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1、系统工程系统工程 （Systems Engineering,SE）一种科学的系统决策方法论一种科学的系统决策方法论管理系统工程方法论及其应用管理系统工程方法论及其应用姬晓辉姬晓辉武汉大学经济与管理学院武汉大学经济与管理学院系统工程的应用举例系统工程的应用举例三峡水利工程三峡水利工程是是我我国国建建国国以以来来最最大大的的工工程程项项目目，它它的的论论证证、组组织织、实实施施与与管管理理可可以以说说就就是是一一个个庞庞大大的的系系统统工工程程问问题题，这这项项工工程程涉涉及及到到了了国国家家及及地地方方的的众众多多部部门门，如如水水利利、电电力力、能能源源、文文物物、生生态态、移移民民等等等等，
2、涉涉及及到到几几个个省省的的上上百百个个县县市市，同同时时实实施施过过程程要要由由众众多多单单位位共共同同努努力力，时时间间横横跨跨将将近近2020年年，如如此此的的工工程程必必然然需需要要一一种种统统观观全全局局的的系系统统方方法法来来对对待待，系系统统工工程程可可以说是最为有效的一种组织方法。以说是最为有效的一种组织方法。系统工程的应用举例系统工程的应用举例对对于于我我们们今今天天生生活活中中所所关关心心的的各各种种社社会会经经济济问问题题，如如经经济济改改革革、价价格格问问题题、体体制制改改革革及及各各种种政政策策的的出出台台都都是是要要经经过过充充分分的的系系统统的的论论证证，这这些些
3、都都与与系系统统工工程有关。例如：程有关。例如：粮粮食食价价格格的的调调整整：影影响响肉肉、菜菜、生生活活用用品品等等等等，从从而影响整个社会的物价。而影响整个社会的物价。燃料能源价格：影响原材料、产品及整个物价燃料能源价格：影响原材料、产品及整个物价银银行行利利率率：影影响响消消费费与与积积累累，反反应应了了国国家家的的经经济济政政策策外外汇汇牌牌价价：主主要要用用于于调调节节进进出出口口政政策策，同同时时反反应应了了一个国家的经济实力一个国家的经济实力系统工程的应用举例系统工程的应用举例将将来来在在我我们们的的实实际际工工作作中中，我我们们会会遇遇到到许许许许多多多多的系统工程问题，比如：
4、的系统工程问题，比如：企企业业的的长长远远规规划划：综综合合考考虑虑企企业业发发展展、实实力力、原原材料、能源、技术、市场、国家政策等。材料、能源、技术、市场、国家政策等。新新产产品品开开发发：考考虑虑市市场场、企企业业开开发发技技术术与与实实力力、销售网络、经济条件等销售网络、经济条件等区域规划：考虑区域特征、交通、历史、地理等区域规划：考虑区域特征、交通、历史、地理等大项目管理：经过立项、论证、实施、大项目管理：经过立项、论证、实施、Why?时代特征及社会发展趋势时代特征及社会发展趋势 经济全球化经济全球化 动态市场带来挑战和机会（变化）动态市场带来挑战和机会（变化）社会加速信息化社会加速
5、信息化 创新开始成为时代的最强音创新开始成为时代的最强音 社会进入合作竞争新时代社会进入合作竞争新时代 （COOPETITIONCOOPETITION；GUANXIGUANXI）可持续发展引起普遍关注可持续发展引起普遍关注 引言:Why“要学一点要学一点系统工程系统工程”引言:Why管理科学的发展与管理人才培养管理科学的发展与管理人才培养管理科学发展的管理科学发展的“制高点制高点”系统化系统化管理管理 T T 型人才型人才 钱学森、许国志、汪应洛钱学森、许国志、汪应洛引言:What/WhenWhat/When?SESE是以大规模复杂系统（特别是管理系统）是以大规模复杂系统（特别是管理系统）为研
6、究对象，在系统理论、管理科学及其运筹为研究对象，在系统理论、管理科学及其运筹学等学科基础上形成的一门交叉学科。通过学学等学科基础上形成的一门交叉学科。通过学习，主要使学生掌握分析与解决各种管理系统习，主要使学生掌握分析与解决各种管理系统问题的思想、程序和方法。问题的思想、程序和方法。引言:Who/WhereWho/Where?Who Who 学生学生为主体，教师为主导。为主体，教师为主导。WhereWhere 将课堂内将课堂内外外的学习结合起来！的学习结合起来！引言:HowHow?建议建议 注重系统思考注重系统思考 坚持问题导向坚持问题导向 采用系统化方法采用系统化方法教学参考书教学参考书：汪
7、应洛主编，系统工程（第汪应洛主编，系统工程（第3 3版），机械工版），机械工业出版社，业出版社，2003.82003.8一一 系统工程概述系统工程概述一一.系统工程的产生、系统工程的产生、发展及应用发展及应用二二.系统工程的研究对象系统工程的研究对象三三.系统工程的概念与特点系统工程的概念与特点(一一)系统思想及系统理论的产生与发展系统思想及系统理论的产生与发展 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：“只见森林只见森林”（朴素的系统思想）阶段（朴素的系统思想）阶段“只见只见树木树木”阶段阶段“先见森林，后见树木先见森林，后见树木”（科学（科学的系统思想）阶段。的系
8、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。一.系统工程的产生系统工程的产生、发展及应用发展及应用系统思想及系统理论的产生与发展 整体思想和联系思想是科学系统思是科学系统思想的核心与实质。想的核心与实质。一般系统论、控制论、信息论、耗散结构理论、协同学及自组织理论等是是系统理论的重要内容和系统理论的重要内容和SE的理论基础。的理论基础。(二)系统工程的发展概况阶段阶段年代（份）年代（份）重大工程实践或事件重大工程实践或事件重要理论与方法贡献重要理论与方法贡献I1930美国发展与研究美国发展与研究广
9、播电视广播电视正式提出系统方法（正式提出系统方法（Systems approach）的概念）的概念1940美国实施彩电开美国实施彩电开发计划发计划采用系统方法，并取得巨大成采用系统方法，并取得巨大成功功美国美国Bell电话公司电话公司开发微波通讯系开发微波通讯系统统正式使用系统工程（正式使用系统工程（Systems Engineering）一词）一词II第二次世界第二次世界大战期间大战期间英、美等国的反英、美等国的反空袭等军事行动空袭等军事行动产生军事运筹学（产生军事运筹学（Military Operations Research）,也即军也即军事系统工程事系统工程本世纪本世纪40年年代代美国
10、研制原子弹美国研制原子弹的的“曼哈顿计划曼哈顿计划”运用运用SE，并推动了其发展，并推动了其发展1945美国空军建立兰美国空军建立兰德（德（RAND）公司）公司曾经提出系统分析（曾经提出系统分析（Systems analysis）概念，强调了其重要）概念，强调了其重要性性III40年代后期到年代后期到50年代初期年代初期运筹学的广泛运用与发展、控制论的创立与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，为应用、电子计算机的出现，为SE奠定了重奠定了重要的学科基础要的学科基础IV1957H.Good和和 R.E.Machol发表第一发表第一部名为系统工程部名为系统工程的著作的著作
11、系统工程学科形成的标志系统工程学科形成的标志1958美国研制北极星导弹美国研制北极星导弹潜艇潜艇提出提出PERT（网络优化技术）（网络优化技术），这是最早的系统工程技术，这是最早的系统工程技术之一。之一。1965R.E.Machol编著系编著系统工程手册统工程手册表明系统工程的实用化和规表明系统工程的实用化和规范化范化美国自动控制学家美国自动控制学家L.A.Zedeh提出提出“模模糊集合糊集合”概念概念为现代为现代SE奠定了重要的数奠定了重要的数学基础学基础1961-1972美国实施美国实施“阿波罗阿波罗”登月计划登月计划使用了多种使用了多种SE方法，其成方法，其成功极大地提高了功极大地提高了
12、SE的地位的地位IV1957H.Good和和 R.E.Machol发表第发表第一部名为系统工程的著一部名为系统工程的著作作系统工程学科形成的标志系统工程学科形成的标志1958美国研制北极星导弹潜艇美国研制北极星导弹潜艇提出提出PERT（网络优化技术），（网络优化技术），这是最早的系统工程技术之一。这是最早的系统工程技术之一。1965R.E.Machol编著系统工程编著系统工程手册手册表明系统工程的实用化和规范化表明系统工程的实用化和规范化美国自动控制学家美国自动控制学家L.A.Zedeh提出提出“模糊集合模糊集合”概念概念为现代为现代SE奠定了重要的数学基础奠定了重要的数学基础1961-197
13、2美国实施美国实施“阿波罗阿波罗”登月计登月计划划使用了多种使用了多种SE方法，其成功极大方法，其成功极大地提高了地提高了SE的地位的地位V1972国际应用系统分析研究国际应用系统分析研究所（所（IIASA）在维也纳）在维也纳成立成立SE的应用开始从工程领域的应用开始从工程领域进入到社会经济领域，并进入到社会经济领域，并发展到了一个重要的新阶发展到了一个重要的新阶段。段。70年代年代SE的广泛应用在国际上达到高潮的广泛应用在国际上达到高潮VI80年代年代SE在国际上稳定发展、在中国的研究与应用达到高在国际上稳定发展、在中国的研究与应用达到高潮潮(三)系统工程在我国的发展及应用 上世纪上世纪50
14、50至至6060年代，我国的一些研究机构和年代，我国的一些研究机构和著名学者为著名学者为SESE的研究与应用作了理论上的探讨、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和集中代表是钱学森的工程控制论、华罗庚钱学森的工程控制论、华罗庚的统筹法和许国志的运筹学。的统筹法和许国志的运筹学。我国大规模地研究与应用我国大规模地研究与应用SESE是从是从7070年代末、年代末、8080年代初开始的。年代初开始的。1978 1978 1978 1978年年年年9 9 9 9月月月月27272727日，日，日，日，钱学森、许国
15、志、王寿云在文钱学森、许国志、王寿云在文汇报发表题为汇报发表题为“组织管理的技术组织管理的技术系统工程系统工程”的的长篇文章；长篇文章；从从从从1978197819781978年起，年起，年起，年起，西安交大、天津大学、清华大学、华西安交大、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了第一批SE专业硕士研究生；专业硕士研究生；1980198019801980年年年年11111111月，月，月，月，中国系统工程学会在北京成立；中国系统工程学会在北京成立；1980198019801980年年年年10101010月至月至
16、月至月至1981198119811981年年年年1 1 1 1月，月，月，月，中国科协、中央电视台会中国科协、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同中国系统工程学会、中国自动化学会联合举办“系系统工程电视普及讲座（统工程电视普及讲座（45讲）讲）”，取得了良好的社会，取得了良好的社会效果。效果。70 70年代末以来，年代末以来，应用应用SESE理论和方法来研究与解决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：的效果，如：人口问题的定量研究及应用（始于人口问题的定量研究及应用（始于19781978
17、年）、年）、20002000年中国的研究年中国的研究(1983(1983至至19851985年）年）、全国和地区能源规划（始于、全国和地区能源规划（始于19801980年）、全国年）、全国人才和教育规划（始于人才和教育规划（始于19831983年）、农业系统工年）、农业系统工程（始于程（始于19801980年）、区域发展战略（始于年）、区域发展战略（始于19821982年）、投入产出表的应用（始于年）、投入产出表的应用（始于6060年代和年代和19761976年）、军事系统工程（始于年）、军事系统工程（始于19781978年）、水资源年）、水资源的开发利用（始于的开发利用（始于19781978
18、年）等。年）等。90 90年代以来，年代以来，系统工程在与企业发展结合、与现系统工程在与企业发展结合、与现代信息技术结合、与实施可持续发展战略结合、与思代信息技术结合、与实施可持续发展战略结合、与思维科学结合等方面已具有初步结果和强劲势头。维科学结合等方面已具有初步结果和强劲势头。(一一)SE)SE的研究对象是大规模复杂系统的研究对象是大规模复杂系统该类系统的主要特点有：该类系统的主要特点有：规模庞大、规模庞大、结构复杂、属性及目标多样、一般为人结构复杂、属性及目标多样、一般为人-机系统、经济性突出等。机系统、经济性突出等。二二.系统工程的研究对象系统工程的研究对象(二二)系统的概念系统的概念
19、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要素所构成，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。且具有特定功能、结构、环境的整体。2.2.系统的属性系统的属性 整体性、关联性、环境适应性。整体性、关联性、环境适应性。3.3.管理系统管理系统 (参见思考题参见思考题1 1、3)3)管理系统问题举例国家政策市场研究技术经济预测竞争状况企业能力资金来源资源条件社会需求生产可能生产组织与控制物、财、人、信息生产控制库存控制质量控制成本控制资金回收产品销售服务调查经营目标产品开发经营计划生产技术准备技术文件劳动力劳动手段劳动对象环境分析经营决策与计划投入转换产
20、出图11工业企业生产经营活动过程示意图(三三)系统的类型系统的类型 自然系统与人造系统 实体系统与概念系统 动态系统与静态系统 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 三.SE的内容与特点所谓所谓SESE，是用来开发、运行、革新一个是用来开发、运行、革新一个大规模复杂系统所需大规模复杂系统所需思想、程序、方法思想、程序、方法的总的总和（或总称）。和（或总称）。SESE强调以下基本观点：强调以下基本观点：(1)(1)整体性和系统化观点整体性和系统化观点（前提）（前提）(2)(2)总体最优或平衡协调观点总体最优或平衡协调观点（目的）（目的）(3)(3)
21、多种方法综合运用的观点多种方法综合运用的观点（手段）（手段）(4)(4)问题导向及反馈控制观点问题导向及反馈控制观点（保障）（保障）思考讨论题1、选择一个你所熟悉的系统问题说明：(1)系统的功能及其要素；(2)系统的环境及输入、输出；(3)系统的结构(最好用框图表达)；(4)系统的功能与结构、环境的关系。2、说明系统一般属性的含义，并据此归纳出若干系统思想或观点；3、管理系统有何特点?为什么说现代管理系统是典型的(大规模)复杂系统?4、请总结系统工程(学)的特点。5、结合系统工程应用领域，说明系统工程在你所学专业领域的可能应用及其前景。系统概念的形成系统概念的形成公元前古希腊对宇宙大系统的认识
22、公元前古希腊对宇宙大系统的认识我国西周时期的我国西周时期的“阴阳二气阴阳二气”及金、木、及金、木、水、火、土水、火、土“五行五行”东汉时期形成的东汉时期形成的“二十四节气二十四节气”周秦到西汉时期的周秦到西汉时期的“皇帝内经皇帝内经”。系统的定义系统的定义系统可被定义为具有一定功能的、相互间具有系统可被定义为具有一定功能的、相互间具有有机联系的由许多要素或构成部分组成的一个有机联系的由许多要素或构成部分组成的一个整体。整体。一台机器、一个部门、一项计划、一个研究项一台机器、一个部门、一项计划、一个研究项目、一种组织、一套制度都可以看成一个系统目、一种组织、一套制度都可以看成一个系统系统的存在具
23、有普遍性系统的存在具有普遍性系统的概念是相对的而不是绝对的，它没有绝系统的概念是相对的而不是绝对的，它没有绝对规模的界限对规模的界限2 2、系统的特性、系统的特性阶层性阶层性整体性整体性集合性集合性相关性相关性目的性目的性环境适应性环境适应性.系统工程研究系统的特性系统工程研究系统的特性可控性可控性动态性动态性复杂性复杂性自律性自律性.3 3、系统的各种形态、系统的各种形态 自自然然界界所所面面临临的的系系统统是是各各种种各各样样的的，它它们们以以各各种种各各样样的的形形态态存存在在于于这这个个五五彩彩缤缤纷纷的的世世界界。因因此此，我我们们就就可可以以按按照照系系统统在在自自然然界界存存在在
24、的的形形态态及及性性质质，将将系系统统分为各种各样的类型。分为各种各样的类型。自然系统与人工系统自然系统与人工系统自然系统是由自然发生而产生与形成的系统，这类自然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、系统的组成部分是自然物（山、海、河流、矿物、植物及动物等）所自然形成的系统。像海洋系统、植物及动物等）所自然形成的系统。像海洋系统、矿藏系统、生态系统、太阳系、宇宙系等，都属于矿藏系统、生态系统、太阳系、宇宙系等，都属于自然系统。自然系统。人工系统是人们将有关元素，按其属性和相互关系人工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，亦即用人工
25、方法建立起来的系统。组合而成的系统，亦即用人工方法建立起来的系统。例如，人类对自然物质通过加工，用人工方法制造例如，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各种工程系统；人出来的工具和机械装置等构成的各种工程系统；人类通过人为地规定的组织、制度、步骤、手续等建类通过人为地规定的组织、制度、步骤、手续等建立起来的各种管理系统和社会系统；人类通过对自立起来的各种管理系统和社会系统；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。来的科学体系和技术体系等都属于人工系统。实体系统与概念
26、系统 所所谓谓实实体体系系统统，是是指指以以物物理理状状态态的的存存在在物物作作为为组组成成要要素素的的系系统统，这这些些实实体体占占有有一一定定空空间间，如如自自然然界界的的矿矿物物、生生物物，生生产产部部门门的的机机械械设设备备、原原始始材材料料等等。由由于于自自然然物物都都为为实实实实在在在在的的存存在在物，因此，实体系统亦称为硬件系统物，因此，实体系统亦称为硬件系统与与实实体体系系统统相相对对应应的的是是概概念念系系统统，它它是是由由概概念念、原原理理、假假说说、方方法法、计计划划、制制度度、程程序序等等非非物物质质实实体体构构成成的的系系统统，如如管管理理系系统统、科科学学技技术术体
27、体系系、教教育育系系统统、文文化化系系统统等等。由由于于概概念念系系统统，对对应应着着的的多多是是人人们们对对自自然然界界的的认认识识和和假假设设，因因此概念系统亦称为软件系统。此概念系统亦称为软件系统。动态系统和静态系统动态系统和静态系统动动态态系系统统就就是是系系统统的的状状态态变变量量是是随随时时间间不不断断变变化化的的，即即系系统统的的状状态态变变量量是是时时间间的的函函数数。例例如如，学学校校就就是是一一个个动动态态系系统统，它它不不仅仅有有建建筑筑物物，还还有有教教师师和和学学生生。企企业业也也是是动动态态系系统统的的一一个个典典型型例子例子静静态态系系统统则则是是表表征征系系统统
28、运运行行规规律律的的数数学学模模型型中中不不含含有有时时间间因因素素，即即模模型型中中的的变变量量不不随随时时间间而而变变化化，它它是是动动态态系系统统的的一一种种极极限限状状态态，即即处处于于稳定的系统。例如大桥、公路、房屋等。稳定的系统。例如大桥、公路、房屋等。孤立系统、封闭系统与开放系统 所所谓谓孤孤立立系系统统指指的的是是系系统统与与外外界界环环境境既既不不可可能能进进行行物物质质交交换换，也也不不可可能能进进行行信信息息、能能量量交交换换。换换句句话话说说，系系统统内内部部的的物物质质和和信信息息能能量量不不能能传传至至外外部部，外外界界环环境境的的物物质质和和信信息息能能量量也也不
29、不能能传传至系统内部。至系统内部。封封闭闭系系统统是是指指系系统统与与外外界界环环境境之之间间可可以以进进行行信信息、能量交换，但不能进行物质交换。息、能量交换，但不能进行物质交换。开放系统是指系统与外界环境有信息、物质和开放系统是指系统与外界环境有信息、物质和能量交互作用的系统。能量交互作用的系统。示例SSS物资流信息流普通系统、大系统、巨系统、简单系统与复杂系统 从从系系统统的的规规模模进进行行分分类类，系系统统有有大大小小之之分分，可可分分为为普普通通系系统统、大大系系统统及及巨巨系系统统；从从系系统统的的复复杂杂程程度度来来分分，系系统统又又可可分分为为简单系统与复杂系统。简单系统与复
30、杂系统。面向对象区分的各种系统形态面向对象区分的各种系统形态物质系统、人类系统及方法步骤系统物质系统、人类系统及方法步骤系统作业系统和管理系统作业系统和管理系统社会经济系统社会经济系统 经营系统经营系统 根据具体对象划分的各种系统根据具体对象划分的各种系统:工业系统、运输系统、交通系统、通信系统、物资工业系统、运输系统、交通系统、通信系统、物资流通系统、金融系统、能源系统等以产业区分系统流通系统、金融系统、能源系统等以产业区分系统的形态，或按消费生活系统、医疗系统、军事系统的形态，或按消费生活系统、医疗系统、军事系统和教育系统等和教育系统等 4、企业的系统模型、企业的系统模型处理反馈扰动输入输
31、出几个要素几个要素环境与界限环境与界限 投入性质投入性质 流量与流向流量与流向 转化过程转化过程 产出的形式产出的形式三、系统工程 要要作作出出科科学学的的决决策策就就必必须须依依赖赖于于系系统统可可靠靠的的科科学学决决策策方方法法，系系统统工工程程便便是是处处理理决决策策问问题题的的基基础础理理论论指指导导，它它将将所所处处理理的的问问题题作作为为一一个个完完整整的的系系统统进进行行处处理理，强强调调决决策策系系统统整整体体目目标标的的综综合合最最优优化化;系系统统工工程程借借助助于于自自然然科科学学与与工工程程技技术术的的方方法法，来来处处理理各各种种社社会会系系统统，将将人人类类在在长长
32、期期开开发发自自然然系系统统和和改改造造社社会会系系统统的的实实践践中中所所形形成成的的整整体体最最优优化化系系统统观观念念应应用用于于其其求求解解问问题题的的全全过过程程之之中中，从从而而保保证了所解决问题的全面周到与科学合理。证了所解决问题的全面周到与科学合理。1 1、“系统工程系统工程”的含义的含义19781978年年我我国国著著名名学学者者钱钱学学森森指指出出：“系系统统工工程程是是组组织织管管理理系系统统的的规规划划、研研究究、设设计计、制制造造、试试验验和和使使用用的的科科学学方方法法，是是一一种种对对所所有有系系统统都都具具有有普普遍遍意意义义的的方方法法”。1、“系统工程系统工
33、程”的含义的含义19771977年年日日本本学学者者三三浦浦武武雄雄指指出出：“系系统统工工程程与与其其他他工工程程学学不不同同之之点点在在于于它它是是跨跨越越许许多多学学科科的的科科学学，而而且且是是填填补补这这些些学学科科边边界界空空白白的的一一种种边边缘缘学学科科。因因为为系系统统工工程程的的目目的的是是研研制制一一个个系系统统，而而系系统统不不仅仅涉涉及及到到工工程程学学的的领领域域，还还涉涉及及社社会会、经经济济和和政政治治等等领领域域，所所以以为为了了适适当当地地解解决决这这些些领领域域的的问问题题，除除了了需需要要某某些些纵纵向向技技术术以以外外，还还要要有有一一种种技技术术从从
34、横横的的方方向向把把它它们们组组织织起起来来，这这种横向技术就是系统工程种横向技术就是系统工程”。1 1、“系统工程系统工程”的含义的含义19751975年年美美国国科科学学技技术术辞辞典典的的论论述述为为：“系系统统工工程程是是研研究究复复杂杂系系统统设设计计的的科科学学，该该系系统统由由许许多多密密切切联联系系的的元元素素所所组组成成。设设计计该该复复杂杂系系统统时时，应应有有明明确确的的预预定定功功能能及及目目标标，并并协协调调各各个个元元素素之之间间及及元元素素和和整整体体之之间间的的有有机机联联系系，以以使使系系统统能能从从总总体体上上达达到到最最优优目目标标，在在设设计计系系统统时
35、时，要要同同时时考考虑虑到到参参与与系系统统活活动动的的人人的的因因素素及其作用。及其作用。”2 2、系统工程定义、系统工程定义系统工程就是从系统的观点出发，跨学系统工程就是从系统的观点出发，跨学科的考虑问题，运用工程的方法去研究科的考虑问题，运用工程的方法去研究和解决各种系统问题，以实现系统目标和解决各种系统问题，以实现系统目标的综合最优化。的综合最优化。系统观念系统观念系统的观念就是整体最优的观念，它是系统的观念就是整体最优的观念，它是在人类认识社会、认识自然的过程中形在人类认识社会、认识自然的过程中形成的整体观念，或者称之为全局观念。成的整体观念，或者称之为全局观念。“丁渭工程丁渭工程”
36、修建用的砖瓦修建用的砖瓦水的来源水的来源建筑石材、木材的运输建筑石材、木材的运输废墟的排除与清理废墟的排除与清理工程观念工程观念工程的观念是在人们处理自然、改造自然的社会生工程的观念是在人们处理自然、改造自然的社会生产过程中所形成的工程方法论，传统的工程观念是产过程中所形成的工程方法论，传统的工程观念是指生产技术的实践而言，而且以硬件为目标与对象，指生产技术的实践而言，而且以硬件为目标与对象，如机械工程、电气工程、铁路工程、水利工程等。如机械工程、电气工程、铁路工程、水利工程等。系统工程将这一观念和方法应用于社会系统中，其系统工程将这一观念和方法应用于社会系统中，其所处理的对象不仅包含传统工程
37、观念中的自然对象所处理的对象不仅包含传统工程观念中的自然对象（即硬件），而是在传统的工程观念的基础上增添（即硬件），而是在传统的工程观念的基础上增添了新的内容，也即以软件为目标与对象。实际上，了新的内容，也即以软件为目标与对象。实际上，系统工程所讨论的工程是泛指一切有人参与的、以系统工程所讨论的工程是泛指一切有人参与的、以改变系统某一特征为目标的，从命题到出成果的工改变系统某一特征为目标的，从命题到出成果的工作过程。系统工程使得人们能够以工程的观念和方作过程。系统工程使得人们能够以工程的观念和方法研究和解决各种社会系统问题。法研究和解决各种社会系统问题。3 3、系统工程的理论基础、系统工程的理
38、论基础从从系系统统工工程程的的定定义义可可以以看看出出，系系统统工工程程是是一一门门跨跨学学科科的的边边缘缘性性交交叉叉学学科科，它它包包括括自自然然、社社会会及及工工程程设设计计分分析析等等方方面面的的知知识识，它它是是由由一一般般系系统统论论、大大系系统统理理论论、经经济济控控制制论论、运运筹筹学学等等学学科科相相互互渗渗透透、交叉发展而形成的。交叉发展而形成的。系统科学与系统工程系统科学与系统工程系统科学是用统一的系统方法研究任何控制论系统科学是用统一的系统方法研究任何控制论系统的行为和控制的学科领域，它主要研究有系统的行为和控制的学科领域，它主要研究有组织的大系统或一般系统的运动和量变
39、规律组织的大系统或一般系统的运动和量变规律系统科学分为：系统方法论、系统理论和系统系统科学分为：系统方法论、系统理论和系统工程工程系统工程是系统科学的应用部分，是系统科学系统工程是系统科学的应用部分，是系统科学中与社会经济决策和工程管理关系最密切的一中与社会经济决策和工程管理关系最密切的一部分部分系统工程的理论基础系统工程的理论基础一般系统论一般系统论大系统理论大系统理论经济控制论经济控制论运筹学运筹学哲学和社会科学哲学和社会科学计算机科学计算机科学各门专业科学和工程技术各门专业科学和工程技术4 4、系统工程学科性质、系统工程学科性质在科学技术体系结构中，系统工程属于工程技术，是在科学技术体系
40、结构中，系统工程属于工程技术，是一门新兴的交叉学科一门新兴的交叉学科系统工程是以研究大规模复杂系统为对象的一门交叉系统工程是以研究大规模复杂系统为对象的一门交叉学科，它是把自然科学和社会科学的某些思想、理论、学科，它是把自然科学和社会科学的某些思想、理论、方法、策略和手段等根据方法、策略和手段等根据 总体协调的需要，有机地联总体协调的需要，有机地联系起来，把人们的生产、科研或经济活动有效地组织系起来，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和计算起来，应用定量分析和定性分析相结合的方法和计算机等技术工具，对系统的构成要素、组织结构、信息机等技术工具，对系统
41、的构成要素、组织结构、信息交换和反馈控制等功能进行分析、设计、制造和服务，交换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，以从而达到最优设计、最优控制和最优管理的目的，以便最充分地发挥人力、物力的潜力，通过各种组织管便最充分地发挥人力、物力的潜力，通过各种组织管理技术，时局部和整体之间的关系协调配合，以实现理技术，时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系统的综合最优化系统工程与一般工程比较的特点系统工程与一般工程比较的特点研研究究的的对对象象广广泛泛，包包括括人人类类社社会会、生生态态环环境、自然现象和组织管理等；境、自然现象和组织管
42、理等；系统工程是一门跨学科的边缘学科；系统工程是一门跨学科的边缘学科；在在处处理理复复杂杂的的大大系系统统时时，常常采采用用定定性性分分析析和定量计算相结合的方法。和定量计算相结合的方法。5、系统工程的发展、系统工程的发展“孙子兵法孙子兵法”;四川都江堰工程四川都江堰工程;系统工程的萌芽时期可追溯到系统工程的萌芽时期可追溯到20世纪初的世纪初的F.W.泰勒泰勒(F.W.Taylor）系统）系统;1940年，丹麦哥本哈根电话公司的厄兰（年，丹麦哥本哈根电话公司的厄兰（A.K.Erlang）和美国）和美国贝尔电话公司的莫利纳贝尔电话公司的莫利纳(E.C.Molina)将研制自动交换机的工作将研制自
43、动交换机的工作划分为规划、研究、开发、应用和通用工程五个阶段，提出排划分为规划、研究、开发、应用和通用工程五个阶段，提出排队论队论第二次世界大战时期，一些科学工作者以大规模军事行动为对第二次世界大战时期，一些科学工作者以大规模军事行动为对象，提出了解决战争问题的一些决策和对策的方法和工程手段，象，提出了解决战争问题的一些决策和对策的方法和工程手段，产生了运筹学产生了运筹学；战后迅速扩展到一般经营管理方面；如；战后迅速扩展到一般经营管理方面；如“曼曼哈顿工程哈顿工程”1945年年,美国军部建立兰德公司美国军部建立兰德公司(Rand),总结开发了许多系统数总结开发了许多系统数学分析法学分析法,奠定
44、了今天系统工程的基础奠定了今天系统工程的基础1957年年,美国学者顾杰美国学者顾杰(H.Goode)和马可尔和马可尔(R.Machol)合著系合著系统工程学统工程学(Systems Engineering),理论上首次总结理论上首次总结系统工程的发展系统工程的发展6060年代，电子计算机的普及，提供了强有力的年代，电子计算机的普及，提供了强有力的运算工具和信息处理手段运算工具和信息处理手段,系统工程在各领域系统工程在各领域开始形成独立的解决问题的体系开始形成独立的解决问题的体系,扩大了理论扩大了理论和实践的影响范围和实践的影响范围历时历时1111年的年的“阿波罗登月计划阿波罗登月计划”成功成功
45、,引起了引起了人们对系统工程的广泛关注人们对系统工程的广泛关注7070年代以来年代以来,系统工程得到迅速的普及与发展系统工程得到迅速的普及与发展,各大专院校开设系统工程课程各大专院校开设系统工程课程,各国成立系统各国成立系统工程研究所工程研究所系统工程在我国的发展系统工程在我国的发展2020世纪世纪5050年代年代,中科院钱学森、许志国教中科院钱学森、许志国教授创导下，建立第一个运筹学小组授创导下，建立第一个运筹学小组6060年代著名数学家华罗庚大力推广优选年代著名数学家华罗庚大力推广优选法、统筹法；系统工程在国防武器装备法、统筹法；系统工程在国防武器装备研制方面取得显著成效研制方面取得显著成
46、效19801980年成立中国系统工程学会，系统工年成立中国系统工程学会，系统工程在各个领域广泛应用并取得了许多成程在各个领域广泛应用并取得了许多成果果6、系统工程的应用范围、系统工程的应用范围应用范围自然对象的系统宇宙气象、灾害国土、资源农林渔业人体对象的系统生理、病理脑、神经、心理医疗产业系统技术发展工业设备网络系统服务系统交通控制经营管理社会系统国际系统国家行政地区社会文化、教育系统工程的应用分支系统工程的应用分支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，是一个巨系统。研究对象是整个社会，是一个巨系统。社会系统具有多层次、多区域、
47、多阶段社会系统具有多层次、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到定量，综合运用多种学科处理复杂巨系统的方法论。系统的方法论。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运用系统工程的方法研究宏观经济系统的问题，如国家的经济发展战略、综合的问题，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、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、投析、消费结构分析、价格系统分析、投资决策分析、资源合理配
48、置、经济政策资决策分析、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。分析、综合国力分析、世界经济模型等。区域规划区域规划系统工程系统工程运用系统工程的原理和方法研究区域发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、城市划、城市规划、城市水资源规划、城市公共交通规划与管理等。公共交通规划与管理等。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、
49、流研究大气生态系统、大地生态系统、流域生态系统、森林与生物生态系统、城域生态系统、森林与生物生态系统、城市生态系统等系统分析、规划、建设、市生态系统等系统分析、规划、建设、防治等方面的问题，以及环境检测系统、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。环境计量预测模型等问题。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、能源模型、电力系统规划、节能规划、能源数据库等问
50、题。数据库等问题。水资源水资源系统工程系统工程 研究河流综合利用规划、流域发展战略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、市供水系统优化模型、水能利用规划、水运规划、防洪规划、水污染控制等问水运规划、防洪规划、水污染控制等问题。题。交通运输系统工程交通运输系统工程 研究铁路、公路、航运、航空综合运输研究铁路、公路、航运、航空综合运输规划及其发展战略，铁路运输规划及其规划及其发展战略，铁路运输规划及其调度系统，公路运输规划及其调度系统，调度系统，公路运输规划及其调度系统，航运规划及其调度系统，空运规划