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1、第三章 系统模型化技术l教学要求：教学要求：l熟悉系统模型的定义和系统模型的特征；l熟知系统模型的分类，并了解系统模型对于解决系统工程问题的作用；l了解系统建模的要求和原则，掌握系统建模的工作程序和系统建模的主要方法；l了解并体会系统建模者应具备的素质。l掌握结构化模型技术3.1.1 系统模型的定义l系统模型是一个系统某一方面本质属性的描述，它以某种确定的形式(例如文 字、符号、图表、实物、数学公式等)提供关于该系统的知识。3.1.23.1.2系统建模的重要性系统建模的重要性人类认识和改造客观世界的两种研究方法人类认识和改造客观世界的两种研究方法实实验法和模型法。验法和模型法。l系统开发的需要
2、（预测、分析、优化和评价）l经济上的考虑l安全性、稳定性上的考虑l时间上的考虑l系统模型容易操作，分析结果易于理解3.1.3系统模型与原型l系统模型反映实际系统的主要特征，但它又高于实际系统而具有同类问题的共性。l系统模型应该具有如下三个特征：l(1)它是现实系统的抽象或模仿；l(2)它是由反映系统本质或特征的主要因素构成的；l(3)它集中体现了这些主要因素之间的关系。l案例讲解：地球模型3.1.4 3.1.4 系统模型与数学模型系统模型与数学模型l数学模型是指通过抽象和简化，使用数学语言对研究对象的一个近似的刻画，以便于人们更深刻地认识所研究的对象。l数学模型是抽象模型，必须以正确认识系统的
3、定性性质为前提。3.1.4 3.1.4 系统模型与数学模型系统模型与数学模型l数学模型具有如下的优点 l（1）它是定量分析的基础它是定量分析的基础。l（2）它是系统预测和决策的工具它是系统预测和决策的工具。l（3）它它可可变变性性好好，适适应应性性强强，分分析析问问题题速速度度快快，省省时时省钱，而且便于使用计算机省钱，而且便于使用计算机。3.1.5 3.1.5 系统模型与计算机模型系统模型与计算机模型l计算机模型是指用计算机程序定义的模型。l有数学模型都可以转化为基于计算机的模型，通过计算来研究系统。l许多无法建立数学模型的系统，如复杂的物理过程，特别是生物、社会和行为过程，也可能建立基于计
4、算机的模型。l案例：医院急诊室仿真模型 3.1.5 3.1.5 系统模型与计算机模型系统模型与计算机模型l计算机模型优点：l用计算机程序定义的模型，可以做到既严格，又可行，能够在计算机上研究和预测系统，通过计算实验来检验结果。l对于那些无法用真实的实验来检验的复杂系统，计算实验是唯一可用的实验检验手段。增加增加增加增加物理模型物理模型数学模型数学模型系统系统实实体体模型模型比比例例模型模型模模拟拟模型模型概概念念模型模型解解析析模型模型逻逻辑辑模型模型网网络络模型模型图图像像与与表表格格信信息息网网络络与与数数字字化化模模 型型1.研究的速度研究的速度2.修改的方便性修改的方便性3.抽象性抽象
5、性4.现实感现实感5.费用费用3.1.6系统模型的分类系统模型的分类物理模型物理模型 l实体模型系统本身。l比例模型对于系统的放大或缩小，使之适合在桌面上研究。l模拟模型根据相似系统原理，利用一种系统去替代另一种系统。数学模型数学模型 l 解析模型 用解析式子表示的模型。l 逻辑模型 表示逻辑关系的模型，如方框图、计算机程序等。l 网络模型 用网络图形来描述系统的组成元素以及元素之间的相互关系，如统筹法的统筹图。l 图像与表格-这里说的图像是坐标系中的曲线、曲面和点等几何图形，以及甘特图、直方图、切饼图等，l 信息网络与数字化模型 这是一类新的模型，如仿真模型。概念模型概念模型l指任务书、明细
6、表、说明书、技术报告、咨询报告等，以及表达概念的示意图。3.2.1 系统模型的要求 l可行性。l真实性。l简明性。一般的处理原则是：力求达到真实性一般的处理原则是：力求达到真实性和可行性，在真实性和可行性的基础上达和可行性，在真实性和可行性的基础上达到简明性，然后是理论与现实的统一。到简明性，然后是理论与现实的统一。3.2.2 建模的原则（1）切题（抓住主要矛盾）切题（抓住主要矛盾）（2）清晰（关系、结构）清晰（关系、结构）（3）精度要求适当）精度要求适当（4）花费要少）花费要少(1)推理法（推理法（“白箱白箱”问题）问题）(2)实验法（实验法（“黑箱黑箱”或或“灰箱灰箱”问题）问题）(3)统
7、计分析法（统计分析法（“黑箱黑箱”问题）问题）(4)混合法混合法(5)类似法（相似模型）类似法（相似模型）3.2.3 建模的主要方法 3.2.4 3.2.4 系统建模步骤系统建模步骤l明确建模的目的，提出建立系统模型的要求。l了解系统建模的背景和相关的知识。l进行系统建模。l系统模型的验证和修改。3.2.5 建模工作的注意点 l1、掌握系统的基本性质，尤其是社会经济系统的特点，运用系统工程的基本观点和工作程序来指导分析。l2、手头上要有足够多经典模型和常用模型。l3、深入实际调查研究，抓住系统特征。l4、理解、协商建模要求和模型功能l5、结合实际状态（数据收集的实际）和经典模型，产生新的模型。3.2.63.2.6 建模者的素质建模者的素质l具有透过现象抓住本质的能力。l具有良好的理论素养。l具有把实际问题与合适的理论联系起来的能力，善于把各种现象中的表面差异与本质的共性区别开来，并加以提炼。l具有敢于深入实际、彻底调查的作风。l要具有实事求是的态度。