第 2章 信息系统理论基础
天津财经大学 赵乃真
信息系统设计与实践
2
本章主要内容
系统基本概念及系统理论的发展
信息系统建模, 系统方法论和系统工
程的概念
管理信息系统的基本概念
管理信息系统的结构和工作模式
3
2.1 系统科学的产生
1．系统理论的产生背景
2．系统理论的创建
3．系统的属性
–整体有两个以上的组成部分，即有两个以
上的要素；
–各要素之间、要素与整体之间以及整体与
环境之间存在着一定的有机联系，从而在系
统内部和外部形成一定的结构和秩序；
系统整体具有不同于各要素的新功能。
4
2.2 系统理论基础
现代系统理论是一个庞大的知识体系。根
据本书的目标，这里仅讨论系统理论中
最基本，并与后面讲到的系统分析设计
方法关系比较紧密的系统概念，其中包
括信息系统的定义、性质、方法和系统
工程以及系统建模等问题。
5
2．系统的整体性
（ 1）整体的功能
（ 2）整体和部分（局部、个体）的目标
3．系统的结构
系统的组成要素之间存在有机的联系，这种
联系构成了系统的结构。系统结构也称为
“序”
4．系统要素
（ 1）系统输入和系统输出
（ 2）系统指标
（ 3）系统控制
（ 4）系统环境
6
5．系统方法
系统理论不仅意味着一种认识世界的基本观
点，也意味着解决问题的一种方法。所谓
系统方法, 就是在分析问题和解决问题时
把研究的具体对象放在系统的形式中加以
考察的一种方法，而不是孤立地研究对象
本身。
7
n 系统规划：确定系统目标和行动路线；
n 开发过程：严谨的系统分析设计, 测试
和实施；
n 系统建模：形式化, 数量化；
n 系统测试：黑箱, 灰箱, 白箱等方法；
n 系统控制：反馈等方法；
文档资料：科学、规范的文档资料。
8
2.2.2控制的概念和原理
1．控制系统的一般组成
– 检测环节：完成系统输出的监测和信息的变换, 以
便和希望的输出值进行比较；
– 比较环节：完成目标输入值和输出检测的反馈值的
比较, 并计算两者的差值, 作为系统控制的依据；
– 控制环节：根据比较产生的偏差按照希望的控制规
律产生控制信息；
执行环节：根据输入产生希望的输出。
9
2．控制策略
（ 1）基本控制策略
（ 2）改变系统结构
? 分解
? 归并
? 解耦
（ 3）复杂控制策略
n 智能控制；
n 模糊控制；
神经网络控制。
10
2.2.3系统分类
系统有不同的组成、不同的结构、不同
的属性、不同的外在形态和不同的内在关
系。
1．系统的组成和复杂程度
2．按系统抽象程度
3．按应用目标
4．按和外界的关系区分
– 封闭系统
– 开放系统
11
2.2.4系统观点
系统的观点是指，按照系统原理观察世界，
分析和解决所遇到的问题的一种观点。
1．整体性原理
– 整体的目标；
– 整体的优化, 局部最优不等于全局的最优；
系统集成和资源整合都是整体化原理的具
体体现。
12
2.2.1系统的基本概念
1．系统的定义
– 倍塔郎菲,系统是一些部件为了某种目标
而有机结合的一个整体。
– 国际标准化组织技术委员会 IOSTC的定义：
能完成一组特定的功能的由人、机器以及
各种方法构成的有机集合体。
– 4个基本要素, 部件、目标、联系、控制
13
2．开放性原理
3．目的性原理
4．稳定性原理
5．动态变化原理
n 系统外部环境的变化；
n 系统内部情况的变化；
n 变化的规律：线性, 非线性, 突变 量变, 质
变；
n 系统要能够适应变化, 在设计系统时要尽量考
虑到各种可能的变化；
当机遇来临时要促进系统状态的变化。
14
6.系统思考
系统思考 就是强调系统观点的重要性，
在看待世界上纷繁多变的事物时要自觉地
应用系统的原理思考问题，用系统的方法
解决问题。学会系统思考，在信息系统的
分析和设计的全过程中都是十分重要的。
彼德 ·圣吉（ P.M.Senge）在他那本风靡
世界的, 第五项修炼, （ System
Thinking<The Fifth Discipline>）
15
2.2.5系统质量
按照系统理论的观点,系统一般的标准
– 1．目标明确
– 2．结构合理
– 3．接口清晰
– 4．能观能控
16
2.2.6系统熵
“系统熵, 是系统内部无法继续为实现
系统目标发挥作用的一些因素的总称 。
维护性输入称为负熵 。
系统 熵的表现形式 负熵
汽车 引擎不能发动, 轮胎严重磨损 调整引擎, 更换轮胎
计算机
程序
出错, 宕机, 用户不
满意
修改程序, 改善功
能
组织机
构
雇员退休, 不遵守规
程, 不适应环境
招收新员工, 培训
和激励, 机构重组
17
2.3系统理论的发展
20世纪 60年代末,70年代初开始，是系
统理论又一个发展的高峰阶段。在这一时
期产生了的耗散结构理论、协同学和超循
环理论等一系列新的理论，分别从宏观、
微观以及生物学、物理学的角度揭示了系
统的运行和变化规律。
18
2.3.1新理论的要点
1．耗散结构理论
2．协同学
3．超循环理论
4．混沌理论
5．突变性原理
6．自组织原理
7．相似形原理
19
2.3.2复杂性科学
1．复杂性科学的产生（ Complxity）
2．复杂性科学的内涵
– 复杂性科学的目标是致力于建立一个科学
的大同世界，能涵盖从进化生物学到诸如
经济、政治、历史这样的模糊学科,最终
能够帮助人们建立一个更加恒久而和平的
世界。
3．复杂巨系统理论
20
2.3.3现代系统科学体系
N 老三论：以系统论为基础再加上信息
论, 控制论组成传统系统理论基础；
N 新三论：以突变论, 耗散结构理论和
协同论等为代表的系统理论, 被称为新三
论 。 新三论的数学基础是非线性科学, 包
括分形, 模糊数学和混沌理论等；
复杂科学理论。
21
2.4 管理信息系统
一类特殊的系统，即企业或组织的管理
信息系统（ Management Information
System,MIS）。小到一个企业或组织
（包括政府机关、部队等），大到一个行
业或城市政府等都是一个系统，都需要依
赖管理信息系统实现管理。管理信息系统
是这些系统中的一个子系统。
22
2.4.1企业系统
1．企业系统结构
2．企业系统具的特点
23
3．企业系统结构
（ 1） 层次结构 （ Hierarchic）
（ 2） 扁平结构 （ Flat）
（ 3） 矩阵结构 （ Matrix）
（ 4）虚拟结构（ Virtual）
（ 5）混合结构（ Hybrid）
24
4．企业系统环境要素
– 因素多
– 变化
– 企业信息系统存在的基础
25
2.4.2管理信息系统的概念
1．管理信息系统定义
一个由人、计算机等组成的能进行信息的收
集、传送、存储、加工、维护和使用的系
统。管理信息系统能实测企业的各种运行
情况；利用过去的数据预测未来；从企业
全局出发辅助企业进行决策；利用信息控
制企业的行为；帮助企业实现其规划目标
管理信息系统广义、狭义的概念
26
2．系统基本目标
管理信息系统的基本目的就是在适当的时
间、适当的地点、以适当的方式、向适当
的人、提供适当的信息并完成适当的决策。
3．管理信息系统的组成
技术
社会
社会技术系统
知识工人 （ Knowledge workers）
27
4．管理信息系统的信息处理功能
n 信息的采集 （ 多维数据, 多媒体数据 ） ；
n 信息的处理 （ 筛选, 概括, 数据挖掘, 决
策 ） ；
n 信息的管理 （ 安全, 并发控制, 过滤 ） ；
n 信息的存储 （ 集中, 分布 ） ；
n 信息的检索 （ 个性化, 不同的信息 ） ；
n 信息的传输 （ 内部, 外部, 防火墙, 代理 ） ；
n 信息应用 （ 用户界面, 信息属性, 表达方
式 ） ；
系统及数据的后台维护处理（及时更新、安全可
靠）。
28
2.4.3 MIS的结构
1,MIS的概念结构
N 信息管理者：信息系统的开发, 维护和系统后台的
管理；
N 信息源：原始信息的产生地, 来自企业外部, 历史
和企业的业务过程；
N 信息处理：信息传输, 存储, 加工, 提供；
信息应用：各管理层次的用户使用信息完成决策。
29
2,MIS的功能结构
30
3,MIS软件系统结构
31
4,MIS硬件系统结构
管理信息系统的硬件结构主要是系统
的网络拓扑结构和系统硬件设备的配置结
构等。现代信息系统的规模越来越大、信
息设备种类越来越多样，处理功能越来越
强大都使得系统的硬件结构越来越复杂。
MIS的硬件结构经历了单机系统、局域网
系统、企业网系统和基于企业网、因特网
的现代信息系统的发展过程。
32
2.5信息系统的工作模式
信息系统的工作模式主要指信息系统的构
建方法，包括硬件和软件的组成结构。
信息系统平台模式大体上分为 4种：主
机终端模式，文件服务器模式，客户机 /
服务器模式（ Client/Server,C/S模式），
和 Web浏览器 /服务器模式
（ Browser/Server,B/S模式）。
33
2.5.1客户机 /服务器模式
C/S模式主要由客户应用程序、服务器管理程序
和中间件 3部分组成。
34
2.5.2 浏览器 /服务器模式
1,3层结构
2,B/S模式的优势
（ 1）简化了客户端。
（ 2）简化了系统的开发和维护。
（ 3）使用户的操作变得更简单。
（ 4）有利于改变企业信息流动的方式。
（ 5）系统的安全管理复杂。
35
2.5.3 混合模式
所谓混合模式是指，系统开发者根据系统
的特点灵活地为不同的子功能采用不同
的信息系统平台，将两种模式交叉并行
使用，以便获得最佳的综合效益。
1．适合采用 C/S的功能
2．适合采用 B/S的功能
36
2.6 MIS的质量
管理信息系统应满足一般系统的质量标
准的要求。
作为服务于企业和组织管理的信息系统，
还有一些特殊的质量标准。
只有构建一个高质量的信息系统才能发
挥其价值。
37
2.6.1 MIS的质量标准
n 满意度：用户对系统是否满意, 系统是否充分满足了
用户需求；
n 可用性：系统是否以最好的方式运行和操作；
n 经济性：系统设计是否考虑了成本 -效益, 系统资源是
否得到充分应用；
n 可维护性：在系统生命周期内持续满足需求的变化,
是否需要很大的投入, 系统是否容易修改, 容易增加功
能；
n 安全性：系统是否能够阻止误用和非法进入系统的企
图；
n 可视性：系统是否为用户提供可视化工具, 跟踪某些
行为发生的原因；
健壮性（即鲁棒性,Robustness）
38
2.6.2 MIS的价值
n 组织和管理企业和组织内部已有的信息；
n搜索外部的, 竞争者的信息, 更清楚了解对手；
n信息的深度挖掘, 处理和更便捷的查找和应用；
n 信息系统如何实现这两方面的功能；
n科学的决策带来更高的效益, 获得竞争优势；
适应环境的变化、抓住发展的机遇。
39
2.6.3 MIS价值的发挥
信息系统价值不在于信息系统本身，而在
于应用。
信息系统价值的发挥不仅取决于信息系统
本身和技术的原因,更重要的决定于对
信息系统的应用和应用者自身的信息意
识和信息素质的高低 。
40
习题与实践
1．以小组为单位调查一个小型企业或组
织的结构和信息需求，写出调查报告。
2．调查企业目前有哪些信息系统及其主
要的信息处理功能，画出该组织信息系
统的功能结构图。
3,分析班级系统的结构，并说明什么样
的班级组织才是最优的班级系统？
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天津财经大学 赵乃真
信息系统设计与实践
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本章主要内容
系统基本概念及系统理论的发展
信息系统建模, 系统方法论和系统工
程的概念
管理信息系统的基本概念
管理信息系统的结构和工作模式
3
2.1 系统科学的产生
1．系统理论的产生背景
2．系统理论的创建
3．系统的属性
–整体有两个以上的组成部分，即有两个以
上的要素；
–各要素之间、要素与整体之间以及整体与
环境之间存在着一定的有机联系，从而在系
统内部和外部形成一定的结构和秩序；
系统整体具有不同于各要素的新功能。
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2.2 系统理论基础
现代系统理论是一个庞大的知识体系。根
据本书的目标，这里仅讨论系统理论中
最基本，并与后面讲到的系统分析设计
方法关系比较紧密的系统概念，其中包
括信息系统的定义、性质、方法和系统
工程以及系统建模等问题。
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2．系统的整体性
（ 1）整体的功能
（ 2）整体和部分（局部、个体）的目标
3．系统的结构
系统的组成要素之间存在有机的联系，这种
联系构成了系统的结构。系统结构也称为
“序”
4．系统要素
（ 1）系统输入和系统输出
（ 2）系统指标
（ 3）系统控制
（ 4）系统环境
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5．系统方法
系统理论不仅意味着一种认识世界的基本观
点，也意味着解决问题的一种方法。所谓
系统方法, 就是在分析问题和解决问题时
把研究的具体对象放在系统的形式中加以
考察的一种方法，而不是孤立地研究对象
本身。
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n 系统规划：确定系统目标和行动路线；
n 开发过程：严谨的系统分析设计, 测试
和实施；
n 系统建模：形式化, 数量化；
n 系统测试：黑箱, 灰箱, 白箱等方法；
n 系统控制：反馈等方法；
文档资料：科学、规范的文档资料。
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2.2.2控制的概念和原理
1．控制系统的一般组成
– 检测环节：完成系统输出的监测和信息的变换, 以
便和希望的输出值进行比较；
– 比较环节：完成目标输入值和输出检测的反馈值的
比较, 并计算两者的差值, 作为系统控制的依据；
– 控制环节：根据比较产生的偏差按照希望的控制规
律产生控制信息；
执行环节：根据输入产生希望的输出。
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2．控制策略
（ 1）基本控制策略
（ 2）改变系统结构
? 分解
? 归并
? 解耦
（ 3）复杂控制策略
n 智能控制；
n 模糊控制；
神经网络控制。
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2.2.3系统分类
系统有不同的组成、不同的结构、不同
的属性、不同的外在形态和不同的内在关
系。
1．系统的组成和复杂程度
2．按系统抽象程度
3．按应用目标
4．按和外界的关系区分
– 封闭系统
– 开放系统
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2.2.4系统观点
系统的观点是指，按照系统原理观察世界，
分析和解决所遇到的问题的一种观点。
1．整体性原理
– 整体的目标；
– 整体的优化, 局部最优不等于全局的最优；
系统集成和资源整合都是整体化原理的具
体体现。
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2.2.1系统的基本概念
1．系统的定义
– 倍塔郎菲,系统是一些部件为了某种目标
而有机结合的一个整体。
– 国际标准化组织技术委员会 IOSTC的定义：
能完成一组特定的功能的由人、机器以及
各种方法构成的有机集合体。
– 4个基本要素, 部件、目标、联系、控制
13
2．开放性原理
3．目的性原理
4．稳定性原理
5．动态变化原理
n 系统外部环境的变化；
n 系统内部情况的变化；
n 变化的规律：线性, 非线性, 突变 量变, 质
变；
n 系统要能够适应变化, 在设计系统时要尽量考
虑到各种可能的变化；
当机遇来临时要促进系统状态的变化。
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6.系统思考
系统思考 就是强调系统观点的重要性，
在看待世界上纷繁多变的事物时要自觉地
应用系统的原理思考问题，用系统的方法
解决问题。学会系统思考，在信息系统的
分析和设计的全过程中都是十分重要的。
彼德 ·圣吉（ P.M.Senge）在他那本风靡
世界的, 第五项修炼, （ System
Thinking<The Fifth Discipline>）
15
2.2.5系统质量
按照系统理论的观点,系统一般的标准
– 1．目标明确
– 2．结构合理
– 3．接口清晰
– 4．能观能控
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2.2.6系统熵
“系统熵, 是系统内部无法继续为实现
系统目标发挥作用的一些因素的总称 。
维护性输入称为负熵 。
系统 熵的表现形式 负熵
汽车 引擎不能发动, 轮胎严重磨损 调整引擎, 更换轮胎
计算机
程序
出错, 宕机, 用户不
满意
修改程序, 改善功
能
组织机
构
雇员退休, 不遵守规
程, 不适应环境
招收新员工, 培训
和激励, 机构重组
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2.3系统理论的发展
20世纪 60年代末,70年代初开始，是系
统理论又一个发展的高峰阶段。在这一时
期产生了的耗散结构理论、协同学和超循
环理论等一系列新的理论，分别从宏观、
微观以及生物学、物理学的角度揭示了系
统的运行和变化规律。
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2.3.1新理论的要点
1．耗散结构理论
2．协同学
3．超循环理论
4．混沌理论
5．突变性原理
6．自组织原理
7．相似形原理
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2.3.2复杂性科学
1．复杂性科学的产生（ Complxity）
2．复杂性科学的内涵
– 复杂性科学的目标是致力于建立一个科学
的大同世界，能涵盖从进化生物学到诸如
经济、政治、历史这样的模糊学科,最终
能够帮助人们建立一个更加恒久而和平的
世界。
3．复杂巨系统理论
20
2.3.3现代系统科学体系
N 老三论：以系统论为基础再加上信息
论, 控制论组成传统系统理论基础；
N 新三论：以突变论, 耗散结构理论和
协同论等为代表的系统理论, 被称为新三
论 。 新三论的数学基础是非线性科学, 包
括分形, 模糊数学和混沌理论等；
复杂科学理论。
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2.4 管理信息系统
一类特殊的系统，即企业或组织的管理
信息系统（ Management Information
System,MIS）。小到一个企业或组织
（包括政府机关、部队等），大到一个行
业或城市政府等都是一个系统，都需要依
赖管理信息系统实现管理。管理信息系统
是这些系统中的一个子系统。
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2.4.1企业系统
1．企业系统结构
2．企业系统具的特点
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3．企业系统结构
（ 1） 层次结构 （ Hierarchic）
（ 2） 扁平结构 （ Flat）
（ 3） 矩阵结构 （ Matrix）
（ 4）虚拟结构（ Virtual）
（ 5）混合结构（ Hybrid）
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4．企业系统环境要素
– 因素多
– 变化
– 企业信息系统存在的基础
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2.4.2管理信息系统的概念
1．管理信息系统定义
一个由人、计算机等组成的能进行信息的收
集、传送、存储、加工、维护和使用的系
统。管理信息系统能实测企业的各种运行
情况；利用过去的数据预测未来；从企业
全局出发辅助企业进行决策；利用信息控
制企业的行为；帮助企业实现其规划目标
管理信息系统广义、狭义的概念
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2．系统基本目标
管理信息系统的基本目的就是在适当的时
间、适当的地点、以适当的方式、向适当
的人、提供适当的信息并完成适当的决策。
3．管理信息系统的组成
技术
社会
社会技术系统
知识工人 （ Knowledge workers）
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4．管理信息系统的信息处理功能
n 信息的采集 （ 多维数据, 多媒体数据 ） ；
n 信息的处理 （ 筛选, 概括, 数据挖掘, 决
策 ） ；
n 信息的管理 （ 安全, 并发控制, 过滤 ） ；
n 信息的存储 （ 集中, 分布 ） ；
n 信息的检索 （ 个性化, 不同的信息 ） ；
n 信息的传输 （ 内部, 外部, 防火墙, 代理 ） ；
n 信息应用 （ 用户界面, 信息属性, 表达方
式 ） ；
系统及数据的后台维护处理（及时更新、安全可
靠）。
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2.4.3 MIS的结构
1,MIS的概念结构
N 信息管理者：信息系统的开发, 维护和系统后台的
管理；
N 信息源：原始信息的产生地, 来自企业外部, 历史
和企业的业务过程；
N 信息处理：信息传输, 存储, 加工, 提供；
信息应用：各管理层次的用户使用信息完成决策。
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2,MIS的功能结构
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3,MIS软件系统结构
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4,MIS硬件系统结构
管理信息系统的硬件结构主要是系统
的网络拓扑结构和系统硬件设备的配置结
构等。现代信息系统的规模越来越大、信
息设备种类越来越多样，处理功能越来越
强大都使得系统的硬件结构越来越复杂。
MIS的硬件结构经历了单机系统、局域网
系统、企业网系统和基于企业网、因特网
的现代信息系统的发展过程。
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2.5信息系统的工作模式
信息系统的工作模式主要指信息系统的构
建方法，包括硬件和软件的组成结构。
信息系统平台模式大体上分为 4种：主
机终端模式，文件服务器模式，客户机 /
服务器模式（ Client/Server,C/S模式），
和 Web浏览器 /服务器模式
（ Browser/Server,B/S模式）。
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2.5.1客户机 /服务器模式
C/S模式主要由客户应用程序、服务器管理程序
和中间件 3部分组成。
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2.5.2 浏览器 /服务器模式
1,3层结构
2,B/S模式的优势
（ 1）简化了客户端。
（ 2）简化了系统的开发和维护。
（ 3）使用户的操作变得更简单。
（ 4）有利于改变企业信息流动的方式。
（ 5）系统的安全管理复杂。
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2.5.3 混合模式
所谓混合模式是指，系统开发者根据系统
的特点灵活地为不同的子功能采用不同
的信息系统平台，将两种模式交叉并行
使用，以便获得最佳的综合效益。
1．适合采用 C/S的功能
2．适合采用 B/S的功能
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2.6 MIS的质量
管理信息系统应满足一般系统的质量标
准的要求。
作为服务于企业和组织管理的信息系统，
还有一些特殊的质量标准。
只有构建一个高质量的信息系统才能发
挥其价值。
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2.6.1 MIS的质量标准
n 满意度：用户对系统是否满意, 系统是否充分满足了
用户需求；
n 可用性：系统是否以最好的方式运行和操作；
n 经济性：系统设计是否考虑了成本 -效益, 系统资源是
否得到充分应用；
n 可维护性：在系统生命周期内持续满足需求的变化,
是否需要很大的投入, 系统是否容易修改, 容易增加功
能；
n 安全性：系统是否能够阻止误用和非法进入系统的企
图；
n 可视性：系统是否为用户提供可视化工具, 跟踪某些
行为发生的原因；
健壮性（即鲁棒性,Robustness）
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2.6.2 MIS的价值
n 组织和管理企业和组织内部已有的信息；
n搜索外部的, 竞争者的信息, 更清楚了解对手；
n信息的深度挖掘, 处理和更便捷的查找和应用；
n 信息系统如何实现这两方面的功能；
n科学的决策带来更高的效益, 获得竞争优势；
适应环境的变化、抓住发展的机遇。
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2.6.3 MIS价值的发挥
信息系统价值不在于信息系统本身，而在
于应用。
信息系统价值的发挥不仅取决于信息系统
本身和技术的原因,更重要的决定于对
信息系统的应用和应用者自身的信息意
识和信息素质的高低 。
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习题与实践
1．以小组为单位调查一个小型企业或组
织的结构和信息需求，写出调查报告。
2．调查企业目前有哪些信息系统及其主
要的信息处理功能，画出该组织信息系
统的功能结构图。
3,分析班级系统的结构，并说明什么样
的班级组织才是最优的班级系统？
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