第03章系统工程主要方法

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1、第3章系统工程的主要方法学习要点1．掌握模型化的基本概念、原理及方法2．掌握系统分析与评价的基本原理与方法3．掌握层次分析法及应用4.掌握模糊综合评审法及应用3.1模型化系统是由若干单元相互关联所组成的整体，系统的特性可由这些单元之间的联系推导出来。为了掌握系统的结构和演化发展规律，必须根据系统的目的，抓住系统各单元之间的联系，进行系统的考察与研究，其中最方便的方法就是模型化，模型化是系统工程最重要的方法之一。3.1.1模型与模型化3.1.1.1模型的概念及特点模型有各种各样的定义，其中较为普遍的定义为：模型是为了了解系统的结

2、构和行为，通过抽象、归纳、演绎、类比等方法，用适当的表现形式描述出来的仿制品。日常生活和工作中经常使用模型，如用实物形式建造的建筑模型、汽车模型等实体系统的仿制品（缩小的模型）可以帮助我们了解建筑造型、汽车式样等。教学中使用的原子模型（放大的模型）可帮助学生形象的理解原子的结构，经济分析中所使用的文字、符号、图表、曲线等可为分析者提供经济活动运行状况及特征等信息。它们虽然描述形式各异，但都具有共同的特点：（1）它们都是被研究对象（原型）的模仿和抽象。（2）它们都是原型的简化，是由与研究目的有关的、反映被研究对象某些特征的主要因

3、素构成的，模型的结构与原型的结构不同但二者是相联系的。（3）反映被研究对象各部分之间的关联，体现系统的主要特征和行为。由模型定义及特点可见，模型首先必须与所研究系统“相似”，这种相似不是指形状上的“相似”，而是指本质上的“相似”；其次，模型必须有一定的描述形式，描述形式可以是形状的放大或缩小，但更普遍的是文字、符号、图表等；再次则是必须采用一套有科学依据的方法来描述。采用什么样的方法、怎样描述才能得到与所研究系统相似的模型则是系统模型化的内容。3.2.1.2模型化系统的模型化就是建立系统模型。它是把系统各单元之间相互关联的信息

4、，用数学、物理及其他方法进行抽象，使其与系统有相似结构或行为并体现系统这一完整统一整体的科学方法。模型化之所以成为系统工程的重要方法，其原因在于：（1）系统工程的研究对象是工程技术、社会、经济和生命等诸因素交织在一起的人、设备和过程的统一体，其中很多因素是难以定量的，因此需要应用计算机进行模拟分析，实现计算机的模拟就必须建立模型。（2）经济性是评价系统的重要指标之一，应用模型化的方法可达到少花钱、多办事的目的，从而实现经济上的节约。模型化的方法还可在各种不同的系统参数中选择最优的参数，在各种不同的方案中选择最优方案而不必对实际

5、系统进行各种实验和调整，从而达到以较少的费用可靠地实现系统最优化的目的。（3）8安全可靠。某些系统的实验和运行蕴藏着危险性，这使系统的实际实验和研究难度加大。用模型化的方法可避免各种危险而提出各种可靠的数据，为决策提供依据。（1）可对不能进行实际实验的系统进行研究。某些系统，如生态系统、国民经济系统、社会系统是不允许实验的，为了探索这类系统的运行规律，只能靠模型化的方法。模型化是建立模型的过程，该过程如图3.1.1所示。信息现实系统模型概念化用信息载体描述反馈反馈图3.1.1模型化过程示意图由图可见,模型化的过程是对现实系统进

6、行分析和观察，通过概念化获取信息，这是对系统的认识过程。对获取的信息经加工、处理，进一步深化认识后抽象出模型并用确定的形式进行描述，这是提高认识的过程。由于对系统的认识是逐步提高的，因此模型化的过程是“认识—提高—再认识—再提高”的过程。图3.1.1中的反馈即体现了这种再认识—再提高的过程。通过上述模型化的过程就可建立一个既反映现实系统的结构或行为又能指导系统运行的模型，所以模型是源于现实系统又高于现实系统的人类思维的外在表现形式。3.1.1.3系统模型的分类系统是多种多样的，对相同的系统可用不同的方法从不同的侧面按不同的研究

7、目的建立不同形式的模型，因此必须对系统模型进行分类。(1)按形态不同，模型可分为实体模型和抽象模型。①实体模型把实体系统的功能和结构，以原型作为要素进行描述使其与系统原型基本相似的模型。它是系统原型几何尺寸的放大或缩小，从而体现系统的某些特性的模型。如教学用的原子模型、汽车模型、地形的沙盘模型等。但不是所有系统都可得到实体模型的，只是一些具有实物实体的系统才能建立实物模型。这类模型有直观、形象的特点，故又称形象模型。②抽象模型用概念、原理、方法等非物质形态对系统进行描述得到的模型。如用数学方法描述的模型、用逻辑关系描述的框图、

8、用类比方法描述的类比模型等。这类模型的特点是从模型表面上已看不出系统原型的形象，模型只反映系统的本质特征，只是与系统在本质上相似。它是经人类的思维活动在对系统原形的“认识—提高—再认识—再提高”的基础上高度抽象的产物，它是系统工程中经常使用的模型。这种模型又可分成以下几类：a