系统工程理论与实践

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于景元

系统工程理论与实践. 2011, 31(专刊1): 1-7. https://doi.org/10.12011/1000-6788(2011)si-1

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系统科学思想贯穿于钱学森的整个科学历程. 从系统科学思想出发, 建立了系统科学体系和现代科学技术体系, 在系统科学体系不同层次上, 钱老都作出了开创性贡献, 特别是创建系统学, 提出开放的复杂巨系统及其方法论, 从而开创了复杂巨系统的科学与技术这一新领域, 将系统科学发展到复杂巨系统科学.

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运用思维科学探究系统直觉

王众托

系统工程理论与实践. 2011, 31(专刊1): 8-16. https://doi.org/10.12011/1000-6788(2011)si-8

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本文的主旨在于运用钱学森所创建的思维科学思想与方法探讨系统直觉的含义、内容与特点等问题. 系统直觉作为系统思维方式之一, 是一种能够把复杂问题看作是系统问题或者创想出新的系统的直观能力, 对不同类型的人起到不同的作用. 文中对其思维科学基础以及其与知识和学习的关系, 系统直觉如何受文化环境的影响, 以及其正确运用与直觉能力培养等问题进行了探讨, 最后提出一些有待深入探讨的问题.

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系统科学视角下的经济系统运行架构初探

陈光亚, 于辉

系统工程理论与实践. 2011, 31(专刊1): 17-23. https://doi.org/10.12011/1000-6788(2011)si-17

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中国改革开放30余年, 经济发展取得了长足的进步, 经济理论的体系性反思与总结是必不可少的. 从西方的主要经济学学派和宏观、微观经济学体系中去体会经济系统的运作架构, 进而在这个系统架构中嵌入诺贝尔经济学奖获奖者的主要成果领域, 并提出一些初步的系统理解, 希望能打开系统科学视角下研究经济系统运行规律的综合集成之窗.

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系统科学与中医方法论

顾基发, 宋武琪

系统工程理论与实践. 2011, 31(专刊1): 24-31. https://doi.org/10.12011/1000-6788(2011)si-24

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中医学中蕴含着很多系统理论的朴素思想值得我们去科学地继承、发扬和发展. 近五年多我们参加了名老中医经验和思想传承的数据挖掘研究项目, 更使我们坚信钱老的一些对中医的重要观点:“中医的理论是宝贝, 但是需要中医现代化”. 当然中医界和我们系统科学界能共同携手则会加快这个进程. 钱学森认为人体是个开放的复杂巨系统, 自然要应用从定性到定量综合集成系统方法论. 这个方法论强调要把专家的经验和智慧吸取进来, 强调人机结合以人为主,强调要从定性到定量等. 在此基础上我们开发专家挖掘的理论、方法和工具对我国部分名老中医的经验和思想加以发掘, 取得了一些有益的成果.

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系统工程在中国如何进一步发展? ——我们的几点建议

孙东川, 柳克俊, 赵庆祯

系统工程理论与实践. 2011, 31(专刊1): 32-36. https://doi.org/10.12011/1000-6788(2011)si-32

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系统工程在中国如何进一步发展?本文提出了五点建议. 总建议是高高举起系统工程中国学派即钱学森学派这面旗帜. 探讨了系统工程人才培养的重要性与途径, 提出了三条基本途径, 并且建议创办钱学森院士等设想的新型学校.

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探索复杂性是发展系统学的重要途径

狄增如

系统工程理论与实践. 2011, 31(专刊1): 37-42. https://doi.org/10.12011/1000-6788(2011)si-37

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系统学作为系统科学的基础科学, 关注系统演化、结构和功能的一般规律. 近年来复杂性研究的发展表明, 复杂系统的涌现性是系统学研究中的核心科学问题之一. 复杂系统的涌现性通常是指系统通过个体之间的非线性相互作用, 可以在宏观层次上出现新的时空结构和功能. 通过对各个领域复杂系统宏观涌现行为的研究, 抽象出具有普适性的一般规律, 并把这样的一般规律用于具体系统的研究, 是认识系统复杂性、发展系统学的基本途径.

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系统科学视角下高分辨率对地观测系统任务管控统筹优化

罗开平, 李一军

系统工程理论与实践. 2011, 31(专刊1): 43-54. https://doi.org/10.12011/1000-6788(2011)si-43

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高分辨率对地观测系统因其高清晰度的影像产品倍受测绘、农业、林业、采矿、城市规划、国土资源等众多领域的用户青睐. 在面对不同用户各种繁杂的任务需求和超过载的卫星影像订购, 以及在云层遮挡等随机因素干扰下, 如何通过对任务统筹管控来提升系统整体效益已成为航天领域一个崭新的管理科学问题. 通过对高分辨率对地观测任务管控流程的分析, 指出了星务管控的关键在于卫星任务规划和星地资源调度问题, 并围绕问题基本输入要素和输出要素构建了该问题的概念模型. 通过与车辆调度、车间作业调度等常见资源调度问题对比, 强调了该问题的特殊性和巨复杂性, 并从任务、资源、约束和优化目标四方面进行了详细论述. 最后, 基于系统科学观的思想提出采用统筹优化的方法来处理高分辨率对地观测系统任务管控问题, 并从系统层次性、涌现性和协调性角度进行了系统分析.

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一个基于集成情境知识的组合预测方法

黄安强, 肖进, 汪寿阳

系统工程理论与实践. 2011, 31(专刊1): 55-65. https://doi.org/10.12011/1000-6788(2011)si-55

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根据钱学森定性定量综合集成的系统思想, 在TEI@I复杂系统方法论的框架下, 提出了一种基于集成情境知识的组合预测方法(CFMIK). 该方法用情境知识引导经济预测过程, 将一些难以显式出现在预测模型中的影响因素考虑进来, 从而能够在一定程度上解决预测结果在发生随机事件冲击时误差较大的难题. 以港口集装箱吞吐量预测为例, 对比了CFMIK, AFTER组合预测方法和3种单项模型预测方法(ARIMA、BP-ANN和指数平滑法)的表现, 结果发现CFMIK的表现显著地优于后4种预测方法.

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带Mecanum轮的移动机器人全向移动控制研究

刘磊, 许晓鸣

系统工程理论与实践. 2011, 31(专刊1): 66-72. https://doi.org/10.12011/1000-6788(2011)si-66

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分析了一种配有Mecanum轮移动机器人的全向控制方法.该方法有效的控制了Mecanum轮机器人平台, 对实验对象输入的导航参量设定值(X、Y方向的平移速度与转动角度)转化为机器人各轮的控制转速设定值, 并通过机器人本体仿真模块对电机以及机器人模型的仿真解算,得到机器人的实际位姿状况.再反解出移动机器人的实际导航参量,用于机器人的导航位姿闭环控制.

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大型复杂人机系统结构、过程建模与组织设计方法研究现状与展望

谭跃进, 吴俊, 刘忠, 朱一凡

系统工程理论与实践. 2011, 31(专刊1): 73-81. https://doi.org/10.12011/1000-6788(2011)si-73

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大型复杂人机系统是人类组织与人工系统构成的开放、动态、复杂的有机整体. 本文分析了大型复杂人机系统研究的背景及意义, 从结构、过程和组织三个视角总结了相关领域的研究进展, 对未来大型复杂人机系统结构、过程建模与组织设计方法的主要研究方向及关键科学问题进行了展望.

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有限理性下的演化博弈与合作机制研究

王先甲, 全吉, 刘伟兵

系统工程理论与实践. 2011, 31(专刊1): 82-93. https://doi.org/10.12011/1000-6788(2011)si-82

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指出了以Nash为代表的经典博弈论及其纳什均衡解在完全理性假设下的理论缺陷, 从而引入有限理性下的演化博弈论. 介绍了演化博弈论中策略进化的思想, 提出有限理性的实质是怎么去学习, 进而探讨了演化博弈中的各种学习模型. 介绍了基于个体的学习模型和网络上的演化博弈研究进展; 提出了用演化博弈去解释现实复杂网络的设想; 分析了网络结构和博弈策略的互演化思想. 讨论了演化博弈框架下合作的进化及合作机制的研究进展. 最后, 对演化博弈今后的发展趋势和研究方向给出了评述.

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多用户弹性需求网络的双准则系统最优交通分配

王昕, 黄海军

系统工程理论与实践. 2011, 31(专刊1): 94-102. https://doi.org/10.12011/1000-6788(2011)si-94

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针对存在异质用户的弹性需求交通网络, 当用户时间价值呈离散分布时, 给出了系统时间最优和系统费用最优的双准则优化模型及其帕累托有效前沿. 证明了存在正的匿名路段收费方案, 支持除系统时间最优解之外的其他帕累托解与多用户均衡解达到一致, 分析了帕累托最优解处的系统性能与各自的单目标最优系统性能之间的偏差. 研究表明, 该偏差的上界仅依赖于用户的时间价值分布, 而与路段流量分布和路段出行时间函数无关.

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系统工程在工程装备论证工作中的应用研究

孙宏才, 何晓晖

系统工程理论与实践. 2011, 31(专刊1): 103-106. https://doi.org/10.12011/1000-6788(2011)si-103

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运用系统工程的相关理论与方法, 分析了工程装备论证工作的系统特征. 在此基础上, 对工程装备的系统论证模式进行了论述, 并结合工程装备论证工作的研究现状, 提出了一种分析工程装备论证问题的综合集成论证方法, 即“智能化嵌套式分析-研讨法”, 并对该方法的基本内涵及主要特征进行了深入的剖析与论述.

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地震救援·恢复·重建的组织技术及理论模式

徐玖平, 卢毅

系统工程理论与实践. 2011, 31(专刊1): 107-119. https://doi.org/10.12011/1000-6788(2011)si-107

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针对地震救援恢复重建这一开放的复杂巨系统, 探究其结构、环境、功能与演化, 分析系统特征、研判整体涌现; 运用系统工程方法组织管理地震救援恢复重建系统, 采用Hall三维结构体系从进度、逻辑与专业三个维度对地震救援恢复重建系统工程进行集成分析, 应用综合集成方法及其研讨厅从微观和宏观两个层面实践地震救援恢复重建系统工程; 根据震灾救援、震后恢复和灾后重建系统分别展现的应急、并行和全面的特征, 从理论上构筑震灾救援的情景应对模式、震后恢复的统筹优选模式和灾后重建的综合集成模式, 结合系统工程方法, 指导一类专业技术手段的运用, 从各专项领域有效解决地震救援恢复重建系统问题.

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罚函数法在向量似变分不等式中的应用

刘彩平, 杨新民

系统工程理论与实践. 2011, 31(专刊1): 120-123. https://doi.org/10.12011/1000-6788(2011)si-120

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应用距离函数作为罚函数, 建立了向量似变分不等式与向量罚优化问题之间的关系, 得到了非光滑向量似变分不等式解的必要和充分条件. 讨论了一些具体情况下的相应结果.

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低碳生态能源经济循环农业系统工程典型模式及配套技术

贾仁安, 章先华, 徐兵, 段志诚, 涂国平, 张南生

系统工程理论与实践. 2011, 31(专刊1): 124-132. https://doi.org/10.12011/1000-6788(2011)si-124

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面对中国当前低碳生态能源经济循环农业系统工程复杂动态系统中存在的一些关键问题,仅凭单个学科的理论方法难以解决, 在研究德邦牧业及其所在地高塘乡复杂动态生态能源经济系统发展问题中,将系统工程理论方法与其它学科理论方法交叉结合, 进行集成创新,建立了区域双充分低碳生态能源经济循环农业系统工程典型模式和全乡四责任制低碳生态能源经济循环农业系统工程典型模式. 这两种典型模式的建立步骤是:首先建立原系统发展各年的顶点赋权图模型,生成反馈系统的发展对策;继而建立仿真评价模型, 对对策的实施效应进行定量仿真评价;最后根据设定的目标和仿真评价的结果调整确定科学合理的对策,进行实施.典型模式及配套技术实施的结果是: 通过猪粪尿沼气能源充分开发利用工程和养种反馈循环沼液资源开发生物链工程,分别建立了低排放、低污染、低能耗、高效率的沼气能源开发的沼气能源产品供应链和绿色无公害农产品供应链.这为解决“三农"问题探索出了一条顶天立地、集成创新的系统开发新路.

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基于马尔科夫链的网络决策分析方法

刘奇志

系统工程理论与实践. 2011, 31(专刊1): 133-146. https://doi.org/10.12011/1000-6788(2011)si-133

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在继承传统层次分析/网络分析方法的基础上提出一种新的决策方法——基于有限状态齐次马尔科夫链的网络决策方法MC-ANP. 该方法使用有向图定义决策准则及准则之间的支配关系,通过对准则的两两比较量化支配关系,用马氏链的状态转移描述支配关系. 该方法突出了准则支配关系的合成过程,提供了两种合成模型(其中积合成模型可以彻底解决传统层次分析中出现的逆序问题), 指出传统网络分析中无条件使用Cesaro平均极限求解存在的问题.新方法将决策问题分为两类:有方案的决策问题,解是对方案的排序, 求解过程就是求马氏链状态转移概率方阵的属于特征根1的特定的左特征向量;无方案决策问题,解是对准则的排序,解是马氏链状态转移概率方阵的属于特征根1的右特征向量.

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多出口建筑物突发事件应急疏散模型和算法

杨建芳, 高岩, 李丽花

系统工程理论与实践. 2011, 31(专刊1): 147-153. https://doi.org/10.12011/1000-6788(2011)si-147

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建筑物内部一旦发生火灾等突发事故,需要以最快的速度把室内人员转移到建筑物外部.在考虑路径容量受限的多出口建筑物的疏散问题时,利用最短路径尽可能饱和疏散的思想, 设计出可行疏散路径算法,通过对网络进行不断更新来确定每条路径实际流量,从而确定最优疏散方案.最后通过算例验证了该算法的有效性和可行性.

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基于作战活动分解的武器装备体系能力需求生成研究

陈英武, 豆亚杰, 程贲, 赵青松, 姜江

系统工程理论与实践. 2011, 31(专刊1): 154-163. https://doi.org/10.12011/1000-6788(2011)si-154

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武器装备体系能力需求生成是武器装备体系需求论证的重要内容. 针对作战背景下从使命任务获取能力需求困难, 以及获取到的不同能力指标需求之间存在着不合理性、甚至冲突等问题, 本文在装备体系能力需求建模研究的基础上, 采用区间数度量体系能力需求指标, 提出作战元活动的概念, 通过对作战活动进行分解, 利用元活动-能力规则实现元活动执行水平向能力需求列表的转换; 在此基础上, 进一步从能力需求、作战需求、系统需求、技术需求等视角出发获取体系能力指标约束, 利用约束网络的维持弧一致性算法对指标约束进行一致性检验和冲突消解, 获得满足使命任务需求和体系能力指标约束的需求方案. 最后, 通过野战防空体系能力需求生成过程的分析与计算, 验证了本文所提方法的可行性和有效性.

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综合集成方法在农业生产结构优化中的应用

赵培忻, 赵庆祯, 王长钰

系统工程理论与实践. 2011, 31(专刊1): 164-170. https://doi.org/10.12011/1000-6788(2011)si-164

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给出了钱学森综合集成方法在县级农业生产结构优化中一个成功的应用案例,利用钱学森关于农业系统工程以及对复杂巨系统综合集成的思想、理论和方法, 对长清县大农业系统(包括种植业、畜牧业、林业、水产业和加工业等)生产结构优化问题进行了研究. 通过定性定量相结合的综合集成、模型体系的综合集成、人机系统的综合集成, 求得了在各种气象条件下的最优生产结构, 对结构进行了稳定性和灵敏度分析. 实施结果取得显著经济效益、社会效益和生态效益.

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综合集成研讨厅在大型工程物流中的应用——三峡工程散装水泥/粉煤灰实时调运指挥系统

费奇, 陈学广, 王红卫, 刘振元

系统工程理论与实践. 2011, 31(专刊1): 171-180. https://doi.org/10.12011/1000-6788(2011)si-171

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大坝等大体积混凝土工程是三峡工程二期建设的核心, 水泥、粉煤灰需求大、供应体系中生产厂家分散、装卸储运能力有限、环节众多、需求和供应具有不确定性、易发生异常, 尤其是粉煤灰作为火电厂的一类副产品, 产量随电力市场波动, 品质难以统一, 物资供应组织难度很大. 基于从定性到定量的综合集成研讨厅原理, 研发了三峡工程散装水泥、粉煤灰实时调运指挥系统, 建立了由调度主管统一协调指挥和需、产、运、储、供、管等各方参与的工程物流调度指挥综合集成研讨厅——调度中心. 在调运指挥系统的多源信息环境和调度决策支持环境下, 调度中心按照调度例会制度, 综合运用信息集成、理论方法集成以及人机协同等方法, 进行物资的常规调度和应急调度决策. 该系统成功应用于三峡工程建设中, 产生了明显的经济效益和社会效益, 是综合集成研讨厅在大型工程物流中的典型应用案例.

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敏捷型生产过程优化和制造执行系统

杨善林, 刘心报, 刘林, 程浩

系统工程理论与实践. 2011, 31(专刊1): 181-186. https://doi.org/10.12011/1000-6788(2011)si-181

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从成本控制、系统需求、系统结构等方面, 分析了高质量车轮轮箍产品在下料环节、生产调度环节以及制造过程中的优化问题, 建立了多型材变截面多品种组合下料优化与决策模型及其求解方法、工序不完全一致的多品种流水线作业生产调度优化与决策模型及其求解方法、以及具有序依赖机器设置时间的生产调度优化与决策模型及其求解方法, 并在此基础上构建了敏捷型生产过程优化和制造执行系统的体系结构.

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法制/法治系统工程与社会系统工程

熊继宁

系统工程理论与实践. 2011, 31(专刊1): 187-194. https://doi.org/10.12011/1000-6788(2011)si-187

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钱学森不仅仅是一位红色科学家和“两弹一星”功勋, 他还是我国法制/法治系统工程的首倡者和强势推动者, 以及体制内推动“物质文明精神文明政治文明”协同发展“社会系统工程”的最优秀的改革思想家. 文章探讨了法制/法治系统工程与社会系统工程以及与钱科学体系和钱行为科学的关系, 及其在推动政治文明建设中的杠杆作用.

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2011年, 第31卷, 第专刊1期　刊出日期：2011-10-30

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