2022年系统论与系统工程 .pdf

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1、系统论与系统工程1. 系统论思想概述1.1 系统论的概念系统论是 20 世纪 40 年代与控制论、 信息论同时诞生的一门新兴科学，它是研究各种系统的共同特点和本质的综合性科学。系统论采用逻辑和数学的方法综合考察整体和它的各个部分的属性、功能，并在变动中调节整体和部分的关系，选取各个部分的最佳结合方式， 借以达到整体上的最佳目标， 比如最佳的经济效果，最佳的工作效率等等。 系统工程就是应用系统论方法解决现代组织管理问题的科学，它对各种复杂的系统进行规划、设计、制造、控制和管理，研究和选取最佳方案。比如，经济系统工程，研究现代企业的最佳管理方法问题；教育系统工程，研究教育系统的最佳管理体制问题，等

2、等。系统论和系统工程是适应现代化组织管理需要、 处理各种日益错综复杂的系统而出现的。同时，电子计算机等新技术的发明和应用提供了研究复杂系统的条件。总的说来，系统论是建立在现代科学技术基础上的综合性的理论和方法。系统论是一门跨学科的横断科学， 它提供的综合性的理论和方法， 并不是一般的世界观和方法论。 它不属于哲学体系， 但是它为马克思主义哲学思想体系提供了一种新的思想体系，极大的丰富了统一整体这一哲学范畴。1.2 系统论的基本原理系统论，为人类的思维开拓新路， 使人类的思维方式发生了深刻地变化，它为人类在研究处理复杂问题时提供了有力武器。以往研究问题， 一般是把事物分解成若干部分，抽象出最简单

3、的因素来，然后再以部分的性质去说明复杂事物。它只适应认识较为简单的事物， 而不胜任于对复杂问题的研究。 在现代科学的整体化和高度综合化发展的趋势下，在人类面临许多规模巨大、 关系复杂、 参数众多的复杂问题面前， 就显得无能为力了。 正当传统分析方法束手无策的时候，系统分析方法却能综观全局，别开生面地为现代复杂问题提供了有效的思维方式。系统论的核心思想是系统的整体观念。任何系统都是一个有机的整体， 它不是各个部分的机械组合或简单相加， 系统的整体功能是各要素在孤立状态下所没有的性质。 系统的整体性认为， 系统中各要素不是孤立地存在着，每个要素在系统中都处于一定的位置上， 起着特定的作用。 要素之

4、间相互关联， 构成了一个不可分割的整体。 世界上任何事物都可以看成是一个系统，系统是普遍存在的。 大至渺茫的宇宙，小至微观的原子，一个工厂、一个团体、一个国家, 都是系统，整个世界就是系统的集合。 人们研究系统的目的在于调整系统结构，协调各要素关系，使系统达到优化目标。1.3 系统论的发展趋势与方向当前系统论发展的趋势和方向是朝着统一各种各样的系统理论，建立统一的系统科学体系的目标前进着。有的学者认为，“随着系统运动而产生的各种各样的系统 (理)论，而这些系统（理）论的统一业已成为重大的科学问题和哲学问题。 ”系统理论目前已经显现出几个值得注意的趋势和特点：第一，系统论与控制论、信息论，运筹学

5、、系统工程、电子计算机和现代通讯技术等新兴学科相互渗透、紧密结合的趋势；第二，系统论、控制论、信息论，正朝着“三归一”的方向发展，现已明确名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 5 页 - - - - - - - - - 系统论是其它两论的基础；第三，耗散结构论、协同学、突变论、模糊系统理论等等新的科学理论，从各方面丰富发展了系统论的内容， 有必要概括出一门系统学来作为系统科学的基础科学理论；第四，系统科学的哲学和方法论问题日益引起人们的重视。在系统科学的这些发展

6、形势下， 国内外许多学者致力于综合各种系统理论的研究，探索建立统一的系统科学体系的途径。一般系统论创始人贝塔朗菲，就把他的系统论两部分： 狭义系统论与广义系统论。 他的狭义系统论着重对系统本身进行分析研究； 而他的广义系统论则是对一类相关的系统进行分析研究。其中包括三个方面的内容：1.系统的科学、数学系统论；2.系统技术，涉及到控制论、信息论、运筹学和系统工程等领域；3.系统哲学，包括系统的本体论、认识论、价值论等方面的内容。有人提出使用信息、 能量、物质和时间作为基本概念建立新的统一理论。瑞典勘探德哥尔摩大学萨缪尔教授1976 年一般系统论年会上发表了将系统论、控制论、信息论综合成一门新学科

7、的设想。在这种情况下，美国的系统工程杂志也改称为系统科学杂志。我国有的学者认为系统科学应包括“系统概念、一般系统理论、系统理论、系统方法论（系统工程和系统分析包括在内）和系统方法的应用” 等五个部分。 我国著名科学家钱学森教授，多年致力于系统工程的研究，十分重视建立统一的系统科学体系的问题。自1979 年以来，多次发表文章表达系统科学是与自然科学、 社会科学等相并列的一大门类科学，系统科学象自然科学一样也区分为系统的工程技术 （包括系统工程、自动化技术和通讯技术） 、系统的技术科学（包括支筹学、控制论、大系统理论、信息论）、系统的基础科学， （即系统学）、系统观（即系统的哲学和方法论部分，是系

8、统科学与马克思主义的哲学连接的桥梁四个层次） 。这些研究表明，不久的将来系统论将以崭新的整面貌矗立于科学之林。2.系统工程思想概述2.1 系统工程的概念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、方法、策略和手段等根据总体协调的需要，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起来，应用定量分析和定性分析相结合的方法和电子计算机等技术工具，对系统的构成要素、 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，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， 通过各种组织管理技术，使局部

9、和整体之间的关系协调配合，以实现系统的综合最优化。系统工程在自然科学与社会科学之间架设了一座沟通的桥梁。现代数学方法和计算机技术， 通过系统工程， 为社会科学研究增加了极为有用的定量方法、模型方法、模拟实验方法和优化方法。 系统工程为从事自然科学的工程技术人员和从事社会科学的研究人员的相互合作开辟了广阔的道路。2.2 系统的一般属性系统的一般属性有以下几方面：（1）整体性：整体性是系统最基本、最核心的特征，是系统性最集中的体现；名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，

10、共 5 页 - - - - - - - - - （2）关联性：构成系统的要素是相互联系、相互作用的；同时，所有要素均隶属于系统整体， 并具有互动关系。 关联性表明这些联系或关系的特性，并且形成了系统结构问题的基础；（3）环境适应性：任何一个系统都处于一定的环境之中，并与环境之间产生物质、能量和信息的交流。环境的变化必然会引起系统功能及结构的变化。除此之外，很多系统还具有目的性、层次性等特征。2.3 系统工程思想方法用定量和定性相结合的系统思想和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， 都可以统一的看成是一类工程实践，统称为系统工程。 系统工程是一门高度综合

11、性的管理工程技术，涉及自然科学棚社会科学的多门学科。构成系统工程的基本要素是：人、物、财、目标、机器设备、信息等六大因素。各个因素之间是互相联系、互相制约的关系。系统工程大体上可分为系统开发、 系统制造和系统运用三个阶段， 每个阶段又可划分为若干个阶段或步骤。系统工程的基本方法是： 系统分析、系统设计相系统的综合评价。具体地说，就是用数学模型和逻辑模型来描述系统，通过模拟反映系统的运行、求得系统的最优组合方案和最优的运行方案。系统工程思想已广泛地应用于交通运输、通讯、企业生产经营等部门， 它的基本特点是：把研究对象作为整体看待，要求对任意对象的研究都必须从它的组成、结构、功能、相互联系方式、历

12、史的发展和外部环境等方面进行综合的考察做到分析与综合的统一。在运用系统论与系统工程思想方法的过程中，基本步骤为：根据系统的基本运动规律与已知定律， 进行一定而系统科学理论概述，通过对系统的分析， 选择正确的系统的设计方法， 并对设计好的系统作一定的可行性分析，最后设计出模型，获得详细的系统知识。2.4 系统工程的应用系统工程的应用十分广泛，主要有：（1）工程系统：研究大型工程项目的规划、设计、制造和运行。（2）社会系统：研究整个国家和社会系统的运行、管理问题。（3）经济系统：研究宏观经济发展战略、经济目标体系、宏观经济政策，进入投入产出分析等。（4）农业系统：研究农业发展战略、农业结构、农业综

13、合规划等。（5）企业系统：研究工业结构、市场预测、新产品开发、生产管理系统、全面质量管理系统等。（6）科学技术管理系统：研究科学技术发展战略、预测、规划和评价等。（7）军事系统：研究国防总体战略、作战模拟、情报通讯指挥系统、参谋指挥系统和后勤保障系统等。（8）环境生态系统：研究环境系统和生态系统的规划、建设、治理等。（9）人才开发系统：研究人才需求预测、人才结构分布、教育规划、智力投资等。（10）运输系统：研究铁路、公路、航运、空运等的运输规划、调度系统、运输效益分析、城市交通网络优化模型等。（11） 能源系统：研究能源合理利用结构、 能源需求预测、能源发展战略等。（12）区域规划系统：研究区

14、域人口、经济协调发展规划、区域资源最优利用、区域经济结构等。其中，比较典型的是系统工程在企业和管理中的应用。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 5 页 - - - - - - - - - 1、企业中的应用企业战略分析是一项系统工程。 有学者认为，系统工程具有以下特点： 第一，多学科交叉，专业综合性强；第二，突出系统总体，强调整体优化；第三，以分解一集成思想为基础； 第四，包含系统工程技术与系统工程管理两大过程。这几个特点也在企业战略分析的研究中有所体现：第一，

15、影响企业战略的因素复杂而多样，对各种因素的分析要用到不同学科的不同研究方法，这体现了多学科的交叉和综合； 第二，企业战略管理理论中强调的是企业战略的整体，而不是单纯考虑各种内外部战略因素的最优化：第三，在企业战略管理研究中， 一般都先将影响企业的因素分解为企业内部资源能力因素、外部环境因素、 企业文化因素等几个方面去考虑， 然后再将几类因素继续细分为更细的子因素，最后对所有因素的影响逐层集成、综合考虑，才能够决定企业的战略。2、管理中的应用企业的领导者， 实际上是企业最高层次的管理者或决策者，例如企业的管理系统或经营管理系统就是把人、机器设备、原材料、资金、信息等有限资源巧妙地组织起来并有效地

16、加以利用， 以完成经营目标，达到最大价值或最佳经济效益，发挥它们作用的系统。 在管理学中， 这是狭义的管理。 管理过程或经营过程是将系统目标或经营目标给定、计划、组织、调整人员配置、指挥、控制监督、起动运转、测定工作成果、 控制管理等组合起来。 其中特别重要的是计划功能和控制管理功能。所以经营管理是作为“系统”来研究的，为此我们用系统方法论来认识经营管理问题，搞清它的构成要素，即人、物、资金和信息，明确它们之间的关系，特别要明确有效的系统步骤，如经营管理组织的人们关系、环境、对市场的推动力及适应性， 对完成经营管理目标作出的判断决策，根据判决进行的经营管理工作， 实际工作成果不理想的修正等等。

17、所以，按系统来研究经营一方面要在生产、销售、财务、人事等各部门分别进行系统分析和研究，以求得部分的最优化，另一方面又必须将全部经营作为一个整体系统来进行掌握和研究，达到整体求优的目的即合并后的最优化为目标，这样就必须从整体上注意各部门之间协调，以达到系统的“均衡” 。2.4 系统工程的特点系统工程有三个特点 : (1)研究的对象广泛， 包括人类社会、生态环境、自然现象和组织管理等。 (2)系统工程是一门跨学科的边缘学科。不仅要用到数、理、化、生物等自然科学，还要用到社会学、心理学、经济学、医学等与人的思想、行为、能力等有关的学科，是自然科学和社会科学的交叉。因此，系统工程形成了一套处理复杂问题

18、的理论、方法和手段，使人们在处理问题时，有系统的整体的观点。(2)在处理复杂的大系统时，常采用定性分析和定量计算相结合的方法。因为系统工 程所研究的对象往往涉及到人，这就涉及到人的价值观、行为学、心理学、主观判断和理性推理，因而系统工程所研究的大系统比一般工程系统复杂得多，处理系统工程问题不仅要有科学性，而且要有艺术性和哲理性。(3)以分解一集成思想为基础系统工程按照从整体出发、分解综合的思路解决问题。先根据任务需求， 从整体出发确定系统的性能指标和功能结构；然后再在总体指导下， 对系统进行分解与分析研究， 确定分系统部件的技术要求和结构方案；最后在分解研究的基础上进行综合集成，实现系统整体功

19、能的涌现。(4)包含系统工程技术与系统工程管理两大过程系统工程包含技术与管理两大并行优化的过程。 系统工程技术是制定系统工程流程，并按系统工程流程， 综名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 5 页 - - - - - - - - - 合多种专业技术， 运用适当的系统工程方法和工具开展系统工程活动，最终成功获得系统的过程； 系统工程管理是运用技术状态管理、技术接口管理、 技术数据管理、技术风险管理、技术评估管理等手段，对系统工程技术过程、活动及要素进行管理和控制，

20、确保系统工程目标实现的过程。2.5 我国的系统工程尽管我国系统科学与系统工程取得了一定成绩，但存在着明显的不足， 具体表现在以下几方面：(1)系统工程技术尚未形成完整的规范体系。虽然国内一些企业都围绕自己的业务领域形成了系统工程标准体系，但还很不完善。 突出现在没有覆盖系统工程全寿命周期关键活动， 如系统工程前端的任务分析及后端的测试与运行管理标准等不系统、 不全面； 此外， 没有对系统工程规律、 方法、体系进行持续研究，进而形成对系统工程任务长效支持的机制。2)系统工程技术手段尚不完备。国内已研究开发了多类面向系统设计、验证和在线支持的系统设计和仿真系统，具备了演示功能，但与工程实用尚有差距

21、，不能有效支撑全系统集成设计与仿真；此外，我国企业还没成立真正意义上的协同设计部门，无法在协同机制和协同平台的支持下高效开展多类项目的协同设计工作，尤其是总体方案的协同设计工作。运用系统学的观点认识系统工程， 对组织机构进行系统的分析与研究具有重要的实践意义 在总结和升华系统工程技术和方法成功应用的基础上，如何学习和借鉴国外先进的理论和技术 使我国在不断变化的环境中保持可持续发展，实现组织战略目标，值得认真思考和研究。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 5 页 - - - - - - - - -