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第1章 系统与系统工程的基本概念1

1.1系统的概念1

1.1.1系统的含义与概念1

1.1.2系统的属性2

1.2系统的类型3

1.2.1按系统生成的原因分类3

1.2.2按系统的构成内容分类4

1.2.3按系统与环境的关系分类4

1.2.4按系统状态对时间的关系分类4

1.2.5按系统的规模大小和复杂程度分类4

1.3系统的结构与功能5

1.3.1系统的结构5

1.3.2系统的功能5

1.3.3结构与功能之间的关系6

1.4系统工程的产生与发展6

1.4.1系统工程的形成和发展6

1.4.2系统工程的含义8

1.5系统工程学科的定义与学科特点9

1.5.1系统工程学科的定义9

1.5.2系统工程的学科特点与学科位置10

1.6系统工程的应用举例12

参考文献13

习题与思考题14

第2章 系统思想15

2.1系统思想和系统观15

2.2系统与环境16

2.3系统的秩序与组织17

2.3.1系统的秩序17

2.3.2系统的组织18

2.3.3系统的自组织19

2.4系统整体性思想20

2.4.1系统整体性的含义20

2.4.2系统整体性能的涌现21

2.4.3整体性思想在系统工程中的应用22

2.5系统层次性思想23

2.6系统的演化性24

2.7系统的复杂性24

2.8系统与信息26

2.8.1信息的含义26

2.8.2系统中的信息27

2.9系统与控制28

参考文献30

习题与思考题30

第3章 系统工程的方法论31

3.1系统工程的方法体系31

3.1.1系统工程的方法论、方法、技术与工具31

3.1.2系统工程方法论31

3.1.3系统工程的原则32

3.2硬系统方法论33

3.2.1系统工程的三维形态图34

3.3软系统方法论36

3.3.1软系统方法论的含义36

3.3.2软系统方法的步骤37

3.3.3对软系统方法的一些探讨38

3.4系统方法论的进一步发展39

3.4.1还原论、整体论和系统论方法39

3.4.2综合集成方法论40

3.5系统直觉41

3.6系统分析与系统综合43

3.6.1系统分析43

3.6.2系统综合43

3.7系统与知识44

3.7.1知识的含义与类型44

3.7.2显性知识与隐性知识45

3.7.3系统中的知识46

3.8功能模拟和黑箱方法46

3.8.1功能模拟46

3.8.2黑箱方法47

3.8.3隐喻47

3.9系统工程中需要处理好的几个关系48

3.9.1人与天然系统的关系48

3.9.2人与人工自然系统的关系49

3.9.3系统工程中的人与人的关系49

3.9.4个人内心的各种关系50

3.9.5综合考虑50

3.10系统工程既是科学又是艺术51

3.11系统工程的队伍与人才52

3.11.1系统工程的队伍52

3.11.2系统工程师的职业特点53

3.11.3应在广大领导人员和专业人员中普及系统工程知识54

参考文献54

习题与思考题55

第4章 系统工程过程56

4.1系统工程与项目管理56

4.2系统工程过程的含义57

4.3系统生命周期58

4.4系统生命周期模型的演化60

4.4.1系统生命周期模型的进一步发展60

4.4.2综合集成方法在系统工程过程中的应用62

4.5系统的验证与系统的确认64

4.5.1系统的验证64

4.5.2系统的确认65

4.6敏捷系统工程65

4.7系统再造工程67

4.7.1企业的再造工程67

4.7.2系统再造工程68

参考文献70

习题与思考题71

第5章 系统需求分析和系统建构72

5.1问题的确定72

5.2需求的开发问题74

5.3需求的调查75

5.4需求的分析与系统需求的定义78

5.4.1需求的分析78

5.4.2系统需求的定义78

5.4.3需求定义的工作难点79

5.5系统需求的管理80

5.6系统的建构问题80

5.6.1系统建构的意义80

5.6.2整体功能涌现与建构82

5.7系统建构工作的特点与原则82

5.7.1建构工作的特点82

5.7.2建构原则84

5.8系统建构工作的步骤85

5.8.1明确系统需求或问题85

5.8.2系统边界的确定85

5.8.3目标的确立86

5.8.4指标与指标体系87

5.9系统建构的实施88

5.9.1进行功能与体系结构设计88

5.9.2对各结构方案进行评价、选择89

5.9.3建立各种属性的体系结构89

5.10系统建构工作的方法90

5.10.1规范化方法90

5.10.2理性化方法90

5.10.3论证法90

5.10.4试探法90

参考文献92

习题与思考题92

第6章 系统的设计与集成93

6.1系统的初步设计93

6.2工程技术设计94

6.3系统的运行可行性设计95

6.3.1系统的运行可行性的含义95

6.3.2系统的可使用性96

6.3.3系统的可支持性96

6.3.4系统的可生产性与可废弃性97

6.3.5系统的可承担性97

6.4系统集成98

6.4.1系统集成的含义98

6.4.2系统集成的进展99

6.4.3系统集成的类型99

6.5系统集成创新100

6.5.1创新的类型100

6.5.2系统集成创新的形式101

6.6系统集成创新的方法论102

6.6.1系统集成创新的目的：新功能的涌现102

6.6.2集成的关键在于综合，而具体实施首先需要进行“系统建构”（建立系统的体系结构）102

6.6.3系统集成创新必须同时着重技术和管理102

6.6.4要恰当掌握集成的“度”103

6.6.5要注意系统集成创新中的知识集成与创造103

6.6.6在系统集成创新过程中需要运用各种思维方式104

6.6.7系统集成的关键在于接口105

参考文献105

习题与思考题106

第7章 系统的描述与模型建立107

7.1系统的描述与建模107

7.1.1系统描述语言107

7.1.2建模也是一种系统描述108

7.2模型方法109

7.2.1模型方法的含义109

7.2.2概念模型与结构模型110

7.2.3定性模型与定量模型110

7.2.4系统建模过程111

7.3同构性与同态性112

7.4量化与尺度113

7.5数据的采集与管理114

7.5.1数据的类型114

7.5.2数据的管理115

7.5.3必须重视数据工作115

7.6系统的定性描述与知识表示116

7.6.1知识表示用于系统的定性描述116

7.6.2逻辑表示法116

7.6.3关系表示法（特征表表示法）117

7.6.4产生式规则表示法118

7.6.5语义网络表示法118

7.6.6框架表示法119

7.6.7面向对象的表示法119

7.6.8本体表示法120

7.7不确定性描述（一）——随机性120

7.7.1随机性描述120

7.7.2回归分析122

7.8不确定性描述（二）——模糊性123

7.8.1.模糊性123

7.8.2语言变量124

7.8.3模糊数126

7.8.4模糊逻辑与模糊模式识别127

7.8.5模糊关系127

7.9非结构化信息的知识表示方法128

7.9.1半结构化数据与非结构化数据128

7.9.2半结构化数据的知识表示129

7.9.3多媒体信息的知识表示130

参考文献130

习题与思考题131

第8章 系统的结构建模132

8.1引言132

8.2概念模型133

8.3系统结构模型的矩阵表示134

8.3.1邻接矩阵的运算135

8.3.2可达矩阵136

8.4系统结构模型的分解138

8.4.1结构模型的分解138

8.4.2分解方法139

8.5索引矩阵与出现矩阵140

8.5.1索引矩阵140

8.5.2出现矩阵140

8.6结构模型的建立（1）142

8.6.1结构模型建立的过程142

8.6.2具体做法143

8.6.3简化方法143

8.6.4实例145

8.6.5待定元素求法146

8.7结构模型的建立（2）148

8.7.1关系划分Π1（S×S）148

8.7.2级别划分Π2（S）149

8.7.3分部划分Π3（S）151

8.7.4是否强连接单元的划分Π4（S）152

8.7.5强连接子集的划分Π5（S）152

8.7.6可达矩阵的变换153

8.8层次结构分析155

8.8.1层次结构分析法155

8.8.2举例156

参考文献157

习题与思考题157

第9章 系统的静态模型、静态分析与优化160

9.1系统的静态模型160

9.1.1静态模型160

9.1.2静态模型方程161

9.1.3生产函数模型162

9.2系统的静态分析（边际分析）163

9.2.1静态分析163

9.2.2边际分析164

9.3系统的静态优化（1）——线性规划问题165

9.3.1线性规划问题举例167

9.4系统的静态优化（2）——非线性规划问题168

9.4.1非线性问题优化168

9.4.2凸函数169

9.4.3只有等式约束的问题171

9.4.4具有不等式约束的问题172

9.4.5孔-特克条件174

9.5无约束优化的近似计算方法175

9.5.1近似计算方法175

9.5.2一元函数的搜索算法176

参考文献178

习题与思考题178

第10章 系统的动态分析与优化180

10.1系统的动态模型180

10.1.1系统的动态与动态模型180

10.1.2系统的动态方程181

10.2系统动态模型举例183

10.2.1最简单的市场模型183

10.2.2模型方程与解184

10.3线性系统的动态分析184

10.3.1线性连续系统的方程解184

10.3.2线性离散系统的方程解186

10.4非线性系统的动态分析186

10.4.1非线性系统的动态特性186

10.4.2相空间与相迹187

10.4.3一类特定的非线性模型190

10.5非线性系统的多样性态、分叉与混沌192

10.5.1非线性系统的多样性态192

10.5.2分叉193

10.5.3混沌194

10.6反馈与控制的作用195

10.7动态优化195

10.8离散事件动态系统196

参考文献197

习题与思考题197

第11章 网络系统199

11.1引言199

11.2最短路径问题200

11.2.1问题的提出200

11.2.2标记法201

11.2.3算法步骤202

11.2.4设备更新的例子203

11.2.5多起点多终点问题205

11.3最大流问题207

11.3.1问题的提出207

11.3.2网络拓扑结构分析207

11.3.3算法209

11.3.4计算举例210

11.4复杂网络212

11.4.1各种类型的复杂网络212

11.4.2复杂网络的分析213

11.4.3无尺度网络214

参考文献217

习题与思考题218

第12章 随机服务系统的动态建模与分析219

12.1随机系统219

12.1.1随机服务系统的特点219

12.1.2随机服务系统的输入过程219

12.1.3排队规则221

12.1.4服务机理221

12.2生灭过程223

12.2.1生灭过程的定义223

12.2.2生灭过程的微分方程组223

12.2.3稳态解（极限解）224

12.3无限队长、泊松输入、指数服务分布的系统225

12.3.1系统的稳态解225

12.3.2单个服务者的情况226

12.3.3多个服务者的情况228

12.4有限队长、泊松输入、指数服务分布的系统230

12.4.1单一服务者情况230

12.4.2多个服务者情况232

12.5泊松输入、一般服务分布的系统233

12.5.1系统特点233

12.5.2定长分布234

12.5.2爱尔朗分布234

参考文献235

习题与思考题235

第13章 系统可靠性236

13.1可靠性的一些基本概念和定义236

13.1.1可靠性的含义236

13.1.2可靠度、失效率与平均失效间隔时间237

13.2系统可靠性模型与可靠度计算239

13.2.1串联模型239

13.2.2并联模型240

13.2.3串并联与并串联模型242

13.2.4复杂连接模型242

13.3系统可靠性估计与分配245

13.3.1可靠性估计245

13.3.2可靠性分配247

13.4系统可靠性分析举例247

13.4.1泵的选择247

13.4.2计算机分散控制系统247

13.5可维修系统的模型249

13.5.1可维修系统249

13.5.2系统的模型250

13.5.3模型方程的解与可用度250

13.6几种可维修系统的可用性分析251

13.6.1一个修理者251

13.6.2两个修理者专责分工252

13.6.3两个修理者互相协作253

参考文献253

习题与思考题253

第14章 系统的工程实现255

14.1系统工程实现的组织与管理255

14.2系统工程项目结构与工作分解256

14.2.1系统工程项目结构分解256

14.3网络计划方法258

14.3.1问题的提出258

14.3.2网络计划图259

14.3.3时间的计算259

14.4网络计划图的作用和编制260

14.5时间参数的计算262

14.5.1 11种时间参数262

14.5.2网络图的计算和处理264

14.5.3方案的选择与调整264

14.6系统风险管理265

参考文献266

习题与思考题266

第15章 实用评价方法268

15.1系统评价268

15.1.1系统评价的作用268

15.1.2系统评价的原则268

15.1.3系统评价类型269

15.1.4系统评价的步骤269

15.1.5系统综合评价270

15.2专家评估法270

15.2.1专家的选聘271

15.2.2专家意见的征询272

15.2.3结果的处理272

15.3层次分析法274

15.3.1层次分析法的步骤274

15.3.2层次结构的建立275

15.3.3方案两两比较以建立判断矩阵276

15.3.4进行层次单排序278

15.3.5进行层次总排序282

15.3.6一致性检验283

15.4模糊综合评价法284

15.4.1问题的描述284

15.4.2综合对比排序285

参考文献286

习题与思考题287

第16章 决策分析基础288

16.1问题求解与决策288

16.1.1问题的提出288

16.1.2决策科学289

16.2决策分析过程与步骤289

16.2.1决策分析过程289

16.2.2明确问题阶段290

16.2.3制订方案阶段292

16.2.4选择方案阶段292

16.3决策分析问题的基本描述和类型293

16.3.1决策分析问题的描述293

16.3.2决策的类型295

16.4确定型与风险型决策297

16.4.1确定型决策297

16.4.2风险型决策297

16.4.3贝叶斯风险决策298

16.5完全不确定型决策298

16.5.1小中取大原则299

16.5.2大中取大原则299

16.5.3平均值原则299

16.5.4最小后悔值原则299

16.6偏好与效用300

16.6.1偏好及其度量300

16.6.2二元关系300

16.6.3序关系301

16.6.4无差异类及其间的偏好关系302

16.7效用函数及其计算304

16.7.1效用与效用函数304

16.7.2效用函数的构造305

16.7.3无差异概率306

16.7.4效用函数的类型309

16.8主观概率309

16.8.1主观概率的含义309

16.8.2主观概率的估算310

参考文献311

习题与思考题311

第17章 实际生活中的决策方法313

17.1决策模式313

17.1.1各种决策模式313

17.1.2有限理性与满意解313

17.2行为决策314

17.3多准则决策316

17.3.1问题的提出316

17.3.2非劣解317

17.3.3多属性决策318

17.4计算机决策支持系统321

17.4.1计算机决策支持系统的特点321

17.4.2系统的支持作用322

17.4.3系统的进一步发展323

17.5元决策：决策的顶层设计323

17.5.1问题的提出323

17.5.2元决策的特点324

17.5.3元决策的目标和准则325

17.6元决策实施的几点考虑325

17.6.1决策思维的选择325

17.6.2快思考与慢思考327

17.6.3先想、先看和先做328

17.6.4主观与客观328

17.6.5定性与定量329

17.6.6冲突与冲突分析329

17.7进行元决策的方法与步骤330

参考文献332

习题与思考题333

第18章 复杂系统与复杂系统工程334

18.1复杂系统334

18.2传统系统工程方法的局限性336

18.3复杂系统的系统工程337

18.4复杂系统工程中的演化与演化工程方法339

18.4.1复杂系统工程中的演化339

18.4.2演化工程方法340

18.5综合集成方法340

18.6复杂自适应系统342

18.7智能型复杂自适应系统343

参考文献347

习题与思考题348

第19章 系统的系统与体系工程349

19.1“系统的系统”349

19.2一些典型的系统的系统350

19.2.1交通运输领域350

19.2.2国防军事领域350

19.2.3在医疗卫生领域351

19.2.4服务业领域351

19.2.5新型电网微电网351

19.2.6危机应对系统352

19.3系统的系统的几个典型特性352

19.3.1涌现352

19.3.2自主适应性353

19.3.3演化中的不确定性353

19.4体系工程（系统的系统工程）353

19.5体系工程的目标和内容354

19.5.1体系的需求355

19.5.2顶层设计工程355

19.5.3体系的集成与构建工程355

19.5.4体系的演化工程356

19.5.5体系的评价工程356

19.6体系工程的工作过程研究356

19.6.1体系工程的工作过程356

19.6.2体系的构建方法357

19.6.3体系的动态编成357

19.6.4体系的演化358

19.6.5体系的有效测度358

19.7系统的系统的超网络模型358

19.8体系工程的发展360

参考文献360

习题与思考题361