系統(tǒng)工程的歷史與現(xiàn)狀課件

系統(tǒng)工程概論普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材21世紀高等院校教材工業(yè)工程系列主講教師：周志華電話：137862445151系統(tǒng)工程概論普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材主講教師：周第2章系統(tǒng)工程的歷史與現(xiàn)狀一、系統(tǒng)工程的產生與發(fā)展二、系統(tǒng)工程的概念三、系統(tǒng)工程的學科基礎2第2章系統(tǒng)工程的歷史與現(xiàn)狀一、系統(tǒng)工程的產生與發(fā)展2一、系統(tǒng)思想的形成過程第一節(jié)系統(tǒng)工程的產生與發(fā)展第一階段：古代樸素的唯物主義自然觀第二階段：近代形而上學自然觀第三階段：19世紀辯證唯物主義自然觀第四階段：二十世紀中期形成的系統(tǒng)觀第五階段：現(xiàn)代系統(tǒng)理論3一、系統(tǒng)思想的形成過程第一節(jié)系統(tǒng)工程的產生與發(fā)展第一階段一、系統(tǒng)思想的形成過程第一節(jié)系統(tǒng)工程的產生與發(fā)展系統(tǒng)思想從經驗到哲學到科學，從思維到定性到定量的發(fā)展過程。即：

第一階段:古代農事、工程、醫(yī)藥、天文方面的實踐成就，以及建立在這些成就之上的古代中國和古希臘樸素的唯物主義自然觀（以抽象的思辨原則來代替自然現(xiàn)象的客觀聯(lián)系）；

第二階段:近代自然科學的興起，以及由此產生的形而上學自然觀（把自然界看作彼此不相依賴的各個事物或各個現(xiàn)象的偶然堆積）；

4一、系統(tǒng)思想的形成過程第一節(jié)系統(tǒng)工程的產生與

第三階段:19世紀自然科學的偉大成就，以及建立在這些成就基礎之上的辯證唯物主義自然觀（以實驗材料來說明自然界是有內部聯(lián)系的統(tǒng)一整體，其中各個事物、現(xiàn)象是有機地相互聯(lián)系、相互依賴、相互制約著的）；

第四階段:20世紀中期現(xiàn)代科學技術的成就，為系統(tǒng)思想提供了定量方法和計算工具；5第三階段:19世紀自然科學的偉大成就，以及建立在這些

現(xiàn)代科學技術對系統(tǒng)思想方法的貢獻現(xiàn)代科學技術對于系統(tǒng)思想方法來說，第一個貢獻在于使系統(tǒng)思想定量化，成為一套具有數學理論、能夠定量處理系統(tǒng)各組成部分相互聯(lián)系的科學方法；第二個貢獻在于為定量化系統(tǒng)思想的實際應用提供了強有力的計算工具——電子計算機。這兩大貢獻都是在20世紀中期實現(xiàn)的。運籌學（數學規(guī)劃、排隊論、博弈論）計算機（1946年出現(xiàn)并廣泛應用）6現(xiàn)代科學技術對系統(tǒng)思想方法的貢獻現(xiàn)代科學技術第五階段：現(xiàn)代系統(tǒng)理論信息論、控制論、耗散結構理論、協(xié)同學、突變論、非線性系統(tǒng)理論的迅速發(fā)展，系統(tǒng)工程不僅涉及到工程技術領域，還涉及到社會經濟、醫(yī)療衛(wèi)生等人類社會各方面緊密聯(lián)系起來。7第五階段：現(xiàn)代系統(tǒng)理論7

二、系統(tǒng)工程的發(fā)展歷史系統(tǒng)概念來源于古代人類社會實踐。人類自有生產活動以來，無不在同自然系統(tǒng)打交道。（一）我國古代樸素的系統(tǒng)思想“協(xié)同學”創(chuàng)始人哈肯評論“系統(tǒng)科學的概念是中國學者較早提出的”8二、系統(tǒng)工程的發(fā)展歷史系統(tǒng)概念來源于古代人類社會實（一）我國古代樸素的系統(tǒng)思想1、春秋末期老子—用自發(fā)的系統(tǒng)概念觀察自然現(xiàn)象，認為自然界是統(tǒng)一的。道可道，非常道。名可名，非常名。老子：約公元前571～公元前471,道教中老子被尊為道祖。著有“道德經”。唐皇武后封為：太上老君認為道是事物之本原，又是事物的法則，天地人都是道的產物。“道生一，一生二，二生三，三生萬物”9（一）我國古代樸素的系統(tǒng)思想1、春秋末期道可道，非常道。老子2、西周——五行觀念《易經》——陰陽五行和八卦學說五行指：金、木、水、火、土。認為大自然由五種要素所構成，隨著這五個要素的盛衰，而使得大自然產生變化，不但影響到人的命運，同時也使宇宙萬物循環(huán)不已。

木－好華美，且具有風雅的個性。仁，慈愛，行善。火－性情急躁，而富有自尊心。禮，就是為人謙讓謹慎，敬上而不欺下。

土－性情溫厚篤實，而具有自信心。信，就是又誠實又溫厚誠懇之意。

金－性情剛強，而具有自尊心。義，就是崇善棄惡，事事都順理。

水－聰明，并能推測事物。智，觀察事物詳細，能預知前兆，善理權謀術事。102、西周——五行觀念《易經》——陰陽五行和八卦學說木－好華美陰陽五行學說:是中國古代樸素的唯物論和自發(fā)的辯證法思想，它認為世界是物質的，物質世界是在陰陽二氣作用的推動下孳生、發(fā)展和變化；并認為木、火、土、金、水五種最基本的物質是構成世界不可缺少的元素。

陽—運動、外向、上升、溫熱、明亮的陰——相對靜止、內守、下降、寒冷、晦暗的11陰陽五行學說:是中國古代樸素的唯物論和自發(fā)的辯證法思想，它認3、東漢——地動儀地動儀:地動儀是東漢科學家張衡的傳世杰作--候風地動儀。八個龍頭，按東、南、西、北、東南、東北、西南、西北八個方向布列，每個龍頭嘴里都銜有一個銅球。當某個地方發(fā)生地震時，發(fā)生地震方向的龍頭張開嘴，吐出銅球，落到銅蟾蜍的嘴里，發(fā)生很大的聲響。所以人們就可以知道地震發(fā)生的方向。張衡還用銅制造了一種測量天文的儀器——“渾天儀”。

地動儀-我國歷史上最早的系統(tǒng)模型123、東漢——地動儀地動儀:地動儀是東漢科學家張衡的傳世杰作-4最早的醫(yī)學經典-黃帝內經它分別從陰陽五行、天人相應、五運六氣、臟腑、經絡、病機、診法、治則、針灸等方面來闡述。

主張不治已病，而治未病，同時主張養(yǎng)生、攝生、益壽、延年。將“自然現(xiàn)象、生理現(xiàn)象、精神活動”三者結合分析疾病根源。整體觀、矛盾觀、經絡學、臟像學、病因病機學、養(yǎng)生和預防醫(yī)學、診斷治療等。134最早的醫(yī)學經典-黃帝內經它分別從自然界、人體由五種要素相生相克、相互制約所組成的有秩序、有組織的整體。看病——望聞問切“藏象、病機、氣血、津液、經絡”講究內觀、體悟、直覺，與西醫(yī)的靠儀器、化驗、解剖不同。14自然界、人體由五種要素相生相克、相互請問：我國古代的三大經書（奇書）是什么？《易經》、《道德經》、《黃帝內經》15請問：我國古代的三大經書（奇書）是什么？《易經》、《道德經》5春秋末期—《孫子兵法》問：《孫子兵法》為誰所著？以系統(tǒng)思想研究戰(zhàn)爭，從“道、天、地、將、法”五個方面分析戰(zhàn)爭。道—內修德政、戰(zhàn)爭是否有理。有道乃勝利之本。天時、地利將—將領的才智、威信狀況、士兵是否訓練有素。“得到多助、失道寡助”法—法度?！凹o律是否嚴明、賞罰是否分明”。將領要做到“智、信、仁、勇、嚴”。

兵圣孫武公元前535~165春秋末期—《孫子兵法》問：《孫子兵法》為誰所著？以系統(tǒng)在山東臨沂銀雀山發(fā)掘的兩座漢代墓葬中同時發(fā)現(xiàn)了用竹簡寫成的《孫子兵法》和《孫臏兵法》。

《孫子兵法》全書共十三篇——孫武所著。以《兵法》十三篇見吳王闔閭hélǘ，闔閭說：“子之十三篇，吾盡觀之矣?！奔从脤O武為將，與伍子胥率吳軍攻破楚國,率兵6萬打敗楚國20萬大軍。著名論點：“知己知彼，百戰(zhàn)不殆”“以我之長，功敵之短”17在山東臨沂銀雀山發(fā)掘的兩座漢代墓葬中同時發(fā)現(xiàn)了用竹簡寫成的《《孫臏兵法》

《孫臏兵法》又名《齊孫子》，系與《孫子兵法》區(qū)別之故?！稘h書·藝文志》稱《齊孫子》八十九篇，圖四卷。

知名典故：“田忌賽馬”

孫臏約公元前380年至公元前320

孫臏乃孫武后人，有人說是玄孫。孫臏和龐涓拜鬼谷子為師，出仕后到魏國做官，被龐涓陷害，受到臏刑。生死關頭，他向齊國使者求助，被救到齊國，指揮齊軍兩次擊敗魏軍，設伏殺死龐涓。孫臏繼承并發(fā)揚了孫武的軍事思想，他的《孫臏兵法》也是兵學寶庫的瑰寶。

18《孫臏兵法》

《孫臏兵法》又名《齊孫子》，系與《孫子兵法》區(qū)三十六計勝戰(zhàn)計：瞞天過海、圍魏救趙、借刀殺人、以逸待勞、趁火打劫、聲東擊西敵戰(zhàn)計：無中生有、暗渡陳倉、隔岸觀火、笑里藏刀、李代桃僵、順手牽羊攻戰(zhàn)計：打草驚蛇、借尸還魂、調虎離山、欲擒故縱、拋磚引玉、擒賊擒王混戰(zhàn)計：釜底抽薪、混水摸魚、金蟬脫殼、關門捉賊、遠交近攻、假道伐虢并戰(zhàn)計：偷梁換柱、指桑罵槐、假癡不顛、上屋抽梯、樹上開花、反客為主敗戰(zhàn)計：美人計、空城計、反間計、苦肉計、連環(huán)計、走為上19三十六計勝戰(zhàn)計：瞞天過海、圍魏救趙、借刀殺人、以逸待勞、趁火6戰(zhàn)國時期—“都江堰”水利工程戰(zhàn)國時期秦國李冰父子設計修建的都江堰水利工程，它包括“魚嘴”岷江分水工程，“飛沙堰”分洪排沙工程，“寶瓶口”引水工程三大主體工程和120個附屬渠堰工程，工程之間的聯(lián)系處理得恰到好處，形成一個有機整體，兼有防洪、排沙、灌溉、漂木、行舟等多種功能，渠道上設置了水尺，根據測得的水位，多級分水，合理控制分水流量，使洶涌急流的岷江化害為利，灌溉了成都平原上14個縣的幾百萬畝糧田。工程完工后，又建立了一套歲修養(yǎng)護制度，每年按規(guī)定淘沙修堤，因此，雖然該工程經歷二千多年，至今仍發(fā)揮著效益，該工程堪稱我國古代運用系統(tǒng)思想解決實際問題的典范。206戰(zhàn)國時期—“都江堰”水利工程戰(zhàn)國時期秦國李冰父子飛沙堰

21飛沙堰212222飛沙堰特寫

23飛沙堰特寫237：丁渭修皇宮北宋年間，汴都（今河南開封）的宮室在遭到火災以后，大臣丁渭奉命修建，修建工程的泥土、石料、木材等建筑材料都需從郊外由旱道運到建筑現(xiàn)場，另外，完工后的建筑廢棄物又要從旱道運出城外。這在當時是需要花費大量的人力、物力和材力的，丁渭根據工程實際，設計出了一套方案，就是在工地前面的大街上挖取泥土使用，幾天以后，大街被挖成了巨溝，并通過護城河與汴河相通，河水流入溝中，船只可直接由汴河駛入工地，于是便可從四面八方運來建筑材料，再也不需經過郊區(qū)碼頭起卸，然后用陸運搬到工地的繁重手續(xù)了，在工程將要結束時，再把廢棄的瓦礫、灰土等投入巨河，平土以后，重新成為大街。這一設計方案由于系統(tǒng)解決了取土、運輸、清除廢料和修復街道等多項任務，因此節(jié)省了大量的人力、物力和財力，并使工程提前完工。

247：丁渭修皇宮北宋年間，汴都（今河南開封）的宮室在遭總結：古代樸素系統(tǒng)思想的特點“耗散結構”創(chuàng)始人普利高津《從存在到演化》中說：“著重于研究整體性和自發(fā)性、研究協(xié)調與協(xié)和”即強調對自然界整體性、統(tǒng)一性的認識，缺乏對細節(jié)的認識能力。25總結：古代樸素系統(tǒng)思想的特點“耗散結構”創(chuàng)始人普利高津《從存(二）系統(tǒng)工程的發(fā)展歷史——世界文明第二節(jié)系統(tǒng)工程的產生與發(fā)展2.1930年前后，一般系統(tǒng)論的創(chuàng)始人貝塔朗菲指出了自然界和社會的各種表面上極不相同的領域中存在著某種共性，提出了一般系統(tǒng)論，為系統(tǒng)工程的產生作好了準備。系統(tǒng)工程是工業(yè)生產和科學技術發(fā)展的必然產物。1.系統(tǒng)概念的最早提出：美國人泰勒——“管理之父”在1911年出版的《科學管理原理》提出了工業(yè)管理系統(tǒng)，包括“合理安排工序、動作分析、提高工作效率等”。26(二）系統(tǒng)工程的發(fā)展歷史——世界文明第二節(jié)系3.系統(tǒng)工程的首次提出二十世紀40年代，美國貝爾電話公司在發(fā)展微波通訊網絡時首先應用系統(tǒng)方法，并提出了“系統(tǒng)工程”這個名詞。美國貝爾電話公司——馬利娜G.Molina丹麥哥本哈根電話公司——厄朗A.Erlang研究整個電話通訊系統(tǒng)，不能只注意電話機和交換臺站，首次提出“系統(tǒng)工程”，運用了排隊論原理。273.系統(tǒng)工程的首次提出美國貝爾電話公司——馬利娜G.4.二次世界大戰(zhàn)(1939-1945)，產生和發(fā)展了“運籌學”O(jiān)perationResearch1）英國為防御德國的突然空襲，研究了雷達報警系統(tǒng)、飛機排隊降落系統(tǒng)，廣泛采用了數學規(guī)劃、排隊論、博弈論等方法。2）1945年，美國軍事部設立蘭德公司（政府和軍方的最大智囊團），開發(fā)了許多系統(tǒng)分析方法。3）1942-1945年，美國制造原子彈的“曼哈頓”計劃

負責人L.R.格羅夫斯和R.奧本海默應用了系統(tǒng)工程的思路和方法，大大縮短了工程所耗時間。1945年7月15日,世界上第一顆原子彈試驗成功。8月6日和9日，美國分別在日本的廣島和長崎投下了原子彈，直接導致第二次世界大戰(zhàn)結束。

284.二次世界大戰(zhàn)(1939-1945)，產生和發(fā)展了“運籌（二）系統(tǒng)工程的發(fā)展歷史—世界文明7.進入70年代后，由于電子計算機的迅速發(fā)展和普及，系統(tǒng)工程得到了廣泛地應用。5.1957年首部《系統(tǒng)工程》著作出版美國密執(zhí)安大學古德H.Goode馬喬爾R.Machol合著6.1961-1969年“阿波羅”登月計劃—系統(tǒng)工程的光輝成就。工程系統(tǒng)社會經濟系統(tǒng)行為科學+思維科學政策研究作為一門交叉學科解決復雜大系統(tǒng)研究非線性系統(tǒng)理論迅速發(fā)展29（二）系統(tǒng)工程的發(fā)展歷史—世界文明7.進入70年代后，由于電（三）現(xiàn)代系統(tǒng)工程在中國的發(fā)展(1)第一階段：1950S中期—1970S中期，以運籌學的研究為主1）錢學森、許國志等學者大力提倡運籌學2）1960S華羅庚大力發(fā)展優(yōu)選法與統(tǒng)籌學，取得較好效果3）我國導彈和航天事業(yè)的發(fā)展，系統(tǒng)工程技術得到迅猛發(fā)展——以錢學森為代表30（三）現(xiàn)代系統(tǒng)工程在中國的發(fā)展(1)第一階段：1950S中（2）第二階段：1978——1980S初推廣應用系統(tǒng)工程的熱潮1）1978年，錢學森、許國志、王壽云在《文匯報》發(fā)表“組織管理的技術—系統(tǒng)工程”，推廣系統(tǒng)工程新局面。最優(yōu)化方法圖論、排隊論對策論可靠性分析等普及應用、取得顯著成果2）1980年中國系統(tǒng)工程學會正式成立3）20世界70年代末、80年代初—學術理論遍地開花鄧聚龍教授——灰色系統(tǒng)理論吳學謀——泛系理論蔡文——物元分析31（2）第二階段：1978——1980S初推廣應用系統(tǒng)工程的（3）第三階段：1986年系統(tǒng)工程的研究和應用擴大至科技、經濟、社會等領域。1）系統(tǒng)工程作為一門軟科學，日益受重視。物理——事理——人理（WSR系統(tǒng)方法論）硬件—軟件—斡件—人件2）錢學森等致力于開放復雜系統(tǒng)的研究方法：定性與定量的綜合集成技術、綜合集成工程專家系統(tǒng)統(tǒng)計技術信息化與計算機技術以人為主的高度智能化的人機結合系統(tǒng)32（3）第三階段：1986年系統(tǒng)工程的研究和應用擴大至科技、經3）2003年10月15日，中國首次載人航天——“神州五號”上天大規(guī)模復雜系統(tǒng)的設計、優(yōu)化、管理等取得重大突破。綜合：系統(tǒng)工程作為一門綜合應用性學科、交叉學科、一門新學科，未來發(fā)展靠大家。2011年11月1日清晨5時58分，中國“長征二號F”遙八運載火箭，將“神舟八號”飛船成功送入預定軌道。2011年11月3日凌晨，神舟八號與天宮一號對接環(huán)接觸成功。中國成為繼美、俄之后第三個掌握空間交會對接技術的國家?？梢栽诘厍蜍壍郎祥L期滯留工作的空間站，對于探索宇宙奧秘、造福人類有著重要意義。

333）2003年10月15日，中國首次載人航天——“神州五號”錢學森提出的現(xiàn)代系統(tǒng)技術的四個層次：系統(tǒng)論（系統(tǒng)觀）基礎科學技術科學工程技術哲學歷史唯物主義社會科學數學哲學數學科學自然辯證法自然科學馬克思主義哲學系統(tǒng)學控制論運籌學信息論各門系統(tǒng)工程自動化技術通信技術圖1-6系統(tǒng)科學體系結構第二節(jié)系統(tǒng)工程概念34錢學森提出的現(xiàn)代系統(tǒng)技術的四個層次：系統(tǒng)論（系統(tǒng)觀）基礎科學第二節(jié)系統(tǒng)工程概念一.系統(tǒng)工程的研究對象和領域1.研究對象系統(tǒng)人工系統(tǒng)或復雜系統(tǒng)大系統(tǒng)（多層次）復雜系統(tǒng)（總系統(tǒng)+分系統(tǒng)）組織化的系統(tǒng)（有共同目標）（1）系統(tǒng)工程的研究領域成果顯著（2）系統(tǒng)工程呈現(xiàn)多學科性自然環(huán)境、生物醫(yī)學、工業(yè)、農業(yè)、社會、國家管理等35第二節(jié)系統(tǒng)工程概念一.系統(tǒng)工程的研究對象和領域1.研究對系統(tǒng)工程的應用領域：第二節(jié)系統(tǒng)工程概念1）社會系統(tǒng)工程2）經濟系統(tǒng)工程3）區(qū)域規(guī)劃系統(tǒng)工程4）環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)工程5）能源系統(tǒng)工程6）水資源系統(tǒng)工程7）交通運輸系統(tǒng)工程8）農業(yè)系統(tǒng)工程9）航天系統(tǒng)工程36系統(tǒng)工程的應用領域：第二節(jié)系統(tǒng)工程概念1）社會系統(tǒng)工程的應用領域：第二節(jié)系統(tǒng)工程概念10）工程項目管理系統(tǒng)11）科技管理系統(tǒng)工程12）教育系統(tǒng)工程13）人口系統(tǒng)工程14）軍事系統(tǒng)工程15）信息系統(tǒng)工程16）物流系統(tǒng)工程等37系統(tǒng)工程的應用領域：第二節(jié)系統(tǒng)工程概念10）工程2.系統(tǒng)工程研究對象的具體特征（1）系統(tǒng)工程是一門工程技術，可研究任何一種物質系統(tǒng)，可跨越各專業(yè)領域。如：機械工程、電子工程水利工程、采礦工程等以專門的技術領域為對象系統(tǒng)工程跨專業(yè)，研究系統(tǒng)的開發(fā)、運用等問題。（2）還涉及社會經濟、環(huán)境生態(tài)、經營管理、軍事指揮等非工程系統(tǒng)（3）系統(tǒng)工程更注重事理，注重計劃、組織、安排、優(yōu)化。系統(tǒng)工程處理的對象主要是信息。382.系統(tǒng)工程研究對象的具體特征（1）系統(tǒng)工程是一門工程技術二、系統(tǒng)工程的的定義第二節(jié)系統(tǒng)工程概念

（1）1967年美國學者切斯納定義

按照各個目標進行權衡，全面求得最優(yōu)解的方法，并使各組成部分能最大限度地互相適應。

（2）1976年美國科學技術辭典注釋系統(tǒng)工程是研究許多密切聯(lián)系的元素所組成的復雜系統(tǒng)設計的科學。

（3）1977年日本學者三浦武雄指出系統(tǒng)工程與其它工程學的不同之點在于它是跨越許多學科的科學，而且是填補這些學科邊界空白的一種邊緣學科。39二、系統(tǒng)工程的的定義第二節(jié)系統(tǒng)工程概念第三節(jié)系統(tǒng)工程概念

（4）日本工業(yè)標準“運籌學術語”中的定義系統(tǒng)工程是為了最優(yōu)地達到系統(tǒng)目標，而對系統(tǒng)的構成要素、組織結構、信息流通和控制機構進行分析的技術。

（5）我國學者錢學森認為

系統(tǒng)工程是組織管理系統(tǒng)的規(guī)劃、研究、設計、制造、試驗與使用的科學方法，是一種對所有系統(tǒng)都具有普遍意義的方法。40第三節(jié)系統(tǒng)工程概念（4）日本工業(yè)標準“運籌學術語綜述：系統(tǒng)工程定義第三節(jié)系統(tǒng)工程概念

1.系統(tǒng)工程是一門交叉學科協(xié)調：自然科學和社會科學的思想、理論、方法、策略、手段等組織：生產、科研或經濟活動應用：定量分析和定性分析相結合的方法和計算機等技術三最優(yōu)：實現(xiàn)最優(yōu)設計、最優(yōu)控制和最優(yōu)管理（達到綜合最優(yōu)化）2.一門工程技術、一門軟科學41綜述：系統(tǒng)工程定義第三節(jié)系統(tǒng)工程概念1.系統(tǒng)工一、系統(tǒng)工程的理論和技術基礎第三節(jié)系統(tǒng)工程的學科基礎系統(tǒng)工程是一門交叉學科，有其寬廣的理論和技術基礎。它們主要是一般系統(tǒng)論、信息論、控制論、運籌學、耗散結構理論、協(xié)同學、突變論等，通常把一般系統(tǒng)論、信息論，控制論稱為“老三論”，而把耗散結構理論、協(xié)同學、突變論稱為“新三論”。1.一般系統(tǒng)論

一般系統(tǒng)論是由美籍奧地利生物學家貝塔朗菲（1901—1972）首先提出并發(fā)展的.

42一、系統(tǒng)工程的理論和技術基礎第三節(jié)系統(tǒng)工程的第三節(jié)系統(tǒng)工程的學科基礎1.一般系統(tǒng)論

一般系統(tǒng)論所包含的主要內容和基本觀點有：系統(tǒng)的整體性系統(tǒng)的開放性系統(tǒng)的動態(tài)性（生長—衰老—死亡）系統(tǒng)的等級性（分為結構等級與功能等級）系統(tǒng)的有序性

一般系統(tǒng)論用相互關聯(lián)的綜合性思維來取代分析事物的分散思維，突破了以往分析問題的局限性，為系統(tǒng)工程的發(fā)展奠定了基礎。作用：43第三節(jié)系統(tǒng)工程的學科基礎1.一般系統(tǒng)論

2.信息論

第三節(jié)系統(tǒng)工程的學科基礎

信息論于20世紀40年代末產生，其主要創(chuàng)立者是美國的數學家香農和維納。信息論是一門研究信息的獲取、傳送和處理等一般規(guī)律的科學。人們根據不同的研究內容，把信息論分成三種不同類型。

狹義信息論：即申農信息論。主要研究消息的信息量、信道（傳輸消息的通道）容量以及消息的編碼問題。

442.信息論第三節(jié)系統(tǒng)工程的學科基礎創(chuàng)始人：美國數學家香農，美國貝爾研究所研究員。

解決通信技術中信息編碼問題，把發(fā)射信息和接收信息作為一個整體的通信來研究?？藙诘隆は戕r(ClaudeElwoodShannon）信息論及數字通信時代的奠基人

信息論誕生的標志：1948《通信的數學理論》1949《噪聲中的通信》（濾波理論、信號預測理論）還對加密理論有開創(chuàng)性貢獻維納提出了信息量的統(tǒng)計數學公式45創(chuàng)始人：美國數學家香農，美國貝爾研究所研究員。香農的通信系統(tǒng)模型信息編碼信道譯碼信宿信源信號噪聲信號+噪聲消息電、器、聲空間編碼轉換人、機人、機器、物46香農的通信系統(tǒng)模型信息編碼信道譯碼信宿信源信號噪聲信號+噪第三節(jié)系統(tǒng)工程的學科基礎

一般信息論：主要研究通信問題，但還包括噪聲理論、信號濾波與預測、調制、信息處理等問題。

廣義信息論：不僅包括前兩項的研究內容，而且包括所有與信息有關的領域。

信息論中運用信息的觀點，把系統(tǒng)看作是借助于信息的獲取、傳達、加工、處理而實現(xiàn)其有目的性的運動的一種研究方法。圖1-3便是信息方法的圖示。47第三節(jié)系統(tǒng)工程的學科基礎一般信息論：主要研究通信第三節(jié)系統(tǒng)工程的學科基礎2.信息論

信息信息信息反饋信息輸入信息存儲信息處理信息輸出圖1-3信息方法48第三節(jié)系統(tǒng)工程的學科基礎2.信息論信息信

3.控制論第三節(jié)系統(tǒng)工程的學科基礎

1947年美國人維納創(chuàng)立了控制論。維納的控制論闡述了兩個根本觀念：

①一切有生命、無生命系統(tǒng)都是信息系統(tǒng)?？刂频倪^程也可以說是信息運動的過程。無論是機器還是生物，在構成控制系統(tǒng)的前提下，都存在著對信息進行接收、存取和加工的過程。

493.控制論第三節(jié)系統(tǒng)工程的學科基礎第三節(jié)系統(tǒng)工程的學科基礎②一切有生命、無生命系統(tǒng)都是控制系統(tǒng)。一個系統(tǒng)一定有它的特定輸出功能，而要具有這種輸出功能，必須有相應的一套控制機制?？刂票仨氁心繕?，沒有目標，則無所謂控制。研究生命系統(tǒng)、非生命系統(tǒng)以及社會經濟內部通信、控制、調節(jié)、組織、平衡、計算或反饋等問題。應用于工程技術、生物、經濟、社會等各領域

將自然科學與社會科學，物質世界與非物質世界聯(lián)系了起來。50第三節(jié)系統(tǒng)工程的學科基礎②一切有生命、無生命系第三節(jié)系統(tǒng)工程的學科基礎4.運籌學運籌學的定義

據《大英百科全書》釋義，“運籌學是一門應用于管理有組織系統(tǒng)的科學”，“運籌學為掌管這類系統(tǒng)的人提供決策目標和數量分析的工具”。

線性規(guī)劃非線性規(guī)劃動態(tài)規(guī)劃整數規(guī)劃排隊論、對策論、存儲論、網絡與圖論等51第三節(jié)系統(tǒng)工程的學科基礎4.運籌學運籌

5.耗散結構理論(新三論之一）比利時布魯塞爾自由大學教授普里高津在1969年一次理論物理和生物學國際學術會議上作了題為《結構、耗散和生命》的報告，提出了耗散結構理論。孤立系統(tǒng)總是朝著均勻和無序的平衡態(tài)發(fā)展，此時系統(tǒng)的熵最大。開放系統(tǒng)總是與外界進行物質、能量的交換。dS=diS+deSDissipativeStructureTheory1977年獲諾貝爾化學獎525.耗散結構理論(新三論之一）比利時布魯塞爾自由耗散結構——系統(tǒng)與外界交換能量與物質，吸進負熵。當外界條件達到一定閾值時，系統(tǒng)從原來的混亂無序發(fā)展成為一種在時間上、空間上或功能上新的有序結構，稱為耗散結構。53耗散結構——系統(tǒng)與外界交換能量與物質，吸進負熵。當外界條件達耗散結構的形成條件遠離平衡態(tài)的開放系統(tǒng)，不斷與外界交換物質、能量。進入遠離平衡態(tài)的非線性區(qū)域。有漲落的觸發(fā)

為系統(tǒng)有序結構的穩(wěn)定性提供了嚴密的理論根據，推動了其他學科的發(fā)展。經典熱力學統(tǒng)計物理學理論生物學54耗散結構的形成條件遠離平衡態(tài)的開放系統(tǒng)，不斷與外界交換物質、

6.協(xié)同學Synergetics

(新三論之二）協(xié)同學是20世紀70年代后期由原西德理論物理學家哈肯（HermannHaken）創(chuàng)立的。

研究系統(tǒng)如何自發(fā)地形成有序結構或功能的行為—自組織（1）激光的產生（2）貝納德花紋（3）電腦城、美食城、中心商業(yè)區(qū)的形成例子：556.協(xié)同學Synergetics(新貝納德花紋:1900年貝納德發(fā)現(xiàn)了對流有序現(xiàn)象，他在一個圓盤中倒入一些液體。當從下面加熱這一薄層液體時，剛開始上下液面溫差不太大，液體中只有熱傳導。但當上下液面溫差△T超過某一臨界值△Tc時，對流突然發(fā)生，并形成很有規(guī)律的對流花樣（液體中突現(xiàn)類似蜂房的六邊形網格）。從上往下俯視，是許多像蜂房那樣的正六角形格子。中心液體往上流，邊緣液體往下流。這是一種宏觀有序的動態(tài)結構。56貝納德花紋:1900年貝納德發(fā)現(xiàn)了對流有序現(xiàn)象(1)快變量：多數變量，在系統(tǒng)受到干擾而波動時，總是力圖使系統(tǒng)回到原先的穩(wěn)定狀態(tài)。特點：衰減快，對系統(tǒng)結構性轉變無大影響。(2)慢變量：數量極少，在系統(tǒng)受到干擾而波動時，使系統(tǒng)偏離穩(wěn)態(tài)走向非穩(wěn)態(tài)，或進入新的穩(wěn)態(tài)。特點：始終左右演化進程，決定其結構與功能。

“協(xié)同導致有序”——子系統(tǒng)的合作導致出現(xiàn)宏觀結構的自組織現(xiàn)象。基本觀點：57(1)快變量：多數變量，在系統(tǒng)受到干擾而波動時，總是力圖使

揭示不同系統(tǒng)通過子系統(tǒng)間的協(xié)同作用與自組織，從無序狀態(tài)向有序狀態(tài)轉變的共同規(guī)律和特征。在自然科學（如：物理、化學、生物）和社會科學（經濟學、管理學等）應用廣泛，推動了系統(tǒng)工程的發(fā)展。協(xié)同學的意義：58揭示不同系統(tǒng)通過子系統(tǒng)間的協(xié)同作用與

7.突變論——Catastrophetheory突變論是法國數學家勒內·托姆于1972年創(chuàng)立的。他于1972年發(fā)表的《結構穩(wěn)定性和形態(tài)發(fā)生學》一書闡述了突變理論，榮獲國際數學界的最高獎---菲爾茲獎章。

例子：水的沸騰、巖石的破裂、橋梁的崩塌、地震、細胞的分裂、生物的變異、人的休克、情緒的波動、戰(zhàn)爭、市場變化、經濟危機等等。

突變論的本質:是系統(tǒng)從一種穩(wěn)定狀態(tài)到另一種穩(wěn)定狀態(tài)的躍遷。

(新三論之三）597.突變論——Catastrophetheory突變論8混沌理論-ChaosTheory

混沌理論的主導思想是：宇宙本身處于混沌狀態(tài)，在其中某一部分中似乎并無關聯(lián)的事件間的沖突，會給宇宙的另一部分造成不可預測的后果。

蝴蝶效應（TheButterflyEffect）：是指在一個動力系統(tǒng)中，初始條件下微小的變化能帶動整個系統(tǒng)的長期的巨大的連鎖反應。這是一種混沌現(xiàn)象。蝴蝶在熱帶輕輕扇動一下翅膀，遙遠的國家就可能造成一場颶風?！昂钡母拍?，是氣象學家洛倫茲1963年提出來的。

608混沌理論-ChaosTheory混沌理論的主導思想本章到此結束！謝謝！61本章到此結束！61系統(tǒng)工程概論普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材21世紀高等院校教材工業(yè)工程系列主講教師：周志華電話：1378624451562系統(tǒng)工程概論普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材主講教師：周第2章系統(tǒng)工程的歷史與現(xiàn)狀一、系統(tǒng)工程的產生與發(fā)展二、系統(tǒng)工程的概念三、系統(tǒng)工程的學科基礎63第2章系統(tǒng)工程的歷史與現(xiàn)狀一、系統(tǒng)工程的產生與發(fā)展2一、系統(tǒng)思想的形成過程第一節(jié)系統(tǒng)工程的產生與發(fā)展第一階段：古代樸素的唯物主義自然觀第二階段：近代形而上學自然觀第三階段：19世紀辯證唯物主義自然觀第四階段：二十世紀中期形成的系統(tǒng)觀第五階段：現(xiàn)代系統(tǒng)理論64一、系統(tǒng)思想的形成過程第一節(jié)系統(tǒng)工程的產生與發(fā)展第一階段一、系統(tǒng)思想的形成過程第一節(jié)系統(tǒng)工程的產生與發(fā)展系統(tǒng)思想從經驗到哲學到科學，從思維到定性到定量的發(fā)展過程。即：

第一階段:古代農事、工程、醫(yī)藥、天文方面的實踐成就，以及建立在這些成就之上的古代中國和古希臘樸素的唯物主義自然觀（以抽象的思辨原則來代替自然現(xiàn)象的客觀聯(lián)系）；

第二階段:近代自然科學的興起，以及由此產生的形而上學自然觀（把自然界看作彼此不相依賴的各個事物或各個現(xiàn)象的偶然堆積）；

65一、系統(tǒng)思想的形成過程第一節(jié)系統(tǒng)工程的產生與

第三階段:19世紀自然科學的偉大成就，以及建立在這些成就基礎之上的辯證唯物主義自然觀（以實驗材料來說明自然界是有內部聯(lián)系的統(tǒng)一整體，其中各個事物、現(xiàn)象是有機地相互聯(lián)系、相互依賴、相互制約著的）；

第四階段:20世紀中期現(xiàn)代科學技術的成就，為系統(tǒng)思想提供了定量方法和計算工具；66第三階段:19世紀自然科學的偉大成就，以及建立在這些

現(xiàn)代科學技術對系統(tǒng)思想方法的貢獻現(xiàn)代科學技術對于系統(tǒng)思想方法來說，第一個貢獻在于使系統(tǒng)思想定量化，成為一套具有數學理論、能夠定量處理系統(tǒng)各組成部分相互聯(lián)系的科學方法；第二個貢獻在于為定量化系統(tǒng)思想的實際應用提供了強有力的計算工具——電子計算機。這兩大貢獻都是在20世紀中期實現(xiàn)的。運籌學（數學規(guī)劃、排隊論、博弈論）計算機（1946年出現(xiàn)并廣泛應用）67現(xiàn)代科學技術對系統(tǒng)思想方法的貢獻現(xiàn)代科學技術第五階段：現(xiàn)代系統(tǒng)理論信息論、控制論、耗散結構理論、協(xié)同學、突變論、非線性系統(tǒng)理論的迅速發(fā)展，系統(tǒng)工程不僅涉及到工程技術領域，還涉及到社會經濟、醫(yī)療衛(wèi)生等人類社會各方面緊密聯(lián)系起來。68第五階段：現(xiàn)代系統(tǒng)理論7

二、系統(tǒng)工程的發(fā)展歷史系統(tǒng)概念來源于古代人類社會實踐。人類自有生產活動以來，無不在同自然系統(tǒng)打交道。（一）我國古代樸素的系統(tǒng)思想“協(xié)同學”創(chuàng)始人哈肯評論“系統(tǒng)科學的概念是中國學者較早提出的”69二、系統(tǒng)工程的發(fā)展歷史系統(tǒng)概念來源于古代人類社會實（一）我國古代樸素的系統(tǒng)思想1、春秋末期老子—用自發(fā)的系統(tǒng)概念觀察自然現(xiàn)象，認為自然界是統(tǒng)一的。道可道，非常道。名可名，非常名。老子：約公元前571～公元前471,道教中老子被尊為道祖。著有“道德經”。唐皇武后封為：太上老君認為道是事物之本原，又是事物的法則，天地人都是道的產物?！暗郎唬簧?，二生三，三生萬物”70（一）我國古代樸素的系統(tǒng)思想1、春秋末期道可道，非常道。老子2、西周——五行觀念《易經》——陰陽五行和八卦學說五行指：金、木、水、火、土。認為大自然由五種要素所構成，隨著這五個要素的盛衰，而使得大自然產生變化，不但影響到人的命運，同時也使宇宙萬物循環(huán)不已。

木－好華美，且具有風雅的個性。仁，慈愛，行善?；穑郧榧痹?，而富有自尊心。禮，就是為人謙讓謹慎，敬上而不欺下。

土－性情溫厚篤實，而具有自信心。信，就是又誠實又溫厚誠懇之意。

金－性情剛強，而具有自尊心。義，就是崇善棄惡，事事都順理。

水－聰明，并能推測事物。智，觀察事物詳細，能預知前兆，善理權謀術事。712、西周——五行觀念《易經》——陰陽五行和八卦學說木－好華美陰陽五行學說:是中國古代樸素的唯物論和自發(fā)的辯證法思想，它認為世界是物質的，物質世界是在陰陽二氣作用的推動下孳生、發(fā)展和變化；并認為木、火、土、金、水五種最基本的物質是構成世界不可缺少的元素。

陽—運動、外向、上升、溫熱、明亮的陰——相對靜止、內守、下降、寒冷、晦暗的72陰陽五行學說:是中國古代樸素的唯物論和自發(fā)的辯證法思想，它認3、東漢——地動儀地動儀:地動儀是東漢科學家張衡的傳世杰作--候風地動儀。八個龍頭，按東、南、西、北、東南、東北、西南、西北八個方向布列，每個龍頭嘴里都銜有一個銅球。當某個地方發(fā)生地震時，發(fā)生地震方向的龍頭張開嘴，吐出銅球，落到銅蟾蜍的嘴里，發(fā)生很大的聲響。所以人們就可以知道地震發(fā)生的方向。張衡還用銅制造了一種測量天文的儀器——“渾天儀”。

地動儀-我國歷史上最早的系統(tǒng)模型733、東漢——地動儀地動儀:地動儀是東漢科學家張衡的傳世杰作-4最早的醫(yī)學經典-黃帝內經它分別從陰陽五行、天人相應、五運六氣、臟腑、經絡、病機、診法、治則、針灸等方面來闡述。

主張不治已病，而治未病，同時主張養(yǎng)生、攝生、益壽、延年。將“自然現(xiàn)象、生理現(xiàn)象、精神活動”三者結合分析疾病根源。整體觀、矛盾觀、經絡學、臟像學、病因病機學、養(yǎng)生和預防醫(yī)學、診斷治療等。744最早的醫(yī)學經典-黃帝內經它分別從自然界、人體由五種要素相生相克、相互制約所組成的有秩序、有組織的整體?？床　剢柷小安叵?、病機、氣血、津液、經絡”講究內觀、體悟、直覺，與西醫(yī)的靠儀器、化驗、解剖不同。75自然界、人體由五種要素相生相克、相互請問：我國古代的三大經書（奇書）是什么？《易經》、《道德經》、《黃帝內經》76請問：我國古代的三大經書（奇書）是什么？《易經》、《道德經》5春秋末期—《孫子兵法》問：《孫子兵法》為誰所著？以系統(tǒng)思想研究戰(zhàn)爭，從“道、天、地、將、法”五個方面分析戰(zhàn)爭。道—內修德政、戰(zhàn)爭是否有理。有道乃勝利之本。天時、地利將—將領的才智、威信狀況、士兵是否訓練有素?！暗玫蕉嘀⑹У拦阎狈āǘ取！凹o律是否嚴明、賞罰是否分明”。將領要做到“智、信、仁、勇、嚴”。

兵圣孫武公元前535~775春秋末期—《孫子兵法》問：《孫子兵法》為誰所著？以系統(tǒng)在山東臨沂銀雀山發(fā)掘的兩座漢代墓葬中同時發(fā)現(xiàn)了用竹簡寫成的《孫子兵法》和《孫臏兵法》。

《孫子兵法》全書共十三篇——孫武所著。以《兵法》十三篇見吳王闔閭hélǘ，闔閭說：“子之十三篇，吾盡觀之矣?！奔从脤O武為將，與伍子胥率吳軍攻破楚國,率兵6萬打敗楚國20萬大軍。著名論點：“知己知彼，百戰(zhàn)不殆”“以我之長，功敵之短”78在山東臨沂銀雀山發(fā)掘的兩座漢代墓葬中同時發(fā)現(xiàn)了用竹簡寫成的《《孫臏兵法》

《孫臏兵法》又名《齊孫子》，系與《孫子兵法》區(qū)別之故?！稘h書·藝文志》稱《齊孫子》八十九篇，圖四卷。

知名典故：“田忌賽馬”

孫臏約公元前380年至公元前320

孫臏乃孫武后人，有人說是玄孫。孫臏和龐涓拜鬼谷子為師，出仕后到魏國做官，被龐涓陷害，受到臏刑。生死關頭，他向齊國使者求助，被救到齊國，指揮齊軍兩次擊敗魏軍，設伏殺死龐涓。孫臏繼承并發(fā)揚了孫武的軍事思想，他的《孫臏兵法》也是兵學寶庫的瑰寶。

79《孫臏兵法》

《孫臏兵法》又名《齊孫子》，系與《孫子兵法》區(qū)三十六計勝戰(zhàn)計：瞞天過海、圍魏救趙、借刀殺人、以逸待勞、趁火打劫、聲東擊西敵戰(zhàn)計：無中生有、暗渡陳倉、隔岸觀火、笑里藏刀、李代桃僵、順手牽羊攻戰(zhàn)計：打草驚蛇、借尸還魂、調虎離山、欲擒故縱、拋磚引玉、擒賊擒王混戰(zhàn)計：釜底抽薪、混水摸魚、金蟬脫殼、關門捉賊、遠交近攻、假道伐虢并戰(zhàn)計：偷梁換柱、指桑罵槐、假癡不顛、上屋抽梯、樹上開花、反客為主敗戰(zhàn)計：美人計、空城計、反間計、苦肉計、連環(huán)計、走為上80三十六計勝戰(zhàn)計：瞞天過海、圍魏救趙、借刀殺人、以逸待勞、趁火6戰(zhàn)國時期—“都江堰”水利工程戰(zhàn)國時期秦國李冰父子設計修建的都江堰水利工程，它包括“魚嘴”岷江分水工程，“飛沙堰”分洪排沙工程，“寶瓶口”引水工程三大主體工程和120個附屬渠堰工程，工程之間的聯(lián)系處理得恰到好處，形成一個有機整體，兼有防洪、排沙、灌溉、漂木、行舟等多種功能，渠道上設置了水尺，根據測得的水位，多級分水，合理控制分水流量，使洶涌急流的岷江化害為利，灌溉了成都平原上14個縣的幾百萬畝糧田。工程完工后，又建立了一套歲修養(yǎng)護制度，每年按規(guī)定淘沙修堤，因此，雖然該工程經歷二千多年，至今仍發(fā)揮著效益，該工程堪稱我國古代運用系統(tǒng)思想解決實際問題的典范。816戰(zhàn)國時期—“都江堰”水利工程戰(zhàn)國時期秦國李冰父子飛沙堰

82飛沙堰218322飛沙堰特寫

84飛沙堰特寫237：丁渭修皇宮北宋年間，汴都（今河南開封）的宮室在遭到火災以后，大臣丁渭奉命修建，修建工程的泥土、石料、木材等建筑材料都需從郊外由旱道運到建筑現(xiàn)場，另外，完工后的建筑廢棄物又要從旱道運出城外。這在當時是需要花費大量的人力、物力和材力的，丁渭根據工程實際，設計出了一套方案，就是在工地前面的大街上挖取泥土使用，幾天以后，大街被挖成了巨溝，并通過護城河與汴河相通，河水流入溝中，船只可直接由汴河駛入工地，于是便可從四面八方運來建筑材料，再也不需經過郊區(qū)碼頭起卸，然后用陸運搬到工地的繁重手續(xù)了，在工程將要結束時，再把廢棄的瓦礫、灰土等投入巨河，平土以后，重新成為大街。這一設計方案由于系統(tǒng)解決了取土、運輸、清除廢料和修復街道等多項任務，因此節(jié)省了大量的人力、物力和財力，并使工程提前完工。

857：丁渭修皇宮北宋年間，汴都（今河南開封）的宮室在遭總結：古代樸素系統(tǒng)思想的特點“耗散結構”創(chuàng)始人普利高津《從存在到演化》中說：“著重于研究整體性和自發(fā)性、研究協(xié)調與協(xié)和”即強調對自然界整體性、統(tǒng)一性的認識，缺乏對細節(jié)的認識能力。86總結：古代樸素系統(tǒng)思想的特點“耗散結構”創(chuàng)始人普利高津《從存(二）系統(tǒng)工程的發(fā)展歷史——世界文明第二節(jié)系統(tǒng)工程的產生與發(fā)展2.1930年前后，一般系統(tǒng)論的創(chuàng)始人貝塔朗菲指出了自然界和社會的各種表面上極不相同的領域中存在著某種共性，提出了一般系統(tǒng)論，為系統(tǒng)工程的產生作好了準備。系統(tǒng)工程是工業(yè)生產和科學技術發(fā)展的必然產物。1.系統(tǒng)概念的最早提出：美國人泰勒——“管理之父”在1911年出版的《科學管理原理》提出了工業(yè)管理系統(tǒng)，包括“合理安排工序、動作分析、提高工作效率等”。87(二）系統(tǒng)工程的發(fā)展歷史——世界文明第二節(jié)系3.系統(tǒng)工程的首次提出二十世紀40年代，美國貝爾電話公司在發(fā)展微波通訊網絡時首先應用系統(tǒng)方法，并提出了“系統(tǒng)工程”這個名詞。美國貝爾電話公司——馬利娜G.Molina丹麥哥本哈根電話公司——厄朗A.Erlang研究整個電話通訊系統(tǒng)，不能只注意電話機和交換臺站，首次提出“系統(tǒng)工程”，運用了排隊論原理。883.系統(tǒng)工程的首次提出美國貝爾電話公司——馬利娜G.4.二次世界大戰(zhàn)(1939-1945)，產生和發(fā)展了“運籌學”O(jiān)perationResearch1）英國為防御德國的突然空襲，研究了雷達報警系統(tǒng)、飛機排隊降落系統(tǒng)，廣泛采用了數學規(guī)劃、排隊論、博弈論等方法。2）1945年，美國軍事部設立蘭德公司（政府和軍方的最大智囊團），開發(fā)了許多系統(tǒng)分析方法。3）1942-1945年，美國制造原子彈的“曼哈頓”計劃

負責人L.R.格羅夫斯和R.奧本海默應用了系統(tǒng)工程的思路和方法，大大縮短了工程所耗時間。1945年7月15日,世界上第一顆原子彈試驗成功。8月6日和9日，美國分別在日本的廣島和長崎投下了原子彈，直接導致第二次世界大戰(zhàn)結束。

894.二次世界大戰(zhàn)(1939-1945)，產生和發(fā)展了“運籌（二）系統(tǒng)工程的發(fā)展歷史—世界文明7.進入70年代后，由于電子計算機的迅速發(fā)展和普及，系統(tǒng)工程得到了廣泛地應用。5.1957年首部《系統(tǒng)工程》著作出版美國密執(zhí)安大學古德H.Goode馬喬爾R.Machol合著6.1961-1969年“阿波羅”登月計劃—系統(tǒng)工程的光輝成就。工程系統(tǒng)社會經濟系統(tǒng)行為科學+思維科學政策研究作為一門交叉學科解決復雜大系統(tǒng)研究非線性系統(tǒng)理論迅速發(fā)展90（二）系統(tǒng)工程的發(fā)展歷史—世界文明7.進入70年代后，由于電（三）現(xiàn)代系統(tǒng)工程在中國的發(fā)展(1)第一階段：1950S中期—1970S中期，以運籌學的研究為主1）錢學森、許國志等學者大力提倡運籌學2）1960S華羅庚大力發(fā)展優(yōu)選法與統(tǒng)籌學，取得較好效果3）我國導彈和航天事業(yè)的發(fā)展，系統(tǒng)工程技術得到迅猛發(fā)展——以錢學森為代表91（三）現(xiàn)代系統(tǒng)工程在中國的發(fā)展(1)第一階段：1950S中（2）第二階段：1978——1980S初推廣應用系統(tǒng)工程的熱潮1）1978年，錢學森、許國志、王壽云在《文匯報》發(fā)表“組織管理的技術—系統(tǒng)工程”，推廣系統(tǒng)工程新局面。最優(yōu)化方法圖論、排隊論對策論可靠性分析等普及應用、取得顯著成果2）1980年中國系統(tǒng)工程學會正式成立3）20世界70年代末、80年代初—學術理論遍地開花鄧聚龍教授——灰色系統(tǒng)理論吳學謀——泛系理論蔡文——物元分析92（2）第二階段：1978——1980S初推廣應用系統(tǒng)工程的（3）第三階段：1986年系統(tǒng)工程的研究和應用擴大至科技、經濟、社會等領域。1）系統(tǒng)工程作為一門軟科學，日益受重視。物理——事理——人理（WSR系統(tǒng)方法論）硬件—軟件—斡件—人件2）錢學森等致力于開放復雜系統(tǒng)的研究方法：定性與定量的綜合集成技術、綜合集成工程專家系統(tǒng)統(tǒng)計技術信息化與計算機技術以人為主的高度智能化的人機結合系統(tǒng)93（3）第三階段：1986年系統(tǒng)工程的研究和應用擴大至科技、經3）2003年10月15日，中國首次載人航天——“神州五號”上天大規(guī)模復雜系統(tǒng)的設計、優(yōu)化、管理等取得重大突破。綜合：系統(tǒng)工程作為一門綜合應用性學科、交叉學科、一門新學科，未來發(fā)展靠大家。2011年11月1日清晨5時58分，中國“長征二號F”遙八運載火箭，將“神舟八號”飛船成功送入預定軌道。2011年11月3日凌晨，神舟八號與天宮一號對接環(huán)接觸成功。中國成為繼美、俄之后第三個掌握空間交會對接技術的國家?？梢栽诘厍蜍壍郎祥L期滯留工作的空間站，對于探索宇宙奧秘、造福人類有著重要意義。

943）2003年10月15日，中國首次載人航天——“神州五號”錢學森提出的現(xiàn)代系統(tǒng)技術的四個層次：系統(tǒng)論（系統(tǒng)觀）基礎科學技術科學工程技術哲學歷史唯物主義社會科學數學哲學數學科學自然辯證法自然科學馬克思主義哲學系統(tǒng)學控制論運籌學信息論各門系統(tǒng)工程自動化技術通信技術圖1-6系統(tǒng)科學體系結構第二節(jié)系統(tǒng)工程概念95錢學森提出的現(xiàn)代系統(tǒng)技術的四個層次：系統(tǒng)論（系統(tǒng)觀）基礎科學第二節(jié)系統(tǒng)工程概念一.系統(tǒng)工程的研究對象和領域1.研究對象系統(tǒng)人工系統(tǒng)或復雜系統(tǒng)大系統(tǒng)（多層次）復雜系統(tǒng)（總系統(tǒng)+分系統(tǒng)）組織化的系統(tǒng)（有共同目標）（1）系統(tǒng)工程的研究領域成果顯著（2）系統(tǒng)工程呈現(xiàn)多學科性自然環(huán)境、生物醫(yī)學、工業(yè)、農業(yè)、社會、國家管理等96第二節(jié)系統(tǒng)工程概念一.系統(tǒng)工程的研究對象和領域1.研究對系統(tǒng)工程的應用領域：第二節(jié)系統(tǒng)工程概念1）社會系統(tǒng)工程2）經濟系統(tǒng)工程3）區(qū)域規(guī)劃系統(tǒng)工程4）環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)工程5）能源系統(tǒng)工程6）水資源系統(tǒng)工程7）交通運輸系統(tǒng)工程8）農業(yè)系統(tǒng)工程9）航天系統(tǒng)工程97系統(tǒng)工程的應用領域：第二節(jié)系統(tǒng)工程概念1）社會系統(tǒng)工程的應用領域：第二節(jié)系統(tǒng)工程概念10）工程項目管理系統(tǒng)11）科技管理系統(tǒng)工程12）教育系統(tǒng)工程13）人口系統(tǒng)工程14）軍事系統(tǒng)工程15）信息系統(tǒng)工程16）物流系統(tǒng)工程等98系統(tǒng)工程的應用領域：第二節(jié)系統(tǒng)工程概念10）工程2.系統(tǒng)工程研究對象的具體特征（1）系統(tǒng)工程是一門工程技術，可研究任何一種物質系統(tǒng)，可跨越各專業(yè)領域。如：機械工程、電子工程水利工程、采礦工程等以專門的技術領域為對象系統(tǒng)工程跨專業(yè)，研究系統(tǒng)的開發(fā)、運用等問題。（2）還涉及社會經濟、環(huán)境生態(tài)、經營管理、軍事指揮等非工程系統(tǒng)（3）系統(tǒng)工程更注重事理，注重計劃、組織、安排、優(yōu)化。系統(tǒng)工程處理的對象主要是信息。992.系統(tǒng)工程研究對象的具體特征（1）系統(tǒng)工程是一門工程技術二、系統(tǒng)工程的的定義第二節(jié)系統(tǒng)工程概念

（1）1967年美國學者切斯納定義

按照各個目標進行權衡，全面求得最優(yōu)解的方法，并使各組成部分能最大限度地互相適應。

（2）1976年美國科學技術辭典注釋系統(tǒng)工程是研究許多密切聯(lián)系的元素所組成的復雜系統(tǒng)設計的科學。

（3）1977年日本學者三浦武雄指出系統(tǒng)工程與其它工程學的不同之點在于它是跨越許多學科的科學，而且是填補這些學科邊界空白的一種邊緣學科。100二、系統(tǒng)工程的的定義第二節(jié)系統(tǒng)工程概念第三節(jié)系統(tǒng)工程概念

（4）日本工業(yè)標準“運籌學術語”中的定義系統(tǒng)工程是為了最優(yōu)地達到系統(tǒng)目標，而對系統(tǒng)的構成要素、組織結構、信息流通和控制機構進行分析的技術。

（5）我國學者錢學森認為

系統(tǒng)工程是組織管理系統(tǒng)的規(guī)劃、研究、設計、制造、試驗與使用的科學方法，是一種對所有系統(tǒng)都具有普遍意義的方法。101第三節(jié)系統(tǒng)工程概念（4）日本工業(yè)標準“運籌學術語綜述：系統(tǒng)工程定義第三節(jié)系統(tǒng)工程概念

1.系統(tǒng)工程是一門交叉學科協(xié)調：自然科學和社會科學的思想、理論、方法、策略、手段等組織：生產、科研或經濟活動應用：定量分析和定性分析相結合的方法和計算機等技術三最優(yōu)：實現(xiàn)最優(yōu)設計、最優(yōu)控制和最優(yōu)管理（達到綜合最優(yōu)化）2.一門工程技術、一門軟科學102綜述：系統(tǒng)工程定義第三節(jié)系統(tǒng)工程概念1.系統(tǒng)工一、系統(tǒng)工程的理論和技術基礎第三節(jié)系統(tǒng)工程的學科基礎系統(tǒng)工程是一門交叉學科，有其寬廣的理論和技術基礎。它們主要是一般系統(tǒng)論、信息論、控制論、運籌學、耗散結構理論、協(xié)同學、突變論等，通常把一般系統(tǒng)論、信息論，控制論稱為“老三論”，而把耗散結構理論、協(xié)同學、突變論稱為“新三論”。1.一般系統(tǒng)論

一般系統(tǒng)論是由美籍奧地利生物學家貝塔朗菲（1901—1972）首先提出并發(fā)展的.

103一、系統(tǒng)工程的理論和技術基礎第三節(jié)系統(tǒng)工程的第三節(jié)系統(tǒng)工程的學科基礎1.一般系統(tǒng)論

一般系統(tǒng)論所包含的主要內容和基本觀點有：系統(tǒng)的整體性系統(tǒng)的開放性系統(tǒng)的動態(tài)性（生長—衰老—死亡）系統(tǒng)的等級性（分為結構等級與功能等級）系統(tǒng)的有序性

一般系統(tǒng)論用相互關聯(lián)的綜合性思維來取代分析事物的分散思維，突破了以往分析問題的局限性，為系統(tǒng)工程的發(fā)展奠定了基礎。作用：104第三節(jié)系統(tǒng)工程的學科基礎1.一般系統(tǒng)論

2.信息論

第三節(jié)系統(tǒng)工程的學科基礎

信息論于20世紀40年代末產生，其主要創(chuàng)立者是美國的數學家香農和維納。信息論是一門研究信息的獲取、傳送和處理等一般規(guī)律的科學。人們根據不同的研究內容，把信息論分成三種不同類型。

狹義信息論：即申農信息論。主要研究消息的信息量、信道（傳輸消息的通道）容量以及消息的編碼問題。

1052.信息論第三節(jié)系統(tǒng)工程的學科基礎創(chuàng)始人：美國數學家香農，美國貝爾研究所研究員。

解決通信技術中信息編碼問題，把發(fā)射信息和接收信息作為一個整體的通信來研究?？藙诘隆は戕r(ClaudeElwoodShannon）信息論及數字通信時代的奠基人

信息論誕生的標志：1948《通信的數學理論》1949《噪聲中的通信》（濾波理論、信號預測理論）還對加密理論有開創(chuàng)性貢獻維納提出了信息量的統(tǒng)計數學公式106創(chuàng)始人：美國數學家香農，美國貝爾研究所研究員。香農的通信系統(tǒng)模型信息編碼信道譯碼信宿信源信號噪聲信號+噪聲消息電、器、聲空間編碼轉換人、機人、機器、物107香農的通信系統(tǒng)模型信息編碼信道譯碼信宿信源信號噪聲信號+噪第三節(jié)系統(tǒng)工程的學科基礎

一般信息論：主要研究通信問題，但還包括噪聲理論、信號濾波與預測、調制、信息處理等問題。

廣義信息論：不僅包括前兩項的研究內容，而且包括所有與信息有關的領域。

信息論中運用信息的觀點，把系統(tǒng)看作是借助于信息的獲取、傳達、加工、處理而實現(xiàn)其有目的性的運動的一種研究方法。圖1-3便是信息方法的圖示。108第三節(jié)系統(tǒng)工程的學科基礎一般信息論：主要研究通信第三節(jié)系統(tǒng)工程的學科基礎2.信息論

信息信息信息反饋信息輸入信息存儲信息處理信息輸出圖1-3信息方法109第三節(jié)系統(tǒng)工程的學科基礎2.信息論信息信

3.控制論第三節(jié)系統(tǒng)工程的學科基礎

1947年美國人維納創(chuàng)立了控制論。維納的控制論闡述了兩個根本觀念：

①一切有生命、無生命系統(tǒng)都是信息系統(tǒng)?？刂频倪^程也可以說是信息運動的過程。無論是機器還