系统及系统结构课件

第三章 系统及系统结构3.1系统的概念、定义3.2系统的构成要素3.3系统的层次3.4系统的分类3.5系统的基本特性1第三章系统及系统结构3.1系统的概念、定义1 系统一词，来源于古希腊语，是由部分组成整体的意思。钱学森定义为：系统是由相互制约的各部分组成的具有一定功能的整体。贝塔朗菲定义为：系统是相互联系、相互作用的诸元素的综合体。3.1系统的概念2系统一词，来源于古希腊语，是由部分组成整体的意思。3.1 判别特征1.一个系统是由一些相互联系和彼此影响着的部件所组成，其中的部件及其部件及其结结构构是系统的基本组成成分。2.一个系统应具有一定的界限界限，以便能把系统从所处的环境中分离出来，系统通过该界限可以与外界环境发生能量、信息和物质等的交流。3.一个系统应具有一定的用途用途，系统的部件及其结构的开发是为了实现该系统的目的目的，不同的部件及其结构类型可以实现不同的特定目的。4.一个完备的系统要有反反馈馈。3.1系统的概念3判别特征3.1系统的概念3系系统输统输出出S1S2S4S3系系统输统输入入系系统统周界周界系系统结统结构构系系统环统环境境反反馈馈圈圈S1、S2、S3、S4系统部件图图3-1 系系统统的基本概念的基本概念图图4系统输出S1S2S4S3系统输入系统周界系统结构系统环境反馈 系系统统是由某些相互相互联联系系的部件集合部件集合而成。这些部件可以是具体的物质，也可以是抽象的组织。它们在系统内彼此相互影响相互影响而构成系统的特性。由这些部件集合而成的系统的运行是有一定目的或目目标标的。系统在严格意义上是指具有自己的具有自己的构成要素或部件所没有的新特构成要素或部件所没有的新特质质的整体的整体构成物或部件集合体。构成物或部件集合体。（112）系统的定义5系统是由某些相互联系的部件集合而成。系统形式化表示S=E=E1+E2+E3+Ei:人员、设备、资金、信息、R=R1+R2+R3+Ri:系统内部各个子系统之间的关系；各个子系统与系统总体之间的关系；各个子系统与环境之间的关系；系统总体与环境之间的关系；6系统形式化表示S=6 v系统的诸部件及其属性v系统的结构v系统的环境及其界限v系统的输入与输出v系统的反馈3.2 系统的构成要素7系统的诸部件及其属性3.2系统的构成要素71、系统的诸部件及其属性系统的部件可以分为结构部件、操作部件和流部件。结构部件：相对固定的部分操作部件：执行过程处理的部分流部件：进行物质流、能量流、信息流交换当系统中的某个部件本身也是一个系统能够时，就可以称此为该系统的子系统。例如：国家系统省地区或县级。81、系统的诸部件及其属性系统的部件可以分为结构部件、操作部件全球系全球系统统洲洲级级子子 系系统统洲洲级级子子 系系统统国家国家级级子系子系统统国家国家级级子系子系统统国家国家级级子系子系统统国家国家级级子系子系统统地地区区级级子子系系统统地地区区级级子子系系统统地地区区级级子子系系统统地地区区级级子子系系统统地地区区级级子子系系统统地地区区级级子子系系统统地地区区级级子子系系统统地地区区级级子子系系统统 图图3-3-2 区域可持区域可持续发续发展展层层次系次系统结统结构构9全球系统国家级子系统国家级子系统国家级子系统国家级子系统地区图图3-3 3-3 可持可持续发续发展系展系统结统结构构图图10102、系统的结构广义地讲，系统内部件之间一切联系方式的总和，就是系统的结构。同样的部件，以不同方式联系起来会得到不同的系统。如金字塔结构扁平化结构112、系统的结构广义地讲，系统内部件之间一切联系方式的总和，就3、系统的环境及其界限系统环境：广义地讲，一个系统之外的一切事物或系统的总和，称为该系统的环境。令U为宇宙全系统，S为观察的对象系统，S为环境，则有SUS。一切系统都在环境中形成、运行和演变。只要SU，它的环境就不是空集。环境的划分具有相对性，是相对于对象系统的整体和独立功能而存在的。123、系统的环境及其界限系统环境：123、系统的环境及其界限系统界限：系统界限：把系统和环境分开的边界。从空间结构看，边界是把系统与环境分开的所有点的集合。从逻辑而言，边界是系统构成关系从起作用到不起作用的界限。133、系统的环境及其界限系统界限：133、系统的环境及其界限系统界限：人们在认识事物时首先会对要认识的问题划出一个范围，把要认识的问题从无限联系中割离出来，使系统以整个单位与环境发生联系。例：买左鞋，送右鞋老张、老李与熊143、系统的环境及其界限系统界限：144、系统的输入与输出系统与环境的交互影响产生了输入和输出的含义。外界环境系统的一个输入，通过系统的处理和变换，必然会产生一个输出，再返回到外界环境。如图3-1所示。154、系统的输入与输出系统与环境的交互影响产生了输入和输出的含5、系统的反馈一个系统的行为可以通过它的输出来了解，并且利用输出的信息反馈来调整输入。如图3-2所示。具有反馈的系统，是个更为完备的系统。165、系统的反馈一个系统的行为可以通过它的输出来了解，并且利用处理器反馈器X输入Y输出Y图图3-2 系系统结统结构构图图17处理器反馈器X输入Y输出Y图3-2系统结构图17供应系统生产系统行政系统服务系统环境法令、原材料等输入反馈企业商业销售系统成品输出反馈图图3-3 系系统统活活动结动结构构图图指令流信息流物质流以某生产企业系统为例：18供应生产系统行政系统服务系统环境法令、原材料等输入反馈企业商决定决定适适应 企企业系系统 市市场 资源有限源有限企企业生存生存优势与与风险分析分析 需求无限需求无限企业生存之道19决定适应企业系统市场资源有限企业生存优势与3.3 系统的层次根据波尔丁提出的一般系统理论所述的系统层次概念，以自然界所存在的系统为着眼点，把物理界、生物界及社会界的所有系统分为9个层次，并作为系统运行的基本单元。203.3系统的层次根据波尔丁提出的一般系统理论所述的系统层层层次次特征特征实实例例相相应应学科学科静态结构系统框架式晶体结构桥梁任何学科中的图形或文字描述简单动态系统预定的运动方式（平衡）钟表，太阳系，机器物理学，古典自然科学反馈控制系统传递信息反馈恒速器控制论21层次特征实例相应学科静态结构系统框架式晶体结构任何学科中的图层层次次特征特征实实例例相相应应学科学科细胞系统开放，自我维持，与环境交流生物细胞新陈代谢信息论原生社会系统承担不同功能的部件植物植物学动物系统指挥全部行为的大脑，学习能力鸟哺乳动物动物学22层次特征实例相应学科细胞开放，自我维持，与环境交流生物细胞新层层次次特征特征实实例例相相应应学科学科人类系统自我意识，知识，符号语言人生物学心理学人类社会系统价值观、人类情绪表现家庭、民族历史学、社会学、人类学、行为科学超越系统尚不可知23层次特征实例相应学科人类自我意识，知识，符号语言人生物学人类1.静态结构系统2.简单动态系统3.反馈控制系统4.细胞系统5.原生社会系统6.动物系统7.人类系统8.人类社会系统9.超越系统？尚不可知系统环境适应功能生命特征自我意识主动反馈非生命非开放系统24环境适应功能生命特征自我意识主动反馈非生命非开放系统24层次主要强调宏观、微观差别。强调两个问题属于不同层次，实际上是指纵向关系，但不能在同一个框架下研究他们之间的关系。例：宏观经济、微观经济“该管的不管，不该管的又抓住不放”25层次主要强调宏观、微观差别。强调两个问题属于不同层次，实际上3.4系统的分类自然系统与人造系统实体系统与概念系统静态系统与动态系统封闭系统与开放系统主要明确主要明确SA研究什么研究什么样样的系的系统问题统问题263.4系统的分类26自然系统与人造系统从系统的自然属性角度划分：系统的形成和起源、是否有人参与。自然系统：自然形成，即由自然过程产生的系统；构成要素：自然物（山川、河流、生态、原始森林等）特点：物质流的循环和演变是主流例：海洋系统、矿藏系统、生态系统等27自然系统与人造系统从系统的自然属性角度划分：系统的形成27自然系统与人造系统人造系统：人工生成，即人们为达到某个目的按属性和相互关系将有关部件（或元素组合而成的系统）。构成要素：自然物、人、社会、概念特点：人在其中起主导作用；目的性和组织性突出例：各类工程系统，控制系统，管理系统等；28自然系统与人造系统28自然系统与人造系统自然系统与人造系统的关系：实际系统大都是自然系统与人造系统的复合系统。人造系统和自然系统存在着重要联系，尤其是人为改造的自然系统。在建造和管理人造系统时必须注意自然系统的规律（埃及阿斯望水坝）一位埃及专家说过的话，纳赛尔建了阿斯旺水库，他被视为伟大的政治家，但是如果有人炸掉阿斯旺水库，他将比纳赛尔更伟大！29自然系统与人造系统自然系统与人造系统的关系：29实体系统与概念系统从系统构成要素的物资属性角度划分：实体系统：构成要素物质实体：有机物、无机物，矿物、生物、能量、机械、人等（硬要素）概念系统：构成要素非物质实体：概念、原理、原则、方法、制度、程序等（软要素）企业系统、设备系统、工艺系统、控制系统、管理信息系统、文化系统、制度系统、战略系统；一台计算机、计算机网络、WIN9830实体系统与概念系统从系统构成要素的物资属性角度划分：30实体系统与概念系统实体系统与概念系统的关系：密切结合实体系统是物质基础概念系统是中枢神经，提供指导和服务31实体系统与概念系统实体系统与概念系统的关系：31现有实体系统提取其基本概念和策略现有概念系统增加新的目标与要求新的概念系统系统周界确定新的实体系统外界要求可执行的工艺技术图图3-5 实实体系体系统统与概念系与概念系统统32现有实体系统提取其基本现有概念系统增加新的目标新的概念系统系静态系统与动态系统从系统状态是否随时间变化角度划分：静态系统：描述系统状态的参数不随时间显著改变的系统，即系统不发生显著运动或变化动态系统：描述系统状态的参数随时间变化而变化的，即不断发生运动的系统；例：人体系统、交通系统、通信系统33静态系统与动态系统从系统状态是否随时间变化角度划分：33动态系统与静态系统的关系：动态是绝对的静态是相对的，具有特定时期、特定条件例：一个电网系统、一套炼油系统、一条汽车装配系统在运行时是动态系统，非运行时期是静态系统。34动态系统与静态系统的关系：34开放系统与封闭系统从系统与环境的关系划分：即是否与外界环境发生物质、信息、能量等的交换。开放系统：与环境交互，具有自调节和自适应功能。例：生产系统；管理信息系统封闭系统：以系统的均衡观念为基本点。例：原始部落，封闭社会系统的开放性与封闭性是相对和辩证的，系统研究强调系统对环境的开放性。35开放系统与封闭系统从系统与环境的关系划分：即是否与外界环境发1、可控系统和不可控系统：可否按照控制目的改变系统状态，如：自然系统；人工系统，企业系统2、按系统对象涉及的领域：物质系统、生产系统、作业系统、过程系统、管理系统、社会系统、工业系统、农业系统、交通系统、通信系统等等。3、按照物理、事理、人理属性的不同：客观物质系统、管理系统、社会组织系统。4、生命系统和非生命系统 其它分类方法：361、可控系统和不可控系统：可否按照控制目的改变系统状态，如：l钱学森：一般系统分类不考虑系统要素的具体构成，把研究对象笼统看作系统。具体参照：系统规模和复杂度。1、按照系统规模分为：小系统（little system）大系统（large scale system）巨系统(giant system)；2、按照系统结构复杂程度分为：简单系统(simple system)复杂系统(complex system)一般来说，小系统与大系统都属于简单系统，巨系统可能是简单的，也可能是复杂的。37钱学森：一般系统分类不考虑系统要素的具体构成，把研究对象笼统 小系统 简单系统 大系统 系统 简单巨系统 巨系统 复杂巨系统 一般复杂巨系统 特殊复杂巨系统（社会系统）38 3.5系统的基本特性1.整体性2.相关性3.结构性4.动态性5.目的性6.环境适应性393.5系统的基本特性39整体性任何一个系统都是由不同部件（或要素）依据一定逻辑要求构成的整体，并以一个统一的整体存在于环境之中，而决不是这些要素的简单凑合。尽管每一个部件都有其各自不同的特征和功能，但对外总是以系统的综合特性与功能显示出来。有这样的事实：即使不全是功能完善的部件可以构成性能良好的系统，反之即全是性能良好的部件也不一定能构成一个完善的系统。所以部件和子系统总是寓于整体中的。足球队，湖泊中的水对有机污染物的净化40整体性任何一个系统都是由不同部件（或要素）依据一定逻辑要求构相关性系统内各部件之间，系统内各层次之间存在着相互联系、相互作用、相互依存、相互制约地关系。41相关性系统内各部件之间，系统内各层次之间存在着相互联系、相互相关性系统内各部件之间，系统内各层次之间存在着相互联系、相互作用、相互依存、相互制约地关系。42相关性系统内各部件之间，系统内各层次之间存在着相互联系、相互结构性结构性是系统有机联系的反映。本质的联系形成系统发展和变化的规律，系统的稳定和本质的联系形成了系统的结构。相同的部件具有不同的结构形式时，该系统就会产生不同的功能和效果。43结构性结构性是系统有机联系的反映。本质的联系形成系统发展和变目的性系统活动本身具有明确的目的。系统各部件就是为实现系统的既定目标而协调于一个整体之中，并进行活动。44目的性系统活动本身具有明确的目的。系统各部件就是为实现环境适应性任何一个系统都存在环境之中，都与外界环境进行着物质、能量和信息地交换。它的形成与发展受到环境的制约。一个系统要能生存和具有活力，就必须适应外部环境的变化。或者说，能对外部环境给予的刺激及时调整和做出响应。45环境适应性任何一个系统都存在环境之中，都与45思考思考题题：一个良好的系统结构应具备的条件与内容？46思考题：46先进制造技术与管理一体化模式和管理理论及其支持系统时时代特征代特征对对管理的要求管理的要求47先进制造技术与管理一体化模式和管理理论及其支持系统时代特征对时时代特征代特征对对管理的要求管理的要求时时代特征代特征数量数量时时代代（二（二战战后后50年代，年代，60-70年代）年代）质质量量时时代代（60-70年代，年代，80年代初期）年代初期）多元化多元化（80年代中，年代中，90年代中期）年代中期）和和谐谐(21世世纪纪)市市场场需需求与求与顾顾客期望客期望生活生活水平水平能能 否否 支支 付付与与买买得起得起是否愿是否愿买买能否及能否及买买到到生生产产者和者和消消费费者可者可以通以通过过网网络络直接接直接接触。触。生生产产者和消者和消费费者界限模者界限模糊。糊。对产对产品品的要求的要求价格低价格低质质量好量好多多样样化、化、个性化个性化消消费费者将者将自己的意自己的意见见加入到加入到生生产过产过程程中，使自中，使自己成己成为为部部分生分生产产者者48时代特征对管理的要求时代特征数量时代质量时代多元化和谐(21企企业业价价值值取向取向（策略（策略目目标标）价价值观值观从数量求从数量求价价值值从从质质量量业业绩绩求价求价值值从从便便利利迅迅捷捷的的一一体体化化协协作求价作求价值值企企业业的的伦伦理和理和社会社会责责任任经济观经济观规规模模经济经济、降低成本降低成本速度速度经济经济便利便利经济经济企企业业的的伦伦理和理和社会社会责责任任环环境境观观利用利用环环境境（环环境条境条件服从生件服从生产产）关心关心环环境境（生（生产产要要服从服从环环境，境，减少减少污污染）染）复复新新环环境境（减减少少甚甚至至消消灭灭废废物物，创创造造良良好好环环境）境）企企业业的的伦伦理和理和社会社会责责任任社会社会观观尽快尽快发发展展生生产产，解，解决温决温饱问饱问题题提提高高舒舒适适性性和和发发展展生生产产并并重重，争争取取较较富裕水平富裕水平提提高高舒舒适适性性，考考虑虑可可持持续续发发展展，满满足足个性需求个性需求社会社会责责任任时时代特征代特征数量数量时时代代质质量量时时代代多元化多元化时时代代和和谐谐时时代代49企业价值观从数量求价值从质量业绩求价值从便利迅捷的一体化协作管管理理和和组组织织架架构构生生产产方式方式机械技机械技术术、流水流水线线（机械化）（机械化）程程序序控控制制，小小批批量量、多多品品种种，技技术术复复合合（自自动动化）化）精益生精益生产产，灵捷制造、灵捷制造、建立国际化组织，企业通过网络寻找资源与之结盟，组织规组织规模模等等级级（层层次）次）组织组织管理管理班班组组式式组组织织管理管理建建筑筑式式组组织织管管理理，网网络络组织组织管理管理使组织内外的边界任意延展。经营战经营战略略注重注重计计划划注重提高注重提高质质量和量和顾顾客反客反馈馈注注重重多多样样化化、个个性性化化和和及及时时提供提供企业组织不断重构。经营战略通过网络合作。人力人力资资源管理源管理与要求与要求分分解解技技术术，细细化化分分工工，加加强强控控制制，人人的的劳劳动动异异化化（较较低低素素质质）大大量量裁裁员员、重重新新就就业业、职职业业培培训训（较较高素高素质质）技技术术创创新新、人人员员培培训训、组组织织创创新新、人人的的全全面面发发展（高素展（高素质质）人员知识结构和能力不断重构。继续教育和培训成为重要的内容时时代特征代特征数量数量时时代代质质量量时时代代多元化多元化时时代代和和谐谐时时代代50管生产方式精益生产，灵捷制造、建立国际化组织，企业通过网供供应应商商制造商制造商分分销销商商用用户户物流物流需求信息需求信息供供应应信息信息51供应商制造商分销商用户物流需求信息供应信息51零售商零售商分分销销商商制造商制造商零部件供零部件供应应商商用用户户原材料商原材料商物流物流需求信息需求信息供供应应信息信息共享信息共享信息52零售商分销商制造商零部件供应商用户原材料商物流需求信息供应信20世世纪纪和和21世世纪纪两种企两种企业业的特点的特点2020世世纪纪的生的生产产型企型企业业2121世世纪纪的知的知识识型企型企业业市市场场生生产驱动产驱动型型生生产产是上帝是上帝大量生大量生产产消消费费者是相者是相对对同同质质的的基于公司基于公司标标准的准的质质量量市市场驱动场驱动型型消消费费者是上帝者是上帝大量定制大量定制高度高度细细分，分，顾顾客多元化客多元化基于消基于消费费者理解的价者理解的价值质值质量量战战略略长长期期战战略略，反反映映相相对对稳稳定定的的商商务环务环境境地理上的集中地理上的集中区域的区域的竞竞争争大就是好大就是好合理的反合理的反应时间应时间等等级级制度的命令和控制制度的命令和控制结结构构适适应应战战略略，反反映映动动态态变变化化的的商商务务环环境境地理上的分散地理上的分散全球的全球的竞竞争争适适应应就是好就是好极少的反极少的反应时间应时间扁平的、有机的、低控制的扁平的、有机的、低控制的结结构构5320世纪和21世纪两种企业的特点20世纪的生产型企业21世结结构构许许多中多中层层管理者和主管管理者和主管有限的控制幅度有限的控制幅度职职能能是是重重要要关关注注部部门门利益利益按按职职能定能定义义目目标标自我指自我指挥挥的工作的工作团队团队宽宽泛的控制幅度泛的控制幅度松松散散地地结结合合交交叉叉职职能能的的团团队队在在整整个个企企业业中中职职能能、团团队队和个人目和个人目标标相相联联系系系系统统通通过过管理管理实现实现由直接主管控制由直接主管控制有限的数据和信息有限的数据和信息管管理理层层推推进进战战略略、战战术术行行为为有限的决策授有限的决策授权权“必要知道必要知道”的沟通的沟通集中于集中于劳动劳动力和材料力和材料通通过过人和技人和技术实现术实现由由共共享享目目标标、价价值值和和标标准准控制控制具有丰富信息的具有丰富信息的环环境境管管理理层层推推进进战战略略；员员工工推推进战术进战术行行为为授授权员权员工工开放式的沟通开放式的沟通环环境境集中于知集中于知识识2020世世纪纪的生的生产产型企型企业业2121世世纪纪的知的知识识型企型企业业54结构许多中层管理者和主管自我指挥的工作团队系统通过管理实现通由此看到，时代的发展对管理提出了不同的要求。在市场竞争中，为了实现企业目标，需要对产产品品不断重构和更新换代，对企企业组织业组织和和过过程程不断重构，对人人员员知知识识和和能力能力不断重构。制造业作为一个系统应具备整体性和动态特点，不断适应外部环境的变化，对所有的信息进行迅速的决策和实现。55由此看到，时代的发展对管理提出了不同的要求。在市场竞争中，为例1：从经济角度观察管理系统认为每个企业活动的目的是在于满足外界市场需求的前提下，尽可能提高资源利用的效率，提高生产率。效率效益生产技术过程社会经济过程主要是人与自然的技术关系主要是人与人的市场供需关系实物量度的价值量度的产出投入功能费用56例1：从经济角度观察管理系统认为每个企业活动的目的是在于满足例2：从系统角度观察管理系统认为一个良好的系统应该由系统的结构、系统的目标、系统的环境等诸系统间协调地运作，如以制造系统管理为例可作如下描述。生态环境供应机构资源供应市场制造系统顾客生态环境产品销售市场能不能企企业发业发展展要不要能不能（系统的环境）（系统的结构）（系统的目标）要不要57例2：从系统角度观察管理系统认为一个良好的系统应该由系统的结显然，上述系统间所有“输入”和“输出”构成了各子系统之间的“中介”。各子系统的“输入”对该系统来说存在着一个“要不要”的问题，而各子系统的“输出”对该输出系统来说存在一个“能不能”的问题。58显然，上述系统间所有“输入”和“输出”构成了系统环境系统结构目标59系统环境系统结构目标59我国先进生产模式及管理理论方法中的若干研究问题为实现21世纪挑战，我国制造企业应具备的特色及其要素。实现先进制造企业要素所必须的关键性的技术与管理子系统内容。应用系统和动态变化的思想建立先进制造技术与管理的一体化模式和管理方法及其支持系统。60我国先进生产模式及管理理论方法中的若干研究问题为实现21世纪