第1章 前言及系統(tǒng)工程概述

系統(tǒng)工程

（SystemsEngineering,SE）

—管理系統(tǒng)工程方法論及其應(yīng)用

主講人：杜志平（教授、博士）電話_mail:du_zhiping@126.com引言:What

一、系統(tǒng)工程是什么？SE是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)最優(yōu)化的科學(xué)。

SE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。SE是系統(tǒng)科學(xué)的一個(gè)分支，是系統(tǒng)科學(xué)的實(shí)際應(yīng)用?？梢杂糜谝磺杏写笙到y(tǒng)的方面，包括人類社會(huì)、生態(tài)環(huán)境、自然現(xiàn)象、組織管理等，如環(huán)境污染、人口增長、交通事故、軍備競賽、化工過程、信息網(wǎng)絡(luò)等。

系統(tǒng)工程定義1.日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JIS8121(1967)系統(tǒng)工程是為了更好地達(dá)到系統(tǒng)目的，對系統(tǒng)的構(gòu)成要素、組織結(jié)構(gòu)、信息流動(dòng)和控制機(jī)構(gòu)等進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)的技術(shù)。2.大英百科全書(1974)系統(tǒng)工程是一門把已有學(xué)科分支中的知識有效地組合起來用以解決綜合化的工程技術(shù)。3.蘇聯(lián)大百科全書(1976)系統(tǒng)工程是一門研究復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建立、試驗(yàn)和運(yùn)行的科學(xué)技術(shù)。4.錢學(xué)森(1978)

系統(tǒng)工程是組織管理系統(tǒng)的規(guī)劃、研究、設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)和使用的科學(xué)方法，是一種對所有系統(tǒng)都具有普遍意義的科學(xué)方法。關(guān)于方法論系統(tǒng)工程：是研究、解決復(fù)雜工程問題的方法論。科學(xué)：是對一定條件下物質(zhì)世界變化規(guī)律的總結(jié)。科學(xué)的特點(diǎn)：可重復(fù)驗(yàn)證、可證偽、自身沒有矛盾。哲學(xué)：是理論化、系統(tǒng)化的世界觀，是自然知識、社會(huì)知識、思維知識的概括和總結(jié)，是以追求世界的本源、本質(zhì)、共性或絕對、終極的形而上者為形式，以確立哲學(xué)世界觀和方法論為內(nèi)容的社會(huì)科學(xué)。神學(xué)：……玄學(xué)：……1、從整體上把握事件發(fā)展方向的需要案例：1）戰(zhàn)爭：整體戰(zhàn)略優(yōu)于局部戰(zhàn)略例：二戰(zhàn)時(shí)日本偷襲珍珠港；德軍同時(shí)東西線作戰(zhàn)。2）個(gè)人發(fā)展：長遠(yuǎn)利益優(yōu)于短期利益。不以個(gè)人暫時(shí)得失而耿耿于懷或放棄長期目標(biāo)。3）企業(yè)經(jīng)營：企業(yè)主營業(yè)務(wù)拓展優(yōu)于短期效益。引言:Why

二、為什么要學(xué)習(xí)系統(tǒng)工程？引言:Why

為什么要學(xué)習(xí)系統(tǒng)工程？2、時(shí)代特征及社會(huì)發(fā)展趨勢

經(jīng)濟(jì)全球化（環(huán)境）動(dòng)態(tài)市場帶來挑戰(zhàn)和機(jī)會(huì)（變化）社會(huì)加速信息化創(chuàng)新已成為時(shí)代的最強(qiáng)音（概念、途徑）社會(huì)進(jìn)入合作競爭新時(shí)代（COOPETITION；GAME）科學(xué)發(fā)展觀引起普遍關(guān)注（系統(tǒng)發(fā)展觀）3、管理科學(xué)的發(fā)展與管理人才培養(yǎng)

管理科學(xué)發(fā)展的“制高點(diǎn)”——系統(tǒng)化管理

T型人才要學(xué)一點(diǎn)系統(tǒng)工程引言:How

三、如何學(xué)？注重系統(tǒng)思考

堅(jiān)持問題導(dǎo)向采用系統(tǒng)化方法引言:How教學(xué)參考書：1、杜志平主編，物流系統(tǒng)工程，中國財(cái)富出版社，2014.12、汪應(yīng)洛主編，系統(tǒng)工程（第4版），機(jī)械工業(yè)出版社，2008.63、苗東升著，系統(tǒng)科學(xué)精要（第二版），中國人民大學(xué)出版社，2006.64、吳今培注，系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展概論，清華大學(xué)出版社，2010.45、系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐》，中國系統(tǒng)工程學(xué)會(huì)主辦1、教學(xué)方式課堂教學(xué)、案例討論、課堂交流相結(jié)合2、考核方式出勤情況+平時(shí)作業(yè)+系統(tǒng)分析報(bào)告，其中：（1）出勤情況：25%（隨機(jī)點(diǎn)名，按次數(shù)決定）（2）平時(shí)作業(yè)：25%，（包括課堂表現(xiàn)：10%（積極參與課堂討論、積極回答老師提問、積極思考、對問題有獨(dú)到見解，等）（3）文獻(xiàn)閱讀或?qū)ｎ}研究報(bào)告1篇：50%，（不少于3000字）第一章系統(tǒng)工程概述

一.系統(tǒng)工程的產(chǎn)生、發(fā)展及應(yīng)用二.系統(tǒng)工程的研究對象三.系統(tǒng)工程的概念與特點(diǎn)一、系統(tǒng)工程的產(chǎn)生、發(fā)展及應(yīng)用(一)系統(tǒng)思想及系統(tǒng)理論的產(chǎn)生與發(fā)展“只見森林”（樸素的系統(tǒng)思想）“只見樹木”（個(gè)體認(rèn)識）“先見森林，后見樹木”（科學(xué)的系統(tǒng)思想）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)古希臘唯物主義哲學(xué)家德謨克利特（約公元前460～公元前370年，原子唯物論學(xué)說的創(chuàng)始人之一（率先提出原子論（萬物由原子構(gòu)成））提出的“宇宙大系統(tǒng)”，最早使用“系統(tǒng)”一詞辯證法奠基人赫拉克里特（Heraclitus，約公元前530年—前470年，是一位富傳奇色彩的哲學(xué)家）認(rèn)為“世界是包括一切的整體”春秋老子（約公元前571年—前471年）提出的“天人合一”系統(tǒng)工程案例：都江堰水利工程；三門峽水利工程系統(tǒng)思想的核心：整體思想和聯(lián)系思想是科學(xué)系統(tǒng)思想的核心與實(shí)質(zhì)。

《一般系統(tǒng)論》、《控制論》、《信息論》、《耗散結(jié)構(gòu)理論》、《協(xié)同學(xué)》及《自組織理論》等是系統(tǒng)理論的重要內(nèi)容和SE的理論基礎(chǔ)。(二)系統(tǒng)工程的發(fā)展概況(1)階段年代（份）重大工程實(shí)踐或事件重要理論與方法貢獻(xiàn)I1930美國發(fā)展與研究廣播電視正式提出系統(tǒng)方法（Systemsapproach）的概念1940美國實(shí)施彩電開發(fā)計(jì)劃采用系統(tǒng)方法，并取得巨大成功美國Bell電話公司開發(fā)微波通訊系統(tǒng)正式使用系統(tǒng)工程（SystemsEngineering）一詞II第二次世界大戰(zhàn)期間英、美等國的反空襲等軍事行動(dòng)產(chǎn)生軍事運(yùn)籌學(xué)（MilitaryOperationsResearch）,也即軍事系統(tǒng)工程本世紀(jì)40年代美國研制原子彈的“曼哈頓計(jì)劃”運(yùn)用SE，并推動(dòng)了其發(fā)展1945美國空軍建立蘭德（RAND）公司曾經(jīng)提出系統(tǒng)分析（Systemsanalysis）概念，強(qiáng)調(diào)了其重要性IV1957H.Good和R.E.Machol發(fā)表第一部名為《系統(tǒng)工程》的著作系統(tǒng)工程學(xué)科形成的標(biāo)志1958美國研制北極星導(dǎo)彈潛艇提出PERT（網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)），這是最早的系統(tǒng)工程技術(shù)之一。1965R.E.Machol編著《系統(tǒng)工程手冊》表明系統(tǒng)工程的實(shí)用化和規(guī)范化美國自動(dòng)控制學(xué)家L.A.Zedeh提出“模糊集合”概念為現(xiàn)代SE奠定了重要的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)1961-1972美國實(shí)施“阿波羅”登月計(jì)劃使用了多種SE方法，其成功極大地提高了SE的地位III40年代后期到50年代初期運(yùn)籌學(xué)的廣泛運(yùn)用與發(fā)展、控制論的創(chuàng)立與應(yīng)用、電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，為SE奠定了重要的學(xué)科基礎(chǔ)(二)系統(tǒng)工程的發(fā)展概況(3)

V1972國際應(yīng)用系統(tǒng)分析研究所（IIASA）在維也納成立SE的應(yīng)用開始從工程領(lǐng)域進(jìn)入到社會(huì)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，并發(fā)展到了一個(gè)重要的新階段。70年代SE的廣泛應(yīng)用在國際上達(dá)到高潮VI80年代SE在國際上穩(wěn)定發(fā)展、在中國的研究與應(yīng)用達(dá)到高潮(三)系統(tǒng)工程在我國的發(fā)展及應(yīng)用(1)上世紀(jì)50至60年代，我國的一些研究機(jī)構(gòu)和著名學(xué)者為SE的研究與應(yīng)用作了理論上的探討、應(yīng)用上的償試和技術(shù)方法上的準(zhǔn)備。其主要標(biāo)志和集中代表是錢學(xué)森的《工程控制論》、華羅庚的《統(tǒng)籌法》和許國志的《運(yùn)籌學(xué)》。我國大規(guī)模地研究與應(yīng)用SE是從70年代末、80年代初開始的。(三)系統(tǒng)工程在我國的發(fā)展及應(yīng)用(2)1978年9月27日，錢學(xué)森、許國志、王壽云在《文匯報(bào)》發(fā)表題為“組織管理的技術(shù)——系統(tǒng)工程”的長篇文章；從1978年起，西安交大、天津大學(xué)、清華大學(xué)、華中理工大學(xué)、大連理工大學(xué)等國內(nèi)著名大學(xué)開始招收了第一批SE專業(yè)碩士研究生；

1980年11月，中國系統(tǒng)工程學(xué)會(huì)在北京成立；

1980年10月至1981年1月，中國科協(xié)、中央電視臺(tái)會(huì)同中國系統(tǒng)工程學(xué)會(huì)、中國自動(dòng)化學(xué)會(huì)聯(lián)合舉辦“系統(tǒng)工程電視普及講座（45講）”，取得了良好的社會(huì)效果。(三)系統(tǒng)工程在我國的發(fā)展及應(yīng)用(3)70年代末以來，應(yīng)用SE理論和方法來研究與解決我國的重大現(xiàn)實(shí)問題，在許多領(lǐng)域和方面取得了較好的效果，如：人口問題的定量研究及應(yīng)用（始于1978年）全國和地區(qū)能源規(guī)劃（始于1980年）全國人才和教育規(guī)劃（始于1983年）農(nóng)業(yè)系統(tǒng)工程（始于1980年）區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略（始于1982年）投入產(chǎn)出表的應(yīng)用（始于60年代）軍事系統(tǒng)工程（始于1978年）水資源的開發(fā)利用（始于1978年）等。(三)系統(tǒng)工程在我國的發(fā)展及應(yīng)用(4)90年代以來，系統(tǒng)工程在與以下七個(gè)方面的結(jié)合上已具有初步結(jié)果和強(qiáng)勁勢頭：企業(yè)發(fā)展轉(zhuǎn)型時(shí)期我國改革發(fā)展的重大現(xiàn)實(shí)問題（綜合配套改革、和諧社會(huì)建設(shè)、自主創(chuàng)新、資源能源問題、新農(nóng)村建設(shè)、城鎮(zhèn)化、社會(huì)保障、應(yīng)急管理等）管理科學(xué)、經(jīng)濟(jì)科學(xué)、工程科學(xué)各種前沿問題社會(huì)信息化變革重大投資和大型項(xiàng)目管理思維科學(xué)和生命科學(xué)二.系統(tǒng)工程的研究對象

(一)SE的研究對象是：大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)

該類系統(tǒng)的主要特點(diǎn)有：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)系統(tǒng)等。

(二)系統(tǒng)的概念

1.系統(tǒng)的定義系統(tǒng)是由兩個(gè)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)的屬性整體性、關(guān)聯(lián)性、環(huán)境適應(yīng)性。3.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu):就是所有組分間關(guān)聯(lián)方式的總和框架結(jié)構(gòu)：能夠基本確認(rèn)系統(tǒng)的主要關(guān)聯(lián)方式；運(yùn)行結(jié)構(gòu)：系統(tǒng)運(yùn)行過程中各組分之間相互動(dòng)態(tài)影響的關(guān)聯(lián)方式空間結(jié)構(gòu)：系統(tǒng)組分在空間的排列配置方式；時(shí)間結(jié)構(gòu)：系統(tǒng)組分關(guān)聯(lián)方式隨時(shí)間的變化特征。4.環(huán)境與邊界

ΩARBSEs5.狀態(tài)與過程狀態(tài)：指系統(tǒng)在某一時(shí)刻或某一時(shí)期的客觀存在，確認(rèn)系統(tǒng)在某一時(shí)刻或某一時(shí)期的狀態(tài)即是確定系統(tǒng)在該時(shí)刻或該時(shí)期所有屬性的取值。6.系統(tǒng)模型模型是對原系統(tǒng)特性的簡化表達(dá)形式。對應(yīng)于模型，原系統(tǒng)被稱為模型的原型。實(shí)物模型是以各種物質(zhì)元件、零器件和設(shè)備裝配起來的一個(gè)物質(zhì)實(shí)體，該物質(zhì)實(shí)體通過自身的運(yùn)行來表現(xiàn)原型的待研究功能和特點(diǎn)。符號模型是以幾何和美術(shù)圖形、文字和數(shù)學(xué)符號等各種符號關(guān)聯(lián)起來表現(xiàn)原型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和重要特征的符號系統(tǒng)。實(shí)物模型符號模型例1：航天器測控系統(tǒng)我國航天器測控系統(tǒng)已經(jīng)形成了以西安衛(wèi)星測控中心為中樞，以十多個(gè)固定臺(tái)站、活動(dòng)測控站和遠(yuǎn)望號測量船為骨干的現(xiàn)代化綜合測控網(wǎng)。在載人航天工程中，我國的飛船測控系統(tǒng)使用了統(tǒng)一S波段系統(tǒng)，通過同一套發(fā)射機(jī)和天線系統(tǒng)、接收設(shè)備發(fā)送或接收遙測和遙控信號以及話音和電視信號。例2：控制系統(tǒng)（controlsystem）

定義：由被控制對象和控制裝置所構(gòu)成，能對被控制對象的工作狀態(tài)進(jìn)行遙控或自控的系統(tǒng)。信息傳輸命令執(zhí)行機(jī)構(gòu)反饋干擾+-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(huì)需求生產(chǎn)可能生產(chǎn)組織與控制物、財(cái)、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(jì)劃生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備技術(shù)文件勞動(dòng)力勞動(dòng)手段勞動(dòng)對象環(huán)境分析經(jīng)營決策與計(jì)劃投入轉(zhuǎn)換產(chǎn)出圖1—1工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)過程示意圖(三)系統(tǒng)的類型

自然系統(tǒng)與人造系統(tǒng)實(shí)體系統(tǒng)與概念系統(tǒng)動(dòng)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

三.SE的內(nèi)涵與特點(diǎn)

SE，是用來開發(fā)、運(yùn)行、革新一個(gè)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