ch2 系统工程理论与方法论.ppt

第二章 SE理论与方法论 第一节 SE理论 第二节 SE基本工作过程 系统理论包括： 1、老三论（形成于20世纪四十年代）： 一般系统论、控制论和信息论。 2、新三论（形成于20世纪七十年代）： 耗散结构理论、协同论和突变论。 3、其他理论： 运筹学、高等数学、集合论等等 系统工程的理论基础 一般系统论、控制论、信息论、耗散结构理论、协同学及突变论等是系统理论的重要内容和SE的理论基础 1、一般系统论（general system theory) 创始人：美籍奥地利理论生物学家L.V贝塔朗菲 1945年发表《关于一般系统论》 研究复杂系统一般规律的学科 一般系统论的产生 背景：本世纪初，物理学、力学、化学等已得到深入发展、学科体系已趋于完整。 生物学却仍处于一种想象，试验的阶段。例如，生命的起源、生命的本质等问题，就存在两种激烈争论的观点 机械论与活力论 机械论观点：认为生物体应像机械体一样服从物理学、化学所阐明的各种规律，也就是说，把生命问题简化为物理和化学问题，纯粹用物理原因和化学原因来说明一切生命的生理现象和心理过程。 ------无法说明生命体的统一性. 活力论观点：认为不能把生命现象简单地归结为物理与化学过程，但却用“超自然的活力”来解释生命现象，认为有机界和无机界之间有一道不可逾越的鸿沟，支配生物体的是一种超物质力量。 有机体 美藉奥地利生物理论专家贝塔朗菲等人不满于机械论和活力论的解释，提出有机体概念，强调要从整体关联角度看问题。 后来，“有机体”概念被进一步发展为“一般系统论”。 一般系统论坚决反对活力论与机械论 1、反对简单相加的观点，认为系统不是简单地等于各部分之和； 2、反对机械观点，认为有机整体各部分的关系不能用机械关系来解释； 3、反对被动反应观点，即生物活动不是受环境刺激作出简单信息，而是具有自调功能的活动，有机体对于环境的干扰具有调节能力。 2、信息论 信息论产生于20世纪40年代末，主要创立者是美国的数学家香农（C.E.Shannon）和维纳。 什么是信息 香农对信息的定义：不确定性的减少 即：信息量是把某种不确定性趋向于确定的一种度量，信息量的大小取决于消息的不确定减少程度，不确定减少程度越大，则信息量越大；不确定减少程度小则信息量越少。 消息与信息的关系？ 例：到会场找人 消息A：某人在会场里 消息B：某人在会场的偶数排 消息B所含的信息量比消息A大，因为消息B更容易减少不确定性。 信息论的基本思想 信息论：是一门研究信息传输和信息处理一般规律的学科。 信息论起源于通讯理论。 信息论的基本思想： 通讯和控制系统：信息的传输和加工处理系统； 系统的运动：信息变换过程，通过系统内部的信息交流使系统维持正常的有目的的运动。 系统，在信息论的框架中，是一个进行信息变换和信息处理的机构。 信息论的类型 狭义信息论：即香农信息论。主要研究消息的信息量、信道（传输消息的通道）容量以及消息的编码问题。 一般信息论：主要研究通讯问题，但还包括噪声理论、信号滤波与预测、调制、信息处理等问题。 广义信息论：不仅包括前两项的研究内容，而且包括所有与信息有关的领域。 3、控制论（Cybernatics） 概念：控制论是以研究各种系统共同存在的控制规律为对象的一门科学。包括系统的结构方案、稳定性、最优化、建模及简化等。 标志：维纳于1948年出版了《控制论》一书 发展：经典控制论——现代控制论——大系统控制理论 4、 “新三论”等新的系统理论 耗散结构理论 协同学 突变论 5、 运筹学 运筹学形成于二战期间。 运筹学（Operational research，OR）是为领导机关对其控制下的事务、活动采取策略而提供定量依据的科学方法；是在实行管理的领域，运用数学的方法，对需要进行管理的问题进行统筹规划、做出决策的一门应用学科。 运筹学的主要内容 第二节 系统工程方法论 方法（method）是完成一个既定目标的具体技术与工具； 方法论（methodology）即关于方法的理论，是进行探索的一般途径，它高于方法，是对方法使用的指导。 系统工程方法论 系统工程方法论是系统工程思考问题和处理问题的一般方法和总统框架； 系统工程方法论也是系统工程的基本工作过程的一个体现。 系统工程基本工作过程 ------霍尔三维结构 ------切克兰德方法论 霍尔三维结构 一项复杂工程，可以从三个方面加以考察 时间方面：各项工作在时间上有先后并且互相依赖； 逻辑思维方面：围绕决策的一