1、引言w课程定位：寻找本原，全面视角，逻辑推理，大胆假设，小心求证w学习该课程的前期课程w该课程应该具有的心态w该课程学习的作用与目的第一章系统科学与系统的一般理论系统科学与系统的一般理论 基本内容1 系统科学论1.1 系统科学的对象和特点1.2 系统科学的体系结构1.3 系统科学与其他学科的关系1.4 系统科学的背景和产生1.5 系统科学的意义和地位1.6 系统科学的中国学派2.系统的一般理论2.1 系统、元素、非系统2.2 整体突现原理2.3 系统的结构2.4 等级层次原理2.5 系统的环境2.6 系统的行为和功能2.7 系统的环境互塑共生原理2.8 系统的秩序2.9 系统的演化1 系统科学
2、论w1.1系统科学的对象和特点系统科学的对象和特点 钱学森先生对系统科学的贡献：他是我国系统科学论研究的发动者和带头人，提供了持续的推动；他是这一研究中主要思想、观点的提出者；他提出了系统科学论的研究方法。系统科学系统科学从系统的角度观察客观世界所建立起来的科学知识体系，就是系统科学，是以系统问题、系统现象为研究对象的学科。1.1系统科学的对象和特点系统科学的对象和特点 系统科学不是简单的交叉科学或边缘科学，是研究所有科学其共性的学问。（研究对象是具有系统意义的现象或问题）（横看成岭侧成峰，远近高低各不同）w1.2 系统科学的体系结构系统科学的体系结构 70s 贝塔朗菲纲领（贝塔朗菲，一般系统
3、理论家）80s 钱学森的系统科学体系哲学桥梁桥梁基础科学技术科学工程技术(社会实践)自然辩证法自然辩证法物理学、化学、生物学等建筑学、水力学水利工程、土木工程(社会实践)哲学图图1.1 1.1 自然科学的三个层次结构（三层次一桥梁结构模式）自然科学的三个层次结构（三层次一桥梁结构模式）哲哲学学系系统统学学运筹学运筹学巨系统论、控制学巨系统论、控制学信息学信息学信息技术信息技术自动化技术自动化技术各门系统工程各门系统工程社社会会实实践践图图1.2 1.2 系统科学的三层次结构系统科学的三层次结构1.2 系统科学的体系结构系统科学的体系结构 目前，系统学尚未成熟，系统科学作为一大科学门类已建成，但
4、体系尚不完善。钱学森先生对于系统学的论述：系统学是关于巨系统的理论，包括简单巨系统学和开放的复杂巨系统学等。技术科学层次的系统科学分支一律称为“学”，而不称“论”，包括信息学、控制学、运筹学和事理学等。引入系统科学哲学后，系统科学的结构如下图1.3所示：系统科学（桥梁）系统论（观）系统科学辩证法系统科学方法论系统科学认识论系统科学史基础科学简单巨系统开放的复杂巨系统技术科学信息学控制学，运筹学，事理学工程技术系统工程，控制工程，信息工程哲学哲学（社会实践）（社会实践）w1.3系统科学与其他系统的关系 系统科学既不属于自然科学又不属于社会科学，是一门独立的学科门类。而且是横断科学，任务是为一切研
5、究领域提供用系统观点考察对象的一般原理和方法。系统科学与非线性科学系统科学与复杂性科学w1.4 系统科学的背景和产生 信息学的渊源可以追溯到19世纪发明电话和电报 控制学的渊源可以追溯到瓦特蒸汽机调速器对自动调节技术的应用 20 世纪30年代伺服系统理论，维纳控制论 1.4 系统科学的背景和产生 运筹学和系统工程的渊源19 世纪末出现的垄断性大企业对经营管理技术的需要。泰勒制、爱尔朗排队问题；20世纪30年代出现的列昂捷夫投入、产出模型，康托洛维奇的工业生产组织与计划，即线性规划问题。最强大的动力来自于战争的需要，第二次世界大战是定量化理论和工程技术发展的里程碑。1.4 系统科学的背景和产生
6、70年代前后是系统科学发展迅速时间，重大进展由以下三个：以理论自然科学和数学的最新研究成果为依托，出现了一系列基础科学层次的系统理论；社会系统工程问题；系统科学体系的建立。代表贡献者：贝塔朗菲，一般系统理论 哈肯，协同学 钱学森体系 结论：40s产生了系统科学体系的一批“构件”，但尚未组织成一个有机整体；70s，构件进一步齐全完善，而且形成初步的结构框架，作为一种知识系统的系统科学在整体上算是形成了！w1.5系统科学的意义和地位1.系统科学是科学重新统一的历史需要 古代科学是综合的学问，现代科学是分科的学问。系统科学作为横断科学，使命是使新型成为一个按多维网络结构组织起来的复杂巨系统。2.系统
7、科学是科学思维方法转变的产物3系统科学是建设信息化社会的智力工具 信息技术、自动化技术、系统工程是建设信息化社会必需的基本技术，信息学、控制学、运筹学、事理学和系统学是建设信息社会必需的科学理论。w1.6系统科学的中国学派1.7 系统工程的应用w 系统工程以复杂的大系统为研究对象，是在20世纪40年代美国贝尔电话 公司首先提出和应用的。50年代在美国的一些大型工程项目和军事装备系统 的开发中，又充分显示了它在解决复杂大型工程问题上的效用。随后在美国 的导弹研制、阿波罗登月计划中得到了迅速发展。60年代我国在进行导弹研 制的过程中也开始应用系统工程技术。到了70、80年代系统工程技术开始渗 透到
8、社会、经济、自然等各个领域，逐步分解为工程系统工程、企业系统工 程、经济系统工程、区域规划系统工程、环境生态系统工程、能源系统工程、水资源系统工程、农业系统工程、人口系统工程等，成为研究复杂系统的一 种行之有效的技术手段。系统工程的应用十分广泛，主要有(1)社会系统工程。(2)经济系统工程。(3)区域规划系统工程。(4)环境生态系统工程。(5)能源系统工程。(6)水资 源系统工程。(7)交通运输系统工程。(8)农业系统工程。(9)企业系统工程。(10)工程项目管理。(11)科技管理。(12)教育系统工程。(13)人口系统工 程。(14)军事系统工程。系统工程的应用举例系统工程的应用举例w将来在
9、我们的实际工作中，我们会遇到许许将来在我们的实际工作中，我们会遇到许许多多的系统工程问题，比如：多多的系统工程问题，比如：w企业的长远规划：综合考虑企业发展、实力、企业的长远规划：综合考虑企业发展、实力、原材料、能源、技术、市场、国家政策等。原材料、能源、技术、市场、国家政策等。w新产品开发：考虑市场、企业开发技术与实新产品开发：考虑市场、企业开发技术与实力、销售网络、经济条件等力、销售网络、经济条件等w区域规划：考虑区域特征、交通、历史、地区域规划：考虑区域特征、交通、历史、地理等理等w大项目管理：经过立项、论证、实施、大项目管理：经过立项、论证、实施、系统工程的应用举例系统工程的应用举例w
10、三峡水利工程三峡水利工程 是我国建国以来最大的工程项目，它的论证、是我国建国以来最大的工程项目，它的论证、组织、实施与管理可以说就是一个庞大的系组织、实施与管理可以说就是一个庞大的系统工程问题，这项工程涉及到了国家及地方统工程问题，这项工程涉及到了国家及地方的众多部门，如水利、电力、能源、文物、的众多部门，如水利、电力、能源、文物、生态、移民等等，涉及到几个省的上百个县生态、移民等等，涉及到几个省的上百个县市，同时实施过程要由众多单位共同努力，市，同时实施过程要由众多单位共同努力，时间横跨将近时间横跨将近2020年，如此的工程必然需要一年，如此的工程必然需要一种统观全局的系统方法来对待，系统工
11、程可种统观全局的系统方法来对待，系统工程可以说是最为有效的一种组织方法。以说是最为有效的一种组织方法。系统工程的应用举例系统工程的应用举例w对于我们今天生活中所关心的各种社会经对于我们今天生活中所关心的各种社会经济问题，如经济改革、价格问题、体制改济问题，如经济改革、价格问题、体制改革及各种政策的出台都是要经过充分的系革及各种政策的出台都是要经过充分的系统的论证，这些都与系统工程有关。例如：统的论证，这些都与系统工程有关。例如：w粮食价格的调整：影响肉、菜、生活用品粮食价格的调整：影响肉、菜、生活用品等等，从而影响整个社会的物价。等等，从而影响整个社会的物价。w燃料能源价格：影响原材料、产品及
12、整个燃料能源价格：影响原材料、产品及整个物价物价w银行利率：影响消费与积累，反应了国家银行利率：影响消费与积累，反应了国家的经济政策的经济政策w外汇牌价：主要用于调节进出口政策，同外汇牌价：主要用于调节进出口政策，同时反应了一个国家的经济实力时反应了一个国家的经济实力二、系统概述二、系统概述w系统工程顾名思义就是研究系统的工程系统工程顾名思义就是研究系统的工程技术，它是在系统和系统理论逐渐发展技术，它是在系统和系统理论逐渐发展的基础上所形成的系统方法论。的基础上所形成的系统方法论。w系统的概念？系统的概念？1、系统的概念、系统的概念 w系统概念是系统工程的基础系统概念是系统工程的基础w“系统思
13、想是进行分析和综合的辨证思系统思想是进行分析和综合的辨证思维工具，它在辨证唯物主义那里取得了维工具，它在辨证唯物主义那里取得了哲学的表达形式，在运筹学和其他系统哲学的表达形式，在运筹学和其他系统科学那里取得了定量的表述形式，在系科学那里取得了定量的表述形式，在系统工程那里获得了丰富的实践内容统工程那里获得了丰富的实践内容”系统概念的形成系统概念的形成w公元前古希腊对宇宙大系统的认识公元前古希腊对宇宙大系统的认识w我国西周时期的我国西周时期的“阴阳二气阴阳二气”及金、木、及金、木、水、火、土水、火、土“五行五行”w东汉时期形成的东汉时期形成的“二十四节气二十四节气”w周秦到西汉时期的周秦到西汉时
14、期的“皇帝内经皇帝内经”。系统的定义系统的定义w系统可被定义为具有一定功能的、相互间具有系统可被定义为具有一定功能的、相互间具有有机联系的由许多要素或构成部分组成的一个有机联系的由许多要素或构成部分组成的一个整体。整体。w一台机器、一个部门、一项计划、一个研究项一台机器、一个部门、一项计划、一个研究项目、一种组织、一套制度都可以看成一个系统目、一种组织、一套制度都可以看成一个系统w系统的存在具有普遍性系统的存在具有普遍性w系统的概念是相对的而不是绝对的，它没有绝系统的概念是相对的而不是绝对的，它没有绝对规模的界限对规模的界限2 2、系统的特性、系统的特性w阶层性阶层性w整体性整体性w集合性集合
15、性w相关性相关性w目的性目的性w环境适应性环境适应性.系统工程研究系统的特性系统工程研究系统的特性w可控性可控性w动态性动态性w复杂性复杂性w自律性自律性.3 3、系统的各种形态、系统的各种形态 自然界所面临的系统是各种各样的，自然界所面临的系统是各种各样的，它们以各种各样的形态存在于这个五彩它们以各种各样的形态存在于这个五彩缤纷的世界。因此，我们就可以按照系缤纷的世界。因此，我们就可以按照系统在自然界存在的形态及性质，将系统统在自然界存在的形态及性质，将系统分为各种各样的类型。分为各种各样的类型。自然系统与人工系统自然系统与人工系统w自然系统是由自然发生而产生与形成的系统，这类自然系统是由自
16、然发生而产生与形成的系统，这类系统的组成部分是自然物（山、海、河流、矿物、系统的组成部分是自然物（山、海、河流、矿物、植物及动物等）所自然形成的系统。像海洋系统、植物及动物等）所自然形成的系统。像海洋系统、矿藏系统、生态系统、太阳系、宇宙系等，都属于矿藏系统、生态系统、太阳系、宇宙系等，都属于自然系统。自然系统。w 人工系统是人们将有关元素，按其属性和相互关人工系统是人们将有关元素，按其属性和相互关系组合而成的系统，亦即用人工方法建立起来的系系组合而成的系统，亦即用人工方法建立起来的系统。例如，人类对自然物质通过加工，用人工方法统。例如，人类对自然物质通过加工，用人工方法制造出来的工具和机械装
17、置等构成的各种工程系统；制造出来的工具和机械装置等构成的各种工程系统；人类通过人为地规定的组织、制度、步骤、手续等人类通过人为地规定的组织、制度、步骤、手续等建立起来的各种管理系统和社会系统；人类通过对建立起来的各种管理系统和社会系统；人类通过对自然现象和社会现象的科学认识，用人工方法研究自然现象和社会现象的科学认识，用人工方法研究出来的科学体系和技术体系等都属于人工系统。出来的科学体系和技术体系等都属于人工系统。实体系统与概念系统 w所谓实体系统，是指以物理状态的存在物作为所谓实体系统，是指以物理状态的存在物作为组成要素的系统，这些实体占有一定空间，如组成要素的系统，这些实体占有一定空间，如
18、自然界的矿物、生物，生产部门的机械设备、自然界的矿物、生物，生产部门的机械设备、原始材料等。由于自然物都为实实在在的存在原始材料等。由于自然物都为实实在在的存在物，因此，实体系统亦称为硬件系统物，因此，实体系统亦称为硬件系统w与实体系统相对应的是概念系统，它是由概念、与实体系统相对应的是概念系统，它是由概念、原理、假说、方法、计划、制度、程序等非物原理、假说、方法、计划、制度、程序等非物质实体构成的系统，如管理系统、科学技术体质实体构成的系统，如管理系统、科学技术体系、教育系统、文化系统等。由于概念系统，系、教育系统、文化系统等。由于概念系统，对应着的多是人们对自然界的认识和假设，因对应着的多
19、是人们对自然界的认识和假设，因此概念系统亦称为软件系统。此概念系统亦称为软件系统。动态系统和静态系统动态系统和静态系统w动态系统就是系统的状态变量是随时间不断变动态系统就是系统的状态变量是随时间不断变化的，即系统的状态变量是时间的函数。例如，化的，即系统的状态变量是时间的函数。例如，学校就是一个动态系统，它不仅有建筑物，还学校就是一个动态系统，它不仅有建筑物，还有教师和学生。企业也是动态系统的一个典型有教师和学生。企业也是动态系统的一个典型例子例子w静态系统则是表征系统运行规律的数学模型中静态系统则是表征系统运行规律的数学模型中不含有时间因素，即模型中的变量不随时间而不含有时间因素，即模型中的
20、变量不随时间而变化，它是动态系统的一种极限状态，即处于变化，它是动态系统的一种极限状态，即处于稳定的系统。例如大桥、公路、房屋等。稳定的系统。例如大桥、公路、房屋等。孤立系统、封闭系统与开放系统 w所谓孤立系统指的是系统与外界环境既不可能所谓孤立系统指的是系统与外界环境既不可能进行物质交换，也不可能进行信息、能量交换。进行物质交换，也不可能进行信息、能量交换。换句话说，系统内部的物质和信息能量不能传换句话说，系统内部的物质和信息能量不能传至外部，外界环境的物质和信息能量也不能传至外部，外界环境的物质和信息能量也不能传至系统内部。至系统内部。w封闭系统是指系统与外界环境之间可以进行信封闭系统是指
21、系统与外界环境之间可以进行信息、能量交换，但不能进行物质交换。息、能量交换，但不能进行物质交换。w 开放系统是指系统与外界环境有信息、物质开放系统是指系统与外界环境有信息、物质和能量交互作用的系统。和能量交互作用的系统。示例 S S S物资流信息流普通系统、大系统、巨系统、简单系统与复杂系统 w从系统的规模进行分类，系统有大小之从系统的规模进行分类，系统有大小之分，可分为普通系统、大系统及巨系统；分，可分为普通系统、大系统及巨系统；从系统的复杂程度来分，系统又可分为从系统的复杂程度来分，系统又可分为简单系统与复杂系统。简单系统与复杂系统。面向对象区分的各种系统形态面向对象区分的各种系统形态w物
22、质系统、人类系统及方法步骤系统物质系统、人类系统及方法步骤系统w作业系统和管理系统作业系统和管理系统w社会经济系统社会经济系统 w经营系统经营系统 w根据具体对象划分的各种系统根据具体对象划分的各种系统 :工业系统、运输系统、交通系统、通信系统、物资工业系统、运输系统、交通系统、通信系统、物资流通系统、金融系统、能源系统等以产业区分系统流通系统、金融系统、能源系统等以产业区分系统的形态，或按消费生活系统、医疗系统、军事系统的形态，或按消费生活系统、医疗系统、军事系统和教育系统等和教育系统等 4、企业的系统模型、企业的系统模型 处理 反馈扰动输入输出几个要素几个要素w环境与界限环境与界限 w投入
23、性质投入性质 w流量与流向流量与流向 w转化过程转化过程 w产出的形式产出的形式 .三、系统工程 w要作出科学的决策就必须依赖于系统可靠的要作出科学的决策就必须依赖于系统可靠的科学决策方法，系统工程便是处理决策问题科学决策方法，系统工程便是处理决策问题的基础理论指导，它将所处理的问题作为一的基础理论指导，它将所处理的问题作为一个完整的系统进行处理，强调决策系统整体个完整的系统进行处理，强调决策系统整体目标的综合最优化目标的综合最优化;w系统工程借助于自然科学与工程技术的方法，系统工程借助于自然科学与工程技术的方法，来处理各种社会系统，将人类在长期开发自来处理各种社会系统，将人类在长期开发自然系
24、统和改造社会系统的实践中所形成的整然系统和改造社会系统的实践中所形成的整体最优化系统观念应用于其求解问题的全过体最优化系统观念应用于其求解问题的全过程之中，从而保证了所解决问题的全面周到程之中，从而保证了所解决问题的全面周到与科学合理。与科学合理。1 1、“系统工程系统工程”的含义的含义w19781978年我国著名学者钱学森指出：年我国著名学者钱学森指出：“系系统工程是组织管理系统的规划、研究、统工程是组织管理系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用的科学方法，设计、制造、试验和使用的科学方法，是一种对所有系统都具有普遍意义的方是一种对所有系统都具有普遍意义的方法法”。1、“系统工程系统工程”
25、的含义的含义w19771977年日本学者三浦武雄指出：年日本学者三浦武雄指出：“系统工程与系统工程与其他工程学不同之点在于它是跨越许多学科的其他工程学不同之点在于它是跨越许多学科的科学，而且是填补这些学科边界空白的一种边科学，而且是填补这些学科边界空白的一种边缘学科。因为系统工程的目的是研制一个系统，缘学科。因为系统工程的目的是研制一个系统，而系统不仅涉及到工程学的领域，还涉及社会、而系统不仅涉及到工程学的领域，还涉及社会、经济和政治等领域，所以为了适当地解决这些经济和政治等领域，所以为了适当地解决这些领域的问题，除了需要某些纵向技术以外，还领域的问题，除了需要某些纵向技术以外，还要有一种技术
26、从横的方向把它们组织起来，这要有一种技术从横的方向把它们组织起来，这种横向技术就是系统工程种横向技术就是系统工程”。1 1、“系统工程系统工程”的含义的含义w19751975年美国科学技术辞典的论述为：年美国科学技术辞典的论述为：“系统工程是研究复杂系统设计的科学，系统工程是研究复杂系统设计的科学，该系统由许多密切联系的元素所组成。该系统由许多密切联系的元素所组成。设计该复杂系统时，应有明确的预定功设计该复杂系统时，应有明确的预定功能及目标，并协调各个元素之间及元素能及目标，并协调各个元素之间及元素和整体之间的有机联系，以使系统能从和整体之间的有机联系，以使系统能从总体上达到最优目标，在设计系
27、统时，总体上达到最优目标，在设计系统时，要同时考虑到参与系统活动的人的因素要同时考虑到参与系统活动的人的因素及其作用。及其作用。”2 2、系统工程定义、系统工程定义w系统工程就是从系统的观点出发，跨学系统工程就是从系统的观点出发，跨学科的考虑问题，运用工程的方法去研究科的考虑问题，运用工程的方法去研究和解决各种系统问题，以实现系统目标和解决各种系统问题，以实现系统目标的综合最优化。的综合最优化。系统观念系统观念w系统的观念就是整体最优的观念，它是系统的观念就是整体最优的观念，它是在人类认识社会、认识自然的过程中形在人类认识社会、认识自然的过程中形成的整体观念，或者称之为全局观念。成的整体观念，
28、或者称之为全局观念。w“丁渭工程丁渭工程”修建用的砖瓦修建用的砖瓦 水的来源水的来源 建筑石材、木材的运输建筑石材、木材的运输 废墟的排除与清理废墟的排除与清理工程观念工程观念w工程的观念是在人们处理自然、改造自然的社工程的观念是在人们处理自然、改造自然的社会生产过程中所形成的工程方法论，传统的工会生产过程中所形成的工程方法论，传统的工程观念是指生产技术的实践而言，而且以硬件程观念是指生产技术的实践而言，而且以硬件为目标与对象，如机械工程、电气工程、铁路为目标与对象，如机械工程、电气工程、铁路工程、水利工程等。系统工程将这一观念和方工程、水利工程等。系统工程将这一观念和方法应用于社会系统中，其
29、所处理的对象不仅包法应用于社会系统中，其所处理的对象不仅包含传统工程观念中的自然对象（即硬件），而含传统工程观念中的自然对象（即硬件），而是在传统的工程观念的基础上增添了新的内容，是在传统的工程观念的基础上增添了新的内容，也即以软件为目标与对象。实际上，系统工程也即以软件为目标与对象。实际上，系统工程所讨论的工程是泛指一切有人参与的、以改变所讨论的工程是泛指一切有人参与的、以改变系统某一特征为目标的，从命题到出成果的工系统某一特征为目标的，从命题到出成果的工作过程。系统工程使得人们能够以工程的观念作过程。系统工程使得人们能够以工程的观念和方法研究和解决各种社会系统问题。和方法研究和解决各种社会
30、系统问题。3 3、系统工程的理论基础、系统工程的理论基础w从系统工程的定义可以看出，系统工程从系统工程的定义可以看出，系统工程是一门跨学科的边缘性交叉学科，它包是一门跨学科的边缘性交叉学科，它包括自然、社会及工程设计分析等方面的括自然、社会及工程设计分析等方面的知识，它是由一般系统论、大系统理论、知识，它是由一般系统论、大系统理论、经济控制论、运筹学等学科相互渗透、经济控制论、运筹学等学科相互渗透、交叉发展而形成的。交叉发展而形成的。系统科学与系统工程系统科学与系统工程w系统科学是用统一的系统方法研究任何控制论系统科学是用统一的系统方法研究任何控制论系统的行为和控制的学科领域，它主要研究有系统
31、的行为和控制的学科领域，它主要研究有组织的大系统或一般系统的运动和量变规律组织的大系统或一般系统的运动和量变规律w系统科学分为：系统方法论、系统理论和系统系统科学分为：系统方法论、系统理论和系统工程工程w系统工程是系统科学的应用部分，是系统科学系统工程是系统科学的应用部分，是系统科学中与社会经济决策和工程管理关系最密切的一中与社会经济决策和工程管理关系最密切的一部分部分系统工程的理论基础系统工程的理论基础w一般系统论一般系统论w大系统理论大系统理论w经济控制论经济控制论w运筹学运筹学w哲学和社会科学哲学和社会科学w计算机科学计算机科学w各门专业科学和工程技术各门专业科学和工程技术4 4、系统工
32、程学科性质、系统工程学科性质w在科学技术体系结构中，系统工程属于工程技术，在科学技术体系结构中，系统工程属于工程技术，是一门新兴的交叉学科是一门新兴的交叉学科w系统工程是以研究大规模复杂系统为对象的一门系统工程是以研究大规模复杂系统为对象的一门交叉学科，它是把自然科学和社会科学的某些思交叉学科，它是把自然科学和社会科学的某些思想、理论、方法、策略和手段等根据想、理论、方法、策略和手段等根据 总体协调的总体协调的需要，有机地联系起来，把人们的生产、科研或需要，有机地联系起来，把人们的生产、科研或经济活动有效地组织起来，应用定量分析和定性经济活动有效地组织起来，应用定量分析和定性分析相结合的方法和
33、计算机等技术工具，对系统分析相结合的方法和计算机等技术工具，对系统的构成要素、组织结构、信息交换和反馈控制等的构成要素、组织结构、信息交换和反馈控制等功能进行分析、设计、制造和服务，从而达到最功能进行分析、设计、制造和服务，从而达到最优设计、最优控制和最优管理的目的，以便最充优设计、最优控制和最优管理的目的，以便最充分地发挥人力、物力的潜力，通过各种组织管理分地发挥人力、物力的潜力，通过各种组织管理技术，时局部和整体之间的关系协调配合，以实技术，时局部和整体之间的关系协调配合，以实现系统的综合最优化现系统的综合最优化系统工程与一般工程比较的特点系统工程与一般工程比较的特点w研究的对象广泛，包括
34、人类社会、生态研究的对象广泛，包括人类社会、生态环境、自然现象和组织管理等；环境、自然现象和组织管理等；w系统工程是一门跨学科的边缘学科；系统工程是一门跨学科的边缘学科；w在处理复杂的大系统时，常采用定性分在处理复杂的大系统时，常采用定性分析和定量计算相结合的方法。析和定量计算相结合的方法。5、系统工程的发展、系统工程的发展 w“孙子兵法孙子兵法”;四川都江堰工程四川都江堰工程;w系统工程的萌芽时期可追溯到系统工程的萌芽时期可追溯到20世纪初的世纪初的F.W.泰勒泰勒(F.W.Taylor）系统）系统;w1940年，丹麦哥本哈根电话公司的厄兰（年，丹麦哥本哈根电话公司的厄兰（A.K.Erlan
35、g）和美）和美国贝尔电话公司的莫利纳国贝尔电话公司的莫利纳(E.C.Molina)将研制自动交换机的将研制自动交换机的工作划分为规划、研究、开发、应用和通用工程五个阶段，工作划分为规划、研究、开发、应用和通用工程五个阶段，提出排队论提出排队论w第二次世界大战时期，一些科学工作者以大规模军事行动为第二次世界大战时期，一些科学工作者以大规模军事行动为对象，提出了解决战争问题的一些决策和对策的方法和工程对象，提出了解决战争问题的一些决策和对策的方法和工程手段，产生了运筹学手段，产生了运筹学；战后迅速扩展到一般经营管理方面；战后迅速扩展到一般经营管理方面；如如“曼哈顿工程曼哈顿工程”w1945年年,美
36、国军部建立兰德公司美国军部建立兰德公司(Rand),总结开发了许多系统总结开发了许多系统数学分析法数学分析法,奠定了今天系统工程的基础奠定了今天系统工程的基础w1957年年,美国学者顾杰美国学者顾杰(H.Goode)和马可尔和马可尔(R.Machol)合著合著系统工程学系统工程学(Systems Engineering),理论上首次总结理论上首次总结系统工程的发展系统工程的发展w6060年代，电子计算机的普及，提供了强有力的年代，电子计算机的普及，提供了强有力的运算工具和信息处理手段运算工具和信息处理手段,系统工程在各领域系统工程在各领域开始形成独立的解决问题的体系开始形成独立的解决问题的体系
37、,扩大了理论扩大了理论和实践的影响范围和实践的影响范围w历时历时1111年的年的“阿波罗登月计划阿波罗登月计划”成功成功,引起了引起了人们对系统工程的广泛关注人们对系统工程的广泛关注w7070年代以来年代以来,系统工程得到迅速的普及与发展系统工程得到迅速的普及与发展,各大专院校开设系统工程课程各大专院校开设系统工程课程,各国成立系统各国成立系统工程研究所工程研究所系统工程在我国的发展系统工程在我国的发展w2020世纪世纪5050年代年代,中科院钱学森、许志国教中科院钱学森、许志国教授创导下，建立第一个运筹学小组授创导下，建立第一个运筹学小组w6060年代著名数学家华罗庚大力推广优选年代著名数学
38、家华罗庚大力推广优选法、统筹法；系统工程在国防武器装备法、统筹法；系统工程在国防武器装备研制方面取得显著成效研制方面取得显著成效w19801980年成立中国系统工程学会，系统工年成立中国系统工程学会，系统工程在各个领域广泛应用并取得了许多成程在各个领域广泛应用并取得了许多成果果6、系统工程的应用范围、系统工程的应用范围应用范围自然对象的系统宇宙气象、灾害国土、资源农林渔业人体对象的系统生理、病理脑、神经、心理医疗产 业 系 统技术发展工业设备网络系统服务系统交通控制经营管理社会系统国际系统国家行政地区社会文化、教育系统工程的应用分支系统工程的应用分支社会系统工程社会系统工程 组织管理社会建设的
39、技术，它的组织管理社会建设的技术，它的研究对象是整个社会，是一个巨系统。研究对象是整个社会，是一个巨系统。社会系统具有多层次、多区域、多阶段社会系统具有多层次、多区域、多阶段的特点。近年来，正在探讨一种从定性的特点。近年来，正在探讨一种从定性到定量，综合运用多种学科处理复杂巨到定量，综合运用多种学科处理复杂巨系统的方法论。系统的方法论。宏观经济系统工程宏观经济系统工程 w运用系统工程的方法研究宏观经济系统运用系统工程的方法研究宏观经济系统的问题，如国家的经济发展战略、综合的问题，如国家的经济发展战略、综合发展规划、经济指标体系、投入产出分发展规划、经济指标体系、投入产出分析、积累与消费比例分析
40、、产业结构分析、积累与消费比例分析、产业结构分析、消费结构分析、价格系统分析、投析、消费结构分析、价格系统分析、投资决策分析、资源合理配置、经济政策资决策分析、资源合理配置、经济政策分析、综合国力分析、世界经济模型等。分析、综合国力分析、世界经济模型等。区域规划区域规划系统工程系统工程 w运用系统工程的原理和方法研究区域发运用系统工程的原理和方法研究区域发展战略、区域综合发展规划、区域投入展战略、区域综合发展规划、区域投入产出分析、区域城镇布局和工农业合理产出分析、区域城镇布局和工农业合理布局、区域资源合理配置、区域投资规布局、区域资源合理配置、区域投资规划、城市规划、城市水资源规划、城市划、
41、城市规划、城市水资源规划、城市公共交通规划与管理等。公共交通规划与管理等。环境生态系统工程环境生态系统工程 w研究大气生态系统、大地生态系统、流研究大气生态系统、大地生态系统、流域生态系统、森林与生物生态系统、城域生态系统、森林与生物生态系统、城市生态系统等系统分析、规划、建设、市生态系统等系统分析、规划、建设、防治等方面的问题，以及环境检测系统、防治等方面的问题，以及环境检测系统、环境计量预测模型等问题。环境计量预测模型等问题。能源系统工程能源系统工程 w研究能源合理结构、能源图、能源需求研究能源合理结构、能源图、能源需求预测、能源供应预测、能源开发规模预预测、能源供应预测、能源开发规模预测
42、、能源生产优化模型、能源合理利用测、能源生产优化模型、能源合理利用模型、电力系统规划、节能规划、能源模型、电力系统规划、节能规划、能源数据库等问题。数据库等问题。水资源水资源系统工程系统工程 w研究河流综合利用规划、流域发展战略研究河流综合利用规划、流域发展战略和规划、农田灌溉系统规划与设计、城和规划、农田灌溉系统规划与设计、城市供水系统优化模型、水能利用规划、市供水系统优化模型、水能利用规划、水运规划、防洪规划、水污染控制等问水运规划、防洪规划、水污染控制等问题。题。交通运输系统工程交通运输系统工程 w研究铁路、公路、航运、航空综合运输研究铁路、公路、航运、航空综合运输规划及其发展战略，铁路
43、运输规划及其规划及其发展战略，铁路运输规划及其调度系统，公路运输规划及其调度系统，调度系统，公路运输规划及其调度系统，航运规划及其调度系统，空运规划及其航运规划及其调度系统，空运规划及其调度系统，综合运输规划、优化模型及调度系统，综合运输规划、优化模型及其效益分析。其效益分析。农业系统工程农业系统工程 w研究农业发展战略，大农业及立体农业研究农业发展战略，大农业及立体农业的战略规划，农业结构分析，农业综合的战略规划，农业结构分析，农业综合规划，农业区域规划，农业政策分析，规划，农业区域规划，农业政策分析，农业投资规划，农产品需求预测，农业农业投资规划，农产品需求预测，农业产品发展速度预测，农业
44、投入产品发展速度预测，农业投入产出分产出分析，农作物合理布局，农作物栽培技术析，农作物合理布局，农作物栽培技术规划化，农业系统多层次开发模型等。规划化，农业系统多层次开发模型等。工业及企业系统工程工业及企业系统工程 w研究工业动态模型，市场预测，新产品研究工业动态模型，市场预测，新产品开发，组织均衡生产，生产管理系统，开发，组织均衡生产，生产管理系统，计划管理系统，库存存贮模型，全面质计划管理系统，库存存贮模型，全面质量管理，成本核算系统，成本量管理，成本核算系统，成本效益分效益分析，财务分析，人析，财务分析，人机工程，组织理论，机工程，组织理论，激励机制等。激励机制等。工程项目管理系统工程工
45、程项目管理系统工程 w研究工程项目的总体设计，可行性研究，研究工程项目的总体设计，可行性研究，国民经济评价，工程进度管理，工程质国民经济评价，工程进度管理，工程质量管理，风险投资分析，可靠性分析，量管理，风险投资分析，可靠性分析，工程成本工程成本效益分析等。效益分析等。科技管理系统工程科技管理系统工程 w研究科学技术发展战略，科学技术预测，研究科学技术发展战略，科学技术预测，优先发展领域分析，科学技术长远发展优先发展领域分析，科学技术长远发展战略，科学技术评价，科技人才规划，战略，科学技术评价，科技人才规划，科技管理系统等。科技管理系统等。智力开发系统工程智力开发系统工程 w研究人才需求预测，
46、人才拥有量模型，研究人才需求预测，人才拥有量模型，人才规划模型，教育规划模型，智力投人才规划模型，教育规划模型，智力投资规划模型，人才结构分析，教育政策资规划模型，人才结构分析，教育政策分析等。分析等。人口系统工程人口系统工程 w研究人口总目标，人口指数，人口指标研究人口总目标，人口指数，人口指标致体系，人口系统数学模型，人口系统致体系，人口系统数学模型，人口系统动态特性分析，人口参数辨识，人口系动态特性分析，人口参数辨识，人口系统仿真，人口普查系统设计，人口政策统仿真，人口普查系统设计，人口政策分析，人口区域规划，人口系统稳定性，分析，人口区域规划，人口系统稳定性，人口模型生命表等。人口模型
47、生命表等。军事系统工程军事系统工程 w研究国防战略，作战模拟，情报，通讯研究国防战略，作战模拟，情报，通讯与指挥系统，参谋系统，武器装备发展与指挥系统，参谋系统，武器装备发展规划，后勤保障系统，国防经济学，军规划，后勤保障系统，国防经济学，军事运筹学等。事运筹学等。7、系统工程一种科学的系统决策方法论 w系统工程方法对于解决组织管理的问题应该说是极为系统工程方法对于解决组织管理的问题应该说是极为有效的，因为任何管理都可视为一个系统的管理有效的，因为任何管理都可视为一个系统的管理;w系统工程就是一门方法论的科学，它给人们提供了一系统工程就是一门方法论的科学，它给人们提供了一套处理问题和解决问题的
48、系统方法论，它使得决策者套处理问题和解决问题的系统方法论，它使得决策者在处理所面临的问题时，充分强调整体系统的综合最在处理所面临的问题时，充分强调整体系统的综合最优化，而不是追求单一目标的最优化优化，而不是追求单一目标的最优化;w系统工程给管理决策者提供了一种处理问题的思路，系统工程给管理决策者提供了一种处理问题的思路，就是以系统的观念及工程的观念处理所面临的社会问就是以系统的观念及工程的观念处理所面临的社会问题题;w系统工程作为一种科学的系统决策方法论，它是进行系统工程作为一种科学的系统决策方法论，它是进行各种管理决策的基本指导思想。各种管理决策的基本指导思想。第2章 系统工程方法论w系统工
49、程与传统方法的区别w系统工程方法论系统工程方法论w系统工程的方法论是系统工程应用的基础和关键所在，系统工程处理问题的独特方法论是系统工程区别于其它各门科学的基本特征之一，系统工程处理问题的最基本出发点是将所分析的对象作为整体系统来考虑，这也是系统工程考虑问题的基本思想和工作方法 一、系统工程与传统方法的区别一、系统工程与传统方法的区别w从前面对系统工程的介绍可以看出，系统工程实质上是方法论的科学，它的目标是通过什么样的方法可使系统达到最优，而方法论是把设想付诸实现的过程。对于传统方法，它解决问题的目标往往是单一的，比如设计一个产品或只强调成本低或只强调性能高，而系统工程对目标的考虑需要从系统运
50、行的全过程即时间方面以及在每个阶段中处理问题的特殊思维过程即逻辑方面，并综合运用各种专业知识即知识方面来综合考虑。1.系统工程的三维结构分析系统工程的三维结构分析逻辑维知识维时间维 时间维a)规划阶段：主要是按照设计要求提出系统目标，制定规划和政策。b)拟定阶段：完成的任务是提出具体的方案，进行系统的初步设计。c)分析阶段：对所设计的方案进行分析、比较。d)运筹阶段：方案的综合选优，确定最优实施方案。e)实施阶段：系统的设计、安装及调试等。f)运行阶段：按照系统预定的用途工作。g)更新阶段：按系统要求实施，取消旧系统，代之以新系统，对系统改进。逻辑维a)明确问题：了解问题所处的环境，收集有关的
