系统的概念与特征.pptx

1系统分析理论与方法系统分析理论与方法 参考教材系统工程理论、方法与应用 汪应洛 2问题一问题一 系统的概念和特征系统的概念和特征 系统的概念和思想来源于人类在长期的社会实系统的概念和思想来源于人类在长期的社会实践中，对现实世界认识的不断深化。系统思想经历践中，对现实世界认识的不断深化。系统思想经历了从经验到哲学再到科学了从经验到哲学再到科学,从思辨到定性再到定量从思辨到定性再到定量的发展过程，最终形成了当今的的发展过程，最终形成了当今的一门从总体上研究一门从总体上研究各类系统共性规律的系统科学各类系统共性规律的系统科学。3 用系统的一般理论来认识系统，也就是以系统为用系统的一般理论来认识系统，也就是以系统为对象，研究系统的要素、结构、层次、功能、特性及对象，研究系统的要素、结构、层次、功能、特性及分类等；并在时间和空间上研究系统的动态发展。即分类等；并在时间和空间上研究系统的动态发展。即了解系统的概念和范畴。了解系统的概念和范畴。思维方式的不同，研究的专业角度不同，侧重点思维方式的不同，研究的专业角度不同，侧重点不同，对系统有不同的定义，对其内涵也有不同的理不同，对系统有不同的定义，对其内涵也有不同的理解。解。4 我国著名学者汪应洛认为，系统是具有特定功我国著名学者汪应洛认为，系统是具有特定功能的、相互间具有有机联系的许多要素所构成的一能的、相互间具有有机联系的许多要素所构成的一个整体。个整体。美国韦氏大辞典认为：系统是有组织的或被组美国韦氏大辞典认为：系统是有组织的或被组织化的整体；结合着整体所形成的各种概念和原理织化的整体；结合着整体所形成的各种概念和原理的结合；由有规则的相互作用，相互依存的形式组的结合；由有规则的相互作用，相互依存的形式组成的诸要素集合，等等。成的诸要素集合，等等。日本的日本的JISJIS标准中认为系统是由许多要素保持有标准中认为系统是由许多要素保持有机的秩序，向同一目的行动的集合体。机的秩序，向同一目的行动的集合体。5 美国著名学者阿柯夫认为系统是由两个或美国著名学者阿柯夫认为系统是由两个或两个以上相互联系的任何种类的要素所构成的两个以上相互联系的任何种类的要素所构成的集合。集合。美籍奥地利生物学家贝塔郎菲对系统的定美籍奥地利生物学家贝塔郎菲对系统的定义是：义是：“相互作用的多元素的复合体相互作用的多元素的复合体”。钱学森：钱学森：“把极其复杂的研究对象称为系把极其复杂的研究对象称为系统，即由相互作用和相互依赖的若干组成部分统，即由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合成具有特定功能的有机整体，而这个系统结合成具有特定功能的有机整体，而这个系统本身又是它所从属的本身又是它所从属的 更大系统的组成部分。更大系统的组成部分。6数学定义数学定义令记系统中全部要素构成的集合。设中把令记系统中全部要素构成的集合。设中把所有要素关联在一起的那些特有方式可以用数学中的所有要素关联在一起的那些特有方式可以用数学中的关系概念来表达，以关系概念来表达，以r r记要素之间的关系，记要素之间的关系，R R记所有这记所有这种关系的集合，中不存在相对于种关系的集合，中不存在相对于R R的孤立元，则系的孤立元，则系统统S S可以用数学式表示如下：可以用数学式表示如下：S=S=（A A，R R）上式表明：系统是由要素集和关系集共同决定。上式表明：系统是由要素集和关系集共同决定。7系统的特性系统的特性 1 1系统的集合性系统的集合性 系系统统的的集集合合性性是是系系统统最最基基本本的的属属性性。系系统统是是全全部部元素的集合，集合是指具有某种属性的事物的全体。元素的集合，集合是指具有某种属性的事物的全体。系系统统的的集集合合性性表表明明，系系统统是是由由两两个个或或两两个个以以上上有有共同属性又可以互相区别的元素所组成的。共同属性又可以互相区别的元素所组成的。例例例例如如如如，一一一一个个个个计计计计算算算算机机机机系系系系统统统统，一一一一般般般般都都都都是是是是由由由由中中中中央央央央处处处处理理理理机机机机（CPUCPUCPUCPU）、存存存存储储储储器器器器、输输输输入入入入与与与与输输输输出出出出设设设设备备备备等等等等硬硬硬硬件件件件所所所所组组组组成成成成，同同同同时时时时，还还还还包包包包含含含含有有有有操操操操作作作作系系系系统统统统、程程程程序序序序设设设设计计计计、数数数数据据据据库库库库等软件，从而形成一个完整的集合。所以系统都具有集合性。等软件，从而形成一个完整的集合。所以系统都具有集合性。等软件，从而形成一个完整的集合。所以系统都具有集合性。等软件，从而形成一个完整的集合。所以系统都具有集合性。8 2 2系统的相关性系统的相关性系统的相关性系统的相关性 组组成成系系统统的的要要素素是是相相互互联联系系、相相互互作作用用、相相互互影影响的，系统的相关性说明这些联系之间的特定关系。响的，系统的相关性说明这些联系之间的特定关系。例例如如，构构成成人人体体的的呼呼吸吸、消消化化、循循环环、排排泄泄、神神经经等等各各组组成成部部分分，它它们们之之间间通通过过特特定定的的相相互互依依存存、相相互互制制约约关关系系，而而有有机机地地结结合合在在一一起起，才才使使人人成成为为一一种种具具有有特特殊殊高高级级功功能能和和高高度度智智慧慧的的高高等等动动物物。如如果果某某一一器器官官出出现现了了问问题题，就就会会影影响响其其它它部部位器官的正常运行，人便会有不舒服的感觉。位器官的正常运行，人便会有不舒服的感觉。9系统的相关性系统的相关性城市的系统联系城市的系统联系 在城市系统中，由人、财、物、能量、信息的流通，产生在城市系统中，由人、财、物、能量、信息的流通，产生联系，没有这些流通，就会中断城市的系统联系。联系，没有这些流通，就会中断城市的系统联系。由于城市系统具有经济集中的特点，它是商品生产和商品由于城市系统具有经济集中的特点，它是商品生产和商品交换集中的地方，随着社会分工的扩大，生产社会化程度的提交换集中的地方，随着社会分工的扩大，生产社会化程度的提高和商品经济的发展，各种功能不同、规模不一的城市，其联高和商品经济的发展，各种功能不同、规模不一的城市，其联系的区域范围会不断扩大，且城市与城市，城市与乡村集镇联系的区域范围会不断扩大，且城市与城市，城市与乡村集镇联系成为一个城市体系，从而把全国经济联系起来，把国内外市系成为一个城市体系，从而把全国经济联系起来，把国内外市场和世界市场联系起来。由于联系和运动在系统的范畴中是统场和世界市场联系起来。由于联系和运动在系统的范畴中是统一的，所以，城市系统是在联系中运动，在运动中发展着联系。一的，所以，城市系统是在联系中运动，在运动中发展着联系。离开了城市系统各要素之间及其与外部环境之间的物资、离开了城市系统各要素之间及其与外部环境之间的物资、能量和信息的交流、运动过程，城市系统的功能是无从表现和能量和信息的交流、运动过程，城市系统的功能是无从表现和考虑的。考虑的。10 3 3系统的阶层性系统的阶层性系统的阶层性系统的阶层性 系系统统作作为为一一个个相相互互作作用用的的诸诸要要素素的的总总体体，它它可可以以分分解解为为一一系系列列的的子子系系统统，并并存存在在一一定定的的层层次次结结构构，这这就就是是系系统统空空间间结结构构的的有有特特定定形形式式。系系统统的的层层次次结结构构表表述述了了系系统统中中不不同同层层次次子子系系统统之之间间的的从从属属关关系系或或相相互互作作用用关关系系。在在不不同同的的层层次次结结构构中中存存在在着着动动态态的的信信息息流流和和物物质质流流，构构成成了了系系统统的的运运动动特特性性，为为深深入入研研究系统层次之间的控制与协调功能提供了条件。究系统层次之间的控制与协调功能提供了条件。一一般般来来说说，层层次次越越高高，组组织织性性越越强强；层层次次越越低低，组织性越差。组织性越差。11城市系统的层次结构城市系统的层次结构社会系统社会系统 人人人人 口口口口总数、龄组、素质、劳动力、就业、失业、其他；总数、龄组、素质、劳动力、就业、失业、其他；总数、龄组、素质、劳动力、就业、失业、其他；总数、龄组、素质、劳动力、就业、失业、其他；软环境软环境软环境软环境性质、规模、体制、文物、历史、民族、风尚等等；性质、规模、体制、文物、历史、民族、风尚等等；性质、规模、体制、文物、历史、民族、风尚等等；性质、规模、体制、文物、历史、民族、风尚等等；管管管管 理理理理政府、人大、政协、公检法、交通警、政府、人大、政协、公检法、交通警、政府、人大、政协、公检法、交通警、政府、人大、政协、公检法、交通警、经济系统经济系统 基础系统基础系统 生态系统。生态系统。12 社会系统社会系统社会系统社会系统 经济系统经济系统经济系统经济系统农农农农 业业业业粮食、渔业、林业、牧业、副业、蔬菜等；粮食、渔业、林业、牧业、副业、蔬菜等；粮食、渔业、林业、牧业、副业、蔬菜等；粮食、渔业、林业、牧业、副业、蔬菜等；重工业重工业重工业重工业钢铁、能源、机电、建筑、矿业、你、航天、电子等；钢铁、能源、机电、建筑、矿业、你、航天、电子等；钢铁、能源、机电、建筑、矿业、你、航天、电子等；钢铁、能源、机电、建筑、矿业、你、航天、电子等；轻工业轻工业轻工业轻工业纺织、服装、烟酒、塑料、食品、造纸等；纺织、服装、烟酒、塑料、食品、造纸等；纺织、服装、烟酒、塑料、食品、造纸等；纺织、服装、烟酒、塑料、食品、造纸等；运输业运输业运输业运输业铁、公、水、航空、管理、搬运、起重、集装箱等；铁、公、水、航空、管理、搬运、起重、集装箱等；铁、公、水、航空、管理、搬运、起重、集装箱等；铁、公、水、航空、管理、搬运、起重、集装箱等；财贸服务财贸服务财贸服务财贸服务网点、市场、修配、外贸、财政、金融、生活服务；网点、市场、修配、外贸、财政、金融、生活服务；网点、市场、修配、外贸、财政、金融、生活服务；网点、市场、修配、外贸、财政、金融、生活服务；第三产业第三产业第三产业第三产业科技、教育、文化、出版、新闻、体育、卫生科技、教育、文化、出版、新闻、体育、卫生科技、教育、文化、出版、新闻、体育、卫生科技、教育、文化、出版、新闻、体育、卫生 基础系统基础系统基础系统基础系统 生态系统。生态系统。生态系统。生态系统。13社会系统社会系统社会系统社会系统经济系统经济系统经济系统经济系统基础系统基础系统基础系统基础系统能源能源能源能源供电、发电、供热、供气、加油、供煤、燃料供电、发电、供热、供气、加油、供煤、燃料供电、发电、供热、供气、加油、供煤、燃料供电、发电、供热、供气、加油、供煤、燃料通讯通讯通讯通讯邮电、广播、电视、计算机网络、传真、信息服务邮电、广播、电视、计算机网络、传真、信息服务邮电、广播、电视、计算机网络、传真、信息服务邮电、广播、电视、计算机网络、传真、信息服务交通交通交通交通公共汽车、地铁、电车、出租车、长途车公共汽车、地铁、电车、出租车、长途车公共汽车、地铁、电车、出租车、长途车公共汽车、地铁、电车、出租车、长途车给给给给 排排排排 水水水水供水网、下水道、再循环、污水处理、水塔供水网、下水道、再循环、污水处理、水塔供水网、下水道、再循环、污水处理、水塔供水网、下水道、再循环、污水处理、水塔公用设施公用设施公用设施公用设施体育场、文化馆、博物馆、展览馆、政府用房体育场、文化馆、博物馆、展览馆、政府用房体育场、文化馆、博物馆、展览馆、政府用房体育场、文化馆、博物馆、展览馆、政府用房住宅建筑住宅建筑住宅建筑住宅建筑居民点、生产建筑、公用建筑、城市雕塑居民点、生产建筑、公用建筑、城市雕塑居民点、生产建筑、公用建筑、城市雕塑居民点、生产建筑、公用建筑、城市雕塑游游游游 乐乐乐乐公园、戏院、游乐场、旅游点、酒店、餐饮公园、戏院、游乐场、旅游点、酒店、餐饮公园、戏院、游乐场、旅游点、酒店、餐饮公园、戏院、游乐场、旅游点、酒店、餐饮紧急服务紧急服务紧急服务紧急服务抗灾、救火、医疗、血库、防盗、警察、抢险抗灾、救火、医疗、血库、防盗、警察、抢险抗灾、救火、医疗、血库、防盗、警察、抢险抗灾、救火、医疗、血库、防盗、警察、抢险生态系统生态系统生态系统生态系统14社会系统社会系统经济系统经济系统基础系统基础系统生态系统。生态系统。资源资源资源资源水、土地、矿产、地质、动物、植物、水、土地、矿产、地质、动物、植物、水、土地、矿产、地质、动物、植物、水、土地、矿产、地质、动物、植物、生态、森林生态、森林生态、森林生态、森林环境环境环境环境绿化、垃圾、污染治理、景观、风貌绿化、垃圾、污染治理、景观、风貌绿化、垃圾、污染治理、景观、风貌绿化、垃圾、污染治理、景观、风貌灾变灾变灾变灾变地震、洪水、台风、龙卷风、其他灾害地震、洪水、台风、龙卷风、其他灾害地震、洪水、台风、龙卷风、其他灾害地震、洪水、台风、龙卷风、其他灾害15 系统的整体性系统的整体性系统的整体性系统的整体性 整体性是系统最基本的特性。在一个系统中，整体性是系统最基本的特性。在一个系统中，系统整体的特性和功能在原则上不能归结为组成它系统整体的特性和功能在原则上不能归结为组成它的要素的特征和功能的总和；处于系统整体中的要的要素的特征和功能的总和；处于系统整体中的要素的特征和功能也异于它们在孤立状态时的特征和素的特征和功能也异于它们在孤立状态时的特征和功能。功能。如如“三个臭皮匠赛过诸葛亮三个臭皮匠赛过诸葛亮”、“三个和尚三个和尚没水吃没水吃”都是三个元素，由于素质不同，效果差别都是三个元素，由于素质不同，效果差别悬殊，所以系统不是简单的数量相加，整体大于部悬殊，所以系统不是简单的数量相加，整体大于部分之和也是系统所具有的主要特征之一。分之和也是系统所具有的主要特征之一。16系统不是各个要素的简单集合，否则它不会具有系统不是各个要素的简单集合，否则它不会具有作为整体的特定功能。脱离了整体性，要素的机能和作为整体的特定功能。脱离了整体性，要素的机能和要素间的作用便失去了原有的意义，单独研究任何系要素间的作用便失去了原有的意义，单独研究任何系统的要素不能使你得出有关整体的结论。构成系统的统的要素不能使你得出有关整体的结论。构成系统的要素和要素机能、要素的相互联系均服从系统整体的要素和要素机能、要素的相互联系均服从系统整体的目的和功能，在整体功能的基础上展开各要素及其相目的和功能，在整体功能的基础上展开各要素及其相互之间的活动，这种活动的总和形成了系统整体的有互之间的活动，这种活动的总和形成了系统整体的有机行为。机行为。17系统的目的性通常系统都具有某种目的，要达到既定目的，通常系统都具有某种目的，要达到既定目的，系统就必须具有一定的功能。不同的系统有不同的系统就必须具有一定的功能。不同的系统有不同的目的，需要具有不同的功能。系统的目的一般通过目的，需要具有不同的功能。系统的目的一般通过更具体的目标来体现，复杂的系统通常不止一个目更具体的目标来体现，复杂的系统通常不止一个目标，而是多个目标。因此需要一个指标体系来描述标，而是多个目标。因此需要一个指标体系来描述系统的目标。在指标体系中，有时指标之间是相互系统的目标。在指标体系中，有时指标之间是相互矛盾的，有时是互为消长的，需要相互协调，达到矛盾的，有时是互为消长的，需要相互协调，达到整体最优。整体最优。18 系统的环境适应性系统的环境适应性 环环境境适适应应性性是是指指系系统统随随环环境境的的变变化化而而改改变变其其结结构构和和功功能能的的能能力力。任任何何系系统统都都存存在在于于一一定定的的物物质质环环境境之之中中，并并与与环环境境进进行行物物质质、能能量量和和信信息息的的交交换换，外外部部环环境境的的变变化化必必然然引引起起系系统统内内部部各各要要素素之之间间的的变变化化，系系统统必必须须适适应应外外部部环环境境的的变变化化，否否则则没没有有生生命命力力，不不能能生生存存与与发发展展。经经常常与与外外界界环环境境保保持持最最优优适适应状态的系统，才是理想的系统。应状态的系统，才是理想的系统。19城市系统的环境适应性城市系统的环境适应性城市系统的环境适应性城市系统的环境适应性 城城城城市市市市的的的的环环环环境境境境城城城城市市市市属属属属于于于于周周周周围围围围的的的的区区区区域域域域或或或或者者者者全全全全国国国国更更更更大大大大的的的的系系系系统统统统，在在在在这这这这些些些些更更更更大大大大的的的的系系系系统统统统中中中中它它它它又又又又是是是是一一一一子子子子系系系系统统统统或或或或要要要要素素素素了了了了，这这这这样样样样它它它它必必必必然然然然地地地地要要要要与与与与其其其其他他他他的的的的要要要要素素素素或或或或子子子子系系系系统统统统发发发发生生生生关关关关系系系系。其其其其他他他他的的的的要要要要素素素素和和和和子子子子系统相对于城市这个子系统来说，就是环境。系统相对于城市这个子系统来说，就是环境。系统相对于城市这个子系统来说，就是环境。系统相对于城市这个子系统来说，就是环境。城城城城市市市市是是是是一一一一个个个个开开开开放放放放系系系系统统统统，它它它它不不不不断断断断从从从从外外外外界界界界输输输输入入入入，也也也也不不不不断断断断向向向向外外外外界界界界输输输输出出出出，与与与与邻邻邻邻近近近近的的的的区区区区域域域域（乡乡乡乡村村村村和和和和别别别别的的的的城城城城市市市市）环环环环境境境境保保保保持持持持密密密密切切切切的的的的联联联联系系系系，城城城城市市市市的的的的环环环环境境境境对对对对城城城城市市市市产产产产生生生生多多多多方方方方面面面面的的的的影影影影响响响响。城城城城市市市市的的的的产产产产生生生生、城城城城市市市市的的的的位位位位置置置置、城城城城市市市市的的的的发发发发展展展展都都都都受受受受环环环环境境境境的的的的影影影影响响响响，城城城城市市市市的的的的职职职职能能能能、性质与规模也受环境的制约性质与规模也受环境的制约性质与规模也受环境的制约性质与规模也受环境的制约即环境适应性。即环境适应性。即环境适应性。即环境适应性。