系統(tǒng)工程引論第一章系統(tǒng)的基本概念課件

參考教材1孫東川，林福永，孫凱編等，系統(tǒng)工程引論2陳宏民主編，系統(tǒng)工程導論，高等教育出版社，2006第一章系統(tǒng)的基本概念1.1引言1.2系統(tǒng)的定義與屬性1.3系統(tǒng)的分類1.4系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能1.5系統(tǒng)思想的演變1．1引言

人類社會當今處在一個什么時代?我們?nèi)绾螢樽约核幍臅r代命名?有人說當今是后工業(yè)化時代。他們說，以蒸汽機的改進和大量使用為標志的工業(yè)革命，開始了工業(yè)化進程，后來又經(jīng)過電力革命、核能革命，完成了工業(yè)化使命，在20世紀后期則進入了后工業(yè)化時代。

有人說當今是知識經(jīng)濟時代。知識經(jīng)濟的提出源于1996年經(jīng)濟合作與發(fā)展組織(OECD)的《以知識為基礎(chǔ)的經(jīng)濟》的報告。知識經(jīng)濟的標志之一就是承認知識的擴散與生產(chǎn)同樣重要，知識經(jīng)濟是人類社會繼游牧經(jīng)濟、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟、工業(yè)經(jīng)濟之后的經(jīng)濟。知識經(jīng)濟是以知識階層為社會主體，以知識和信息為主要資源，以高技術(shù)產(chǎn)業(yè)和服務(wù)為支柱產(chǎn)業(yè)，以人力資本和科技創(chuàng)新為動力，以可持續(xù)發(fā)展為宏觀特征的新型經(jīng)濟。

還有人說當今是計算機時代。自1946年第1臺現(xiàn)代意義上的計算機ENIAC出現(xiàn)以來，計算機不斷更新?lián)Q代，而且更新?lián)Q代的周期越來越短。20世紀占主導地位的，50年代是電子管計算機，50年代未至60年代中期是晶體管計算機，60年代末至70年代末是集成電路電子計算機，70年代末至今是大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路電子計算機。計算機的快速發(fā)展使其應(yīng)用領(lǐng)域得到迅速擴展，如文字編排、數(shù)據(jù)處理、通信聯(lián)絡(luò)、設(shè)計繪圖、教育培訓以及各級各類管理工作，無處沒有計算機的影子。電子計算機被稱為“電腦”，現(xiàn)代社會“不可一日無此君”。

還有人說當今是信息時代。20世紀40年代，人類終于發(fā)現(xiàn)：世界是由物質(zhì)、能量、信息三大要素組成的，而不僅僅是由物質(zhì)要素組成，或者由物質(zhì)與能量兩種要素組成?，F(xiàn)在，沒有人能否定信息的存在和作用，沒有人能夠不接受、不利用信息，信息的作用、處理信息的手段是前所未有的。信息網(wǎng)絡(luò)、信息高速公路、電子商務(wù)、電子政務(wù)等，正在改變?nèi)祟惖墓ぷ髁晳T、生活習慣、思維方式。距離變得無關(guān)緊要，“地球變得越來越小”，整個世界可以被因特網(wǎng)“一網(wǎng)打盡”。

還有人說當今是納米時代。納米(nm)是一種度量單位，1nm等于1m的10億分之一，相當于10個氫原子一個挨一個排起來的長度。納米結(jié)構(gòu)是指1-100nm尺度內(nèi)的結(jié)構(gòu)。在這個尺度范圍內(nèi)對原子重新組合，新物質(zhì)就會表現(xiàn)出不同于單個原子或分子的性質(zhì)。其基本的物理化學性質(zhì)，如熔點、磁性、電容、導電性、發(fā)光等都可能產(chǎn)生重大變化。這種組合產(chǎn)生新物質(zhì)的技術(shù)，就是所謂的納米技術(shù)(nanotechnology)，它使人類可以獲得許多用于科研、生產(chǎn)、生活各個領(lǐng)域的新材料。

還有人說當今是基因時代。破譯基因密碼，重組基因，克隆，制造干細胞……有關(guān)的新概念、新技術(shù)層出不窮。它們甚至有可能改變?nèi)祟愖陨恚蚨鹆岁P(guān)于倫理道德的爭論。

還有人說是“航天時代”。這是非常激動人心的。2003年10月15-16日，我國的神舟五號飛船成功發(fā)射，中國第一名航天員楊利偉邀游太空，中國成為“世界航天俱樂部”的第三名成員。2005年10月12-17日，搭載兩名航天員費俊龍、聶海勝的神舟六號飛船成功發(fā)射。2008年9月25-28日，搭載3名航天員翟志剛、劉伯明、景海鵬的神舟七號飛船成功發(fā)射，翟志剛成為中國在太空出艙活動第一人。人類已經(jīng)邁開步伐走向茫茫宇宙了。所有不同角度的概括都具有一定的道理，“仁者見仁，智者見智”。但是，如果換一個角度-從系統(tǒng)工程的角度看，我們要說：人類社會當今處在系統(tǒng)工程時代!什么是系統(tǒng)?什么是系統(tǒng)工程?系統(tǒng)工程的基本概念、基本原理是什么?這就是本課要講述的內(nèi)容。

本章將主要介紹系統(tǒng)的基本概念，包括系統(tǒng)的定義與屬性、系統(tǒng)的分類、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能以及系統(tǒng)思想的演變等。1．2系統(tǒng)的定義與屬性1．2．1系統(tǒng)的定義

系統(tǒng)工程(systemsengineering，SE)的研究對象是系統(tǒng)(system)。

系統(tǒng)概念是系統(tǒng)工程的核心和基本概念。“系統(tǒng)”一詞是大家熟悉的，在漢語中，它通常是作為名詞來使用，有時也作為形容詞和副詞使用；作為系統(tǒng)工程的科學術(shù)語，則需要在日常用語的基礎(chǔ)上加以提煉和界定。

系統(tǒng)無處不在。自然界和人類社會存在著多種多樣的系統(tǒng)，在研究系統(tǒng)的分類之前，先讓我們列舉幾組不同類型的系統(tǒng)，例如：一輛汽車、一架飛機、一列火車、一臺計算機、一個校園網(wǎng)分別都是一個系統(tǒng)；一個國家、一個政府、一支軍隊、一個企業(yè)、一所學校、一家醫(yī)院、一支樂隊、一個球隊、一個家庭也分別都是一個系統(tǒng)；一項工程(例如三峽工程、西部大開發(fā)、振興東北、神舟五號、抗擊SARS、舉辦“奧運”)、一本教科書、一篇文章、一首歌曲、一張中藥處方同樣分別都是一個系統(tǒng)；銀河系、太陽系、地球、大森林、動植物群落以及聯(lián)合國、WTO仍然都是一個系統(tǒng)等。

這些系統(tǒng)的形態(tài)和性質(zhì)是大不一樣的。系統(tǒng)可以互相包含與被包含，可以互相交叉和融合。系統(tǒng)是普遍的客觀存在。每一個人都生活在系統(tǒng)之中，而且是生活在多種多樣、互相交叉的系統(tǒng)之中。

但是，并非任何事物或者事務(wù)都可以隨心所欲地被稱為系統(tǒng)。相對于一輛汽車而言，拆卸下來的若干齒輪與螺絲釘不構(gòu)成系統(tǒng)；相對于一個球隊而言，游離活動的幾名隊員不構(gòu)成系統(tǒng)；相對于一場球賽，正常的犯規(guī)行為(可能有多次)不構(gòu)成系統(tǒng)；海邊沙灘上休閑的人群不構(gòu)成系統(tǒng)；在盒子里放得整整齊齊的一副象棋，也不構(gòu)成系統(tǒng)。從許許多多、實實在在的系統(tǒng)和“非系統(tǒng)”中可以提煉出如下的定義：

所謂系統(tǒng)，是由相互聯(lián)系、相互作用的許多要素結(jié)合而成的具有特定功能的統(tǒng)一體。

某種特定的系統(tǒng)，通常是自然科學和社會科學某一學科的研究對象。例如，太陽系是天文學研究對象，植物群落是植物學研究對象，動物群落是動物學研究對象，人體和疾病是醫(yī)學研究對象，社會制度是歷史學和社會學研究對象等。系統(tǒng)工程以及系統(tǒng)科學(系統(tǒng)工程是系統(tǒng)科學部門的工程技術(shù))的研究對象并不限于某種特定的系統(tǒng)，也不重復(fù)其他學科的研究，而是研究各種系統(tǒng)的普遍屬性和共同規(guī)律，研究各種系統(tǒng)的有效組織與管理問題。

中外學者從不同的角度對系統(tǒng)的定義作過描述。例如，美國的韋伯斯特(Webster)大辭典把系統(tǒng)稱為“有組織的或被組織化的整體、相聯(lián)系的整體所形成的各種概念和原理的綜合，由有規(guī)則的相互作用、相互依存的形式組成的諸要素的集合”。

一般系統(tǒng)論的創(chuàng)始人奧地利生物學家馮·貝塔朗菲把系統(tǒng)稱為“相互作用的多要素的復(fù)合體”。如果一個對象集合中存在兩個或兩個以上的不同要素，所有要素按照其特定方式相互聯(lián)系在一起，就稱該集合為一個系統(tǒng)。其中的要素是指組成系統(tǒng)的不同的最小的(即不需要再細分的)組成部分。

錢學森院士在回顧我國研制“兩彈一星”的工作歷程時說：“我們把極其復(fù)雜的研制對象稱為‘系統(tǒng)’，即由相互作用和相互依賴的若干組成部分結(jié)合成的具有特定功能的有機整體，而且這個‘系統(tǒng)’本身又是它所從屬的一個更大系統(tǒng)的組成部分。”

在漢語中與System一詞相對應(yīng)的名詞還有體系、體制、制度此外，在管理學原理和企業(yè)管理中用得最多的單詞之一組織(organization)，其意義與系統(tǒng)(system)是很相近的，而且常常是等同的。1．2．2系統(tǒng)的屬性從系統(tǒng)工程的觀點來看，系統(tǒng)的屬性主要有一下幾個方面。1．集合性

集合性表明系統(tǒng)是由許多(至少兩個)可以相互區(qū)別的要素組成。例如，一個工業(yè)企業(yè)是一個系統(tǒng)，它的要素集合如圖1-1所示。2．相關(guān)性

所謂相關(guān)性是指系統(tǒng)內(nèi)部的要素與要素之間、要素與系統(tǒng)之間、系統(tǒng)與其環(huán)境之間存在著這樣那樣的聯(lián)系。聯(lián)系又稱關(guān)系，常常是錯綜復(fù)雜的。如果不存在相關(guān)性，眾多的要素就如同一盤散沙，只是一個集合(set)而不是一個系統(tǒng)(system)。3．層次性

一個大的系統(tǒng)，包含許多層次，上下層次之間是包含與被包含的關(guān)系，或者領(lǐng)導與被領(lǐng)導的關(guān)系。例如，我國的行政系統(tǒng)包含國家-省(自治區(qū)，直轄市)-市-縣-鄉(xiāng)鎮(zhèn)；軍隊包含軍-師-(旅)-團-營-連-排；一所大學包含學校-學院-系-教研室；一個大企業(yè)包含總公司-分公司-工廠-車間-班組。圖1-2表示了企業(yè)管理的層次，它分為戰(zhàn)略計劃層(高層)、經(jīng)營管理層(中層)和作業(yè)層(基層)。大企業(yè)的中層又可以分為若干層次，構(gòu)成一座金字塔。

在組織管理工作中，系統(tǒng)的層次與管理的跨度是一對矛盾。從個人的管理能力而言，管理跨度的平均值是一個常數(shù)，被稱之為“奇妙的7”，即一個管理者，他能夠直接有效管理的下屬是7人左右，不會太多。

4．整體性

系統(tǒng)是作為一個整體出現(xiàn)的，是作為一個整體存在于環(huán)境之中、與環(huán)境發(fā)生相互作用的，系統(tǒng)的任何組成要素或者局部都不能離開整體去研究。

系統(tǒng)的整體性又稱為系統(tǒng)的總體性、全局性。系統(tǒng)的局部問題必須放在系統(tǒng)的全局之中才能有效地解決，系統(tǒng)的全局問題必須放在系統(tǒng)的環(huán)境之中才能有效地解決。局部的目標和訴求，要素的質(zhì)量、屬性和功能指標，要素與要素之間、局部與局部之間的關(guān)系，都必須服從整體或總體的目的，它們共同實現(xiàn)系統(tǒng)整體或總體的功能。系統(tǒng)的功能和特性，必須從系統(tǒng)的整體或總體來加以理解，加以要求，使之實現(xiàn)并且優(yōu)化。系統(tǒng)的整體觀念或總體觀念是系統(tǒng)概念的精髓。5．涌現(xiàn)性

系統(tǒng)的涌現(xiàn)性包括系統(tǒng)整體的涌現(xiàn)性和系統(tǒng)層次間的涌現(xiàn)性。

系統(tǒng)的各個部分組成一個整體之后，就會產(chǎn)生出整體具有而各個部分原來沒有的某些東西(性質(zhì)、功能、要素)，系統(tǒng)的這種屬性稱為系統(tǒng)整體的涌現(xiàn)性。

系統(tǒng)的層次之間也具有涌現(xiàn)性。即當?shù)蛯哟紊系膸讉€部分組成上一層次時，一些新的性質(zhì)、功能、要素就會涌現(xiàn)出來。6．目的性

系統(tǒng)工程所研究的對象系統(tǒng)都具有特定的目的。研究一個系統(tǒng)，首先必須明確它作為一個整體或總體所體現(xiàn)的目的與功能。人們正是為了實現(xiàn)一定的目的，才組建或改造某一個系統(tǒng)的。例如，學校的目的主要是培養(yǎng)合格的人才；企業(yè)的目的主要是生產(chǎn)合格的產(chǎn)品，提供相應(yīng)的服務(wù)，并獲取顯著的經(jīng)濟效益等。

明確系統(tǒng)的目的性，是開展系統(tǒng)工程項目的首要工作。與目的一詞意義相近的術(shù)語有目標、指標。系統(tǒng)的目的常常通過更具體的目標或指標來描述。系統(tǒng)總是多目標或多指標的，它們也分為若干層次，構(gòu)成一個指標體系。

這就要求研究系統(tǒng)時必須放寬眼界，不但要看到整個系統(tǒng)本身，還要看到系統(tǒng)的環(huán)境或背景。只有在一定的背景上考察系統(tǒng)，才能看清系統(tǒng)的全貌；只有在一定的環(huán)境中研究系統(tǒng)，才能有效地解決系統(tǒng)中的問題。

總之，系統(tǒng)這個概念，其含義十分豐富。它與要素相對應(yīng)，意味著總體與全局；它與孤立相對應(yīng)，意味著各種關(guān)系與聯(lián)系；它與混亂相對應(yīng)，意味著秩序與規(guī)律。研究系統(tǒng)，意味著從事物的總體與全局上、從要素的聯(lián)系與結(jié)合上去研究事物的運動與發(fā)展，找出其固有的規(guī)律，建立正常的秩序，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的優(yōu)化。這正是系統(tǒng)工程的宗旨。1．3系統(tǒng)的分類1．3．1按照系統(tǒng)屬性分類

1．按自然屬性分為自然系統(tǒng)與社會系統(tǒng)

自然系統(tǒng)是自然形成的、單純由自然物(如天體、礦藏、生物、海洋等)組成的系統(tǒng)，例如太陽系、地質(zhì)構(gòu)造、原始森林。它們不具有人為的目的性與組織性，所以不是系統(tǒng)工程直接研究的對象。

所謂社會系統(tǒng)是指由人介入自然系統(tǒng)并且發(fā)揮主導作用而形成的各種系統(tǒng)。它們具有人為的目的性與組織性。社會系統(tǒng)又稱為人工系統(tǒng)、人造系統(tǒng)。社會系統(tǒng)，按照其研究對象，可以分為經(jīng)濟系統(tǒng)、教育系統(tǒng)、行政系統(tǒng)、醫(yī)療衛(wèi)生系統(tǒng)、交通運輸系統(tǒng)、科技系統(tǒng)、軍事系統(tǒng)等。其中經(jīng)濟系統(tǒng)又可以進一步細分為工業(yè)系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)系統(tǒng)；工業(yè)系統(tǒng)又可以進一步細分為重工業(yè)系統(tǒng)、輕工業(yè)系統(tǒng)、化工系統(tǒng)等。社會系統(tǒng)通常都具有經(jīng)濟活動，所以社會系統(tǒng)又常常稱為社會經(jīng)濟系統(tǒng)。自然系統(tǒng)及其規(guī)律是社會系統(tǒng)的基礎(chǔ)。值得指出的是，社會系統(tǒng)(尤其是工業(yè)企業(yè))常常導致自然系統(tǒng)的破壞，造成各種公害，正確處理兩者之間的關(guān)系(控制污染，保護環(huán)境)是系統(tǒng)工程的重要課題。今天，保護環(huán)境、保護生態(tài)、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，已經(jīng)成為全人類的共識。2．按物質(zhì)屬性分為實體系統(tǒng)與概念系統(tǒng)

實體系統(tǒng)是由物質(zhì)實體所組成。物質(zhì)實體包括礦物、生物、能量、機械等各種自然物和人造物。人是有主觀能動性的物質(zhì)實體。概念系統(tǒng)則是由概念、原理、法則、制度、規(guī)定、習俗、傳統(tǒng)等非物質(zhì)實體所組成，是人腦和習慣的產(chǎn)物，是實體系統(tǒng)在人類頭腦中的反映。

機械系統(tǒng)是實體系統(tǒng)，但是它的運行需要利用技術(shù)(如方法、程序等)，而后者是概念系統(tǒng)。在實際系統(tǒng)中，實體系統(tǒng)與概念系統(tǒng)是緊密結(jié)合在一起的。實體系統(tǒng)是概念系統(tǒng)的基礎(chǔ)，概念系統(tǒng)為實體系統(tǒng)提供指導和服務(wù)。

實體系統(tǒng)又叫做“硬系統(tǒng)”，它主要由硬件組成；概念系統(tǒng)又叫做“軟系統(tǒng)”，它主要由軟件組成。3．按運動屬性分為靜態(tài)系統(tǒng)與動態(tài)系統(tǒng)

所謂靜態(tài)系統(tǒng)是其狀態(tài)參數(shù)不隨時間顯著改變的系統(tǒng)，沒有輸入與輸出，例如未開動的洗衣機，停工待料的工廠等。如果系統(tǒng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)參數(shù)隨時間而改變，具有輸入、輸出及其轉(zhuǎn)化過程，則謂之動態(tài)系統(tǒng)。如生產(chǎn)系統(tǒng)、交通系統(tǒng)、服務(wù)系統(tǒng)、人體系統(tǒng)等均是動態(tài)系統(tǒng)。系統(tǒng)的靜態(tài)與動態(tài)是相對劃分的。嚴格的靜態(tài)系統(tǒng)是難以找到的。只是有些系統(tǒng)在考察的時間尺度之內(nèi)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)與狀態(tài)參數(shù)變化不大的情況下，為研究問題方便，而忽略這些結(jié)構(gòu)與參數(shù)的改變，將其近似視為靜態(tài)系統(tǒng)而已。寒暑假期間的學校，教學活動停止了，大部分學生回家了，機關(guān)部門也半休或全休，此時的學?？梢哉f是處于靜止狀態(tài)。

4．按系統(tǒng)與環(huán)境間的關(guān)系分為開放系統(tǒng)與封閉系統(tǒng)

與外界環(huán)境之間存在著物質(zhì)的、能量的、信息的流動與交換的系統(tǒng)，稱之為開放系統(tǒng)。如果系統(tǒng)與環(huán)境之間不發(fā)生這些流動與交換，則稱之為封閉系統(tǒng)。實際上，嚴格的封閉系統(tǒng)也是難以找到的。為了研究問題的方便，有時忽略一些較少的流動與交換現(xiàn)象，將這種系統(tǒng)近似看成為“封閉系統(tǒng)”。流動現(xiàn)象有兩類：一類是由環(huán)境向系統(tǒng)的流動，我們稱其為系統(tǒng)的輸入或干擾；另一類是由系統(tǒng)向環(huán)境的流動，我們稱其為系統(tǒng)的輸出。用圓圈表示系統(tǒng)，用指向系統(tǒng)的箭頭線表示輸入，用指離系統(tǒng)的箭頭線表示輸出，則一般的開放系統(tǒng)可用圖1-4來表示。

開放系統(tǒng)是動態(tài)的、“活的”系統(tǒng)，封閉系統(tǒng)是僵化的、“死的”系統(tǒng)。系統(tǒng)由封閉走向開放，就可以增強活力，煥發(fā)青春。

5．按反饋屬性分為開環(huán)系統(tǒng)與閉環(huán)系統(tǒng)

在開放系統(tǒng)中，系統(tǒng)的輸出反過來影響系統(tǒng)輸入的現(xiàn)象，稱為反饋。增強原輸入作用的反饋稱為正反饋；削弱原輸入作用的反饋稱為負反饋。負反饋使得系統(tǒng)行為收斂，正反饋使得系統(tǒng)行為發(fā)散。通常講的“良性循環(huán)”與“惡性循環(huán)”，實際上都是正負反饋作用的表現(xiàn)。沒有反饋的系統(tǒng)為開環(huán)系統(tǒng)。具有反饋的系統(tǒng)為閉環(huán)系統(tǒng)。系統(tǒng)的反饋主要是信息反饋。一般來說，反饋是指負反饋。

開環(huán)系統(tǒng)可以用圖1-5表示，閉環(huán)系統(tǒng)可用圖1-6表示。

6．按照人在系統(tǒng)中工作的屬性分為作業(yè)系統(tǒng)與管理系統(tǒng)

人類的全部活動可以分為兩大類：作業(yè)活動與管理活動。作業(yè)活動是人類在生活、生產(chǎn)中最基本的活動，即直接作用于外界或自身(例如吃飯、穿衣、走路、睡覺等)的活動，我們不妨稱之為第一類活動；管理活動作用于作業(yè)活動，是對各種作業(yè)進行編排和組織的活動，不妨稱之為第二類活動。第二類活動以第一類活動為活動對象，使得第一類活動能夠有條不紊地進行，實現(xiàn)預(yù)定的目標。在任何一項工程中，作業(yè)系統(tǒng)與管理系統(tǒng)是緊密結(jié)合、難以截然分離的，即便在個人的日常生活中也是這樣。在實用詞語上常常有交叉，例如說管理作業(yè)，那是對管理活動的細分，這里的“作業(yè)”二字已不是第一類活動了。

自然界和人類社會的許多系統(tǒng)是十分復(fù)雜的，以上的分類并不是絕對的。一個復(fù)雜的系統(tǒng)往往是多種系統(tǒng)形態(tài)的組合與交叉。系統(tǒng)工程所研究的系統(tǒng)，是動態(tài)的、開放的、具有反饋的社會系統(tǒng)，是包含實體系統(tǒng)和概念系統(tǒng)在內(nèi)的復(fù)合系統(tǒng)；系統(tǒng)工程就是組織管理系統(tǒng)的技術(shù)。1．3．2按照系統(tǒng)的綜合復(fù)雜程度分類由圖1-7可以看出，系統(tǒng)的復(fù)雜性由下向上不斷變化。

①框架這是最簡單的系統(tǒng)，如橋梁、房子，其目的是交通和居住，其部件是橋墩、橋梁、墻、窗戶等，這些部件有機地結(jié)合起來提供服務(wù)。它們是靜態(tài)系統(tǒng)，雖然從微觀上說它們也在動。

②時鐘它按預(yù)定的規(guī)律變化，什么時候到達什么位置是完全確定的，雖動猶靜。

③控制機械它能自動調(diào)整。如把溫度控制在某個上下限內(nèi)或者控制物體沿著某種軌道運行。當因為偶然的干擾使運動偏離預(yù)定要求時，系統(tǒng)能自動調(diào)節(jié)回去。

④細胞它能新陳代謝和自繁殖，它有生命，是比物理系統(tǒng)更高級的系統(tǒng)。

⑤植物這是細胞群體組成的系統(tǒng)，它顯示了單個細胞所沒有的作用，它是比細胞復(fù)雜的系統(tǒng)，但其復(fù)雜性比不上動物。

⑥動物動物的特征是可動性。它有尋找食物、尋找目標的能力，它對外界是敏感的。它也有學習的能力。

⑦人類人有較大的存儲信息的能力，說明目標和使用語言均超過動物，人還能懂得知識和善于學習。人類系統(tǒng)還指人作為群體的系統(tǒng)。

⑧社會這是人類政治、經(jīng)濟活動等上層建筑的系統(tǒng)。社會系統(tǒng)就是組織。

⑨宇宙這不僅包括地球以外的天體，而且包括一切我們現(xiàn)在還不知道的東西。這里底層三個是物理系統(tǒng)，中間三個是生物系統(tǒng)，最高層三個是最復(fù)雜的系統(tǒng)。1．3．3錢學森院士的分類錢學森院士提出如下分類：(1)按照系統(tǒng)規(guī)模可以分為小系統(tǒng)、大系統(tǒng)、巨系統(tǒng)；(2)按照系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度可以分為簡單系統(tǒng)和復(fù)雜系統(tǒng)。把兩個標準結(jié)合起來進行分類，形成一種新的完備分類，如圖1-8所示。錢學森院士還很重視系統(tǒng)的開放性，倡導研究開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)。全國規(guī)模的社會經(jīng)濟系統(tǒng)就是一種開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)，因特網(wǎng)也是開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)。實際上，錢學森院土提供了研究系統(tǒng)分類的一個三維坐標系，如圖1-9所示。復(fù)雜系統(tǒng)有巨系統(tǒng)，也有小一些的系統(tǒng)，但是，系統(tǒng)工程研究的重點是大系統(tǒng)、巨系統(tǒng)，尤其是開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)。1．4系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能1．4．1系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

各種系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)是大不一樣的，許多系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是很復(fù)雜的。從一般的意義上說，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可以用以下式子表示：S={E,R}(1-2)這里，S表示系統(tǒng)(system)，E表示要素(elements)的集合，R表示建立在集合E上的各種關(guān)系(relations)的集合。由式(1-2)可知，作為一個系統(tǒng)，必須包括其要素的集合與關(guān)系的集合，兩者缺一不可。兩者結(jié)合起來，才能決定一個系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)與特定功能。

要素集合E可以分為若干子集Ei，例如一個企業(yè)，其要素集合E可以分為人員子集E1、設(shè)備子集E2、原材料子集E3、產(chǎn)品子集E4等；而人員子集Ei又可以分為工人子集E11、技術(shù)人員子集E12、管理人員子集E13等，即E=E1∪E2∪E3∪…(1-3)E1=E11∪E12∪E13∪…(1-4)

不同的系統(tǒng)，其要素集合E的組成是大不一樣的，例如學校與企業(yè)，企業(yè)與軍隊，中國與美國，其要素集合E的組成有很大差異。但是，在要素集合E之上建立的關(guān)系集合R，對系統(tǒng)論而言，卻是大同小異的。R=R1∪R2∪R3∪…(1-5)式中：R1-要素與要素之間、局部與局部之間的關(guān)系(橫向聯(lián)系)；R2-局部與全局(系統(tǒng)整體)之間的關(guān)系(縱向聯(lián)系)；R3-系統(tǒng)整體與環(huán)境之間的關(guān)系；R4-其他各種關(guān)系。當然，每一個Ri那是可以細分的，例如R1，不但包含同一層次上不同局部之間、不同要素之間的關(guān)系，還包含系統(tǒng)內(nèi)部不同層次之間的關(guān)系。但是，無論對于學校、企業(yè)、軍隊或者國家，式(1-5)都是成立的。

在系統(tǒng)要素給定的情況下，調(diào)整這些關(guān)系，就可以提高系統(tǒng)的功能。這就是組織管理工作的作用，是系統(tǒng)工程的著眼點。

系統(tǒng)的涌現(xiàn)性存在于集合R之中。如果說集合E代表了系統(tǒng)的軀體，那么，系統(tǒng)的靈魂存在于集合R之中。系統(tǒng)工程的工作重點在于集合R，即塑造或改造系統(tǒng)的靈魂。1．4．2系統(tǒng)的功能

從圖1-10可以看出，系統(tǒng)的功能包括：接受外界的輸入；在系統(tǒng)內(nèi)部進行處理和轉(zhuǎn)換(加工，組裝)；向外界輸出。

系統(tǒng)的輸入是作為原材料的物質(zhì)、能量與信息。系統(tǒng)的輸出是經(jīng)過處理和轉(zhuǎn)換后的物質(zhì)、能量與信息，例如產(chǎn)品、人才、成果、服務(wù)等。所以，系統(tǒng)可以理解為是一種處理和轉(zhuǎn)換機構(gòu)，它把輸入轉(zhuǎn)變?yōu)槿藗兯枰妮敵?。也可以將系統(tǒng)看成一種函數(shù)關(guān)系，用數(shù)學公式表示為

Y＝F(X)(1-6)其中，自變量X是輸入的原材料，應(yīng)變量Y是產(chǎn)品和服務(wù)。X與Y都是矢量，也就是說是多輸入、多輸出的；F也可能是矢量函數(shù)，即系統(tǒng)具有多種處理和轉(zhuǎn)換功能。

從狹義來講，處理和轉(zhuǎn)換就是系統(tǒng)的功能。擴大一些說，把接受輸入與向外輸出也作為系統(tǒng)的功能。對于閉環(huán)系統(tǒng)，往往把反饋也作為系統(tǒng)的功能。

系統(tǒng)工程的任務(wù)旨在提高系統(tǒng)的功能，特別是提高系統(tǒng)處理和轉(zhuǎn)換的效率。即在一定的輸入條件下，使得輸出多、快、好；或者，在一定的輸出要求下，使得輸入盡可能少與省。在早期的系統(tǒng)理論中有一種一般系統(tǒng)論，它是由奧地利生物學家馮·貝塔朗菲在20世紀中葉創(chuàng)立的。一般系統(tǒng)論重申亞里士多德的一個論斷：整體大于部分之和。用數(shù)學公式表示為F＞∑fi(1-7)其中，F(xiàn)為系統(tǒng)的功能，fi為系統(tǒng)的構(gòu)成要素的功能。這是系統(tǒng)理論的經(jīng)典之一。系統(tǒng)工程的主旨就是要實現(xiàn)式(1-7)，而且使左邊越大于右邊越好。

這里說的大于，也可以代之以多于、高于、優(yōu)于。例如，可靠性理論指出：可以用可靠度低一些的元件組裝可靠度很高的整機。這是對式(1-7)的另一種說明，在該式的英文陳述中實際上是多于。

這是因為，當要素組成系統(tǒng)之后，要素之間發(fā)生了這樣那樣的聯(lián)系(包括分工與合作)，由于層次間的涌現(xiàn)性和系統(tǒng)整體的涌現(xiàn)性使系統(tǒng)的功能出現(xiàn)了量的增加和質(zhì)的飛躍。俗語說：一個巧皮匠，沒張好鞋樣；兩個笨皮匠，彼此有商量；三個臭皮匠，賽過諳葛亮。這正是對于式(1-7)的生動敘述。

然而，不等式(1-7)的成立是有條件的。在不協(xié)調(diào)的關(guān)系下，其不等號的方向亦可以反過來。例如俗話說：“一個和尚挑水吃，兩個和尚抬水吃，三個和尚沒水吃?！?/p>

式(1-7)能否實現(xiàn)，關(guān)鍵在于要素之間的關(guān)系，在于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。既然如此，調(diào)整要素之間的關(guān)系，建立合理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，就可以提高和增加系統(tǒng)的功能。我們搞改革開放，主要就是調(diào)整各種關(guān)系，包括集合R的各個子集Ri，即地方與地方的關(guān)系，地方與中央的關(guān)系，中國與外國的關(guān)系等。改革開放的成功，帶來了國民經(jīng)濟的繁榮、社會局面的安定團結(jié)以及中國國際地位的提高。

必須說明：系統(tǒng)的功能或總體效果最優(yōu)，并不是要求系統(tǒng)的所有組成要素都孤立地達到最優(yōu)(那樣會使系統(tǒng)的成本太高)。另一方面，系統(tǒng)的所有組成要素都孤立地達到了最優(yōu)并不意味一定能有系統(tǒng)功能或總體效果的最優(yōu)。為了實現(xiàn)系統(tǒng)總體效果最優(yōu)，有時還要遏制甚至犧牲某些局部的效果(利益)。這里面有一個協(xié)調(diào)的問題，有一種“抓總”的工作、統(tǒng)籌兼顧的安排，即整個系統(tǒng)的合理組織與管理，各種資源的合理配置與使用。這正是系統(tǒng)工程所要做的工作。1．5系統(tǒng)思想的演變

任何一個學科，如果要探討其樸素的基本思想起源，都可以追溯到很遠。人類遠在能說出什么是系統(tǒng)概念、什么是系統(tǒng)工程之前，就已經(jīng)在一定程度上辯證地、系統(tǒng)地思考和處理問題了。因為人類從來都是處于一定的自然系統(tǒng)與一定的社會系統(tǒng)之中，系統(tǒng)的存在決定了人類的系統(tǒng)意識。在人類歷史上，凡是人們成功地從事比較復(fù)雜的工程建設(shè)和其他社會活動時，就已經(jīng)不自覺地運用了系統(tǒng)思想和系統(tǒng)工程的某些方法，正像人們不自覺地運用辯證法與唯物論一樣。下面先做一些古例分析來闡明這一點，然后沿著歷史的軌跡來察看系統(tǒng)思想和系統(tǒng)方法的演變。必須說明：這些典型的古例在今天看來，明顯地帶有系統(tǒng)思維和系統(tǒng)工程的特征，雖然它并不意味著系統(tǒng)工程學科古已有之，但是卻有力地證明了系統(tǒng)工程學科的出現(xiàn)乃是歷史的必然，它是人類改造客觀世界的強大武器。1．5．1古例分析1．大禹治水傳說在4000多年以前，神州大地洪水泛濫。舜先派鯀治水。鯀采取“湮”的辦法，治了9年，什么效驗也沒有，受了處分，被沖軍到羽山。舜又派大禹治水。大禹經(jīng)過調(diào)查研究，認識到他父親鯀采用“湮”的辦法是錯誤的，毅然決定改用“導”的辦法。他率領(lǐng)群眾挖了9條大川，放田水入川，放川水入海。他把全國分成12州5大區(qū)，分派5個首領(lǐng)掌管。在治水過程中，他還注意調(diào)運物資，救濟災(zāi)荒，讓大家有飯吃，不斷改善生活，調(diào)動廣大群眾的積極性。經(jīng)過13年的艱苦奮斗，終于治理了洪水。由于治水有功，大禹深受人民群眾的信任與愛戴，舜就把“國家元首”的職位禪讓給他。這個故事所體現(xiàn)的系統(tǒng)思想是很明顯的。處理的問題是一個開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)，不僅包括“治水”的工程問題，而且包括“治人”的社會問題。大禹采用的方法是優(yōu)的(“導”)，他實現(xiàn)的系統(tǒng)的總體效果也是優(yōu)的(治理了洪水，得到了“禪讓”)，即實現(xiàn)了“一個系統(tǒng)，兩個最優(yōu)”。

2．都江堰成都平原位于四川省的北部，自古以來，那里的幾百萬畝農(nóng)田主要依靠岷江水灌溉。但是，在利用岷江水源時遇到了幾個迫切需要解決的難題：(1)沒有灌溉網(wǎng)絡(luò)，水資源利用率不高。(2)由于岷江水源的很大部分來自于雪山上的冰雪融化，水量的季節(jié)分布很不均勻。(3)每年春天，伴隨著雪水的融化，有大量山上的沙石沖擊而下；如果直接用帶有大量沙石的河水進行灌溉，農(nóng)田的土壤會受很大損害。(4)如果要建設(shè)水利工程，不能影響岷江的通航功能。為了解決上述諸多問題，戰(zhàn)國時代(公元前250年)秦國太守李冰父子主持修建了著名的都江堰水利工程。整個工程的構(gòu)思與設(shè)計非常巧妙，在科學技術(shù)還很不發(fā)達的古代堪稱一絕。工程包括三個主要部分：“魚嘴”、“飛沙堰”和“寶瓶口”。首先，在岷江的一個拐角處設(shè)置“魚嘴”，把岷江分為內(nèi)江和外江，外江保持通航而內(nèi)江作為灌溉的水源?！棒~嘴”是個分水工程，根據(jù)現(xiàn)代水利工程者的測試，“魚嘴”的拐角位置選擇得非常合適，它能夠做到：當岷江水量很多時，大部分水量通過拐角的反彈流向外江；而當水量較少時，大部分江水合流入內(nèi)江，以用于灌溉。

其次，在“魚嘴”下游內(nèi)江側(cè)一兩公里處劈山開鑿了引水口-“寶瓶口”。這是一項引水工程，把內(nèi)江的水通過“寶瓶口”引向成都平原的數(shù)百萬畝農(nóng)田，用以灌溉。最后，為了進一步調(diào)節(jié)水位和減少岷江的沙石隨江水進入農(nóng)田，又在距“寶瓶口”不遠的下游處修建了“飛沙堰”分洪排沙工程。“飛沙堰”是一條岷江的內(nèi)江通向外江的幾乎與水面齊平的堤堰。當內(nèi)江水流量較大時，一部分江水可以通過“飛沙堰”從內(nèi)江回到外江，以進一步調(diào)控用于灌溉的水量，同時根據(jù)江流特點，大塊的沙石都漂浮在江水的上層，容易從堤堰上溢過而回到外江(“飛沙”因此而命名)，以減少對農(nóng)田灌溉的負面效應(yīng)。3．田忌賽馬公元前350多年的戰(zhàn)國時代，齊威王同田忌賽馬，約定每勝一匹贏得千金。他們各出三匹馬，分成上、中、下三個等級。田忌的上等馬劣于齊王的上等馬而優(yōu)于齊王的中等馬；田忌的中等馬劣于齊王的中等馬而優(yōu)于齊王的下等馬；田忌的下等馬劣于齊王的下等馬。如果用同等的馬比賽，田忌必定三場皆輸。田忌在謀士孫臏的建議下，用下等馬對齊王上等馬、用中等馬對齊王下等馬、用上等馬對齊王中等馬，結(jié)果二勝一負，總和為勝，贏得千金。

我們看到：系統(tǒng)的要素沒有變化(比賽雙方及其6匹馬)，但是運用不同的策略，進行不同的組合，得到了不同的總體效果。4．丁渭工程

北宋，宋真宗統(tǒng)治時期，皇城失火，宮殿被毀。皇帝任命一個名叫丁渭的大臣負責皇宮的修復(fù)工程。這項工程怎樣才能進行得又快又好?經(jīng)過反復(fù)考慮，丁渭提出一套施工方案：首先把皇宮舊址前面原有的一條大街挖成溝渠，用挖溝的土燒磚，解決部分建筑材料問題；再把開封附近的汴水引入溝內(nèi)，形成航道，從外地運輸砂石木料等；待皇宮修復(fù)后，把溝里的水排掉，用建筑垃圾、廢棄雜物填入溝中，恢復(fù)原來的大街。

這是一個杰出的方案。它把皇宮修復(fù)全過程看成一個系統(tǒng)，劃分成許多并行的與交叉的作業(yè)子系統(tǒng)，蘊涵了統(tǒng)籌法(PERT／CPM)的原理。1．5．2系統(tǒng)思想的演變

樸素的系統(tǒng)思想，不僅表現(xiàn)在古代人類的實踐中，而且在古代中國和希臘的哲學思想中也得到了反映。古代杰出的思想家都從承認統(tǒng)一的物質(zhì)本原出發(fā)，把自然界當作一個統(tǒng)一體。古希臘辯證法奠基人之一赫拉克利特在《論自然界》一書中說過：“世界是包括一切的整體?！蔽覈呵锬┢诘乃枷爰依献訌娬{(diào)自然的統(tǒng)一性，“道生一，一生二，二生三，三生萬物?！蹦纤侮惲撂岢觥袄硪环质狻彼枷耄噲D從總體角度說明部分與總體的關(guān)系：其“理一”是說天地萬物具有協(xié)調(diào)一致的總體規(guī)律；“分殊”是說在這個總體規(guī)律之下各種事物的功能、形態(tài)和規(guī)律是多種多樣的。

中國是一個文明古國。“合久必分，分久必合”，在幾千年的文明史中，統(tǒng)一的年代多于分裂的年代。中國人關(guān)于“大一統(tǒng)”的思想是非常強烈的，“普天之下，莫非王土；率土之濱，莫非王臣。”今天的中華民族是由56個兄弟民族經(jīng)過長期融合而形成的偉大民族，統(tǒng)一的思想、融合的實踐，就是系統(tǒng)思想及其實踐。

古代樸素唯物主義哲學思想雖然強調(diào)對自然界的總體性、統(tǒng)一性的認識，卻缺乏對這一總體各個細節(jié)的認識能力，因而對總體和統(tǒng)一性的認識是不完全的。對自然界這個統(tǒng)一體各個細節(jié)的認識，則是近代科學的任務(wù)。15世紀下半葉，近代科學開始興起，力學、天文學、物理學、化學、生物學等學科逐漸從渾然一體的古代哲學中分離出來，獲得日益迅速的發(fā)展。近代自然科學發(fā)展了研究自然界的方法論(稱為還原論)及其一整套分析方法，包括實驗、解剖、觀察以及數(shù)據(jù)的收集、分析與處理，把自然界的細節(jié)從總的自然聯(lián)系中抽出來，分門別類地加以研究。這種自然科學的方法上升到哲學，就成為形而上學。形而上學的出現(xiàn)是有歷史根據(jù)的，是時代的需要，在深入的、細節(jié)的考察方面它比古代哲學是一個進步。但是，形而上學撇開總體的聯(lián)系去考察事物和過程，因而它就堵塞了自己從了解部分到了解總體、觀察普遍聯(lián)系的道路。著名的德國物理學家普朗克(量子論的奠基人)較早地認識到了這一問題，他指出：“科學是內(nèi)在的整體，它被分解為單獨的部分不是取決于事物本身，而是取決于人類認識能力的局限性。實際上存在著從物理學到化學，通過生物學和人類學到社會學的連續(xù)的鏈條，這是任何一處都不能被打斷的鏈條?！毕到y(tǒng)思想、系統(tǒng)工程和系統(tǒng)科學就是研究這根鏈條的。在近代科學技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，到了19世紀，系統(tǒng)思想進一步從經(jīng)驗上升為哲學，從思辨進展到定性論述。19世紀上半期，自然科學取得了偉大的成就，特別是能量轉(zhuǎn)化、細胞和進化論的發(fā)現(xiàn)，使人類對自然過程相互聯(lián)系的認識有了很大提高。

恩格斯說：“由于這三大發(fā)現(xiàn)和自然科學的其他巨大進步，我們現(xiàn)在不僅能夠指出自然界中各個領(lǐng)域內(nèi)的過程之間的聯(lián)系，而且總的來說也指出了各個領(lǐng)域之間的關(guān)系。這樣，我們就能夠依靠經(jīng)驗自然科學本身所提供的事實，以近乎系統(tǒng)的形式描繪出一幅自然界聯(lián)系的清晰圖畫?！?9世紀的自然科學本質(zhì)上是整理材料的科學，關(guān)于過程、關(guān)于這些事物的發(fā)生和發(fā)展以及關(guān)于把這些自然過程結(jié)合為一個偉大整體的聯(lián)系的科學，這樣的自然科學，為唯物主義哲學提供了豐富的材料。馬克思主義的辯證唯物主義認為，物質(zhì)世界是由無數(shù)相互聯(lián)系、相互依賴、相互制約、相互作用的事物和過程所形成的統(tǒng)一體。辯證唯物主義體現(xiàn)的物質(zhì)世界普遍聯(lián)系及其統(tǒng)一性的思想，就是系統(tǒng)思想。

70多年前，奧地利生物學家馮·貝塔朗菲也較早地看到了還原論的局限性。他指出，當生物學的研究深入到細胞層次以后，對生物體的整體認識和對生命的認識反而模糊、渺茫了，于是他領(lǐng)悟到在分解還原的同時，還應(yīng)回過頭來從系統(tǒng)的整體上研究問題，這樣就轉(zhuǎn)到了系統(tǒng)方法上，提出了一般系統(tǒng)論。貝塔朗菲把生物的整體、生物整體及其環(huán)境作為系統(tǒng)來研究，并且研究更廣泛的問題，例如人的生理、人的心理以及社會現(xiàn)象等。1937年貝塔朗菲在美國芝加哥大學C．Monis主持的哲學討論會上第一次提出了一般系統(tǒng)論的概念。他是從有關(guān)生物和人體系統(tǒng)的問題出發(fā)的，其理論可以歸納為四點：整體性原則、動態(tài)結(jié)構(gòu)原則、能動性原則和有序性原則。第一，在他看來，生物體是一個開放系統(tǒng)，生命的本質(zhì)不僅要從生物體各個組成部分的相互作用去認識，而且要從生物體和環(huán)境的相互作用中去說明。生物體是在有限的時空中具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的一種自然整體，從中分割出來的某一部分截然不同于在生物體中發(fā)揮作用的那一部分，生物體的各個部分是不能離開整體而獨立存在的；就人而言，精神同肉體有著不可分割的聯(lián)系。一般地，分立部分的行為不同于整體的行為。

第二，生物體是一種動態(tài)結(jié)構(gòu)，以其組成物質(zhì)的不斷變化為自身存在的條件。代謝作用是每一機體的基本特征，而由于代謝，機體的組成要素每時每刻都在變化，所以生物體與其說是存在的，不如說是發(fā)生與發(fā)展的。第三，生物體是一個能動系統(tǒng)，具有自身目的性與自動調(diào)節(jié)性，例如心跳、呼吸等生理機能主要地不是對外界刺激的反應(yīng)，而是維持自身生存的內(nèi)在要求的實現(xiàn)。相反，被動系統(tǒng)，例如機器，只有被動的更換性。第四，生命問題本質(zhì)上是個組織問題，而生物體組織是有序的，所以，對生命現(xiàn)象必須在生物體組織的所有層次(物理化學層次、基因?qū)哟巍⒓毎麑哟?、器官組織層次、個體層次以及群體層次上加以研究)。每一層次的存在，總是以其次級層次的生長、衰老和死亡為前提的。這正是生命的表現(xiàn)形式，正是生物的繁衍途徑。

社會實踐活動的大型化和復(fù)雜化，要求系統(tǒng)方法不僅能定性，而且能定量。解決當代社會種種復(fù)雜的系統(tǒng)問題，定量要求越來越強烈，這尤其表現(xiàn)在軍事活動中，因為戰(zhàn)爭中決策的成敗關(guān)系到國家的生死存亡。第二次世界大戰(zhàn)是定量化系統(tǒng)方法發(fā)展的里程碑。這次戰(zhàn)爭在方法和手段上的復(fù)雜程度較以往的戰(zhàn)爭有很大增長，交戰(zhàn)雙方都需要在強調(diào)全局觀念、從全局出發(fā)合理使用局部、最終求得全局效果最佳的目標下，對所擬采取的措施和反措施進行精確的定量研究，才有希望在對抗中取勝。這樣一種強烈的需要，以極大的力量把一大批有才干的科學家和工程師吸引到擬訂與評價戰(zhàn)爭計劃、改進作戰(zhàn)技術(shù)與軍事裝備使用方法的研究中，其結(jié)果就是定量化系統(tǒng)方法及強有力的計算工具-電子計算機的出現(xiàn)及其成功的運用。

1946年，美國學者莫爾斯和金博爾編寫了《運籌學的方法》一書。1948年，美國科學家維納編寫了《控制論，或關(guān)于在動物和機器中控制和通信的科學》一書。同年，香農(nóng)編寫了《通信的數(shù)學理論》一書。它們分別標志了運籌學、控制論和信息論學科的誕生。第二次世界大戰(zhàn)以后，定量化系統(tǒng)方法憑借電子計算機廣泛地被用來對工程、經(jīng)濟、社會領(lǐng)域的大型復(fù)雜系統(tǒng)的問題進行分析。一旦取得了數(shù)學表達形式和計算工具，系統(tǒng)思想和方法就從一種哲學思維發(fā)展成為專門的學科-系統(tǒng)工程。

系統(tǒng)工程從辯證唯物主義中吸取了豐富的哲學思想，從運籌學、控制論、信息論和其他工程學科、社會科學中獲得了定性與定量相結(jié)合的科學方法，并充實了豐富的實踐內(nèi)容。當代科學技術(shù)對于系統(tǒng)思想方法來說，一方面使系統(tǒng)思想定量化，發(fā)展成為運用數(shù)學理論，能夠定量處理系統(tǒng)各個組成部分的關(guān)聯(lián)的科學方法；另一方面為定量化系統(tǒng)思想的應(yīng)用提供了強有力的計算工具和智能化工具-電子計算機(電腦)。運籌學、控制論、信息論的成就把科學的定量的系統(tǒng)思想的適用范圍，從自然系統(tǒng)擴展到社會系統(tǒng)，從物理學范疇擴展到事理學范疇。

20世紀七八十年代，產(chǎn)生了系統(tǒng)自組織理論。比利時物理化學家普利高津于1969年提出了耗散結(jié)構(gòu)理論。與此同時，德國物理學家哈肯提出了協(xié)同學理論。耗散結(jié)構(gòu)理論和協(xié)同學理論從宏觀、微觀以及兩者的聯(lián)系上回答了系統(tǒng)自動走向有序結(jié)構(gòu)的基本問題，其成果被稱為自組織理論。20世紀70年代還有一些理論對系統(tǒng)科學的發(fā)展有著重要的意義。德國科學家艾根吸收了進化論思想和自組織理論，于1979年提出了超循環(huán)理論，把生命起源解釋為自組織現(xiàn)象，提出了自然界演化的自組織原理-超循環(huán)理論。法國數(shù)學家托姆于1972年發(fā)表了《結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與形態(tài)發(fā)生學》，對突變現(xiàn)象及其理論作出了系統(tǒng)的深刻的闡述，創(chuàng)建了突變論。

20世紀80年代以來，非線性科學和復(fù)雜性研究的興起對系統(tǒng)科學的發(fā)展起到了非常積極的推動作用。國際學術(shù)界興起了對復(fù)雜性的研究，一個突出的標志是1984年在美國新墨西哥州首府圣菲成立了以研究復(fù)雜性為宗旨的圣菲研究所SFI。這是由3位美國諾貝爾獎獲得者-物理學家蓋爾曼、經(jīng)濟學家阿羅和物理學家安德森為首的一批不同學科領(lǐng)域的著名科學家組織和建立的，其宗旨是開展跨學科、跨領(lǐng)域的研究，他們稱之為復(fù)雜性研究。SFI提出：適應(yīng)性造就復(fù)雜性。他們注重于研究復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)(CAS)，并且研制出相應(yīng)的系統(tǒng)軟件平臺SWARM。系統(tǒng)工程的另一個基本概念是優(yōu)化，它與系統(tǒng)概念密切相關(guān)，也是人類自古就有的。尋求最優(yōu)(如多、快、好、省、準確、精確、精密等)，既是人類的本能，又是人類有意識的活動。尋求最優(yōu)，也是生物界普遍的能動行為。蜂巢的結(jié)構(gòu)，使得建筑學家嘆為觀止：小小的蜜蜂，用很少的材料建造最大的空間，構(gòu)筑了自己的“住宅群”，蜂巢的角度是十分精確的。向日葵花盤的轉(zhuǎn)動，使它能夠吸收盡可能多的太陽光和熱。這些，不都是尋求最優(yōu)嗎?對于“萬物之靈”的人類來說，一方面，隨著生產(chǎn)力的發(fā)展和科學技術(shù)的進步，人類關(guān)于優(yōu)化的概念、實現(xiàn)最優(yōu)的手段不斷加強；另一方面，可以說，正是人類有意識地研究系統(tǒng)，尋求最優(yōu)，推動了生產(chǎn)力的發(fā)展和科學技術(shù)的進步，形成了各種工程技術(shù)。

錢學森院士指出：系統(tǒng)思想和系統(tǒng)方法是進行分析和綜合的辯證思維工具，它在辯證唯物主義那里取得了哲學的表達形式，在運籌學和其他系統(tǒng)科學那里取得了定量的表達形式，在系統(tǒng)工程那里獲得了豐富的實踐內(nèi)容。系統(tǒng)思想經(jīng)歷了從經(jīng)驗到哲學又到科學，從思辨到定性又到定量的發(fā)展過程。習題1-1系統(tǒng)的定義是什么?其中有哪些要點?請在其他文獻上再找出兩種關(guān)于系統(tǒng)的定義進行比較。1-2請查閱我國權(quán)威詞典和其他英語詞典上關(guān)于系統(tǒng)的解釋，與本書關(guān)于系統(tǒng)的概念進行比較。1-3系統(tǒng)的屬性有哪些?它們之間的關(guān)系如何?1-4系統(tǒng)與要素的關(guān)系是什么?1-5系統(tǒng)與環(huán)境的關(guān)系是什么?為什么要重視系統(tǒng)的環(huán)境?1-6什么是開放系統(tǒng)?系統(tǒng)為什么要開放?1-7什么是閉環(huán)系統(tǒng)?它與封閉系統(tǒng)有什么區(qū)別?1-8什么是系統(tǒng)的涌現(xiàn)性(系統(tǒng)整體的涌現(xiàn)性，系統(tǒng)層次間的涌現(xiàn)性)?1-9“整體大于部分之和”這句話有什么意義?1-l0“l(fā)十l＞2”是什么意思?它與式(1—7)相矛盾嗎?1-11系統(tǒng)研究的新進展是什么?第二章系統(tǒng)工程的基本概念2．1引言2．2系統(tǒng)工程的定義2．3系統(tǒng)工程的產(chǎn)生與發(fā)展2．4系統(tǒng)工程的主要特點2．5系統(tǒng)工程在現(xiàn)代科學技術(shù)體系中的地位2．6系統(tǒng)工程范例：神舟五號與中國航天

2．1引言

系統(tǒng)工程盡管已經(jīng)有了大約半個世紀的歷史，但它仍是一門年輕的學科，還在發(fā)展之中。它的普遍適用性，吸引了許多原來從事不同學科的學者來研究它，并做出了各自的貢獻，于是，系統(tǒng)工程也就有了若干流派。其中主要的流派有兩個：管理流派、自動化流派。它們好像是一顆樹干上長出來的兩個茁壯的分枝，各自枝葉茂盛。

中國的系統(tǒng)工程在世界上是后起之秀，30年來，已經(jīng)達到世界先進水平或者領(lǐng)先水平，形成鮮明的特色。這首先應(yīng)該歸功于我國著名科學家錢學森院士，他不但大聲疾呼，在高層次的各種場合進行大力倡導和推動，而且身體力行，對該學科進行了深入的研究，并獲得豐碩的成果，代表了中國的水平。

2．2系統(tǒng)工程的定義系統(tǒng)工程的基本定義：系統(tǒng)工程是組織管理系統(tǒng)的規(guī)劃、研究、設(shè)計、制造、試驗和使用的科學方法，是一種對所有系統(tǒng)都具有普遍意義的科學方法。簡言之，系統(tǒng)工程就是組織管理系統(tǒng)的技術(shù)。上面的定義來自錢學森、許國志、王壽云聯(lián)合署名發(fā)表在1978年9月27日《文匯報》上的一篇重要文章《組織管理的技術(shù)-系統(tǒng)工程》。下面再給出兩種定義作為參考。

美國學者切斯納1967年指出：系統(tǒng)工程認為雖然每個系統(tǒng)都是由許多不同的特殊功能部分所組成，而這些功能部分之間又存在著相互關(guān)系，但是每一個系統(tǒng)都是完整的整體，都要求有一個或若干個目標，系統(tǒng)工程則按照各個目標進行權(quán)衡，求得最優(yōu)解(或滿意解)，并使各組成部分能夠最大限度地相互適應(yīng)。

日本工業(yè)標準(JIS，1967年)的定義是：系統(tǒng)工程是為了更好地達到系統(tǒng)目標而對系統(tǒng)的構(gòu)成要素、組織結(jié)構(gòu)、信息流動和控制機制等進行分析與設(shè)計的技術(shù)。

系統(tǒng)工程不同于其他傳統(tǒng)的工程技術(shù)，它是一大類新的工程技術(shù)，是定性研究與定量研究相結(jié)合(尤其強調(diào)從定性到定量的綜合集成)、注重整體優(yōu)化地研究問題和解決問題的科學方法。因而，它與機械工程、電子工程、水利工程等其他工程學科的性質(zhì)不盡相同。其他各門工程學科都有其特定的工程物質(zhì)對象(實體系統(tǒng))，而系統(tǒng)工程則不然，任何一種實體系統(tǒng)和概念系統(tǒng)的組織管理問題都能成為它的研究對象，包括社會經(jīng)濟系統(tǒng)、科學研究系統(tǒng)、軍事指揮系統(tǒng)等。

錢學森院士指出：從20世紀40年代以來，國外對定量化系統(tǒng)思想方法的實際應(yīng)用相繼取了許多不同的名稱，例如：OperationsResearch(運籌學)，ManagementScience(管理科學)，SystemsEngineering(系統(tǒng)工程)，SystemsAnalysis(系統(tǒng)分析)，SystemsResearch(系統(tǒng)研究)，Cost-EffectivenessAnalysis(費用-效益分析)等。他們所謂運籌學，是指目的在于增加現(xiàn)有系統(tǒng)效果的分析工作；所謂管理科學，是指大企業(yè)的經(jīng)營管理技術(shù)；所謂系統(tǒng)工程，是指設(shè)計新系統(tǒng)的科學方法；所謂系統(tǒng)分析，是指對若干可供選擇的執(zhí)行特定任務(wù)的系統(tǒng)方案進行比較和選擇；如果系統(tǒng)分析著重在費用與效益方面，就是費用—效益分析；所謂系統(tǒng)研究，是指擬制新系統(tǒng)的實現(xiàn)程序。現(xiàn)在看來，由于歷史原因形成的這些不同名稱，混淆了工程技術(shù)與其理論基礎(chǔ)即技術(shù)科學的區(qū)別，用詞不夠妥當，認識也不夠深刻。國外曾經(jīng)有人試圖給這些名詞的含義以精確的區(qū)分，但是未見取得成功。其實，用定量化的系統(tǒng)方法處理大型復(fù)雜系統(tǒng)的問題，無論是系統(tǒng)的組織建立，還是系統(tǒng)的經(jīng)營管理，都可以統(tǒng)一地看成是工程實踐。Engineering(工程)這個詞，18世紀在歐洲出現(xiàn)的時候，本來專指作戰(zhàn)兵器的制造和執(zhí)行服務(wù)于軍事目的的工作。從后一種含義引申出一種更普遍的看法，把服務(wù)于特定目的的各種工作的總體稱為工程，例如水利工程、機械工程、土木工程、電力工程、電子工程、冶金工程、化學工程等。如果這個特定的目的是系統(tǒng)的組織建立或者是系統(tǒng)的經(jīng)營管理，就可以統(tǒng)統(tǒng)看成是系統(tǒng)工程。國外所稱的運籌學、管理科學、系統(tǒng)分析、系統(tǒng)研究以及費用-效益分析的工程實踐內(nèi)容，均可以用系統(tǒng)的概念統(tǒng)一歸入系統(tǒng)工程；國外所稱的運籌學、管理科學、系統(tǒng)分析、系統(tǒng)研究以及費用-效益分析的數(shù)學理論和算法，都可以統(tǒng)一稱為運籌學。

錢學森院士關(guān)于系統(tǒng)工程的定義以及上面這段話，把“人各一詞，莫衷一是”的情況澄清為“分門別類，共居一體”。他對于系統(tǒng)工程給出了一個確切的描繪，提出了系統(tǒng)科學體系，并且進而提出了現(xiàn)代科學技術(shù)體系和人類知識體系，論述了系統(tǒng)工程在其中的地位。

中國系統(tǒng)工程學會前理事長、中國工程院院士許國志教授認為：系統(tǒng)工程是一大類工程技術(shù)的總稱，它有別于經(jīng)典的工程技術(shù)；它強調(diào)方法論，亦即一項工程由概念到實體的具體過程，包括規(guī)范的確立，方案的產(chǎn)生與優(yōu)化、實現(xiàn)、運行和反饋；因為優(yōu)化理論成為系統(tǒng)工程的主要內(nèi)容之一，規(guī)劃運行中的問題不少是離散的，所以組合優(yōu)化又顯得至關(guān)重要。2．3系統(tǒng)工程的產(chǎn)生與發(fā)展2．3．1系統(tǒng)工程是工業(yè)生產(chǎn)和科學技術(shù)發(fā)展的必然產(chǎn)物20世紀三四十年代工業(yè)生產(chǎn)和工程技術(shù)有了巨大進步，加上第二次世界大戰(zhàn)的催化作用，更有了飛速的發(fā)展。隨著生產(chǎn)規(guī)模越來越大，生產(chǎn)工藝越來越復(fù)雜，科學技術(shù)研究涉及的專業(yè)和部門也越來越多，需要人們從整體和相互聯(lián)系的角度去考慮問題，制訂一系列組織和管理的方法和程序。20世紀40年代出現(xiàn)的運籌學、控制論、信息論為系統(tǒng)工程提供了理論依據(jù)。

美國貝爾電話公司在20世紀20年代成立了貝爾實驗室，實驗室分為部件研究與系統(tǒng)研究兩個部門，為建立全國無線電微波通信系統(tǒng)開展了卓有成效的工作。40年代末，人們把貝爾實驗室采用和創(chuàng)造的許多概念、思路和方法的總體命名為系統(tǒng)工程。1957年，美國密執(zhí)安大學的學者A．H．Goode和R．E．Machol合著了第一本名為《SystemEngineering》的書。60年代初期，系統(tǒng)工程成為一門獨立的工程技術(shù)學科。美國電氣與電子工程師學會(IEEE)在科學與電子部分，設(shè)立了系統(tǒng)工程學科委員會。1965年美國出版了一本《HandbookofSystemsEngineering》，它包括系統(tǒng)工程的方法論、系統(tǒng)環(huán)境、系統(tǒng)元件(主要敘述了軍事工程及衛(wèi)星的各個主要部件)、系統(tǒng)理論、系統(tǒng)技術(shù)、系統(tǒng)數(shù)學等。

1969年7月，美國阿波羅飛船11號首次登月成功，被公認為是系統(tǒng)工程成功的范例，引起了人們對系統(tǒng)工程的廣泛重視。復(fù)雜的大系統(tǒng)、巨系統(tǒng)具有跨學科、跨行業(yè)的特點，是成千上萬、幾十萬人從事的集體事業(yè)。面對復(fù)雜的大系統(tǒng)、巨系統(tǒng)，如何構(gòu)建它、運營它、管理它?如何優(yōu)化資源配置、提高經(jīng)濟效益?如何加強正面效應(yīng)、減少負面效應(yīng)?如何發(fā)揮積極因素、化解消極因素?如何實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，既滿足當代人的需要，又不損害后代人的發(fā)展?等等，要解決這些錯綜復(fù)雜的問題，就需要綜合治理。系統(tǒng)工程就是一大類綜合治理的工程技術(shù)，它是大生產(chǎn)和科學技術(shù)高度發(fā)展的產(chǎn)物?！翱茖W技術(shù)是第一生產(chǎn)力?！笨茖W技術(shù)發(fā)展的突飛猛進，拉動著社會生產(chǎn)力的規(guī)模和水平迅速發(fā)展?，F(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展有如下兩個主要特征：

1．指數(shù)式的急劇增長20世紀以來(尤其是后半葉)，科學技術(shù)發(fā)展迅猛，科學知識在短時間內(nèi)急劇增長，有人稱之為知識爆炸，科技成果的數(shù)量呈指數(shù)增長形式，人類取得的科技成果的數(shù)量比過去兩千年的總和還要多。有關(guān)統(tǒng)計表明：人類科技知識的積累，19世紀是每50年翻一番，20世紀中葉是每10年翻一番，后來縮短到3-5年，甚至更短。相應(yīng)地，知識陳舊和更新的速度加快。20世紀末，很多學者和領(lǐng)導人認為，人類社會正在步人知識經(jīng)濟時代。許多學者開展知識管理、知識系統(tǒng)工程研究，已經(jīng)有專著出版，例如王眾托院士的《知識系統(tǒng)工程》(科學出版社，2004)。據(jù)統(tǒng)計，18世紀知識陳舊周期為80～90年；19世紀到20世紀初，知識陳舊率為30年，近50年來又縮短為15年，如今有些領(lǐng)域已縮短為5～l0年，甚至更短。所以，人們強調(diào)繼續(xù)教育、終身學習，強調(diào)學習型組織和學習型社會。2．學科的高度分化與高度綜合并存幾千年來，人類對客觀世界的認識，從渾然一體到分門別類的研究，又到綜合性研究；從總體到局部，再到總體、總體與局部相結(jié)合；研究方法從分析到綜合，再分析，再綜合，到綜合集成?？傊?，按照辯證法的否定之否定規(guī)律，波浪式前進，螺旋式上升。

一方面，現(xiàn)代科學技術(shù)的學科劃分越來越細，分支越來越多。各種高度專業(yè)化的研究機構(gòu)紛紛建立。另一方面，學科的綜合化、整體化趨勢在加強?，F(xiàn)代社會使得眾多的規(guī)模龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、因素繁多的大系統(tǒng)乃至巨系統(tǒng)出現(xiàn)在人們面前?？茖W研究中形成了大量的邊緣學科、交叉學科、綜合學科，不僅自然科學本身的各個學科相互交叉、滲透、融合，而且自然科學與社會科學、人文學科也相互交叉、滲透和融合。

國外許多國家的政府部門和民間組織建立專門機構(gòu)從事系統(tǒng)工程的研究工作。一些大企業(yè)也設(shè)立系統(tǒng)工程研究部，舉辦研究班、培訓班，培養(yǎng)自己需要的系統(tǒng)工程人員。這些機構(gòu)不一定用系統(tǒng)工程來命名。例如美國的蘭德公司，它成立于1948年，是一個非營利性的系統(tǒng)分析公司。它早期主要是為美國空軍服務(wù)，它的研究工作對美國空軍研制第一代軍用衛(wèi)星和洲際導彈的戰(zhàn)略決策產(chǎn)生了決定性的影響。20世紀60年代，蘭德公司的研究范圍從軍事、外交事務(wù)擴大到公共政策方面，承擔幾乎所有美國政府機構(gòu)的研究委托，也接受公共機構(gòu)的委托合同，對國家安全和公共福利方面的重要問題進行研究。它倡導系統(tǒng)分析，著重于對若干可供選擇的系統(tǒng)方案進行選擇比較，進行費用-效益分析。蘭德公司的研究人員近千人，擁有美國西部最大的圖書館和電子計算機中心，設(shè)有培養(yǎng)政策分析博士學位的研究院。

1984年，美國圣菲研究所成立。它是一個獨立的非營利的研究所，靠申請各種基金來支持跨學科的研究工作。它是一個松散型組織，沒有固定的研究人員，可以培養(yǎng)碩士、博士研究生，以及接納博士后與訪問學者。

國際上也有若干跨國性質(zhì)的系統(tǒng)工程研究機構(gòu)。例如國際應(yīng)用系統(tǒng)分析研究所，1972年10月由美國和原蘇聯(lián)等12個國家的有關(guān)部門成立，地址在維也納，后來擴大到吸納更多的歐洲國家。它分為系統(tǒng)和決策科學、資源和環(huán)境、人類居住和服務(wù)、管理和技術(shù)等研究部門，吸引了世界各國的學者參加，研究國家、國際和地區(qū)性未來發(fā)展問題。它的研究和管理費用主要靠各成員國代表機構(gòu)分攤，同時還獲得美國福特財團、德國大眾汽車公司、聯(lián)合國環(huán)境保護機構(gòu)的資助。其研究成果以會議形式發(fā)表，還以文本形式公開發(fā)售。

這里再次引用兩句名言來幫助我們理解系統(tǒng)工程與系統(tǒng)科學。著名的物理學家普朗克(量子論的奠基人)指出：“科學是內(nèi)在的整體，它被分解為單獨的部分不是取決于事物本身，而是取決于人類認識能力的局限性。實際上存在著從物理學到化學，通過生物學和人類學到社會學的連續(xù)的鏈條，這是任何一處都不能被打斷的鏈條。”偉大的革命導師馬克思預(yù)言：“自然科學往后將會把人類的科學總括在自己的下面，正如同關(guān)于人類的科學把自然科學總括在自己下面一樣，正將成為一個科學。”錢學森、于景元、戴汝為等學者稱這種自然科學與社會科學成為一門科學的過程為自然科學與社會科學的一體化。2．3．2系統(tǒng)工程在中國的發(fā)展1978年以前，系統(tǒng)工程術(shù)語雖然沒有在我國流行，但是，有關(guān)的研究與應(yīng)用是早就有的，例如推廣應(yīng)用運籌學。運籌學在我國的發(fā)展始于1955年。那時，形成了這樣一個認識：我國有計劃按比例的經(jīng)濟建設(shè)十分需要運籌學。1956年在中國科學院力學研究所建立了我國第一個運籌學研究室，由許國志教授擔任研究室主任，后來，中國科學院數(shù)學研究所也建立了運籌學研究室；1960年底，這兩個運籌學研究室合并成為數(shù)學研究所運籌學研究室。著名數(shù)學家華羅庚從20世紀60年代初期起在我國大力推廣“雙法”-優(yōu)選法和統(tǒng)籌法，在許多地區(qū)和企業(yè)取得顯著效果。與此同時，隨著國防尖端技術(shù)研究工作的發(fā)展，我國在工程系統(tǒng)的總體設(shè)計與組織管理方面取得了豐富的實踐經(jīng)驗。20世紀70年代中期，我國部分專家已開始注意到系統(tǒng)工程在我國的發(fā)展前途，在各種場合進行了宣傳。

在我國，系統(tǒng)工程與改革開放是相伴而生，與時俱進。1978年3月，中共中央、國務(wù)院在北京召開了全國科學大會，迎來了科學的春天。1978年12月18日至22日，黨的十一屆三中全會在北京召開，中國走上了改革開放之路。在這兩次大會之間，1978年9月27日，錢學森、許國志、王壽云等三位學者聯(lián)合署名在上海《文匯報》發(fā)表重要文章《組織管理的技術(shù)-系統(tǒng)工程》，可謂是吹響了系統(tǒng)工程在中國的進軍號角。此后，教育部、航空學會、自動化學會、管理現(xiàn)代化研究會等部門和單位召開了一系列系統(tǒng)工程方面的會議，在系統(tǒng)工程的宣傳、推廣和隊伍組織方面都作了很好的淮備工作。系統(tǒng)工程開始在神州大地風起云涌。

1979年10月，中國科學院、教育部、中國社會科學院、各個機械工業(yè)部以及解放軍總參謀部、總后勤部、軍事科學院、軍事學院、國防科委和軍兵種的150名代表，在北京舉行了系統(tǒng)工程學術(shù)討論會。會上，錢學森、關(guān)肇直等21名科學家聯(lián)合向中國科協(xié)倡議成立中國系統(tǒng)工程學會。錢學森在這次會上作了《大力發(fā)展系統(tǒng)工程，盡早建立系統(tǒng)科學的體系》的重要報告，這個報告提出了我國發(fā)展系統(tǒng)工程的基本途徑。1980年11月中國系統(tǒng)工程學會(SESC)在北京正式成立，選出了錢學森、薛暮橋為名譽理事長，關(guān)肇直為理事長，許國志為秘書長的第一屆理事會。1986-1994年，許國志院士擔任理事長；此后，顧基發(fā)、陳光亞分別擔任理事長，他們都是中國科學院系統(tǒng)科學研究所研究員。中國科學院系統(tǒng)科學研究所一直是中國系統(tǒng)工程學會的掛靠單位。該學會具有很高的組織化程度，有學會辦公室和6個工作委員會：學術(shù)工作委員會、國際學術(shù)交流工作委員會、教育與普及工作委員會、編輯出版工作委員會、青年工作委員會、咨詢工作委員會。30年來，中國系統(tǒng)工程學會先后組建了20多個專業(yè)委員會，例如軍事系統(tǒng)工程專業(yè)委員會、系統(tǒng)理論委員會、社會經(jīng)濟系統(tǒng)工程專業(yè)委員會、模糊數(shù)學與模糊系統(tǒng)專業(yè)委員會、農(nóng)業(yè)系統(tǒng)工程專業(yè)委員會、教育系統(tǒng)工程專業(yè)委員會、科技系統(tǒng)工程專業(yè)委員會、信息系統(tǒng)工程專業(yè)委員會、交通運輸系統(tǒng)工程專業(yè)委員會、過程系統(tǒng)工程專業(yè)委員會、人-機-環(huán)境系統(tǒng)工程專業(yè)委員會、決策科學專業(yè)委員會、草原系統(tǒng)工程專業(yè)委員會、林業(yè)系統(tǒng)工程專業(yè)委員會、系統(tǒng)動力學專業(yè)委員會、法制系統(tǒng)工程專業(yè)委員會、醫(yī)藥衛(wèi)生系統(tǒng)工程專業(yè)委員會等。這些專業(yè)委員會在越來越多的學科和領(lǐng)域開展了系統(tǒng)工程與系統(tǒng)科學的研究和應(yīng)用。

目前，已經(jīng)有北京、上海、天津、遼寧、黑龍江、山西、江蘇、安徽、福建、湖南、湖北、河南、河北、廣東、廣西、四川、云南、新疆、甘肅、海南、江西等20多個省、自治區(qū)、直轄市成立了省級系統(tǒng)工程學會，許多市和縣以及一些大企業(yè)也成立了系統(tǒng)工程學會。正在醞釀成立的系統(tǒng)工程學會還有很多。

中國系統(tǒng)工程學會每兩年召開一次全國性學術(shù)年會，年會主題緊密聯(lián)系中國改革開放的重大舉措和系統(tǒng)工程學科的重要課題。其中，第9屆學術(shù)年會于1996年12月在南京召開，年會主題是“系統(tǒng)工程與市場經(jīng)濟”；第10屆學術(shù)年會于1998年12月在廣州召開，年會主題是“系統(tǒng)工程與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略”；第11屆學術(shù)年會暨學會成立20周年慶祝大會于2000年11月在宜昌召開，年會主題是“系統(tǒng)工程、系統(tǒng)科學與復(fù)雜性研究”；第15屆學術(shù)年會于2008年1O月在南昌召開，年會主題是“和諧發(fā)展與系統(tǒng)工程”，并且紀念錢學森院士等三位學者的重要文章《組織管理的技術(shù)-系統(tǒng)工程》發(fā)表30周年。每屆年會都是全國系統(tǒng)科學和系統(tǒng)工程工作者交流成果、總結(jié)經(jīng)驗的盛會。中國系統(tǒng)工程學會還與國際組織一起聯(lián)合召開學術(shù)交流會，例如，1998年8月在北京召開了第三屆系統(tǒng)科學與系統(tǒng)工程國際會議，2003年11月在香港召開了第四屆系統(tǒng)科學與系統(tǒng)工程國際會議。各個專業(yè)委員會也大體上是每兩年召開一次全國性的學術(shù)會議。隨著系統(tǒng)工程在社會、經(jīng)濟、科學技術(shù)各個領(lǐng)域廣泛開展應(yīng)用研究，系統(tǒng)理論方面的研究也有長足的發(fā)展。需要特別提出的是，從1986年開始，錢學森院士親自組織和指導“系統(tǒng)學討論班”的學術(shù)活動。這個討論班持續(xù)多年，其研討活動提煉了許多重要概念，總結(jié)出系統(tǒng)研究方法，逐步形成了以簡單系統(tǒng)、簡單巨系統(tǒng)、復(fù)雜巨系統(tǒng)(包括社會系統(tǒng))為主線的系統(tǒng)學框架，明確了系統(tǒng)學是研究系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能(包括演化、協(xié)同與控制)的一般規(guī)律的科學。這個班的活動為系統(tǒng)科學在我國的發(fā)展，為系統(tǒng)學的建立做出了重要的基礎(chǔ)性的貢獻。30年來國內(nèi)學術(shù)界在眾多領(lǐng)域?qū)ο到y(tǒng)科學進行了多方面、多層次的研究、推廣和應(yīng)用，取得了可喜的成績，出版了一批文獻資料，形成了我國發(fā)展系統(tǒng)工程和系統(tǒng)科學的廣泛基礎(chǔ)和雄厚力量。

20世紀80年代中期，在錢學森院士的指導和參與下，根據(jù)我國對社會經(jīng)濟系統(tǒng)等復(fù)雜巨系統(tǒng)進行的研究，提煉與總結(jié)出開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)概念，以及處理這類系統(tǒng)的方法論-從定性到定量綜合集成法以及包含一系列研究方法的綜合集成研討的體系。經(jīng)過多年的努力，中國學者在研究的前沿提出了自己獨創(chuàng)性的理論。例如，1990年初錢學森院士發(fā)表了論文《一個科學新領(lǐng)域-開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)及其方法論》；1994年，顧基發(fā)研究員和朱志昌博士提出了物理—事理—人理(WSR)系統(tǒng)方法論。

改革開放需要系統(tǒng)工程。系統(tǒng)工程在中國的蓬勃發(fā)展。受到了從中央到地方各級領(lǐng)導的大力推動。他們指出：改革開放是一項系統(tǒng)工程；建立社會主義市場經(jīng)濟體制是一項系統(tǒng)工程；西部大開發(fā)是一項系統(tǒng)工程；教育是一項系統(tǒng)工程；社會治安是一項系統(tǒng)工程；可持續(xù)發(fā)展是一項系統(tǒng)工程；神舟五號成功發(fā)射是一項系統(tǒng)工程；落實科學發(fā)展觀是一項系統(tǒng)工程；構(gòu)建社會主義和諧社會是一項艱巨復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要全黨全社會長期堅持不懈地努力；依法治國、建設(shè)社會主義法治國家是一項系統(tǒng)工程等。CCTV等新聞媒體經(jīng)常有關(guān)于系統(tǒng)工程的報道。整個社會都在呼喚系統(tǒng)工程，對于系統(tǒng)工程寄予厚望，系統(tǒng)工程工作者責任重大。系統(tǒng)工程在中國大有發(fā)展前途。

30年來，我國系統(tǒng)工程和系統(tǒng)科學的研究和應(yīng)用取得了重要的成就，得到了國際學術(shù)界的充分肯定與高度評價。協(xié)同學創(chuàng)始人哈肯(HermannHaken，德國物理學家)說系統(tǒng)科學的概念是由中國學者較早提出的，他認為這是很有意義的概括，在理解和解釋現(xiàn)代科學、推動其發(fā)展方面是十分重要的，并指出中國是充分認識到了系統(tǒng)科學巨大重要性的國家之一。

在我國，系統(tǒng)工程的重要論著有：錢學森院士等著《論系統(tǒng)工程》、《創(chuàng)建系統(tǒng)學》以及專家論文集《錢學森系統(tǒng)科學思想研究》，中國系統(tǒng)工程學會、上海交通大學合編，上海交通大學出版社，2007年1月出版；王壽云、于景元、戴汝為、汪成為、錢學敏、涂元季著，《開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)》，浙江科學技術(shù)出版社，1996年12月第1版；《系統(tǒng)研究—祝賀錢學森同志85壽辰論文集》，浙江教育出版社，1996年11月第1版；許國志主編，顧基發(fā)、車宏安副主編，《系統(tǒng)科學》，上?？萍冀逃霭嫔纾?000年9月第1版；許國志主編，顧基發(fā)、車宏安副主編，上?？萍冀逃霭嫔?，《系統(tǒng)科學與工程研究》專家論文集)，2000年10月第1版；根據(jù)2008年2月29日在讀書網(wǎng)的檢索，共計有309種系統(tǒng)工程圖書，其中半數(shù)以上是教材。

在我國，系統(tǒng)工程的學術(shù)刊物主要有：中國系統(tǒng)工程學會會刊《系統(tǒng)工程學報》、《系統(tǒng)工程理論與實踐》、JournalofSystemsSienceandSystemsEngineering等；湖南省系統(tǒng)工程學會會刊《系統(tǒng)工程》；上海交通大學出版的《系統(tǒng)管理學報》，以及《農(nóng)業(yè)系統(tǒng)科學與綜合研究》、《交通運輸系統(tǒng)工程與信息》等。

30年來，我國已經(jīng)培養(yǎng)了一大批系統(tǒng)工程和系統(tǒng)科學高級人才，他們在各級政府部門和企事業(yè)單位發(fā)揮了重要作用。20世紀80年代培養(yǎng)的系統(tǒng)工程人才現(xiàn)在走上高級領(lǐng)導崗位者，已經(jīng)為數(shù)不少。案例-江西省山江湖區(qū)開發(fā)治理系統(tǒng)

江西省贛江流域及鄱陽湖湖區(qū)(簡稱山江湖)，共有64個市、縣，相當一部分地區(qū)是革命老區(qū)。由于贛南山區(qū)在蘇區(qū)革命和以后的運動中，遭受了幾次人為的災(zāi)難，大量燒毀山林和砍伐樹木，導致山區(qū)植被面積大幅度下降，到20世紀80年代初，山江湖區(qū)水土流失已相當嚴重，河床上升，洪水泛濫，區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境遭受嚴重破壞，相當一部分地區(qū)的農(nóng)民面臨搬遷和移民，嚴重影響了山江湖區(qū)社會經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境的發(fā)展。由于山江湖區(qū)開發(fā)治理涉及社會、經(jīng)濟、生態(tài)等組成的復(fù)雜系統(tǒng)，如何進行科學合理的開發(fā)治理，有很多亟待人們?nèi)ソ鉀Q的問題。

(1)山江湖區(qū)雖然由64個市、縣組成，但開發(fā)治理是圍繞山、江、湖為主展開的，是先治山、治江，還是先治湖，是必須解決的首要問題。因為鄱陽湖地區(qū)土地肥沃，是山江湖區(qū)投入產(chǎn)出效益最好的區(qū)域，因此可以優(yōu)先開發(fā)鄱陽湖區(qū)，用鄱陽湖區(qū)創(chuàng)造的效益支持贛南山區(qū)的治理，由此推動全流域的開發(fā)治理工作。從另一個角度來講，由于歷史原因，贛南山區(qū)水土流失嚴重，自然災(zāi)害頻繁，人們生活水平低下，由此導致人們維護生態(tài)環(huán)境的意識降低，產(chǎn)生惡性循環(huán)，加速贛南山區(qū)環(huán)境惡化，其后果是贛南山區(qū)水土流失抬高了贛江及其支流河床，或通過贛江將水土流失的泥沙送入鄱陽湖，由此造成贛江干流、支流和鄱陽湖區(qū)洪水泛濫，導致全流域(系統(tǒng))的洪澇災(zāi)害，降低鄱陽湖區(qū)開發(fā)的效果。

(2)眾所周知，一個地區(qū)的資金是有限的，如果開發(fā)資金投入比例過大，人們生活水平在短期內(nèi)能得到較大的提高，使人民早日脫貧致富，增強人們的信心，但生態(tài)環(huán)境治理進展緩慢、治理進程拖后，這樣有可能導致開發(fā)效果不盡如人意，或有可能導致開發(fā)效果抵不上生態(tài)環(huán)境的破壞。如果增加治理投資的比例，降低開發(fā)投資比例，人們生活在短期內(nèi)改善較小，而又治理效果在短期內(nèi)并不明顯，需要隨時間推移才會慢慢顯現(xiàn)出來。只有堅持長期治理，才有可能持續(xù)改善自然環(huán)境，產(chǎn)生良性循環(huán)，直接創(chuàng)造經(jīng)濟效益，或吸引外來資金進入山江湖區(qū)進行更大規(guī)模的開發(fā)。所以如何分配有限的資金，既能較快地提高人們的生活水平，又能使生態(tài)環(huán)境得到較大的改善，并能兼顧短期與長期效益，產(chǎn)生良性循環(huán)，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，這是山江湖開發(fā)治理值得研究的另一重大問題。此外，是先集中力量治理強度流失，還是先把治理重點放在輕、中度流失上，即如何確定強、中、輕度流失面積治理的投資分配也是需要研究的問題。

從上述案例中可知，系統(tǒng)的主要問題是既要滿足人民提高生活水平的需要，又要保證生態(tài)環(huán)境朝可持續(xù)發(fā)展的方向前進，既要考慮長遠利益，又要兼顧目前的實際困難。因此，它是一個復(fù)雜的社會經(jīng)濟問題，涉及經(jīng)濟學、社會學、管理科學、工程技術(shù)等，單憑任何一個學科、一門技術(shù)都難以解決全部問