1、 系统工程系统工程 引言引言 按照马克思的时间和认识论的观点，人类的认识总按照马克思的时间和认识论的观点，人类的认识总是从实践中总结出来的，也就是说人类在改造自然界的是从实践中总结出来的，也就是说人类在改造自然界的同时，也在改造自己，人类总是在与自然界作斗争的过同时，也在改造自己，人类总是在与自然界作斗争的过程中，靠自己的聪明才智取得需要衣、食物。他们在失程中，靠自己的聪明才智取得需要衣、食物。他们在失败的挫折中吸取教训，在成功的喜悦中总结经验，长期败的挫折中吸取教训，在成功的喜悦中总结经验，长期的积累。逐步形成了某一方面一整套的认识，研究自然的积累。逐步形成了某一方面一整套的认识，研究自然界
2、的一般性方法，即科学论。界的一般性方法，即科学论。系统工程是二十世纪六十年代以后才开始兴起的一门系统工程是二十世纪六十年代以后才开始兴起的一门科学，它是以科学，它是以 一种思想一种思想系统思想，为指导解决社会系统思想，为指导解决社会实践问题的方法，在我国古代就有很多的系统思想的例实践问题的方法，在我国古代就有很多的系统思想的例实，他们有意或无意地在利用方这种思想，但当时科学实，他们有意或无意地在利用方这种思想，但当时科学技术并不发达，因此还不叫系统工程。技术并不发达，因此还不叫系统工程。nWhy?1.丁谓修复皇宫；丁谓修复皇宫；2.田忌赛马；田忌赛马；3.三峡建设三峡建设4.n宋朝宋朝梦溪笔谈
3、梦溪笔谈中记载了这样一个故事，说得是中记载了这样一个故事，说得是北宋真宗年间，皇宫失火，皇帝召各大臣商议如何北宋真宗年间，皇宫失火，皇帝召各大臣商议如何在很短的时间内修复好皇宫，而修复皇宫包括清理在很短的时间内修复好皇宫，而修复皇宫包括清理废墟，取土烧砖，运输建筑材料三大工程，但在当废墟，取土烧砖，运输建筑材料三大工程，但在当时的条件下，这边是相当繁重的工程，大家都无以时的条件下，这边是相当繁重的工程，大家都无以言答，当时有个叫丁谓的大臣领了此人，他提出了言答，当时有个叫丁谓的大臣领了此人，他提出了一个一举三得的方案；在皇宫前的大道上在皇宫前一个一举三得的方案；在皇宫前的大道上在皇宫前的大道上
4、挖沟取土烧砖，解决了取土烧砖的问题，的大道上挖沟取土烧砖，解决了取土烧砖的问题，引汴河水入沟，由汴河从水路运入材料、石材等引汴河水入沟，由汴河从水路运入材料、石材等n建筑材料，解决运输建筑材料的问题，修复好建筑材料，解决运输建筑材料的问题，修复好皇宫后将碎砖废瓦再填回原来的沟内以修好大皇宫后将碎砖废瓦再填回原来的沟内以修好大道，解决清理废墟问题，该方案三环节环环紧道，解决清理废墟问题，该方案三环节环环紧扣，缺一不可，真可谓一举三济，消费以万计，扣，缺一不可，真可谓一举三济，消费以万计，这正是我国古代劳动人员自发引用这种思想的这正是我国古代劳动人员自发引用这种思想的典型例子，从这个例子可以看出，
5、丁谓在解决典型例子，从这个例子可以看出，丁谓在解决问题时，并没有把三个工程孤立地分割开来，问题时，并没有把三个工程孤立地分割开来，而是把他们有机地放在一个整体中，从中找到而是把他们有机地放在一个整体中，从中找到他们之间的有机联系，从而解决了问题。他们之间的有机联系，从而解决了问题。n战国时期齐王和田忌赛马战国时期齐王和田忌赛马 各从自己上等各从自己上等马马 、中等马、中等马 、下等马中选送一匹进行比、下等马中选送一匹进行比赛，每输一局，输银千两，齐王的马都比赛，每输一局，输银千两，齐王的马都比田忌的好，但田忌的下等马与齐王的上等田忌的好，但田忌的下等马与齐王的上等马赛，用上等马对中等马，用中等
6、马对下马赛，用上等马对中等马，用中等马对下等马，这样田忌非但没有输，反而嬴了一等马，这样田忌非但没有输，反而嬴了一千两银子，这便是系统中从整体出发，选千两银子，这便是系统中从整体出发，选最优方案，到最后实施的对策策略最优方案，到最后实施的对策策略n举世闻名的四川都江堰水利工程是战国时期秦国的举世闻名的四川都江堰水利工程是战国时期秦国的太守李冰父子二人主持修建的，都江堰水利工程由太守李冰父子二人主持修建的，都江堰水利工程由渔江分水工程；飞沙堰分洪排沙工程和宝瓶口引水渔江分水工程；飞沙堰分洪排沙工程和宝瓶口引水工程三大主体工程巧妙地结合而成，这三个大主体工程三大主体工程巧妙地结合而成，这三个大主体
7、工程和一百个附属堰形成了相互联系的有机整体，工程和一百个附属堰形成了相互联系的有机整体，缺一不可，没有渔嘴分水工程就不能把岷江分为内缺一不可，没有渔嘴分水工程就不能把岷江分为内江和外江；没有宝瓶口的束水作用，就不会形涡流，江和外江；没有宝瓶口的束水作用，就不会形涡流，泥沙就过不了飞沙堰；如果没有飞沙堰，宝瓶口的泥沙就过不了飞沙堰；如果没有飞沙堰，宝瓶口的束水口就要淤塞，内江之水就无法流入川西平原，束水口就要淤塞，内江之水就无法流入川西平原，正因为这个整体发挥了三个孤立部分所发挥不了的正因为这个整体发挥了三个孤立部分所发挥不了的作用，才能导岷江之急流，化害为利，灌溉良田作用，才能导岷江之急流，化
8、害为利，灌溉良田500多万亩。多万亩。n都江堰的规划和设计及其科学水平就是用今天的系都江堰的规划和设计及其科学水平就是用今天的系统方法衡量也毫不逊色。统方法衡量也毫不逊色。岷江内江外江都江堰市思考思考n曼哈顿计划是美国研制第一颗原子弹的计划曼哈顿计划是美国研制第一颗原子弹的计划n第二次世界大战期间，美国总统罗斯福下令向日本第二次世界大战期间，美国总统罗斯福下令向日本广岛投放了第一颗原子弹，对盟国在二战中彻底击广岛投放了第一颗原子弹，对盟国在二战中彻底击败法西斯，对中国的抗日战争最终取得胜利都有不败法西斯，对中国的抗日战争最终取得胜利都有不可估量的影响，也为日本人留下了永久的灾难，美可估量的影响
9、，也为日本人留下了永久的灾难，美国第一颗原子弹计划就是曼哈顿计划。国第一颗原子弹计划就是曼哈顿计划。n1940年，爱因斯坦等著名科学家向年，爱因斯坦等著名科学家向美国政府建议研制原子弹，n美国总统罗斯福采纳了，组织这种史无前例美国总统罗斯福采纳了，组织这种史无前例的工作是很这个建议，请理论生物学家奥本的工作是很这个建议，请理论生物学家奥本海默来组织领导这项工作。他动员了二万五海默来组织领导这项工作。他动员了二万五千名各种专业的科学家和工程师困难的，人千名各种专业的科学家和工程师困难的，人员众多，课题繁多，相互交错，他在执行计员众多，课题繁多，相互交错，他在执行计划的过程中，从整体出发把研究课题
10、分解成划的过程中，从整体出发把研究课题分解成大量的小课题，组织很多小课题，负责整个大量的小课题，组织很多小课题，负责整个课题的研究工作，同时他又非常注重各课题课题的研究工作，同时他又非常注重各课题之间的联系和层次，使全部课题组合起来，之间的联系和层次，使全部课题组合起来，能达到整个计划的最优结构。能达到整个计划的最优结构。n在生产原子弹燃料这一中心项目上，大家论证提出在生产原子弹燃料这一中心项目上，大家论证提出了六种方案，各不相让，他确定一个原则，首先要了六种方案，各不相让，他确定一个原则，首先要保证按时完成任务，其他皆是次要的，因此他根据保证按时完成任务，其他皆是次要的，因此他根据可靠性理论
11、中可靠性低的原件组成可靠性高的系统可靠性理论中可靠性低的原件组成可靠性高的系统的原理，决定六种方案同时实验，结果按时得到了的原理，决定六种方案同时实验，结果按时得到了生产原子弹的所需的铀，生产原子弹的所需的铀，1994年年5月成功地爆炸第月成功地爆炸第一颗原子弹。一颗原子弹。n在大规模的组织起来完成一项军事科研生产在大规模的组织起来完成一项军事科研生产任务的大型系统工程中，时刻从系统的总目任务的大型系统工程中，时刻从系统的总目标出发，在系统的约束条件下最终完成了目标出发，在系统的约束条件下最终完成了目标，但当时还没有系统工程这一词，但国外标，但当时还没有系统工程这一词，但国外都认为这是系统工程
12、方法成功的起点都认为这是系统工程方法成功的起点。n三峡工程全称为长江三峡水利枢纽工程。三峡工程全称为长江三峡水利枢纽工程。19921992年年4 4月月3 3日，七届人大五次会议审议并通过了日，七届人大五次会议审议并通过了关关于兴建长江三峡工程决议于兴建长江三峡工程决议。19941994年年1212月月1414日，日，三峡工程在前期准备的基础上正式开工。三峡工程在前期准备的基础上正式开工。n三峡工程分三期，总工期三峡工程分三期，总工期1717年。年。n一期工程一期工程5 5年年(1993(199319971997年年)，主要进行一，主要进行一期围堰填筑，导流明渠开挖等。期围堰填筑，导流明渠开挖
13、等。n二期工程二期工程6 6年年(1997(199720032003年年)，主要任务，主要任务是修筑二期围堰，左岸大坝的电站设施建设及是修筑二期围堰，左岸大坝的电站设施建设及机组安装等。机组安装等。导流明渠截流是二期工程转向三期工程建设的重要导流明渠截流是二期工程转向三期工程建设的重要标志。标志。n三期工程三期工程6 6年年(2003(200320092009年年)，右岸大坝，右岸大坝和电站的施工，并继续完成全部机组安装。届和电站的施工，并继续完成全部机组安装。届时，三峡水库将是一座长达时，三峡水库将是一座长达600600公里，最宽处公里，最宽处达达20002000米，面积达米，面积达1000
14、010000平方公里，水面平静平方公里，水面平静的峡谷型水库。的峡谷型水库。n三峡水利工程是我国建国以来最大的工程三峡水利工程是我国建国以来最大的工程项目，它的论证、组织、实施与管理可以说项目，它的论证、组织、实施与管理可以说就是一个庞大的系统工程问题，这项工程涉就是一个庞大的系统工程问题，这项工程涉及到国家及地方的众多部门，如水利、电力、及到国家及地方的众多部门，如水利、电力、能源、文物、生态、移民等等，涉及到多个能源、文物、生态、移民等等，涉及到多个省的上百个县市，同时实施过程要由众多单省的上百个县市，同时实施过程要由众多单位共同参与，时间横跨将近位共同参与，时间横跨将近2020年。年。如
15、此大的工程为什么能按期、如此大的工程为什么能按期、按质量建成？用什么方法来管按质量建成？用什么方法来管理确保完成？理确保完成？思考思考n我国计划经济的最基本原理是有计划按我国计划经济的最基本原理是有计划按比例发展，综合平衡各部门之间按比例比例发展，综合平衡各部门之间按比例发展，系统工程把整个国民经济当作一发展，系统工程把整个国民经济当作一个大系统。分析总结出投入产出综合模个大系统。分析总结出投入产出综合模型，对系统中各因子进行分析，确定各型，对系统中各因子进行分析，确定各部门的投入及生产规模，以求最终平衡，部门的投入及生产规模，以求最终平衡，实现安比例发展的目标。实现安比例发展的目标。n系统工
16、程的应用是相当广泛的，大至我们的国家、系统工程的应用是相当广泛的，大至我们的国家、社会、各行业、部门、各种服务系统、小至企业、社会、各行业、部门、各种服务系统、小至企业、企业的产品开发，经营预测，库存管理都涉及到企业的产品开发，经营预测，库存管理都涉及到系统工程管理问题，对于象国民经济各部门如何系统工程管理问题，对于象国民经济各部门如何达到费用最省结构最合理。如何使资源利用最优、达到费用最省结构最合理。如何使资源利用最优、利润最大，人员配备问题、几名工人、几项工作，利润最大，人员配备问题、几名工人、几项工作，一人只能承担一项工作。当不同的人从事各种工一人只能承担一项工作。当不同的人从事各种工作
17、的效益不同时，如何分配人员才能使全工程组作的效益不同时，如何分配人员才能使全工程组收益最大收益最大.n练习练习n全球粮食价格的上涨引发了哪些问题？产生怎样的全球粮食价格的上涨引发了哪些问题？产生怎样的后果？后果？n燃料能源价格危机：燃料能源价格危机：n美国次贷危机：美国次贷危机：n外汇牌价：外汇牌价：n企业的长远规划：企业的长远规划：n新产品开发：新产品开发：n区域经济一体化：区域经济一体化：n大项目管理：大项目管理：n练习练习n全球粮食价格的上涨引发了哪些问题？产生怎样的全球粮食价格的上涨引发了哪些问题？产生怎样的后果？后果？影响肉、菜、生活用品等等，从而影响整个社会的物价。影响肉、菜、生活
18、用品等等，从而影响整个社会的物价。n燃料能源价格危机：燃料能源价格危机：影响原材料、产品及全球物价影响原材料、产品及全球物价n美国次贷危机：美国次贷危机：房地产业房地产业产生金融危机产生金融危机汽车工业汽车工业其他行业其他行业欧洲欧洲亚洲亚洲全球全球n外汇牌价：外汇牌价：主要用于调节进出口政策，同时反应了一个国家的经济实主要用于调节进出口政策，同时反应了一个国家的经济实力力n企业的长远规划：企业的长远规划：综合考虑企业发展、实力、原材料、能源、技术、市场、综合考虑企业发展、实力、原材料、能源、技术、市场、国家政策等。国家政策等。n新产品开发：新产品开发：考虑市场、企业开发技术与实力、销售网络、
19、经济条件等考虑市场、企业开发技术与实力、销售网络、经济条件等n区域经济一体化：区域经济一体化：考虑区域特征、交通、历史、地理等考虑区域特征、交通、历史、地理等n大项目管理：如大项目管理：如*学院申请硕士研究生授予权项目学院申请硕士研究生授予权项目立项申请（可行性报告）立项申请（可行性报告）论证（答辩）论证（答辩）立项立项制定建设规划报告制定建设规划报告论证（答辩）论证（答辩）建设规划建设规划实施建设实施建设 nWho/Where?Who Who 学生学生为主体，教师为主导。为主体，教师为主导。WhereWhere 将课堂内外的学习结合起来将课堂内外的学习结合起来！What/When?内容nHo
20、w?1 1、注重系统思考、注重系统思考 2 2、坚持问题导向、坚持问题导向 3 3、采用系统化方法、采用系统化方法 4 4、注重方案创新、注重方案创新参考书参考书 n梁军梁军,赵勇赵勇.系统工程导论系统工程导论.化学工业出版社化学工业出版社.2005.3月月n陈宏民陈宏民.系统工程导论系统工程导论.高等教育出版社高等教育出版社.2006.4月月n梁迪梁迪,董海董海.系统工程系统工程.机械工业出版社机械工业出版社.2005.6月。月。n昝延全昝延全.沟通就是零距离沟通就是零距离系统经济学学术系统经济学学术随笔随笔.中国传媒大学出版社中国传媒大学出版社.2006.10月月n 教学目的与要求教学目的
21、与要求 n要求：要求：掌握系统、系统工程的基本概念；掌握系统、系统工程的基本概念；了解系统工程的理论基础，大系统理论和一了解系统工程的理论基础，大系统理论和一般系统理论；般系统理论；了解系统工程的发展趋势；了解系统工程的发展趋势；掌握系统工程的主要特征，了解系统工程的掌握系统工程的主要特征，了解系统工程的专业分类；专业分类；了解用系统工程思想来分析社会、经济中的了解用系统工程思想来分析社会、经济中的问题和应用。问题和应用。一、系统的定义一、系统的定义四、系统工程的理论基础四、系统工程的理论基础五、系统工程的特征五、系统工程的特征六、系统工程的分类六、系统工程的分类三、系统工程的产生与发展三、系
22、统工程的产生与发展二、系统工程的定义二、系统工程的定义n系统一词的概念和内涵是逐渐发展而来系统一词的概念和内涵是逐渐发展而来,随社会发展随社会发展,其内涵还在不断发展和完善其内涵还在不断发展和完善.40年代才开始趋于统一年代才开始趋于统一.n创始人冯创始人冯贝朗费认为贝朗费认为:“系统是相互作用的要素的系统是相互作用的要素的综合体综合体”nWeberster大辞典中系统被修释为组织或被组织的大辞典中系统被修释为组织或被组织的整体；及组织的整体所形成的各种概念和原理的综整体；及组织的整体所形成的各种概念和原理的综合，也是有规则地相互作用相互依赖的形式组成的合，也是有规则地相互作用相互依赖的形式组
23、成的诸多要素的综合。诸多要素的综合。n钱学森教授：极其复杂的研究对象，即由相互作用钱学森教授：极其复杂的研究对象，即由相互作用和相互依赖的若干组成的具有特定功能的有机整体，和相互依赖的若干组成的具有特定功能的有机整体，而且这个系统本身有时他从属于一个更大系统的组而且这个系统本身有时他从属于一个更大系统的组成部分。成部分。n本书定义：本书定义：系统是由两个以上有机联系、相互作用的系统是由两个以上有机联系、相互作用的要素组成，具有特定功能、结构和环境的整体。要素组成，具有特定功能、结构和环境的整体。)(E,RS n要点：要点：系统及其要素系统及其要素系统和环境系统和环境系统的结构系统的结构系统的功
24、能系统的功能n在物质世界中，一个系统中的任何一部分可被在物质世界中，一个系统中的任何一部分可被看成一个系统，而每个系统又可看成一个大系看成一个系统，而每个系统又可看成一个大系统中的一部分，现代社会，人们把事物看成系统中的一部分，现代社会，人们把事物看成系统整体的一部分。而不是把整体者看成许多相统整体的一部分。而不是把整体者看成许多相互不联系的属性部分，这是综合思想，即系统互不联系的属性部分，这是综合思想，即系统方法方法n系统的整体性系统的整体性：首先体现在建立目标是要求系统整体最首先体现在建立目标是要求系统整体最优化，其次还体现在系统功能和规律是整优化，其次还体现在系统功能和规律是整体的简单相
25、加。体的简单相加。整体性整体性案例案例 巴尔扎克雕像的故事巴尔扎克雕像的故事n传说，法国著名雕塑家罗丹曾经给文学家巴尔扎克传说，法国著名雕塑家罗丹曾经给文学家巴尔扎克雕了一座塑像。塑像雕好之后，大受人们的称赞，雕了一座塑像。塑像雕好之后，大受人们的称赞，人们特别对雕像上巴尔扎克的一双手赞不绝口，都人们特别对雕像上巴尔扎克的一双手赞不绝口，都说这双手太逼真、太生动了。罗丹听到人们的议论说这双手太逼真、太生动了。罗丹听到人们的议论后，却毫不犹豫地从塑像上砍去了这双手。巴尔扎后，却毫不犹豫地从塑像上砍去了这双手。巴尔扎克雕像的故事说明了什么？克雕像的故事说明了什么？。back整体性整体性案例案例 阿
26、波罗阿波罗n美国美国“阿波罗阿波罗”计划中的飞船和运载火箭是由计划中的飞船和运载火箭是由700多万个零件组成。这些零件都很普通，甚多万个零件组成。这些零件都很普通，甚至没一个是新研制的，为什么能实现把人送上至没一个是新研制的，为什么能实现把人送上太空的功能？太空的功能？。backn系统有序性系统有序性。凡系统都有结构，凡结构都。凡系统都有结构，凡结构都是有序的，各组成部分在系统中所处的地是有序的，各组成部分在系统中所处的地位不同，形成不同的层次，该层次关系决位不同，形成不同的层次，该层次关系决定了系统的一定功能。定了系统的一定功能。n系统集合性系统集合性，系统是有一个或两个以上的，系统是有一个
27、或两个以上的可识别的子系统组成，构成多层次的整体，可识别的子系统组成，构成多层次的整体，使整体不可缺少的一部分。使整体不可缺少的一部分。集合性集合性案例：大学是一个系统案例：大学是一个系统教育教育高等教育高等教育大学大学大学大学back思考题：试说说我们国家都由哪思考题：试说说我们国家都由哪些子系统组成？些子系统组成？n系统的关联性系统的关联性，系统各组成部分之间相互，系统各组成部分之间相互联系，相互依赖，相互制约，相互作用的联系，相互依赖，相互制约，相互作用的性质叫关联性。正是由于系统的嘎，系统性质叫关联性。正是由于系统的嘎，系统才表现出整体性，才揭示出整体与部分的才表现出整体性，才揭示出整
28、体与部分的关系。关系。关联性关联性n为了保护草原植被，当地政府颁布了禁止大量捕杀野狼为了保护草原植被，当地政府颁布了禁止大量捕杀野狼的法令，这是什么道理？的法令，这是什么道理？n狼捕杀羊、野兔等食草性动物，使其数量减少，从狼捕杀羊、野兔等食草性动物，使其数量减少，从而起到保护植被的作用。而起到保护植被的作用。系统的各个元素、组分的变化会对其他的元系统的各个元素、组分的变化会对其他的元素、组分起影响。素、组分起影响。n相同的道理，为了使野生动物园的羚羊更有活力、相同的道理，为了使野生动物园的羚羊更有活力、生命力更强，可以引进狼或豹子等肉食动物。生命力更强，可以引进狼或豹子等肉食动物。关联性关联性
29、n如何理解如何理解“一着不慎，满盘皆输一着不慎，满盘皆输”？不管什么棋类比赛，关键的一着下错，都很有可能输掉不管什么棋类比赛，关键的一着下错，都很有可能输掉整盘棋。整盘棋。n系统的目的性系统的目的性，系统的组成部分按一定的，系统的组成部分按一定的目的组合在一起的性质叫系统的目的性。目的组合在一起的性质叫系统的目的性。系统都具有一定的功能，这正是区别这一系统和系统都具有一定的功能，这正是区别这一系统和那一系统的标志。那一系统的标志。比较复杂的社会经济系统都具有不止一个目标。比较复杂的社会经济系统都具有不止一个目标。因此，需要用一个指标体系来描述系统的目标。因此，需要用一个指标体系来描述系统的目标
30、。目的性目的性n自行车为什么要有刹车功能？自行车为什么要有刹车功能？n自行车的作用是提高速度，使人们可以更快地到达目的自行车的作用是提高速度，使人们可以更快地到达目的地，而刹车的作用却是减速，两者相矛盾。为什么还要地，而刹车的作用却是减速，两者相矛盾。为什么还要刹车呢？刹车呢？n在某些情况下（如下陡坡），行车速度和安全要求这在某些情况下（如下陡坡），行车速度和安全要求这两个具体目标产生了矛盾，就得通过刹车来减速，进两个具体目标产生了矛盾，就得通过刹车来减速，进行协调，从而保证自行车更好地到达目的地。行协调，从而保证自行车更好地到达目的地。n系统的环境适应性系统的环境适应性，任何系统总处在特定，
31、任何系统总处在特定的环境之中，并与环境不断地进行物质、的环境之中，并与环境不断地进行物质、能量、信息的交换，系统离不开环境，而能量、信息的交换，系统离不开环境，而且必须适应环境的变化，负责系统将不复且必须适应环境的变化，负责系统将不复存在。这种系统随环境的变化而存在的性存在。这种系统随环境的变化而存在的性质叫环境适应性。质叫环境适应性。系统环境环境输入输出 反 馈（一）、按组成的自然属性：（一）、按组成的自然属性：1、自然系统。、自然系统。2、人造系统。、人造系统。3、复合系统。、复合系统。（二）、按与环境的关系：（二）、按与环境的关系：1、封闭系统。、封闭系统。2、开放系统。、开放系统。（三
32、）按系统所处的状态：（三）按系统所处的状态：1、静态系统。、静态系统。2、动态系统。、动态系统。（四）按系统的对象：（四）按系统的对象：1、实体系统。、实体系统。2、概念系统、概念系统（五）按系统的规模：（五）按系统的规模：1、大型系统。、大型系统。2、中型系统。、中型系统。3、小型系统。、小型系统。是由自然发生而产生与形成的系统，这类系统的组成部分是自然物（山、海、河流、矿物、植物及动物等）所。像海洋系统、矿藏系统、生态系统、太阳系、宇宙系等，都属于自然系统。是人们将有关元素，按其属性和相互关系组合而成的系统，亦即用。例如，人类对自然物质通过加工，用人工方法制造出来的工具和机械装置等构成的；
33、人类通过人为地规定的组织、制度、步骤、手续等建立起来的；人类通过对自然现象和社会现象的科学认识，用人工方法研究出来的科学体系和技术体系等都属于人工系统。示例 S S物资流信息流 n所谓所谓实体系统实体系统，是指以物理状态的存在物作为组，是指以物理状态的存在物作为组成要素的系统，这些实体占有一定空间，如自然成要素的系统，这些实体占有一定空间，如自然界的矿物、生物，生产部门的机械设备、原始材界的矿物、生物，生产部门的机械设备、原始材料等。由于自然物都为实实在在的存在物，因此，料等。由于自然物都为实实在在的存在物，因此，实体系统亦称为硬件系统。实体系统亦称为硬件系统。n与实体系统相对应的是与实体系统
34、相对应的是概念系统概念系统，它是由概念、，它是由概念、原理、假说、方法、计划、制度、程序等非物质原理、假说、方法、计划、制度、程序等非物质实体构成的系统，如管理系统、科学技术体系、实体构成的系统，如管理系统、科学技术体系、教育系统、文化系统等。由于概念系统，对应着教育系统、文化系统等。由于概念系统，对应着的多是人们对自然界的认识和假设，因此概念系的多是人们对自然界的认识和假设，因此概念系统亦称为软件系统。统亦称为软件系统。普通系统、大系统、巨系统、简普通系统、大系统、巨系统、简单系统与复杂系统单系统与复杂系统 n从系统的规模进行分类，系统有大小之分，从系统的规模进行分类，系统有大小之分，可分为
35、可分为普通系统、大系统及巨系统普通系统、大系统及巨系统；从系；从系统的复杂程度来分，系统又可分为简单系统的复杂程度来分，系统又可分为简单系统与复杂系统。统与复杂系统。2、系统科学与系统工程、系统科学与系统工程2.1、系统科学的分类、系统科学的分类从纵向分：从纵向分：、哲学。、哲学。、基础科学。、基础科学。、技术科学。技术科学。、工程技术。、工程技术。从横向分：从横向分：、自然科学。、自然科学。、社会科学。、社会科学。、系统科学。、系统科学。、人体科学。、人体科学。、思维科学思维科学2.22.2、系统工程、系统工程n要作出科学的决策就必须依赖于系统可靠的要作出科学的决策就必须依赖于系统可靠的科学
36、决策方法，它将所处理的问题作为一个科学决策方法，它将所处理的问题作为一个完整的系统进行处理，强调决策系统完整的系统进行处理，强调决策系统整体目整体目标的综合最优化标的综合最优化；n系统工程借助于系统工程借助于自然科学自然科学与与工程技术工程技术的方法，的方法，来处理各种社会系统，将实践中所形成的整来处理各种社会系统，将实践中所形成的整体最优化系统观念应用于其求解问题的全过体最优化系统观念应用于其求解问题的全过程之中，从而保证了所解决问题的全面周到程之中，从而保证了所解决问题的全面周到与科学合理。与科学合理。1 1、系统工程的定义、系统工程的定义n用系统思想、定量和定性相结合的系统方法处用系统思
37、想、定量和定性相结合的系统方法处理大型复杂系统的问题，无论是系统的设计或理大型复杂系统的问题，无论是系统的设计或组织建立，还是系统的经营管理，都可以统一组织建立，还是系统的经营管理，都可以统一看成是一类工程实践，统称为看成是一类工程实践，统称为系统工程系统工程。n系统工程是一门新兴的交叉学科。在科学技术系统工程是一门新兴的交叉学科。在科学技术的体系结构中，它属于工程技术，尚处于发展的体系结构中，它属于工程技术，尚处于发展阶段。阶段。n目前还没有一个统一的定义。目前还没有一个统一的定义。n具代表性的定义：具代表性的定义：n19781978年我国著名学者年我国著名学者钱学森钱学森指出：指出：“系统
38、工程是组织管理系统的规划、系统工程是组织管理系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用的科研究、设计、制造、试验和使用的科学方法，是一种对所有系统都具有普学方法，是一种对所有系统都具有普遍意义的方法遍意义的方法”。n“系统工程是一门组织管理的技术系统工程是一门组织管理的技术”。定义定义1n“系统工程与其他工程学不同之点在于它是系统工程与其他工程学不同之点在于它是跨越许多学科的科学跨越许多学科的科学，而且是，而且是填补填补这些学科这些学科边界空白的一种边缘学科。因为系统工程的边界空白的一种边缘学科。因为系统工程的目的是研制一个系统，而系统不仅涉及到工目的是研制一个系统，而系统不仅涉及到工程学的领域
39、，还涉及社会、经济和政治等领程学的领域，还涉及社会、经济和政治等领域，所以为了适当地解决这些领域的问题，域，所以为了适当地解决这些领域的问题，除了需要某些纵向技术以外，还要有一种技除了需要某些纵向技术以外，还要有一种技术从横的方向把它们组织起来，这种横向技术从横的方向把它们组织起来，这种横向技术就是系统工程术就是系统工程”。（三浦武雄，日本，。（三浦武雄，日本，19771977年）年）定义定义2 2n虽然每个系统都是由许多不同的特殊功能部分虽然每个系统都是由许多不同的特殊功能部分组成，而这些功能部分之间又存在着相互关系，组成，而这些功能部分之间又存在着相互关系，但是，每一系统都是完整的整体，每
40、一个系统但是，每一系统都是完整的整体，每一个系统都要求有一个或若干个目标。都要求有一个或若干个目标。系统工程系统工程则是按则是按照各个目标进行权衡，全面求得最优解（或满照各个目标进行权衡，全面求得最优解（或满意解）的方法，并使各组成部分能够最大限度意解）的方法，并使各组成部分能够最大限度地互相适应。地互相适应。n（H H切斯纳，美国）切斯纳，美国）定义定义3n“系统工程是研究复杂系统设计的科学，该系统工程是研究复杂系统设计的科学，该系统由许多密切联系的元素所组成。设计该系统由许多密切联系的元素所组成。设计该复杂系统时，应有明确的预定功能及目标，复杂系统时，应有明确的预定功能及目标，并协调各个元
41、素之间及元素和整体之间的有并协调各个元素之间及元素和整体之间的有机联系，以使系统能从总体上达到最优目标，机联系，以使系统能从总体上达到最优目标，在设计系统时，要同时考虑到参与系统活动在设计系统时，要同时考虑到参与系统活动的人的因素及其作用。的人的因素及其作用。”n（美国科学技术辞典（美国科学技术辞典,1975,1975年）年）定义定义4定义定义5n系统工程系统工程不同于其他传统的工程技术，它是一不同于其他传统的工程技术，它是一大类新的工程技术，是定性研究与定量研究相大类新的工程技术，是定性研究与定量研究相结合（尤其结合（尤其强调从定性到定量的综合集成强调从定性到定量的综合集成）、）、注重整体优
42、化地研究问题和解决问题的科学方注重整体优化地研究问题和解决问题的科学方法。法。例如，美国研制原子弹的例如，美国研制原子弹的“曼哈顿工程曼哈顿工程”、阿波、阿波罗登月计划、我国的神州六、七号的载人航天等。罗登月计划、我国的神州六、七号的载人航天等。美国的阿波罗登月计划，运用系统工程与分析方美国的阿波罗登月计划，运用系统工程与分析方法，创造了法，创造了“计划评审技术（计划评审技术（PERTPERT）”和和“随机随机网络技术（网络技术（GERTGERT）”，实现了时间进度、质量，实现了时间进度、质量技术与经费管理三者统一。技术与经费管理三者统一。u系统工程（系统工程（SE)是从总体出发，合理开发、运
43、行和革是从总体出发，合理开发、运行和革新一个大规模复杂系统所需思想、理论、方法论、方新一个大规模复杂系统所需思想、理论、方法论、方法与技术的总称，属于一门综合性的工程技术。法与技术的总称，属于一门综合性的工程技术。uSE的研究对象是复杂系统的研究对象是复杂系统 该类系统的主要特点有：规模庞大、结构复杂、属该类系统的主要特点有：规模庞大、结构复杂、属性及目标多样、一般为人性及目标多样、一般为人-机系统、经济性突出等。机系统、经济性突出等。uSE的任务的任务:提高系统的功能提高系统的功能,使系统的功能或总体效果最优使系统的功能或总体效果最优.按照问题导向的原则，根据总体协调的需要，把按照问题导向的
44、原则，根据总体协调的需要，把自然科学、社会科学、数学、管理学、工程技术等领自然科学、社会科学、数学、管理学、工程技术等领域的相关思想、理论、方法等有机地综合起来，应用域的相关思想、理论、方法等有机地综合起来，应用定量分析和定性分析相结合的基本方法，采用现代信定量分析和定性分析相结合的基本方法，采用现代信息技术等技术手段，对系统的功能配置、构成要素、息技术等技术手段，对系统的功能配置、构成要素、组织结构、环境影响、信息交换、反馈控制、行为特组织结构、环境影响、信息交换、反馈控制、行为特点等进行系统分析，最终达到使系统合理开发、科学点等进行系统分析，最终达到使系统合理开发、科学管理、持续改进、协调
45、发展的目的。管理、持续改进、协调发展的目的。n对象：对象：主要是社会、经济等领域的大系统、复杂系主要是社会、经济等领域的大系统、复杂系统和部门统和部门n方法：方法：用系统的思想、综合自然科学和社会科学有用系统的思想、综合自然科学和社会科学有关的先进思想、理论、方法。定性与定量相关的先进思想、理论、方法。定性与定量相结合的方法结合的方法n内容：内容：系统开发、设计、实施和运用。处理的问题系统开发、设计、实施和运用。处理的问题一般是工程类、实践性强一般是工程类、实践性强2 理解系统工程应把握的原则理解系统工程应把握的原则n工具：计算机工具：计算机n目标：目标：最优规划、最优设计、最优管理和最优控制
46、等。最优规划、最优设计、最优管理和最优控制等。n应用领域：应用领域：工程、社会经济、军事、农业、企业、能源、工程、社会经济、军事、农业、企业、能源、运输、区域规划、人力资源管理等。运输、区域规划、人力资源管理等。2理解系统工程应把握的原则理解系统工程应把握的原则（2）3 系统工程的形成与发展系统工程的形成与发展 系统概念的形成1老子老子曾阐明了自然界的统一性，用古代朴素的唯物主义哲学曾阐明了自然界的统一性，用古代朴素的唯物主义哲学思想，描述了对自然界的整体性和统一性的认识；思想，描述了对自然界的整体性和统一性的认识；西周时代，出现了世界构成的西周时代，出现了世界构成的“五行说五行说”(金、木、
47、水、火、金、木、水、火、土土)，描述了系统的整体性和要素的关联性。，描述了系统的整体性和要素的关联性。东汉：东汉：“二十四节气二十四节气”，把宇宙作为一个超系统，探讨了它把宇宙作为一个超系统，探讨了它的结构、变化和发展，揭示了天体运行与季节变化的联系，的结构、变化和发展，揭示了天体运行与季节变化的联系，指导农事活动。指导农事活动。周秦到西汉：周秦到西汉：“内经内经”，根据阴阳五行的朴素辨证法，把自根据阴阳五行的朴素辨证法，把自然界和人体看成是由五种要素相生相克、相互制约而组成的然界和人体看成是由五种要素相生相克、相互制约而组成的整体，其辨证论证充分体现了系统思想。整体，其辨证论证充分体现了系统
48、思想。孙子兵法孙子兵法“经五事经五事”从道、天、地、将、法五个方面来从道、天、地、将、法五个方面来分析战争的全局。分析战争的全局。“田忌赛马田忌赛马”，是个从总体出发制定对抗策略著名事例。，是个从总体出发制定对抗策略著名事例。1515世纪下半叶以后，力学、天文学、物理学、化学、生世纪下半叶以后，力学、天文学、物理学、化学、生物学等相继从哲学的统一体中分离出来，形成自然科学，把物学等相继从哲学的统一体中分离出来，形成自然科学，把自然界的局部细节，从总的自然界中抽出来而分门别类地加自然界的局部细节，从总的自然界中抽出来而分门别类地加以研究，从此，古代朴素的唯物主义哲学思想就逐步让位于以研究，从此，
49、古代朴素的唯物主义哲学思想就逐步让位于形而上学形而上学（撇开总体的联系来考察事物和过程）的思想。这（撇开总体的联系来考察事物和过程）的思想。这时系统思想具有时系统思想具有“只见树木只见树木”和具体化特点。和具体化特点。1919世纪自然科学取得了巨大成就，尤其是世纪自然科学取得了巨大成就，尤其是能量转化、细能量转化、细胞学说、进化论胞学说、进化论这三大发现，使人类对自然过程相互联系的这三大发现，使人类对自然过程相互联系的认识有了质的飞跃。认识有了质的飞跃。“不仅能够指出自然界中各个领域内过不仅能够指出自然界中各个领域内过程之间的联系，而且总的说来也能指出各个领域之间的联系程之间的联系，而且总的说
50、来也能指出各个领域之间的联系了了”，为辩证唯物主义的科学系统观奠定了物质基础。这个，为辩证唯物主义的科学系统观奠定了物质基础。这个阶段的系统思想具有阶段的系统思想具有“先见森林、后见树木先见森林、后见树木”的特点。的特点。n系统思想是进行分析和综合的辨证思维工具，它在辩证唯物主义那里吸取了丰富的哲学思想，在运筹学、控制论、各门工程学和社会科学那里获得定性和定量相结合的科学方法，并通过系统工程充实了丰富的实践内容系统工程在我国的发展系统工程在我国的发展n20世纪50年代,中科院钱学森、许志国教授创导下，建立第一个运筹学小组n60年代著名数学家华罗庚大力推广、统筹法统筹法；系统工程在国防武器装备研
