1、第一章第一章 绪论绪论一时代背景及相关特征一时代背景及相关特征二现代工程的系统观二现代工程的系统观三系统工程概念及内容三系统工程概念及内容第1页，共34页。第一节第一节 时代背景及相关特征时代背景及相关特征n全球化全球化n动态市场带来挑战和机会动态市场带来挑战和机会n社会加速信息化社会加速信息化n技术与管理紧密结合、深度融合技术与管理紧密结合、深度融合n创新已成为时代的最强音创新已成为时代的最强音n科学发展观引起普遍关注科学发展观引起普遍关注n企业发展面临系统问题企业发展面临系统问题n社会（经济）组织活动工程化、项目化社会（经济）组织活动工程化、项目化n第2页，共34页。系统工程与系统工程与“
2、结合结合”n科学发展观与可持续发展战略科学发展观与可持续发展战略n经济转型、国际化及企业创新发展经济转型、国际化及企业创新发展n社会系统问题及和谐社会建设社会系统问题及和谐社会建设n新一代信息及网络技术新一代信息及网络技术n管理科学、经济科学、工程科学各种前沿问题管理科学、经济科学、工程科学各种前沿问题n复杂系统问题及复杂性科学复杂系统问题及复杂性科学n各类工程化问题及其管理各类工程化问题及其管理n重大投资和大型项目管理重大投资和大型项目管理n高度动态问题和突发事件及应急管理高度动态问题和突发事件及应急管理n生命科学及思维科学生命科学及思维科学n第3页，共34页。第二节第二节 现代工程的系统观
3、现代工程的系统观一、工程系统与系统论一、工程系统与系统论 1 1、工程系统、工程系统 系统是由两个以上相互联系的要素所构成，且具有特定功能、系统是由两个以上相互联系的要素所构成，且具有特定功能、结构、环境的整体。结构、环境的整体。工程是集成建构性知识体系，使技术和非技术资源最佳地工程是集成建构性知识体系，使技术和非技术资源最佳地为人类服务的专门技术，有时也指具体的科研或建设项目。为人类服务的专门技术，有时也指具体的科研或建设项目。对复杂系统的创新、开发、设计等是现代工程最显著的特点对复杂系统的创新、开发、设计等是现代工程最显著的特点及要求。及要求。工程系统工程系统是为了实现集成创新和建构等功能
4、，由人、物是为了实现集成创新和建构等功能，由人、物料、设施、能源、信息、技术、资金、土地、管理等要素，料、设施、能源、信息、技术、资金、土地、管理等要素，按照特有目标及技术要求所形成的有机整体，并受到自然、按照特有目标及技术要求所形成的有机整体，并受到自然、经济、社会等环境要素广泛而深刻的影响。经济、社会等环境要素广泛而深刻的影响。第4页，共34页。工程系统与系统论工程系统与系统论2 2、系统思想的产生与发展、系统思想的产生与发展 系统思想的发展经历了三个阶段，即：系统思想的发展经历了三个阶段，即：“只只见森林见森林”（朴素的系统思想）阶段（朴素的系统思想）阶段“只见树只见树木木”阶段阶段“先
5、见森林，后见树木先见森林，后见树木”（科学的（科学的系统思想）阶段。系统思想）阶段。古代中国和古希腊在系统思想的产生与早古代中国和古希腊在系统思想的产生与早期发展中具有突出地位和贡献。期发展中具有突出地位和贡献。整体思想和联系思想是科学系统思想的核整体思想和联系思想是科学系统思想的核心与实质。心与实质。第5页，共34页。工程系统与系统论工程系统与系统论 3 3、系统理论和系统工程、系统理论和系统工程 一般系统论、控制论及信息论、耗散结构理论、协同一般系统论、控制论及信息论、耗散结构理论、协同学与自组织理论等是系统理论的重要内容和系统工程的理学与自组织理论等是系统理论的重要内容和系统工程的理论基
6、础。论基础。系统工程（学）的创立（系统工程（学）的创立（19571957）则是发展了系统理论的应）则是发展了系统理论的应用研究，为组织管理系统的规划、研究、设计、制造、试用研究，为组织管理系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用提供了一种有效的科学方法。验和使用提供了一种有效的科学方法。系统理论、系统工程及整个系统科学的开发应用虽然系统理论、系统工程及整个系统科学的开发应用虽然有了很大拓展（如社会系统），但对工程系统，特别是现有了很大拓展（如社会系统），但对工程系统，特别是现代大规模复杂工程系统（工程与社会等系统的复合系统，代大规模复杂工程系统（工程与社会等系统的复合系统，或广义工程系统）问题
7、的关注和有效解决，一直是其主要或广义工程系统）问题的关注和有效解决，一直是其主要面向的实践领域。面向的实践领域。第6页，共34页。现代工程的系统观现代工程的系统观二、工程的系统观二、工程的系统观1 1、工程系统的特性、工程系统的特性 整体性整体性（第一特性；功能依存性（第一特性；功能依存性+逻辑统一性逻辑统一性+技术技术规范性；规范性；1+11+12 2；综合集成创新）；综合集成创新）动态性动态性（来源；体现；启示）（来源；体现；启示）复杂性复杂性（结构、行为等）（结构、行为等）普遍性普遍性（系统化、工程化、工程系统化；防止泛工程（系统化、工程化、工程系统化；防止泛工程化）化）第7页，共34页
8、。工程的系统观工程的系统观目的性及多目标性目的性及多目标性（目的唯一性，目标多样性，（目的唯一性，目标多样性，冲突目标管理）冲突目标管理）开放性开放性（环境适应性）（环境适应性）人本性人本性（系统（系统“软化软化”趋势；以人为本）趋势；以人为本）战略性战略性（全局、长远、宏观；现代工程观及发（全局、长远、宏观；现代工程观及发展战略展战略现代工程的战略思维）现代工程的战略思维）第8页，共34页。工程的系统观工程的系统观2 2、工程系统的功能与结构、工程系统的功能与结构功能功能（目标）：技术（目标）：技术+经济经济+环境环境+社会社会+系统发展系统发展要素要素：物质（实体）：物质（实体）+技术方法
9、技术方法+人人+管理（物管理（物流流+能量流能量流+信息流信息流+人流人流+价值流）价值流）结构结构：要素按照功能要求的有机组合（？）：要素按照功能要求的有机组合（？）第9页，共34页。工程的系统观工程的系统观3 3、工程系统的环境（工程环境）、工程系统的环境（工程环境）n自然环境自然环境n技术环境技术环境n经济环境经济环境n社会环境社会环境n管理环境管理环境n第10页，共34页。现代工程的系统观现代工程的系统观三、工程的新系统观三、工程的新系统观n复杂工程系统的综合集成复杂工程系统的综合集成 钱学森：钱学森：一个科学新领域一个科学新领域开放的复杂巨系开放的复杂巨系统及其方法论统及其方法论（1
10、9901990）n工程系统与自然系统、社会系统的协调发展工程系统与自然系统、社会系统的协调发展 科学发展观与工程（系统）活动科学发展观与工程（系统）活动第11页，共34页。第三节第三节 系统工程的概念及内容系统工程的概念及内容一、系统工程的概念一、系统工程的概念 所谓所谓系统工程系统工程（Systems Engineering,SESystems Engineering,SE）是）是用来开发、运行、革新一个大规模复杂系统所需思用来开发、运行、革新一个大规模复杂系统所需思想、程序、方法的总和（或总称）。想、程序、方法的总和（或总称）。SESE强调以下基本观点：强调以下基本观点：(1)(1)整体性
11、和系统化观点（前提）整体性和系统化观点（前提）(2)(2)总体最优或平衡协调观点（目的）总体最优或平衡协调观点（目的）(3)(3)多种方法综合运用的观点（手段）多种方法综合运用的观点（手段）(4)(4)问题导向及反馈控制观点（保障）问题导向及反馈控制观点（保障）第12页，共34页。系统工程的概念及内容系统工程的概念及内容二、系统工程的对象二、系统工程的对象（一）系统的概念及特点（一）系统的概念及特点 1.1.系统的定义系统的定义 系统是由两个以上相互联系的系统是由两个以上相互联系的要素要素所构成，且所构成，且具有特定具有特定功能、结构、环境功能、结构、环境的整体。的整体。2.2.系统的一般属性
12、系统的一般属性n整体性整体性n关联性关联性n环境适应性环境适应性n第13页，共34页。系统工程的对象系统工程的对象3 3、大规模复杂系统的特点、大规模复杂系统的特点第14页，共34页。系统工程的对象系统工程的对象（二）系统的类型（二）系统的类型n自然系统与人造系统自然系统与人造系统n实体系统与概念系统实体系统与概念系统n动态系统与静态系统动态系统与静态系统n封闭系统与开放系统封闭系统与开放系统 主要明确主要明确SESE研究什么样的系统问题研究什么样的系统问题第15页，共34页。系统工程的对象系统工程的对象（三）管理系统问题（举例）（三）管理系统问题（举例）要求结合某管理系统问题说明：要求结合某
13、管理系统问题说明：系统的功能及要素；系统的功能及要素；系统的环境影响及输入、输出要素；系统的环境影响及输入、输出要素；系统的结构（最好能用框图表达）；系统的结构（最好能用框图表达）；系统功能与结构和环境的关系；系统功能与结构和环境的关系；管理系统的主要特点。管理系统的主要特点。第16页，共34页。管理系统问题举例管理系统问题举例国家国家政策政策市场市场研究研究技术技术经济经济预测预测竞争竞争状况状况企业企业能力能力资金资金来源来源资源资源条件条件社会需求社会需求生产可能生产可能生产组织与控制生产组织与控制物、财、人、信息物、财、人、信息生产生产控制控制库存库存控制控制质量质量控制控制成本成本控
14、制控制资金资金回收回收产品产品销售销售服务服务调查调查经经 营营 目目 标标产产 品品 开开 发发经经 营营 计计 划划生产技术准备生产技术准备技术技术文件文件劳动劳动力力劳动劳动手段手段劳动劳动对象对象环境分析环境分析经营决策与计划经营决策与计划投入投入转换转换产出产出 工业企业生产经营活动过程示意图工业企业生产经营活动过程示意图第17页，共34页。系统工程的概念及内容系统工程的概念及内容三、系统工程内容三、系统工程内容（一）系统工程理论（系统理论）（一）系统工程理论（系统理论）n经典系统理论（一般系统论、控制论、信息论）经典系统理论（一般系统论、控制论、信息论）n现代系统理论（现代系统理论
15、（耗散结构与协同学、突变论等耗散结构与协同学、突变论等）n复杂性系统理论复杂性系统理论 系统工程学系统工程学是以大规模复杂系统（特别是管理是以大规模复杂系统（特别是管理系统）为研究对象，在系统理论、管理科学及其运系统）为研究对象，在系统理论、管理科学及其运筹学、专业工程技术等学科基础上形成的一门交叉筹学、专业工程技术等学科基础上形成的一门交叉学科。学科。第18页，共34页。系统工程内容系统工程内容（二）系统工程方法论（二）系统工程方法论 系统工程方法论（系统工程方法论（MethodologyMethodology）是分析和解决）是分析和解决系统开发、运作及管理实践中的问题所应遵循的工作系统开发
16、、运作及管理实践中的问题所应遵循的工作程序、逻辑步骤和基本方法。它是系统工程思考和处程序、逻辑步骤和基本方法。它是系统工程思考和处理问题的一般方法和总体框架。理问题的一般方法和总体框架。n霍尔三维结构（系统工程基本工作过程）霍尔三维结构（系统工程基本工作过程）n切克兰德方法论（软系统工程方法论）切克兰德方法论（软系统工程方法论）n其他方法论（系统工程方法论的新进展）其他方法论（系统工程方法论的新进展）第19页，共34页。系统工程方法论系统工程方法论n1.1.霍尔三维结构霍尔三维结构A.D.HallA.D.Hall19691969系统工程活动系统工程活动矩阵：矩阵：T-L知识维（知识维（K）运筹
17、学运筹学控制论控制论社会科学社会科学工程技术工程技术逻辑维（逻辑维（L）规划阶段规划阶段设计阶段设计阶段分析阶段分析阶段运筹阶段运筹阶段实施阶段实施阶段运行阶段运行阶段更新阶段更新阶段时间维时间维(T)摆摆 明明 问问 题题 系系 统统 设设 计计方方案案综综合合模模型型 化化实实施施计计划划 决决 策策最最优优化化第20页，共34页。系统工程方法论系统工程方法论n2 2.切克兰德方法论切克兰德方法论问题及其环境的问题及其环境的识别与表达识别与表达建立概念模型建立概念模型(目标系统概念化目标系统概念化)根底定义根底定义比较比较寻求改善途径寻求改善途径选择选择设计设计实施实施评估评估.第21页，
18、共34页。系统工程方法论系统工程方法论n两种方法论的比较及综合两种方法论的比较及综合(?)(?)相同点相同点：问题导向；注重程序及阶段；：问题导向；注重程序及阶段；不同点不同点：(研究对象或应用领域、基本方研究对象或应用领域、基本方 法、核心内容或关键点、反馈法、核心内容或关键点、反馈 机制、机制、)第22页，共34页。综合应用综合应用企业管理系统工程活动矩阵企业管理系统工程活动矩阵（框架（框架H；内容；内容C）问题问题现状现状说明说明关联关联要素要素分析分析方 向 目方 向 目标 及 指标 及 指标设计标设计 对象对象 系统系统的再认识的再认识变革变革途径途径探索探索比 较、比 较、分 析、
19、分 析、权 衡、权 衡、评价评价组织组织行为行为分析分析实施实施 与与改进改进1.企业诊断与企业诊断与环境分析环境分析 2.企业发展战企业发展战略与规划略与规划 3.产品研究与产品研究与开发管理开发管理 4.企业经营决企业经营决策与计划策与计划 5.生产要素的生产要素的准备及投入管准备及投入管理理 6.生产过程的生产过程的组织与控制组织与控制 7.销售服务与销售服务与资金回收管理资金回收管理 8.企业管理系企业管理系统更新和企业统更新和企业经营环境改善经营环境改善 逻辑逻辑步骤步骤活动项目活动项目工作过程工作过程第23页，共34页。系统工程方法论系统工程方法论3 3、其他方法论、其他方法论（系
20、统工程方法论的新进展）（系统工程方法论的新进展）钱学森等钱学森等(20(20世纪世纪9090年代初年代初)从定性到定量的综合集成方法论从定性到定量的综合集成方法论 针对开放复杂巨系统问题，以对社会系统、人针对开放复杂巨系统问题，以对社会系统、人体系统、地理系统等三类系统的研究实践为基础。体系统、地理系统等三类系统的研究实践为基础。主要特点有：主要特点有：（1 1）根据复杂巨系统的复杂机制和变量众多等特）根据复杂巨系统的复杂机制和变量众多等特点，把定性与定量研究有机结合起来，从多方面的定点，把定性与定量研究有机结合起来，从多方面的定性认识上升到定量认识；性认识上升到定量认识；第24页，共34页。
21、系统工程方法论系统工程方法论 （2 2）根据系统综合集成思想，把理论与经验）根据系统综合集成思想，把理论与经验结合起来，把人对客观事物的各种知识集中起结合起来，把人对客观事物的各种知识集中起来，强调多学科交叉融合；来，强调多学科交叉融合；（3 3）根据复杂巨系统的层次结构，把宏观、中观）根据复杂巨系统的层次结构，把宏观、中观与微观研究统一起来；与微观研究统一起来；（4 4）根据人）根据人-机结合的特点和信息的重要作用，机结合的特点和信息的重要作用，将专家群体、数据和各种信息与计算机技术有机结将专家群体、数据和各种信息与计算机技术有机结合起来，强调对知识工程及数据挖掘技术等的应用。合起来，强调对
22、知识工程及数据挖掘技术等的应用。第25页，共34页。系统工程方法论系统工程方法论 顾基发、朱志昌顾基发、朱志昌英英（9090年代中期）年代中期）物理物理-事理事理-人理（人理（WSRWSR）系统方法论）系统方法论 物理是物质运动的机理。通常用到自然科学知识，物理是物质运动的机理。通常用到自然科学知识，主要回答这个主要回答这个“物物”是什么，它需要的是真实性；是什么，它需要的是真实性；事理即做事的道理。通常用到管理科学方面的知识，事理即做事的道理。通常用到管理科学方面的知识，主要解决如何去安排这些物或主要回答怎样去做；主要解决如何去安排这些物或主要回答怎样去做；人理指做人的道理。通常用到人文社会
23、科学的知人理指做人的道理。通常用到人文社会科学的知识，主要回答应当如何。处理任何事和物都离不开人识，主要回答应当如何。处理任何事和物都离不开人去做，且应由人来判断这些事和物是否妥当。去做，且应由人来判断这些事和物是否妥当。第26页，共34页。系统工程方法论系统工程方法论 WSRWSR方法论的程序包括：理解领导意图、调查分方法论的程序包括：理解领导意图、调查分析、形成目标、建立模型、协调关系、提出建议。析、形成目标、建立模型、协调关系、提出建议。该方法论已在水资源管理、商业标准体系制定、商该方法论已在水资源管理、商业标准体系制定、商业综合自动化评价、海军武器系统评价、新疆地区可持业综合自动化评价
24、、海军武器系统评价、新疆地区可持续发展、高技术开发区评价、飞行器安全性、劳动力市续发展、高技术开发区评价、飞行器安全性、劳动力市场评估、科研周转金评价等系统分析问题中得到应用。场评估、科研周转金评价等系统分析问题中得到应用。第27页，共34页。系统工程方法论系统工程方法论 并行工程（并行工程（CECE）美国国防分析研究所（美国国防分析研究所（IDAIDA），），19881988 CE CE是对产品及其相关过程（包括制造和支是对产品及其相关过程（包括制造和支持过程）进行并行、一体化设计的一种系统化工持过程）进行并行、一体化设计的一种系统化工作模式。该模式力图使开发者们从一开始就考虑作模式。该模式
25、力图使开发者们从一开始就考虑到产品全寿命周期（从概念形成到产品报废）的到产品全寿命周期（从概念形成到产品报废）的所有因素，包括质量、成本、进度和用户需求等。所有因素，包括质量、成本、进度和用户需求等。第28页，共34页。系统工程方法论系统工程方法论 CECE的主要方法包括：的主要方法包括：（1 1）重组产品开发过程；）重组产品开发过程；（2 2）组建集成产品开发团队；）组建集成产品开发团队；（3 3）建立支持团队工作的协同工作环境；）建立支持团队工作的协同工作环境；（4 4）应用各种技术工具完成产品并行开发。）应用各种技术工具完成产品并行开发。第29页，共34页。系统工程方法论系统工程方法论C
26、ECE实施及推进的有效途径主要有实施及推进的有效途径主要有：（1 1）以集成制造信息系统及其软件要求为主；）以集成制造信息系统及其软件要求为主；（2 2）CADCAD和和CAMCAM工具集成；工具集成；（3 3）按照）按照“全寿命工程全寿命工程”推进推进CECE；（4 4）沿着可制造设计和可装配设计路径推进）沿着可制造设计和可装配设计路径推进CECE；（5 5）以组织和文化变革为前提。）以组织和文化变革为前提。第30页，共34页。系统工程方法论系统工程方法论 湛木义一（日本系统研究所所长；湛木义一（日本系统研究所所长；9090年代初）年代初）西那雅卡那系统方法论西那雅卡那系统方法论 吸取了切克
27、兰德等思想，针对日本文化特吸取了切克兰德等思想，针对日本文化特点，形成了一种软硬结合、刚柔相济的系统方点，形成了一种软硬结合、刚柔相济的系统方法论。法论。第31页，共34页。系统工程方法论系统工程方法论 王浣尘（王浣尘（9090年代中期）年代中期）系统旋进原则方法论系统旋进原则方法论 强调在系统工程工作中，系统分析、系强调在系统工程工作中，系统分析、系统策划、系统实施具有旋进式三角循环关系。统策划、系统实施具有旋进式三角循环关系。第32页，共34页。系统工程的概念及内容系统工程的概念及内容（三）系统工程模型方法（三）系统工程模型方法n结构模型、数学模型、仿真模型等模型结构模型、数学模型、仿真模
28、型等模型n预测、优化、仿真、评价等模型方法预测、优化、仿真、评价等模型方法n三类模型与四种模型方法间的对应关系（？）三类模型与四种模型方法间的对应关系（？）第33页，共34页。系统工程的概念及内容系统工程的概念及内容（四）系统工程的应用领域（四）系统工程的应用领域（专业系统工程）（专业系统工程）社会系统工程社会系统工程、经济系统工程、区域规划系统经济系统工程、区域规划系统工程、工程、生态环境系统工程、生态环境系统工程、能源系统工程、能源系统工程、水资源水资源系统工程、系统工程、交通运输系统工程、农业系统工程、交通运输系统工程、农业系统工程、企业系统工程、工程（项目管理）系统工程、企业系统工程、工程（项目管理）系统工程、科科技管理系统工程、教育系统工程、人口系统工程、技管理系统工程、教育系统工程、人口系统工程、军事系统工程、军事系统工程、物流系统工程、物流系统工程、信息系统工程，信息系统工程，人人-机机-环境系统工程、质量管理系统工程等。环境系统工程、质量管理系统工程等。第34页，共34页。
