引言及系统工程概述.pptx
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。第1页/共135页Why?1.丁谓修复皇宫；2.田忌赛马；3.三峡建设4.第2页/共135页丁谓修复皇宫的故事宋朝梦溪笔谈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、石材等第3页/共135页建筑材料，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，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，丁谓在解决问题时，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，从中找到他们之间的有机联系，从而解决了问题。第4页/共135页田忌赛马战国时期齐王和田忌赛马 各从自己上等马 、中等马 、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，用中等马对下等马，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，选最优方案，到最后实施的对策策略第5页/共135页都江堰水利工程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作用，才能导岷江之急流，化害为利，灌溉良田500多万亩。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。第6页/共135页岷江内江外江都江堰市第7页/共135页都江堰工程第8页/共135页第9页/共135页思考1 1作作作作为为为为一一一一项项项项系系系系统统统统工工工工程程程程，鱼鱼鱼鱼嘴嘴嘴嘴、飞飞飞飞沙沙沙沙堰堰堰堰和和和和宝宝宝宝瓶瓶瓶瓶口口口口是是是是都都都都江江江江堰堰堰堰渠渠渠渠首首首首工工工工程程程程的的的的三三三三大大大大主主主主体体体体工工工工程程程程，请请请请你你你你利利利利用用用用系系系系统统统统结结结结构构构构功功功功能能能能相相相相关关关关规规规规律律律律来来来来说说说说明明明明这这这这三三三三者者者者是是是是如如如如何协作，从而起到清除泥沙和防御洪水的作用的？何协作，从而起到清除泥沙和防御洪水的作用的？何协作，从而起到清除泥沙和防御洪水的作用的？何协作，从而起到清除泥沙和防御洪水的作用的？2 2 在在在在当当当当代代代代，很很很很多多多多水水水水利利利利工工工工程程程程都都都都采采采采用用用用拦拦拦拦江江江江修修修修建建建建大大大大坝坝坝坝的的的的方方方方式式式式来来来来调调调调配配配配江江江江水水水水，可可可可是是是是都都都都江江江江堰堰堰堰却却却却没没没没有有有有拦拦拦拦断断断断江江江江水水水水，只只只只是是是是在在在在岷岷岷岷江江江江中中中中修修修修建建建建了了了了一一一一座座座座像像像像鱼鱼鱼鱼一一一一样样样样的的的的大大大大堤堤堤堤，既既既既起起起起到到到到了了了了大大大大坝坝坝坝和和和和水水水水闸闸闸闸所所所所具具具具有有有有的的的的作作作作用用用用，又又又又没没没没有有有有任任任任何何何何人人人人为为为为因因因因素素素素干干干干涉涉涉涉，从从从从而而而而保保保保持持持持了了了了这这这这一一一一方方方方水水水水土土土土的的的的自自自自然然然然天天天天成成成成。两两两两千千千千多多多多年年年年来来来来，都都都都江江江江堰堰堰堰没没没没有有有有对对对对生生生生态态态态环环环环境境境境产产产产生生生生一一一一丝丝丝丝负负负负面面面面影影影影响响响响，却却却却给给给给予予予予了了了了蜀蜀蜀蜀地地地地万万万万民民民民长长长长久久久久的的的的安安安安康康康康富富富富足足足足。请你说说系统的开放性原理在这项工程中得到的体现。请你说说系统的开放性原理在这项工程中得到的体现。请你说说系统的开放性原理在这项工程中得到的体现。请你说说系统的开放性原理在这项工程中得到的体现。第10页/共135页 曼哈顿计划曼哈顿计划是美国研制第一颗原子弹的计划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，美国第一颗原子弹计划就是曼哈顿计划。1940年，爱因斯坦等著名科学家向美国政府建议研制原子弹，第11页/共135页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分解成大量的小课题，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。第12页/共135页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，结果按时得到了生产原子弹的所需的铀，1994年5月成功地爆炸第一颗原子弹。第13页/共135页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，但国外都认为这是系统工程方法成功的起点。第14页/共135页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日，七届人大五次会议审议并通过了了关于兴建长江三峡工程决议关于兴建长江三峡工程决议。19941994年年1212月月1414日，三峡工程在前期准备的基础上正日，三峡工程在前期准备的基础上正式开工。式开工。三峡工程分三期，总工期三峡工程分三期，总工期1717年。年。第15页/共135页一期工程一期工程5 5年年(1993(199319971997年年)，主要进行一期围堰填筑，导流明渠开挖等。，主要进行一期围堰填筑，导流明渠开挖等。二期工程二期工程6 6年年(1997(199720032003年年)，主要任务是修筑二期围堰，左岸大坝的电站设施，主要任务是修筑二期围堰，左岸大坝的电站设施建设及机组安装等。建设及机组安装等。导流明渠截流是二期工程转向三期工程建设的重要标志。导流明渠截流是二期工程转向三期工程建设的重要标志。三期工程三期工程6 6年年(2003(200320092009年年)，右岸大坝和电站的施工，并继续完成全部机组安，右岸大坝和电站的施工，并继续完成全部机组安装。届时，三峡水库将是一座长达装。届时，三峡水库将是一座长达600600公里，最宽处达公里，最宽处达20002000米，面积达米，面积达1000010000平方公平方公里，水面平静的峡谷型水库。里，水面平静的峡谷型水库。第16页/共135页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、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位共同参与，时间横跨将近2020年。如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？思考第17页/共135页投入产业模型在国民计划经济中的应用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，实现安比例发展的目标。第18页/共135页系统工程的应用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、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，一人只能承担一项工作。当不同的人从事各种工作的效益不同时，如何分配人员才能使全工程组收益最大.第19页/共135页练习全球粮食价格的上涨引发了哪些问题？产生怎样的后果？燃料能源价格危机：美国次贷危机：外汇牌价：企业的长远规划：新产品开发：区域经济一体化：大项目管理：第20页/共135页练习全球粮食价格的上涨引发了哪些问题？产生怎样的后果？影响肉、菜、生活用品等等，从而影响整个社会的物价。燃料能源价格危机：影响原材料、产品及全球物价美国次贷危机：房地产业产生金融危机汽车工业其他行业欧洲亚洲全球外汇牌价：主要用于调节进出口政策，同时反应了一个国家的经济实力第21页/共135页企业的长远规划：综合考虑企业发展、实力、原材料、能源、技术、市场、国家政策等。新产品开发：考虑市场、企业开发技术与实力、销售网络、经济条件等区域经济一体化：考虑区域特征、交通、历史、地理等大项目管理：如*学院申请硕士研究生授予权项目立项申请（可行性报告）论证（答辩）立项制定建设规划报告论证（答辩）建设规划实施建设 第22页/共135页Who/Where?Who Who 学生为主体，教师为主导。WhereWhere 将课堂内外的学习结合起来！第23页/共135页What/When?内容第24页/共135页How?1 1、注重系统思考 2 2、坚持问题导向 3 3、采用系统化方法 4 4、注重方案创新第25页/共135页参考书教材：汪应洛.系统工程.机械工业出版社.梁军,赵勇.系统工程导论.化学工业出版社.2005.3月陈宏民.系统工程导论.高等教育出版社.2006.4月梁迪,董海.系统工程.机械工业出版社.2005.6月。昝延全.沟通就是零距离系统经济学学术随笔.中国传媒大学出版社.2006.10月第26页/共135页第一章 系统工程概述第27页/共135页 教学目的与要求 要求：掌握系统、系统工程的基本概念；了解系统工程的理论基础，大系统理论和一般系统理论；了解系统工程的发展趋势；掌握系统工程的主要特征，了解系统工程的专业分类；了解用系统工程思想来分析社会、经济中的问题和应用。第28页/共135页教学内容教学内容一、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、系统工程的定义第29页/共135页1.1 系统的概念系统一词的概念和内涵是逐渐发展而来,随社会发展,其内涵还在不断发展和完善.40年代才开始趋于统一.创始人冯贝朗费认为:“系统是相互作用的要素的综合体”Weberster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合，也是有规则地相互作用相互依赖的形式组成的诸多要素的综合。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，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。第30页/共135页系统概念本书定义：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。数学模型：数学模型：数学模型：数学模型：式中：式中：式中：式中：S S S S 代表系统；代表系统；代表系统；代表系统；E E E E 代表系统中各元素的集合；代表系统中各元素的集合；代表系统中各元素的集合；代表系统中各元素的集合；R R R R 代表系统中各元素之间的关系集。代表系统中各元素之间的关系集。代表系统中各元素之间的关系集。代表系统中各元素之间的关系集。第31页/共135页系统概念要点：系统及其要素系统和环境系统的结构系统的功能第32页/共135页系统及其要素在物质世界中，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互不联系的属性部分，这是综合思想，即系统方法第33页/共135页 整体性整体性 有序性有序性 集合性集合性 关联性关联性 目的性目的性 环境适应性环境适应性 涌现性涌现性 1.2 1.2 系统特征系统特征第34页/共135页系统特征系统的整体性：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体的简单相加。第35页/共135页整体性案例 巴尔扎克雕像的故事传说，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，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？做任何事情都要重视整体效应，必要的时候要舍得做任何事情都要重视整体效应，必要的时候要舍得做任何事情都要重视整体效应，必要的时候要舍得做任何事情都要重视整体效应，必要的时候要舍得抛弃部分而保留整体。中国有一句成语就表达了抛弃部分而保留整体。中国有一句成语就表达了抛弃部分而保留整体。中国有一句成语就表达了抛弃部分而保留整体。中国有一句成语就表达了这个意思：这个意思：这个意思：这个意思：“弃卒保车弃卒保车弃卒保车弃卒保车”。back第36页/共135页整体性案例 阿波罗美国“阿波罗”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，甚至没一个是新研制的，为什么能实现把人送上太空的功能？各部分按照一定的结构组成了系统，从而实现了整各部分按照一定的结构组成了系统，从而实现了整各部分按照一定的结构组成了系统，从而实现了整各部分按照一定的结构组成了系统，从而实现了整体的功能体的功能体的功能体的功能。“结构决定性质，性质决定用途结构决定性质，性质决定用途结构决定性质，性质决定用途结构决定性质，性质决定用途”back第37页/共135页系统特征系统有序性。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。系统集合性，系统是有一个或两个以上的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。第38页/共135页集合性案例：大学是一个系统back思考题：试说说我们国家都由哪些子系统组成？第39页/共135页系统的关联性，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关系。系统特征系统特征第40页/共135页关联性为了保护草原植被，当地政府颁布了禁止大量捕杀野狼的法令，这是什么道理？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。第41页/共135页关联性如何理解“一着不慎，满盘皆输”？不管什么棋类比赛，关键的一着下错，都很有可能输掉整盘棋。要重视关键因素。在一个系统中关键部分的变要重视关键因素。在一个系统中关键部分的变要重视关键因素。在一个系统中关键部分的变要重视关键因素。在一个系统中关键部分的变化，甚至会对全局产生决定性的影响。化，甚至会对全局产生决定性的影响。化，甚至会对全局产生决定性的影响。化，甚至会对全局产生决定性的影响。第42页/共135页系统的目的性，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。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。系统特征系统特征第43页/共135页目的性自行车为什么要有刹车功能？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。系统的具体目标之间有矛盾时，要进行协系统的具体目标之间有矛盾时，要进行协调，确定目标体系中的关键目标。调，确定目标体系中的关键目标。第44页/共135页系统的环境适应性，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、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，负责系统将不复存在。这种系统随环境的变化而存在的性质叫环境适应性。系统特征系统特征第45页/共135页系统与环境示意图系统与环境示意图系统环境环境输入输出 反 馈第46页/共135页1.3 系统分类（一）、按组成的自然属性：1、自然系统。2、人造系统。3、复合系统。（二）、按与环境的关系：1、封闭系统。2、开放系统。（三）按系统所处的状态：1、静态系统。2、动态系统。（四）按系统的对象：1、实体系统。2、概念系统（五）按系统的规模：1、大型系统。2、中型系统。3、小型系统。第47页/共135页自然系统与人造系统自然系统与人造系统自然系统与人造系统自然系统与人造系统自然系统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、植物及动物等）所自然形成的系统自然形成的系统。像海洋系统、矿藏系统、生态系统、太阳系、宇宙系等，都属于自然系统。人造系统人造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，亦即用人工方法建立起来的系统人工方法建立起来的系统。例如，人类对自然物质通过加工，用人工方法制造出来的工具和机械装置等构成的各种工程系统各种工程系统；人类通过人为地规定的组织、制度、步骤、手续等建立起来的各种管理系统和社会系统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，用人工方法研究出来的科学体系和技术体系等都属于人工系统。第48页/共135页封闭系统与开放系统封闭系统与开放系统封闭系统与开放系统封闭系统与开放系统 封封闭闭系系统统是是指指该该系系统统与与环环境境之之间间没没有有物物质质、能能量和信息的交换，因而呈一种封闭状态的系统；量和信息的交换，因而呈一种封闭状态的系统；开放系统是指系统与环境之间具有物质、能量开放系统是指系统与环境之间具有物质、能量与信息的交换的系统。与信息的交换的系统。第49页/共135页示例示例 S S物资流信息流第50页/共135页静态系统和动态系统静态系统和动态系统静态系统和动态系统静态系统和动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，即处于稳定的系统。例如大桥、公路、房屋等。态，即处于稳定的系统。例如大桥、公路、房屋等。第51页/共135页实体系统与概念系统实体系统与概念系统实体系统与概念系统实体系统与概念系统 所谓实体系统，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，实体系统亦称为硬件系统。与实体系统相对应的是概念系统，它是由概念、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、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，因此概念系统亦称为软件系统。第52页/共135页普通系统、大系统、巨系统、简单系统与复杂系统普通系统、大系统、巨系统、简单系统与复杂系统 从系统的规模进行分类，系统有大小之分，可分为普通系统、大系统及巨系统；从系统的复杂程度来分，系统又可分为简单系统与复杂系统。第53页/共135页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社会会需需求求生生产产可可能能生生产产组组织织与与控控制制物物、财财、人人、信信息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 划划生生产产技技术术准准备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图图 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54页/共135页2、系统科学与系统工程2.1、系统科学的分类从纵向分：、哲学。、基础科学。、技术科学。、工程技术。从横向分：、自然科学。、社会科学。、系统科学。、人体科学。、思维科学第55页/共135页2.22.2、系统工程、系统工程要作出科学的决策就必须依赖于系统可靠的科学决策方法，它将所处理的问题作为一个完整的系统进行处理，强调决策系统整体目标的综合最优化；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、系统工程的定义第56页/共135页用系统思想、定量和定性相结合的系统方法处理大型复杂系统的问题，无论是系统的用系统思想、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，统称为设计或组织建立，还是系统的经营管理，都可以统一看成是一类工程实践，统称为系系统工程统工程。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，尚处于发展阶段。于发展阶段。目前还没有一个统一的定义。具代表性的定义：第57页/共135页19781978年我国著名学者钱学森指出：“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”。“系统工程是一门组织管理的技术”。定义定义1第58页/共135页“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，而且是填补这些学科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，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，这种横向技术就是系统工程”。（三浦武雄，日本，19771977年）定义定义2 2第59页/共135页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，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。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，并使各组成部分能够最大限度地互相适应。（H H切斯纳，美国）定义定义3第60页/共135页“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。设计该复杂系统时，应有明确的预定功能及目标，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，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。”（美国科学技术辞典,1975,1975年）定义定义4第61页/共135页定义定义5系统工程系统工程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结合（尤其研究相结合（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）、注重整体优化地研究问题和解决）、注重整体优化地研究问题和解决问题的科学方法。问题的科学方法。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”、阿波罗登月计划、我国的神州六、阿波罗登月计划、我国的神州六、七号的载人航天等。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法，创造了美国的阿波罗登月计划，运用系统工程与分析方法，创造了“计划评审技术计划评审技术（PERTPERT）”和和“随机网络技术（随机网络技术（GERTGERT）”，实现了时间进度、质量技术与经，实现了时间进度、质量技术与经费管理三者统一。费管理三者统一。第62页/共135页u系系统统工工程程（SE)是是从从总总体体出出发发，合合理理开开发发、运运行行和和革革新新一一个个大大规规模模复复杂杂系系统统所所需需思思想想、理理论论、方方法法论论、方方法法与技术的总称，属于一门综合性的工程技术。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.第63页/共135页 按按照照问问题题导导向向的的原原则则，根根据据总总体体协协调调的的需需要要，把把自自然然科科学学、社社会会科科学学、数数学学、管管理理学学、工工程程技技术术等等领领域域的的相相关关思思想想、理理论论、方方法法等等有有机机地地综综合合起起来来，应应用用定定量量分分析析和和定定性性分分析析相相结结合合的的基基本本方方法法，采采用用现现代代信信息息技技术术等等技技术术手手段段，对对系系统统的的功功能能配配置置、构构成成要要素素、组组织织结结构构、环环境境影影响响、信信息息交交换换、反反馈馈控控制制、行行为为特特点点等等进进行行系系统统分分析析，最最终终达达到到使使系系统统合合理理开开发发、科科学学管管理理、持持续续改改进进、协调发展的目的。、协调发展的目的。第64页/共135页对象：对象：主要是社会、经济等领域的大系统、复杂系统和部门主要是社会、经济等领域的大系统、复杂系统和部门方法：方法：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。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。定性与定量相结合的方法定性与定量相结合的方法内容：内容：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第65页/共135页工具：计算机工具：计算机目标：目标：最优规划、最优设计、最优管理和最优控制等。最优规划、最优设计、最优管理和最优控制等。应用领域：应用领域：工程、社会经济、军事、农业、企业、能源、运输、区域规划、人力资源工程、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。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）第66页/共135页 系统思想系统思想 系统理论系统理论 系统工程系统工程3 系统工程的形成与发展 第67页/共135页 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“只见树木只见树木”(形而上学阶段形而上学阶段)“先见森林，后见树木先见森林，后见树木”（科学的系统思想）阶段。（科学的系统思想）阶段。古代中国和古希腊在系统思想的产生与早期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。发展中具有突出地位和贡献。系统概念的形成第68页/共135页1、古代朴素的系统思想古代朴素的系统思想 古希腊的唯物主义哲学家德谟克利特曾提出古希腊的唯物主义哲学家德谟克利特曾提出古希腊的唯物主义哲学家德谟克利特曾提出古希腊的唯物主义哲学家德谟克利特曾提出“宇宙大系统宇宙大系统宇宙大系统宇宙大系统”概念，并最早使用概念，并最早使用概念，并最早使用概念，并最早使用“系统系统系统系统”一词。从唯物主义立场出发一词。从唯物主义立场出发一词。从唯物主义立场出发一词。从唯物主义立场出发阐述了系统思想，在物质构造的原子论基础上，认为世界阐述了系统思想，在物质构造的原子论基础上，认为世界阐述了系统思想，在物质构造的原子论基础上，认为世界阐述了系统思想，在物质构造的原子论基础上，认为世界是由原子和虚空组成的，原子组成万物，形成不同系统层是由原子和虚空组成的，原子组成万物，形成不同系统层是由原子和虚空组成的，原子组成万物，形成不同系统层是由原子和虚空组成的，原子组成万物，形成不同系统层次的世界，人也是一个小世界，宇宙中有无数世界，这些次的世界，人也是一个小世界，宇宙中有无数世界，这些次的世界，人也是一个小世界，宇宙中有无数世界，这些次的世界，人也是一个小世界，宇宙中有无数世界，这些世界不断产生、发展和消灭。世界不断产生、发展和消灭。世界不断产生、发展和消灭。世界不断产生、发展和消灭。辨证法奠基人之一的赫拉克利特认为辨证法奠基人之一的赫拉克利特认为辨证法奠基人之一的赫拉克利特认为辨证法奠基人之一的赫拉克利特认为“世界是包括一世界是包括一世界是包括一世界是包括一切的整体切的整体切的整体切的整体”；亚里士多德的名言归结为亚里士多德的名言归结为亚里士多德的名言归结为亚里士多德的名言归结为“整体大于部分的总和整体大于部分的总和整体大于部分的总和整体大于部分的总和”，这是系统论的基本原则之一。这是系统论的基本原则之一。这是系统论的基本原则之一。这是系统论的基本原则之一。第69页/共135页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、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。“只见森林、不见树木只见森林、不见树木”第70页/共135页 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，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。2 2、科学系统思想的形成、科学系统思想的形成第71页/共135页 辨证唯物主义认为，世界是由无数相互关联、相互依赖、辨证唯物主义认为，世界是由无数相互关联、相互依赖、辨证唯物主义认为，世界是由无数相互关联、相互依赖、辨证唯物主义认为，世界是由无数相互关联、相互依赖、相互制约和相互作用的过程所形成的统一整体。相互制约和相互作用的过程所形成的统一整体。相互制约和相互作用的过程所形成的统一整体。相互制约和相互作用的过程所形成的统一整体。这种普遍联这种
