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系统工程学的基本范畴——环境与边界: lxj6309 2009-10-22 21:56; 对于任何一个现实的系统工程中的系统，在空间上都是一个有界系统，在世界上存在着属于该系统和不属于该系统的两类组元。那些不属于该系统的组元就形成了该系统的环境。对任何系统进行研究的首要环节是确定边界，许多争论就缘于边界不清。【定义 2.9 】设 Ω是世界上一切事物的集合，对于任意A,B ∈ Ω ，不存在A B 或B A ；S 是一个系统，S=A,R ，A ∈ Ω ,R ∈ Ω ，则称集合 E S ={E i |E i ∈ Ω,E i A,E i R} 为系统S 的环境。这个关于环境的定义是广义的，对于任何有界的S ，E S 是无界的和无限的。 S与E S 互为补集。实际研究中，一般忽略对所研究系统没有显著影响和作用的组元，所以所考虑的环境是有界的。实际上，在系统工程研究中，确认和研究系统与环境的划分是一项极其重要的工作，通常系统和环境都是一个模糊集合和不确定集合，并且划分具有相对性。【例 2.1 】　大型水利工程作为一项系统工程，其主体目标系统包括大坝、机房、输变电系统、蓄水控制系统及相关组织，其附属系统为地质防护系统、生态系统、景观系统等大系统，而这些附属系统的边界的确定实际上是硬性截断的，它省略了 ( 不是无意忽略了 ) 无法确切考虑的以及难以预估的那些相关影响因素。而在研究目标系统的环境系统时，其边界更是模糊的和不确定的。如对河流下游的生态影响，一是其下游边界是模糊的，二是影响作用的地理广度是非确定的和难以估计的。至于涉及环境移民和其它社会经济问题时，其模糊性更大。【例 2.2 】把学校中的班级建设作为一项系统工程，其目标系统和对应环境系统的相对性和模糊性特点可以从下面的表中看出：表 2-1 学校班级的本身系统与环境的切分分类目标系统对应环境系统备注 1 全体学生班主任或辅导员、上课教师，学校、学院、其它教职工及组织，其它学生、校园、校外社会这时班级建设的主导者应是班委会 2 全体学生、班主任或辅导员上课教师、学校、学院、其它教职工及组织，其它学生、校园、校外社会这时的主导者应是班主任 3 全体学生、班主任或辅导员、上课教师学校、学院其它教职工及组织，其它学生、校园、校外社会这时的主导者应是系或院领导在上面的叙述中，已使用“边界”概念，但严格来说并不存在实体的把系统与其环境划分开的边界，这是因为，根据定义 2.9 ，世界中的一个组元，必属于某个系统或其对应的环境。所以，所谓的边界只是关于某个空间系统与其对应环境分界处的一条没有宽度的几何线或没有厚度的面。从实体上说，边界是个空集。有些系统，如上面例中提到的班级系统并没有边界的概念。不过，在对一些与现实三维空间边界有关的研究中，考虑到在边界附近的组分的特殊性，常常把它们抽出来单独研究，所以，可以把它们构成一类新的系统，称为“ 边境系统 ”，边境系统是原系统的子系统。许多国家的边境经济开放区是典型的“ 边境系统 ”例子。作为包容世界万物的集合，它不仅包含实在的物质实体，而且包含实体之间的关系，但在这里把实体及相应关系作为中的平列元素。; 个人分类: 系统科学与系统工程学|4140 次阅读|0 个评论

系统工程学的基本范畴——层次: lxj6309 2009-10-22 20:47; 系统的结构普遍地表现出层次性。对于以上抽象的层次定义，做如下解释： (1) 对于系统中的任意两个组分，它们之间的关系不只一种。但做结构分析，只能根据一种关系来进行，否则造成结构模糊或混乱，显示不出所要求的系统特征。如中国的地区划分，可以根据行政隶属关系划分，也可以根据地理特征划分，还可以根据经济生产关联划分。但是，在每一个划分中，只能根据一种关系划分。 (2) 在层级序列中，每一个底层以上的层级中的各元素组分的直接下级不一定在同一级中。如第二层中的一个组分，其直接下级不一定在第三层，可以在第四层，甚至底层。如中国的经济特区从经济决策关系的角度看，它直属于国务院，但在决策层次或区域层次上，它属于底层，中间隔过了省级，下面省略了县 ( 区 ) 级。当两种简单关系被合并成一个复合关系时，也看作是一种关系。; 个人分类: 系统科学与系统工程学|4237 次阅读|0 个评论

系统工程学的基本范畴——子系统，结构与组织: lxj6309 2009-10-22 20:38; 一门学科的基本范畴是编制其理论知识体系的基本要素，是其灵魂核心所在，是这些范畴将本学科的各个知识点串联起来，是贯穿始终的基本概念。分析与综合是系统研究的基本方式。分析就是把一个系统分解成符合某种要求的多个部分，综合就是从各种组分还原出事物的原形整体。对一个事物，当我们从整体角度观察时，它是一个系统，当从其各个组分之间的关联方式角度观察时，它就表现为一个结构。【定义 2.2 】　当把系统的一个部分作为考察对象时，这个部分就称为原系统的一个子系统。【定义 2.3 】系统的每个最小组成要素和各种子系统都称为系统的一个组分。系统在功能上不能再分的最小组分叫做基本组分，也是一个子系统。【定义 2.4 】一个系统的结构就是所有组分间关联方式的总和。描述一个系统的结构可以有不同的方式和不同的角度，形成了不同的层次。在结构描述中使用的系统组分可以是不同层次的子系统。如在下面的简单系统中，既可以用 A 、 B 、 C 三个基本组分的关联方式详细描述该系统的结构，也可以用 A 和 E 两个子系统的关联方式描述该系统的结构。图 2.1 系统的结构描述不断的变化和运动是事物的最根本属性之一，但变化和运动中又表现出某些稳定性。正是这些稳定性的存在使人们认识事物成为可能。在运动和变化中，一个系统的结构也在发生着不断的变化。这样，对一个系统的确认就不宜用它全部的关联关系，而是用它的某些在一定时间内保持稳定的关联关系，否则，在世界上就不可能指认任何系统，这是因为一个人不可能两次踏进同一条河流。这样，同一系统，其 R 的元素有些是可变的，有些是固定的。当固定的元素也发生了变化时，原系统就消灭了，新事物、新系统就产生了。【定义 2.5 】对于一个系统，如果它的某种描述结构能保持所需的一段时间并具有某种简单性，就称该系统的此种结构是有序的，此时的系统也称为有组织的。组织的形成和解体是系统发展中的重要阶段，是系统工程研究中需要特别注意的，因为它们容易被忽视。在定义 2.5 中，简单性是个模糊概念。这里在理论上是指系统的某种描述结构可以用有限语言符号完全确定地描述出来。比如，在一个容器中有三种气体，如果在某个万分之一秒时间，这三种气体分别固定在一个既定区域内，这时就说这个容器中的气体系统形成了一个有序结构，此时的系统称为有组织的系统。这时，我们可以用一个图形完全确定地把此结构描述出来。在实际中，只要达到某种程度的完全确定，也就可近似地说系统的结构是有序的，系统是有组织的。所以，组织就是某种简单性。显然，从基本组分水平上看，处于绝对热平衡态的气体系统是无组织的，其结构是无序的。【定义 2.6 】能够基本确认系统的主要关联方式组成的系统称为原系统的框架结构；系统运行过程中各组分之间相互动态影响的关联方式组成的系统称为系统的运行结构；系统组分在空间的排列配置方式称为系统的空间结构；系统组分关联方式随时间的变化特征称为系统的时间结构。系统的框架结构和运行结构是系统结构的一种简化描述，各从一个侧面反映了系统结构的重要特征。参考文献：许国志主编 . 系统科学 . 上海科技教育出版社， 2000; 个人分类: 系统科学与系统工程学|4282 次阅读|0 个评论

系统工程学的学科性质: lxj6309 2009-10-14 23:26; 为了教学和研究的需要，人们将全部科学技术知识按照一定的准则划分成不同的学科，而且形成了一定的层次结构，如物理学下面有电磁学、原子物理学、核物理学等等，经济学下面有微观经济学、宏观经济学、政治经济学等等。从不同的角度可以有不同的分类，如我国国家自然科学基金根据从应用到纯基础的层次划分，把各种研究项目分成了基础研究、应用基础研究和应用研究；人们按照与人类社会行为的关系把全部科学技术学科分成社会科学和自然科学两大类；在我国学校教育体系中则根据数学在其中发挥作用的大小把各种专业分成了文科和理科两大类。在系统科学的研究中，钱学森先生根据各学科概括的客观事物范围和抽象程度差异，将所有学科归纳为四个层次：哲学、基础科学、技术科学和工程技术。对这四个层次，我们可以分别定义如下：哲学：关于宇宙（自然、社会、思维）中一般事物的普遍规律的知识体系，是人们对宇宙万物的最一般看法。在这个知识体系中，表现事物之间作用和反作用规律的对立统一规律居于中心的位置。基础科学：一门基础科学是人们关于某类自然事物的以某一特殊矛盾关系为中心的客观规律知识体系。工程技术：一门工程技术是关于某类人工系统的建造的技术方法体系。技术科学：一门技术科学是关于某一类工程技术的科学理论依据的知识体系。从工程技术到哲学，抽象的层次越来越高，抽象的程度越来越大。钱学森先生还指出，哲学以下每个层次的每一门学科都有相应的上层学科，每个层次内还有亚层。如在哲学层次中，一般辩证唯物主义是最高层次，其下分为历史唯物主义和自然哲学（或称自然辩证法），再其下为更专门领域的哲学，如历史哲学、经济哲学、管理哲学、数学哲学……等等。根据钱学森先生的意见，系统工程学属于工程技术层次，是一门组织管理的技术。作为科学技术体系中的最低层次，系统工程学有它的上层对应学科。运筹学是技术科学层次上系统工程学的主要科学基础，它在狭义上是应用数学，在广义上是事理学。针对以上的分类，要注意区别作为知识分类的科学技术知识体系和作为教与学的学科的知识体系。作为大学课程，系统工程学不是各种技术方法的简单罗列，而是包括了必要的科学知识（如系统学原理）和各种技术方法的理论依据，即对各种方法不仅知其然，而且知其所以然，所以，它更接近于技术科学层次。科学网—科学技术知识学科体系 - 刘新建的博文 http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=315709do=blogid=889727 钱学森著 . 论系统工程（增订本）．长沙：湖南科学技术出版社， 1988 。关于科学与技术的差异可用下面两句话概括：科学是被发现的知识，技术是被发明的知识。科学知识所表达的是世界上已经存在的事物，技术知识所表达的是人类创造事物的方法和程序。; 个人分类: 系统科学与系统工程学|4495 次阅读|0 个评论

关于系统工程学的研究对象: lxj6309 2009-10-14 23:18; 一门学科有没有自己特定的研究对象和稳定的基本范畴是其能否独立存在和发展的内因基础。关于一门学科的研究对象的分析一直存在两种方式。一种是以研究实体即客观存在的事或物的类别来划分，如核物理学与分子物理学、经济学与政治学、机械学与建筑学等等。另一种以研究事物中的特殊矛盾来划分，这是毛泽东在其《矛盾论》中提出的方法。后一种方式虽然经常被人提起，但在各类教程中很少采用。实际上，两种划分方法各有特色。前一种方法从表面的浅层次来分析，容易为一般人理解和接受，后一种方法则从学科知识体系的本质层次来分析，更准确，但不易为一般人理解和接受。比如，同样是研究人的行为，如果从刺激和反映的矛盾关系来研究属于心理学的研究范畴，如果从商品的生产供给与消费需求的矛盾关系来研究则属于经济学研究范畴；同样是研究回归方程，如果是研究回归方程的概率论特征和参数估计方法就属于统计学的范畴，如果是以回归方程作为手段研究某种经济现象的规律，就属于经济学的研究范畴。同一个社会事件，从不同的角度研究也会属于不同学科的研究。在第一种划分方法中也暗含着第二种方法，这是因为，作为一种存在客体（事或物），以特有的矛盾与周围事物区别开来，当该矛盾关系消失以后，事物本身也就不存在了，从而研究对象也就不存在了。如某种原子作为原子物理学的研究对象，是因为存在核与周围电子的相互作用（这种相互作用是作为原子的存在特有的矛盾），当核周围没有了电子，也就没有了原子，从而就不属于原子物理学的研究对象而属于核物理学的研究对象了。系统工程学的研究对象从实体上看是各种系统工程实践活动，从本质上看是系统工程实践中的目标与可供使用的资源之间的矛盾关系。当然，我们在这里要首先区分系统工程活动和系统工程学。一项系统工程是指实际计划、设计或建设一个系统的工程实践过程。广义而言，给定时空中的任何人类实践活动都可以看作是一项系统工程，而且，这种实践不仅指建设物质系统的硬工程实践，也可以是科学研究等软工程实践；这里所要计划、设计或建设的系统，不仅可以是硬的人工物质系统，也可以是科学理论和政治思想、规章制度等软系统。关于系统工程学的定义也可以分别从实体和本质两类研究对象方面进行。从实体研究对象看，系统工程学是关于系统工程实践的一般规律和技术方法的知识体系，从本质研究对象看，系统工程学是关于系统工程实践中目标需求与资源供给的矛盾关系的一般规律及其问题解决方法的知识体系。毛泽东．矛盾论．毛泽东选集（第一卷）．人民出版社， 1991 ，第 299-340 页。; 个人分类: 系统科学与系统工程学|3743 次阅读|0 个评论

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