系統(tǒng)工程基礎(chǔ)第一章 緒論

第一章

緒論一．時代背景及相關(guān)特征二．現(xiàn)代工程的系統(tǒng)觀三．系統(tǒng)工程概念及內(nèi)容第一節(jié)時代背景及相關(guān)特征全球化動態(tài)市場帶來挑戰(zhàn)和機(jī)會社會加速信息化技術(shù)與管理緊密結(jié)合、深度融合創(chuàng)新已成為時代的最強(qiáng)音科學(xué)發(fā)展觀引起普遍關(guān)注企業(yè)發(fā)展面臨系統(tǒng)問題社會（經(jīng)濟(jì)）組織活動工程化、項目化…

→

系統(tǒng)工程與…“結(jié)合”科學(xué)發(fā)展觀與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型、國際化及企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展社會系統(tǒng)問題及和諧社會建設(shè)新一代信息及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)管理科學(xué)、經(jīng)濟(jì)科學(xué)、工程科學(xué)各種前沿問題復(fù)雜系統(tǒng)問題及復(fù)雜性科學(xué)各類工程化問題及其管理重大投資和大型項目管理高度動態(tài)問題和突發(fā)事件及應(yīng)急管理生命科學(xué)及思維科學(xué)…第二節(jié)現(xiàn)代工程的系統(tǒng)觀一、工程系統(tǒng)與系統(tǒng)論

1、工程系統(tǒng)

系統(tǒng)是由兩個以上相互聯(lián)系的要素所構(gòu)成，且具有特定功能、結(jié)構(gòu)、環(huán)境的整體。工程是集成建構(gòu)性知識體系，使技術(shù)和非技術(shù)資源最佳地為人類服務(wù)的專門技術(shù)，有時也指具體的科研或建設(shè)項目。對復(fù)雜系統(tǒng)的創(chuàng)新、開發(fā)、設(shè)計等是現(xiàn)代工程最顯著的特點(diǎn)及要求。

工程系統(tǒng)是為了實現(xiàn)集成創(chuàng)新和建構(gòu)等功能，由人、物料、設(shè)施、能源、信息、技術(shù)、資金、土地、管理等要素，按照特有目標(biāo)及技術(shù)要求所形成的有機(jī)整體，并受到自然、經(jīng)濟(jì)、社會等環(huán)境要素廣泛而深刻的影響。工程系統(tǒng)與系統(tǒng)論2、系統(tǒng)思想的產(chǎn)生與發(fā)展

系統(tǒng)思想的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段，即：“只見森林”（樸素的系統(tǒng)思想）階段—“只見樹木”階段—“先見森林，后見樹木”（科學(xué)的系統(tǒng)思想）階段。古代中國和古希臘在系統(tǒng)思想的產(chǎn)生與早期發(fā)展中具有突出地位和貢獻(xiàn)。整體思想和聯(lián)系思想是科學(xué)系統(tǒng)思想的核心與實質(zhì)。工程系統(tǒng)與系統(tǒng)論

3、系統(tǒng)理論和系統(tǒng)工程

一般系統(tǒng)論、控制論及信息論、耗散結(jié)構(gòu)理論、協(xié)同學(xué)與自組織理論等是系統(tǒng)理論的重要內(nèi)容和系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)。系統(tǒng)工程（學(xué)）的創(chuàng)立（1957）則是發(fā)展了系統(tǒng)理論的應(yīng)用研究，為組織管理系統(tǒng)的規(guī)劃、研究、設(shè)計、制造、試驗和使用提供了一種有效的科學(xué)方法。系統(tǒng)理論、系統(tǒng)工程及整個系統(tǒng)科學(xué)的開發(fā)應(yīng)用雖然有了很大拓展（如社會系統(tǒng)），但對工程系統(tǒng)，特別是現(xiàn)代大規(guī)模復(fù)雜工程系統(tǒng)（工程與社會等系統(tǒng)的復(fù)合系統(tǒng)，或廣義工程系統(tǒng)）問題的關(guān)注和有效解決，一直是其主要面向的實踐領(lǐng)域。

現(xiàn)代工程的系統(tǒng)觀二、工程的系統(tǒng)觀1、工程系統(tǒng)的特性

整體性（第一特性；功能依存性+邏輯統(tǒng)一性+技術(shù)規(guī)范性；1+1＞2；綜合集成創(chuàng)新）

動態(tài)性（來源；體現(xiàn)；啟示）

復(fù)雜性（結(jié)構(gòu)、行為等）

普遍性（系統(tǒng)化、工程化、工程系統(tǒng)化；防止泛工程化）工程的系統(tǒng)觀目的性及多目標(biāo)性（目的唯一性，目標(biāo)多樣性，沖突目標(biāo)管理）開放性（環(huán)境適應(yīng)性）人本性（系統(tǒng)“軟化”趨勢；以人為本）戰(zhàn)略性（全局、長遠(yuǎn)、宏觀；現(xiàn)代工程觀及發(fā)展戰(zhàn)略——現(xiàn)代工程的戰(zhàn)略思維）工程的系統(tǒng)觀2、工程系統(tǒng)的功能與結(jié)構(gòu)功能（目標(biāo)）：技術(shù)+經(jīng)濟(jì)+環(huán)境+社會+

系統(tǒng)發(fā)展要素：物質(zhì)（實體）+技術(shù)方法+人+管理（物流+能量流+信息流+人流+價值流）結(jié)構(gòu)：要素按照功能要求的有機(jī)組合（？）工程的系統(tǒng)觀3、工程系統(tǒng)的環(huán)境（工程環(huán)境）自然環(huán)境技術(shù)環(huán)境經(jīng)濟(jì)環(huán)境社會環(huán)境管理環(huán)境…現(xiàn)代工程的系統(tǒng)觀三、工程的新系統(tǒng)觀復(fù)雜工程系統(tǒng)的綜合集成錢學(xué)森：《一個科學(xué)新領(lǐng)域——開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)及其方法論》（1990）工程系統(tǒng)與自然系統(tǒng)、社會系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展科學(xué)發(fā)展觀與工程（系統(tǒng)）活動第三節(jié)系統(tǒng)工程的概念及內(nèi)容一、系統(tǒng)工程的概念所謂系統(tǒng)工程（SystemsEngineering,SE）是用來開發(fā)、運(yùn)行、革新一個大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)所需思想、程序、方法的總和（或總稱）。

SE強(qiáng)調(diào)以下基本觀點(diǎn)：

(1)整體性和系統(tǒng)化觀點(diǎn)（前提）(2)總體最優(yōu)或平衡協(xié)調(diào)觀點(diǎn)（目的）(3)多種方法綜合運(yùn)用的觀點(diǎn)（手段）(4)問題導(dǎo)向及反饋控制觀點(diǎn)（保障）系統(tǒng)工程的概念及內(nèi)容二、系統(tǒng)工程的對象（一）系統(tǒng)的概念及特點(diǎn)1.系統(tǒng)的定義系統(tǒng)是由兩個以上相互聯(lián)系的要素所構(gòu)成，且具有特定功能、結(jié)構(gòu)、環(huán)境的整體。2.系統(tǒng)的一般屬性整體性關(guān)聯(lián)性環(huán)境適應(yīng)性…系統(tǒng)工程的對象3、大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)的特點(diǎn)規(guī)模龐大結(jié)構(gòu)復(fù)雜屬性及目標(biāo)多樣一般為人-機(jī)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性突出…系統(tǒng)工程的對象（二）系統(tǒng)的類型自然系統(tǒng)與人造系統(tǒng)實體系統(tǒng)與概念系統(tǒng)動態(tài)系統(tǒng)與靜態(tài)系統(tǒng)封閉系統(tǒng)與開放系統(tǒng)

主要明確SE研究什么樣的系統(tǒng)問題系統(tǒng)工程的對象（三）管理系統(tǒng)問題（舉例）

要求結(jié)合某管理系統(tǒng)問題說明：①系統(tǒng)的功能及要素；②系統(tǒng)的環(huán)境影響及輸入、輸出要素；③系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)（最好能用框圖表達(dá)）；④系統(tǒng)功能與結(jié)構(gòu)和環(huán)境的關(guān)系；⑤管理系統(tǒng)的主要特點(diǎn)。管理系統(tǒng)問題舉例國家政策市場研究技術(shù)經(jīng)濟(jì)預(yù)測競爭狀況企業(yè)能力資金來源資源條件社會需求生產(chǎn)可能生產(chǎn)組織與控制物、財、人、信息生產(chǎn)控制庫存控制質(zhì)量控制成本控制資金回收產(chǎn)品銷售服務(wù)調(diào)查經(jīng)營目標(biāo)產(chǎn)品開發(fā)經(jīng)營計劃生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備技術(shù)文件勞動力勞動手段勞動對象環(huán)境分析經(jīng)營決策與計劃投入轉(zhuǎn)換產(chǎn)出

工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動過程示意圖系統(tǒng)工程的概念及內(nèi)容三、系統(tǒng)工程內(nèi)容（一）系統(tǒng)工程理論（系統(tǒng)理論）經(jīng)典系統(tǒng)理論（一般系統(tǒng)論、控制論、信息論）現(xiàn)代系統(tǒng)理論（耗散結(jié)構(gòu)與協(xié)同學(xué)、突變論等）復(fù)雜性系統(tǒng)理論

系統(tǒng)工程學(xué)是以大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)（特別是管理系統(tǒng)）為研究對象，在系統(tǒng)理論、管理科學(xué)及其運(yùn)籌學(xué)、專業(yè)工程技術(shù)等學(xué)科基礎(chǔ)上形成的一門交叉學(xué)科。系統(tǒng)工程內(nèi)容（二）系統(tǒng)工程方法論系統(tǒng)工程方法論（Methodology）是分析和解決系統(tǒng)開發(fā)、運(yùn)作及管理實踐中的問題所應(yīng)遵循的工作程序、邏輯步驟和基本方法。它是系統(tǒng)工程思考和處理問題的一般方法和總體框架?；魻柸S結(jié)構(gòu)（系統(tǒng)工程基本工作過程）切克蘭德方法論（軟系統(tǒng)工程方法論）其他方法論（系統(tǒng)工程方法論的新進(jìn)展）系統(tǒng)工程方法論1.霍爾三維結(jié)構(gòu)A.D.Hall1969系統(tǒng)工程活動矩陣：T-L知識維（K）運(yùn)籌學(xué)控制論社會科學(xué)工程技術(shù)……邏輯維（L）規(guī)劃階段設(shè)計階段分析階段運(yùn)籌階段實施階段運(yùn)行階段更新階段時間維(T)擺明問題系統(tǒng)設(shè)計方案綜合模型化實施計劃決策最優(yōu)化系統(tǒng)工程方法論2.切克蘭德方法論問題及其環(huán)境的識別與表達(dá)建立概念模型(目標(biāo)系統(tǒng)概念化)根底定義比較尋求改善途徑選擇設(shè)計實施評估.系統(tǒng)工程方法論兩種方法論的比較及綜合(?)相同點(diǎn)：問題導(dǎo)向；注重程序及階段；…不同點(diǎn)：(研究對象或應(yīng)用領(lǐng)域、基本方法、核心內(nèi)容或關(guān)鍵點(diǎn)、反饋機(jī)制、…)綜合應(yīng)用——企業(yè)管理系統(tǒng)工程活動矩陣（框架—H；內(nèi)容—C）

問題現(xiàn)狀說明關(guān)聯(lián)要素分析方向目標(biāo)及指標(biāo)設(shè)計對象系統(tǒng)的再認(rèn)識變革途徑探索比較、分析、權(quán)衡、評價組織行為分析實施與改進(jìn)1.企業(yè)診斷與環(huán)境分析

2.企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略與規(guī)劃

3.產(chǎn)品研究與開發(fā)管理

4.企業(yè)經(jīng)營決策與計劃

5.生產(chǎn)要素的準(zhǔn)備及投入管理

6.生產(chǎn)過程的組織與控制

7.銷售服務(wù)與資金回收管理

8.企業(yè)管理系統(tǒng)更新和企業(yè)經(jīng)營環(huán)境改善

邏輯步驟活動項目工作過程系統(tǒng)工程方法論3、其他方法論（系統(tǒng)工程方法論的新進(jìn)展）錢學(xué)森等(20世紀(jì)90年代初)

從定性到定量的綜合集成方法論針對開放復(fù)雜巨系統(tǒng)問題，以對社會系統(tǒng)、人體系統(tǒng)、地理系統(tǒng)等三類系統(tǒng)的研究實踐為基礎(chǔ)。主要特點(diǎn)有：（1）根據(jù)復(fù)雜巨系統(tǒng)的復(fù)雜機(jī)制和變量眾多等特點(diǎn)，把定性與定量研究有機(jī)結(jié)合起來，從多方面的定性認(rèn)識上升到定量認(rèn)識；系統(tǒng)工程方法論（2）根據(jù)系統(tǒng)綜合集成思想，把理論與經(jīng)驗結(jié)合起來，把人對客觀事物的各種知識集中起來，強(qiáng)調(diào)多學(xué)科交叉融合；（3）根據(jù)復(fù)雜巨系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)，把宏觀、中觀與微觀研究統(tǒng)一起來；（4）根據(jù)人-機(jī)結(jié)合的特點(diǎn)和信息的重要作用，將專家群體、數(shù)據(jù)和各種信息與計算機(jī)技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來，強(qiáng)調(diào)對知識工程及數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)等的應(yīng)用。系統(tǒng)工程方法論顧基發(fā)、朱志昌[英]（90年代中期）

物理-事理-人理（WSR）系統(tǒng)方法論

物理是物質(zhì)運(yùn)動的機(jī)理。通常用到自然科學(xué)知識，主要回答這個“物”是什么，它需要的是真實性；事理即做事的道理。通常用到管理科學(xué)方面的知識，主要解決如何去安排這些物或主要回答怎樣去做；人理指做人的道理。通常用到人文社會科學(xué)的知識，主要回答應(yīng)當(dāng)如何。處理任何事和物都離不開人去做，且應(yīng)由人來判斷這些事和物是否妥當(dāng)。系統(tǒng)工程方法論

WSR方法論的程序包括：理解領(lǐng)導(dǎo)意圖、調(diào)查分析、形成目標(biāo)、建立模型、協(xié)調(diào)關(guān)系、提出建議。該方法論已在水資源管理、商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系制定、商業(yè)綜合自動化評價、海軍武器系統(tǒng)評價、新疆地區(qū)可持續(xù)發(fā)展、高技術(shù)開發(fā)區(qū)評價、飛行器安全性、勞動力市場評估、科研周轉(zhuǎn)金評價等系統(tǒng)分析問題中得到應(yīng)用。系統(tǒng)工程方法論并行工程（CE）

[美國國防分析研究所（IDA），1988]CE是對產(chǎn)品及其相關(guān)過程（包括制造和支持過程）進(jìn)行并行、一體化設(shè)計的一種系統(tǒng)化工作模式。該模式力圖使開發(fā)者們從一開始就考慮到產(chǎn)品全壽命周期（從概念形成到產(chǎn)品報廢）的所有因素，包括質(zhì)量、成本、進(jìn)度和用戶需求等。系統(tǒng)工程方法論

CE的主要方法包括：

（1）重組產(chǎn)品開發(fā)過程；（2）組建集成產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊；（3）建立支持團(tuán)隊工作的協(xié)同工作環(huán)境；（4）應(yīng)用各種技術(shù)工具完成產(chǎn)品并行開發(fā)。系統(tǒng)工程方法論CE實施及推進(jìn)的有效途徑主要有：

（1）以集成制造信息系統(tǒng)及其軟件要求為主；（2）CAD和CAM工具集成；（3）按照“全壽命工程”推進(jìn)CE；（4）沿著可制造設(shè)計和可裝配設(shè)計路徑推進(jìn)CE；（5）以組織和文化變革為前提。系統(tǒng)工程方法論湛木義一（日本系統(tǒng)研究所所長；90年代初）

西那雅卡那系統(tǒng)方法論吸取了切克蘭德等思想，針對日本文化特點(diǎn)，形成了一種軟硬結(jié)合、剛?cè)嵯酀?jì)的系統(tǒng)方法論。

系統(tǒng)工程方法論王浣塵（90年代中期）

系統(tǒng)旋進(jìn)原則方法論強(qiáng)調(diào)在系統(tǒng)工程工作中，系統(tǒng)分析、系統(tǒng)策劃、系統(tǒng)實施具有旋進(jìn)式三角循環(huán)關(guān)系。系統(tǒng)工程的概念及內(nèi)容（三）系統(tǒng)工程模型方法結(jié)構(gòu)模