系统工程手册电子书（系统工程-第二章）

第二章系统的基本概念及特征

第一节系统的定义及分类

一、世界的组成世界由物质、能量、信息组成。

二、系统的定义及特性(一)系统的定义:系统是由相互作用和相互依赖的若干组成部分(要素)结合而成的、具有特定功能的有机整体。 系统概念是系统工程的基础。

(二)系统的特性

1.整体性

2.层次性

3. 相关性

4.目的性5. 环境适应性

实例:城市交通综合系统 城市交通综合系统是一个庞大的动态系统 ,它本身的状态是随时间变化而变化的。

其结构如图所示:

从结构图可以看出,城市交通系统具有以下四个特性:

(1)整体性 城市交通系统是由人、车、道路、设施、管理、环境等许多子系统组成的综合性整体,各子系统从属于这个整体,而整个城市交通系统又是更庞大的城市系统中的子系统。

(2)层次性

(3)相关性

城市交通系统内部各子系统、各子系统要素之间是有机联系、相互依存又相互作用的。

(4)目的性

城市交通系统具有特定的目的。这就是:为人们从事各种活动提供必要的物质条件和空间活动条件，井达到安全、快速、高效、舒适的目的。

(5)环境适应性

城市交通系统处于社会环境之中,受周围环境的影响和制约，并与周围环境相协调。

三、系统的分类1.从系统的自然发展层次来看:无机系统，生物系统,社会系统。由自然界的无机物质构成的系统称为无机系统。(无目的系统)

由有生命的物质构成的系统称为生物系统。

以人为基本单位(要素)的系统称为社会系统。

社会系统和生物系统又统称目的系统。

2.从系统的形成原因来看:自然系统，人造系统。

3.从系统与环境的关系来看: 封闭系统,开放系统。

4.从系统的状态与时间的关系来着:静态系统，动态系统。

5.从系统组成要素的属性来看: 实体系统,概念系统。

实体系统是由实物组成的系统，包括人造物与自然物所组成的系统。而概念系统则是由概念、原理、方法、法则、制度、程序等非实物所组成的系统。

实体系统与概念系统多数情况下不可分割。概念系统为实体系统提供方法与策略，而实体系统则是概念系统的物质基础和服务对象。

6.从系统的复杂程度来看: 普通系统，大系统。7.从系统具体对象的性质来看:经济系统，管理系统，教育系统，农业系统，工业系统，军事系统

第二节系统的结构与功能

一、系统与要素的关系1.系统通过整体作用支配和控制要素2.要素通过相互作用决定系统的特性和功能

3.系统和要素的概念是相对的

二、系统的结构 组成系统的各要素(子系统)之间在数量上的比例和空间或时间上的联系方式，即系统内诸要素相互依赖、相互作用的内在方式。结构是系统的普遍属性，凡系统都有结构,系统目的是靠系统功能实现的,而系统的整体功能是由系统结构所决定的。

1.系统结构的稳定性。 系统结构的稳定性就是指系统总是趋向于保持某一状态。 稳定性是系统存在的一个基本特点。 系统结构的稳定性是相对的，系统的结构不仅在量的方面可以逐渐变化，而且在一定条件下还可以产生质的飞跃。所以系统的结构具有既稳定又可变的两重性。2.系统结构的层次性。系统结构的层次性包括等级性和多侧面性两重含义。

3.系统结构的相对性。

在系统结构的无限层次中，高-级系统内部结构的要素又包含着低级系统的结构，复杂大系统内部结构的要素又是一个简单的结构系统。 因此，结构与要素是相对于系统的等级和层次而言的。

4.系统结构的开放性。

任何系统总是存在于一定的环境之中,总要与外界进行物质、能量和信息的交换，系统的结构在这种交换过程中总是由量变到质变,不断变化，这就是系统结构的开放性。

三、系统的功能

1、功能的概念 系统的功能是指系统接受物质、能量和信息并予以转换,产生另一种形态的物质、能量和信息的能力,即系统与外部环境相互作用的能力。 系统结构说明的是系统的内部状态和内部作用，而系统功能所说明的是系统的外部状态和外部作用。系统功能的发挥,既有受环境变化制约的-面,又有受系统内部结构制约的一面。

2.功能方法( 1 )功能分析方法 a.要素一功能分析法(工程系统)通过对系统要素的数量和质量的分析来研究系统功能的方法， b.环境-功能分析法(社会经济系统) 分析环境对系统功能的影响，以及系统功能随着环境变化而变化的方法，称为环境---功能分析法。 通过这种相互关系的分析， 可以改善环境， 充分 发挥系统功能的作用。同时，为了适应环境而不断变换系统功能而选择最优功能。

(2)功能模拟方法(人工智能) 在不太了解系统内部结构的情况下,根据功能具有相对独立性的特性，以功能相似为基础，用模型再现原型的方法，称为功能模拟方法。

(3)黑箱方法 黑箱:内部无法打开并无法了解，只能根据其功能(或输入、输出)识别的系统。 黑箱方法实质上是种研究系统的思想方法。其特点就是撇开系统内部状况(结构、状态)，只是从其功能上认识它的性质。

四、系统结构与功能的关系 结构是系统的内在根据,功能是要素与结构的外在表现。一 定的结构总是表现为一定的功能，一定的功能总是由具有一定结构的系统实现的。

1.结构不同,功能不同。(最优的结构一定有利于产生最优的功能和功能效率)

2.结构不同，功能相同。

3.结构相同,功能不同。

4.结构相同,功能相同。

,