系統(tǒng)工程

前言

第二次世界大戰(zhàn)以后，為適應(yīng)社會化大生產(chǎn)和復(fù)雜科學(xué)技術(shù)體系的需要，人們逐步把自然科學(xué)與社會科學(xué)中的某些理論和策略、方法聯(lián)系起來，應(yīng)用現(xiàn)代數(shù)學(xué)和電子計算機等工具，解決復(fù)雜系統(tǒng)的組織、管理和控制問題，以達到最優(yōu)設(shè)計、最優(yōu)控制和最優(yōu)管理的目標(biāo)，由此形成了系統(tǒng)工程學(xué)科。系統(tǒng)工程作為一門科學(xué)技術(shù)雖然形成于20世紀(jì)中葉，但系統(tǒng)工程的思想方法和實際應(yīng)用卻可追溯到遠古時代。我們的祖先在了解、改造自然的實踐和社會活動中，早有許多樸素的系統(tǒng)概念和應(yīng)用實例，早在公元前500年的春秋時期，著名的軍事家孫武寫出“孫子兵法”十三篇，指出了戰(zhàn)爭中的戰(zhàn)略和策略問題，如進攻與防御、速決和持久、分散和集中之間相互依存和相互制約的關(guān)系，并依此籌劃戰(zhàn)爭的對策，以取得戰(zhàn)爭的勝利。其著名論點，“知已知彼，百戰(zhàn)不殆”、“以我之長，攻敵之短”等，不僅在古代，而且在當(dāng)代的戰(zhàn)爭中都有指導(dǎo)意義。在當(dāng)今激烈的國際市場競爭和社會經(jīng)濟各個領(lǐng)域的發(fā)展中，這些論斷也有現(xiàn)實意義。戰(zhàn)國時期，著名軍事家孫臏繼承和發(fā)展了孫武的學(xué)說，著有《孫臏兵法》，在齊王與田忌的賽馬中，孫臏提出的以田忌出下馬、上馬、中馬順序?qū)R王上馬、中馬、下馬順序的對策，使處于劣勢的田忌戰(zhàn)勝了齊王，這就是從總體出發(fā)制定對抗策略的一個著名的對策論案例。戰(zhàn)國時期在生產(chǎn)方面，秦國太守李冰父子主持修建了四川都江堰工程，巧妙地將分洪、引水和排沙結(jié)合起來，使各部分組成一個整體，實現(xiàn)了防洪、灌溉、行舟、漂木等多種功能，直至今天，都江堰工程仍在發(fā)揮著巨大的經(jīng)濟效益，是我國古代水利建設(shè)中系統(tǒng)工程的一大杰出成就。北宋真宗年間，皇城失火、宮殿燒毀，大臣丁謂主持皇宮修復(fù)工程，采用了一套綜合施工方案：先在需要重建的通衢大道上就近取土燒磚，在取土后的通衢深溝中引入汴水，形成人工河，再由此水路運入建筑材料，從而加快了工程進度；皇宮修復(fù)后，又將碎磚廢土填入溝中，重修通衢大道，使燒磚、運輸建筑材料和處理廢墟三項繁重的工程任務(wù)協(xié)調(diào)起來，從而在總體上得到了最佳解決方案，一舉三得，節(jié)省了大量勞力、費用和時間。在醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)等方面，我國古代也有許多著名學(xué)者用樸素的系統(tǒng)思想和方法取得了偉大成就。

內(nèi)容概要

本書比較全面和系統(tǒng)地介紹了系統(tǒng)與系統(tǒng)工程、系統(tǒng)分析、系統(tǒng)分析技術(shù)、系統(tǒng)預(yù)測、系統(tǒng)建模、系統(tǒng)設(shè)計與系統(tǒng)評價、系統(tǒng)優(yōu)化、系統(tǒng)決策等內(nèi)容，共分為8章。全書著重闡述系統(tǒng)工程的基本思想、理論、模型和方法，力求做到深入淺出，通俗易懂，適于教學(xué)和自學(xué)。每章配置了主要內(nèi)容、核心概念、學(xué)習(xí)目標(biāo)、小結(jié)和習(xí)題，便于讀者理解、消化書中的內(nèi)容。全書融入了作者長期的教學(xué)經(jīng)驗和科研成果，在編排上注意體現(xiàn)教學(xué)思路的完整性，同時也考慮了自學(xué)者的學(xué)習(xí)方便。    本書可作為高等學(xué)校工程類、管理類等有關(guān)專業(yè)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)課教材，或作為其他專業(yè)的公共基礎(chǔ)課、選修課教材，也可作為廣大從事系統(tǒng)工程工作的系統(tǒng)管理人員的自學(xué)參考書。

作者簡介

吳祈宗，北京理工大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師。現(xiàn)為中國運籌學(xué)會常務(wù)理事、北京運籌學(xué)會理事長、中國運籌學(xué)會數(shù)學(xué)規(guī)劃研究會理事、中國兵工學(xué)會應(yīng)用數(shù)學(xué)研究會副主任委員。主要研究方向：運籌學(xué)、最優(yōu)化理論與方法、系統(tǒng)分析、管理科學(xué)、決策理論與方法、數(shù)學(xué)建模等。主要講授運籌

書籍目錄

第一章 系統(tǒng)與系統(tǒng)工程 第一節(jié) 系統(tǒng)的概述 第二節(jié) 系統(tǒng)工程與系統(tǒng)科學(xué) 第三節(jié) 系統(tǒng)工程方法論 第四節(jié) 系統(tǒng)工程的應(yīng)用 習(xí)題第二章 系統(tǒng)分析 第一節(jié) 系統(tǒng)分析的概念 第二節(jié) 系統(tǒng)分析的步驟和內(nèi)容 第三節(jié) 系統(tǒng)目標(biāo)分析 第四節(jié) 系統(tǒng)環(huán)境分析 第五節(jié) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析 第六節(jié) 系統(tǒng)建模與系統(tǒng)評價 習(xí)題第三章 系統(tǒng)分析技術(shù) 第一節(jié) 系統(tǒng)分析技術(shù)概述 第二節(jié) 層次分析法 第三節(jié) 主成分分原 第四節(jié) 因子分析法 第五節(jié) 模糊聚類分析 第六節(jié) 灰色關(guān)聯(lián)分析 習(xí)題第四章 系統(tǒng)預(yù)測 第一節(jié) 預(yù)測概述 第二節(jié) 定性預(yù)測技術(shù) 第三節(jié) 回歸模型預(yù)測  第四節(jié) 平滑預(yù)測法 第五節(jié) 趨勢預(yù)測 第六節(jié) 馬爾柯夫模型預(yù)測  第七節(jié) 灰色預(yù)測  習(xí)題第五章 系統(tǒng)建模 第一節(jié) 系統(tǒng)建模的基本概念 第二節(jié) 結(jié)構(gòu)模型 第三節(jié) 系統(tǒng)模擬模型 第四節(jié) 投入-產(chǎn)出模型 第五節(jié) 系統(tǒng)動力學(xué)模型簡介第六章 系統(tǒng)設(shè)計與系統(tǒng)評價 第一節(jié) 系統(tǒng)設(shè)計 第二節(jié) 系統(tǒng)評價 第三節(jié) 系統(tǒng)評價常用方法介紹 第四節(jié) 模糊綜合評價 第五節(jié) 灰色綜合評價第七章 系統(tǒng)優(yōu)化 第一節(jié) 最優(yōu)化問題的一般描述 第二節(jié) 線性規(guī)劃 第三節(jié) 單目標(biāo)最優(yōu)化 第四節(jié) 目標(biāo)規(guī)劃 第五節(jié) 動態(tài)規(guī)劃 第六節(jié) 智能優(yōu)化算法 習(xí)題第八章 系統(tǒng)決策 第一節(jié) 系統(tǒng)決策概述 第二節(jié) 隨機型決策 第三節(jié) 多準(zhǔn)則決策 第四節(jié) 模粗決策 習(xí)題核心概念索引參考文獻

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：概念系統(tǒng)是人類社會所特有的，由人腦產(chǎn)生并組織實施，對實體系統(tǒng)進行有效的指導(dǎo)、管理和服務(wù)。實體系統(tǒng)是概念系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)和載體，概念系統(tǒng)是實體系統(tǒng)的抽象和描述。隨著通信和計算機等科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，概念系統(tǒng)不斷強化，人類進入了信息社會和知識經(jīng)濟時代。概念系統(tǒng)與實體系統(tǒng)共同存在于實際系統(tǒng)中，分別表示了實際系統(tǒng)的不同側(cè)面，它們相互作用，形成了各種各樣的復(fù)雜系統(tǒng)。如現(xiàn)代物流系統(tǒng)中既包括系統(tǒng)管理的思想、原則和指令、信息等概念系統(tǒng)，也包括物資運輸、裝卸及儲存的設(shè)備、庫房等實體系統(tǒng)。再如軍事指揮系統(tǒng)中既包括軍事指揮員的思想、信息、原則、命令等概念系統(tǒng)，也包括計算機、通信設(shè)備等實體系統(tǒng)。3.動態(tài)系統(tǒng)和靜態(tài)系統(tǒng)，系統(tǒng)狀態(tài)是指系統(tǒng)的那些可以觀察和識別的狀況、態(tài)勢、特征等。在系統(tǒng)問題研究需要考慮的時間跨度內(nèi)，根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)是否隨時間而變化，可將系統(tǒng)分為動態(tài)系統(tǒng)和靜態(tài)系統(tǒng)。動態(tài)系統(tǒng)就是系統(tǒng)的狀態(tài)是隨時間而變化的，即系統(tǒng)的狀態(tài)變量是時間函數(shù)。在足夠大的時間尺度上看，任何系統(tǒng)都處于或快或慢的動態(tài)變化之中，都是動態(tài)系統(tǒng)。但當(dāng)系統(tǒng)在所研究的時間范圍內(nèi)看不到變化，只需研究它們的共時性特征時，則可認為系統(tǒng)是靜態(tài)系統(tǒng)，它是動態(tài)系統(tǒng)的一種極限狀態(tài)，即處于穩(wěn)定狀態(tài)的系統(tǒng)。例如，生態(tài)系統(tǒng)、經(jīng)濟系統(tǒng)、生產(chǎn)系統(tǒng)、人體系統(tǒng)等都是動態(tài)系統(tǒng)。由于動態(tài)系統(tǒng)中各種參數(shù)之間的相互關(guān)系非常復(fù)雜，要找出其中的規(guī)律性非常困難，有時為了便于研究而假設(shè)系統(tǒng)是靜態(tài)的，或使系統(tǒng)中的各種參數(shù)隨時間變化的幅度很小而視同穩(wěn)定。4.可控系統(tǒng)和不可控系統(tǒng)從系統(tǒng)與人為關(guān)系上看，凡是根據(jù)一定的目的，能夠改變其狀態(tài)的系統(tǒng)就稱為可控系統(tǒng)，否則稱為不可控系統(tǒng)。大多數(shù)人工系統(tǒng)是可控的或在某種程度上是可控的，而大多數(shù)自然系統(tǒng)是不可控的系統(tǒng)。如計算機控制的現(xiàn)代機械加工生產(chǎn)過程自動控制系統(tǒng)是完全可控的系統(tǒng)，企業(yè)管理系統(tǒng)一般來說是不完全可控的系統(tǒng)，宇宙系統(tǒng)是不可控系統(tǒng)。

編輯推薦

《系統(tǒng)工程》為普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材之一。

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