系统分析师教程文档格式.docx
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式中
代表n个状态中的第i个状态，
代表出现第i个状态的概率，H（x）代表用以消除系统不确定性所需的信息量，即以比特为单位的负熵。
1.信息的特征
香农关于信息的定义揭示了信息的本质，同时，人们通过深入研究，发现信息还具有很多其他的特征，列举如下：
（1）客观性。
信息是客观事物在人脑中的反映，而反映的对象则有主观和客观的区别，因此，信息可分为主观信息（例如，决策、指令和计划等）和客观信息（例如，国际形势、经济发展和一年四季等）。
主观信息必然要转化成客观信息，例如，决策和计划等主观信息要转化成实际行动。
因此，信息具有客观性。
（2）普遍性。
物质决定精神，物质的普遍性决定了信息的普遍存在。
（3）无限性。
客观世界是无限的，反映客观世界的信息自然也是无限的。
无限性可分为两个层次，一是无限的事物产生无限的信息，即信息的总量是无限的；
二是每个具体事物或有限个事物的集合所能产生的信息也可以是无限的。
（4）动态性。
信息是随着时间的变化而变化的。
（5）相对性。
不同的认识主体从同一事物中获取的信息及信息量可能是不同的。
（6）依附性。
信息的依附性可以从两个方面来理解，一方面，信息是客观世界的反映，任何信息必然由客观事物所产生，不存在无源的信息；
另一方面，任何信息都要依附于一定的载体而存在，需要有物质的承担者，信息不能完全脱离物质而独立存在。
（7）变换性。
信息通过处理可以实现变换或转换，使其形式和内容发生变化，以适应特定的需要。
（8）传递性。
信息在时间上的传递就是存储，在空间上的传递就是转移或扩散。
（9）层次性。
客观世界是分层次的，反映它的信息也是分层次的。
（10）系统性。
信息可以表示为一种集合，不同类别的信息可以形成不同的整体。
因此，可以形成与现实世界相对应的信息系统。
（11）转化性。
信息的产生不能没有物质，信息的传递不能没有能量，但有效地使用信息，可以将信息转化为物质或能量。
另外，根据各行业信息的不同，信息还可以具有安全性和及时性等特性，而且，信息应用的场合不同，其侧重面也不一样。
例如，对于金融信息而言，其最重要的特性是安全性；
而对于市场信息而言，其最重要的特性是及时性。
2.信息的功能
信息在人类认识世界和改造世界的过程中，与物质、能源一样，发挥着十分重要的作用。
其主要功能如下：
（1）为认识世界提供依据。
人们认识世界，首先要获取认识对象的有关信息，并通过对这些信息的加工获得有关知识，从而形成正确的认识。
（2）为改造世界提供指导。
人们认识世界的目的是改造世界，而改造世界就必须有正确的观念作指导。
这些观念包括活动的计划、环境分析、结果的预测和发展变化的对策等，这些都离不开信息的指导。
（3）为有序的建立提供保证。
人们所有活动的目的都是使得客观世界变得更加有序。
这种有序至少要包括两种情况，一是使得本来有序的客观世界得到改善，变得更加有序；
二是打破原来的有序，建立一种新的有序。
无论哪种情况，都需要有信息的保证。
（4）为资源开发提供条件。
人类社会的生存和发展要建立在资源之上，所有这些资源可分为两类，即有形资源和无形资源。
有形资源包括物质和能量，物质供给材料、能量供给动力，是人类发展的基础；
无形资源主要是信息资源，信息供给智力，是人类发展的精神力量。
无论是开发有形资源还是无形资源，都需要信息。
（5）为知识生产提供材料。
生产是人类生存和发展的基础和前提，既包括物质产品的生产，也包括精神产品的生产，其中知识的生产是精神产品生产的主要内容，而信息则为知识的生产提供材料。
3.两个相关概念
与信息相关的概念主要有两个，分别是数据和知识。
（1）信息与数据。
信息是经过加工后的数据，数据是信息生成的材料，是信息的存在形式和状态，即信息是被解释或被理解的数据。
例如，有一条数据库记录“张必成，男，19，大二，……”，其中，“张必成”、“男”、“19”和“大二”等都是数据，但它们组合起来是关系数据库中的一条记录，四者之间是有逻辑关系的，从谓词演算的角度来看，就容易理解为“一个名叫张必成的男生，他今年19岁，上大学二年级”。
至此，四者就成为信息了。
（2）信息与知识。
知识是经过加工的信息。
例如，有两条数据库记录，分别为“张必成，湖南永州”和“李国杰，湖南邵阳”，其语义为“张必成是湖南永州人”和“李国杰是湖南邵阳人”，这是信息。
如果得出“张必成和李国杰都是湖南人”就是知识了。
1.1.2系统及相关理论
系统是由相互联系、相互依赖、相互作用的事物或过程组成的具有整体功能和综合行为的统一体。
在日常生活中，经常使用“系统”的概念，例如，经济领域中的商业系统和金融系统，自然界中的水利系统和生态系统等。
从数学角度来看，系统是一个集合，是由许多相互作用、相互依存的事物（集合元素），为了达到某个目标组成的集合。
研究系统的一般理论和方法，称为系统论。
系统是系统论的主要研究对象，而要研究系统，首先应该认识系统的特性。
1.系统的特性
系统的总体特性是系统整体上的属性，系统的这些特性通常是很难提前预测的，只有当所有子系统和元素被整合形成完全的系统之后才能表现出来。
系统的特性可以从整体性、层次性、目的性、稳定性、突变性、自组织性、相似性、相关性和环境适应性等方面表现出来。
（1）整体性。
系统是一个整体，元素是为了达到一定的目的，按照一定的原则，有序地排列起来组成系统，从而产生出系统的特定功能。
（2）层次性。
系统是由多个元素组成的，系统和元素是相对的概念。
元素是相对于它所处的系统而言的，系统是从它包含元素的角度来看的，如果研究问题的角度变一变，系统就成为更高一级系统的元素，也称为子系统。
（3）目的性。
任何一个系统都有一定的目的或目标。
（4）稳定性。
在外界作用下的开放系统有一定的自我稳定能力，能够在一定范围内进行自我调节，从而保持和恢复原来的有序状态，以及原有的结构和功能。
（5）突变性。
突变性是指系统通过失稳，从一种状态进入另一种状态的一种剧烈变化过程，它是系统质变的一种基本形式。
（6）自组织性。
开放系统在系统内外因素的作用下，自发组织起来，使系统从无序到有序，从低级有序到高级有序。
（7）相似性。
系统具有同构和同态的性质，体现在系统结构、存在方式和演化过程具有共同性。
系统具有相似性，根本原因在于世界的物质统一性。
（8）相关性。
元素是可分的和相互联系的，组成系统的元素必须有明确的边界，可以与别的元素区分开来。
另外，元素之间是相互联系的，不是哲学上所说的普遍联系那种联系，而是实实在在的、具体的联系。
（9）环境适应性。
系统总处在一定环境中，与环境发生相互作用。
系统和环境之间总是在发生着一定的物质和能量交换。
2.系统论的任务
系统论的任务不仅在于认识系统的特点和规律，更重要的还在于利用这些特点和规律去控制、管理、改造或创造系统，使得系统的存在、发展更符合人们的需要。
也就是说，研究系统的目的在于调整系统结构，协调各元素的关系，使系统达到优化目标。
（1）改变人类的思维方式。
系统论的出现，使人类的思维方式发生了深刻的变化。
以往研究问题，一般是将事物分解成若干部分，抽象出最简单的因素，然后再以部分的性质去说明复杂事物。
这是传统的分析方法，这种方法的着眼点在局部或元素，遵循的是单项因果决定论，虽然这是数百年来在特定范围内行之有效、人们最熟悉的思维方法，但是它不能如实地说明事物的整体性，不能反映事物之间的联系和相互作用，它只适应认识较为简单的事物，而不胜任于对复杂问题的研究。
在现代科学的整体化和高度综合化发展的趋势下，在人类面临许多规模巨大、关系复杂、参数众多的复杂问题面前，就显得无能为力了。
而系统分析方法能够站在较高的层次上认识问题，从而做到高屋建瓴、综观全局，为解决复杂问题提供了有效的思维方式。
所以系统论，连同控制论、信息论等其他科学一起，为人类认识世界提供新的思路和新的方法，从而促进各门科学的发展。
（2）提供科学的理论和方法。
系统论反映了现代科学发展的趋势和现代社会化大生产的特点，以及现代社会生活的复杂性，所以它的理论和方法能够得到广泛的应用。
系统论不仅为现代科学的发展提供了理论和方法，而且也为解决现代社会中的政治、经济、军事、科学和文化等领域的各种复杂问题提供了方法论的基础，系统观念已经渗透到每个领域。
（3）形成统一的系统科学体系。
当前，系统论发展的趋势和方向是朝着建立统一的系统科学体系的目标前进。
一般系统论创始人贝塔朗菲（L.Bertalanffy），将他的系统论分为两个部分，分别是狭义系统论和广义系统论。
狭义系统论着重对系统本身进行分析与研究，广义系统论则是对一类相关的系统科学原理进行分析与研究，其中包括系统科学、系统技术和系统哲三方面的内容。
3.系统理论
系统理论是20世纪人类取得的最伟大的科学成就之一，它为人们提供了一套崭新的科学思维方式，同时，还为人们提供了优化的工作方法和定量的数学工具。
由于研究的视角不同，研究者背景不同等原因，系统论还没有形成一个统一的理论体系，还是处在不停的演变和发展过程中，综合各种研究成果，大致包括以下八个基本理论：
（1）系统的整体性原理。
系统是由多个元素组成的，而且这些元素之间按一定的方式相互联系、相互作用产生了系统的整体性。
凡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、整体的空间占有和时间展开。
（2）系统的整体突变原理（非加和原理）。
系统是由若干元素按一定方式相互联系形成的有机整体，从而产生出它的元素和元素的总和所没有的新性质。
这种性质只能在系统中表现，不等于各个元素的性质和功能的简单相加。
（3）系统的层次性原理。
由于系统组成元素在数量和质量以及结合方式等方面存在差异，使得系统组织在地位与作用、结构与功能上表现出等级秩序，形成具有质的差异的系统等级。
（4）系统的开放性原理（开放系统）。
系统总是从普遍联系的客观世界中相对地划分出来的，与外部世界有着密切的联系，既有元素与外部的直接联系，也有系统整体与外部的联系，系统具有不断与外界环境交换物质、能量、信息的性质和功能。
（5）系统的目的性原理。
系统与环境的相互作用中，在一定范围内其发展变化不受或少受条件变化的影响，坚持表现出某种趋向预先确定的状态的特性。
（6）系统环境互塑共生原理。
系统对环境有两种相反的作用和输出，一种是积极的、有利的，称之为功能，另一种是消极的、不利的，称之为污染；
环境对系统也有两种相反的作用和输入，一种是积极的、有利于系统发展的资源，另一种是消极的、不利于系统发展的压力。
（7）系统的秩序原理。
系统的形成和发展全过程中都存在有序和无序两种形态特征，有序性是系统内部和内外之间有规则、确定的相互联系，无序性是系统内部和内外之间无规则、不确定的关系。
（8）系统的生命周期原理（演化原理）。
系统有一个从产生到发展，直至最终消亡的不断演化过程。
当具备一定条件后，一个系统从内外不分到内外有别，系统在与环境相互作用过程中不断发展，最终因为内外因素的作用，导致系统发生病变、消亡。
4.信息系统
简单地说，信息系统就是输入数据，通过加工处理，产生信息的系统。
面向管理是信息系统的显着特点，以计算机为基础的信息系统可以定义为，结合管理理论和方法，应用信息技术解决管理问题，为管理决策提供支持的系统。
管理模型、信息处理模型和系统实现条件三者的结合，产生信息系统，如图1-1所示。
图1-1
信息系统
管理模型指系统服务对象领域的专门知识，以及分析和处理该领域问题的模型，也称为对象的处理模型；
信息处理模型指系统处理信息的结构和方法。
管理模型中的理论和分析方法，在信息处理模型中转化为信息获取、存储、传输、加工和使用的规则；
系统实现条件指可供应用的计算机技术和通信技术、从事对象领域工作的人员，以及对这些资源的控制与融合。
1.1.3系统工程方法论
系统工程是从整体出发合理开发、设计、实施和运用系统科学的工程技术。
它根据总体协调的需要，综合应用自然科学和社会科学中有关的思想、理论和方法，利用计算机作为工具，对系统的结构、元素、信息和反馈等进行分析，以达到最优规划、最优设计、最优管理和最优控制的目的。
系统工程方法论是指运用系统工程研究问题的一套程序化的工作方法和策略，也可以理解成为了达到预期目标，运用系统工程思想和技术解决问题的工作程序或步骤。
系统工程方法论是在综合应用运筹学、控制论、信息论、管理科学、心理学、经济学和计算机科学等有关学科的理论和方法的基础上形成的科学思想和方法，是用于解决复杂系统问题的一套工作步骤、方法、工具和技术。
在长期的发展过程中，系统工程专家在从事系统工程的研究和应用中，逐渐形成了具有各自专业特点的工作方法和步骤，它们是系统工程方法论的真正基础。
在各种系统工程方法论中，最具代表性的是霍尔（A.D.Hall）的三维结构方法体系和切克兰德（P.B.Checkland）的软系统方法论。
1.霍尔三维结构
霍尔三维结构也称为霍尔系统工程，是为解决大型复杂系统的规划、组织和管理问题提供的一种统一的思想方法，将系统工程整个活动过程分为前后紧密衔接的七个阶段和七个步骤，同时还考虑了为完成这些阶段和步骤所需要的各种专业知识和技能。
这样，就形成了由时间维、逻辑维和知识维所组成的三维空间结构，如图8-2所示。
图8-2
霍尔三维结构
（1）逻辑维。
逻辑维即解决问题的逻辑过程。
运用系统工程方法解决某一大型工程项目时，一般可分为问题确定、目标确定、系统综合、系统分析、方案选择、评价决策和实施计划七个步骤。
问题确定步骤通过全面收集有关资料和数据，弄清问题的历史、现状及发展趋势；
目标确定步骤提出解决问题所要达到的目标，制订评价方案的标准和指标，以便对方案进行评价；
系统综合步骤按照问题的性质和预期目标，形成一组可供选择的系统方案；
系统分析步骤对可能入选的方案进一步说明其性质和特点，以及与整个系统的相互关系。
为了对众多备选方案进行分析比较，往往要通过构造模型，将这些方案与系统的评价目标联系起来。
方案选择步骤也就是系统优化阶段，即在一定的限制条件下，选择最优方案或确定方案的优劣顺序；
评价决策步骤由决策者根据全面要求，最后确定一个或几个方案来试行；
实施计划步骤将最后选定方案付诸实施。
（2）时间维。
时间维即是工作进程。
对于一个具体的工作项目，从系统规划起一直到更新为止，全部过程可分为规划阶段、制订方案、研制阶段、生产阶段、安装阶段、运行阶段和更新阶段。
（3）知识维。
知识维即是专业科学知识。
系统工程除了要求为完成上述各步骤、各阶段所需的某些共性知识外，还需要其他学科的知识和各种专业技术，霍尔将这些知识分为工程、医药、建筑、商业、法律、管理、社会科学和艺术等。
各类系统工程，都需要使用相应的专业基础知识。
2.软系统方法论
霍尔三维结构方法论的特点是强调明确目标，认为对任何系统的分析都必须满足其目标的需求，其核心内容是模型化和最优化。
霍尔认为，现实问题都可以归结为工程问题，从而可以应用定量分析方法求得最优的系统方案。
在20世纪60年代期间，系统工程主要用来寻求各种战术问题的最优策略，或用来组织与管理大型工程建设项目，最适合应用霍尔的三维结构方法论。
这是由于工程项目的任务一般比较明确，问题的结构一般是清楚的，属于结构化问题。
可以充分运用自然科学和工程技术方面的知识和经验，有的项目甚至可以进行试验。
属于这类性质的问题，都可以应用数学模型进行描述，用优化方法求出模型的最优解。
但是，从20世纪70年代开始，系统工程面临的问题与人的因素越来越密切，与社会、政治、经济和生态等因素纠缠在一起。
这些因素多而且复杂，属于非结构化问题。
这类问题本身的定义并不清楚，难以用逻辑严谨的数学模型进行描述。
因此，不少系统工程学者对霍尔三维结构方法论提出了修正意见，其中，切克兰德提出的一种系统工程方法论，受到了系统工程学界的重视。
切克兰德将霍尔系统工程方法论称为硬系统方法论，他认为，完全按照解决工程问题的思路来解决社会问题和软科学问题，将遇到很多困难，至于什么是“最优”，由于人们的立场、利益各异，判断价值观不同，很难简单地取得一致的看法；
因此，“可行”和“满意”的概念逐渐代替了“最优”的概念。
还有一些问题只有通过概念模型或意识模型的讨论和分析后，才使得人们对问题的实质有进一步的认识，经过不断磋商，再经过不断地反馈，逐步弄清问题，得出满意的可行解。
切克兰德根据以上思路提出他的方法论，称为软系统方法论。
软系统方法论主要按照以下五个步骤来分析问题：
（1）问题现状说明。
说明现状的目的是为了改善现状，弄清问题本身的基本定义。
（2）理清问题的关联因素。
搞清楚与改善有关的各种因素及其相互关系。
（3）建立概念模型。
运用系统的观点和系统思想描述系统活动的现状，可用结构模型或流程图来表达。
（4）比较。
根据数学模型的理论和方法，改进所建的概念模型，然后将概念模型和现状进行比较，逐步得出满意的可行解。
（5）实施。
对改善问题予以实施。
软系统方法论的核心不是最优化，而是进行比较，强调找出可行、满意的结果。
比较的过程要组织讨论，听取各方面有关人员的意见，为了寻求可行、满意的结果，不断地进行多次反馈。
因此，它是一个学习的过程。
1.1.4信息系统工程
信息系统工程是以系统工程的方法来实现信息系统建设的过程，它是用系统工程的原理、方法来指导信息系统建设与管理的一门工程技术学科。
信息系统工程是系统工程的一个分支学科，因此，系统工程的原理、方法、技术和过程都适用于它。
同时，信息系统与一般的系统相比，又有其自身的专业特征，这就决定了信息系统工程在研究方法上具有整体性，在技术应用上具有综合性，在工程管理上具有科学性。
1.信息系统的生命周期
信息系统与其他事物一样，也要经历产生、发展、成熟和消亡的过程。
将信息系统从产生到消亡的整个过程称为信息系统的生命周期。
一般来说，信息系统的生命周期可分为五个阶段，分别是系统规划、系统分析、系统设计、系统实现、系统运行与评价。
（1）系统规划。
信息系统规划是系统建设的起始阶段，其作用是指明信息系统在企业经营战略中的作用和地位，指导信息系统的开发。
一个比较完整的系统规划，应当包括信息系统的开发目标、总体架构、组织结构和管理流程、实施计划和技术规范等。
有关系统规划的知识，将在第9章中详细介绍。
（2）系统分析。
系统分析阶段的目标是为系统设计阶段提供系统的逻辑模型，主要任务是在可行性分析和总体规划的基础上，对现有系统进行进一步的详细调查，并整理成规范的文档资料；
对企业的组织结构、业务流程和经营管理，以及信息需求及处理的现状和问题进行分析，为系统设计提供依据。
有关系统分析的知识，将在第10章和第11章中详细介绍。
（3）系统设计。
系统设计是信息系统开发过程的另一个重要阶段。
在这一阶段中，要根据系统分析的结果，设计出信息系统的实施方案，从而为程序员提供清晰而完整的物理设计说明。
有关系统设计的知识，将在第12章和第13章中详细介绍。
（4）系统实现。
系统实现阶段的任务是将设计文档变成能在计算机上运行的软件系统。
有关系统实现的知识，将在第14章中详细介绍。
（5）系统运行与评价。
系统投入运行后，需要经常进行维护和评价，记录系统运行的情况，根据一定的规格对系统进行必要的修改，评价系统的工作质量和经济效益。
有关系统运行与维护的知识，将在第15章中详细介绍。
2.信息系统建设的原则
在信息系统建设的过程中，必须要遵守一系列原则，这是系统成功的必要条件。
（1）高层管理人员介入原则。
信息系统建设是为企业战略目标服务的，而真正能够理解企业战略目标的人必然是那些企业高层管理人员，而那些身处某一部门的管理人员，或者是技术人员所无法准确理解的。
因此，信息系统建设必须有企业高层管理人员的介入。
当然，这里的“介入”有着其特定的含义，既可以是直接参加，也可以是决策或指导，还可以是在经济和人事等方面的支持。
高层管理人员介入原则在现阶段已经逐步具体化，那就是CIO的出现。
深度介入信息系统建设，是CIO的职责之所在。
（2）用户参与开发原则。
用户参与开发原则主要包括三方面的含义。
首先，用户是有确定的范围的，信息系统的使用者是核心用户，用户单位的领导是辅助用户或是外围用户；
其次，用户（特别是核心用户）不应只参与某一阶段的开发，而应当是参与开发的全过程，即用户应当参与从信息系统规划和设计阶段，直到系统运行的整个过程；
最后，用户应当深度参与系统开发。
用户以什么身份参与开发是一个很重要的问题。
一般说来，参与开发的用户人员，既要以甲方代表身份出现，又应成为真正的系统开发人员，与其他开发人员融为一体。
（3）自顶向下规划原则。
在信息系统开发的过程中，经常会出现信息不一致的问题，这种现象的存在对于信息系统来说往往是致命的。
实践表明，信息的不一致主要是因为缺乏总体规划所导致的。
因此，坚持自顶向下规划原则，对于信息系统建设来说是至关重要的，它的一个主要目标是达到信息的一致性。
（4）工程化原则。
在20世纪70年代，出现了世界范围内的软件危机。
所谓软件危机，是指软件编制好以后，谁也无法保证它能够正确地运行，也就是软件的质量成了问题。
经过探索，人们认识到，没有按照工程化原则进行软件开发是软件危机发生的根本原因。
此后，发展了软件工程学科，在一定程度上解决了软件危机问题。
信息系统也经历了与软件开发大致相同的经历。
在信息系统发展的初期，人
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