《系统工程 第6版》 教学指导 第三章 系统模型与模型化.docx

第3章系统模型与模型化

教学指导

一、学习要求

1.本章学习目标

掌握系统模型与模型化的相关概念

掌握系统结构模型化技术

掌握主成分分析以及聚类分析

掌握状态空间模型以及微分方程和差分方程，了解状态方程的应用

了解系统模型技术的新进展

2.需要掌握的关键概念

模型

模型是现实世界部分的抽象或模仿，由那些与分析的问题有关的因素构成的，表明有关因素间相互关系。

模型化

模型化就是为描述系统的构成和行为，对实体系统的各种因素进行适当筛选，用一定的方式（数字、图像等）表达实体系统的方法，简而言之就是构造模型的过程。

结构分析

结构分析是一个实现系统结构模型化并加以解释的过程。

主成分分析与聚类分析

主成分分析也称主分量分析或矩阵数据分析，它通过变量变换的方法把相关的变量变为若干不相关的综合指标变量。

按照事物属性的内在联系规律和一定的要求，对事物进行分类研究的方法。

状态

基于模型的系统工程

3.需要掌握的主要技能

掌握建模的基本步骤以及模型化的方法

ISM实用化方法及其应用

掌握主成分分析以及聚类分析的方法

掌握从实际问题中抽象状态空间模型的方法

二、重难点分析

1.重点

建模的基本方法

建立递阶结构模型的规范方法与实用方法

主成分分析与聚类分析

基于模型的系统工程的特点

2.难点

从实际问题中抽象状态空间模型

主成分分析与聚类分析

基于模型的系统工程的应用

三、关键问题讨论

系统模型有哪些主要特征？模型化的本质和作用是什么？

模型特征：现实世界部分的抽象或模仿、由那些与分析的问题有关的因素构成、表明了有关因素间的相互关系

模型化的本质：利用模型与原型之间某方面的相似关系，在研究过程中可以用模型来代替原型，通过对模型的研究得到关于原型的一些信息

模型化的作用：对客体系统一定程度研究结果的表达、提供了摆脱具体内容的逻辑演绎和计算的基础、利用模型可以进行“思想”实验

模型化的基本方法有哪些？

（1）分析法：分析解剖问题，深入研究客体系统内部的细节（如结构形式、函数关系等）。利用公理、定律导出系统模型。

（2）实验法：通过对实验结果的观察和分析，利用逻辑归纳法导出系统模型。数理模型方法是典型代表。

（3）综合法：将实验数据与理论推导统一于建模之中。通常利用演绎方法从已知定理中导出模型，对于某些不详之处，则利用实验方法来补充，再利用归纳法从实验数据中搞清关系，建立模型。

（4）老手法：通过专家们之间启发式的讨论，逐步完善对系统的认识，构造出模型来。适用于复杂的系统，特别是有人参与的系统。

（5）辩证法：认为系统是一个对立统一体，是由矛盾两方面构成的。矛盾双方相互转化乃是真实情景，因此必须构成两个相反的分析模型。

基于模型的系统工程反映了系统工程模型技术的哪些新进展？