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系统工程学的基本范畴——环境与边界

已有 3533 次阅读 2009-10-22 21:56 |个人分类:系统科学与系统工程学|系统分类:科研笔记| 环境, 边界, 系统工程学

对于任何一个现实的系统工程中的系统,在空间上都是一个有界系统,在世界上存在着属于该系统和不属于该系统的两类组元。那些不属于该系统的组元就形成了该系统的环境。对任何系统进行研究的首要环节是确定边界,许多争论就缘于边界不清。

【定义2.9 Ω是世界上一切事物的集合[i],对于任意A,BΩ,不存在AB或BA ;S是一个系统,S=<A,R> ,AΩ,RΩ 则称集合 ES={Ei|EiΩ,EiA,EiR}为系统S环境

 

这个关于环境的定义是广义的,对于任何有界的S,ES 是无界的和无限的。S与ES互为补集。实际研究中,一般忽略对所研究系统没有显著影响和作用的组元,所以所考虑的环境是有界的。实际上,在系统工程研究中,确认和研究系统与环境的划分是一项极其重要的工作,通常系统和环境都是一个模糊集合和不确定集合,并且划分具有相对性。

【例2.1 大型水利工程作为一项系统工程,其主体目标系统包括大坝、机房、输变电系统、蓄水控制系统及相关组织,其附属系统为地质防护系统、生态系统、景观系统等大系统,而这些附属系统的边界的确定实际上是硬性截断的,它省略了(不是无意忽略了)无法确切考虑的以及难以预估的那些相关影响因素。而在研究目标系统的环境系统时,其边界更是模糊的和不确定的。如对河流下游的生态影响,一是其下游边界是模糊的,二是影响作用的地理广度是非确定的和难以估计的。至于涉及环境移民和其它社会经济问题时,其模糊性更大。

【例2.2 把学校中的班级建设作为一项系统工程,其目标系统和对应环境系统的相对性和模糊性特点可以从下面的表中看出:  

2-1 学校班级的本身系统与环境的切分

分类

目标系统

对应环境系统

备注

1

全体学生

班主任或辅导员、上课教师,学校、学院、其它教职工及组织,其它学生、校园、校外社会

这时班级建设的主导者应是班委会

2

全体学生、班主任或辅导员

上课教师、学校、学院、其它教职工及组织,其它学生、校园、校外社会

这时的主导者应是班主任

3

全体学生、班主任或辅导员、上课教师

学校、学院其它教职工及组织,其它学生、校园、校外社会

这时的主导者应是系或院领导

 

在上面的叙述中,已使用“边界”概念,但严格来说并不存在实体的把系统与其环境划分开的边界,这是因为,根据定义2.9,世界中的一个组元,必属于某个系统或其对应的环境。所以,所谓的边界只是关于某个空间系统与其对应环境分界处的一条没有宽度的几何线或没有厚度的面。从实体上说,边界是个空集。有些系统,如上面例中提到的班级系统并没有边界的概念。不过,在对一些与现实三维空间边界有关的研究中,考虑到在边界附近的组分的特殊性,常常把它们抽出来单独研究,所以,可以把它们构成一类新的系统,称为“边境系统”,边境系统是原系统的子系统。许多国家的边境经济开放区是典型的“边境系统”例子。 

 


[i] 作为包容世界万物的集合,它不仅包含实在的物质实体,而且包含实体之间的关系,但在这里把实体及相应关系作为 中的平列元素。



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