第一章系统工程概论-农业系统工程.ppt
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115/10/20245/10/2024农业系统工程农业系统工程普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教国家级规划教材材全国高等农林院校全国高等农林院校“十一五十一五”规划教材规划教材王福林王福林王福林王福林主编主编主编主编1225/10/20245/10/2024第一节第一节第一节第一节系统概述系统概述系统概述系统概述第二节第二节第二节第二节系统工程概述系统工程概述系统工程概述系统工程概述第三节第三节第三节第三节系统科学的学科体系系统科学的学科体系系统科学的学科体系系统科学的学科体系第四节第四节第四节第四节农业系统农业系统农业系统农业系统第五节第五节第五节第五节农业系统工程农业系统工程农业系统工程农业系统工程第一章第一章系统工程概论系统工程概论2335/10/20245/10/2024一、系统思想的形成过程一、系统思想的形成过程第一节第一节系统概述系统概述系系系系统统统统概概概概念念念念来来来来源源源源于于于于古古古古代代代代人人人人类类类类社社社社会会会会实实实实践践践践。
人人人人类类类类自自自自有有有有生生生生产活动以来,无不在同自然系统打交道。
产活动以来,无不在同自然系统打交道。
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我我我我国国国国古古古古代代代代就就就就有有有有许许许许多多多多运运运运用用用用系系系系统统统统思思思思想想想想解解解解决决决决实实实实际际际际问问问问题题题题的的的的例子,如:
例子,如:
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1.1.1.1.都江堰水利工程都江堰水利工程都江堰水利工程都江堰水利工程2.2.2.2.丁渭主持皇宫修复丁渭主持皇宫修复丁渭主持皇宫修复丁渭主持皇宫修复实例实例实例实例3445/10/20245/10/2024案例案例1:
都江堰水利工程:
都江堰水利工程战战战战国国国国时时时时期期期期秦秦秦秦国国国国李李李李冰冰冰冰父父父父子子子子设设设设计计计计修修修修建建建建的的的的都都都都江江江江堰堰堰堰水水水水利利利利工工工工程程程程,它它它它包包包包括括括括“鱼鱼鱼鱼嘴嘴嘴嘴”岷岷岷岷江江江江分分分分水水水水工工工工程程程程,“飞飞飞飞沙沙沙沙堰堰堰堰”分分分分洪洪洪洪排排排排沙沙沙沙工工工工程程程程,“宝宝宝宝瓶瓶瓶瓶口口口口”引引引引水水水水工工工工程程程程三三三三大大大大主主主主体体体体工工工工程程程程和和和和120120120120个个个个附附附附属属属属渠渠渠渠堰堰堰堰工工工工程程程程,工工工工程程程程之之之之间间间间的的的的联联联联系系系系处处处处理理理理得得得得恰恰恰恰到到到到好好好好处处处处,形形形形成成成成一一一一个个个个有有有有机机机机整整整整体体体体,兼兼兼兼有有有有防防防防洪洪洪洪、排排排排沙沙沙沙、灌灌灌灌溉溉溉溉、漂漂漂漂木木木木、行行行行舟舟舟舟等等等等多多多多种种种种功功功功能能能能,渠渠渠渠道道道道上上上上设设设设置置置置了了了了水水水水尺尺尺尺,根根根根据据据据测测测测得得得得的的的的水水水水位位位位,多多多多级级级级分分分分水水水水,合合合合理理理理控控控控制制制制分分分分水水水水流流流流量量量量,使使使使汹汹汹汹涌涌涌涌急急急急流流流流的的的的岷岷岷岷江江江江化化化化害害害害为为为为利利利利,灌灌灌灌溉溉溉溉了了了了成成成成都都都都平平平平原原原原上上上上14141414个个个个县县县县的的的的几几几几百百百百万万万万亩亩亩亩粮粮粮粮田田田田。
工工工工程程程程完完完完工工工工后后后后,又又又又建建建建立立立立了了了了一一一一套套套套岁岁岁岁修修修修养养养养护护护护制制制制度度度度,每每每每年年年年按按按按规规规规定定定定淘淘淘淘沙沙沙沙修修修修堤堤堤堤,因因因因此此此此,虽虽虽虽然然然然该该该该工工工工程程程程经经经经历历历历二二二二千千千千多多多多年年年年,至至至至今今今今仍仍仍仍发发发发挥挥挥挥着着着着效效效效益益益益,该该该该工工工工程程程程堪堪堪堪称称称称我我我我国国国国古古古古代代代代运运运运用用用用系系系系统统统统思思思思想想想想解解解解决实际问题的典范。
决实际问题的典范。
决实际问题的典范。
决实际问题的典范。
4555/10/20245/10/2024案例案例2:
丁渭主持皇宫修复:
丁渭主持皇宫修复北北北北宋宋宋宋年年年年间间间间,汴汴汴汴都都都都(今今今今河河河河南南南南开开开开封封封封)的的的的宫宫宫宫室室室室在在在在遭遭遭遭到到到到火火火火灾灾灾灾以以以以后后后后,大大大大臣臣臣臣丁丁丁丁渭渭渭渭奉奉奉奉命命命命修修修修建建建建,修修修修建建建建工工工工程程程程的的的的泥泥泥泥土土土土、石石石石料料料料、木木木木材材材材等等等等建建建建筑筑筑筑材材材材料料料料都都都都需需需需从从从从郊郊郊郊外外外外由由由由旱旱旱旱道道道道运运运运到到到到建建建建筑筑筑筑现现现现场场场场,另另另另外外外外,完完完完工工工工后后后后的的的的建建建建筑筑筑筑废废废废弃弃弃弃物物物物又又又又要要要要从从从从旱旱旱旱道道道道运运运运出出出出城城城城外外外外。
这这这这在在在在当当当当时时时时是是是是需需需需要要要要花花花花费费费费大大大大量量量量的的的的人人人人力力力力、物物物物力力力力和和和和材材材材力力力力的的的的,丁丁丁丁渭渭渭渭根根根根据据据据工工工工程程程程实实实实际际际际,设设设设计计计计出出出出了了了了一一一一套套套套方方方方案案案案,就就就就是是是是在在在在工工工工地地地地前前前前面面面面的的的的大大大大街街街街上上上上挖挖挖挖取取取取泥泥泥泥土土土土使使使使用用用用,几几几几天天天天以以以以后后后后,大大大大街街街街被被被被挖挖挖挖成成成成了了了了巨巨巨巨沟沟沟沟,并并并并通通通通过过过过护护护护城城城城河河河河与与与与汴汴汴汴河河河河相相相相通通通通,河河河河水水水水流流流流入入入入沟沟沟沟中中中中,船船船船只只只只可可可可直直直直接接接接由由由由汴汴汴汴河河河河驶驶驶驶入入入入工工工工地地地地,于于于于是是是是便便便便可可可可从从从从四四四四面面面面八八八八方方方方运运运运来来来来建建建建筑筑筑筑材材材材料料料料,再再再再也也也也不不不不需需需需经经经经过过过过郊郊郊郊区区区区码码码码头头头头起起起起卸卸卸卸,然然然然后后后后用用用用陆陆陆陆运运运运搬搬搬搬到到到到工工工工地地地地的的的的繁繁繁繁重重重重手手手手续续续续了了了了,在在在在工工工工程程程程将将将将要要要要结结结结束束束束时时时时,再再再再把把把把废废废废弃弃弃弃的的的的瓦瓦瓦瓦砾砾砾砾、灰灰灰灰土土土土等等等等投投投投入入入入巨巨巨巨河河河河,平平平平土土土土以以以以后后后后,重重重重新新新新成成成成为为为为大大大大街街街街。
这这这这一一一一设设设设计计计计方方方方案案案案由由由由于于于于系系系系统统统统解解解解决决决决了了了了取取取取土土土土、运运运运输输输输、清清清清除除除除废废废废料料料料和和和和修修修修复复复复街街街街道道道道等等等等多多多多项项项项任任任任务务务务,因因因因此此此此节节节节省省省省了了了了大大大大量量量量的的的的人人人人力力力力、物物物物力力力力和和和和财力,并使工程提前完工。
财力,并使工程提前完工。
财力,并使工程提前完工。
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5665/10/20245/10/2024一、系统思想的形成过程一、系统思想的形成过程第一节第一节系统概述系统概述系统思想的萌芽系统思想的萌芽系统思想的萌芽系统思想的萌芽近代形而上学自然观近代形而上学自然观近代形而上学自然观近代形而上学自然观19191919世纪的辩证唯物主义自然观世纪的辩证唯物主义自然观世纪的辩证唯物主义自然观世纪的辩证唯物主义自然观6775/10/20245/10/2024一、系统思想的形成过程一、系统思想的形成过程第一节第一节系统概述系统概述现代科学技术对系统思想方法的贡献现代科学技术对系统思想方法的贡献现代科学技术对系统思想方法的贡献现代科学技术对系统思想方法的贡献现现现现代代代代科科科科学学学学技技技技术术术术对对对对于于于于系系系系统统统统思思思思想想想想方方方方法法法法来来来来说说说说,第第第第一一一一个个个个贡贡贡贡献献献献在在在在于于于于使使使使系系系系统统统统思思思思想想想想定定定定量量量量化化化化,成成成成为为为为一一一一套套套套具具具具有有有有数数数数学学学学理理理理论论论论、能能能能够够够够定定定定量量量量处处处处理理理理系系系系统统统统各各各各组组组组成成成成部部部部分分分分相相相相互互互互联联联联系系系系的的的的科科科科学学学学方方方方法法法法;第第第第二二二二个个个个贡贡贡贡献献献献在在在在于于于于为为为为定定定定量量量量化化化化系系系系统统统统思思思思想想想想的的的的实实实实际际际际应应应应用用用用提提提提供供供供了了了了强强强强有有有有力力力力的的的的计计计计算算算算工工工工具具具具电电电电子子子子计计计计算算算算机机机机。
这这这这两两两两大大大大贡贡贡贡献献献献都都都都是是是是在在在在20202020世纪中期实现的。
世纪中期实现的。
世纪中期实现的。
世纪中期实现的。
7885/10/20245/10/2024一、系统思想的形成过程一、系统思想的形成过程第一节第一节系统概述系统概述系系系系统统统统思思思思想想想想从从从从经经经经验验验验到到到到哲哲哲哲学学学学到到到到科科科科学学学学,从从从从思思思思维维维维到到到到定定定定性性性性到到到到定量的发过程,大致可分为四个阶段,即:
定量的发过程,大致可分为四个阶段,即:
定量的发过程,大致可分为四个阶段,即:
定量的发过程,大致可分为四个阶段,即:
第第第第一一一一阶阶阶阶段段段段:
古古古古代代代代农农农农事事事事、工工工工程程程程、医医医医药药药药、天天天天文文文文方方方方面面面面的的的的实实实实践践践践成成成成就就就就,以以以以及及及及建建建建立立立立在在在在这这这这些些些些成成成成就就就就之之之之上上上上的的的的古古古古代代代代中中中中国国国国和和和和古古古古希希希希腊腊腊腊朴朴朴朴素素素素的的的的唯唯唯唯物物物物主主主主义义义义自自自自然然然然观观观观(以以以以抽抽抽抽象象象象的的的的思思思思辨辨辨辨原原原原则则则则来来来来代代代代替替替替自然现象的客观联系);自然现象的客观联系);自然现象的客观联系);自然现象的客观联系);第第第第二二二二阶阶阶阶段段段段:
近近近近代代代代自自自自然然然然科科科科学学学学的的的的兴兴兴兴起起起起,以以以以及及及及由由由由此此此此产产产产生生生生的的的的形形形形而而而而上上上上学学学学自自自自然然然然观观观观(把把把把自自自自然然然然界界界界看看看看作作作作彼彼彼彼此此此此不不不不相相相相依依依依赖赖赖赖的的的的各各各各个个个个事物或各个现象的偶然堆积);事物或各个现象的偶然堆积);事物或各个现象的偶然堆积);事物或各个现象的偶然堆积);8995/10/20245/10/2024一、系统思想的形成过程一、系统思想的形成过程第一节第一节系统概述系统概述第第第第三三三三阶阶阶阶段段段段:
19191919世世世世纪纪纪纪自自自自然然然然科科科科学学学学的的的的伟伟伟伟大大大大成成成成就就就就,以以以以及及及及建建建建立立立立在在在在这这这这些些些些成成成成就就就就基基基基础础础础之之之之上上上上的的的的辩辩辩辩证证证证唯唯唯唯物物物物主主主主义义义义自自自自然然然然观观观观(以以以以实实实实验验验验材材材材料料料料来来来来说说说说明明明明自自自自然然然然界界界界是是是是有有有有内内内内部部部部联联联联系系系系的的的的统统统统一一一一整整整整体体体体,其其其其中中中中各各各各个个个个事事事事物物物物、现现现现象象象象是是是是有有有有机机机机地地地地相相相相互互互互联联联联系系系系、相相相相互互互互依依依依赖赖赖赖、相相相相互互互互制制制制约着的);约着的);约着的);约着的);第第第第四四四四阶阶阶阶段段段段:
20202020世世世世纪纪纪纪中中中中期期期期现现现现代代代代科科科科学学学学技技技技术术术术的的的的成成成成就就就就,为为为为系系系系统思想提供了定量方法和计算工具;统思想提供了定量方法和计算工具;统思想提供了定量方法和计算工具;统思想提供了定量方法和计算工具;910105/10/20245/10/2024一、系统思想的形成过程一、系统思想的形成过程第一节第一节系统概述系统概述系系系系统统统统思思思思想想想想形形形形成成成成过过过过程程程程是是是是人人人人类类类类认认认认识识识识客客客客观观观观世世世世界界界界的的的的一一一一个个个个否否否否定定定定之之之之否否否否定定定定的的的的发发发发展展展展过过过过程程程程。
迄迄迄迄今今今今为为为为止止止止,这这这这个个个个过过过过程程程程可可可可以以以以大大大大致致致致地地地地概概概概括括括括为为为为:
古古古古代代代代朴朴朴朴素素素素的的的的唯唯唯唯物物物物主主主主义义义义自自自自然然然然观观观观近近近近代代代代形形形形而而而而上上上上学学学学自自自自然然然然观观观观19191919世世世世纪纪纪纪的的的的辩辩辩辩证证证证唯唯唯唯物物物物主主主主义义义义自自自自然然然然观观观观二二二二十十十十世世世世纪中期形成的系统观纪中期形成的系统观纪中期形成的系统观纪中期形成的系统观现代系统理论五个阶段。
现代系统理论五个阶段。
现代系统理论五个阶段。
现代系统理论五个阶段。
1011115/10/20245/10/2024二、系统的概念、环境、结构与功能二、系统的概念、环境、结构与功能第一节第一节系统概述系统概述1.1.1.1.系统的概念系统的概念系统的概念系统的概念“系系系系统统统统”一一一一词词词词由由由由来来来来已已已已久久久久,可可可可以以以以说说说说目目目目前前前前到到到到处处处处都都都都在在在在使使使使用用用用。
但但但但是是是是,在在在在系系系系统统统统理理理理论论论论的的的的形形形形成成成成和和和和发发发发展展展展初初初初期期期期,其其其其定定定定义义义义不不不不尽相同,下面列举出其中几个有代表性的定义:
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(1111)在在在在韦韦韦韦氏氏氏氏大大大大辞辞辞辞典典典典中中中中,系系系系统统统统一一一一词词词词被被被被解解解解释释释释为为为为:
有有有有组组组组织织织织的的的的和和和和被被被被组组组组织织织织化化化化了了了了的的的的整整整整体体体体;结结结结合合合合着着着着的的的的整整整整体体体体所所所所形形形形成成成成的的的的各各各各种种种种概概概概念念念念和和和和原原原原理理理理的的的的综综综综合合合合;由由由由有有有有规规规规则则则则、相相相相互互互互作作作作用用用用、相相相相互互互互依依依依赖的诸要素形成的集合等等。
赖的诸要素形成的集合等等。
赖的诸要素形成的集合等等。
赖的诸要素形成的集合等等。
1112125/10/20245/10/2024二、系统的概念、环境、结构与功能二、系统的概念、环境、结构与功能第一节第一节系统概述系统概述1.1.1.1.系统的概念系统的概念系统的概念系统的概念(2222)奥奥奥奥地地地地利利利利生生生生物物物物学学学学家家家家,一一一一般般般般系系系系统统统统论论论论的的的的创创创创始始始始人人人人贝贝贝贝塔塔塔塔朗菲把系统定义为:
相互作用的诸要素的综合体。
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相互作用的诸要素的综合体。
朗菲把系统定义为:
相互作用的诸要素的综合体。
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相互作用的诸要素的综合体。
(3333)日日日日本本本本工工工工业业业业标标标标准准准准“运运运运筹筹筹筹学学学学术术术术语语语语”中中中中对对对对系系系系统统统统的的的的定定定定义义义义是是是是:
许许许许多多多多组组组组成成成成要要要要素素素素保保保保持持持持有有有有机机机机的的的的秩秩秩秩序序序序向向向向同同同同一一一一目目目目标标标标行行行行动动动动的体系。
的体系。
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1213135/10/20245/10/2024二、系统的概念、环境、结构与功能二、系统的概念、环境、结构与功能第一节第一节系统概述系统概述1.1.1.1.系统的概念系统的概念系统的概念系统的概念(4444)我我我我国国国国著著著著名名名名科科科科学学学学家家家家、系系系系统统统统工工工工程程程程的的的的倡倡倡倡导导导导者者者者钱钱钱钱学学学学森森森森认认认认为为为为:
系系系系统统统统是是是是由由由由相相相相互互互互作作作作用用用用、相相相相互互互互依依依依赖赖赖赖的的的的若若若若干干干干组组组组成成成成部部部部分分分分结结结结合合合合成成成成的的的的具具具具有有有有特特特特定定定定功功功功能能能能的的的的有有有有机机机机体体体体,而而而而且且且且这这这这个个个个系系系系统统统统本本本本身身身身又是它所从属的一个更大系统的组成部分。
又是它所从属的一个更大系统的组成部分。
又是它所从属的一个更大系统的组成部分。
又是它所从属的一个更大系统的组成部分。
1314145/10/20245/10/2024二、系统的概念、环境、结构与功能二、系统的概念、环境、结构与功能第一节第一节系统概述系统概述1.1.1.1.系统的概念系统的概念系统的概念系统的概念综合各种定义,我们认为:
综合各种定义,我们认为:
综合各种定义,我们认为:
综合各种定义,我们认为:
系系统统是是由由若若干干个个(两两个个或或两两个个以以上上)相相互互联联系系、相相互互依依赖赖、相相互互制制约约、相相互互作作用用的的元元素素组组成的具有某种特定功能的有机整体。
成的具有某种特定功能的有机整体。
系统概念中包含有如下几个要点:
系统概念中包含有如下几个要点:
系统概念中包含有如下几个要点:
系统概念中包含有如下几个要点:
1415155/10/20245/10/2024二、系统的概念、环境、结构与功能二、系统的概念、环境、结构与功能第一节第一节系统概述系统概述1.1.1.1.系统的概念系统的概念系统的概念系统的概念第第一一,系系统统是是由由两两个个或或两两个个以以上上可可以以相相互互区区别的元素组成的,单个元素构不成系统;别的元素组成的,单个元素构不成系统;第第二二,系系统统中中的的各各元元素素相相互互间间具具有有联联系系,彼彼此独立的各元素不能称其为系统;此独立的各元素不能称其为系统;第三,系统是一个有机整体;第三,系统是一个有机整体;第四,系统具有某种特定的功能。
第四,系统具有某种特定的功能。
1516165/10/20245/10/2024二、系统的概念、环境、结构与功能二、系统的概念、环境、结构与功能第一节第一节系统概述系统概述1.1.1.1.系统的概念系统的概念系统的概念系统的概念系统的数学模型表示如下:
系统的数学模型表示如下:
系统的数学模型表示如下:
系统的数学模型表示如下:
式中:
式中:
式中:
式中:
SS代表系统;代表系统;代表系统;代表系统;EE代表系统中各元素的集合;代表系统中各元素的集合;代表系统中各元素的集合;代表系统中各元素的集合;RR代表系统中各元素之间的关系集。
代表系统中各元素之间的关系集。
代表系统中各元素之间的关系集。
代表系统中各元素之间的关系集。
(1-11-1)1617175/10/20245/10/2024二、系统的概念、环境、结构与功能二、系统的概念、环境、结构与功能第一节第一节系统概述系统概述2.2.2.2.系统的环境及其相互关系系统的环境及其相互关系系统的环境及其相互关系系统的环境及其相互关系系系统统的的环环境境就就是是系系统统外外部部整整体体,或或者者说说包包围围系统的整个空间。
系统的整个空间。
系统系统系统系统环境环境环境环境系统的边界系统的边界1718185/10/20245/10/2024二、系统的概念、环境、结构与功能二、系统的概念、环境、结构与功能第一节第一节系统概述系统概述2.2.2.2.系统的环境及其相互关系系统的环境及其相互关系系统的环境及其相互关系系统的环境及其相互关系系统与环境的关系:
系统与环境的关系:
区区别别:
二二者者的的定定义义。
联联系系:
系系系系统统统统与与与与环环环环境境境境是是是是相相相相互互互互作作作作用用用用的的的的,环环环环境境境境对对对对系系系系统统统统而而而而言言言言,一一一一方方方方面面面面提提提提供供供供条条条条件件件件(如如如如资资资资源源源源、市市市市场场场场等等等等),以以以以维维维维持持持持系系系系统统统统功功功功能能能能的的的的正正正正常常常常发发发发挥挥挥挥;另另另另一一一一方方方方面面面面又又又又作作作作为为为为约约约约束束束束,制制制制约约约约系系系系统统统统的的的的发发发发展展展展;系系系系统统统统对对对对环环环环境境境境而而而而言言言言,一一一一方方方方面面面面输输输输出出出出环环环环境境境境所所所所需需需需要要要要的的的的产产产产品品品品,同同同同时时时时还还还还输输输输出出出出破破破破坏坏坏坏环环环环境境境境的的的的污污污污染染染染物物物物。
当当当当系系系系统统统统与与与与环环环环境境境境相相相相适适适适应应应应时时时时,系系系系统统统统则则则则能能能能很很很很好好好好地地地地发发发发展展展展,当当当当系系系系统统统统与与与与环环环环境境境境不不不不相相相相适适适适应应应应时时时时,则则则则系系系系统统统统的的的的发发发发展展展展就就就就会会会会受受受受到到到到制制制制约,系统的功能就不能够充分发挥。
约,系统的功能就不能够充分发挥。
约,系统的功能就不能够充分发挥。
约,系统的功能就不能够充分发挥。
1819195/10/20245/10/2024二、系统的概念、环境、结构与功能二、系统的概念、环境、结构与功能第一节第一节系统概述系统概述2.2.2.2.系统的环境及其相互关系系统的环境及其相互关系系统的环境及其相互关系系统的环境及其相互关系为了使系统与环境相应,可通过两个途径来实现:
为了使系统与环境相应,可通过两个途径来实现:
为了使系统与环境相应,可通过两个途径来实现:
为了使系统与环境相应,可通过两个途径来实现:
一一是是可可以以调调节节系系统统内内部部结结构构,使使其其适适应应变变化了的环境;化了的环境;二二是是可可以以创创造造条条件件改改变变环环境境,使使其其满满足足系系统发展的要求。
统发展的要求。
1920205/10/20245/10/2024二、系统的概念、环境、结构与功能二、系统的概念、环境、结构与功能第一节第一节系统概述系统概述3.3.3.3.系统的结构系统的结构系统的结构系统的结构系系系系统统统统的的的的结结结结构构构构是是是是指指指指构构构构成成成成系系系系统统统统的的的的元元元元素素素素及及及及元元元元素素素素间间间间关关关关联联联联方方方方式式式式的的的的总总总总和和和和。
在在在在系系系系统统统统元元元元素素素素不不不不变变变变的的的的情情情情况况况况下下下下,往往往往往往往往把把把把元元元元素素素素间间间间的关联方式就称为结构。
的关联方式就称为结构。
的关联方式就称为结构。
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结构分类。
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2021215/10/20245/10/2024二、系统的概念、环境、结构与功能二、系统的概念、环境、结构与功能第一节第一节系统概述系统概述3.3.3.3.系统的结构系统的结构系统的结构系统的结构(
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- 第一章 系统工程 概论 农业系统工程