1.2系统的概念与系统方法在线视频

同学们好 本单元主要讲授

系统的概念与系统方法

系统的定义

所谓系统 就是由相互作用

和相互联系的若干个组成部分

结合而成的具有特定功能的整体

例如 南水北调中线水资源系统

是由南方的丹江口水库

包括水源 大坝 堤防

输水建筑物包括泵站 输水渠道等

及北方用水部门包括居民生活

工业生产 农业生产和生态环境等

所构成的综合体

系统有如下特征

系统由相互联系 相互影响的

部件所组成

系统的部件可能是一些个体 元件 零件

也可能其本身就是一个系统

或者称之为子系统

如水系 水库 大坝 溢洪道 水电机组

堤防 下游保护区 蓄滞洪区等

组成了流域防洪发电系统

而水电机组

又是流域防洪发电系统的一个子系统

系统具有一定的结构

一个系统是其构成要素的集合

是这些要素相互联系

相互制约系统内部各要素之间

相对稳定的联系方式

组织秩序及失控关系的内在表现形式

就是系统的结构

例如水电机组是由压力钢管 水轮机

发电机 调速器等部件

按一定的方式装配而成的

但压力钢管 水轮机 发电机

调速器等部件随意放在一起

却不能构成水电机组

系统具有一定的功能

或者说系统要有一定的目的性

系统的功能是指系统与外部环境

相互联系和相互作用

中表现出来的性质 能力和功能

例如流域防洪发电系统的功能

一方面是对洪水进行调节和安排

使洪灾损失最小

另一方面是充分利用水能发电

使发电效益最佳

系统具有一定的界限

系统的界限把系统

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

任何一个存在的系统

都必须具备三个要素

即系统的诸部件及其属性

系统的环境及其界限

系统的输入和输出

系统的诸部件及其属性

系统是由许多部件组成的

不同的部件有不同的属性

例如 水电站系统由大坝 溢洪道

发电机组等部件组成

大坝有大坝的类型 坝高等属性

溢洪道有堰顶高程

闸门尺寸 泄洪能力等属性

发电机组有装机容量等属性

系统的环境及界限

所有的系统

都是在一定的外界条件下运行的

系统既受到环境的影响

同时也对环境施加影响

对于物质系统来说

划分系统与环境的界限

很自然地可以由基本系统结构

及系统的目标来有形地确定

例如 水库防洪系统

对于防洪预案的决策者来说

主要的任务是针对典型洪水

或者设计洪水分析水库的调洪方案

生成防洪预案

于是就圈定该决策分析系统即

水库防洪预案分析系统的界限为

水库大坝至下游防洪控制断面

但是对于实时防洪调度的决策者来说

入库洪水过程和区间洪水过程

是通过流域面上的

实时降雨信息预报而得到的

在这种情况下

水库防洪决策分析系统的界限为

水库上游流域 水库大坝

至下游防洪控制断面及区间

系统的输入和输出

系统与环境的交互影响

就产生了输入和输出的含义

外界环境给系统一个输入

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

对于水库实时防洪预报调度分析系统

系统的输入为降雨过程

输出为泄流过程

若泄流过程不满足防洪要求

则需要改变泄流方式

这就是反馈

系统的层次性原理指的是

由于组成系统的诸要素的种种差异

包括结合方式上的差异

从而使得系统组织在地位与作用

结构与功能上表现出等级秩序性

形成了具有质的差异的系统等级

例如 生命系统是一个多层次系统

生命系统的结构层次为

细胞 组织 器官 系统 个体 种群和群落

生态系统 地球生物圈

社会系统也是一个多层次系统

个体 群体 单位 社区

直到省市 国家乃至整个社会

就是一个系统中的一个层次序列

系统的分类

按系统组成部分的属性分类为

自然系统 人造系统和复合系统

例如生态链系统

河流上游天然子流域降雨径流系统等

是自然系统

城市系统 灌排系统 水电站系统等

是人造系统

水资源系统是由水体系统

属于自然系统

水工建筑物系统属于人造系统

及用水系统属于社会经济系统

等子系统复合而成

按系统组成部分的形态分类为

实体系统与概念系统

实体系统是由一些实物

和有形部件构成的系统

概念系统是用一些思想 规则 政策

等的概念或符号来反映系统的部件

及其属性的系统

概念系统是用一些思想 规划 政策

等的概念或符号来反映系统的部件

及其属性的系统

按系统与环境的关系分类为

封闭系统与开放系统

封闭系统是指该系统与外部环境之间

没有物质 能量和信息的交换的系统

由系统的界限将环境与系统隔开

因而呈一种封闭状态

开放系统是指该系统与外部环境之间

存在物质 能量和信息的交换的系统

开放系统往往具有自调节和自适应功能

按系统所处的状态分类为

静态系统与动态系统

静态系统一般是指存在一定的结构

但没有活动性的系统

系统所处的状态与时间无关

动态系统是指既有结构和部件

又有活动性的系统

系统所处的状态与时间有关

按系统的规模分类为

简单系统与复杂系统

凡是不能或不宜用还原论方法

而要用或宜用新的科学方法

去处理和解决的系统就属于复杂系统

把对象作为系统进行定量化

模型化和择优化研究的科学方法

就称为系统方法

这种方法经历了从哲学到科学

从定性到定量的过度

它是在现代科学

特别是系统论和控制论

得到发展的时候建立的

其根本特征在于从系统的整体出发

把分析与综合 分解与协调

定性与定量结合起来

精确处理部分与整体的辩证关系

科学地把握系统 达到整体优化

本次课到此结束

谢谢大家 再见