管理信息系统

**章 系统与信息系统 本章介绍系统、信息和信息系统的基本概念。本书介绍的管理信息系统其根本是系统。我们在日常工作、学习和生活当中，学会用系统的思想去看待、处理问题，将使我们遇到的困难少一些，办事效益高一些，工作压力会小一些，成功的可能性大一些，所以我们需要了解一些系统的知识。而信息和物质、能源一样，是当今社会每一个人都要用到的资源，是我们生活环境的重要组成部分，由它界定的信息系统是被人们广泛使用的生产工具。 **节 系统的基本概念 和自然科学、社会科学不同，系统科学是从整体上对研究对象进行认识和把握。如数学、物理、化学、生物学等自然科学是研究自然界的物质形态、结构、性质和运动规律，社会科学研究社会分层、社会阶级等社会的结构、功能、发生、发展规律。系统科学思想的突出特点是强调整体性，如研究对象存在的整体目的是什么，其组成部分对整体有何作用，对整体有影响的各部分之间是什么关系等。系统科学创立后，不仅很多复杂的科学问题有了有效的解决方法，而且反过来推动了自然科学和社会科学的交叉、融合发展。 在当今社会进步发展的大背景下，学习系统科学的基本原理，将有助于我们建立系统思维，开拓视野，提高站位，把握全局，有效地发现、解决实际问题，树立创新意识，提升创新能力。 一、什么是系统 在现实生活中，我们经常听到人们说起系统，如生态系统、教育系统、消化系统、计算机系统等。在实际工作中，我们常常要进行系统设计、系统分析，如图书馆文献资源管理系统设计、电信用户系统分析等。系统是*普遍，*平常的词汇。那么到底什么是系统呢？ 在庞大的系统科学体系中，不同学科由于其研究范围和重点不同，给出了不同的定义。如科学家钱学森从技术科学的角度提出，系统是由相互制约的各部分组成的具有一定功能的整体，该定义强调系统的功能。从基础科学的角度，贝塔朗菲指出，系统是相互联系、相互作用的诸元素的综合体，此定义强调元素之间的相互作用和联系以及由此形成的整体特性。 美国国家标准协会（ANSI）对系统的定义是，各种方法、过程或技术结合到一块，按一定的规律相互作用，以构成一个有机的整体。 国际标准化组织技术委员会（ISO/TC）对系统的定义是，能完成一组特定功能的，由人、机器及各种方法构成的有机集合体。 美国《韦氏大辞典》中，系统被解释为：有组织的或被组织化的整体；结合着的整体所形成的各种概念和原理的结合；由有规则的相互作用、相互依存的形式组成的诸要素集合。 国内的学者普遍将系统定义为：由一些部件为了某种目的而有机地结合的整体。或者说是处于一定环境中相互联系、相互作用的若干组成部分结合而成，并为达成整体目的而存在的集合。 从系统思想出发，综上观点，给出系统定义：系统是在一定环境中，为了某种目的，多个部件相互联系、相互作用而形成的有机整体。 在以上系统定义中，部件、元素、组成部分（组分）都是同一意思，表述的都是构成系统的构件，而集合、整体、综合体也是对系统的别称。 系统与非系统可以从以下两个表述区分。 如果部件集S满足以下两个条件： （1）S中至少包含两个不同的对象； （2）S中的对象按照一定的方式相互联系在一起。 则称S为一个系统，称S中的对象为系统的部件、组分、元素。 如果部件集N满足以下两个条件之一： （1）N中只有一个不可再分的对象； （2）N中不同对象之间没有按照一定的方式连成一体。 则称N为非系统。 二、系统的特性 系统定义中有五个关键词：环境适应性、目的性、多元性、相关性、整体性，这是理解系统含义的重要线索，也是系统的特性。 （一）环境适应性 一个系统本身总是从属于一个更大的系统，它是这个大系统的一个子系统。客观上讲，任何系统都存在于一定的环境中，环境可以理解为一个系统的补集。系统总会受到环境的影响和制约，同时也要对环境的变化做出某种反应，我们把环境对系统的影响称为刺激或者冲击，而系统对环境的反应称为响应（主动）或者适应（被动）。系统要发挥它应有的作用，达到应有的目的，自身一定要适应环境的要求。 一般情况下，人们谈到系统并没有明确强调环境，并不是忽略了该特性，而是对现有环境的默认。 （二）目的性 目的性体现了系统存在的意义。任何系统都是有目的的，可以说没有目的的系统是没有必要存在的，进一步说，系统的目的性越强，这个系统就越有生命力。反之，如果没有目的，这个系统就是冗余的，没有存在的价值，应该予以废除。 我们建立一个系统，就是为了实现某一目的。系统的目的决定着系统的基本作用和功能，系统的目的决定着系统的基本作用和功能，反之系统的目的又通过系统的功能达到并实现，而系统的功能则通过其子系统的功能来体现。 （三）多元性 任何系统都是由多个可以相互区别、具有不同属性的部件构成，部件还可以由另外一些部件组成，我们称这类部件为子系统。正是这些部件的存在，使得系统具有一定的内部结构。 （四）相关性 同一系统的不同部件之间按照一定的方式相互联系、相互作用，不存在与其他部件无任何联系的孤立部件，也不可能把系统划分为若干彼此孤立的部分。相互联系意在要求部件之间有某种确定性联系，人们能够据以辨识，并区分于其他系统。相互作用是指部件之间可以施加影响，改变彼此的状态，协调双方的运行，产生有效的功能。 部件之间的相关关系可以是从属关系、并列关系、因果关系、包含关系等。 （五）整体性 多元性加上相关性，产生了系统的整体性和统一性。组成系统的各个部件不是简单地结合在一起的，“有机整体”还要求这些整体特性表现得非常自然、融洽，每个部件都要服从整体，追求整体*优而不是每个部件*优。凡是系统都有整体的形态、整体的结构、整体的边界、整体的特性、整体的行为、整体的功能。所谓系统观点，*先是整体观点，强调考察的整体性，从整体上认识和处理问题。但系统和整体不是一个概念，系统必为整体，整体不一定是系统。 三、系统的分类 分类的目的是揭示不同系统之间的联系，更好地认识、了解系统。系统分类的方式有很多，从学科角度，选择下列三种分类方式予以介绍。 （一）自然系统和人造系统 大自然在漫长的发展演化过程中客观存在的、跟人类活动无关的系统，称为自然系统。凡由人工创造的系统为人造系统。我们所介绍的管理信息系统是人们为了管理的需要而建设的系统，属于人造系统。 （二）封闭系统与开放系统 凡系统与环境有输入或输出关系的为开放系统，否则为封闭系统。一般情况下开放系统才有存在的意义。 （三）开环系统与闭环系统 开环与闭环是自动控制系统中的一个术语。系统一般是有输入和输出的，环（loop）指系统的输入和输出之间通过某种方式建立联系而形成的回路。 开环系统是指系统的输入和输出只有顺向作用而没有反向联系，系统既不需要对输出情况进行监测，也不需要将它反馈到输入端与给定输入量进行比较，故系统的输入量就是系统的给定值。开环不能实现自动调节作用。 闭环系统是将系统输出的一部分信号反馈到输出端，与给定输入量比较，而形成偏差信号。系统输入和输出之间既有顺向作用，又有反向联系，可以实现自动控制。 四、系统的一般模型 根据以上系统定义，可以给出系统的一般模型，如图1.1所示。 图1.1 系统的一般模型 封闭的虚线框即为系统的边界，边框内为系统，外面为环境。框内的正方形、六边形和圆形表示不同的部件，部件之间的单向双向箭头表示部件之间的联系和作用。部件上的黑色矩形块为部件之间相互联系的接口。反馈单元把系统输出的一部分反送到输入端，和系统的输入量进行叠加，得到净输入量。 五、系统性能评价 根据系统观点，系统性能好坏主要看系统的目标、结构、接口和操控性四个方面。 （一）目标明确 系统是有目的的，而目的需要通过具体目标来实现。系统设计要在明确理解建设目的的前提下，制定具体目标。系统的好坏要看其运行后达到目标的程度。达到的程度越高，系统就越好。 （二）结构合理 系统的组成部件数量设置合理、冗余少，每个部件分工合理，功能均衡，部件之间联结清晰、作用灵敏，交互流畅，系统整体结构紧凑有序。 （三）接口清晰 系统和系统、系统和环境的边界明确，部件和部件之间的接口清晰，通过哪个部件建立联系，产生作用的节点在哪儿，系统都标示清楚，运行可重复和追溯。 （四）操控简便 人造系统*终是服务于人的，系统用户有使用的强烈意愿。一个好的系统应该具备结构紧凑，人机操控标识直观明确，操作流程简捷有效，输入方便，输出结果直观，控制灵敏等特性。 第二节 信 息 概 述 当今信息时代，信息系统是*常见的一类系统，它既具有系统的所有基本属性，也呈现信息赋予它的特性。为了准确理解信息系统，本节*先介绍信息的基本知识，下节再引入信息系统的概念。 一、信息的概念 “信息”一词我们耳熟能详，也理解大致含义，甚至觉得自己每天都在跟它打交道，但要真正回答什么是信息却有些困难，需要我们深入理解有关信息的知识。 （一）信息与通信系统模型 信息是随着现代社会人们的交往需要而出现的名词。在以往，人们要做什么事情凭着经验就做了，想出远门，带着雨伞盘缠就可以动身。受限于技术手段的古人，不可能在出门前随时获知千里外的天气、道路状况等信息。 19世纪，随着电报、电话的发明，人们彼此交流的距离变得更远、范围更大，对远方发生的事情知晓得更快、更准确，以至于养成做一件事情前先要了解相关情况的习惯。随着人们在这种行事之前想尽量消除一些不确定因素的需求增加，为了提高通信系统的可靠性、有效性、保密性和可认证性，美国数学家香农用数学方法建立了一套描述通信系统运行的理论模型，也就是信息理论。该理论将通信技术、概率论、随机过程、数理统计等学科相结合，逐步发展形成一门新兴科学—信息科学。 香农的通信系统模型指出，通信系统由信源、信道和信宿三部分组成，如图1.2所示。 图1.2 通信系统理论模型 信源：产生消息或者消息序列的来源。 信道：消息的传输通道，是信号由发送端传输到接收端的媒介。 信宿：消息传送的终点，指人或者机器。 在信息引入之前，人们描述的还是消息、信号之类的术语。 在广播、报纸、杂志等广义通信系统中，消息是指包含有信息的语言、文字、图像和符号等，是负责传送信息任务的单个符号或者符号序列。符号序列“明天我要出差”表示我明天的行程安排情况。消息内容虽然具体，载荷了信息，但不具有物理特征，不能在通信系统中传输。为了在信道中传输消息，需要把消息加载到具有物理特征的载体上去，如报纸、电文等，这种载有消息的载体就是信号。 （二）信息的定义 通过香农的通信系统模型，我们可以初步理解信息就是消息中有确定意义的内容。 香农给出的信息定义是：信息是事物运动状态或存在方式不确定性的描述。可以从以下方面理解该定义：一是通信的过程是传输消息，消息的传递过程具有不确定性；二是收信者在收到消息之前，并不知道消息的具体内容；三是收信者在收到消息之后，由于干扰的存在，并不一定能确定所收到的消息是否正确与可靠。所以，通信过程是一种消除上述不确定性的过程。原先的不确定性全部被消除了，就获得了全部的信息；若原先的不确定性没有任何消除，就没有获得任何信息。 关于信息的定义，不同学科有不同的表述。 黄梯云教授认为，信息是关于客观世界可通信的知识。该定义强调信息是客观世界各种事物的特征反映，指出