系统建模与分析.ppt

1. 系统工程中处理复杂问题的基本观点 2. 霍尔的三维结构模型 3.切克兰德的调查学习模式 4.其他方法 并行工程方法 综合集成系统方法 物理-事理-人理方法论 螺旋式推进原则等 第三章 系统建模与系统分析 系统的特性取决于系统组成部分及结构。 系统建模与系统分析是研究系统各组成部分之间的关系、系统运行机理及其发展规律的重要方法。 主要内容 3.1系统模型概述 3.2系统建模方法 3.3系统分析概述 3.4系统目标分析 3.5系统环境分析 3.6系统功能分析 3.7系统结构分析 3.8解析结构模型 3.1 系统模型概述 定义： 系统模型是一个系统某一方面本质属性的描述，以某种确定形式(文字、符号、图表、实物、数学公式等）提供关于该系统的知识。 3.1 系统模型概论 3.1 系统模型概论 例3-1: 一个RC电路 3.1 系统模型概论 2. 特征: 模型是原型的反映。 适当的系统模型的三个特征： （ 1）是现实系统的抽象或模仿； （ 2）是由反映系统本质或特征的主要因素构成； （3）集中体现了主要因素之间的关系。 3.1 系统模型概论 例3-2：耐用消费品新旧更替模型 考察一个国家某类耐用消费品（冰箱、洗衣机等）拥有情况。假设家庭购买新冰箱并一直使用到其损坏或者报废，故任一时刻，全国有一个用了不同时间的冰箱拥有量的分布，为建立系统模型，做如下假定： （1）假定以一年为单位考察不同使用年限的冰箱的拥有量； （2）任何已使用了 年的冰箱至少还能使用一年的概率为 (对新冰箱可能较大，对旧冰箱可能较小)； （3）假设冰箱的最长寿命为 年； （4）第k年新购买的冰箱数目为 。 3.1 系统模型概论 根据上述假定，设 表示第 年使用了 年的冰箱数目， ，则 使用年数小于 1 年的冰箱数等于该年内所购新冰箱数，即 综合上面的分析可以得到如下的模型 3.1 系统模型概论 （1）系统开发的需要； （2）经济上的考虑； （3）安全上的考虑； （4）时间上的考虑； （5）系统模型易操作、易理解。 3.1 系统模型概论 4.为什么能用系统模型? 事物具有同型性（即相似规律） 3.1.2系统模型的分类 (1) 现实性 即能较好反映S客观实际。 (2) 简明性 (1) 现实性 即能较好反映S客观实际。 (2) 简明性 3.1.4系统建模的原则 抓住主要矛盾； 清晰； 精度要求适当； 尽量使用标准模型。 3.2系统建模的主要方法 推理法——对白箱S 实验法——对允许实验的黑箱或灰箱S 统计分析法——对不允许实验的黑箱或灰箱系统 类似法——依据不同事物具有的同型性，建造原S的类似模型。 混合法——上述几种方法的综合运用。 3.2建模的主要方法 （1）对象：比较简单的白箱系统； （2）方法：利用自然科学的各种定理、定律和社会科学的各种规律，经过一定的分析和推理，可以得到S的数学模型。 3.2建模的主要方法 解：这是在一定条件求极值的数学问题，可运用数学中的线性规划方法，建立线性规划模型。先将给出的数据整理成下表： 建模的主要方法 设生产A、B产品各为x1，x2公斤，则此问题变为求x1，x2满足下列条件: 建模的主要方法 图解法： 3.2建模的主要方法 （1）对象：用推理法难以建模的复杂的白箱系统； （2）方法：利用不同事物具有的同型性，建造原系统的类似模型。 3.2建模的主要方法 （1）对象：可实验和不可实验的黑箱和灰箱系统； （2）方法：通过实验或者查阅历史统计资料，找出系统的输入和输出数据，然后运用自控中的传递函数方法或其他的数学方法（如回归分析、时序分析等方法），建立系统输出与输入之间的关系——系统的数学模型。 目标：是SA的基础； 可行方案 费用 模型 效果：S达到目标后所得到的结果； 准则：目标的具体化、S价值的量度，以评价方案优劣； 结论：SA得到的结果，具体形式有报告、建议或意见等。 七个要素组成的SA要素结构图 内外因素相结合 当前利益与长远利益相结合 局部效益与总体效益相结合 定性分析与定量分析相结合。 每天送200万桶。 油田处北极圈内，常年冰封，最低温度-50oC。 方案Ⅰ：油船运。每天只需4－5艘，但要破冰船引航，起点和终点需建大油库；不安全、