第1章系统与系统工程课件.ppt

1、 Systems Engineering2023-5-7北京物资学院信息学院1课程摘要2023-5-7北京物资学院信息学院2 系统工程是20世纪中期开始兴起的一门综合性学科，内容涉及系统论、控制论、信息论、耗散结构、协同学、突变论、运筹学、决策理论、大系统理论、建模与仿真技术等诸多方面。系统工程是从总体出发，合理规划、开发、运行、管理及保障一个系统所需思想、理论、方法与技术的总称。哲学思想基础科学技术科学工程技术引子2023-5-7北京物资学院信息学院3Why？客观世界三要素：物质、能量和信息不断丰富，事物间联 系加强。世界朝复杂性增加的方向发展，各项工作需抓总。案例：阿波罗登月计划。阿波罗计

2、划：历时11年，涉及20000多家企业、420000工程技术人员、120所大学和科研机构、1000多万个零部件涉及 火箭工程、控制工程、通信工程、电子工程、计算机工程、医学、心理学等学科。但该计划的成功未采用一项新技术，完全是综合运用现有技术成果的结果，是大型系统工程成功的典范。引子2023-5-7北京物资学院信息学院4Why？要求：具有从整体、全局驾驭工作的能力和习惯，能统筹策划；在知识结构上，是“T”型人才；善于和上下级、左右机构与同志联系工作，沟通思想，能 够团结不同专业、不同观点的专家一道工作；引子2023-5-7北京物资学院信息学院5Why？用系统观、整体观去认识问题；用系统科学、系

3、统工程方法论的观点来思考问题；用系统工程技术来处理问题。无论如何，我们将被迫在知识的一切领域中运用“整体”或者“系统”来处理复杂性问题，这将是对科学思维的一个根本改造。贝塔朗菲 学一点系统工程！肯德基：1987年进入中国市场。目前在中国拥有1700多家分店。6 引子 不能单靠传统方法进行大型复杂系统的规划、设计、制造、试验和使用，易割断普遍联系，“头痛医头、脚痛 医脚”。案例：阿斯旺高坝。1972年联合国环境大会称其为“一个完全失败的工程”。7 引子 阿斯旺高坝的得失：效益：良好的灌溉、廉价的电力、控制洪涝、旅游。苦果：泥沙和有机物沉积到水库底部，使两岸绿洲失去肥源，土壤日益贫瘠；下游入海口盛

4、产沙丁鱼的渔场毁于一旦；尼罗河河口供砂不足，河口三角洲平原从向海伸展变为 向陆地退缩；下游的活水成为相对静止的“湖泊”，为血吸虫、疟蚊提 供了生存条件，水库一带居民的血吸虫发病率高达80%；阿斯旺大坝成为敌方攻击的最好目标。OK 8 引子 直接登月 登月方案 筛选比较 地球轨道交会 几十个 月球轨道交会 论证 计算 月球轨道交会方案 9 引子 月球轨道交会方案 OK 10 课程学习要求2023-5-7北京物资学院信息学院11.了解系统工程的了解系统工程的基本概念基本概念，学习系统工程的，学习系统工程的基本思想基本思想，会用，会用系统工程的基本思想去系统工程的基本思想去看待问题看待问题、认识问题

5、认识问题；.掌握系统工程一些常用的、重要的掌握系统工程一些常用的、重要的方法方法，如多级递阶结构分，如多级递阶结构分析法、模糊综合评价法、系统动力学方法、计算机仿真方法等；析法、模糊综合评价法、系统动力学方法、计算机仿真方法等；.应用所学系统工程的思想和方法应用所学系统工程的思想和方法解决解决社会、经济、工程等社会、经济、工程等系统性问题系统性问题。内容2023-5-7北京物资学院信息学院12系统与系统工程 重点系统工程基本理论 一般、难点复杂系统理论 一般、难点系统工程方法论 重点系统模型与仿真 重点、难点系统分析 重点系统评价 一般、难点系统决策 一般系统预测 一般主要参考资料2023-5

6、-7北京物资学院信息学院131 孙东川，林福永，孙凯.系统工程引论（第2版）.M北京：清华大学出版社，2009.52 郁滨（等）.系统工程理论.M合肥：中国科学技术大学出版社.2009.23谭跃进.系统工程原理M.国防科学技术大学出版社,2003.4 薛惠锋，张骏（等）.现代系统工程引论.M北京：国防工业出版社.2006.45 苗东升.系统科学大学讲稿.M北京：中国人民大学出版.2007.116 颜泽贤，范冬萍，张华夏.系统科学导论-复杂性探索.M北京：人民出版社.2006.97 涂序彦.大系统控制论.M北京：国防工业出版社，2003.108 陈森发.复杂系统建模理论与方法.M南京：东南大学出

7、版社，2005.49许国志.系统科学M.上海科技教育出版社,2004.10许国志.系统科学与工程研究M.上海科技教育出 版社,2001.11汪应洛.系统工程钱学森的诸多著作本章主要内容2023-5-7北京物资学院信息学院141.1 系统的概念系统的概念1.2 系统的分类系统的分类1.3 系统的结构与功能系统的结构与功能1.4 系统思想的发展与系统科学系统思想的发展与系统科学1.5 系统工程的概念系统工程的概念1.6 系统工程的形成与发展系统工程的形成与发展1.7 系统工程的理论体系系统工程的理论体系1.8 系统工程的应用与展望系统工程的应用与展望第1章 系统与系统工程2023-5-7北京物资学

8、院信息学院151.1 系统的概念系统的概念1.2 系统的分类系统的分类1.3 系统的结构与功能系统的结构与功能1.4 系统思想的发展与系统科学系统思想的发展与系统科学1.5 系统工程的概念系统工程的概念1.6 系统工程的形成与发展系统工程的形成与发展1.7 系统工程的理论体系系统工程的理论体系1.8 系统工程的应用与展望系统工程的应用与展望1.1系统的概念概念概念 2023-5-7北京物资学院信息学院16英文 拉丁文 Systems Syn+histemi S“在一起”+“放置”直观理解：把一些东西“放置”“在一起”就形成“S”。什么是系统什么是系统？学术界的认识并不完全一致学术界的认识并不完

9、全一致 1.1系统的概念1.1.1 系统的定义系统的定义 2023-5-7北京物资学院信息学院17 美国的韦氏（Webster）大辞典：“有组织的或被组织化的整体；结合着的整体所形成的各种概念和原理的结合；由有规则的相互作用、相互依赖的形式组成的诸要素集合。”日本的JIS（日本工业标准）中：“许多组成要素保持有机的秩序向同一目的的行动的集合体。”1.1系统的概念1.1.1 系统的定义系统的定义 2023-5-7北京物资学院信息学院18 前苏联大百科全书中：“一些在相互关联与联系之下的要素组成的集合，形成了一定的整体性、统一性。”中国大百科全书自动控制与系统工程：“由相互制约、相互作用的一些部分

10、组成的具有某种功能的有机整体。”1.1系统的概念1.1.1 系统的定义系统的定义（钱学森）:2023-5-7北京物资学院信息学院19 S是由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合的 具有特定功能的有机整体。基本特征：S由若干元素组成；元素之间相互作用、相 互依赖；由于元素间的相互作 用，使得 S作为一个整 体具有特定的功能。1.1系统的概念1.1.2 系统的属性系统的属性2023-5-7北京物资学院信息学院201.整体性整体性2.集合性集合性3.层次性层次性4.相关性相关性5.目的性目的性6.环境适应性环境适应性1.1系统的概念2023-5-7北京物资学院信息学院211.整体性整体性S由两个或两

11、个以上的能相互区别的要素组成，又是一个不可分割的有机整体。部分在整体中才存在，如手、脚之于人，钢铁工业之于国民经济系统。拿破仑的著名论断：马木留克兵 法国兵 2 3(马兵单个格斗能力强)100 约等于 100 1500 （部分）整体 （部分）（2）被动反应观点（2）动态观点 有机体只有受到刺激时才作出反应，否 一切有机体均处于积极的运动状态之中，则便静止不动。均是一个开放S。（3）机器观点（3）等级（层次）观点 把生命现象比作机器，认为“动物即机 有机体均按严格的等级层次组织起来，生 器”，“人即机器”。物S是等级森严、层次分明的。1.4系统思想的发展与系统科学2023-5-7北京物资学院信息

12、学院53（4）第二次世界大战以后SE开始出现 SE与S科学的区别：前者是工程技术，后者是基础理论。1.4系统思想的发展与系统科学2023-5-7北京物资学院信息学院541.4系统思想的发展与系统科学2023-5-7北京物资学院信息学院55第1章 系统与系统工程2023-5-7北京物资学院信息学院561.1 系统的概念系统的概念1.2 系统的分类系统的分类1.3 系统的结构与功能系统的结构与功能1.4 系统思想的发展与系统科学系统思想的发展与系统科学1.5 系统工程的概念系统工程的概念1.6 系统工程的形成与发展系统工程的形成与发展1.7 系统工程的理论体系系统工程的理论体系1.8 系统工程的应

13、用与展望系统工程的应用与展望1.5系统工程的概念2023-5-7北京物资学院信息学院571.5.1 系统工程的定义系统工程的定义1.1.美国著名学者美国著名学者H.切斯纳切斯纳美国著名学者H切斯纳给出的系统工程的定义为：“系统工程认为虽然每个系统都由许多不同的特殊功能部分所组成，而这些功能部分之间又存在着相互关系，但是每一个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。系统工程则是按照各个目标进行权衡，全面求得最优解（或满意解）的方法，并使各部分能够最大限度地互相适应。”1.5系统工程的概念2023-5-7北京物资学院信息学院581.5.1 系统工程的定义系统工程的定义2.三浦武雄三

14、浦武雄系统工程与其它工程学不同之处在于它是跨越许多学科的科学，而且是填补这些学科边界空白的边缘科学。因为系统工程的目的是研究系统，而系统不仅涉及到工程学的领域，还涉及到社会、经济和政治等领域，为了圆满解决这些交叉领域的问题，除了需要某些纵向的专门技术以外，还要有一种技术从横向把它们组织起来，这种横向技术就是系统工程。也就是研究系统所需的思想、技术和理论等体系化的总称。1.5系统工程的概念2023-5-7北京物资学院信息学院591.5.1 系统工程的定义系统工程的定义3.中国大百科全书中国大百科全书自动控制与系统工程卷自动控制与系统工程卷“系统工程是从整体出发合理开发、设计、实施和运用系统的工程

15、技术。它是系统科学中直接改造世界的工程技术。”4.日本工业标准（日本工业标准（JIS）规定）规定“系统工程是为了更好地达到系统目标，而对系统的构成要素、组织结构、信息流动和控制机构等进行分析与设计的技术。”美国军用标准MIL-STD-499A：“系统工程是将科学和工程技术的成就应用于：通过运用定义、综合、分析、设计、试验和评价的 反复迭代过程，将作战需求转变为一组系统性能参数 和系统技术状态的描述；综合有关的技术参数，确保所有物理、功能和程序 接口的兼容性，以便优化整个系统的定义和设计；将可靠性、维修性、安全性、生存性、人素工程和其它有关因素综合到整个工程工作之中，以满足费用、进度、保障性和技

16、术性能指标。”1.5系统工程的概念2023-5-7北京物资学院信息学院611.5.1 系统工程的定义系统工程的定义5.钱学森钱学森系统工程是组织管理系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用的科学方法，是一种对所有系统都具有普遍意义的方法。系统工程是一门立足整体，统筹全局，整体与局部的辩证统一，有机结合分析和综合，运用数学方法和计算机工具，使系统达到整体最优的方法性学科。是对传统理论与技术的系统化整合与应用1.5系统工程的概念2023-5-7北京物资学院信息学院62系统工程的进一步理解系统工程的进一步理解 系统工程运用系统的思想来指导工程规划、工程管理、工程实施，是从系统的认识出发，进行合理的研

17、究和设计的工程技术。因此可以把系统工程称作为达到系统目标而对系统的构成要素、组织结构、信息流动和控制机构等进行分析和设计的技术，它包括各种原理和方法。如系统分析、网络分析、分解协调技术等。1.5系统工程的概念2023-5-7北京物资学院信息学院63系统工程的进一步理解系统工程的进一步理解 系统工程是以复杂工程问题为研究对象的一门交叉学科，既包括思维和管理方法，又包括系统化的工程技术。把自然科学和社会科学的思想、理论、方法、技术和手段等根据总体的需要，有机结合，把人们的生产、科研或经济活动有效地组织起来，应用定量分析和定性分析相结合的方法以及计算机等技术工具，对系统的构成要素、组成结构、信息交换

18、和反馈控制等功能进行分析、设计、制造和服务从而达到最优设计、最优控制和最优管理的目的，通过各种组织管理技术，使局部和整体之间的关系协调配合，以实现系统的综合最优化。1.5系统工程的概念2023-5-7北京物资学院信息学院641.5.2 系统工程的特点系统工程的特点1.研究方法整体化研究方法整体化 把研究对象和过程看作一个整体，从整体出发考虑 局部，局部服从整体，兼顾和处理局部之间的关系，S本 身还要与“父”S相适应，才能保证S总体效果最优。1.5系统工程的概念2023-5-7北京物资学院信息学院651.5.2 系统工程的特点系统工程的特点2.处理关系协调化处理关系协调化 用SE方法分析和处理问

19、题，不仅要考虑S内部部分与 部分之间、部分与整体之间、S与环境之间的相互关系，且要协调处理好这些关系，使其密切配合、相辅相承。1.5系统工程的概念2023-5-7北京物资学院信息学院661.5.2 系统工程的特点系统工程的特点3.科技应用综合化科技应用综合化 SE以大型复杂S为研究对象，涉及因素多，涉及学 科领域广。因此须综合运用自然科学、社会科学、工程 技术等各门学科和领域的成就，充分发挥跨学科、跨行 业、跨部门的综合优势。如：阿波罗计划。1.5系统工程的概念2023-5-7北京物资学院信息学院671.5.2 系统工程的特点系统工程的特点4.追求目标最优化追求目标最优化 SE是实现S最优化的

20、组织管理技术。因此，SE不 仅提出最优的S目标，采用目标导向的方法寻求实现S 目标的可行方案，且要运用最优化技术从中选择社会 认可、经济合算、技术先进、时间最省、S总体效益最 好的最优方案（或满意方案）付诸实施。第1章 系统与系统工程2023-5-7北京物资学院信息学院681.1 系统的概念系统的概念1.2 系统的分类系统的分类1.3 系统的结构与功能系统的结构与功能1.4 系统思想的发展与系统科学系统思想的发展与系统科学1.5 系统工程的概念系统工程的概念1.6 系统工程的形成与发展系统工程的形成与发展1.7 系统工程的理论体系系统工程的理论体系1.8 系统工程的应用与展望系统工程的应用与展

21、望1.6系统工程的形成与发展2023-5-7北京物资学院信息学院691.6.1 系统工程产生的背景系统工程产生的背景系统工程的整个发展过程可以分为如下三个阶段：萌芽阶段（1940年1957年）：由于科学技术、经济发展以及战争的需要，使得人们面对的问题越来越庞大、越来越复杂。为了将这些的问题解决好，人们开始不自觉地利用系统的思想，从整体上来把握和分析问题。发展阶段（1957年1965年）：控制论、信息论和运筹学等相关学科都有了比较迅速的发展，为系统工程的快速发展和更为广泛的运用，提供了理论上和技术上的支持。基本成熟和继续发展阶段（1965年至今）：系统工程的应用已经进入到实现社会工程和经济管理等

22、具体领域的各种复杂系统的最优控制、最优管理的阶段。1.6系统工程的形成与发展2023-5-7北京物资学院信息学院701.萌芽阶段萌芽阶段 在这个阶段，由于科学技术、经济发展以及战争的需要，使得人们面对的问题越来越庞大、越来越复杂。为了将这样的问题解决好，人们开始不自觉地利用系统的思想，从整体上来把握和分析问题。此阶段的特点是：由于实际的需要，系统工程已经开始被一些单位研究开发和简单应用，这一阶段实践的发展为理论体系的形成做出了比较充分的准备。1.6系统工程的形成与发展2023-5-7北京物资学院信息学院711.萌芽阶段萌芽阶段二次大战后SE开始出现 20世纪40年代末，美国贝尔公司发展微波通信

23、网时首次提 出“SE”一词，提出工程应按S思想分阶段进行的工作方式；曼哈顿计划；Rand公司；1.6系统工程的形成与发展2023-5-7北京物资学院信息学院722.发展阶段发展阶段 在萌芽阶段，通过系统工程方法对实际问题的一些运用且取得的良好效果，使人们逐渐认识到系统工程的作用，并越来越重视这种方法，一些系统性的研究得以开展。再加上20世纪4050年代，控制论、信息论和运筹学等相关学科都有了比较迅速的发展，为系统工程的快速发展和更为广泛的运用，提供了理论上和技术上的支持。1.6系统工程的形成与发展2023-5-7北京物资学院信息学院732.发展阶段发展阶段 1957年，E.W.Engstrom

24、的SE一个正在成长的新概 念发表在美电工工程杂志57-2期上；1957年，Goode和Machal合作出版SE第一本书SE；1.6系统工程的形成与发展2023-5-7北京物资学院信息学院742.发展阶段发展阶段1.6系统工程的形成与发展2023-5-7北京物资学院信息学院752.发展阶段发展阶段1962年，麦克纳马拉任美国防部长时，提出“PPBS”(Planning Programming Budgeting System)，要求三军统一预 算，武器开发研制须进行费效分析，强制推行SE。任职7年间 节约军费数百亿美元，改变了空间技术落后苏联的局面，被称 为“越南战场的败将，武器开发的能手”。美

25、国召开首次SE学术年会，会后出版了文集；64年发行全国性杂志SE；1964年前后 亚利桑那，宾州，麻省理工等校设立SE专业或系；正式批准设立SE博士学位并开始授予。1.6系统工程的形成与发展2023-5-7北京物资学院信息学院763.基本成熟和继续发展阶段基本成熟和继续发展阶段 在这个阶段，系统工程学的应用已经进入到解决社会工程和经济管理等具体领域的各种复杂系统的最优控制、最优管理的阶段。系统工程学作为一门现代的组织管理技术，受到了世界各国政府部门和学术界日益广泛的重视和应用。1.6系统工程的形成与发展2023-5-7北京物资学院信息学院773.基本成熟和继续发展阶段基本成熟和继续发展阶段 R

26、.E.Machol编写SE使用手册，1965年；A.D.Hall:Systems Engineering Methodlogy,1962年；Three-Dininsional Morphology of SE,1969年；H.Chestnut:SE方法，1964年；SE工具，1967年；1965年，英国兰彻斯特大学开始开设SE课程；日本从60年代起步，70年代掀起高潮；前苏联SE研究由自控专业起步，发展迅速。1969.7.16 24，提前两年实现了人类登月，标志着人类组织 管理技术上迎来了一个新时代，因此阿波罗计划的成功被赞誉为“SE的辉煌成就”。1.6系统工程的形成与发展2023-5-7北京

27、物资学院信息学院783.基本成熟和继续发展阶段基本成熟和继续发展阶段阿波罗登月中的创建性工作:方案的开发和选择 详尽而明确的研制规划制定 总体性能指标的控制 解决系统内部接口问题 系统分析与管理的新方法 1.6系统工程的形成与发展2023-5-7北京物资学院信息学院793.基本成熟和继续发展阶段基本成熟和继续发展阶段应用范围逐渐超出传统工程领域，扩展到社会、政治、经 济、军事、生态环境等复杂巨S的开发研究和长远规划上，并开 始了战略研究、政策研究等高层次问题的解决。如：1972年10月，IIASA(International Institute of Applied System Analys

28、is)正式成立；70年代末，西欧10国200多专家开展2000年的欧洲；田中首相的“日本列岛改造论”。1.6系统工程的形成与发展2023-5-7北京物资学院信息学院803.基本成熟和继续发展阶段基本成熟和继续发展阶段阶段年代（份）重大工程实践或事件重要理论与方法贡献I1930美国发展与研究广播电视正式提出系统方法（Systems approach）的概念1940美国实施彩电开发计划采用系统方法，并取得巨大成功美国Bell电话公司开发微波通讯系统正式使用系统工程（Systems Engineering）一词II第二次世界大战期间英、美等国的反空袭等军事行动产生军事运筹学（Military Ope

29、rations Research）,也即军事系统工程本世纪40年代美国研制原子弹的“曼哈顿计划”运用SE，并推动了其发展1945美国空军建立兰德（RAND）公司曾经提出系统分析（Systems analysis）概念，强调了其重要性1.6系统工程的形成与发展2023-5-7北京物资学院信息学院813.基本成熟和继续发展阶段基本成熟和继续发展阶段III40年代后期到50年代初期运筹学的广泛运用与发展、控制论的创立与应用、电子计算机的出现，为SE奠定了重要的学科基础IV1957H.Good和 R.E.Machol发表第一部名为系统工程的著作系统工程学科形成的标志1958美国研制北极星导弹潜艇提出P

30、ERT（网络优化技术），这是最早的系统工程技术之一。1965R.E.Machol编著系统工程手册表明系统工程的实用化和规范化美国自动控制学家L.A.Zedeh提出“模糊集合”概念为现代SE奠定了重要的数学基础1961-1972美国实施“阿波罗”登月计划使用了多种SE方法，其成功极大地提高了SE的地位1.6系统工程的形成与发展2023-5-7北京物资学院信息学院823.基本成熟和继续发展阶段基本成熟和继续发展阶段V1972国际应用系统分析研究所（IIASA）在维也纳成立SE的应用开始从工程领域进入到社会经济领域，并发展到了一个重要的新阶段。70年代SE的广泛应用在国际上达到高潮VI80年代SE在

31、国际上稳定发展、在中国的研究与应用达到高潮1.6系统工程的形成与发展2023-5-7北京物资学院信息学院831.6.2 系统工程在我国的发展及应用系统工程在我国的发展及应用上世纪50至60年代，我国的一些研究机构和著名学者为SE的研究与应用作了理论上的探讨、应用上的偿试和技术方法上的准备。其主要标志和集中代表是钱学森的工程控制论、华罗庚的统筹法和许国志的运筹学。1.6系统工程的形成与发展2023-5-7北京物资学院信息学院841.6.2 系统工程在我国的发展及应用系统工程在我国的发展及应用我国大规模地研究与应用SE是从70年代末、80年代初开始的。在我国改革开放和现代化建设中SE大有作为 60

32、年代初在DF型号研制中已用到计划与评审技术(PERT)，并在航天五院组建了总体设计部，初步实践就取得巨大成绩。我 国航天总投资分别只有日、法、美、前苏联的1/10、1/20、1/300、1/480，但至今稳坐第三把交椅，SE功不可没。1.6系统工程的形成与发展2023-5-7北京物资学院信息学院851.6.2 系统工程在我国的发展及应用系统工程在我国的发展及应用 1978年9月27日，钱学森、许国志、王寿云在文汇报发表题为“组织管理的技术系统工程”的长篇文章；从1978年起，西安交大、天津大学、清华大学、华中理工大学、大连理工大学等国内著名大学开始招收了第一批SE专业硕士研究生；1979.10

33、，首次SE大会召开，21位专家建议成立中国SE学会；1980年11月，中国系统工程学会在北京成立；1980年10月至1981年1月，中国科协、中央电视台会同中国系统工程学会、中国自动化学会联合举办“系统工程电视普及讲座（45讲）”，取得了良好的社会效果。1.6系统工程的形成与发展2023-5-7北京物资学院信息学院861.6.2 系统工程在我国的发展及应用系统工程在我国的发展及应用 70年代末以来，应用SE理论和方法来研究与解决我国的重大现实问题，在许多领域和方面取得了较好的效果，如：人口问题的定量研究及应用（始于1978年）1980 建立中国人口模型并完成百年人口预测。2000年中国的研究(

34、1983至1985年）全国和地区能源规划（始于1980年）全国人才和教育规划（始于1983年）农业系统工程（始于1980年）区域发展战略（始于1982年）投入产出表的应用（始于60年代和1976年）军事系统工程（始于1978年）水资源的开发利用（始于1978年）等。1.6系统工程的形成与发展2023-5-7北京物资学院信息学院871.6.2 系统工程在我国的发展及应用系统工程在我国的发展及应用普遍认识到：要对我国改革开放和国防现代化建设中的重大战略问 题作出明智而有远见的正确决策，真正实现决策民主化、科学化和管理现代化，需广泛运用SE方法统筹规划、S分 析、综合论证、科学决策，以确保社会经济稳

35、定、协调、快速发展。1.6系统工程的形成与发展1.6.2 系统工程在我国的发展及应用系统工程在我国的发展及应用2023-5-7北京物资学院信息学院88721,000第1章 系统与系统工程2023-5-7北京物资学院信息学院891.1 系统的概念系统的概念1.2 系统的分类系统的分类1.3 系统的结构与功能系统的结构与功能1.4 系统思想的发展与系统科学系统思想的发展与系统科学1.5 系统工程的概念系统工程的概念1.6 系统工程的形成与发展系统工程的形成与发展1.7 系统工程的理论体系系统工程的理论体系1.8 系统工程的应用与展望系统工程的应用与展望1.7系统工程的理论体系2023-5-7北京物

36、资学院信息学院90 钱学森院士非常重视研究系统科学体系、现代科学技术体系和人类知识体系。1981年，他描述了如下图所示的系统科学体系。1.7系统工程的理论体系2023-5-7北京物资学院信息学院91 钱学森院士指出：在系统科学这个部门中，系统工程属于工程技术，其理论基础是运筹学、控制论和信息论这三门技术科学。正在形成的、关于系统的一般理论-系统学，是系统科学这个部门中的基础科学。系统科学从各门系统工程到运筹学、控制论和信息论，再到系统学，形成现代科学技术体系中的一个分体系。这个分体系通向马克思主义哲学的桥梁，是经过现代科学技术大大丰富了的系统观。1.7系统工程的理论体系2023-5-7北京物资

37、学院信息学院92与系统工程发展有关的学科分支表与系统工程发展有关的学科分支表：创始人分支学科名称出现时间/年冯诺依曼冯贝塔朗菲CE香农N维纳冯贝塔朗菲钱学森AH哥德R别依曼MD曼萨诺维克WR阿会布R罗森L扎德I普里高津艾根JG米勒汤姆P齐格勒H哈肯对策论一般系统论信息论控制论开放系统理论工程控制论系统工程动态规划论一般系统的数学理论自组织系统原理自复制自动机模糊集与系统耗散结构理论超循环理论生命系统理论突变理论建模与仿真理论协同学194419451948194919541957195719611962196219651969197019701972197219721977第1章 系统与系统工程

38、2023-5-7北京物资学院信息学院931.1 系统的概念系统的概念1.2 系统的分类系统的分类1.3 系统的结构与功能系统的结构与功能1.4 系统思想的发展与系统科学系统思想的发展与系统科学1.5 系统工程的概念系统工程的概念1.6 系统工程的形成与发展系统工程的形成与发展1.7 系统工程的理论体系系统工程的理论体系1.8 系统工程的应用与展望系统工程的应用与展望1.8系统工程的应用与展望2023-5-7北京物资学院信息学院94系统思想朴素系统思想（、）中国 西方 近代系统思想（）机械系统为主 现代系统思想（）复杂系统为主 方法论硬系统方法论（）Hall方法论 软系统方法论（）Checkla

39、nd方法论 整合方法论（）东方系统方法论 方法运筹学方法软系统方法批判系统方法技术应用决策技术综合集成技术计算机仿真技术整合系统方法1.8系统工程的应用与展望2023-5-7北京物资学院信息学院95 1.8.1 系统工程的价值与应用系统工程的价值与应用1.SE的价值 SE具有的地位是S发展的战略 SE的价值 SE所能发挥的作用科学决策的有效工具 1.8系统工程的应用与展望2023-5-7北京物资学院信息学院961.8系统工程的应用与展望2023-5-7北京物资学院信息学院972)SE是科学决策的有效工具 对于规模庞大、因素众多、结构复杂、功能综合、目 标多样、S性很强的S开发任务，若再仅依赖于

40、 1.8系统工程的应用与展望2023-5-7北京物资学院信息学院98大型复杂S的开发任务的决策，应建立在SE基础上，依 靠领导者的大脑、智囊团（即SE机构）运用SE方法分析论 证，又经严格的科学决策程序完成的。由于实现了决策的 民主化、科学化，所以决策失误的概率要小的多。美国RAND(兰德)公司 1.8系统工程的应用与展望2023-5-7北京物资学院信息学院99 1.8.2 系统工程的应用领域系统工程的应用领域 社会系统工程 宏观经济系统工程 区域规划系统工程 环境生态系统工程 能源系统工程 水资源系统工程 交通运输系统工程 农业系统工程 工业及企业系统工程 工程项目管理系统工程 航空航天系统

41、工程 智力开发系统工程 人口系统工程 军事系统工程 信息系统工程 物流系统工程社会SE研究对象是整个社会，这是一个开放的复杂 巨S。目前正在探讨一种从定性到定量，综合运用多种学 科处理复杂巨S的方法论。经济SE主要研究宏观经济问题，如国家的经济发展 战略、综合发展规划、经济指标体系、产业结构分析、资源合理配置、经济政策分析、综合国力分析、世界经 济模型等。环境生态SE主要研究大气生态S、大地生态S、流域 生态S、森林与生物生态S、城市生态S的规划建设问题。73 企业SE主要研究市场预测、新产品开发、CIMS及并行工程、全面质量管理、成本效益分析等；农业SE主要研究农业发展战略、大农业和立体农业

42、的战略规划、农业结构分析、农业区域规划、农产品需求预测、农业政策分析等；教育SE主要研究人才需求预测、人才与教育发展规划、人才结构分析、教育政策分析等。军事SE主要研究国防发展战略、作战模拟、情报、通信和指挥自动化S、武器装备发展规划、国防经济学、军事运筹学等。74 2023-5-71021.8系统工程的应用与展望1.社会系统工程社会系统工程 组织管理社会建设的技术，它的研究对象是整个社会，是一个开放的巨系统，具有多层次、多区域、多阶段的特点。近年来，正在探讨一种从定性到定量，综合运用多种学科处理复杂巨系统的方法论。2.宏观经济系统工程宏观经济系统工程 运用系统工程的方法研究宏观经济系统的问题

43、，如国家的经济发展战略、综合发展规划、经济指标体系、投入产出分析、积累与消费比例分析、产业结构分析、消费结构分析、价格系统分析、投资决策分析、资源合理配置、经济政策分析、综合国力分析、世界经济模型等。2023-5-71031.8系统工程的应用与展望3.区域规划系统工程区域规划系统工程 运用系统工程的原理和方法研究区域发展战略、区域综合发展规划、区域投入产出分析、区域城镇布局和工农业合理布局、区域资源合理配置、区域投资规划、城市规划、城市水资源规划、城市公共交通规划与管理等。4.环境生态系统工程环境生态系统工程 研究大气生态系统、大地生态系统、流域生态系统、森林与生物生态系统、城市生态系统等系统

44、分析、规划、建设、防治等方面的问题，以及环境检测系统、环境计量预测模型等问题。2023-5-71041.8系统工程的应用与展望5.能源系统工程能源系统工程研究能源合理结构、能源图、能源需求预测、能源供应预测、能源开发规模预测、能源生产优化模型、能源合理利用模型、电力系统规划、节能规划、能源数据库等问题。6.水资源系统工程水资源系统工程 研究河流综合利用规划，流域发展战略和规划，农田灌溉系统规划与设计，城市供水系统优化模型，水能利用规划，水运规划，防洪规划，水污染控制等问题。2023-5-71051.8系统工程的应用与展望7.交通运输系统工程交通运输系统工程 研究铁路、公路、航运、航空综合运输规

45、划及其发展战略，铁路运输规划，铁路调度系统，公路运输规划，公路运输调度系统，航运规划，航运调度系统，空运规划，空运调度系统，综合运输规划，综合运输优化模型，综合运输效益分析。8.农业系统工程农业系统工程研究农业发展战略，大农业及立体农业的战略规划，农业结构分析，农业综合规划，农业区域规划，农业政策分析，农业投资规划，农产品需求预测，农业产品发展速度预测，农业投入产出分析，农作物合理布局，农作物栽培技术规划化，农业系统多层次开发模型等。2023-5-71061.8系统工程的应用与展望9.工业及企业系统工程工业及企业系统工程 研究工业动态模型，市场预测，新产品开发，组织均衡生产，生产管理系统，计划

46、管理系统，库存存贮模型，全面质量管理，成本核算系统，成本效益分析，财务分析，人机工程，提高生产率方法的系统化，组织理论，激励机制等。10.工程项目管理系统工程工程项目管理系统工程 研究工程项目的总体设计，可行性研究，国民经济评价，工程进度管理，工程质量管理，风险投资分析，可靠性分析，工程成本效益分析等。2023-5-71071.8系统工程的应用与展望11.科技管理系统工程科技管理系统工程 研究科学技术发展战略，科学技术预测，优先发展领域分析，科学技术长远发展战略，科学技术评价，科技人才规划，科技管理系统等。12.智力开发系统工程智力开发系统工程 研究人才需求预测，人才拥有量模型，人才规划模型，

47、教育规划模型，智力投资规划模型，人才结构分析，教育政策分析等。2023-5-71081.8系统工程的应用与展望13.人口系统工程人口系统工程 研究人口总目标，人口指数，人口指标体系，人口系统数学模型，人口系统动态特性分析，人口参数辨识，人口系统仿真，人口普查系统设计，人口政策分析，人口区域规划，人口系统稳定性，人口模型生命表等。14.军事系统工程军事系统工程 研究国防战略，作战模拟，情报，通讯与指挥系统，参谋系统，武器装备发展规划，后勤保障系统，国防经济学，军事运筹学等。2023-5-71091.8系统工程的应用与展望15.信息系统工程信息系统工程 运用系统工程理论和方法研究信息化及现代信息技

48、术发展战略、规划、政策，各级各类信息系统分析、开发、运行、更新及管理等。16.物流系统工程物流系统工程 以供应链和社会经济系统结构优化及高效运营为基础，研究企业物流系统、社会物流系统及其集成系统的战略、规划、优化、控制、管理等，强调以物流为核心，实现物流、商流、信息流、价值流的一体化。2023-5-71101.8系统工程的应用与展望1.8.3 系统工程的发展趋势系统工程的发展趋势1.日益向多学科渗透、交叉发展日益向多学科渗透、交叉发展 现代决策理论中不仅要应用数学方法，还要应用心理学和行为科学，同时还需要广泛应用计算机这个现代化工具，形成决策支持系统和以计算机为核心的决策专家系统。2.作为软科

49、学日益受到人们的重视作为软科学日益受到人们的重视 从20世纪70年代开始，人们在重视硬技术的同时也开始注重软技术，并探讨人在系统中的作用，对系统的研究也从硬件（Hardware）扩展到软件（Software），后来又提出“斡件（Orgware）”，即协调硬件与软件的技术，近年来又有人提出要研究“人件（Humanware）”，即探讨人类活动系统。北京物资学院信息学院2023-5-71111.8系统工程的应用与展望2.作为软科学日益受到人们的重视作为软科学日益受到人们的重视 系统工程的研究对象往往可以分为“硬系统”和“软系统”两类。“硬系统”一般是偏工程、物理型的，它们的机理比较清楚，因而比较容易

50、使用数学模型来描述，有较多的定量方法可以计算出系统的最优解。“软系统”一般是偏社会、经济的系统，它们的机理比较模糊，完全用数学模型来描述比较困难，需要用定量与定性相结合的方法来处理北京物资学院信息学院2023-5-71121.8系统工程的应用与展望3.系统工程理论和方法不断发展与完善系统工程理论和方法不断发展与完善 近年来，模糊决策理论、多目标决策和风险决策的理论和方法、智能化决策支持系统、系统动力学、层次分析法、情景分析法、冲突分析、柔性系统分析、计算机决策支持系统、计算机决策专家系统等方法层出不穷，展示了系统工程广阔的发展远景。北京物资学院信息学院2023-5-7113思考题思考题1.简述