系统理论的基本思想

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系统理论的基本思想范文第1篇

关键词：系统；系统论；工业设计；应用

所谓系统，就是相互联系、相互制约的若干个有序元素的集合。系统论是以系统整体的观点来分析和解决问题的科学方法论，已被广泛地用于科学技术各个领域，工业设计也不例外，系统论为设计师提供了全面考察和分析解决设计问题的理论依据及分析方法。

1系统论的概念和思维方法

系统一词最早源于古希腊语，即部分构成整体。早在古代，人们在认识和改造自然社会的过程中，已经萌发了各种各样的对世界进行整体性认识的系统观点和思想，这些观点、思想经过总结、整理和加工上升到了理论化、系统化的层面。现代系统论的基本思想是由奥地利生物学家贝塔朗菲首先提出的。［1］他将系统定义为相互作用着的若干要素的复合体，一般系统理论是研究系统中整体和部分、结构和功能、系统和环境等等之间的相互联系、相互作用。贝塔朗菲的思想之所以具有里程碑的意义，并不仅仅是因为它的多样化学科性质，更重要的是以一种整合之力的深刻洞察的思想，启发着后人用整体的理念来看待世界及解决问题。系统设计的基本思想就是把所研究和处理的对象当作一个系统，分析系统的功能、结构及研究系统、要素、环境三者之间的互动关系，以实现系统的最优化。［2］系统论是一种思维模式，为我们提供解决设计问题的理论依据，并作为探寻设计方法的指导方向。

2系统论在工业设计的应用与发展

科特勒和拉思是这样评价设计的“：设计师通过对主要设计要素的创造性应用，来寻求消费者满意度和公司盈利最大化的过程。”商业模式的变化往往要求设计也要有及时的响应。［3］工业设计作为一个系统工程的设计，其涉及的领域也在不断地演化和扩充，下文就是系统论设计方法在工业设计领域应用的研究总结。

2.1产品系统设计

系统论早期在工业设计的应用就是如何使产品系列化、模块化，既满足市场多样化的需求又能批量化生产。在系统论的基本思想指导下，乌尔姆在早期的设计过程中，尝试将系统设计分为两种基本的方式：一种是以一个主件为基础，依据用户自身的需求配置部件；第二种是系统单元的组合，单元本身已具有独立的功能，但可以通过增加更多的单元将系统扩展为更有效的系统。这种模块化、系统化的产品系统设计思想成为设计史上非常重要的理论创新。乌尔姆利用系统设计思想开始与布劳恩公司合作，设计的收音机、电视机、音响组合系统，都是用标准的模块单元进行不同的自由组合，它们的部件不仅具有互换性，而且方便安装、拆卸、存放，对后来的产品设计产生深远影响。综上所述，产品系统设计是将结构模块化方法融于系统化设计方法之中，不仅可以保证设计的规范化，而且可以优化设计过程，提高设计效率。

2.2人-机-环境系统设计

二战后，人机工程学引入了工业设计领域，设计对象由产品扩大到了人机环境系统。设计师不再是针对孤立的设计对象，而是研究“人-机-环境”系统并形成一个完整系统化的框架。例如，组合柜要考虑各个组成部分之间的位置关系和组合关系，还要考虑到系统环境与人的实际使用需求。例如，从厨房系统角度来设计它的子系统，考虑到用户自身的人机条件，日常主要操作行为等，以此类推来设计卧室系统、办公室系统、通讯设备系统等。系统论使杂乱的环境变得关联和系统化，设计师在设计过程中不仅要设计产品，还要考虑人与产品之间的关系，产品所处的环境等因素，处理整体与部分之间以及整体对象与外部环境之间的相互关系。

2.3绿色工业系统设计

随着人们对自然资源的无限度开发，面临着资源短缺、气候变暖等一系列的威胁。保护环境，节约资源逐渐被各界人士重视，绿色设计、绿色制造、新能源等糅合了环境因素的现代制造技术被人们所提倡，于是发展了绿色工业设计系统的新模式。现代绿色工业设计是以人为本的可持续发展战略设计思想。它是一个人-机-环境-社会的协调系统，同时也是一个多层次、多因素、多变量的大系统，它从不同的视角可以分为多个子系统，如设计管理系统、设计综合评价系统、设计程序系统等。［4］所以，设计师必须从系统论观点出发，综合考量各个元素之间的相互关系，把重点放在真正的能源和环境保护上。在技术层面上，绿色系统设计采用3R技术（减少、回收、重用），尽量较少物质和能源的损耗，减少有害物质的排放，尽量实现产品极其零部件的回收和再利用，尽量使产品形式更加简洁，［5］创造一个人-自然-社会的良好系统。

3现代工业设计系统论的新思想

3.1产品服务系统设计

产品服务系统设计可以理解为在新形势下的一种创新策略转变的结果，即从单纯的设计、销售“物质化产品”转向综合的“产品与服务系统”，通过无形的、非物质的手段来满足消费者的精神需求。基于服务的产品系统，是从系统观的角度导入服务的理念，用系统的观点放大产品的含义，通过物品、使用环境、人、社会环境、结构五个要素，来构建产品内部系统，接着从服务的角度研究服务的相关因素，将服务与产品系统相融合，为用户提供更高品质的生活质量。

3.2用户体验设计

工业设计的核心是“产品”，但是脱离了用户的产品只是纸上谈兵，没有任何意义。随着社会的发展，人们期待产品在完成其有用性价值的同时，又可以带来独特的精神体验，于是工业设计也在不断地演化与发展，将产品赋予更深层次的价值和意义，以满足用户的心理诉求，让产品与用户进行沟通交流，于是有了用户体验设计的发展。“用户体验设计”是基于“用户体验”诸多结果汇总基础上的“以人为本的”设计研究，［6］用户体验可以说是一种新的造物活动方式。从本质上来说，用户体验设计同样脱离不开系统论的思想，用户体验设计的本质就是人与产品的交互系统，分析人、产品、场景三者的关系，了解“人”的心理和行为特点“，人”对“物”的交互方式（结合场景），来挖掘问题的本质，进而分析、归纳、判断用户的真实诉求，提出系统解决问题及组织管理机制的方案，为用户带来顺畅的使用体验。

4结语

当今的工业设计所涉及的领域日益复杂，但设计的本质并没有改变，需要设计师将系统论的思维方式渗透到设计过程中，把复杂、综合的设计因素梳理为脉络清晰、层次分明的工作体系，以更开阔和灵活的设计思路解决设计环节的各个问题，使设计过程达到高效、合理和科学的目标。

参考文献：

［1］冯贝塔朗菲.一般系统论：基础发展和应用［M］.林康义，魏宏森，等，译.北京：清华大学出版社，1987.

［2］刘秀云.基于系统论语境下的工业设计［J］.天津工业大学报，2011（7）.

［3］盖伊•川崎（美）.创新的法则——新产品、新服务的创造和营销［M］.俞宣孟，译.上海：上海译文出版社，2001.

［4］何昭.系统论在工业设计中的应用研究［J］.美与时代，2007（8）.

［5］何人可.工业设计史［M］.北京：高等教育出版社，2004.

系统理论的基本思想范文第2篇

关键词：灰色理论；马尔科夫模型；路面使用性能；预测

中图分类号：U416.21文献标志码：B

Abstract： In order to provide a more accurate method for pavement performance prediction， the greymarkov model based on the grey model and modified by Markov chain was proposed. The applicability and accuracy of the method were tested by the engineering examples. The results show that the greymarkov model makes accurate prediction of pavement performance based on the known historic data. Compared with the single grey GM（1，1） model， the greymarkov model possesses higher precision of prediction.

Key words： grey theory； Markov model； pavement performance； prediction

0引言

在道路\营过程中，路面的使用性能会因为路面环境的不断变化以及交通荷载的重复作用而不断下降，且随时间推移呈现出某种衰减规律，路面使用性能的预测就是研究各种因素作用下的路面使用性能的变化规律[1]。这种规律受自然条件、社会环境、人为因素等多方面的影响，表现出一定的随机性和动态性。灰色系统理论在预测变化趋势较为明显的时间序列中能表现出较高的精度，但是对于随机波动性大的时间序列预测则表现出比较低的精度。马尔科夫链针对随机变化的系统表现出比较好的预测性能，这恰好能弥补传统灰色模型在这一方面的不足。路面使用性能随时间变化的过程是一个非平稳过程，这并不符合作为马尔科夫链研究对象的条件，故本文通过灰色GM（1，1）模型对其进行拟合，以满足马尔科夫链的要求[24]，为路面使用性能的预测提供一种新的有效方法。

1灰色马尔科夫理论

1.1GM（1，1）模型

在灰色系统理论中，根据系统信息已知程度的不同将系统分为3种，分别是“白色系统”、“灰色系统”、“黑色系统”。若系统的信息均已知，那么就将该系统称为“白色系统”；若系统信息部分已知、部分未知，那么就将该系统称为“灰色系统”；如系统信息均为未知，那么就将该系统称为“黑色系统”。对于路面使用性能预测问题而言，系统信息包含路面使用性能的历史资料、交通荷载因素、环境影响因素、人为因素等诸多信息。该系统信息部分已知、部分未知，构成了一个较为复杂的灰色系统，因此路面使用性能的预测问题可以采用灰色系统理论来进行求解[57]。

灰色系统理论建模的基本思想是：将白色信息序列按照一定规律组成动态、非动态的白色模块，再通过一定的算法求解将来的灰色模型。灰色模型的求解过程是一个系统白度不断提高的过程，随着系统白度的不断提高，其发展变化规律也会逐渐显现。灰色理论模型是建立在把离散的时间序列拟合为一阶线性微分方程的基础之上的。GM（1，1）模型的变量只有一个，较为简单，容易被人们理解和接受，在灰色系统理论的预测模型中是应用得比较广泛的一种。在建模过程中，GM（1，1）模型并不是对系统中的所有因素进行分析拟合，而是对系统中的主要因素进行分析拟合并预测，以生成的函数作为预测的基础。GM（1，1）模型所采用的建模数据并非是所收集的原始历史数据序列，而是通过累加变换得到的新的数据序列。具体建模过程和运算步骤如下。

1.2马尔科夫模型

马尔科夫预测模型是一种随机的、变化的数学过程，建模的核心在于掌握系统状态转移规律。马尔科夫概率预测模型的基本思想是分析研究系统现状，利用马尔科夫链求解得出系统将来可能变化所至的某特定状态的概率[812]。因为该数学过程有一定的随机离散特性，所以需要采用数学概率来定量表述系统状态转移的可能性大小。定义St为系统在时刻t所处的状态，若在t=i时刻的状态Si为已知，那么在未来的某个t=i+1时刻系统所能达到的某种状态Si+1只与t=i时刻的状态Si有关，而与之前的状态没有关系，即马尔科夫链可以看成是一种无后效性的离散随机过程。定义Pij为系统由状态Si经过一次转移到状态Sj的概率，当系统存在n种状态，把这些状态组合在一起后所构成的矩阵P称之为状态转移矩阵。

2应用实例

2.1预测指标选取

如今使用最多的路面结构主要有2种――水泥路面和沥青路面，本文选广东省某路段水泥路面作为研究对象进行分析。评价水泥路面状况的指标有很多，包含路面状况指数（PCI）、断板率（DBL）、弯沉等。当用断板率来评价路面时，由于相同断板率下，不同损坏程度所对应的路面损坏差异非常大，因此断板率和路面损坏状况的相关性不强。水泥路面的弯沉值是一个平均值，因此容易掩盖弯沉值较大的板块，所以采用弯沉值来衡量水泥路面的好坏也不合适。路面状况指数PCI可以综合反映混凝土路面各方面的性能，如混凝土面层的不同破坏类型、破坏范围和破损严重程度等，能够将水泥路所处的路面破损状况最直接地反映出来，所以本文采用PCI作为示例中水泥路面的预测指标[1718]。

2.2路面状况指数GM（1，1）模型

收集广东省某路段水泥路面2006～2015年的路面使用性能数据，选取PCI数值作为原始数据序列，其中以2006～2013年的PCI数据作为建模数据，2014～2015年PCI数据作为检验模型优劣的标准。2006～2015年某路段水泥路面PCI数据如表1所示。

由表5可知，2014年和2015年PCI的GM（1，1）预测值残差处于3种状态的概率是不一样的，2014年预测值残差所对应的状态向量中，残差状态处于状态1的概率最大为0.5，所以选择状态1所对应的误差区间[0.5%，1.5%]的中值1%对GM（1，1）模型预测值进行修正，修正方式如式（14）所示，修正后得到的2014年水泥路面PCI预测值为66.1。2015年预测值残差所对应的残差状态向量中，残差状态处于状态1的概率最大为0.375，同理选择状态1所对应区间[0.5%，1.5%]的中值1%对GM（1，1）模型预测值进行修正，修正后得到的2015年水泥路面PCI预测值为63.2。根据式（11）分别计算GM（1，1）预测模型和灰色马尔科夫模型的预测残差比率，2种预测模型的预测值及相应的残差比率计算结果如表6所示。

3结语

本文运用灰色马尔科夫链路面使用性能预测模型，对广东省某地区水泥路面的PCI进行了预测分析，得出如下结论。

（1）路面使用性能的预测受到各方面不同因素的影响，具有随机性和波动性。在具有一定历史数据的条件下，通过建立灰色马尔科夫模型，借助Matlab计算求解，验证了该模型能够达到比较高的预测精度。

（2）灰色马尔科夫模型是基于马尔科夫链对灰色模型进行修正，实例表明单一的GM（1，1）模型对路面使用性能的预测也能达到一定精度，但是经过马尔科夫链修正后的预测结果更加准确，实用性更强。

（3）在实际工程中，采用灰色马尔科夫模型对水泥路面使用性能进行预测是可行的，本文虽然以路面状况指数PCI的预测为例，但也适用于路面使用性能其他指标的预测。实例证明这一模型具有较高的实际应用价值。

参考文献：

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[3]于洋，杨学斌，杜文.基于灰色马尔可夫链改进方法的预测方法[J].统计与决策，2008（13）：5355.

[4]武建民，刘大彬，李福聪，等.基于时间序列分析法的沥青路面使用性能预测[J].长安大学学报：自然科学版，2015，35（3）：17.

[5]邵静，王利超，刘新平.灰色马尔科夫模型及其应用[J].纺织高校基础科学学报，2009，22（3）：370374.

[6]⑺挤澹邓聚龙.GM（1，1）模型的适用范围[J].系统工程理论与实践，2000，20（5）：121124.

[7]吴金华，戴淼.基于改进算法的灰色马尔科夫模型的建设用地预测[J].安徽农业科学，2010，38（8）：38673868，3927.

[8]张国帅.基于累积法的灰色马尔科夫预测模型及其应用[J].统计与决策，2011（8）：157158.

[9]胡国祥，刘勇.灰色系统理论在预测路面使用性能中的应用[J].长江大学学报：自然科学版，2006，3（4）：133134.

[10]刘有山，李春雷，李波，等.基于灰色系统理论预测路面使用性能[J].桂林理工大学学报，2005，25（2）：173175.

[11]张澄，丁荣.马尔可夫模型预测路面的使用性能[J].江苏交通工程，2001（4）：1117.

[12]张晓华，邱延峻.基于逆阵的路面综合性能马尔可夫预测[J].东北公路，2003（3）：710.

[13]隋向辉.沥青路面温度场预测及应用[D].西安：长安大学，2007.

[14]唐娴，戴经梁，贾倩.参数自适应跟踪法预测高速公路路面使用性能[J].长安大学学报：自然科学版，2007，27（3）：3133.

[15]胡国祥，李杰，闵小双.路面使用性能灰色预测及编程实现[J].华东公路，2009（5）：8991.

[16]牛永亮，邱兆文.高速公路路面小修工程量预测模型研究[J].筑路机械与施工机械化，2008，25（1）：5456.

系统理论的基本思想范文第3篇

关键词：科技人力资本投入 科技人员状况 灰色关联度研究

一、引言

国家十二五规划提出要“内生增长，创新驱动”，创新主要体现在科技创新，而科技创新的主体是人才，因此，新形势和新任务下，如何加大科技人力资本投资力度，改善科技人员状况是我们需要解决的一个重要问题。本文在前人研究的基础上，运用灰色关联度的方法，结合大量的统计数据，对科技人力资本投入与科技人员状况的关系进行研究，并对得出的结果进行分析，最后根据分析对今后如何改善科技人员状况提出几点建议。

二、评价指标的选取

在科技人力资本投入的各个组成部分中，政府科技经费筹集总额和科技活动人员人均科技经费是最重要的部分，他体现了政府对科技活动的支撑力度，是国家或地区营造创新环境的基本条件；另一方面，研究与开发机构数是科技活动能够正常开展的保障，是科技活动开展的硬件基础。因此，本文把政府科技经费筹集总额、科技活动人员人均科技经费和研究与开发机构数作为科技人力资本投入的指标。在科技人员状况方面，本文把从事科技活动人员数量作为度量的指标。

三、科技人力资本投入对科技人员状况的灰色关联度分析

灰色系统理论是我国著名学者邓聚龙教授于1982年提出的，主要是利用已知信息来确定系统的未知信息。灰色关联分析是灰色系统理论的主要内容之一，也是灰色系统理论应用最广泛的相关性分析方法，其基本思想是根据序列曲线几何形状的相似程度来判断其联系是否紧密，曲线越接近，相应序列之间的关联度就越大，反之就越少;其最大的优点是对样本量没有严格的要求，不要求服从任何分布，它的数学方法是非统计方法，在系统数据资料较少和条件不满足统计要求的情况下，更具有实用性。本文采用灰色关联度分析方法对此问题进行分析。

第一步，设定参考数列和比较数列。本文将各个省的科技人员数量设为参考数列X0，政府科技经费筹集总额、科技活动人员人均科技经费和研究与开发机构数设为比较数列，分别为X1，X2，X3。具体数据见表1。

第二步，原始数列进行无量纲化处理。由于系统中各因素数列的数据计算单位的不同，不便于比较，或在比较时难以得出正确结论，因此需要多对原始数据进行无量纲化处理。无量纲化的方法，常用的有初始值化与均值化。本文采用初始值化处理，即所有数据列均用第一列数据除，然后得到新的数列，新数列即各种不同时刻的值相对于第一列数据的值的百分比。

第三步，生成对应差数列。将无量纲化后的参考数列和比较数列进行差值计算，并求绝对值，然后计算最大差值 和最小值。

第四步，第四步，计算关联系数和灰色关联度。计算关联系数之前，首先设定分辨系数，通常以p表示(0

参考数列X0与比较数列Xk之间的关联度计算公式为: ，由此得出各指标关联度为：T1=0.813， T2=0.552， T3=0.653。

四、结论

通过对全国主要省份2008年政府科技经费筹集总额、科技活动人员人均科技经费、研究与开发机构数与各地区从事科技活动人员数进行灰色关联度分析，可以看出：

1．科技人力资本投入与科技人员状况有正相关的关系，科技人力资本投入对改善科技人员状况具有重要的推动作用；

2．在科技人力资本投入这三个因素中，政府科技经费筹集总额对从事科技人力资源数量影响更为重要。

因此，在科技人才队伍建设中，政府有关部门应该重视对科技经费的筹集，提高对科研人员经费的投入和科研基础设施的建设。除此之外，还有其他影响科技人员状况的因素，都应该采取一定激励的手段去鼓励科技人员，以保证激励效果的长期性和有效性。

参考文献

[1]国家统计局．中国科技统计年鉴（2008）[M]．北京：中国统计出版社，2008

系统理论的基本思想范文第4篇

关键词 最优化原理与方法 教材改革 实际案例

中图分类号：G643 文献标识码：A DOI：IO.16400/ki.kjdks.2017.05.018

0引言

最优化研究的是如何在有限或无限备选方案中选择一种以达到某种最优指标。它广泛应用于我们生活的各个方面，如工业、农业、商业、交通运输业、国防以及经济管理、系统工程等各个领域。我国大部分工科院校都在研究生教学中开设了“最优化原理与方法”课程，同时也将其作为重要课程来建设。从实际应用来讲，通过该课程的系统学习，使得学生既掌握了最优化的计算方法，又能掌握各种方法的来龙去脉，从而能灵活地根据实际情况，选择最有效的方法或者综合几个算法来解决问题。而从学生学习系统来讲，该课程是学生学好其它专业课程及从事科学研究的重要工具，也是一些学科专业博士研究生入学考试必考科目之一。

1最优化课程改革现状

最优化理论与方法是二十世纪五六十年代随着计算机的普及应用而发展起来的。各高校陆续编写《最优化原理与方法》教材，在本科高年级或者研究生阶段开设课程。到现在已经有半个世纪的时间了。

随着高校扩招，各个学校各科课程都在寻求改革的出路，“最优化原理与方法”课程教学改革成为大学研究生教改的重要环节之一，受到相关专业研究生导师与任课教师的普遍关注，很多院校已经结合自身特点进行改革。如张火明等在教学中提出了讲座式教学法模式。该模式强调以“学生”为主体，培养学生主动性与创造性思维。王文静等结合高师院校特点，在“最优化原理与方法”课程教学中，强化教学实践环节，在教学的同时，培养学生实践能力与创新精神，使得学生在实际教学场景中学习如何做一名合格的教师。朱婧等在“数学模型与最优化”课程教学中，设计了培养大学生创新能力的研究型教学模式，在教学内容、教学过程、课内外学习、数学软件的应用四个环节中各有侧重，一方面激发学生的学习兴趣，另一方面也培养了学生的动手能力。李顺杰根据“运筹学与最优化”课程和信息与计算专业学生特点，把最优化方法从“运筹学与最优化”课程中分离出来，作为独立的一门课程在下一个学期开设。在教学过程中，加强案例教学，充分利用学生的上机实验课。提高学生学习兴趣的同时，也锻炼了学生的动手能力。“最优化原理与方法”课程教学改革已经在各高校陆续展开，不过，大部分改革都是针对教学方法、教学内容等课堂教学进行的，对教材的改革很少见。

2《最优化原理与方法》教材的现状

教学改革的前提是教材改革，优秀教材对教学效果有着明显的促进与提高作用。因此最优化原理与方法的教材改革就显得尤为重要。

现有最优化课程教材，普遍存在着理论与实际严重脱节的现象。目前可供选择的最优化教材大体上分为两类，一类注重理论、方法，而没有算法的框图，更没有实际案例。其弊端是学生只学到一些理论知识，但不会将算法与实际问题结合起来，很难将学到的理论基础应用到科研实际中，另一类是单纯介绍某一种算法的应用，忽视其理论基础。学生参考这种教材，只能盲目套用，根本无法领会算法的精髓，更谈不上灵活运用。同时，教师要丰富课堂内容，做到理论联系实际，使理论更加生动，就要不停地在很多教材与参考资料之间艰难的选择。因此教学上急需一本将理论方法与实际案例有机结合的教材。

现有教材缺乏上机实验内容。现有教材中所采用的例题与课后习题都是可以通过简单笔算、经过几步迭代就能得到最优解的，有一些是能够求出解析解的，而没有相应的上机实验内容。简单的题目确实是教学过程所必需的，但是只有简单题目，就显得单一了，也不足以满足学生学习以及提高动手能力的需要。还会造成教学过程枯燥，学生缺乏学习兴趣，学生学习难度大的恶果。

现有教材内容一直没有更新。现有教材大部分是以线性规划与非线性规划，约束优化与非约束优化的传统理论与经典算法作为这门课程的学习内容，但仅仅学习这些传统、经典的内容，已经远远不能满足科学研究和社会实践快速发展的需要，特别是近几年智能优化算法、凸规划的理论、非光滑优化等有了较新的发展和广泛的应用，都应该在教材中介绍，起到引路的作用。

3《最优化原理与方法》教材改革内容

为方便学生直观理解一些抽象的定义、定理，激发学生的学习兴趣，提高学生的动手能力，经过几年的教学实践，我们在教材改革过程中，从教材内容、结构、例题和习题的选取四个方面进行了深入的研究。通过深入细致的理论分析，直观的几何解释、算法框图、实际例题和实验题等相关内容，做到了把抽象的描述与直观解释相结合、理论研究与实际应用相结合、夯实学生理论基础与锻炼学生动手能力相结合，把经典传统理论与近代研究成果相连接。

3.1在教材内容上

首先，教材内容以基础知识为主。经典、传统优化算法针对结构化的问题，有较为明确的问题和条件描述，有清晰的结构信息，属于确定性算法，有固定的Y构和参数，计算复杂度，有严格的收敛性。这些都是最优化算法坚实的理论基础，是研究最优化问题必不可少的，当然也是最优化教材的重要内容。

其次，加入直观几何解释与算法框图。由于经典、传统优化算法一些理论证明需要一定的数学功底，这些内容的讲述一般比较抽象、枯燥，不利于学生理解。为帮助学生理解一些基本概念和基本结论，在教材中加入一些直观的图形。一方面帮助学生理解、记忆，另一方面也能激发学生的兴趣，调动学生的学习积极性，同时还能引导学生思考，进行深入的研究。

最后，引入近代优化算法等内容。随着时代的发展，知识的更新，教材内容需要不断更新、补充。传统优化算法对于单极值问题，传统算法大部分时候已足够好，对于多极值问题很容易陷入局部最优。而对多极值问题，近十几年兴起并迅速发展的智能优化算法展现了其优于传统算法的一面。不止如此，智能优化算法也能解决一些缺乏结构信息的最优化问题。因此，可以说智能优化算法是传统算法的有益补充，是知识更新的需要。不过，目前已经有很多专门介绍智能优化算法的书籍与其他参考资料，有的甚至已经形成一门专门的课程。因此，我们只是在教材的最后简要介绍一下智能优化算法中的遗传算法和粒子群算法，作为传统优化算法的补充，近代优化算法的引领。

3.2教材结构与知识结构符合系统性、循序渐进性原则

在教材内容的编排上，按照“基本思想-基本概念-直观几何解释-主要结论-算法步骤-算法框图-算例-实际应用算例-小结-基本习题-实验题”这样的结构编排。这样的结构安排，符合由浅入深、由易到难的规律，符合学生的认知过程，更有利于学生掌握知识，学会利用所学的知识分析并解决实际问题。使学生在获得系统的最优化基本理论知识、抽象思维和逻辑思维能力训练的同时，也能对其运用数理分析的方法分析实际问题的能力进行必要的训练，使其能综合运用所学知识和具体优化算法，形成最优化数学模型并求解的能力，激发学生的学习兴趣，提高学生分析问题、解决问题能力。

3.3例题的选取

例题分为两种，一种数据简单，运算量小，但是能体现算法涉及到的每一种可能。通过这样的例题，学生可以按照算法步骤或者算法框图掌握整个算法步骤。另一种例题便是实际应用算例。这类例题只能按照算法编制程序计算，但是要求有实际来源，学生会先形成数学问题，再求解。这类例题的目的在于激发学生的学习兴趣，调动学生的学习积极性，逐渐学会怎样利用所学的知识分析并解决实际问题。

3.4习题的选取

习题也分为基本习题和实验题两种，均有答案。基本习题可以是基本概念理解题，基本证明题，也可以是计算量偏小的计算题。学生通过基本习题的训练，掌握基础知识，理解基本概念和结论，掌握算法的基本思想。实验题主要是计算题，有实际背景，有一定的计算量，必须借助于计算机才能求解。通过实验题的训练，学生要能掌握算法精髓，对于实际问题，能熟练选择算法，并能熟练使用计算机求解。一方面巩固了基本知识，另一方面学生的动手能力、创新能力、探索问题的能力都会得到锻炼，为后续科研工作做好充分的准备。

总之，通过深入的教学研究和对最优化基本理论体系与阐述方式进行再思考，改革旧的体系，吸收先进的处理方式，反映当代最优化的发展趋势。坚持“以理论为基础，注重实践，突出实用”的原t，从工科院校的学科专业背景出发对教材进行了“再创造”，建成了基本完整的最优化课程新教材体系。

系统理论的基本思想范文第5篇

【关键词】精益生产；企业管理；应用

精益生产(Lean Production，简称LP)起源于上世纪50年代的丰田公司的丰田生产方式(toyota production system，简称TPS)。TPS是由丰田公司发明并首先使用的一种生产方式。随着工业工程(IE)理论和方法、企业流程再造(Business Process Reengineering，BPR)理论以及生产系统理论、控制理论和方法的在企业生产中的应用，近年来TPS得到了进一步完善，1990年由麻省理工学院提出了基于丰田生产方式的精益生产的理论与方法。因此，管理界一般将丰田生产方式称为精益生产方式，由于其先进的理念和显著的实践价值，精益生产方法已经被世界各国企业所广泛运用。

我国也在80年代初引进了精益生产方式，但是在企业中得到成功推广的例子却并不多见。原因是我国企业在引进丰田生产方式时，没有意识到丰田生产方式是一个完整的系统管理，是一个全员参加的、思想统一的、不断改进的系统过程，是一个企业整体的、长期的行为，而只是简单地在形式上进行效仿，没有真正理解精益生产方式的精髓。其主要特征如下：

1.“拉动式”生产

传统的生产方式只考虑产品需求量、订购的物料量、库房中的储存量、供货商交货时间和生产时间等，只是以推动的形式安排工厂中的物料，因而被称作“推动式”生产，在推动式生产系统中物料流是由过程开始时的生产主计划和生产过程中的物料需求计划推动的。“拉动式”生产就是以市场需求为导向，准时地组织各环的生产，不提前生产。“拉动式”生产的基本做法是：以市场需求拉动企业生产，在企业内部以后道工序拉动前道工序的生产，以主机厂拉动配套厂生产。在拉动式生产系统中物料根据需要是沿着生产消耗的路径移动的。

2.准时化JIT生产

准时化生产是一个全方位的系统管理工程，它像一根无形的链条调度并牵动企业的各项工作顺利进行，是“拉动式”生产的核心。准时化生产包括两个基本内容：一个是准时化，另一个是自动化。准时化和自动化是支持精益生产方式的两大支柱。精益生产方式认为“超量生产是万恶之源”，因此准时化要求在必要的时候生产必要数量的必要产品。看板是保证准时生产的工具，使用看板的生产指令、取货指令、运输指令来控制和微调生产活动，使企业生产储备趋向于“零”。这种现场自律微调的“后补充”生产，以多品种、高质量、低成本、零库存为目标，很好地响应了市场需求。自动化中的“动”字是带“人”字旁的自“动”化，是指赋予机器以人的智慧，出现故障就立即停机，防止错误的继续传递。这种“防止失误装置”能够防止生产次品，制止过量制造，还能自动控制现场发生的异常情况。

3.看板管理

看板管理是实施准时化原则的生产控制方法。看板可以粗略地理解为可视记录或卡片。看板管理简单的理解就是一种信号，表示那一种物料已经用完，需要补充，看板显示要做的事。按照准时化原则生产，把后工序看成用户，只有后工序提出需要时，前工序才允许生产，看板充当传递指令的角色。它的基本做法是：以流水线为基础，以看板为“指令”工具，将生产过程中传统的送货制改为取货制，从生产过程的最后一道工序按反工艺流程向前追随，直到原材料准备工作，严格按期量标准控制整个生产过程的计划和调度，控制在制品合理流转，从而使整个生产活动以市场需求为目标，有组织地协调生产。看板管理的根本目的在于消除无效劳动和浪费，提高生产效率。

4.均衡生产

“均衡生产”指企业各个生产环节按计划生产，完成等量的工作量从而保证生产按照产品、质量、数量和时限能够均衡的完成。其基本思想是要保证生产过程中各个工作节点的密切配合，为终端产品进行完全配套的生产，这样就不会存在生产过程中的在制品库存。为实现均衡生产，在技术上可以采用计算机的柔性制造系统和信息管理系统，来实现小批量生产和同步生产。制定合理的生产作业计划是达到均衡生产的前提保障，合理的制定生产计划要根据年度或季度目标规定的生产任务，同时考虑生产过程中可能出现的情况和变化来具体规定企业内部各生产环节车间、工段、班组以至每个工人在单位时间内的生产任务，从而保证生产部门按品种、质量、数量、时限和成本完成企业的目标。

5.组织的整体优化

组织的整体优化是实现生产管理优化的根本途径，生产过程中产品质量的控制在技术上依靠生产自动化，在管理上依靠精益质量管理。这两方面都要求企业实施精益生产首先要有组织的整体优化作为保障，人们在生产时间中逐步认识到，要想实现生产的精益化必须要先实现组织的整体优化，如今在生产制造过程中实现优化，实施组织整体优化，必须从四个方面做起，即优化经营过程、组织结构、协调机制和管理体制。

精益生产是继手工生产和大批量生产之后的第三种生产方式，是第二次生产管理方式的革命。它的核心是通过企业内部和企业间的流程化、协同合作，及时向客户提供个性化的产品。随着各国对精益生产的理解和应用，加之由于市场的快速变化，迫使企业生产需要做出快速响应。这样，在精益生产基础上，又发展了敏捷制造(AM)思想，敏捷制造系统是以精益生产的设备，全面生产维护(TPM)以及设备各组合部件模块化为基础建立起来的高柔性生产的系统。敏捷制造能对顾客的多样化和个性化的需求做出快速的反应，以满足顾客需求。从精益生产方式的形成过程，可以给中国企业这样的启示：中国企业目前的环境条件要比上世纪五十年代的丰田汽车公司面临的环境条件不知要好多少，只要中国企业的高层次领导具备丰田生产方式的精神和理念，又能学习吸收丰田生产方式的思想和方法，

培养和重用大野耐一式人才，中国企业是完全有条件比丰田汽车公司在更短的时期内确立起精益生产方式体系。早在1978年和1981年，当时的长春第一汽车制造厂就请来华访问的丰田汽车公司副社长、丰田生产方式的创始人大野耐一专门介绍过丰田生产方式。其后，长春第一汽车制造厂派出一个40人的代表团专门访问丰田公司，进行了现场考察学习达半年之久，回来后在一汽各分厂推行丰田生产方式。丰田生产方式的权威学者、日本筑波大学教授门田安弘博士也于1994年应第一汽车集团的邀请，历时两周给一汽集团讲授丰田生产方式以及汽车制造中成本管理和成本改善方面的内容。特别是到了90年代初，一汽变速箱厂采用丰田生产方式，取得了降低在制品70％的佳绩。另外，湖北东风汽车公司的“一个流”生产，以及上海易初摩托车厂的精益生产都收效甚佳。这说明中国的汽车制造企业早就注意到丰田生产方式，并开始引进、吸收和借鉴。

但是，这些厂家都存在怎样持续深入发展LP的问题。国内其它一些企业也试行过LP，但未能成功。我国推行精益生产方式仍处在初级阶段，还有许多需要学习和改进的地方。需要指出的是，如果企业在效仿LP模式的同时，能够结合自身的特点，走出一条适合自己的路，那将是企业的福音和财富。所以，推行精益生产方式在中国还有很长的一段路要走。精益生产方式是丰田公司在吸收了工业工程的精髓后结合日本本土文化创立的一种基于连续改善思想的东方管理模式。经过四十多年的改善与发展，已形成了一种完善的管理哲理和方法体系，集中体现了面向客户、面向过程、连续改善、TQC等现代管理理念。它不（下转第158页）（上接第155页）仅可以有效地应用于生产系统，还可以应用于营销、管理、服务、行政等各种产业和工作中。从本质上讲，精益生产方式是工业工程与日本文化有机融合的典范。研究和借鉴丰田精益生产方式的成功经验，对于有效提升中国企业的竞争力具有重要意义。

精益生产是以创造价值为目标，消除浪费的过程，它的最终目标是要以最优品质和最低成本的产品，最迅速地响应市场(客户)的需求。中国企业要成功导入丰田生产方式，必须要先确立科学的态度和科学的工作方法，要在企业、现场管理人员中普及IE方法，要让企业员工具备改善的能力。泰勒的科学管理方法在中国曾长期的被否定、被批判。而丰田汽车公司则从上世纪50年代初就开始彻底地学习导入科学管理方法，将泰勒的科学管理和IE方法在丰田精益生产方式的系统思想中得到了进一步的发展。精益生产方式中独创的标准作业编制的思想和方法是对泰勒科学方法的超越，是对IE方法的系统化运用。IE方法是丰田精益生产方式的方法体系中的基本方法，也是提高全员改善能力的最基本方法。

系统研究精益生产方式，将其理论抽象为具有普遍指导意义的系统理论，了解精益生产方式在企业中是如何导入的，特别是要知道为何要这样做，其成功的内在规律是什么?这些是十分重要的，尤其这种颇具东方文化背景的生产方式，对我国企业的现代化管理具有极强的参考和借鉴作用。因此学习精益生产方式的系统理论与应用研究是非常必要的，对推动中国企业的生产方式变革具有现实意义。

参考文献：

[1]李润茹.精益生产方式研究及生产方式的未来[J].经济师,2006(11).

[2]刘胜军编.精益生产方式一现场IE[M].海天出版社,2007.