2016秋-系統(tǒng)工程-ch1 系統(tǒng)工程概述

第一章系統(tǒng)工程概述系統(tǒng)工程SystemEngineering任課教師：張敬所在院系：經(jīng)管學(xué)院工業(yè)工程主要內(nèi)容系統(tǒng)思想的歷史回顧1.1從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程1.2錢學(xué)森與系統(tǒng)工程1.3系統(tǒng)工程的內(nèi)容與特點(diǎn)1.6系統(tǒng)工程的研究對象1.5系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展1.41.1系統(tǒng)思想的回顧系統(tǒng)思想歷史回顧1源遠(yuǎn)流長2突然崛起3迅速擴(kuò)張4返璞歸真1.1系統(tǒng)思想的回顧—源遠(yuǎn)流長（1）大禹治水都江堰工程田忌賽馬幾個(gè)生動(dòng)的實(shí)例：1.1系統(tǒng)思想的回顧—源遠(yuǎn)流長（2）大禹治水的啟示：4000多年前，舜帝派大禹治水。大禹經(jīng)過調(diào)查研究，認(rèn)為其父采取“湮”的方法是錯(cuò)誤的，決定采用“導(dǎo)”的方法，高高下下，疏川導(dǎo)滯。他率領(lǐng)群眾挖了9條大川，放田水入川，放川水入海。同時(shí)，他把全國分成12州5大區(qū)，分派5個(gè)首領(lǐng)掌管。治水過程中還注意調(diào)運(yùn)物資，救濟(jì)災(zāi)荒，調(diào)動(dòng)百姓積極性。13年后，治水成功！系統(tǒng)思想—“治水”與“治人”并重1.1系統(tǒng)思想的回顧—源遠(yuǎn)流長（3）田忌賽馬的啟示戰(zhàn)國時(shí)期，齊國的田忌和齊王賽馬。田忌參賽的上中下馬分別劣于齊王的上中下馬。孫臏教田忌分別以下、上、中馬對齊王的上、中、下馬，從而贏得比賽的總體勝利。系統(tǒng)的要素不變，采用策略不同，總體效果不同。該思想至今仍然在用，如博弈理論；體育比賽中的團(tuán)體賽等。頭等馬（田）中等馬（田）下等馬（田）頭等馬（齊）中等馬（齊）下等馬（齊）1.1系統(tǒng)思想的回顧—源遠(yuǎn)流長（4）都江堰工程的啟示戰(zhàn)國時(shí)期（公元前250年前后），秦國的李冰父子主持修建的四川都江堰水利工程，將分洪、引水和排沙等多種需求結(jié)合在一起進(jìn)行考慮，使各部分組成一個(gè)整體，實(shí)現(xiàn)了防洪、灌溉、行舟、漂木等多種功能。魚嘴岷江分水工程、飛沙堰分洪排沙工程、寶瓶口引水工程系統(tǒng)的思想：整體考慮綜合尋優(yōu)1.1系統(tǒng)思想的回顧系統(tǒng)思想歷史回顧1源遠(yuǎn)流長2突然崛起3迅速擴(kuò)張4返璞歸真1.1系統(tǒng)思想的回顧—突然崛起（1）大體上形成于上世紀(jì)50、60年代：經(jīng)典成功案例（美國）阿波羅登月計(jì)劃北極星導(dǎo)彈核潛艇計(jì)劃計(jì)算機(jī)＋客觀需求關(guān)鍵原因1.1系統(tǒng)思想的回顧—突然崛起（2）

阿波羅登月計(jì)劃工程涉及三百多萬個(gè)部件、兩萬多個(gè)企業(yè)、120個(gè)大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)，耗資244億美元，持續(xù)11年。整個(gè)工程在計(jì)劃進(jìn)度、質(zhì)量檢驗(yàn)、可靠性評價(jià)和管理過程等方面都采用了系統(tǒng)工程方法，創(chuàng)造了“計(jì)劃評審技術(shù)(PERT)”和“圖解評審技術(shù)(GERT)”，實(shí)現(xiàn)了時(shí)間進(jìn)度、質(zhì)量技術(shù)與經(jīng)費(fèi)管理三者的統(tǒng)一，如期完成總體目標(biāo)。阿波羅登月計(jì)劃1.1系統(tǒng)思想的回顧—突然崛起（3）阿波羅登月計(jì)劃1.1系統(tǒng)思想的回顧系統(tǒng)思想歷史回顧1源遠(yuǎn)流長2突然崛起3迅速擴(kuò)張4返璞歸真1.1系統(tǒng)思想的回顧—迅速擴(kuò)張（1）問題明確、規(guī)模巨大、遞階結(jié)構(gòu)經(jīng)典案例的特點(diǎn)：大系統(tǒng)子系統(tǒng)……子系統(tǒng)…子系統(tǒng)子系統(tǒng)子系統(tǒng)…子系統(tǒng)…非常適合處理這類問題1.1系統(tǒng)思想的回顧—迅速擴(kuò)張（2）發(fā)展一般性的處理大系統(tǒng)問題的方法基本方法：分解協(xié)調(diào)大系統(tǒng)子系統(tǒng)……子系統(tǒng)子系統(tǒng)狀態(tài)變量大系統(tǒng)協(xié)調(diào)變量各子系統(tǒng)求解過程受協(xié)調(diào)變量影響，大系統(tǒng)調(diào)節(jié)協(xié)調(diào)變量實(shí)現(xiàn)自己目標(biāo)。缺點(diǎn)：針對特殊結(jié)構(gòu)有效，很難成為一般性方法！1.1系統(tǒng)思想的回顧—迅速擴(kuò)張（3）系統(tǒng)中包括有主觀意志的人用大系統(tǒng)方法處理社會經(jīng)濟(jì)問題時(shí)遇到新問題：基本手段：在一些合理的假設(shè)下建立社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，包括人的行為方式在內(nèi)的數(shù)學(xué)模型，一旦建立了這種模型，就可以直接應(yīng)用處理工程系統(tǒng)的方法，甚至發(fā)展決策支持系統(tǒng)代替人做決策。局限性：假設(shè)合理與模型實(shí)用存在嚴(yán)重矛盾！1.1系統(tǒng)思想的回顧—迅速擴(kuò)張（4）80年代掀起高潮廣泛用于制定社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃上世紀(jì)50、60年代開始國防科研機(jī)構(gòu)和大規(guī)模項(xiàng)目廣泛應(yīng)用中國的發(fā)展運(yùn)籌學(xué)理論方法和應(yīng)用研究本質(zhì)上是用集中控制方法處理社會經(jīng)濟(jì)問題！1.1系統(tǒng)思想的回顧—迅速擴(kuò)張（5）載人航天是一項(xiàng)龐大的系統(tǒng)工程，包括：載人飛船、運(yùn)載火箭、航天員、測控通信網(wǎng)、發(fā)射場、著陸場以及有效載荷等7個(gè)分系統(tǒng)。其中火箭又包含：箭體結(jié)構(gòu)、動(dòng)力裝置、控制、推進(jìn)劑利用、故障檢測處理、逃逸救生、遙測、外測安全、地面設(shè)備和附加系統(tǒng)共10個(gè)分系統(tǒng)。載人航天是中國航天史上的第2個(gè)里程碑。中國的成功范例——載人航天工程1.1系統(tǒng)思想的回顧系統(tǒng)思想歷史回顧1源遠(yuǎn)流長2突然崛起3迅速擴(kuò)張4返璞歸真1.1系統(tǒng)思想的回顧—返璞歸真上世紀(jì)90年代以來系統(tǒng)工程的名稱提的越來越少系統(tǒng)工程的方法用的越來越多根本原因：信息處理能力和計(jì)算能力迅速發(fā)展導(dǎo)致定量處理問題的能力不斷增強(qiáng)交通、地理、制造、金融、服務(wù)、…1.1系統(tǒng)思想的回顧—匯總（1）類別實(shí)例內(nèi)容對系統(tǒng)論的主要貢獻(xiàn)中國古代文化的系統(tǒng)思想《易經(jīng)》陰陽八卦用獨(dú)特的爻卦、陰陽體系表征世間萬物并解釋世界1.世間萬物由要素組成，要素之間存在相互聯(lián)系；

2.要素的不同組合、不同結(jié)構(gòu)可以形成世間萬物；

3.將陰陽平衡思想應(yīng)用于醫(yī)學(xué)，成功地分析了人的生理系統(tǒng)，發(fā)展了中國醫(yī)學(xué)；

4.根據(jù)對軍事對弈中敵我彼此關(guān)系的分析，提出的對策直接貢獻(xiàn)給了系統(tǒng)科學(xué)中的對策理論。陰陽五行《皇帝內(nèi)經(jīng)》1.將陰陽與五行結(jié)合，并用此表征萬物；2.把人作為一個(gè)完整的復(fù)雜，利用陰陽平衡、天人相應(yīng)原理解釋人體生理現(xiàn)象；3.提出對人的疾病要辨證施治，是傳統(tǒng)中醫(yī)中藥學(xué)發(fā)展的理論基礎(chǔ)。諸子百家著名系統(tǒng)工程案例對軍事、自然、社會等現(xiàn)象進(jìn)行論爭，形成了中國獨(dú)有的軍事（《孫子兵法》）、自然科學(xué)（日晷）、道德和社會倫理（儒家等）體系，并將其應(yīng)用于具體的工程項(xiàng)目（都江堰等）1.1系統(tǒng)思想的回顧—匯總（2）類別實(shí)例內(nèi)容對系統(tǒng)論的主要貢獻(xiàn)古希臘哲學(xué)中的系統(tǒng)思想泰勒斯認(rèn)為水是萬物之源萬物均來自水1.提出了各種對宇宙的組成的假設(shè)；

2.利用數(shù)學(xué)來描述要素之間的關(guān)系；

3.發(fā)展了一系列科學(xué)的研究方法；

5.極大地發(fā)展了自然科學(xué)、社會科學(xué)和人類倫理科學(xué)；

4.發(fā)明了一系列自然、社會和人類的規(guī)律；

6.在系統(tǒng)的要素、要素之間的關(guān)系、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)的功能、系統(tǒng)的演化等方面具有豐富而深刻的研究成果。阿那克西曼德的自然系統(tǒng)世界由水、空氣、土和火四個(gè)元素組成赫拉克利特的自然系統(tǒng)1.宇宙由火組成；2.提出“一切皆流，一切皆變”、“人不能兩次走進(jìn)同一條河流”。畢達(dá)哥拉斯的宇宙系統(tǒng)1.數(shù)的單位或者分立的微粒是宇宙的基礎(chǔ)；2.數(shù)為宇宙提供了一個(gè)概念的模型，數(shù)量和形狀決定一切自然物體的形式；3.天體運(yùn)動(dòng)必須是均勻的圓周運(yùn)動(dòng)。德謨克利特的原子論宇宙萬物都由原子組成蘇格拉底的提問法1.認(rèn)為哲學(xué)家的主要任務(wù)是治理人和社會，而不是理解和控制自然；2.用提問法研究倫理。柏拉圖的宇宙觀1.系統(tǒng)地發(fā)展了辯證法；2.宇宙最初由兩個(gè)三角形發(fā)展而來。亞里斯多德的三段論和整體論1.創(chuàng)造了形式邏輯，系統(tǒng)研究了思維規(guī)律；2.提出了三段論和整體論；3.提出運(yùn)行的天體是物質(zhì)實(shí)體。1.1系統(tǒng)思想的回顧—匯總（3）類別實(shí)例內(nèi)容對系統(tǒng)論的主要貢獻(xiàn)近現(xiàn)代西方自然科學(xué)的系統(tǒng)思想哥白尼的《天體運(yùn)行論》1.對復(fù)雜的天體系統(tǒng)有深刻研究；1.研究的深入導(dǎo)致了自然科學(xué)分子的發(fā)展，自然科學(xué)的整體得到了專業(yè)化細(xì)分；

2.取得了人類對自然系統(tǒng)的組成、要素關(guān)系、運(yùn)行規(guī)律等方面認(rèn)識的突破性成果；

3.發(fā)展和完善了科學(xué)的方法論。2.提出日心說。培根的《新工具論》1.對科學(xué)研究方法有獨(dú)到研究；2.提出定性—?dú)w納推理的研究方法。笛卡爾的《方法論》《解析幾何學(xué)》1.將幾何學(xué)代數(shù)化，創(chuàng)立了解析幾何；2.提出了數(shù)學(xué)—演繹的研究方法；3.提出了質(zhì)量、時(shí)間、空間三個(gè)基本量綱；4.提出“我思固我在”。馬克思的系統(tǒng)思想1.提出了辯證法和唯物主義；2.提出了辯證法三個(gè)規(guī)律。反映系統(tǒng)思想的其他科學(xué)成果1.取得了人類歷史上一系列最重大的科學(xué)發(fā)明；2.創(chuàng)立了物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)等自然科學(xué)及其分支；3.豐富了數(shù)學(xué)、天文學(xué)、哲學(xué)理論。1.1系統(tǒng)思想的回顧—匯總（4）類別實(shí)例內(nèi)容對系統(tǒng)論的主要貢獻(xiàn)經(jīng)濟(jì)學(xué)的系統(tǒng)思想色諾芬尼對蘇格拉底經(jīng)濟(jì)思想的分析最早研究了了財(cái)富、分工、價(jià)格、供求、貨幣等概念及其相互關(guān)系。1.將自然科學(xué)的研究方法應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)學(xué)領(lǐng)域，促進(jìn)了人們對經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)內(nèi)的組成要素、要素之間的關(guān)系、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)律的認(rèn)識；

2.將這些成果應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)工作，促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)本身的發(fā)展。柏拉圖的《理想國》研究了分工、等級、公有財(cái)產(chǎn)等概念及其之間的相互聯(lián)系，并提出《理想國》的設(shè)想。亞里士多德的價(jià)值形式分析最早分析了商品的價(jià)值。威廉·配第的鐘表分析對鐘表的加工過程進(jìn)行詳細(xì)分析，揭示了一般生產(chǎn)過程的秘密?？蔚摹督?jīng)濟(jì)表》提出了《經(jīng)濟(jì)表》。薩繆爾森的《經(jīng)濟(jì)學(xué)》建立了完整的《經(jīng)濟(jì)學(xué)》體系。曼昆的《經(jīng)濟(jì)學(xué)原理》用嶄新的體系講述《經(jīng)濟(jì)學(xué)原理》。1.1系統(tǒng)思想的回顧—匯總（5）類別實(shí)例內(nèi)容對系統(tǒng)論的主要貢獻(xiàn)管理學(xué)及管理工程實(shí)踐的系統(tǒng)思想埃及金字塔修建中的謎公元前27世紀(jì)，沒有采掘機(jī)械，沒有裝卸和運(yùn)輸工具，古埃及人建造了巨大的金字塔。1.將管理對象、管理過程作為一個(gè)整體進(jìn)行研究，促進(jìn)了人們對管理系統(tǒng)內(nèi)組成要素、要素之間關(guān)系的認(rèn)識；

2.將理論應(yīng)用于管理工程實(shí)踐，創(chuàng)造了人類奇跡；

3.系統(tǒng)論及相關(guān)理論直接出現(xiàn)。中國長城是如何修建的?近3000年前，中國人花2000多年時(shí)間修筑了總長度達(dá)50000多公里的長城。中國都江堰水利樞紐工程2500多年前，李冰父子在成都修建了包含魚嘴、飛沙堰和寶瓶口三個(gè)主要工程的都江堰水利樞紐工程。管理學(xué)理論中的系統(tǒng)思想1.泰羅根據(jù)“動(dòng)作研究”的結(jié)果發(fā)明了“泰羅制”；2.法約爾提出了管理5要素；3.巴拉德第一次明確定義了“管理系統(tǒng)”概念；4.系統(tǒng)論、信息論、控制論、協(xié)同論、耗散結(jié)構(gòu)正式提出。主要內(nèi)容系統(tǒng)思想的歷史回顧1.1從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程1.2錢學(xué)森與系統(tǒng)工程1.3系統(tǒng)工程的內(nèi)容與特點(diǎn)1.6系統(tǒng)工程的研究對象1.5系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展1.4什么是系統(tǒng)工程？1從環(huán)境保護(hù)談系統(tǒng)工程2從人體營養(yǎng)學(xué)談系統(tǒng)工程3從人機(jī)安全工程談系統(tǒng)工程1.2從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程1.2從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程—環(huán)境保護(hù)（1）例1：從滅四害談生物的益與害四害而且應(yīng)該說，蒼蠅、蚊子、老鼠之所以多到不利于人類生存，也是人類造成的。正是由于人類濫墾、濫獵、濫施農(nóng)藥，消滅了這些動(dòng)物的天地，才造成他們的惡性發(fā)展。但假如有朝一日蒼蠅、蚊子、老鼠處于瀕危狀態(tài)，我們也應(yīng)該保護(hù)他們。把生物分成益與害，這只是對人而言。即使只從這個(gè)角度出發(fā)，也很難說清每一種生物的益與害。有人問，蒼蠅、蚊子、老鼠要不要保護(hù)？答：這些動(dòng)物很多，不用保護(hù)，而且應(yīng)該控制，但也不能滅絕。如果滅絕了，那么以其為食的其他動(dòng)物也無法生存，最終就會影響到自然生態(tài)和人類自己。1.2從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程—環(huán)境保護(hù)（2）例1：對生物益與害的認(rèn)識醫(yī)學(xué)家用猴子的腎臟培育出小兒麻痹疫苗，使億萬兒童避免了夭折或終身殘疾之苦，我們認(rèn)為猴子對人類有益。我們通常認(rèn)為野生稻沒有用處，但袁隆平科研小組1970年在海南島發(fā)現(xiàn)了幾株雄性不育野生稻，實(shí)現(xiàn)了水稻雜交的歷史性突破，被人尊稱為中華民族的第五大發(fā)明，從這個(gè)角度看，野生稻對人類也是有益的。猴子野生稻1.2從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程—環(huán)境保護(hù)（3）人類對生物的認(rèn)識僅僅是“滄海一粟”，如果只是根據(jù)我們有限的認(rèn)識，而采取短視的行為，勢必會帶來生態(tài)災(zāi)難。再比如白蟻：白蟻白蟻：人居環(huán)境中的白蟻確實(shí)應(yīng)該應(yīng)該消滅，但森林中的白蟻在處理殘木病樹、轉(zhuǎn)換物質(zhì)能量方面有著不可替代的作用，它們和許多獸類、鳥類、昆蟲及微生物一起，清理大自然的垃圾，促進(jìn)了大自然的良性循環(huán)。而且自然環(huán)境中的白蟻不會象人居環(huán)境中的白蟻那樣爆發(fā)繁殖，因?yàn)橛惺诚伀F、鳥類以其為食，有食物、氣候等因素控制它的數(shù)量。生物和生物之間，總處在一種生態(tài)平衡狀態(tài)之中。正是由于人類不尊重自然，濫砍濫伐，毀壞森林生態(tài)系統(tǒng)，破壞這種平衡，才會造成這種病蟲害的惡性爆發(fā)。1.2從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程—環(huán)境保護(hù)（4）1986年9月，環(huán)保專家唐錫陽在內(nèi)蒙古白音敖包自然保護(hù)區(qū)親眼目睹，一片珍貴的特有的沙地云杉在遭遇無情砍伐，加之一場火災(zāi)之后，緊接著又遭遇到一場病蟲害的浩劫。

白音敖包國家級自然保護(hù)區(qū)。主要保護(hù)對象是沙地云杉林生態(tài)系統(tǒng)。例2：對生態(tài)系統(tǒng)的認(rèn)識1.2從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程—環(huán)境保護(hù)（5）例3：從武松打虎談人類活動(dòng)與生物滅絕最近有人不談今事，卻談宋朝，提出這樣的問題：宋朝的老虎吃人對不對？武松打虎該不該？其實(shí)從動(dòng)物行為學(xué)來觀察，老虎能吃人，但不主動(dòng)攻擊人，只有在受到攻擊，或?yàn)榱吮Ｗo(hù)幼崽，或者呈病態(tài)時(shí)，才會傷人。也有個(gè)別地區(qū)的老虎一旦吃過人，就形成了習(xí)慣而多次吃人，孟加拉國就有過多次記錄。但總的來說，老虎吃人是被夸張了。而人吃老虎，卻是千真萬確的。1.2從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程—環(huán)境保護(hù)（6）人類如何對付老虎？我們吃老虎肉，穿老虎皮，用老虎的骨頭入藥。老虎吃人與人吃老虎相比，可以忽略不計(jì)。人類不僅用棍棒、弓箭、獵槍、毒餌、陷阱等手段，甚至還采用了斬盡殺絕的辦法，那就是截?cái)嗬匣⒌氖澄镦?，破壞老虎的棲息環(huán)境。人是老虎的唯一天敵，是老虎瀕危的罪魁禍?zhǔn)住?.2從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程—環(huán)境保護(hù)（7）許多虎種瀕臨滅絕自從1900年斯文·赫定在羅布泊發(fā)現(xiàn)古樓蘭廢墟和新疆虎并向世界發(fā)布之后，新疆虎和樓蘭一樣受到世人矚目。1979年在印度召開的保護(hù)老虎的國際會議上宣布，作為里?；⒎种У男陆⒁延?916年滅絕。80年代，小興安嶺的虎消失，90年代初長白山地區(qū)的虎消失，至90年代末124萬km2的東北虎的分布區(qū)只剩下東部山區(qū)一隅，僅有殘留的10多頭只東北虎在活動(dòng)！新疆虎復(fù)原圖20世紀(jì)90年代初，調(diào)查估計(jì)華南虎野外個(gè)體僅存20只左右。1996年，華南虎被國際自然保護(hù)聯(lián)盟列為極度瀕危的十大物種之一。非洲華南虎野生東北虎腳印1.2從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程—環(huán)境保護(hù)（8）例4：印度洋海嘯的啟示2004.12.26發(fā)生的印度洋海嘯，造成29.6萬人遇難，數(shù)百萬人無家可歸。紅樹林的重要生態(tài)效益之一是防風(fēng)消浪、促淤保灘、固岸護(hù)堤、凈化海水和空氣。盤根錯(cuò)節(jié)的發(fā)達(dá)根系能有效地滯留陸地來沙，減少近岸海域的含沙量；茂密高大的枝體能有效抵御風(fēng)浪襲擊。紅樹林印度洋海嘯的啟示：天然海岸衛(wèi)士1986年廣西沿海發(fā)生了百年未遇的特大風(fēng)暴潮，合浦縣398公里長海堤被海浪沖跨294公里，但凡是堤外分布有紅樹林的地方，海堤就不易沖跨，經(jīng)濟(jì)損失就小。許多群眾從切身利益中感受到紅樹林是他們的“保護(hù)神”。1958年8月23日，12級臺風(fēng)由正面向廈門沿海登陸，幾乎吞沒了整個(gè)沿海地區(qū)。但在離廈門不遠(yuǎn)的龍?？h角尾鄉(xiāng)海灘上，因生長著高大茂密的紅樹林，結(jié)果該地區(qū)的堤岸安然無恙，農(nóng)田村舍損失甚微。廣東曾有50多萬畝天然紅樹林，而現(xiàn)在僅存不到10萬畝。廣西原有紅樹林22387公頃，到1993年僅剩5654公頃。1998年龍海市政府圍墾460公頃，危及33多公頃紅樹林。廈門西海域80年代仍有成片紅樹林，隨著圍海造地的不斷擴(kuò)大而消失。從人體營養(yǎng)科學(xué)談系統(tǒng)工程1.2從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程—環(huán)境保護(hù)（9）什么是系統(tǒng)工程？1從環(huán)境保護(hù)談系統(tǒng)工程2從人體營養(yǎng)科學(xué)談系統(tǒng)工程3從人機(jī)安全工程談系統(tǒng)工程1.2從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程1.2從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程—人體營養(yǎng)科學(xué)（1）中國人碗里缺什么？目前，農(nóng)民由溫飽轉(zhuǎn)入小康，市民由小康轉(zhuǎn)入富裕，這種情況下，我國還存在營養(yǎng)問題嗎？中國居民營養(yǎng)與健康狀況調(diào)查：第1次：1959年第2次：1979年第3次：1991年第4次：2002年第5次：2010年1.2從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程—人體營養(yǎng)科學(xué)（2）第4次中國居民營養(yǎng)與健康狀況調(diào)查部分結(jié)果：（1）城市居民油脂消費(fèi)過高1.2從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程—人體營養(yǎng)科學(xué)（3）（2）缺鈣現(xiàn)象普遍存在1.2從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程—人體營養(yǎng)科學(xué)（4）（3）嬰幼兒、老人、育齡婦女營養(yǎng)性貧血突出1.2從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程—人體營養(yǎng)科學(xué)（5）（4）微量營養(yǎng)素和常量元素嚴(yán)重缺乏*其中城市不升反降，農(nóng)村略增**RDA－推薦日供給量1.2從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程—人體營養(yǎng)科學(xué)（6）（5）營養(yǎng)相關(guān)非感染性疾病人數(shù)快速上升（18歲以上）1.2從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程—人體營養(yǎng)科學(xué)（7）（6）兩類營養(yǎng)不良并存

營養(yǎng)攝入不足（城市中也有不足）營養(yǎng)攝入失衡（農(nóng)村中也有失衡）1.2從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程—人體營養(yǎng)科學(xué)（8）營養(yǎng)均衡要求：維生素A得到維生素B的保護(hù)，維生素A防止維生素C的氧化。維生素B群、D、E、及鈣、磷、鋅要成一定比例。維生素B1、B2、B3必須符合1：1：1的比例。維生素B3與C要成比例。磷過量，鈣會被損耗。銅過量，鋅會損失。鐵促進(jìn)維生素B族的代謝。鋅要與維生素B6一起增加攝入量為佳。1.2從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程—人體營養(yǎng)科學(xué)（9）“國民營養(yǎng)改善條例”動(dòng)態(tài)2005.01《現(xiàn)代快報(bào)》：中國要專門為“吃飯”立法－我國第一部“國民營養(yǎng)條例已進(jìn)入專家分組討論階段。條例將于今年3月完成起草工作，5月遞交衛(wèi)生部，年底等待國務(wù)院的審批。條例出臺后，所有的幼兒園和學(xué)校都要配備專業(yè)營養(yǎng)師。2006.11衛(wèi)生部網(wǎng)站：2006年啟動(dòng)了《國民營養(yǎng)改善條例》起草和相應(yīng)調(diào)查論證工作；提出了改善中國居民營養(yǎng)與健康狀況的建議2007.01衛(wèi)生部網(wǎng)站：繼續(xù)完善《國民營養(yǎng)改善條例（草案）》2012.10啟動(dòng)第五次全國居民營養(yǎng)與健康狀況調(diào)查什么是系統(tǒng)工程？1從環(huán)境保護(hù)談系統(tǒng)工程2從人體營養(yǎng)科學(xué)談系統(tǒng)工程3從人機(jī)安全工程談系統(tǒng)工程1.2從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程1.2從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程—人機(jī)安全工程（1）人類社會發(fā)展的歷史就是一部人、機(jī)（包括工具、機(jī)器、計(jì)算機(jī)、系統(tǒng)及技術(shù)）、環(huán)境三大要素相互關(guān)聯(lián)、相互制約、相互促進(jìn)的歷史。人－機(jī)－環(huán)境系統(tǒng)是在錢學(xué)森先生親自指導(dǎo)下首次提出的一個(gè)新概念。人—機(jī)—環(huán)境系統(tǒng)

人－機(jī)關(guān)系通?？煞譃殪o態(tài)人－機(jī)關(guān)系與動(dòng)態(tài)人－機(jī)關(guān)系兩大方面。靜態(tài)人－機(jī)關(guān)系主要研究人、機(jī)之間的空間關(guān)系。動(dòng)態(tài)人－機(jī)關(guān)系主要研究人、機(jī)之間的功能關(guān)系與信息關(guān)系（其中包括人－機(jī)界面的分析、設(shè)計(jì)與評價(jià)）。1.2從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程—人機(jī)安全工程（2）安全生產(chǎn)是我國的一項(xiàng)基本國策，是保護(hù)勞動(dòng)者安全健康、保證經(jīng)濟(jì)建設(shè)持續(xù)發(fā)展的基本條件，如何保證工業(yè)安全生產(chǎn)一直是人們所關(guān)注的課題。人－機(jī)－環(huán)境系統(tǒng)工程是從系統(tǒng)的總體高度，將人、機(jī)、環(huán)境這三個(gè)要素看成一個(gè)相互作用、相互依賴的復(fù)雜系統(tǒng)，并用系統(tǒng)工程方法使系統(tǒng)處于最優(yōu)的工作狀態(tài)。研究事故的致因理論，抽象出事故發(fā)生的模型理論以便從本質(zhì)上闡明工傷事故的因果關(guān)系，對人們認(rèn)識事故本質(zhì)、提高人機(jī)系統(tǒng)的安全性十分必要。1.2從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程—人機(jī)安全工程（3）事故發(fā)生的層次順序圖多因致果型

因果連鎖型

集中連鎖復(fù)合型1.2從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程—人機(jī)安全工程（4）

多米諾骨牌事故模型：海因里希用多米諾骨牌來形象地描述事故因果的連鎖關(guān)系。他認(rèn)為，傷亡事故的發(fā)生是一連串事件按一定順序互為因果依次發(fā)生的結(jié)果。這些事件就好像五塊平行擺放的骨牌，第一塊倒下后將引起后面的骨牌連鎖式地倒下。雖然海因里希把事故致因的事件鏈假設(shè)的過于簡單與絕對化了，然而他的事故因果連鎖理論促進(jìn)了事故致因理論的發(fā)展，成為事故研究科學(xué)化的先導(dǎo)，具有重要的歷史地位。1.2從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程—人機(jī)安全工程（5）軌跡交叉理論模型：軌跡交叉理論的基本思想是：傷害事故是由許多相互聯(lián)系的事件順序發(fā)展的結(jié)果。當(dāng)人的不安全行為和物的不安全狀態(tài)在各自發(fā)展過程時(shí)，如果在一定的時(shí)間和空間上兩者發(fā)生了接觸（或交叉），于是，導(dǎo)致能量轉(zhuǎn)移到人體，便發(fā)生了傷害事故。1.2從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程—人機(jī)安全工程（6）瑟利模型：主要內(nèi)容系統(tǒng)思想的歷史回顧1.1從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程1.2錢學(xué)森與系統(tǒng)工程1.3系統(tǒng)工程的內(nèi)容與特點(diǎn)1.6系統(tǒng)工程的研究對象1.5系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展1.41.3錢學(xué)森與系統(tǒng)工程錢學(xué)森中國力學(xué)學(xué)會、中國自動(dòng)化學(xué)會、中國宇航學(xué)會、中國系統(tǒng)工程學(xué)會名譽(yù)理事長，中國科學(xué)院學(xué)部主席團(tuán)名譽(yù)主席，中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會名譽(yù)主席。曾任國防科學(xué)技術(shù)委員會副主任和中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會主席。在應(yīng)用力學(xué)、工程控制論、系統(tǒng)工程等多領(lǐng)域取得出色研究成果，在中國航天事業(yè)的創(chuàng)建與發(fā)展等方面作出了卓越貢獻(xiàn)。1999年獲“兩彈一星功勛獎(jiǎng)?wù)隆薄?957年選聘為中國科學(xué)院院士（學(xué)部委員）。1.3錢學(xué)森與系統(tǒng)工程中國航天之父感動(dòng)中國2008年度人物感動(dòng)中國推選委員會大千宇宙浩瀚長空，全納入赤子心胸。驚世兩彈沖宵一星，盡凝鑄中華豪情，霜鬢不墜青云志。壽至期頤回首望去，只付默默一笑中。錢學(xué)森先生引入“不太可靠的元件通過冗余技術(shù)可以組成可靠的系統(tǒng)”的思想，開創(chuàng)了中國的航天領(lǐng)域研究，是中國導(dǎo)彈航天技術(shù)躋身世界前沿。錢學(xué)森錢學(xué)森與系統(tǒng)工程1錢學(xué)森系統(tǒng)科學(xué)思想文庫2錢學(xué)森系統(tǒng)科學(xué)文選舉例3錢學(xué)森論系統(tǒng)工程的主要內(nèi)容1.3錢學(xué)森與系統(tǒng)工程4錢學(xué)森論系統(tǒng)工程的地位上海交通大學(xué)出版社2007.11.3錢學(xué)森與系統(tǒng)工程—錢學(xué)森系統(tǒng)科學(xué)思想文庫（1）上海交通大學(xué)出版社2007.11.3錢學(xué)森與系統(tǒng)工程—錢學(xué)森系統(tǒng)科學(xué)思想文庫（2）1.3錢學(xué)森與系統(tǒng)工程—錢學(xué)森系統(tǒng)科學(xué)思想文庫（3）上海交通大學(xué)出版社2007.11.3錢學(xué)森與系統(tǒng)工程—錢學(xué)森系統(tǒng)科學(xué)思想文庫（4）上海交通大學(xué)出版社2007.1錢學(xué)森與系統(tǒng)工程1錢學(xué)森系統(tǒng)科學(xué)思想文庫2錢學(xué)森系統(tǒng)科學(xué)文選舉例3錢學(xué)森論系統(tǒng)工程的主要內(nèi)容1.3錢學(xué)森與系統(tǒng)工程4錢學(xué)森論系統(tǒng)工程的地位1.3錢學(xué)森與系統(tǒng)工程—錢學(xué)森系統(tǒng)科學(xué)文選舉例（1）1.3錢學(xué)森與系統(tǒng)工程—錢學(xué)森系統(tǒng)科學(xué)文選舉例（2）1.3錢學(xué)森與系統(tǒng)工程—錢學(xué)森系統(tǒng)科學(xué)文選舉例（3）1.3錢學(xué)森與系統(tǒng)工程—錢學(xué)森系統(tǒng)科學(xué)文選舉例（4）1.3錢學(xué)森與系統(tǒng)工程—錢學(xué)森系統(tǒng)科學(xué)文選舉例（5）錢學(xué)森與系統(tǒng)工程1錢學(xué)森系統(tǒng)科學(xué)思想文庫2錢學(xué)森系統(tǒng)科學(xué)文選舉例3錢學(xué)森論系統(tǒng)工程的主要內(nèi)容1.3錢學(xué)森與系統(tǒng)工程4錢學(xué)森論系統(tǒng)工程的地位1.3錢學(xué)森與系統(tǒng)工程—錢學(xué)森系統(tǒng)科學(xué)的主要內(nèi)容（1）（1）系統(tǒng)建模（2）系統(tǒng)仿真（3）系統(tǒng)分析（4）系統(tǒng)優(yōu)化認(rèn)識問題探尋目標(biāo)綜合方案模型化仿真分析系統(tǒng)評價(jià)N決策Y黑箱灰箱白箱創(chuàng)造性技術(shù)WhatWhyWhereWhenWhohow初步分析規(guī)范分析綜合分析錢學(xué)森與系統(tǒng)工程1錢學(xué)森系統(tǒng)科學(xué)思想文庫2錢學(xué)森系統(tǒng)科學(xué)文選舉例3錢學(xué)森論系統(tǒng)工程的主要內(nèi)容1.3錢學(xué)森與系統(tǒng)工程4錢學(xué)森論系統(tǒng)工程的地位1.3錢學(xué)森與系統(tǒng)工程—錢學(xué)森論系統(tǒng)科學(xué)的地位（1）馬克思主義哲學(xué)基礎(chǔ)科學(xué)技術(shù)科學(xué)工程技術(shù)自然科學(xué)社會科學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)系統(tǒng)科學(xué)思維科學(xué)人體科學(xué)行為科學(xué)軍事科學(xué)文藝?yán)碚撓到y(tǒng)學(xué)控制論信息論運(yùn)籌學(xué)系統(tǒng)工程主要內(nèi)容系統(tǒng)思想的歷史回顧1.1從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程1.2錢學(xué)森與系統(tǒng)工程1.3系統(tǒng)工程的內(nèi)容與特點(diǎn)1.6系統(tǒng)工程的研究對象1.5系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展1.41.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展老三論（形成于二十世紀(jì)四十年代）：①控制論②信息論③一般系統(tǒng)論新三論（形成于二十世紀(jì)七十年代）①耗散結(jié)構(gòu)理論②協(xié)同論③突變論系統(tǒng)理論1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—控制論（1）老三論1：控制論控制論是用數(shù)學(xué)工具研究控制機(jī)構(gòu)或控制系統(tǒng)運(yùn)行一般規(guī)律的科學(xué)?？刂普?控制論的產(chǎn)生與發(fā)展2控制系統(tǒng)3控制論對系統(tǒng)工程方法論的啟示1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—控制論（2）1947年由美國人維納（NorbertWiener）創(chuàng)立的控制論是一門研究系統(tǒng)的控制的學(xué)科。維納于1948年出版了《控制論》一書，他對控制論的定義是：“關(guān)于動(dòng)物和機(jī)器中控制和通信的科學(xué)?！笨刂普摰陌l(fā)展已大致經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)期：從20世紀(jì)40年代末到50年代是第一個(gè)時(shí)期，即經(jīng)典控制理論時(shí)期。在這一時(shí)期，主要的研究對象是單因素控制系統(tǒng)，即單輸入單輸出的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，重點(diǎn)是反饋控制，借以實(shí)現(xiàn)的工具是各種各樣的自動(dòng)調(diào)節(jié)器、伺服機(jī)構(gòu)及其有關(guān)的電子設(shè)備，著重解決單機(jī)自動(dòng)化和局部自動(dòng)化問題。1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—控制論（3）控制論發(fā)展的第二個(gè)時(shí)期為60年代，即現(xiàn)代控制理論時(shí)期。這一時(shí)期，控制論的主要研究對象就成了多因素控制系統(tǒng)，研究重點(diǎn)是“最優(yōu)控制”，研究借助的工具是電子計(jì)算機(jī)。以火箭運(yùn)載的衛(wèi)星、飛船、導(dǎo)彈等的飛行為例:火箭的質(zhì)量特性要用變質(zhì)量力學(xué)來描述；控制是在遠(yuǎn)距離上實(shí)現(xiàn)的；火箭的距離、速度、加速度、飛行姿態(tài)、多級工作程序等參數(shù)都需要控制,因而是一種多輸入多輸出的多路控制；控制要求高度精確；地面系統(tǒng)復(fù)雜而龐大,控制問題復(fù)雜。一般認(rèn)為,現(xiàn)代控制理論的奠基者是匈牙利出生的美國人卡爾曼。進(jìn)入70年代以后，是大系統(tǒng)控制理論時(shí)期。在這一時(shí)期，主要研究對象是因素眾多的大系統(tǒng)，重點(diǎn)是大系統(tǒng)多級遞階控制，借助的工具是電子計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)和智能機(jī)器，應(yīng)用領(lǐng)域主要為社會系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)、管理系統(tǒng)、環(huán)境系統(tǒng)等。1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—控制論（4）1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—控制論（5）老三論1：控制論控制論是用數(shù)學(xué)工具研究控制機(jī)構(gòu)或控制系統(tǒng)運(yùn)行一般規(guī)律的科學(xué)?？刂普?控制論的產(chǎn)生與發(fā)展2控制系統(tǒng)3控制論對系統(tǒng)工程方法論的啟示控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)由施控器、受控器和控制作用的傳遞者三者組成，形成一個(gè)整體的控制功能和行為，但這又是相對于某種環(huán)境而言。因而可以把施控器、受控器和控制作用的傳遞者三個(gè)部分所組成的、相對于某種環(huán)境而具有控制功能與行為的系統(tǒng)，稱為控制系統(tǒng)。1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—控制論（6）1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—控制論（7）老三論1：控制論控制論是用數(shù)學(xué)工具研究控制機(jī)構(gòu)或控制系統(tǒng)運(yùn)行一般規(guī)律的科學(xué)?？刂普?控制論的產(chǎn)生與發(fā)展2控制系統(tǒng)3控制論對系統(tǒng)工程方法論的啟示控制論對系統(tǒng)工程方法論的啟示黑箱—灰箱—白箱法功能模擬法（如：蠅眼照相機(jī)）形式化、數(shù)量化、最優(yōu)化方法1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—控制論（8）1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—控制論（9）舉例：恒溫箱下圖是恒溫箱的人工控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。要求恒溫箱中的溫度保持恒定。為了測量恒溫箱中的溫度，安裝一個(gè)溫度計(jì)來指示恒溫箱中的溫度，這個(gè)溫度就是系統(tǒng)的輸出量，或稱被控制量。操作者始終觀察溫度計(jì)的溫度，當(dāng)小于恒溫箱給定時(shí)，就增大加熱裝置的電流；相反當(dāng)大于恒溫箱給定時(shí)，就減小電流。這樣恒溫箱就能保持給定的溫度。人在這個(gè)系統(tǒng)中有以下的作用：1．觀察恒溫箱中溫度。

2．比較恒溫箱中溫度與給定溫度的差值。

3．調(diào)節(jié)加熱電流的大小。人工控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖了解了人工控制系統(tǒng)的原理，我們只要用一些設(shè)備模仿和代替人的智能，就可以把它變成自動(dòng)控制系統(tǒng)。首先用熱電偶來代替溫度計(jì)來測量溫度的值，然后用比較放大電路代替人對溫度的比較，用電機(jī)代替人手來轉(zhuǎn)動(dòng)恒溫箱的電流調(diào)節(jié)裝置。只要放大電路的極性和電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向合理選擇，就可以完成自動(dòng)控制恒溫箱溫度的工作。自動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖下圖所示。自動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—控制論（10）1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—信息論（1）老三論2：信息論信息論是一門研究信息傳輸和信息處理一般規(guī)律的學(xué)科。信息論1信息論的一般思想2什么是信息？3信息的度量：信息熵1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—信息論（2）信息論起源于通訊理論，是美國科學(xué)家申農(nóng)（Shannon）在1948年創(chuàng)立的。信息論的基本思想和方法完全撇開了物質(zhì)、能量等各種具體客觀形態(tài)，而把任何通訊和控制系統(tǒng)都看作是一個(gè)信息的傳輸和加工處理系統(tǒng)，把系統(tǒng)有目的運(yùn)動(dòng)抽象為信息變換過程，通過系統(tǒng)內(nèi)部的信息交流使系統(tǒng)維持正常的有目的的運(yùn)動(dòng)。所有系統(tǒng)，在信息論的框架中，是一個(gè)進(jìn)行信息變換和信息處理的機(jī)構(gòu)。信息論的一般思想：1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—信息論（3）信息論的一般思想：根據(jù)不同的研究內(nèi)容，把信息論分成三種不同的類型：狹義信息論：即申農(nóng)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。一般信息論：主要研究通訊問題，但還包括噪聲理論、信號濾波與預(yù)測、調(diào)制、信息處理等問題。廣義信息論：不僅包括前兩項(xiàng)的研究內(nèi)容，而且包括所有與信息有關(guān)的領(lǐng)域。1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—信息論（4）老三論2：信息論信息論是一門研究信息傳輸和信息處理一般規(guī)律的學(xué)科。信息論1信息論的一般思想2什么是信息？3信息的度量：信息熵1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—信息論（5）申農(nóng)對信息的定義：不確定性的減少即：信息量是把某種不確定性趨向于確定的一種度量，信息量的大小取決于消息的不確定減少程度，不確定減少程度越大，則信息量越大；不確定減少程度小則信息量越少。消息與信息：消息是信息的攜帶者，但并非每條消息都帶有信息，或帶有同等信息量的信息。例：到會場找人消息A：某人在會場里消息B：某人在會場的偶數(shù)排顯然，對找到該人這一目的來說，消息B所含的信息量比消息A大，因?yàn)橄更容易減少不確定性。例：氣象預(yù)報(bào)甲乙“甲地晴”比“乙地晴”的不確定性來的小某一事物狀態(tài)出現(xiàn)的概率越小，其不確定性越大。某一事物狀態(tài)出現(xiàn)的概率接近于1,即預(yù)料中肯定會出現(xiàn)的事件，那它的不確定性就接近于零。1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—信息論（6）1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—信息論（7）老三論2：信息論信息論是一門研究信息傳輸和信息處理一般規(guī)律的學(xué)科。信息論1信息論的一般思想2什么是信息？3信息的度量：信息熵1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—信息論（8）信息的度量――信息熵設(shè)描述某一事件的消息源可能發(fā)出的消息分為：x=(x１,x２…xn)而各可能消息是否會發(fā)出的概率為p１,p２,…pn，并滿足歸一性條件：p１＋p２＋…＋pn＝1按以上概率從消息源中隨機(jī)地發(fā)送消息，形成一個(gè)消息序列。1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—信息論（9）定義一：若某事件出現(xiàn)概率為p，則這一事件所具有的信息量為：

定義二：可能消息集合X的整體平均信息量稱為信息熵，簡稱為熵。公式為：1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—一般系統(tǒng)論（1）老三論3：一般系統(tǒng)論一般系統(tǒng)論1一般系統(tǒng)論的產(chǎn)生2一般系統(tǒng)論的基本觀點(diǎn)3對系統(tǒng)方法論的啟發(fā)一般系統(tǒng)論的產(chǎn)生：背景：本世紀(jì)初，物理學(xué)、力學(xué)、化學(xué)等已得到深入發(fā)展、學(xué)科體系已趨于完整。生物學(xué)：仍處于一種想象，試驗(yàn)的階段。例如，生命的起源、生命的本質(zhì)等問題，就存在兩種激烈爭論的觀點(diǎn)：機(jī)械論與活力論。機(jī)械論：認(rèn)為生物體應(yīng)像機(jī)械體一樣服從物理學(xué)、化學(xué)所闡明的各種規(guī)律，也就是說，把生命問題簡化為物理和化學(xué)問題，純粹用物理原因和化學(xué)原因來說明一切生命的生理現(xiàn)象和心理過程。所以無法說明生命體的統(tǒng)一性。活力論：認(rèn)為不能把生命現(xiàn)象簡單地歸結(jié)為物理與化學(xué)過程，但卻用“超自然的活力”來解釋生命現(xiàn)象，認(rèn)為有機(jī)界和無機(jī)界之間有一道不可逾越的鴻溝，支配生物體的是一種超物質(zhì)力量。1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—一般系統(tǒng)論（2）美藉奧地利生物理論專家貝塔朗菲等人不滿于機(jī)械論和活力論的解釋，提出有有機(jī)體概念，強(qiáng)調(diào)要從整體關(guān)聯(lián)角度看問題。后來，“有機(jī)體”概念被進(jìn)一步發(fā)展為“一般系統(tǒng)論”。現(xiàn)代系統(tǒng)論的發(fā)展有兩個(gè)主要線索：一個(gè)是從研究生物有機(jī)體角度產(chǎn)生的一般系統(tǒng)論，另一個(gè)是從研究技術(shù)工程及勞動(dòng)管理角度產(chǎn)生的系統(tǒng)工程學(xué)。1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—一般系統(tǒng)論（3）1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—一般系統(tǒng)論（4）老三論3：一般系統(tǒng)論1一般系統(tǒng)論的產(chǎn)生2一般系統(tǒng)論的基本觀點(diǎn)3對系統(tǒng)方法論的啟發(fā)一般系統(tǒng)論1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—一般系統(tǒng)論（5）一般系統(tǒng)論的基本觀點(diǎn)系統(tǒng)的整體性系統(tǒng)的開放性系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)相關(guān)性系統(tǒng)的多級遞階性系統(tǒng)的有序性1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—新三論（1）新三論1耗散結(jié)構(gòu)理論2協(xié)同學(xué)3突變論新三論新三論1：耗散結(jié)構(gòu)理論。1969年，比利時(shí)統(tǒng)計(jì)物理學(xué)家普利高津研究遠(yuǎn)離平衡態(tài)的開放系統(tǒng)從無序到有序的演化規(guī)律的一種理論。新三論2：協(xié)同學(xué)。70年代初，聯(lián)邦德國理論物理學(xué)家哈肯研究協(xié)同系統(tǒng)從無序到有序的演化規(guī)律的新興綜合性學(xué)科新三論3：突變論。60年代末，法國數(shù)學(xué)家托姆研究不連續(xù)現(xiàn)象的一個(gè)新興數(shù)學(xué)分支，也是一般形態(tài)學(xué)的一種理論，能為自然界中形態(tài)的發(fā)生和演化提供數(shù)學(xué)模型。1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—新三論（2）補(bǔ)充知識點(diǎn)：運(yùn)籌學(xué)與系統(tǒng)工程運(yùn)籌學(xué)運(yùn)籌學(xué)是用數(shù)學(xué)方法研究系統(tǒng)最優(yōu)化問題的學(xué)科，運(yùn)籌學(xué)著重于發(fā)揮現(xiàn)有系統(tǒng)的效能，通過建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，求出合理運(yùn)用人力、物力和財(cái)力的最優(yōu)方案。應(yīng)用運(yùn)籌學(xué)處理問題的一般步驟：1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—運(yùn)籌學(xué)（1）運(yùn)籌學(xué)與系統(tǒng)工程運(yùn)籌學(xué)和系統(tǒng)工程可以看作是屬于一個(gè)領(lǐng)域中的兩個(gè)姐妹學(xué)科，都是系統(tǒng)思想方法定量化的實(shí)際應(yīng)用研究。運(yùn)籌學(xué)發(fā)展成為一個(gè)專門的數(shù)學(xué)分支，由數(shù)學(xué)家進(jìn)行專門研究，并為系統(tǒng)工程提供最重要的方法和理論基礎(chǔ)。運(yùn)籌學(xué)的目的：增加現(xiàn)有系統(tǒng)效率的分析工作，通常涉及現(xiàn)已存在系統(tǒng)的運(yùn)營情況，如工廠、市場等系統(tǒng)；以專業(yè)技術(shù)為導(dǎo)向，分析程序由下而上（戰(zhàn)術(shù)）。系統(tǒng)工程：對若干可供選擇的執(zhí)行特定任務(wù)的系統(tǒng)方案進(jìn)行選擇比較；以問題狀況為導(dǎo)向，分析程序由上而下（戰(zhàn)略）。1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—運(yùn)籌學(xué)（2）主要內(nèi)容系統(tǒng)思想的歷史回顧1.1從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程1.2錢學(xué)森與系統(tǒng)工程1.3系統(tǒng)工程的內(nèi)容與特點(diǎn)1.6系統(tǒng)工程的研究對象1.5系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展1.4什么是系統(tǒng)？1系統(tǒng)的概念2系統(tǒng)的特征3系統(tǒng)的類型1.5系統(tǒng)工程的研究對象1.5系統(tǒng)工程的研究對象—系統(tǒng)的概念（1）什么是系統(tǒng)？系統(tǒng)是由具有一定功能的要素所組成，而各要素之間存在著相互支持或相互制約的邏輯關(guān)系。要素邏輯關(guān)系要素要素系統(tǒng)必須具備的三個(gè)基本條件：兩個(gè)及以上要素組成；要素之間存在著有機(jī)聯(lián)系；任何系統(tǒng)都有特定的功能與結(jié)構(gòu)。1.5系統(tǒng)工程的研究對象—系統(tǒng)的概念（2）

S1

S2

S4

S3

系統(tǒng)輸入

系統(tǒng)輸出

S1，S2，S3，S4——系統(tǒng)部件

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)周界

系統(tǒng)環(huán)境

系統(tǒng)的基本概念圖1.5系統(tǒng)工程的研究對象—系統(tǒng)的概念（3）建造一幢房屋，總是有其特殊的功能即一定的目的。像建醫(yī)院，就是用來治病救人，救死扶傷；建商店，就是用來出售商品，搞活流通，繁榮市場，發(fā)展經(jīng)濟(jì)；建學(xué)校則是為了教書育人，培養(yǎng)人才；建住宅，是為了給人們的生活、學(xué)習(xí)提供一個(gè)寧靜、溫馨的環(huán)境??盡管醫(yī)院、商店、學(xué)校、住宅都是房屋建筑，但由于它們的功能作用不同，其系統(tǒng)內(nèi)部元素之間的聯(lián)系也就不同。在建筑房屋時(shí)就必須依據(jù)這個(gè)“系統(tǒng)”的功能，在房屋的組合方式——“結(jié)構(gòu)”上作些調(diào)整、考慮與安排，依據(jù)系統(tǒng)的目的性開展項(xiàng)目的建設(shè)。如建醫(yī)院，就必須建病房、候診室、手術(shù)室、藥房；建商店，就必須建柜臺、倉庫；建學(xué)校，須建教室、教研室、閱覽室、操場；建住宅，就必須建臥室、客廳、廚房、廁所，相互之間不可錯(cuò)亂。從上述例子可以知道系統(tǒng)內(nèi)各元素的組織（聯(lián)系）方式是按照系統(tǒng)的不同功能（目的）要求而建立的。石墨與金剛石。雖然這兩種物質(zhì)都是由碳原子組成，但由于其碳原子的排列結(jié)構(gòu)不同，兩種物質(zhì)的性質(zhì)迥然不同。金剛石由于碳原子的排列組合方式使得碳原子間分布均勻，結(jié)合緊密，成為一種無色透明、外形為八面體的十分堅(jiān)硬的硬質(zhì)晶體；而石墨卻因?yàn)樘荚拥牧硪环绞降呐帕薪M合使得碳原子層與層之間的間距大，組合力弱，形成一種軟質(zhì)鱗片狀晶體，其強(qiáng)度、塑性和韌性都接近于零。兩種物質(zhì)雖然都是由碳原子組成，但由于碳原子的排列秩序不同，則一“硬”一“軟”，材料的功能與作用相去甚遠(yuǎn)。一本書如果一頁一頁拆開，然后打亂原有次序亂七八糟地重新裝訂，盡管書的單元保留無余，但由于書的結(jié)構(gòu)被破壞了，就成了一堆廢紙。1.5系統(tǒng)工程的研究對象—系統(tǒng)的概念（4）1.5系統(tǒng)工程的研究對象—系統(tǒng)的概念（5）

原材料

生產(chǎn)車間

辦公室

成品庫

商品銷售系統(tǒng)

社會供應(yīng)系統(tǒng)

物質(zhì)流

信息流

指令流

工廠生產(chǎn)系統(tǒng)

成品輸出

原材料等輸入

外界社會系統(tǒng)環(huán)境

生產(chǎn)作業(yè)系統(tǒng)示意圖系統(tǒng)的基本概念包含著三層意思：系統(tǒng)必須由兩個(gè)或者兩個(gè)以上的要素組成，單個(gè)要素不能成為系統(tǒng)；系統(tǒng)中要素與要素之間存在著有機(jī)的相互聯(lián)系和相互作用的機(jī)制，從而形成系統(tǒng)一定的結(jié)構(gòu)或秩序；凡系統(tǒng)都具有一定的功能或特性，而這些功能或特性是系統(tǒng)中任何一個(gè)部分都不具備的，它是由系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)要素以及要素與要素之間的有機(jī)聯(lián)系或結(jié)構(gòu)所決定的。1.5系統(tǒng)工程的研究對象—系統(tǒng)的概念（6）什么是系統(tǒng)？1系統(tǒng)的概念2系統(tǒng)的特征3系統(tǒng)的類型1.5系統(tǒng)工程的研究對象1.5系統(tǒng)工程的研究對象—系統(tǒng)的特征（1）特征1：整體性三個(gè)和尚沒水吃1+1＜2三個(gè)臭皮匠，勝過諸葛亮1+1＞2田忌賽馬特征2：關(guān)聯(lián)性要素之間存在復(fù)雜的相互關(guān)系，要素之間的聯(lián)系不是簡單的疊加，而是以一定的組織形式結(jié)合。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)決定系統(tǒng)工程特征3：環(huán)境適應(yīng)性系統(tǒng)不能脫離環(huán)境而存在；系統(tǒng)要適應(yīng)環(huán)境，并可以對環(huán)境產(chǎn)生影響。1.5系統(tǒng)工程的研究對象—系統(tǒng)的特征（2）特征4：集合性系統(tǒng)是由若干可以相互區(qū)別的要素組成，這些要素可以是實(shí)體也可以是非實(shí)體。制造系統(tǒng)={工作機(jī)，操作者，工具，圖紙...};工廠={設(shè)備，原材料，經(jīng)營，人員...}.特征5：目的性目的性是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)，它決定了系統(tǒng)的基本功能；系統(tǒng)的目的是通過實(shí)現(xiàn)一系列的目標(biāo)來實(shí)現(xiàn)的。這些目標(biāo)有時(shí)可能是矛盾的，但要在整體上達(dá)到協(xié)調(diào)；系統(tǒng)的目標(biāo)是通過一系列功能來實(shí)現(xiàn)的，而功能是通過同時(shí)或順次完成一系列任務(wù)來達(dá)到的。特征6：層次性系統(tǒng)要素作為一個(gè)整體有一定的層次結(jié)構(gòu)；人類社會系統(tǒng)：階級，管理的層次等。實(shí)例分析：城市交通綜合系統(tǒng)：一個(gè)龐大的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，它本身的狀態(tài)是隨時(shí)間變化而變化的。其結(jié)構(gòu)如下圖所示：

城市交通綜合系統(tǒng)

交通環(huán)境條件

道路交通條件路段交通系統(tǒng)路口交通系統(tǒng)交通設(shè)施系統(tǒng)行人交通系統(tǒng)公共交通系統(tǒng)交通管理系統(tǒng)公共場所分布居民住宅分布公交站點(diǎn)分布停車場分布企事業(yè)單位分布第三產(chǎn)業(yè)網(wǎng)點(diǎn)分布1.5系統(tǒng)工程的研究對象—系統(tǒng)的特征（3）什么是系統(tǒng)？1系統(tǒng)的概念2系統(tǒng)的特征3系統(tǒng)的類型1.5系統(tǒng)工程的研究對象1.5系統(tǒng)工程的研究對象—系統(tǒng)的類型（1）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：系統(tǒng)工程研究什么樣的系統(tǒng)問題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)性突出等。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(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)出圖工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)過程示意圖

1.5系統(tǒng)工程的研究對象—系統(tǒng)的類型（2）主要內(nèi)容系統(tǒng)思想的歷史回顧1.1從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程1.2錢學(xué)森與系統(tǒng)工程1.3系統(tǒng)工程的內(nèi)容與特點(diǎn)1.6系統(tǒng)工程的研究對象1.5系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展1.4所謂系統(tǒng)工程，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)：整體性和系統(tǒng)化觀點(diǎn)（前提）總體最優(yōu)或平衡協(xié)調(diào)觀點(diǎn)（目的）多種方法綜合運(yùn)用的觀點(diǎn)（手段）問題導(dǎo)向及反饋控制觀點(diǎn)（保障）1.6系統(tǒng)工程的內(nèi)容與特點(diǎn)作為一項(xiàng)系統(tǒng)工程，魚嘴、飛沙堰和寶瓶口是都江堰渠首工程的三大主體工程，請你利用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能相關(guān)規(guī)律來說明這三者是如何協(xié)作，從而起到清除泥沙和防御洪水的作用的？在當(dāng)代，很多水利工程都采用攔江修建大壩的方式來調(diào)配江水，可是都江堰卻沒有攔斷江水，只是在岷江中修建了一座像魚一樣的大堤，既起到了大壩和水閘所具有的作用，又沒有任何人為因素干涉，從而保持了這一方水土的自然天成。兩千多年來，都江堰沒有對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生一絲負(fù)面影響，卻給予了蜀地萬民長久的安康富足。請你說說系統(tǒng)的開放性原理在這項(xiàng)工程中得到的體現(xiàn)。課后思考—題1系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能相互聯(lián)系原理。都江堰的魚嘴、飛沙堰和寶瓶口具有不同的結(jié)構(gòu)，因此表現(xiàn)出來的功能也不具相同，三者相輔相成，從首部、中后部、尾部對水量和沙石量進(jìn)行調(diào)節(jié)，共同實(shí)現(xiàn)這個(gè)水利工程的最終目的。系統(tǒng)必須保持開放，不