第1章系統(tǒng)與系統(tǒng)工程課件

系統(tǒng)工程

SystemsEngineering2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院1系統(tǒng)工程

SystemsEngineering202課程摘要2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院2

系統(tǒng)工程是20世紀(jì)中期開始興起的一門綜合性學(xué)科，內(nèi)容涉及系統(tǒng)論、控制論、信息論、耗散結(jié)構(gòu)、協(xié)同學(xué)、突變論、運籌學(xué)、決策理論、大系統(tǒng)理論、建模與仿真技術(shù)等諸多方面。系統(tǒng)工程是從總體出發(fā)，合理規(guī)劃、開發(fā)、運行、管理及保障一個系統(tǒng)所需思想、理論、方法與技術(shù)的總稱。哲學(xué)思想基礎(chǔ)科學(xué)技術(shù)科學(xué)工程技術(shù)課程摘要2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)院2引子2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院3Why？客觀世界三要素：物質(zhì)、能量和信息不斷豐富，事物間聯(lián)系加強。世界朝復(fù)雜性增加的方向發(fā)展，各項工作需抓總。案例：阿波羅登月計劃。阿波羅計劃：歷時11年，涉及20000多家企業(yè)、420000工程技術(shù)人員、120所大學(xué)和科研機構(gòu)、1000多萬個零部件……涉及火箭工程、控制工程、通信工程、電子工程、計算機工程、醫(yī)學(xué)、心理學(xué)等學(xué)科。但該計劃的成功未采用一項新技術(shù)，完全是綜合運用現(xiàn)有技術(shù)成果的結(jié)果，是大型系統(tǒng)工程成功的典范。引子2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)院3Why？客觀世界引子2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院4Why？要求：?具有從整體、全局駕馭工作的能力和習(xí)慣，能統(tǒng)籌策劃；?在知識結(jié)構(gòu)上，是“T”型人才；?善于和上下級、左右機構(gòu)與同志聯(lián)系工作，溝通思想，能夠團結(jié)不同專業(yè)、不同觀點的專家一道工作；

?……

引子2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)院4Why？要求：引子2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院5Why？?

用系統(tǒng)觀、整體觀去認(rèn)識問題；?

用系統(tǒng)科學(xué)、系統(tǒng)工程方法論的觀點來思考問題；

?用系統(tǒng)工程技術(shù)來處理問題。無論如何，我們將被迫在知識的一切領(lǐng)域中運用“整體”或者“系統(tǒng)”來處理復(fù)雜性問題，這將是對科學(xué)思維的一個根本改造。——貝塔朗菲學(xué)一點系統(tǒng)工程！引子2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)院5Why？?用肯德基：1987年進入中國市場。目前在中國擁有1700多家分店。6肯德基：1987年進入中國市場。目前在中國擁有1700多引子不能單靠傳統(tǒng)方法進行大型復(fù)雜系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計、制造、試驗和使用，易割斷普遍聯(lián)系，“頭痛醫(yī)頭、腳痛醫(yī)腳”

。案例：阿斯旺高壩。1972年聯(lián)合國環(huán)境大會稱其為“一個完全失敗的工程”。7引子不能單靠傳統(tǒng)方法進行大型復(fù)雜系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計、制造、引子阿斯旺高壩的得失：效益：良好的灌溉、廉價的電力、控制洪澇、旅游?？喙?泥沙和有機物沉積到水庫底部，使兩岸綠洲失去肥源，土壤日益貧瘠；?下游入?？谑a(chǎn)沙丁魚的漁場毀于一旦；?尼羅河河口供砂不足，河口三角洲平原從向海伸展變?yōu)橄蜿懙赝丝s；?下游的活水成為相對靜止的“湖泊”，為血吸蟲、瘧蚊提供了生存條件，水庫一帶居民的血吸蟲發(fā)病率高達(dá)80%；

?阿斯旺大壩成為敵方攻擊的最好目標(biāo)。OK8引子阿斯旺高壩的得失：效益：良好的灌溉、廉價的電力、控制引子?直接登月登月方案篩選比較?地球軌道交會幾十個?月球軌道交會論證計算月球軌道交會方案9引子?直接登月登月方案篩選比較?地球軌道交會幾引子月球軌道交會方案OK10引子月球軌道交會方案OK10課程學(xué)習(xí)要求2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院11Ⅰ.了解系統(tǒng)工程的基本概念，學(xué)習(xí)系統(tǒng)工程的基本思想，會用系統(tǒng)工程的基本思想去看待問題、認(rèn)識問題；

Ⅱ.掌握系統(tǒng)工程一些常用的、重要的方法，如多級遞階結(jié)構(gòu)分析法、模糊綜合評價法、系統(tǒng)動力學(xué)方法、計算機仿真方法等；

Ⅲ.應(yīng)用所學(xué)系統(tǒng)工程的思想和方法解決社會、經(jīng)濟、工程等系統(tǒng)性問題。

課程學(xué)習(xí)要求2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)院11Ⅰ.了解內(nèi)容2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院12系統(tǒng)與系統(tǒng)工程重點系統(tǒng)工程基本理論一般、難點復(fù)雜系統(tǒng)理論一般、難點系統(tǒng)工程方法論重點系統(tǒng)模型與仿真重點、難點系統(tǒng)分析重點系統(tǒng)評價一般、難點系統(tǒng)決策一般系統(tǒng)預(yù)測一般內(nèi)容2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)院12系統(tǒng)與系統(tǒng)工程主要參考資料2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院13[1]孫東川，林福永，孫凱.系統(tǒng)工程引論（第2版）.[M]北京：清華大學(xué)出版社，2009.5[2]郁濱（等）.系統(tǒng)工程理論.[M]合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社.2009.2[3]譚躍進.系統(tǒng)工程原理[M].國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社,2003.[4]薛惠鋒，張駿（等）.現(xiàn)代系統(tǒng)工程引論.[M]北京：國防工業(yè)出版社.2006.4[5]苗東升.系統(tǒng)科學(xué)大學(xué)講稿.[M]北京：中國人民大學(xué)出版.2007.11[6]顏澤賢，范冬萍，張華夏.系統(tǒng)科學(xué)導(dǎo)論-復(fù)雜性探索.[M]北京：人民出版社.2006.9[7]涂序彥.大系統(tǒng)控制論.[M]北京：國防工業(yè)出版社，2003.10[8]陳森發(fā).復(fù)雜系統(tǒng)建模理論與方法.[M]南京：東南大學(xué)出版社，2005.4[9]許國志.系統(tǒng)科學(xué)[M].上?？萍冀逃霭嫔?2004.[10]許國志.系統(tǒng)科學(xué)與工程研究[M].上?？萍冀逃霭嫔?2001.[11]汪應(yīng)洛.系統(tǒng)工程錢學(xué)森的諸多著作主要參考資料2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)院13[1]本章主要內(nèi)容2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院141.1系統(tǒng)的概念1.2系統(tǒng)的分類1.3系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能1.4系統(tǒng)思想的發(fā)展與系統(tǒng)科學(xué)1.5系統(tǒng)工程的概念1.6系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展1.7系統(tǒng)工程的理論體系1.8系統(tǒng)工程的應(yīng)用與展望本章主要內(nèi)容2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)院141.1第1章系統(tǒng)與系統(tǒng)工程2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院151.1系統(tǒng)的概念1.2系統(tǒng)的分類1.3系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能1.4系統(tǒng)思想的發(fā)展與系統(tǒng)科學(xué)1.5系統(tǒng)工程的概念1.6系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展1.7系統(tǒng)工程的理論體系1.8系統(tǒng)工程的應(yīng)用與展望第1章系統(tǒng)與系統(tǒng)工程2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)院11.1系統(tǒng)的概念概念

2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院16英文拉丁文SystemsSyn+histemiS“在一起”

+“放置”

?

直觀理解：把一些東西

“放置”“在一起”就形成“S”。

什么是系統(tǒng)？學(xué)術(shù)界的認(rèn)識并不完全一致

1.1系統(tǒng)的概念概念2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)院161.1系統(tǒng)的概念1.1.1系統(tǒng)的定義

2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院17

美國的《韋氏（Webster）大辭典》：“有組織的或被組織化的整體；結(jié)合著的整體所形成的各種概念和原理的結(jié)合；由有規(guī)則的相互作用、相互依賴的形式組成的諸要素集合。”日本的JIS（日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）中：“許多組成要素保持有機的秩序向同一目的的行動的集合體。”1.1系統(tǒng)的概念1.1.1系統(tǒng)的定義2023/8/1北京物1.1系統(tǒng)的概念1.1.1系統(tǒng)的定義

2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院18

前蘇聯(lián)大百科全書中：“一些在相互關(guān)聯(lián)與聯(lián)系之下的要素組成的集合，形成了一定的整體性、統(tǒng)一性?！?/p>

《中國大百科全書·自動控制與系統(tǒng)工程》：“由相互制約、相互作用的一些部分組成的具有某種功能的有機整體?！?.1系統(tǒng)的概念1.1.1系統(tǒng)的定義2023/8/1北京物1.1系統(tǒng)的概念1.1.1系統(tǒng)的定義（錢學(xué)森）:

2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院19?S是由相互作用和相互依賴的若干組成部分結(jié)合的具有特定功能的有機整體?；咎卣鳎?S由若干元素組成；

?

元素之間相互作用、相互依賴；?

由于元素間的相互作用，使得

S作為一個整體具有特定的功能。1.1系統(tǒng)的概念1.1.1系統(tǒng)的定義（錢學(xué)森）:20231.1系統(tǒng)的概念1.1.2系統(tǒng)的屬性2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院20整體性集合性層次性相關(guān)性目的性環(huán)境適應(yīng)性1.1系統(tǒng)的概念1.1.2系統(tǒng)的屬性2023/8/1北京物1.1系統(tǒng)的概念2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院21整體性S由兩個或兩個以上的能相互區(qū)別的要素組成，又是一個不可分割的有機整體。?

部分在整體中才存在，如手、腳之于人，鋼鐵工業(yè)之于國民經(jīng)濟系統(tǒng)。1.1系統(tǒng)的概念2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)院21整體拿破侖的著名論斷：馬木留克兵——

法國兵2>3(馬兵單個格斗能力強)100約等于1001500<1000(法兵紀(jì)律嚴(yán)明、相互協(xié)調(diào))即使每個要素都良好，但作為整體卻無某種良好功能，不能稱為完善S；相反，一個S中即使每個要素并不都很完善，但它們也可協(xié)調(diào)、綜合成為具有良好功能的S。22拿破侖的著名論斷：馬木留克兵——法國兵2>1.1系統(tǒng)的概念2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院23集合性層次性任何一個S都可分解為一系列不同層次的子S，它本身又是所從屬的一個更大S的子S。即任何S向上可合，向下可分。

系統(tǒng)是由許多（至少2個）可以相互區(qū)別的要素組成1.1系統(tǒng)的概念2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)院23集合1.1系統(tǒng)的概念2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院24層次性系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)：組分（子系統(tǒng)）及組分（子系統(tǒng)）間關(guān)聯(lián)方式的總和。關(guān)聯(lián)方式主要是因果關(guān)聯(lián)（數(shù)學(xué)和邏輯關(guān)系），表現(xiàn)形式有樹狀結(jié)構(gòu)和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)兩種。1.1系統(tǒng)的概念2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)院24層次1.1系統(tǒng)的概念2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院25層次性1.1系統(tǒng)的概念2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)院25層次1.1系統(tǒng)的概念2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院26相關(guān)性S各要素間有密切關(guān)系，相互影響、相互制約、相互作用，牽一發(fā)而動全身。故要求S內(nèi)各要素應(yīng)根據(jù)整體目標(biāo)，盡量避免“內(nèi)耗”，設(shè)法提高S整體運行效果。目的性通常S都具有某種目的。為達(dá)到既定目的，S都具有一定功能，這是區(qū)別各種S的標(biāo)志。S目的一般用更具體的目標(biāo)來體現(xiàn)。1.1系統(tǒng)的概念2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)院26相關(guān)1.1系統(tǒng)的概念2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院27環(huán)境適應(yīng)性S都存在于一定環(huán)境，與外界存在物質(zhì)、能量和信息交換，環(huán)境的變化必會引起S內(nèi)部各要素的變化。不適應(yīng)環(huán)境變化的S沒有生命力，只有能經(jīng)常與環(huán)境保持最優(yōu)適應(yīng)的S，才是具有不斷發(fā)展勢頭的理想S。1.1系統(tǒng)的概念2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)院27環(huán)境第1章系統(tǒng)與系統(tǒng)工程2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院281.1系統(tǒng)的概念1.2系統(tǒng)的分類1.3系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能1.4系統(tǒng)思想的發(fā)展與系統(tǒng)科學(xué)1.5系統(tǒng)工程的概念1.6系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展1.7系統(tǒng)工程的理論體系1.8系統(tǒng)工程的應(yīng)用與展望第1章系統(tǒng)與系統(tǒng)工程2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)院21.2系統(tǒng)的分類2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院29可以從不同的角度將系統(tǒng)分為不同的類別:按照系統(tǒng)屬性分類按照系統(tǒng)與環(huán)境的關(guān)系分類按照系統(tǒng)的綜合復(fù)雜程度分類錢學(xué)森院士的分類1.2系統(tǒng)的分類2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)院29可以1.2系統(tǒng)的分類2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院301.2.1按照系統(tǒng)的屬性進行分類

按照不同的標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)有不同的分類。按照屬性可以分為自然系統(tǒng)和社會系統(tǒng)；實體系統(tǒng)和概念系統(tǒng)等。自然系統(tǒng)：太陽系、地質(zhì)構(gòu)造、森林等；社會系統(tǒng)：工廠、學(xué)校，農(nóng)業(yè)系統(tǒng)、工業(yè)系統(tǒng)等；實體系統(tǒng)：礦物、生物、工廠、學(xué)校等；概念系統(tǒng)：學(xué)科體系、規(guī)章制度、指揮系統(tǒng)等。1.2系統(tǒng)的分類2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)院301.1.2系統(tǒng)的分類1.2.2按照系統(tǒng)與環(huán)境的關(guān)系進行分類1.孤立系統(tǒng)

外界沒有任何物質(zhì)、能量、信息的交流，即，與周圍環(huán)境沒有任何相互作用的系統(tǒng)。

嚴(yán)格來說，自然界并不存在這樣的系統(tǒng)，它是因研究需要而提出來的一種理想模型。當(dāng)系統(tǒng)與外界的相互作用小到可以忽略時，可以被近似看成是孤立系統(tǒng)。2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院311.2系統(tǒng)的分類1.2.2按照系統(tǒng)與環(huán)境的關(guān)系進行分類201.2系統(tǒng)的分類2.開放系統(tǒng)

與外界既有物質(zhì)交換、又有能量交換的系統(tǒng)?，F(xiàn)實的事物之間總會存在千絲萬縷的聯(lián)系，所以客觀世界中的系統(tǒng)大多是這類系統(tǒng)。

這里所研究的開放系統(tǒng)是，起碼與兩個源（兩個熱源或兩個物質(zhì)源）相接觸，通過交換而形成的一種活的系統(tǒng)。2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院321.2系統(tǒng)的分類2.開放系統(tǒng)2023/8/1北京物資學(xué)院信1.2系統(tǒng)的分類3.封閉系統(tǒng)

與外界沒有物質(zhì)交換但有能量交換的系統(tǒng)。封閉系統(tǒng)是統(tǒng)計物理學(xué)與熱力學(xué)中的概念。

如上所述，如果系統(tǒng)只與一個熱源接觸，最終必定實現(xiàn)平衡態(tài)，我們?nèi)詫⑵錃w入孤立系統(tǒng)；如果系統(tǒng)與外界多個熱源交換熱量，我們將其劃歸為開放系統(tǒng)。2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院331.2系統(tǒng)的分類3.封閉系統(tǒng)2023/8/1北京物資學(xué)院信1.2系統(tǒng)的分類1.2.3按照組成系統(tǒng)的實際內(nèi)容進行分類1.物質(zhì)系統(tǒng)：組成物質(zhì)系統(tǒng)的基本元素是原子、分子等無機物質(zhì)。物理學(xué)、化學(xué)等自然科學(xué)的研究對象都屬于此類系統(tǒng)，如地質(zhì)系統(tǒng)。2.生物系統(tǒng)：組成系統(tǒng)的基本元素是“活”的生物組織。系統(tǒng)對環(huán)境有能動的適應(yīng)性，使自身在自然界中得以生存和發(fā)展，如蛋白質(zhì)系統(tǒng)。3.人類系統(tǒng)：組成系統(tǒng)的基本元素是人。人對于環(huán)境不僅有適應(yīng)性，而且能夠主動控制和改造環(huán)境，使系統(tǒng)更適應(yīng)人類需要，如社會經(jīng)濟系統(tǒng)。2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院341.2系統(tǒng)的分類1.2.3按照組成系統(tǒng)的實際內(nèi)容進行分類21.2系統(tǒng)的分類1.2.4按照系統(tǒng)內(nèi)各子系統(tǒng)之間的相互關(guān)系進行分類1.線性系統(tǒng)：系統(tǒng)中某部分的變化引起其余部分的變化是線性的，或者說系統(tǒng)的輸入線性迭加時，系統(tǒng)的輸出也線性迭加，就稱該系統(tǒng)是線性系統(tǒng)。2.非線性系統(tǒng)：與線性系統(tǒng)相對，系統(tǒng)內(nèi)部各組元之間的影響不是線性的，或者說系統(tǒng)的輸入、輸出不滿足迭加原理。

對大部分的非線性系統(tǒng)模型，當(dāng)它的變量保持在一定范圍之內(nèi)時，往往被近似表達(dá)為線性系統(tǒng)。2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院351.2系統(tǒng)的分類1.2.4按照系統(tǒng)內(nèi)各子系統(tǒng)之間的相互關(guān)系1.2系統(tǒng)的分類1.2.5按照系統(tǒng)狀態(tài)與時間的關(guān)系進行分類1.靜態(tài)系統(tǒng)：其狀態(tài)不隨時間改變的系統(tǒng)。這類系統(tǒng)沒有記憶，即某時刻的輸出僅與系統(tǒng)當(dāng)前輸入有關(guān)，而與其它時刻的輸入無關(guān)。研究靜態(tài)系統(tǒng)相當(dāng)于分析系統(tǒng)某一定態(tài)的性質(zhì)。2.動態(tài)系統(tǒng)：系統(tǒng)狀態(tài)隨時間變化的系統(tǒng)。

動態(tài)系統(tǒng)在某時刻的輸出與其它時刻的輸入有關(guān)。研究動態(tài)系統(tǒng)，就要研究系統(tǒng)的時間行為，找出系統(tǒng)狀態(tài)隨時間變化的表達(dá)式或運行軌跡。2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院361.2系統(tǒng)的分類1.2.5按照系統(tǒng)狀態(tài)與時間的關(guān)系進行分類1.2系統(tǒng)的分類1.2.6按照系統(tǒng)的演化特點進行分類1.確定性系統(tǒng)：外界影響確定、系統(tǒng)的演化規(guī)律及子系統(tǒng)之間的相互關(guān)系也確定不變的系統(tǒng)。此類系統(tǒng)用確定性方程即可描述。2.隨機系統(tǒng)：系統(tǒng)內(nèi)部存在某種不確定的因素，或者外界對系統(tǒng)施加了隨機擾動，這樣的系統(tǒng)稱之為隨機系統(tǒng)。

此類系統(tǒng)的狀態(tài)變量是隨機變量，常采用概率的方法來描述它的演化行為。2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院371.2系統(tǒng)的分類1.2.6按照系統(tǒng)的演化特點進行分類2021.2系統(tǒng)的分類1.2.7按照系統(tǒng)的綜合復(fù)雜程度進行分類2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院381.2系統(tǒng)的分類1.2.7按照系統(tǒng)的綜合復(fù)雜程度進行分類21.2系統(tǒng)的分類1.2.7按照系統(tǒng)的綜合復(fù)雜程度進行分類2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院39小系統(tǒng)(幾個、十幾個元素或子系統(tǒng))簡單系統(tǒng){系大系統(tǒng)(上百、上千個元素或子系統(tǒng))統(tǒng)簡單巨系統(tǒng)巨系統(tǒng)一般復(fù)雜巨系統(tǒng){(成萬上億，上百復(fù)雜巨系統(tǒng)億，萬億個元素){特殊復(fù)雜巨系統(tǒng){1.2系統(tǒng)的分類1.2.7按照系統(tǒng)的綜合復(fù)雜程度進行分類201.2系統(tǒng)的分類1.2.7按照系統(tǒng)的綜合復(fù)雜程度進行分類2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院401.2系統(tǒng)的分類1.2.7按照系統(tǒng)的綜合復(fù)雜程度進行分類20第1章系統(tǒng)與系統(tǒng)工程2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院411.1系統(tǒng)的概念1.2系統(tǒng)的分類1.3系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能1.4系統(tǒng)思想的發(fā)展與系統(tǒng)科學(xué)1.5系統(tǒng)工程的概念1.6系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展1.7系統(tǒng)工程的理論體系1.8系統(tǒng)工程的應(yīng)用與展望第1章系統(tǒng)與系統(tǒng)工程2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)院41.3系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院42?S各要素相互聯(lián)系和相互作用的方式或秩序稱S結(jié)構(gòu)。

?S與外部環(huán)境相互聯(lián)系和作用過程的秩序和能力稱S功能。故結(jié)構(gòu)是從內(nèi)部對S的整體性的刻畫，而功能是從外部刻畫了S對象的整體性質(zhì)。凡S都有結(jié)構(gòu)和功能，即S是結(jié)構(gòu)和功能的統(tǒng)一體。要素是S形成的基礎(chǔ)，但要素不能直接形成S的功能，它必須通過結(jié)構(gòu)這個中介，才能獲得S的功能。1.3系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)院41.3系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院43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妮敵觥纳蠄D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)進行處理和轉(zhuǎn)換（加工、組裝）；向外界輸出。1.3系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)院41.3系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院44S的功能和結(jié)構(gòu)的關(guān)系：S=f(E，R)S（Systems）——

系統(tǒng)E（Elements）——

要素的集合R（Relationship）——

要素之間各種關(guān)系的集合由上式可知，作為一個S，必須包括其要素的集合與要素之間關(guān)系的集合，兩者缺一不可。兩者結(jié)合起來，才能決定一個S的結(jié)構(gòu)與功能。1.3系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)院41.3系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院45補充說明：?要素不同，會形成不同功能的S；?要素相同，但要素間關(guān)系不同，也會產(chǎn)生不同的S；?相同功能可用不同結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，如人腦與電腦具有不同的結(jié)構(gòu)，但在某些方面卻具有相同的功能；

?

S的結(jié)構(gòu)與功能之間不存在必然的一一對應(yīng)關(guān)系。1.3系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)院4第1章系統(tǒng)與系統(tǒng)工程2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院461.1系統(tǒng)的概念1.2系統(tǒng)的分類1.3系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能1.4系統(tǒng)思想的發(fā)展與系統(tǒng)科學(xué)1.5系統(tǒng)工程的概念1.6系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展1.7系統(tǒng)工程的理論體系1.8系統(tǒng)工程的應(yīng)用與展望第1章系統(tǒng)與系統(tǒng)工程2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)院41.4系統(tǒng)思想的發(fā)展與系統(tǒng)科學(xué)2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院471.4系統(tǒng)思想的發(fā)展與系統(tǒng)科學(xué)2023/8/1北京物資學(xué)院信1.4系統(tǒng)思想的發(fā)展與系統(tǒng)科學(xué)2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院481.4系統(tǒng)思想的發(fā)展與系統(tǒng)科學(xué)2023/8/1北京物資學(xué)院信1.4系統(tǒng)思想的發(fā)展與系統(tǒng)科學(xué)2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院49戰(zhàn)國時期川西太守李冰父子主持修建。目標(biāo)：利用岷江水資源灌溉川西平原、防洪與航運。包括三大工程及120多項配套工程。其總體構(gòu)思是系統(tǒng)思想的杰出運用。都江堰水利工程示意圖兩千多年來，都江堰一直發(fā)揮巨大效益，是我國最成功的水利工程之一。1.4系統(tǒng)思想的發(fā)展與系統(tǒng)科學(xué)2023/8/1北京物資學(xué)院信1.4系統(tǒng)思想的發(fā)展與系統(tǒng)科學(xué)2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院50?（2）19世紀(jì)上半葉辨證唯物主義誕生，奠定S理論基礎(chǔ)?

近代自然科學(xué)發(fā)展了研究自然界的獨特方法，包括實驗、解剖和觀察，把自然界的細(xì)節(jié)從自然聯(lián)系中抽出來分別研究。這種方法移植到哲學(xué)中，成為形而上學(xué)的思維方式，阻礙了對系統(tǒng)整體的了解。?

自然科學(xué)三大發(fā)現(xiàn)（細(xì)胞學(xué)說、生物進化論、能量守恒與轉(zhuǎn)化定律）使人類對自然過程的相互聯(lián)系的認(rèn)識顯著提高；?

馬克思、恩格斯——“我們已能近乎S的形式描繪出一幅自然界聯(lián)系的清晰圖畫”，“世界是由無數(shù)相互聯(lián)系、依賴、制約、作用的事物和過程形成的統(tǒng)一整體”。這種“普遍聯(lián)系及其整體性思想”就是現(xiàn)代的S概念，為S理論的創(chuàng)立奠定了基礎(chǔ)。1.4系統(tǒng)思想的發(fā)展與系統(tǒng)科學(xué)2023/8/1北京物資學(xué)院信1.4系統(tǒng)思想的發(fā)展與系統(tǒng)科學(xué)2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院51?（3）

20世紀(jì)40年代S理論創(chuàng)立L.V.Bertalaffy（貝塔朗菲），美籍奧地利理論生物學(xué)家。?1925年，提出生物學(xué)機體理論；?1928年，發(fā)表《現(xiàn)代發(fā)展理論》；?1932年，發(fā)表《理論生物學(xué)》；?1937年，在芝加哥大學(xué)講課中口頭提出一般系統(tǒng)理論(GeneralSystemsTheory,GST)；?1945年，《關(guān)于GST》在《德國哲學(xué)周刊》第18期發(fā)表；?1954年，在美國創(chuàng)立“一般系統(tǒng)理論（GST）學(xué)會”；?1968年，發(fā)表《GST：基礎(chǔ)、發(fā)展和應(yīng)用》；?1.4系統(tǒng)思想的發(fā)展與系統(tǒng)科學(xué)2023/8/1北京物資學(xué)院信1.4系統(tǒng)思想的發(fā)展與系統(tǒng)科學(xué)2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院52《GST》中批判了舊生物學(xué)受“機械論”影響，存在三大錯誤，提出“有機論”生物學(xué)的三個基本觀點。二者主要區(qū)別：“機械論”舊生物學(xué)“有機論”生物學(xué)（1）簡單相加觀點（1）S觀點把有機體分解為各個部分，并用簡單相一切有機物均是一個S，其功能和特性是：加來描述其功能和特性：整體>∑（部分）整體＝∑（部分）（2）被動反應(yīng)觀點（2）動態(tài)觀點有機體只有受到刺激時才作出反應(yīng)，否一切有機體均處于積極的運動狀態(tài)之中，則便靜止不動。均是一個開放S。（3）機器觀點（3）等級（層次）觀點把生命現(xiàn)象比作機器，認(rèn)為“動物即機有機體均按嚴(yán)格的等級層次組織起來，生器”，“人即機器”。物S是等級森嚴(yán)、層次分明的。1.4系統(tǒng)思想的發(fā)展與系統(tǒng)科學(xué)2023/8/1北京物資學(xué)院信1.4系統(tǒng)思想的發(fā)展與系統(tǒng)科學(xué)2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院53?（4）

第二次世界大戰(zhàn)以后SE開始出現(xiàn)SE與S科學(xué)的區(qū)別：前者是工程技術(shù)，后者是基礎(chǔ)理論。1.4系統(tǒng)思想的發(fā)展與系統(tǒng)科學(xué)2023/8/1北京物資學(xué)院信1.4系統(tǒng)思想的發(fā)展與系統(tǒng)科學(xué)2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院541.4系統(tǒng)思想的發(fā)展與系統(tǒng)科學(xué)2023/8/1北京物資學(xué)院信1.4系統(tǒng)思想的發(fā)展與系統(tǒng)科學(xué)2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院551.4系統(tǒng)思想的發(fā)展與系統(tǒng)科學(xué)2023/8/1北京物資學(xué)院信第1章系統(tǒng)與系統(tǒng)工程2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院561.1系統(tǒng)的概念1.2系統(tǒng)的分類1.3系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能1.4系統(tǒng)思想的發(fā)展與系統(tǒng)科學(xué)1.5系統(tǒng)工程的概念1.6系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展1.7系統(tǒng)工程的理論體系1.8系統(tǒng)工程的應(yīng)用與展望第1章系統(tǒng)與系統(tǒng)工程2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)院51.5系統(tǒng)工程的概念2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院571.5.1系統(tǒng)工程的定義美國著名學(xué)者H.切斯納

美國著名學(xué)者H·切斯納給出的系統(tǒng)工程的定義為：“系統(tǒng)工程認(rèn)為雖然每個系統(tǒng)都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，每一個系統(tǒng)都要求有一個或若干個目標(biāo)。系統(tǒng)工程則是按照各個目標(biāo)進行權(quán)衡，全面求得最優(yōu)解（或滿意解）的方法，并使各部分能夠最大限度地互相適應(yīng)?！?.5系統(tǒng)工程的概念2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)院571.5系統(tǒng)工程的概念2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院581.5.1系統(tǒng)工程的定義三浦武雄

系統(tǒng)工程與其它工程學(xué)不同之處在于它是跨越許多學(xué)科的科學(xué)，而且是填補這些學(xué)科邊界空白的邊緣科學(xué)。因為系統(tǒng)工程的目的是研究系統(tǒng)，而系統(tǒng)不僅涉及到工程學(xué)的領(lǐng)域，還涉及到社會、經(jīng)濟和政治等領(lǐng)域，為了圓滿解決這些交叉領(lǐng)域的問題，除了需要某些縱向的專門技術(shù)以外，還要有一種技術(shù)從橫向把它們組織起來，這種橫向技術(shù)就是系統(tǒng)工程。也就是研究系統(tǒng)所需的思想、技術(shù)和理論等體系化的總稱。1.5系統(tǒng)工程的概念2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)院581.5系統(tǒng)工程的概念2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院591.5.1系統(tǒng)工程的定義

《中國大百科全書·自動控制與系統(tǒng)工程卷》

“系統(tǒng)工程是從整體出發(fā)合理開發(fā)、設(shè)計、實施和運用系統(tǒng)的工程技術(shù)。它是系統(tǒng)科學(xué)中直接改造世界的工程技術(shù)。”日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JIS）規(guī)定

“系統(tǒng)工程是為了更好地達(dá)到系統(tǒng)目標(biāo)，而對系統(tǒng)的構(gòu)成要素、組織結(jié)構(gòu)、信息流動和控制機構(gòu)等進行分析與設(shè)計的技術(shù)。”1.5系統(tǒng)工程的概念2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)院59美國軍用標(biāo)準(zhǔn)MIL-STD-499A：“系統(tǒng)工程是將科學(xué)和工程技術(shù)的成就應(yīng)用于：?通過運用定義、綜合、分析、設(shè)計、試驗和評價的反復(fù)迭代過程，將作戰(zhàn)需求轉(zhuǎn)變?yōu)橐唤M系統(tǒng)性能參數(shù)和系統(tǒng)技術(shù)狀態(tài)的描述；?綜合有關(guān)的技術(shù)參數(shù)，確保所有物理、功能和程序接口的兼容性，以便優(yōu)化整個系統(tǒng)的定義和設(shè)計；?將可靠性、維修性、安全性、生存性、人素工程和其它有關(guān)因素綜合到整個工程工作之中，以滿足費用、進度、保障性和技術(shù)性能指標(biāo)。”美國軍用標(biāo)準(zhǔn)MIL-STD-499A：“系統(tǒng)工程是將科學(xué)和工1.5系統(tǒng)工程的概念2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院611.5.1系統(tǒng)工程的定義錢學(xué)森

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(xué)方法，是一種對所有系統(tǒng)都具有普遍意義的方法。系統(tǒng)工程是一門立足整體，統(tǒng)籌全局，整體與局部的辯證統(tǒng)一，有機結(jié)合分析和綜合，運用數(shù)學(xué)方法和計算機工具，使系統(tǒng)達(dá)到整體最優(yōu)的方法性學(xué)科。是對傳統(tǒng)理論與技術(shù)的系統(tǒng)化整合與應(yīng)用1.5系統(tǒng)工程的概念2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)院611.5系統(tǒng)工程的概念2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院62系統(tǒng)工程的進一步理解

系統(tǒng)工程運用系統(tǒng)的思想來指導(dǎo)工程規(guī)劃、工程管理、工程實施，是從系統(tǒng)的認(rèn)識出發(fā)，進行合理的研究和設(shè)計的工程技術(shù)。因此可以把系統(tǒng)工程稱作為達(dá)到系統(tǒng)目標(biāo)而對系統(tǒng)的構(gòu)成要素、組織結(jié)構(gòu)、信息流動和控制機構(gòu)等進行分析和設(shè)計的技術(shù)，它包括各種原理和方法。如系統(tǒng)分析、網(wǎng)絡(luò)分析、分解－協(xié)調(diào)技術(shù)等。1.5系統(tǒng)工程的概念2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)院621.5系統(tǒng)工程的概念2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院63系統(tǒng)工程的進一步理解

系統(tǒng)工程是以復(fù)雜工程問題為研究對象的一門交叉學(xué)科，既包括思維和管理方法，又包括系統(tǒng)化的工程技術(shù)。把自然科學(xué)和社會科學(xué)的思想、理論、方法、技術(shù)和手段等根據(jù)總體的需要，有機結(jié)合，把人們的生產(chǎn)、科研或經(jīng)濟活動有效地組織起來，應(yīng)用定量分析和定性分析相結(jié)合的方法以及計算機等技術(shù)工具，對系統(tǒng)的構(gòu)成要素、組成結(jié)構(gòu)、信息交換和反饋控制等功能進行分析、設(shè)計、制造和服務(wù)從而達(dá)到最優(yōu)設(shè)計、最優(yōu)控制和最優(yōu)管理的目的，通過各種組織管理技術(shù)，使局部和整體之間的關(guān)系協(xié)調(diào)配合，以實現(xiàn)系統(tǒng)的綜合最優(yōu)化。1.5系統(tǒng)工程的概念2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)院631.5系統(tǒng)工程的概念2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院641.5.2系統(tǒng)工程的特點研究方法整體化把研究對象和過程看作一個整體，從整體出發(fā)考慮局部，局部服從整體，兼顧和處理局部之間的關(guān)系，S本身還要與“父”S相適應(yīng)，才能保證S總體效果最優(yōu)。1.5系統(tǒng)工程的概念2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)院641.5系統(tǒng)工程的概念2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院651.5.2系統(tǒng)工程的特點處理關(guān)系協(xié)調(diào)化用SE方法分析和處理問題，不僅要考慮S內(nèi)部部分與部分之間、部分與整體之間、S與環(huán)境之間的相互關(guān)系，且要協(xié)調(diào)處理好這些關(guān)系，使其密切配合、相輔相承。1.5系統(tǒng)工程的概念2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)院651.5系統(tǒng)工程的概念2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院661.5.2系統(tǒng)工程的特點科技應(yīng)用綜合化SE以大型復(fù)雜S為研究對象，涉及因素多，涉及學(xué)科領(lǐng)域廣。因此須綜合運用自然科學(xué)、社會科學(xué)、工程技術(shù)等各門學(xué)科和領(lǐng)域的成就，充分發(fā)揮跨學(xué)科、跨行業(yè)、跨部門的綜合優(yōu)勢。如：阿波羅計劃。1.5系統(tǒng)工程的概念2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)院661.5系統(tǒng)工程的概念2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院671.5.2系統(tǒng)工程的特點追求目標(biāo)最優(yōu)化SE是實現(xiàn)S最優(yōu)化的組織管理技術(shù)。因此，SE不僅提出最優(yōu)的S目標(biāo)，采用目標(biāo)導(dǎo)向的方法尋求實現(xiàn)S目標(biāo)的可行方案，且要運用最優(yōu)化技術(shù)從中選擇社會認(rèn)可、經(jīng)濟合算、技術(shù)先進、時間最省、S總體效益最好的最優(yōu)方案（或滿意方案）付諸實施。1.5系統(tǒng)工程的概念2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)院67第1章系統(tǒng)與系統(tǒng)工程2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院681.1系統(tǒng)的概念1.2系統(tǒng)的分類1.3系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能1.4系統(tǒng)思想的發(fā)展與系統(tǒng)科學(xué)1.5系統(tǒng)工程的概念1.6系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展1.7系統(tǒng)工程的理論體系1.8系統(tǒng)工程的應(yīng)用與展望第1章系統(tǒng)與系統(tǒng)工程2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)院61.6系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院691.6.1系統(tǒng)工程產(chǎn)生的背景系統(tǒng)工程的整個發(fā)展過程可以分為如下三個階段：萌芽階段（1940年～1957年）：

由于科學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟發(fā)展以及戰(zhàn)爭的需要，使得人們面對的問題越來越龐大、越來越復(fù)雜。為了將這些的問題解決好，人們開始不自覺地利用系統(tǒng)的思想，從整體上來把握和分析問題。發(fā)展階段（1957年～1965年）：

控制論、信息論和運籌學(xué)等相關(guān)學(xué)科都有了比較迅速的發(fā)展，為系統(tǒng)工程的快速發(fā)展和更為廣泛的運用，提供了理論上和技術(shù)上的支持?；境墒旌屠^續(xù)發(fā)展階段（1965年至今）：

系統(tǒng)工程的應(yīng)用已經(jīng)進入到實現(xiàn)社會工程和經(jīng)濟管理等具體領(lǐng)域的各種復(fù)雜系統(tǒng)的最優(yōu)控制、最優(yōu)管理的階段。1.6系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)1.6系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院70萌芽階段在這個階段，由于科學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟發(fā)展以及戰(zhàn)爭的需要，使得人們面對的問題越來越龐大、越來越復(fù)雜。為了將這樣的問題解決好，人們開始不自覺地利用系統(tǒng)的思想，從整體上來把握和分析問題。此階段的特點是：由于實際的需要，系統(tǒng)工程已經(jīng)開始被一些單位研究開發(fā)和簡單應(yīng)用，這一階段實踐的發(fā)展為理論體系的形成做出了比較充分的準(zhǔn)備。1.6系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)1.6系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院71萌芽階段二次大戰(zhàn)后SE開始出現(xiàn)?20世紀(jì)40年代末，美國貝爾公司發(fā)展微波通信網(wǎng)時首次提出“SE”一詞，提出工程應(yīng)按S思想分階段進行的工作方式；

?曼哈頓計劃；

?Rand公司；1.6系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)1.6系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院72發(fā)展階段在萌芽階段，通過系統(tǒng)工程方法對實際問題的一些運用且取得的良好效果，使人們逐漸認(rèn)識到系統(tǒng)工程的作用，并越來越重視這種方法，一些系統(tǒng)性的研究得以開展。再加上20世紀(jì)40~50年代，控制論、信息論和運籌學(xué)等相關(guān)學(xué)科都有了比較迅速的發(fā)展，為系統(tǒng)工程的快速發(fā)展和更為廣泛的運用，提供了理論上和技術(shù)上的支持。1.6系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)1.6系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院73發(fā)展階段?1957年，E.W.Engstrom的《SE——一個正在成長的新概念》發(fā)表在美《電工工程》雜志57-2期上；

?1957年，Goode和Machal合作出版SE第一本書《SE》；1.6系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)1.6系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院74發(fā)展階段1.6系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)1.6系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院75發(fā)展階段1962年，麥克納馬拉任美國防部長時，提出“PPBS”(PlanningProgrammingBudgetingSystem)，要求三軍統(tǒng)一預(yù)算，武器開發(fā)研制須進行費效分析，強制推行SE。任職7年間節(jié)約軍費數(shù)百億美元，改變了空間技術(shù)落后蘇聯(lián)的局面，被稱為“越南戰(zhàn)場的敗將，武器開發(fā)的能手”。

美國召開首次SE學(xué)術(shù)年會，會后出版了文集；64年發(fā)行全國性雜志《SE》；1964年前后

亞利桑那，賓州，麻省理工等校設(shè)立SE專業(yè)或系；正式批準(zhǔn)設(shè)立SE博士學(xué)位并開始授予。1.6系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)1.6系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院76基本成熟和繼續(xù)發(fā)展階段在這個階段，系統(tǒng)工程學(xué)的應(yīng)用已經(jīng)進入到解決社會工程和經(jīng)濟管理等具體領(lǐng)域的各種復(fù)雜系統(tǒng)的最優(yōu)控制、最優(yōu)管理的階段。系統(tǒng)工程學(xué)作為一門現(xiàn)代的組織管理技術(shù)，受到了世界各國政府部門和學(xué)術(shù)界日益廣泛的重視和應(yīng)用。1.6系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)1.6系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院77基本成熟和繼續(xù)發(fā)展階段?R.E.Machol編寫《SE使用手冊》，1965年；?A.D.Hall:《SystemsEngineeringMethodlogy》,1962年；?《Three-DininsionalMorphologyofSE》,1969年；?H.Chestnut:《SE方法》，1964年；?《SE工具》，1967年；?1965年，英國蘭徹斯特大學(xué)開始開設(shè)SE課程；?

日本從60年代起步，70年代掀起高潮；

?

前蘇聯(lián)SE研究由自控專業(yè)起步，發(fā)展迅速。1969.7.16~24，提前兩年實現(xiàn)了人類登月，標(biāo)志著人類組織管理技術(shù)上迎來了一個新時代，因此阿波羅計劃的成功被贊譽為“SE的輝煌成就”。1.6系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)1.6系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院78基本成熟和繼續(xù)發(fā)展階段阿波羅登月中的創(chuàng)建性工作:?

方案的開發(fā)和選擇?

詳盡而明確的研制規(guī)劃制定?

總體性能指標(biāo)的控制?

解決系統(tǒng)內(nèi)部接口問題

?

系統(tǒng)分析與管理的新方法1.6系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)1.6系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院79基本成熟和繼續(xù)發(fā)展階段應(yīng)用范圍逐漸超出傳統(tǒng)工程領(lǐng)域，擴展到社會、政治、經(jīng)濟、軍事、生態(tài)環(huán)境等復(fù)雜巨S的開發(fā)研究和長遠(yuǎn)規(guī)劃上，并開始了戰(zhàn)略研究、政策研究等高層次問題的解決。如：?1972年10月，IIASA(InternationalInstituteofAppliedSystemAnalysis)正式成立；?70年代末，西歐10國200多專家開展《2000年的歐洲》；

?田中首相的“日本列島改造論”。1.6系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)1.6系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院80基本成熟和繼續(xù)發(fā)展階段階段年代（份）重大工程實踐或事件重要理論與方法貢獻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美國實施彩電開發(fā)計劃采用系統(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產(chǎn)生軍事運籌學(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“曼哈頓計劃”運用SE，并推動了其發(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，強調(diào)了其重要性1.6系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)1.6系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院81基本成熟和繼續(xù)發(fā)展階段III40年代后期到50年代初期運籌學(xué)的廣泛運用與發(fā)展、控制論的創(chuàng)立與應(yīng)用、電子計算機的出現(xiàn)，為SE奠定了重要的學(xué)科基礎(chǔ)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)工程的實用化和規(guī)范化美國自動控制學(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美國實施“阿波羅”登月計劃使用了多種SE方法，其成功極大地提高了SE的地位1.6系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)1.6系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院82基本成熟和繼續(xù)發(fā)展階段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)域進入到社會經(jīng)濟領(lǐng)域，并發(fā)展到了一個重要的新階段。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1.6系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)1.6系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院831.6.2系統(tǒng)工程在我國的發(fā)展及應(yīng)用上世紀(jì)50至60年代，我國的一些研究機構(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《運籌學(xué)》。1.6系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)1.6系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院841.6.2系統(tǒng)工程在我國的發(fā)展及應(yīng)用我國大規(guī)模地研究與應(yīng)用SE是從70年代末、80年代初開始的。在我國改革開放和現(xiàn)代化建設(shè)中SE大有作為60年代初在DF型號研制中已用到計劃與評審技術(shù)(PERT)，并在航天五院組建了總體設(shè)計部，初步實踐就取得巨大成績。我國航天總投資分別只有日、法、美、前蘇聯(lián)的1/10、1/20、1/300、1/480，但至今穩(wěn)坐第三把交椅，SE功不可沒。1.6系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)1.6系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院851.6.2系統(tǒng)工程在我國的發(fā)展及應(yīng)用1978年9月27日，錢學(xué)森、許國志、王壽云在《文匯報》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；1979.10，首次SE大會召開，21位專家建議成立中國SE學(xué)會；1980年11月，中國系統(tǒng)工程學(xué)會在北京成立；1980年10月至1981年1月，中國科協(xié)、中央電視臺會同中國系統(tǒng)工程學(xué)會、中國自動化學(xué)會聯(lián)合舉辦“系統(tǒng)工程電視普及講座（45講）”，取得了良好的社會效果。1.6系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)1.6系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院861.6.2系統(tǒng)工程在我國的發(fā)展及應(yīng)用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）

1980建立中國人口模型并完成百年人口預(yù)測。

2000年中國的研究(1983至1985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年代和1976年）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。1.6系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)1.6系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院871.6.2系統(tǒng)工程在我國的發(fā)展及應(yīng)用普遍認(rèn)識到：要對我國改革開放和國防現(xiàn)代化建設(shè)中的重大戰(zhàn)略問題作出明智而有遠(yuǎn)見的正確決策，真正實現(xiàn)決策民主化、科學(xué)化和管理現(xiàn)代化，需廣泛運用SE方法統(tǒng)籌規(guī)劃、S分析、綜合論證、科學(xué)決策，以確保社會經(jīng)濟穩(wěn)定、協(xié)調(diào)、快速發(fā)展。1.6系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)1.6系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展1.6.2系統(tǒng)工程在我國的發(fā)展及應(yīng)用2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院88721,0001.6系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展1.6.2系統(tǒng)工程在我國的發(fā)展及第1章系統(tǒng)與系統(tǒng)工程2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院891.1系統(tǒng)的概念1.2系統(tǒng)的分類1.3系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能1.4系統(tǒng)思想的發(fā)展與系統(tǒng)科學(xué)1.5系統(tǒng)工程的概念1.6系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展1.7系統(tǒng)工程的理論體系1.8系統(tǒng)工程的應(yīng)用與展望第1章系統(tǒng)與系統(tǒng)工程2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)院81.7系統(tǒng)工程的理論體系2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院90

錢學(xué)森院士非常重視研究系統(tǒng)科學(xué)體系、現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)體系和人類知識體系。1981年，他描述了如下圖所示的系統(tǒng)科學(xué)體系。

1.7系統(tǒng)工程的理論體系2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)院1.7系統(tǒng)工程的理論體系2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院91

錢學(xué)森院士指出：

在系統(tǒng)科學(xué)這個部門中，系統(tǒng)工程屬于工程技術(shù)，其理論基礎(chǔ)是運籌學(xué)、控制論和信息論這三門技術(shù)科學(xué)。

正在形成的、關(guān)于系統(tǒng)的一般理論--系統(tǒng)學(xué)，是系統(tǒng)科學(xué)這個部門中的基礎(chǔ)科學(xué)。

系統(tǒng)科學(xué)從各門系統(tǒng)工程到運籌學(xué)、控制論和信息論，再到系統(tǒng)學(xué)，形成現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)體系中的一個分體系。這個分體系通向馬克思主義哲學(xué)的橋梁，是經(jīng)過現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)大大豐富了的系統(tǒng)觀。1.7系統(tǒng)工程的理論體系2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)院1.7系統(tǒng)工程的理論體系2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院92與系統(tǒng)工程發(fā)展有關(guān)的學(xué)科分支表：

創(chuàng)始人分支學(xué)科名稱出現(xiàn)時間/年馮·諾依曼馮·貝塔朗菲C·E·香農(nóng)N·維納馮·貝塔朗菲錢學(xué)森A·H·哥德R·別依曼M·D·曼薩諾維克W·R·阿會布R·羅森L·扎德I·普里高津艾根J·G·米勒湯姆P·齊格勒H·哈肯對策論一般系統(tǒng)論信息論控制論開放系統(tǒng)理論工程控制論系統(tǒng)工程動態(tài)規(guī)劃論一般系統(tǒng)的數(shù)學(xué)理論自組織系統(tǒng)原理自復(fù)制自動機模糊集與系統(tǒng)耗散結(jié)構(gòu)理論超循環(huán)理論生命系統(tǒng)理論突變理論建模與仿真理論協(xié)同學(xué)1944194519481949195419571957196119621962196519691970197019721972197219771.7系統(tǒng)工程的理論體系2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)院第1章系統(tǒng)與系統(tǒng)工程2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院931.1系統(tǒng)的概念1.2系統(tǒng)的分類1.3系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能1.4系統(tǒng)思想的發(fā)展與系統(tǒng)科學(xué)1.5系統(tǒng)工程的概念1.6系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展1.7系統(tǒng)工程的理論體系1.8系統(tǒng)工程的應(yīng)用與展望第1章系統(tǒng)與系統(tǒng)工程2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)院91.8系統(tǒng)工程的應(yīng)用與展望2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院941.8系統(tǒng)工程的應(yīng)用與展望2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)1.8系統(tǒng)工程的應(yīng)用與展望2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院951.8.1系統(tǒng)工程的價值與應(yīng)用SE的價值SE具有的地位——是S發(fā)展的戰(zhàn)略SE的價值SE所能發(fā)揮的作用——科學(xué)決策的有效工具1.8系統(tǒng)工程的應(yīng)用與展望2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)1.8系統(tǒng)工程的應(yīng)用與展望2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院961.8系統(tǒng)工程的應(yīng)用與展望2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)1.8系統(tǒng)工程的應(yīng)用與展望2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院972)

SE是科學(xué)決策的有效工具對于規(guī)模龐大、因素眾多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能綜合、目標(biāo)多樣、S性很強的S開發(fā)任務(wù)，若再僅依賴于1.8系統(tǒng)工程的應(yīng)用與展望2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)1.8系統(tǒng)工程的應(yīng)用與展望2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院98大型復(fù)雜S的開發(fā)任務(wù)的決策，應(yīng)建立在SE基礎(chǔ)上，依靠領(lǐng)導(dǎo)者的大腦、智囊團（即SE機構(gòu)）運用SE方法分析論證，又經(jīng)嚴(yán)格的科學(xué)決策程序完成的。由于實現(xiàn)了決策的民主化、科學(xué)化，所以決策失誤的概率要小的多。美國RAND(蘭德)公司1.8系統(tǒng)工程的應(yīng)用與展望2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)1.8系統(tǒng)工程的應(yīng)用與展望2023/8/6北京物資學(xué)院信息學(xué)院991.8.2系統(tǒng)工程的應(yīng)用領(lǐng)域

社會系統(tǒng)工程宏觀經(jīng)濟系統(tǒng)工程區(qū)域規(guī)劃系統(tǒng)工程環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)工程能源系統(tǒng)工程水資源系統(tǒng)工程交通運輸系統(tǒng)工程農(nóng)業(yè)系統(tǒng)工程工業(yè)及企業(yè)系統(tǒng)工程工程項目管理系統(tǒng)工程航空航天系統(tǒng)工程智力開發(fā)系統(tǒng)工程人口系統(tǒng)工程軍事系統(tǒng)工程信息系統(tǒng)工程物流系統(tǒng)工程1.8系統(tǒng)工程的應(yīng)用與展望2023/8/1北京物資學(xué)院信息學(xué)?社會SE——研究對象是整個社會，這是一個開放的復(fù)雜巨S。目前正在探討一種從定性到定量，綜合運用多種學(xué)科處理復(fù)雜巨S的方法論。?經(jīng)濟SE——主要研究宏觀經(jīng)濟問題，如國家的經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略、綜合發(fā)展規(guī)劃、經(jīng)濟指標(biāo)體系、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)分析、資源合理配置、經(jīng)濟政策分析、綜合國力分析、世界經(jīng)濟模型等。?環(huán)境生態(tài)SE——主要研究大氣生態(tài)S、大地生態(tài)S、流域生態(tài)S、森林與生物生態(tài)S、城市生態(tài)S的規(guī)劃建設(shè)問題。73?社會SE——研究對象是整個社會，這是一個開放的復(fù)雜巨S。?企業(yè)SE——主要研究市場預(yù)測、新產(chǎn)品開發(fā)、CIMS及并行工程、全面質(zhì)量管理、成本—效益分析等；?農(nóng)業(yè)SE——主要研究農(nóng)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略、大農(nóng)業(yè)和立體農(nóng)業(yè)的戰(zhàn)略規(guī)劃、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)分析、農(nóng)業(yè)區(qū)域規(guī)劃、農(nóng)產(chǎn)品需求預(yù)測、農(nóng)業(yè)政策分析等；?教育SE——主要研究人才需求預(yù)測、人才與教育發(fā)展規(guī)劃、人才結(jié)構(gòu)分析、教育政策分析等。?軍事SE——主要研究國防發(fā)展戰(zhàn)略、作戰(zhàn)模擬、情報、通信和指揮自動化S、武器裝備發(fā)展規(guī)劃、國防經(jīng)濟學(xué)、軍事運籌學(xué)等。74?企業(yè)SE——主要研究市場預(yù)測、新產(chǎn)品開發(fā)、CIMS及并行工2023/8/61021.8系統(tǒng)工程的應(yīng)用與展望社會系統(tǒng)工程

組織管理社會建設(shè)的技術(shù)，它的研究對象是整個社會，是一個開放的巨系統(tǒng)，具有多層次、多區(qū)域、多階段的特點。近年來，正在探討一種從定性到定量，綜合運用多種學(xué)科處理復(fù)雜巨系統(tǒng)的方法論。宏觀經(jīng)濟系統(tǒng)工程

運用系統(tǒng)工程的方法研究宏觀經(jīng)濟系統(tǒng)的問題，如國家的經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略、綜合發(fā)展規(guī)劃、經(jīng)濟指標(biāo)體系、投入產(chǎn)出分析、積累與消費比例分析、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)分析、消費結(jié)構(gòu)分析、價格系統(tǒng)分析、投資決策分析、資源合理配置、經(jīng)濟政策分析、綜合國力分析、世界經(jīng)濟模型等。2023/8/11021.8系統(tǒng)工程的應(yīng)用與展望社會系統(tǒng)工程2023/8/61031.8系統(tǒng)工程的應(yīng)用與展望區(qū)域規(guī)劃系統(tǒng)工程

運用系統(tǒng)工程的原理和方法研究區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略、區(qū)域綜合發(fā)展規(guī)劃、區(qū)域投入產(chǎn)出分析、區(qū)域城鎮(zhèn)布局和工農(nóng)業(yè)合理布局、區(qū)域資源合理配置、區(qū)域投資規(guī)劃、城市規(guī)劃、城市水資源規(guī)劃、城市公共交通規(guī)劃與管理等。環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)工程

研究大氣生態(tài)系統(tǒng)、大地生態(tài)系統(tǒng)、流域生態(tài)系統(tǒng)、森林與生物生態(tài)系統(tǒng)、城市生態(tài)系統(tǒng)等系統(tǒng)分析、規(guī)劃、建設(shè)、防治等方面的問題，以及環(huán)境檢測系統(tǒng)、環(huán)境計量預(yù)測模型等問題。2023/8/11031.8系統(tǒng)工程的應(yīng)用與展望區(qū)域規(guī)劃系統(tǒng)2023/8/61041.8系統(tǒng)工程的應(yīng)用與展望能源系統(tǒng)工程

研究能源合理結(jié)構(gòu)、能源圖、能源需求預(yù)測、能源供應(yīng)預(yù)測、能源開發(fā)規(guī)模預(yù)測、能源生產(chǎn)優(yōu)化模型、能源合理利用模型、電力系統(tǒng)規(guī)劃、節(jié)能規(guī)劃、能源數(shù)據(jù)庫等問題。水資源系統(tǒng)工程

研究河流綜合利用規(guī)劃，流域發(fā)展戰(zhàn)略和規(guī)劃，農(nóng)田灌溉系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計，城市供水系統(tǒng)優(yōu)化模型，水能利用規(guī)劃，水運規(guī)劃，防洪規(guī)劃，水污染控制等問題。2023/8/11041.8系統(tǒng)工程的應(yīng)用與展望能源系統(tǒng)工程2023/8/61051.8系統(tǒng)工程的應(yīng)用與展望交通運輸系統(tǒng)工程

研究鐵路、公路、航運、航空綜合運