第2章：系统科学的基本概念和方法课件.ppt

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1、第 1 章第第 2 2 章章系统科学的基本概念和系统科学的基本概念和方法方法刘杨数学与系统科学学院系统科学与控制系第2章2 系统科学的基本概念和方法u 2.1 系统的基本概念系统的基本概念u 2.2 系统的状态、演化及分类系统的状态、演化及分类u 2.3 系统的模型系统的模型u 2.4 系统方法论系统方法论教学重点在课堂上，需要重点掌握和理解：在课堂上，需要重点掌握和理解：系系统统的的定定义义、结结构构、层层次次、开开放放性性、功功能能、状状态态、演演化化等等基本概念基本概念系统的一些分类方法及重要特征系统的一些分类方法及重要特征系统方法论的分类及各自特征系统方法论的分类及各自特征2 系统科学

2、的基本概念和方法u 2.1 系统的基本概念系统的基本概念 2.1.1 系统的概念系统的概念 2.1.2 系统的整体涌现性系统的整体涌现性 2.1.3 系统的结构系统的结构 2.1.4 环境环境 2.1.5 系统的功能系统的功能第 1 章2.1 系统的基本概念什么是系统？什么是系统？系统是系统科学研究的对象。系统一词来源于拉系统是系统科学研究的对象。系统一词来源于拉丁语丁语systma，是表示群、集合等意义的抽象名词，是表示群、集合等意义的抽象名词，其英文其英文“system”则对应多种中文解释，如体系、制则对应多种中文解释，如体系、制度，机构等。度，机构等。2.1.1 系统的概念系统的概念第2

3、章第 1 章2.1 系统的基本概念什么是系统？什么是系统？就就中中文文字字面面意意义义而而言言，“系系统统”一一词词由由系系与与统统两两个个字字组组合合而而成成。“系系”有有两两层层含含义义：其其一一是是多多，系系即即系系列列，单单一一对对象象构构不不成成系系列列，一一个个系系统统中中必必定定包包含含不不止止一一个个对对象象；其其二二是是联联系系，系系即即拴拴、绑绑，系系统统中中的的多多个个对对象象被被拴拴绑绑、联联系系在在一一起起。“统统”有有统统合合、统统一一、统统属属等等含含义义，系系统统与与其其所所包包含含的的对对象象之之间间是是统统与与局局的的关关系系，系系统统意意味味着着合合多多为

4、为一一、一一统统领领多多、多多隶隶属属于于一一。合合而而言言之之：系系多多而而成成一一统，谓之系统。统，谓之系统。2.1.1 系统的概念系统的概念第2章第 1 章2.1 系统的基本概念在在系系统统科科学学的的庞庞大大体体系系中中，不不同同学学科科由由于于研研究究范范围围和和重重点点的的不不同同，常常给给出出不不同同的的系系统统定定义义。在在技技术术科科学学层层次次上上，通通常常采采用用钱钱学学森森的的定定义义：系系统统是是由由相相互互制制约约的的各各部部分分组组成成的的具有一定功能的整体具有一定功能的整体。2.1.1 系统的概念系统的概念第2章第 1 章2.1 系统的基本概念在在系系统统科科学

5、学的的庞庞大大体体系系中中，不不同同学学科科由由于于研研究究范范围围和和重重点点的的不不同同，常常给给出出不不同同的的系系统统定定义义。在在技技术术科科学学层层次次上上，通通常常采采用用钱钱学学森森的的定定义义：系系统统是是由由相相互互制制约约的的各各部部分分组组成成的的具有一定功能的整体具有一定功能的整体。这这个个定定义义强强调调的的是是系系统统的的功功能能，因因为为从从技技术术科科学学看看，研研究究、设设计计、组组建建、管管理理系系统统都都是是为为了了实实现现特特定定的的功功能能目目标标，具具有特定功能是系统的本质特性。有特定功能是系统的本质特性。2.1.1 系统的概念系统的概念第2章第

6、1 章2.1 系统的基本概念在在基基础础科科学学层层次次上上，通通常常采采用用贝贝塔塔朗朗菲菲的的定定义义：系系统统是是相相互联系、相互作用的诸元素的综合体。互联系、相互作用的诸元素的综合体。2.1.1 系统的概念系统的概念第2章第 1 章2.1 系统的基本概念在在基基础础科科学学层层次次上上，通通常常采采用用贝贝塔塔朗朗菲菲的的定定义义：系系统统是是相相互联系、相互作用的诸元素的综合体。互联系、相互作用的诸元素的综合体。这这个个定定义义强强调调的的不不是是功功能能，而而是是元元素素之之间间的的相相互互作作用用和和系系统对元素的整（综）合作用，以及由此形成的整体特性。统对元素的整（综）合作用，

7、以及由此形成的整体特性。2.1.1 系统的概念系统的概念第2章第 1 章2.1 系统的基本概念定义定义2.1：如果对象集：如果对象集S满足以下两个条件：满足以下两个条件：（1）S中至少包含两个对象；中至少包含两个对象；（2）S中的对象按一定方式相互联系在一起形成整体。中的对象按一定方式相互联系在一起形成整体。则则称称S为为一一个个系系统统，称称S中中的的对对象象为为系系统统的的组组分分，即即组组成成部分。部分。2.1.1 系统的概念系统的概念第2章第 1 章2.1 系统的基本概念举例举例n很很多多对对象象可可以以被被看看作作是是系系统统，它它是是事事物物存存在在的的认认识识方方式式之之一一。例

8、例如如，研研究究宇宇亩亩时时，银银河河系系、太太阳阳系系、星星体体、地地球球可可以以看看作作是是系系统统；物物理理学学上上，质质点点、刚刚体体、粒粒子子、电电磁磁场场可可以以看看作作是是系系统统；在在研研究究社社会会运运动动时时，企企业业、家家庭庭、工工厂厂、学校等也都可以作为系统来看待。学校等也都可以作为系统来看待。2.1.1 系统的概念系统的概念第2章第 1 章2.1 系统的概念、结构和功能举例举例n一一本本书书，一一列列火火车车，一一个个教教研研室室，一一个个城城市市，都都是是系系统统。24名名生生长长在在天天南南地地北北的的年年轻轻人人，通通过过高高考考招招生生而而走走在在一一起起，组

9、组成成北北京京航航空空航航天天大大学学里里的的一一个个班班390931，这这个个班班就是一个系统，就是一个系统，24名学生是它的组分。名学生是它的组分。2.1.1 系统的概念系统的概念第2章第 1 章2.1 系统的基本概念系统的基本特征：系统的基本特征：1.多元性多元性 一一个个系系统统至至少少要要有有两两个个组组分分，系系统统的的常常态态是是包包含含多多个个组组分分，有有些些系系统统具具有有成成千千上上万万甚甚至至更更多多数数目目的的组组分分，理理论论上上存存在在包包含含无无穷穷多多个个组组分分的的系系统统。如如整整数数系系和和实实数数系系。相相反反，只只有有一一个个组组分分的的事事物物，或

10、或者者说说不不能能划划分分为为不不同同组组分分的的事事物物，是是非非系系统统。必必须须强强调调，多多元元性性是是系系统统之之为为系系统统的的存存在前提，或物质基础。在前提，或物质基础。2.1.1 系统的概念系统的概念第2章第 1 章2.1 系统的基本概念系统的基本特征：系统的基本特征：2.相关性（相干性）相关性（相干性）同同一一系系统统的的不不同同组组分分之之间间必必定定相相互互关关联联，系系统统不不存存在在孤孤立立元元，即即跟跟别别的的组组分分没没有有联联系系的的组组分分。如如果果一一个个集集合合或或群群体体中中至至少少有有一一个个孤孤立立元元，它它就就不不是是系系统统，而而是是非非系系统统

11、。没没有有多多元元性性谈谈不不上上相相关关性性，多多元元性性是是造造就就系系统统的的必必要要条条件件；相相关关性性是是造造就就系系统统的的充充分分条条件件，相相关关性性本本身身隐隐含含着着多多元元性性（单单一一组组分分无无所所谓谓相相关关），相相关关性性在在系系统统形成中具有决定性作用。形成中具有决定性作用。2.1.1 系统的概念系统的概念第2章第 1 章2.1 系统的基本概念系统的基本特征：系统的基本特征：3.统一性或一体性统一性或一体性 多多元元性性加加上上相相关关性性，造造就就了了系系统统的的一一体体性性。诸诸多多对对象象一一旦旦相相互互联联系系而而成成为为系系统统，它它就就能能够够作作

12、为为统统一一体体与与他他物物发发生生关关系系，因因而而被被人人们们当当成成一一个个事事物物去去认认识识和和对对待待；而而诸诸多多对对象象则则转转化化为为系系统统的的组组分分，处处于于系系统统的的内内部部。体体现现系系统统本本质质特特征征的的不不是是内内部部蕴蕴含含的的那那些些“多多”，而而是是相相对对于于外外部部所所呈呈现现出出来来、可可以以从从外外部部感感知知的的那那个个“一一”。系系统统是是多多与与一一的的综综合合集集成成，无无多多不不成成系系统统，非非一一也也不不成成系系统统，但居主导地位的是一，一统领多，多隶属于一但居主导地位的是一，一统领多，多隶属于一。2.1.1 系统的概念系统的概

13、念第2章第 1 章2.1 系统的基本概念系统的基本特征：系统的基本特征：4.整体性整体性 多多元元性性是是基基础础，相相关关性性是是主主导导，一一体体性性是是目目标标，三三者者综综合合集集成成起起来来，造造就就了了系系统统的的整整体体性性。作作为为系系统统的的事事物物必必定定整整体体地地存存在在，整整体体地地运运行行，整整体体地地延延续续，整整体体地地跟跟其其他他事事物物发发生生关关联联，整整体体地地演演化化等等等等，呈呈现现出出一一系系列列整整体体特特性性。整整体体性性包包含含了了多多元元性性、相相关关性性和和一一体体性性，整整体体性是系统最重要的属性。性是系统最重要的属性。2.1.1 系统

14、的概念系统的概念第2章第 1 章2.1 系统的基本概念书书中中定定义义：系系统统是是由由一一些些元元素素（要要素素）通通过过相相互互作作用用、相相互关联、相互制约而组成的，具有一定功能的整体。互关联、相互制约而组成的，具有一定功能的整体。系统虽有多种定义，但实质上它们的差别并不大。系统虽有多种定义，但实质上它们的差别并不大。2.1.1 系统的概念系统的概念第2章第 1 章2.1 系统的基本概念组成系统的三要素：组成系统的三要素：n由两个或两个以上的元素构成（多元性）由两个或两个以上的元素构成（多元性）n各各元元素素之之间间存存在在着着相相互互关关联联、相相互互作作用用、相相互互制制约约（相关性

15、）（相关性）n整体要具有不同于各组成元素的结构和功能（功能性）整体要具有不同于各组成元素的结构和功能（功能性）2.1.1 系统的概念系统的概念第2章第 1 章2.1 系统的基本概念什么不是系统？什么不是系统？一块石头一块石头一个数一个数一栋砖瓦房是系统，把它拆为一堆砖瓦则不是系统一栋砖瓦房是系统，把它拆为一堆砖瓦则不是系统2.1.1 系统的概念系统的概念第2章第 1 章2.1 系统的相关基本概念非系统定义非系统定义定义定义2.2：对象集合：对象集合N如果满足以下两个条件之一：如果满足以下两个条件之一：（1）N中只有一个不可再分的对象；中只有一个不可再分的对象；（2）N中不同对象之间没有按一定方

16、式连成一体中不同对象之间没有按一定方式连成一体 则称则称N为一个非系统。为一个非系统。2.1.1 系统的概念系统的概念第2章第 1 章2.1 系统的基本概念非系统定义非系统定义定义定义2.2：对象集合：对象集合N如果满足以下两个条件之一：如果满足以下两个条件之一：（1）N中只有一个不可再分的对象；中只有一个不可再分的对象；（2）N中不同对象之间没有按一定方式连成一体中不同对象之间没有按一定方式连成一体 则称则称N为一个非系统。为一个非系统。u这这个个定定义义把把非非系系统统分分为为两两类类。第第一一类类是是没没有有构构成成元元素素的的事事物物，即即不不可可分分解解的的囫囫囵囵整整体体，如如数数

17、学学中中的的单单元元集集。第第二二类类是是组组分分之之间间没没有有特特定定联联系系的的对对象象群群体体，如如数数学学中中没没有有规规定定元元素素关关系系的的多多元元集集，或或者者至至少少存存在在一一个个孤孤立立元元或或孤立子集的多元集。孤立子集的多元集。2.1.1 系统的概念系统的概念第2章第 1 章2.1 系统的基本概念组分、元素、要素组分、元素、要素为为了了深深入入系系统统内内部部精精细细地地研研究究系系统统，必必然然涉涉及及组组分分、部分、元素、要素等概念。部分、元素、要素等概念。组组分分不不同同于于部部分分，组组分分一一定定是是部部分分，部部分分未未必必是是组组分分。属属于于系系统统而

18、而又又小小于于系系统统的的对对象象，都都是是系系统统的的部部分分。但但部部分分不不一一定定具具有有结结构构意意义义，不不一一定定是是系系统统的的结结构构单单元元；组分则是系统的结构单元，必须具有结构意义组分则是系统的结构单元，必须具有结构意义。2.1.1 系统的概念系统的概念第2章第 1 章2.1 系统的基本概念组分、元素、要素组分、元素、要素u“破破镜镜难难圆圆”因因为为镜镜子子的的碎碎片片不不是是镜镜子子的的组组分分，无无结构单元的特性。结构单元的特性。u按按照照系系统统的的结结构构特特征征划划分分出出来来的的部部分分才才是是系系统统的的组组分分，如人体系统的骨骼、肌肉、消化器官等。如人体

19、系统的骨骼、肌肉、消化器官等。2.1.1 系统的概念系统的概念第2章第 1 章2.1 系统的基本概念组分、元素、要素组分、元素、要素组组分分有有大大小小之之别别，组组分分的的组组分分一一般般还还可可能能是是系系统统的的组组分分。学学院院是是大大学学的的组组分分，系系、所所是是学学院院的的组组分分，也也是是大大学学的的组组分分；教教研研室室是是系系的的组组分分，同同时时也也是是学学院院和和大大学的组分。学的组分。2.1.1 系统的概念系统的概念第2章最小的组分，即不能或不许或无须再细分的组分，称为最小的组分，即不能或不许或无须再细分的组分，称为元素元素。系统科学通常使用的是。系统科学通常使用的是

20、要素要素概念。概念。第 1 章2.1 系统的基本概念简简单单地地强强调调系系统统科科学学是是关关于于整整体体性性的的科科学学，可可能能引引起起误误解解。贝贝塔塔朗朗菲菲本本人人已已经经意意识识到到达达一一点点，他他指指出出存存在在两类两类整体和整体性。整体和整体性。2.1.2 系统的整体涌现性系统的整体涌现性第2章第 1 章2.1 系统的基本概念简简单单地地强强调调系系统统科科学学是是关关于于整整体体性性的的科科学学，可可能能引引起起误误解解。贝贝塔塔朗朗菲菲本本人人已已经经意意识识到到这这一一点点，他他指指出出存存在在两类两类整体和整体性。整体和整体性。n一一类类是是加加和和性性整整体体：整

21、整体体是是各各个个孤孤立立元元素素的的总总和和。元元素素的的加加和和性性特特征征意意味味着着，不不论论它它处处于于整整体体之之内内还还是是之之外外，这这些些特特征征都都是是一一样样的的，只只要要知知道道了了元元素素在在孤孤立立状状态态中中的的特特征征，并并汇汇集集起起来来，即即可可获获得得整整体体的的特特征征。物物理理对对象象的的重重量量、分分子子量量和和热热量量等等，都都是是事事物物的的加加和和性性特征。这种加和性整体就是前述第二类非系统。特征。这种加和性整体就是前述第二类非系统。2.1.2 系统的整体涌现性系统的整体涌现性第2章第 1 章2.1 系统的基本概念另一类是另一类是组合性整体组合

22、性整体，或，或非加和性整体非加和性整体：l所所谓谓组组合合性性特特征征，就就元元素素而而言言，指指同同一一元元素素处处于于整整体体内部和处于整体外部时是不一样的。内部和处于整体外部时是不一样的。l就就整整体体而而言言，组组合合性性整整体体特特征征指指依依赖赖于于部部分分之之间间特特定定关系的那些特征。关系的那些特征。2.1.2 系统的整体涌现性系统的整体涌现性第2章第 1 章2.1 系统的基本概念另一类是另一类是组合性整体组合性整体，或，或非加和性整体非加和性整体：l所所谓谓组组合合性性特特征征，就就元元素素而而言言，指指同同一一元元素素处处于于整整体体内部和处于整体外部时是不一样的。内部和处

23、于整体外部时是不一样的。l就就整整体体而而言言，组组合合性性整整体体特特征征指指依依赖赖于于部部分分之之间间特特定定关系的那些特征。关系的那些特征。如如化化合合物物的的特特征征不不是是其其组组成成元元素素之之特特征征的的加加和和，而而是是不不同同物物质质元元素素经经过过化化学学反反应应（一一种种特特殊殊的的相相互互作作用用）而产生的特征。只有这种组合性整体，才能称为系统。而产生的特征。只有这种组合性整体，才能称为系统。2.1.2 系统的整体涌现性系统的整体涌现性第2章第 1 章2.1 系统的基本概念2.1.2 系统的整体涌现性系统的整体涌现性第2章应当指出：任何系统都具有加和式整体性。一架应当

24、指出：任何系统都具有加和式整体性。一架飞机的总重量是各部件重量之加和，一个学校的飞机的总重量是各部件重量之加和，一个学校的耗电总量是各单位耗电量的加和，一本书的总字耗电总量是各单位耗电量的加和，一本书的总字数是各章节字数的加和，等等。总之，凡是只涉数是各章节字数的加和，等等。总之，凡是只涉及质量或能量之类的特性，由于物质不灭和能量及质量或能量之类的特性，由于物质不灭和能量守恒，整体必定等于部分之和。对于这类加和性守恒，整体必定等于部分之和。对于这类加和性整体，自然科学已作出透彻的研究，不再是系统整体，自然科学已作出透彻的研究，不再是系统科学关注的问题。科学关注的问题。第 1 章2.1 系统的基

25、本概念组组合合性性或或非非加加和和性性的的说说法法不不够够深深刻刻。更更科科学学的的称称谓谓是是涌涌现现性性。系系统统整整体体具具有有而而它它的的元元素素或或组组分分及及其其总总和和却却不不具具有有的的特特征征，称称为为系系统统的的整整体体涌涌现现性性。或或者者说说，诸诸多多组组分分一一旦旦按按照照某某种种方方式式整整合合为为系系统统就就会会呈呈现现出出来来、一一经经分分解解为为独独立立的的组组分分便便不不复复存存在在的的特特征征，就就是是整整体体涌现性。涌现性。2.1.2 系统的整体涌现性系统的整体涌现性第2章第 1 章2.1 系统的基本概念组组合合性性或或非非加加和和性性的的说说法法不不够

26、够深深刻刻。更更科科学学的的称称谓谓是是涌涌现现性性。系系统统整整体体具具有有而而它它的的元元素素或或组组分分及及其其总总和和却却不不具具有有的的特特征征，称称为为系系统统的的整整体体涌涌现现性性。或或者者说说，诸诸多多组组分分一一旦旦按按照照某某种种方方式式整整合合为为系系统统就就会会呈呈现现出出来来、一一经经分分解解为为独独立立的的组组分分便便不不复复存存在在的的特特征征，就就是是整整体体涌现性。涌现性。贝贝塔塔朗朗菲菲曾曾借借用用亚亚里里士士多多德德的的命命题题“整整体体大大于于部部分分之之和和”来来直直观观地地表表述述这这种种整整体体涌涌现现性性，可可简简化化表表示示为为1+12。例例

27、如如：一一堆堆自自行行车车零零件件无无法法派派上上用用场场，一一经经组装为自行车，就是一个交通工具。组装为自行车，就是一个交通工具。2.1.2 系统的整体涌现性系统的整体涌现性第2章第 1 章2.1 系统的基本概念要要了了解解组组分分之之间间如如何何互互动动，部部分分与与整整体体如如何何相相互互沟沟通通，或或组组分分与与系系统统如如何何相相互互过过渡渡，必必须须掌掌握握结结构构概概念念，其其间的关系可简单如图示：间的关系可简单如图示：2.1.3 系统的结构系统的结构第2章第 1 章2.1 系统的基本概念系系统统科科学学讲讲的的组组分分（要要素素）和和结结构构是是两两个个紧紧密密联联系系而而又又

28、不不同同的的概概念念，组组分分仅仅指指系系统统的的基基本本的的或或主主要要的的组组成成部部分分或或构构成成要要素素，不不涉涉及及它它们们之之间间的的关关系系，结结构构才才涉涉及而且只涉及组分之间的关系。及而且只涉及组分之间的关系。2.1.3 系统的结构系统的结构第2章第 1 章2.1 系统的基本概念系系统统科科学学讲讲的的组组分分（要要素素）和和结结构构是是两两个个紧紧密密联联系系而而又又不不同同的的概概念念，组组分分仅仅指指系系统统的的基基本本的的或或主主要要的的组组成成部部分分或或构构成成要要素素，不不涉涉及及它它们们之之间间的的关关系系，结结构构才才涉涉及而且只涉及组分之间的关系。及而且

29、只涉及组分之间的关系。就就字字面面看看，系系统统的的结结构构指指的的是是组组分分或或要要素素相相互互结结合合形形成成的的架架构构或或关关联联方方式式，关关注注的的是是结结合合方方式式及及其其形形成成的的整整个个框框架架或或构构形形。更更准准确确地地讲讲，系系统统科科学学把把结结构构定定义义为组分或要素之间关联方式的总和。为组分或要素之间关联方式的总和。2.1.3 系统的结构系统的结构第2章第 1 章2.1 系统的基本概念系统的形式化表示系统的形式化表示2.1.3 系统的结构系统的结构第2章系统可以形式化地定义为：系统可以形式化地定义为：S=其中：其中：A表示系统表示系统S中所有元素的集合；中所

30、有元素的集合；R表示系统表示系统S中所有元素之间关系的集合。中所有元素之间关系的集合。第 1 章2.1 系统的基本概念三种重要结构类型三种重要结构类型1空间结构与时间结构空间结构与时间结构现现实实的的系系统统及及其其组组分分都都存存续续运运行行于于一一定定的的空空间间和和时时间间中中，组组分分之之间间的的关关联联只只能能通通过过空空间间形形式式或或时时间间形形式式表表现出来，因而就有了空间结构和时间结构的概念。现出来，因而就有了空间结构和时间结构的概念。2.1.3 系统的结构系统的结构第2章第 1 章2.1 系统的基本概念三种重要结构类型三种重要结构类型1空间结构与时间结构空间结构与时间结构空

31、空间间结结构构：不不同同组组分分在在物物理理空空间间中中的的位位置置关关系系，如如上上下下、左左右右、前前后后、里里外外的的配配置置，或或者者说说组组分分在在空空间间中中的的分分布布方方式式，以以及及由由此此而而形形成成的的相相互互支支持持、相相互互制制约约等等关关系系，属属于于系系统统的的空空间间结结构构。火火车车站站在在全全国国的的分分布布，反反映映中中国国铁路系统的空间结构。铁路系统的空间结构。2.1.3 系统的结构系统的结构第2章第 1 章2.1 系统的基本概念三种重要结构类型三种重要结构类型1空间结构与时间结构空间结构与时间结构时时间间结结构构：系系统统作作为为过过程程在在时时间间维

32、维中中的的展展开开，必必有有不不同同动动作作、时时期期、阶阶段段的的划划分分，不不同同动动作作、时时期期、阶阶段段如如何何关关联联、衔衔接接、过过渡渡的的方方式式，形形成成系系统统的的时时间间结结构构。当当年年毛毛泽泽东东把把中中华华民民族族的的抗抗日日战战争争划划分分为为三三大大阶阶段段，详详细细描描述述了了三三个个阶阶段段之之间间的的衔衔接接和和过过渡渡，预预测测可可能能出出现现的的曲曲折折，就是对抗日战争这个系统的时间结构的科学分析就是对抗日战争这个系统的时间结构的科学分析。2.1.3 系统的结构系统的结构第2章第 1 章2.1 系统的基本概念三种重要结构类型三种重要结构类型1空间结构与

33、时间结构空间结构与时间结构时时间间结结构构：系系统统作作为为过过程程在在时时间间维维中中的的展展开开，必必有有不不同同动动作作、时时期期、阶阶段段的的划划分分，不不同同动动作作、时时期期、阶阶段段如如何何关关联联、衔衔接接、过过渡渡的的方方式式，形形成成系系统统的的时时间间结结构构。当当年年毛毛泽泽东东把把中中华华民民族族的的抗抗日日战战争争划划分分为为三三大大阶阶段段，详详细细描描述述了了三三个个阶阶段段之之间间的的衔衔接接和和过过渡渡，预预测测可可能能出出现现的的曲曲折折，就是对抗日战争这个系统的时间结构的科学分析就是对抗日战争这个系统的时间结构的科学分析。时空混合结构：时空混合结构：如树

34、的年轮。如树的年轮。2.1.3 系统的结构系统的结构第2章第 1 章2.1 系统的基本概念三种重要结构类型三种重要结构类型2框架结构与运行结构框架结构与运行结构组组分分之之间间固固定定的的连连接接方方式式，称称为为系系统统的的框框架架结结构构。系系统统在在其其工工作作运运行行中中显显示示出出来来的的组组分分互互动动方方式式，称称为为运运行结构行结构。2.1.3 系统的结构系统的结构第2章第 1 章2.1 系统的基本概念三种重要结构类型三种重要结构类型2框架结构与运行结构框架结构与运行结构组组分分之之间间固固定定的的连连接接方方式式，称称为为系系统统的的框框架架结结构构。系系统统在在其其工工作作

35、运运行行中中显显示示出出来来的的组组分分互互动动方方式式，称称为为运运行结构行结构。举举例例：汽汽车车作作为为系系统统，车车身身、发发动动机机、方方向向盘盘以以及及其其他他附附件件这这些些组组分分之之间间的的相相对对位位置置、连连接接固固定定方方式式、空空间间布布局局等等是是框框架架结结构构；汽汽车车开开动动行行驶驶过过程程中中各各组组分分之之间间的的互互动协调方式是运行结构。动协调方式是运行结构。2.1.3 系统的结构系统的结构第2章第 1 章2.1 系统的基本概念三种重要结构类型三种重要结构类型3硬结构与软结构硬结构与软结构尽尽管管组组分分之之间间的的联联系系形形形形色色色色，但但大大体体

36、可可以以分分为为两两种种：一一种种是是显显在在的的、易易于于直直接接感感触触、描描述述和和把把握握的的，称称为为硬硬联联系系；一一种种是是潜潜在在的的，难难以以直直接接感感触触、描描述述和和把把握握，需需要要用用心心思思去去领领悟悟方方可可发发现现，称称为为软软联联系系。前前者者的的总总和和是是硬结构硬结构，后者的总和是，后者的总和是软结构软结构。2.1.3 系统的结构系统的结构第2章第 1 章2.1 系统的基本概念三种重要结构类型三种重要结构类型3硬结构与软结构硬结构与软结构尽尽管管组组分分之之间间的的联联系系形形形形色色色色，但但大大体体可可以以分分为为两两种种：一一种种是是显显在在的的、

37、易易于于直直接接感感触触、描描述述和和把把握握的的，称称为为硬硬联联系系；一一种种是是潜潜在在的的，难难以以直直接接感感触触、描描述述和和把把握握，需需要要用用心心思思去去领领悟悟方方可可发发现现，称称为为软软联联系系。前前者者的的总总和和是是硬结构硬结构，后者的总和是，后者的总和是软结构软结构。举举例例：凡凡系系统统原原则则上上都都有有硬硬结结构构和和软软结结构构的的划划分分，框框架架结结构构是是硬硬结结构构，运运行行结结构构中中就就包包含含一一定定的的软软结结构构。电电脑脑硬硬件件的的连连接接方方式式是是它它的的硬硬结结构构，软软件件即即程程序序的的连连接接方方式式是它的软结构。是它的软结

38、构。2.1.3 系统的结构系统的结构第2章第 1 章2.1 系统的基本概念子系统子系统当当系系统统的的组组分分数数量量足足够够多多，而而且且难难以以甚甚至至无无法法按按照照同同一一方方式式进进行行整整合合和和管管理理时时，就就必必须须对对它它们们分分片片或或分分组组或或分分段进行整合和管理。考察这种系统结构需要段进行整合和管理。考察这种系统结构需要子系统子系统概念。概念。2.1.3 系统的结构系统的结构第2章如果系统如果系统S的某个部分的某个部分Si本身又是一个小的系统，就本身又是一个小的系统，就称它为称它为子系统子系统或或分系统分系统，称，称S为母系统或整系统。为母系统或整系统。第 1 章2

39、.1 系统的基本概念子系统子系统当当系系统统的的组组分分数数量量足足够够多多，而而且且难难以以甚甚至至无无法法按按照照同同一一方方式式进进行行整整合合和和管管理理时时，就就必必须须对对它它们们分分片片或或分分组组或或分分段进行整合和管理。考察这种系统结构需要段进行整合和管理。考察这种系统结构需要子系统子系统概念概念.2.1.3 系统的结构系统的结构第2章如果系统如果系统S的某个部分的某个部分Si本身又是一个小的系统，就本身又是一个小的系统，就称它为称它为子系统子系统或或分系统分系统，称，称S为母系统或整系统。为母系统或整系统。u举例：一个新兵连的一百多名战士要分为几个排来管举例：一个新兵连的一

40、百多名战士要分为几个排来管理，一个排的几十号弟兄要分为几个班来管理，排是连的理，一个排的几十号弟兄要分为几个班来管理，排是连的子系统，班是排的子系统，也是连的子系统。子系统，班是排的子系统，也是连的子系统。第 1 章2.1 系统的基本概念子系统的基本特征：子系统的基本特征：1.系系统统性性：子子系系统统不不是是一一般般的的部部分分，也也不不仅仅仅仅是是整整系系统统的的组组分分，它它本本身身一一定定是是系系统统，具具有有系系统统的的基基本本特特征征，必必须作为系统来认识。须作为系统来认识。2.隶隶属属性性：子子系系统统是是母母系系统统的的一一个个真真部部分分，母母系系统统中中至至少少还还有有不不

41、同同于于它它的的另另一一个个子子系系统统，一一般般情情形形是是同同时时存存在在多个真子系统。多个真子系统。3.地地方方性性（局局域域性性）：与与整整系系统统相相比比较较，子子系系统统的的重重要要特特点点在在于于具具有有地地方方性性，或或称称局局域域性性。不不同同的的构构成成成成分分，不不同同的的内内部部关关联联方方式式，不不同同的的“邻邻居居”，不不同同的的空空间间占占有有等等，造成等等，造成不同子系统具有不同的局域性不同子系统具有不同的局域性。2.1.3 系统的结构系统的结构第2章第 1 章2.1 系统的基本概念层次层次层层次次是是划划分分系系统统结结构构的的一一个个重重要要工工具具，也也是

42、是结结构构分分析析的的主主要要方方式式。系系统统的的结结构构可可以以表表示示为为各各级级子子系系统统和和系系统统要要素素的的层层次次结结构构形形式式。层层次次是是一一个个难难以以准准确确定定义义的的概概念念，直到现在深刻而系统的层次理论仍然没有建立起来。直到现在深刻而系统的层次理论仍然没有建立起来。2.1.3 系统的结构系统的结构第2章第 1 章2.1 系统的基本概念层次层次只只要要是是系系统统，就就至至少少有有两两个个层层次次，即即组组分分层层次次和和整整体体层层次次，整整体体属属于于高高层层次次，局局部部属属于于低低层层次次。但但只只有有两两个个层层次次的的系系统统，对对组组分分进进行行整

43、整合合可可以以直直接接产产生生系系统统的的整整体体涌涌现现性性，无无须须先先形形成成子子系系统统，也也就就不不会会有有中中间间层层次次，因因而而通常不称其为层次结构系统。通常不称其为层次结构系统。举举例例：斧斧头头装装上上把把柄柄，就就是是一一件件完完整整的的工工具具系系统统，没没有有子系统，也没有中间层次。子系统，也没有中间层次。2.1.3 系统的结构系统的结构第2章第 1 章2.1 系统的基本概念层次层次至至少少包包含含三三个个层层次次的的系系统统，即即存存在在介介于于组组分分和和系系统统整整体体之间的层次，才称为之间的层次，才称为层次结构系统层次结构系统。举举例例：大大学学作作为为系系统

44、统，可可以以看看成成由由学学生生个个人人、班班、年年级级、系、院、学校系、院、学校六个层次六个层次构成的多层次系统。构成的多层次系统。2.1.3 系统的结构系统的结构第2章第 1 章2.1 系统的基本概念层次层次一一般般来来说说，在在系系统统中中，高高层层次次包包含含和和支支配配低低层层次次，低低层层次隶属和支撑高层次次隶属和支撑高层次。层层次次划划分分与与子子系系统统划划分分密密切切相相关关。只只要要有有子子系系统统划划分分，就就有有中中间间层层次次的的划划分分；只只要要存存在在中中间间层层次次，就就有有子子系系统统划分。划分。层层次次结结构构观观点点有有助助于于更更深深刻刻地地理理解解涌涌

45、现现性性。凡凡高高层层次次具具有有而而低低层层次次不不具具有有的的特特性性，即即在在高高层层次次上上观观测测到到的的属属性性，一一旦旦还还原原到到低低层层次次就就不不复复存存在在，这这样样的的属属性性就就是是涌涌现现特特性性。如如气气体体系系统统的的分分子子无无温温度度、压压强强可可言言，温温度度和和压压强强是气体系统在整体层次上涌现出来的宏观特性。是气体系统在整体层次上涌现出来的宏观特性。2.1.3 系统的结构系统的结构第2章第 1 章2.1 系统的基本概念典型结构的形式化描述：典型结构的形式化描述：1.链链式式结结构构：生生态态系系统统有有食食物物链链，经经济济系系统统有有产产业业链链，商

46、商家讲供应链等等，都是链式结构的系统。家讲供应链等等，都是链式结构的系统。2.1.3 系统的结构系统的结构第2章第 1 章2.1 系统的基本概念典型结构的形式化描述：典型结构的形式化描述：1.链链式式结结构构：生生态态系系统统有有食食物物链链，经经济济系系统统有有产产业业链链，商商家讲供应链等等，都是链式结构的系统。家讲供应链等等，都是链式结构的系统。2.环环形形结结构构：链链式式结结构构的的系系统统如如果果首首尾尾相相接接，就就形形成成环环形形结结构构的的系系统统。哲哲学学讲讲的的因因果果环环，气气动动力力学学讲讲的的大大气气环环流流，城市交通的环形线等等，都是环形结构的系统。城市交通的环形

47、线等等，都是环形结构的系统。2.1.3 系统的结构系统的结构第2章第 1 章2.1 系统的基本概念典型结构的形式化描述：典型结构的形式化描述：1.链链式式结结构构：生生态态系系统统有有食食物物链链，经经济济系系统统有有产产业业链链，商商家讲供应链等等，都是链式结构的系统。家讲供应链等等，都是链式结构的系统。2.环环形形结结构构：链链式式结结构构的的系系统统如如果果首首尾尾相相接接，就就形形成成环环形形结结构构的的系系统统。哲哲学学讲讲的的因因果果环环，气气动动力力学学讲讲的的大大气气环环流流，城市交通的环形线等等，都是环形结构的系统。城市交通的环形线等等，都是环形结构的系统。3.嵌嵌套套结结构

48、构：多多层层次次结结构构的的系系统统有有可可能能采采取取内内外外嵌嵌套套的的形形式式，称称为为嵌嵌套套结结构构。嵌嵌套套结结构构又又有有两两种种形形式式。许许多多二二维维系系统统具具有有圈圈层层结结构构，如如：北北京京城城市市系系统统有有环环线线结结构构，从从原原有有的的一一环环、二二环环向向七七环环、八八环环扩扩展展。许许多多三三维维系系统统具具有有壳壳层层结结构构，如如：地地球球有有地地壳壳、地地幔幔、地地心心的的嵌嵌套套结构。结构。2.1.3 系统的结构系统的结构第2章第 1 章2.1 系统的基本概念典型结构的形式化描述：典型结构的形式化描述：4.塔塔式式结结构构：在在物物理理空空间间划

49、划分分高高低低不不同同的的层层次次，下下层层承承载载上上层层，层层层层叠叠置置。如如埃埃及及的的金金字字塔塔和和中中国国的的佛佛塔塔，最最低低层层是是塔塔基基，经经过过若若干干中中间间层层次次，到到最最高高层层的的塔塔尖尖。许许多多系系统统在在抽抽象象的的生生态态空空间间中中呈呈现现塔塔式式结结构构，如如人人才才系系统统和和权力系统，子系统的规模随层次提升而缩小。权力系统，子系统的规模随层次提升而缩小。2.1.3 系统的结构系统的结构第2章第 1 章2.1 系统的基本概念典型结构的形式化描述：典型结构的形式化描述：4.塔塔式式结结构构：在在物物理理空空间间划划分分高高低低不不同同的的层层次次，

50、下下层层承承载载上上层层，层层层层叠叠置置。如如埃埃及及的的金金字字塔塔和和中中国国的的佛佛塔塔，最最低低层层是是塔塔基基，经经过过若若干干中中间间层层次次，到到最最高高层层的的塔塔尖尖。许许多多系系统统在在抽抽象象的的生生态态空空间间中中呈呈现现塔塔式式结结构构，如如人人才才系系统统和和权力系统，子系统的规模随层次提升而缩小。权力系统，子系统的规模随层次提升而缩小。5.树树状状结结构构：用用数数学学图图论论中中称称为为树树的的形形式式化化系系统统来来表表示示其其结构特征。应用：如家族树、决策树、语言树等。结构特征。应用：如家族树、决策树、语言树等。2.1.3 系统的结构系统的结构第2章第 1