造客觀世界的能力，促進(jìn)其它科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。,現(xiàn)

8、代科學(xué)技術(shù)體系學(xué),從文藝復(fù)興到產(chǎn)業(yè)革命，科學(xué)的發(fā)展主要是自然科學(xué)。十九世紀(jì)中期開(kāi)始了社會(huì)科學(xué)的發(fā)展。在自然科學(xué)的部門(mén)中，十九世紀(jì)下半葉出現(xiàn)了工程技術(shù)，二十世紀(jì)初出現(xiàn)了技術(shù)科學(xué)。今天，自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)和技術(shù)科學(xué)是已經(jīng)形成的三大科學(xué)技術(shù)體系，系統(tǒng)科學(xué)、思維科學(xué)和人體科學(xué)是正在形成的三個(gè)新的科學(xué)技術(shù)學(xué)科，直接與改造客觀世界的實(shí)質(zhì)活動(dòng)相聯(lián)。形成了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)體系學(xué)。,系統(tǒng)工程,現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)科學(xué)中，直接與改造客觀世界的實(shí)踐相聯(lián)系的是一類新的工程

9、技術(shù)——系統(tǒng)工程，這類工程技術(shù)的共同理論基礎(chǔ)是運(yùn)籌學(xué)、控制論和信息論等三門(mén)科學(xué)。,系統(tǒng)工程,系統(tǒng)工程，指設(shè)計(jì)新系統(tǒng)的科學(xué)方法；系統(tǒng)分析，指對(duì)若干可供選擇的執(zhí)行特定任務(wù)的系統(tǒng)方案進(jìn)行選擇比驗(yàn)。如果上述選擇比較著重在成本費(fèi)用方面，即為費(fèi)用效果分析。系統(tǒng)研究，指擬制定系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)程序。在科學(xué)技術(shù)體系結(jié)構(gòu)中，系統(tǒng)工程如工程技術(shù)一樣，用定量化系統(tǒng)方法處理大型復(fù)雜系統(tǒng)問(wèn)題，系統(tǒng)工程也是一個(gè)總類名稱。,系統(tǒng)的分類：,A、自然系統(tǒng)與人造系統(tǒng)。如一年四季

10、生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)與空調(diào)溫室人造環(huán)境系統(tǒng)；太陽(yáng)系統(tǒng)與衛(wèi)星系統(tǒng)。B、實(shí)體系統(tǒng)與抽象（概念）系統(tǒng)。飛機(jī)系統(tǒng)與虛擬飛行模擬系統(tǒng)；因特網(wǎng)與信息高速公路。C、靜態(tài)系統(tǒng)與動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。建筑系統(tǒng)與社會(huì)系統(tǒng)，D、開(kāi)放系統(tǒng)與封閉系統(tǒng)。通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與化學(xué)反應(yīng)罐內(nèi)部系統(tǒng)，（核反應(yīng)堆系統(tǒng)）,系統(tǒng)工程分類：,系統(tǒng)工程不是一類系統(tǒng)的組織管理技術(shù)，而是各類系統(tǒng)組織管理技術(shù)的總稱，各類系統(tǒng)工程的共同特點(diǎn)在于，把定量化的系統(tǒng)思想方法應(yīng)用于組織管理的工程實(shí)踐，尋求實(shí)踐效果的優(yōu)

11、化。,系統(tǒng)工程分類：,因處理的體系性質(zhì)不同，還可以再分門(mén)類，如工程體系的系統(tǒng)工程叫工程系統(tǒng)工程，生產(chǎn)企業(yè)或企業(yè)體系的系統(tǒng)工程叫經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)工程，行政體系的組織運(yùn)轉(zhuǎn)叫行政系統(tǒng)工程，科學(xué)技術(shù)研究的組織管理叫科研系統(tǒng)工程，軍事組織指揮叫軍事系統(tǒng)工程，信息編碼、傳輸、存儲(chǔ)、檢索、讀出顯示系統(tǒng)的組織管理叫信息系統(tǒng)工程。,系統(tǒng)的特征,抽象系統(tǒng)的特征可分為以下幾點(diǎn)：A、整體性。一體性，完整性。如飛機(jī)、衛(wèi)星、汽車等等B、相關(guān)性。相互制約。如系統(tǒng)的部件之

12、間和外部環(huán)境等，，C、目的性與功能。系統(tǒng)都具有自己的功能和目的，如飛機(jī)在空中飛行。D、環(huán)境適應(yīng)性。接口交換功能，如能承受環(huán)境變化的影響——》實(shí)用性。E、動(dòng)態(tài)性。系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)形態(tài)，相互交換?？勺赃m應(yīng)調(diào)整系統(tǒng)與外界的相互影響。F、有序性。生與死的過(guò)程。如產(chǎn)品的生產(chǎn)——》使用——》損壞。,系統(tǒng)工程的三個(gè)特點(diǎn)：,A、研究的對(duì)象廣泛，包括人類社會(huì)、生態(tài)環(huán)境、自然現(xiàn)象和組織管理。 B、系統(tǒng)工程是一門(mén)跨學(xué)科的邊緣學(xué)科。不僅要涉及數(shù)、理、化、生物

13、等自然科學(xué)，還要用到社會(huì)學(xué)、心理學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、醫(yī)學(xué)等與人的思想、行為、能力等有關(guān)的學(xué)科，是自然科學(xué)與社會(huì)科學(xué)的交叉學(xué)科。系統(tǒng)工程形成了一套處理復(fù)雜問(wèn)題的理論、方法和手段，使人們?cè)谔幚韱?wèn)題時(shí)，有系統(tǒng)的整體的觀點(diǎn)。,系統(tǒng)工程的三個(gè)特點(diǎn)：,C、在處理復(fù)雜的大系統(tǒng)時(shí)，常采用定性分析和定量計(jì)算相結(jié)合的方法。處理系統(tǒng)工程問(wèn)題不僅要有科學(xué)性，而且要有藝術(shù)性和哲理性。因?yàn)檠芯康膶?duì)象往往涉及到人，這就涉及到人的價(jià)值觀、行為學(xué)、心理學(xué)、主觀判斷和理性推理等，

14、因而系統(tǒng)工程研究的大系統(tǒng)非常復(fù)雜。商業(yè)部門(mén)的水桶效應(yīng)以及工程對(duì)策（設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)輸、銷售、宣傳、品牌、員工素質(zhì)、管理人員素質(zhì)、社會(huì)環(huán)境等等）。,工程系統(tǒng)工程,現(xiàn)代工程體系的規(guī)模和復(fù)雜性日益增長(zhǎng)，出現(xiàn)了所謂大系統(tǒng)的工程體系。四十年代，美國(guó)研制原子彈的“曼哈頓計(jì)劃”，參加者一萬(wàn)五千人；六十年代，美國(guó)的“阿波羅載人登月計(jì)劃”參加者四十二萬(wàn)人；五十年代末六十年代初我國(guó)開(kāi)始著手的國(guó)防尖端技術(shù)工程發(fā)展計(jì)劃等等，就是這類大工程系統(tǒng)。,工程系統(tǒng)工程

15、,研制一種戰(zhàn)略核導(dǎo)彈，就是研制由彈體、彈頭、發(fā)動(dòng)機(jī)、制導(dǎo)、遙測(cè)、外彈道測(cè)量和發(fā)射等分系統(tǒng)組成的一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)；它可能又是由核動(dòng)力潛艇、戰(zhàn)略轟炸機(jī)、戰(zhàn)略核導(dǎo)彈構(gòu)成的戰(zhàn)略防御武器系統(tǒng)的組成部分。導(dǎo)彈的每一個(gè)分系統(tǒng)在更細(xì)致的基礎(chǔ)上化分為若干裝置，如彈頭分系統(tǒng)是由引信裝置、保險(xiǎn)裝置和熱核裝置等組成的，一個(gè)裝置還可更細(xì)致的分為許多電子和機(jī)械構(gòu)件。在組織研制任務(wù)時(shí)，一直細(xì)分到由每一個(gè)技術(shù)人員承擔(dān)的具體工作為止。,工程系統(tǒng)工程,導(dǎo)彈武器系統(tǒng)是現(xiàn)代最復(fù)雜

16、的工程系統(tǒng)之一，要靠成千上萬(wàn)人的大力協(xié)同工作才能研制成功。研制這樣十類復(fù)雜工程系統(tǒng)所面臨的基本問(wèn)題是，怎樣把比較籠統(tǒng)的初始研制要求逐步地變?yōu)槌汕先f(wàn)研制任務(wù)參加者的具體工作，以及怎樣把這些工作最終綜合成—個(gè)技術(shù)上合理，經(jīng)濟(jì)上合算，研制周期短，能協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)的實(shí)際系統(tǒng)，并使這個(gè)系統(tǒng)成為它所從屬的更大系統(tǒng)的有效組成部分。美國(guó)最先出現(xiàn)了為導(dǎo)彈研制計(jì)劃提供這種技術(shù)服務(wù)的新型機(jī)構(gòu)。,工程系統(tǒng)工程,工程系統(tǒng)工程的關(guān)鍵之一是總體設(shè)計(jì)。工程系統(tǒng)規(guī)劃是工程系

17、統(tǒng)總體設(shè)計(jì)部門(mén)所設(shè)計(jì)的，是工程系統(tǒng)的“總體”，是工程系統(tǒng)的“總體方案”，是實(shí)現(xiàn)工程系統(tǒng)的“技術(shù)途徑”。工程系統(tǒng)工程一般有兩大方面的任務(wù)，以技術(shù)和經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)為依據(jù)，對(duì)擬議的工程系統(tǒng)進(jìn)行可行性研究，運(yùn)行使用各個(gè)階段的總體設(shè)計(jì)。,工程系統(tǒng)工程,由于研制周期越來(lái)越長(zhǎng)，為了避免人力、物力和財(cái)力的浪費(fèi)，需要對(duì)擬建工程系統(tǒng)的必要性、技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和使用效率進(jìn)行論證、評(píng)估和預(yù)測(cè)。進(jìn)行工程系統(tǒng)的總體規(guī)劃和總體設(shè)計(jì)。,軍事系統(tǒng)工程,總結(jié)截至拿

18、破侖為止的軍事歷史，把軍事領(lǐng)袖對(duì)軍隊(duì)的戰(zhàn)略領(lǐng)導(dǎo)稱之為藝術(shù)。在這里智力活動(dòng)離開(kāi)了嚴(yán)格的科學(xué)領(lǐng)域，即離開(kāi)了邏輯學(xué)和數(shù)學(xué)的領(lǐng)域，而成為藝術(shù)。這里所謂藝術(shù)，是指軍事領(lǐng)袖都是依靠自己的個(gè)人才智親身設(shè)計(jì)戰(zhàn)略計(jì)劃并直接指揮軍隊(duì)的。這種才智是離開(kāi)科學(xué)方法的戰(zhàn)略領(lǐng)導(dǎo)。,軍事系統(tǒng)工程,第二次世界大戰(zhàn)期間，一大批科學(xué)家被邀請(qǐng)去幫助解決復(fù)雜的戰(zhàn)術(shù)決策問(wèn)題。這些科學(xué)家以自覺(jué)而有組織的形式，在一個(gè)傳統(tǒng)上靠藝術(shù)技巧處理問(wèn)題的領(lǐng)域，播下了新思想的種子，用數(shù)學(xué)模型、模擬

19、實(shí)驗(yàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)決策選優(yōu)和戰(zhàn)術(shù)實(shí)施。這些有組織的科學(xué)活動(dòng)，產(chǎn)生了兩個(gè)有深遠(yuǎn)意義的結(jié)果，一是包括運(yùn)籌學(xué)理論、對(duì)策模擬方法和電子計(jì)算機(jī)應(yīng)用在內(nèi)的現(xiàn)代參謀技術(shù)的發(fā)展，一是利用現(xiàn)代參謀技術(shù)為戰(zhàn)術(shù)、裝備運(yùn)用、指揮控制和后勤保障等參謀業(yè)務(wù)提供定量材料的發(fā)展。,軍事系統(tǒng)工程,利用現(xiàn)代參謀科學(xué)方法和現(xiàn)代參謀組織，在戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)，裝備運(yùn)用，組織指揮，后勤保障等方面實(shí)施參謀職能的科學(xué)活動(dòng)過(guò)程，稱為軍事系統(tǒng)工程。,農(nóng)業(yè)系統(tǒng)工程,農(nóng)業(yè)是利用太陽(yáng)光的能量，通過(guò)生物轉(zhuǎn)化，

20、生產(chǎn)出人們所需要的食物、工業(yè)原料和生物能源，并且改造自然，創(chuàng)造人類和生物本身所需要的理想生態(tài)環(huán)境的產(chǎn)業(yè)。綜合經(jīng)營(yíng)的農(nóng)業(yè)，包括糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物的種植業(yè)、林業(yè)、牧業(yè)、禽業(yè)、漁業(yè)，包括養(yǎng)蠶、養(yǎng)蜂、以蟲(chóng)治蟲(chóng)等昆蟲(chóng)利用，包括利用微生物搞發(fā)酵飼料、沼氣、微生物蛋白質(zhì)等，包括副業(yè)加工編織、淀粉、豆制品、手工藝品等，即在傳統(tǒng)的幾業(yè)之外，還要加上生物資源業(yè)和微生物業(yè)等生物工程和基因工程。,社會(huì)系統(tǒng)工程,系統(tǒng)思想用來(lái)研究社會(huì)，這是馬克思的《資本論》所開(kāi)拓

21、的方向。用數(shù)學(xué)模型分析社會(huì)的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，是以數(shù)學(xué)模型和計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)研究方法。用數(shù)學(xué)模型和計(jì)算機(jī)分析社會(huì)經(jīng)濟(jì)策略，問(wèn)題已不在計(jì)算機(jī)速度方面，而是更多地集中在組織建立大型數(shù)據(jù)庫(kù)和描述包含大量數(shù)據(jù)的計(jì)算結(jié)果上。幾乎所有的社會(huì)經(jīng)濟(jì)策略，都可以進(jìn)行計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)研究。數(shù)學(xué)模型和計(jì)算機(jī)提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以作為預(yù)見(jiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)策略效果的依據(jù)。,社會(huì)系統(tǒng)工程,正確建立宏觀經(jīng)濟(jì)的數(shù)學(xué)模型，把數(shù)學(xué)模型和擬議的建設(shè)方案或改進(jìn)措施結(jié)合起來(lái)，在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行

22、社會(huì)建設(shè)的模擬實(shí)驗(yàn)，從模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，選出兩個(gè)以上實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展的方案，提供國(guó)家權(quán)力機(jī)構(gòu)審查決策，在建設(shè)規(guī)劃和計(jì)劃實(shí)施過(guò)程中，根據(jù)執(zhí)行情況和政治、經(jīng)濟(jì)、科技的新發(fā)展，及時(shí)進(jìn)行新的計(jì)算分析，提出調(diào)整規(guī)劃計(jì)劃的報(bào)告，這就是社會(huì)系統(tǒng)工程大致的實(shí)踐過(guò)程。,系統(tǒng)工程方法論,系統(tǒng)工程方法論是解決系統(tǒng)工程問(wèn)題的一整套公開(kāi)的程序和方法，已經(jīng)被越來(lái)越多的人所認(rèn)識(shí)。言語(yǔ)教學(xué)和圖解是系統(tǒng)工程方法論進(jìn)行相互溝通的要素。許多學(xué)者對(duì)系統(tǒng)工程方法進(jìn)行了大量

23、的探討工作，但是企圖找到能夠處理世界上所有問(wèn)題的標(biāo)準(zhǔn)方法的想法是不現(xiàn)實(shí)的，也是根本不可能的。,系統(tǒng)工程方法論,然而，實(shí)踐證明，盡管沒(méi)有這樣一個(gè)方式方法，總還可以找到一個(gè)能適應(yīng)各種不同問(wèn)題的方法思路和思想方法，即方法結(jié)構(gòu)。在這些方法結(jié)構(gòu)中，在國(guó)外影響最大的是美國(guó)學(xué)者霍爾提出的系統(tǒng)工程三維結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)稱三維結(jié)構(gòu)，它概括地表示出系統(tǒng)工程的步驟和階段，以及涉及到的知識(shí)范圍。它是各種具體系統(tǒng)工程方法的基礎(chǔ)。其三維是時(shí)間、邏輯和知識(shí)。,系統(tǒng)工程三維結(jié)構(gòu)

24、,時(shí)間維表從規(guī)劃到更新的大略順序，共分為七個(gè)階段：（1）規(guī)劃階段——謀求系統(tǒng)工程的政策或規(guī)劃；（2）擬訂方案——提出具體的計(jì)劃方案；（3）研制階段——實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的研制方案，并做出生產(chǎn)計(jì)劃；（4）生產(chǎn)階段——生產(chǎn)出系統(tǒng)的零部件及整個(gè)系統(tǒng)，并提出系統(tǒng)的安裝計(jì)劃；（5）安裝階段——把系統(tǒng)安裝好，并完成系統(tǒng)的運(yùn)行計(jì)劃；（6）運(yùn)行階段——系統(tǒng)為預(yù)定的使用服務(wù)；（7）更新階段——取消舊系統(tǒng)以新系統(tǒng)代之，或?qū)⒃到y(tǒng)改進(jìn)，使之更有效地工作。

25、,系統(tǒng)工程三維結(jié)構(gòu),邏輯維系的每一個(gè)階段要完成的步驟，共有七個(gè)步驟：（1）擺明問(wèn)題——盡量全面地收集和提供有關(guān)要解決問(wèn)題的歷史、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)的資料和數(shù)據(jù)；（2）系統(tǒng)指標(biāo)設(shè)計(jì)——弄清并提出解決問(wèn)題需要達(dá)到的目的，而且實(shí)行衡量是否達(dá)到目的的標(biāo)準(zhǔn)；（3）系統(tǒng)綜合一一把可能入選的能夠達(dá)到目標(biāo)的政策、活動(dòng)、控制或整個(gè)系統(tǒng)概念化、條理化,系統(tǒng)工程三維結(jié)構(gòu),（4）系統(tǒng)分析和建立模型——根據(jù)目標(biāo)的達(dá)到、問(wèn)題的解決和需求的滿足去加深理解所提出的政

26、策、活動(dòng)、控制或系統(tǒng)的相互關(guān)系、性能和特征。建立模型是對(duì)系統(tǒng)工程中活動(dòng)的一個(gè)抽象，它必須反映現(xiàn)實(shí)，又往往高于現(xiàn)實(shí)。建立模型的關(guān)鍵是要抓住主要矛盾，這樣，通過(guò)模型中各變量要素的分析研究得出的結(jié)論才會(huì)是有效的。否則，會(huì)帶來(lái)災(zāi)難性后果；（5）最優(yōu)化或選擇階段的評(píng)定——精心選擇所提出政策的參數(shù)與系數(shù)，使得每個(gè)政策 都是能夠滿足系統(tǒng)指標(biāo)的最優(yōu)政策；,系統(tǒng)工程三維結(jié)構(gòu),（6）決策——選定一個(gè)或多個(gè)政策或進(jìn)一步考慮系統(tǒng)的價(jià)值（7）實(shí)施計(jì)

27、劃或執(zhí)行下一個(gè)階段計(jì)劃——不斷修改、完善上述六個(gè)步驟，并把它們確定下來(lái)，以保證順利地進(jìn)入系統(tǒng)工程的下一個(gè)階段。,知識(shí)維,指的是完成上述各階段、步驟所需的各種專業(yè)知識(shí)和技術(shù)素養(yǎng)。,系統(tǒng)工程活動(dòng)矩陣。,七個(gè)邏輯步驟和七個(gè)時(shí)間階段歸納在一起，形成所謂系統(tǒng)工程活動(dòng)矩陣。利用三維結(jié)構(gòu)及其活動(dòng)矩陣，可以得到預(yù)測(cè)工業(yè)與社會(huì)改革的經(jīng)濟(jì)成本和社會(huì)收益的模型，進(jìn)一步確立實(shí)行改革所必需的各種技術(shù)的有關(guān)成本／收益因素的初始結(jié)構(gòu)，根據(jù)這種初始結(jié)構(gòu)再進(jìn)行評(píng)定，測(cè)

28、辨和改進(jìn)，以確保所選取的改動(dòng)，不但在技術(shù)上是完善的，而且是以最小的代價(jià)獲取最大的社會(huì)收益。,開(kāi)放系統(tǒng),開(kāi)放系統(tǒng)是一種新興的技術(shù)。嚴(yán)格地講，開(kāi)放系統(tǒng)是一類系統(tǒng)的總稱，我們之所以說(shuō)它是一種新技術(shù)，是因?yàn)樗w現(xiàn)了一種新的系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和策略，是對(duì)傳統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的一次革命，開(kāi)放系統(tǒng)的形成和發(fā)展已經(jīng)、且將繼續(xù)對(duì)信息產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生巨大的影響，這種影響不僅是針對(duì)廠商的，也是針對(duì)用戶的。,開(kāi)放系統(tǒng)定義,開(kāi)放系統(tǒng)是對(duì)一個(gè)不斷發(fā)展和廠家中立系統(tǒng)的有效配置，操作過(guò)

29、程、可替換的接口、服務(wù)的內(nèi)容、協(xié)議和格式的規(guī)范等方面內(nèi)容所進(jìn)行的描述，它的應(yīng)用和組成部分可以用不同廠家的其它相同部件實(shí)現(xiàn)替代。如總線的接口定義和通信協(xié)議等。,開(kāi)放系統(tǒng)有兩個(gè)最基本的特點(diǎn)：,開(kāi)放系統(tǒng)所采用的規(guī)范是廠家中立的，或者說(shuō)是與廠家無(wú)關(guān)的；開(kāi)放系統(tǒng)允許用不同廠家的產(chǎn)品替換，這種替換包括對(duì)整個(gè)系統(tǒng)及其組成部件（模塊）。開(kāi)放系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)是：制定規(guī)則，引入競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制。,開(kāi)放系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn),開(kāi)放系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)主要是指開(kāi)放系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境和開(kāi)放系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境標(biāo)

30、準(zhǔn)，而不是指一個(gè)特定的開(kāi)放系統(tǒng)所采用的標(biāo)準(zhǔn)。由于開(kāi)放系統(tǒng)技術(shù)起步還不久，ISO還很難制定出一個(gè)好的完整標(biāo)準(zhǔn)，但開(kāi)放系統(tǒng)的發(fā)展又急需一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)發(fā)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境，因此開(kāi)放系統(tǒng)也只能以現(xiàn)有的技術(shù)為基礎(chǔ)逐步發(fā)展。,驅(qū)動(dòng)開(kāi)放系統(tǒng)發(fā)展的基本要素,任何一門(mén)新技術(shù)的發(fā)展都要受到四個(gè)基本要素的驅(qū)動(dòng)。這四個(gè)基本要素是功能、可用性、復(fù)雜性和價(jià)格。對(duì)一種新技術(shù)而言，其功能往往在開(kāi)始時(shí)是不完善的，但會(huì)隨著技術(shù)的發(fā)展逐漸上升。同樣，一種新技術(shù)的可用性在開(kāi)始時(shí)一般

31、都很有限，但隨著發(fā)展會(huì)逐漸擴(kuò)大。相反，一種新技術(shù)的復(fù)雜性開(kāi)始往往很高，然后在后續(xù)版本中逐漸減少。同樣，價(jià)格也是從開(kāi)始的很高逐漸降低。,開(kāi)放系統(tǒng)集成技術(shù)及其發(fā)展,可以將開(kāi)放系統(tǒng)分為應(yīng)用開(kāi)發(fā)和運(yùn)行環(huán)境兩部分。開(kāi)放系統(tǒng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)和運(yùn)行環(huán)境為各種應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和運(yùn)行提供了統(tǒng)一的支撐平臺(tái)，而開(kāi)放系統(tǒng)將應(yīng)用開(kāi)發(fā)和運(yùn)行環(huán)境連接在一起，開(kāi)放系統(tǒng)互操作性也就大大加強(qiáng)，這也是開(kāi)放系統(tǒng)發(fā)展最快的一個(gè)方面。,開(kāi)放系統(tǒng)集成技術(shù)及其發(fā)展,可以說(shuō)，開(kāi)放系統(tǒng)產(chǎn)品為不同廠

32、家的產(chǎn)品集成在一起提供了統(tǒng)一的場(chǎng)所。開(kāi)放系統(tǒng)產(chǎn)品不只是連接同類環(huán)境，今后將更多地用于連接不同環(huán)境。開(kāi)放系統(tǒng)的這種功能對(duì)廠家來(lái)說(shuō)是非常有益的，因?yàn)闆](méi)有關(guān)于格式及協(xié)議的共識(shí)，互操作性將很難達(dá)到。隨著市場(chǎng)的發(fā)展和開(kāi)放意識(shí)的增強(qiáng)，廠家急需開(kāi)發(fā)與其它廠家產(chǎn)品建立連接的技術(shù)。沒(méi)有一個(gè)共同的標(biāo)準(zhǔn)，這種開(kāi)發(fā)將更加費(fèi)時(shí)費(fèi)力，因此廠家自然將標(biāo)準(zhǔn)看成是降低開(kāi)發(fā)費(fèi)用的一種途徑，當(dāng)然廠家也不會(huì)放棄其專用協(xié)議，因?yàn)閺S家需通過(guò)它來(lái)提高效率。,開(kāi)放系統(tǒng)互連模型,開(kāi)放系

33、統(tǒng)互連模型（OPEN SYSTEM INTERCONNECTION）（ＯＳＩ）是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（INTERNATIONAL STANDARDIZATION ORGANIZATION）（ＩＳＯ）七十年代提出了開(kāi)放系統(tǒng)互連ＯＳＩ模型，這是一個(gè)定義連接異種計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)主體結(jié)構(gòu)。為“開(kāi)放”系統(tǒng)提供了基礎(chǔ)?！伴_(kāi)放”表示能夠使任何兩個(gè)遵守參考模型和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)進(jìn)行連接。,OSI參考模型,OSI參考模型是設(shè)計(jì)和描述網(wǎng)絡(luò)通信的基本框架。OSI參考模型

34、的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是層次式結(jié)構(gòu)，由七層組成 。OSI參考模型定義了不同計(jì)算機(jī)互連標(biāo)準(zhǔn)的框架結(jié)構(gòu)，得到了國(guó)際上的承認(rèn)，被認(rèn)為是新一代網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。它通過(guò)分層把復(fù)雜的通信過(guò)程分成了多個(gè)獨(dú)立的，比較容易解決的子問(wèn)題。在OSI模型中，下一層為上一層提供服務(wù)，而各層內(nèi)部的工作與相鄰層是無(wú)關(guān)的。,OSI參考模型中的7個(gè)層次,各層的功能：,７、應(yīng)用層：用戶只需關(guān)心要交換的信息。使用，如發(fā)電子郵件。６、表示層：完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、格式化和文本壓縮，用進(jìn)程協(xié)議數(shù)據(jù)表

35、示信息。秘書(shū)５、會(huì)話層：提供兩進(jìn)程之間建立、維護(hù)和結(jié)束連接的功能。需要命名約定方案和編址方案。收發(fā)４、傳輸層：提供建立、維護(hù)和拆除傳送連接功能，選擇網(wǎng)絡(luò)層的最佳服務(wù)，完成透明數(shù)據(jù)傳輸，提供錯(cuò)誤恢復(fù)和流量控制。郵遞,各層的功能：,３、網(wǎng)絡(luò)層：控制分組傳輸，路由選擇，擁擠控制，網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)等功能。根據(jù)傳輸層的要求來(lái)選擇服務(wù)技術(shù)，報(bào)未恢復(fù)的差錯(cuò)。分撿２、數(shù)據(jù)鏈路層：在網(wǎng)絡(luò)層實(shí)體間提供數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的功能和過(guò)程，提供數(shù)據(jù)鏈路的控制。發(fā)送１、

36、物理層：負(fù)責(zé)線路的物理連接，把傳輸信息轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢栽趯?shí)際線路上傳輸?shù)男盘?hào)。電平信號(hào)，插頭插座的規(guī)格，調(diào)制解調(diào)器，電纜和驅(qū)動(dòng)等屬于這一層。運(yùn)輸,開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型的特性：,Ａ、它是一種將異構(gòu)系統(tǒng)互聯(lián)的分層結(jié)構(gòu)；如英文體系和日文體系；Ｂ、它定義了一種抽象結(jié)構(gòu)，而并非具體實(shí)現(xiàn)方式（過(guò)程形式）的描述；Ｃ、不同系統(tǒng)上的相同層的實(shí)質(zhì)為同等層實(shí)體（對(duì)等層）；Ｄ、同等層實(shí)體之間通信由該層的協(xié)議管理；Ｅ、相鄰層間的接口，定義了原語(yǔ)言操作和低層向上

37、層提供的服務(wù)；Ｆ、所提供的公共服務(wù)是面向連接的，或無(wú)連接的（內(nèi)部的）數(shù)據(jù)服務(wù)；Ｇ、每層完成所定義的功能，修改本層的功能并不影響其它層。,開(kāi)放系統(tǒng)模型涉及兩個(gè)概念：接口和協(xié)議。,協(xié)議：是指兩個(gè)對(duì)等層為了能夠正確地傳送信息而必須遵守的一組約定，它包括信息格式、信息內(nèi)容和信息傳輸順序等。接口：是指兩個(gè)相鄰層間的一組約定，它包括下面一層要提供哪些服務(wù)和上面一層如何使用這些服務(wù)。簡(jiǎn)單地說(shuō)：接口是系統(tǒng)內(nèi)部縱向的約定，協(xié)議是系統(tǒng)之間橫向的約定

38、（對(duì)等層）。,開(kāi)放系統(tǒng)參考模型的分層原則,１、不能把結(jié)構(gòu)的分層分得太多，以免在描述和綜合這些層次時(shí)發(fā)生困難。２、在建立分層邊界時(shí)，應(yīng)使其描述簡(jiǎn)單，且應(yīng)保證往返該邊界的次數(shù)最少。３、當(dāng)需要完成顯然不同的處理功能或需要采用完全不同技術(shù)時(shí)，應(yīng)分為不同層次。４、應(yīng)把相似的功能放在同一層內(nèi)。５、對(duì)過(guò)去經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)證明成功的分層邊界應(yīng)予保留頭。,開(kāi)放系統(tǒng)參考模型的分層原則,６、在分層時(shí)應(yīng)允許各層重新設(shè)計(jì)，且允許各層的協(xié)議為適用新技術(shù)而作某種變化