系統(tǒng)工程引論課程總結.doc

系統(tǒng)工程引論總結11 引言 人類社會當今處在一個什么時代?我們如何為自己所處的時代命名? 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濟時代。知識經濟的提出源于1996年經濟合作與發(fā)展組織(OECD)的以知識為基礎的經濟的報告。知識經濟的標志之一就是承認知識的擴散與生產同樣重要，知識經濟是人類社會繼游牧經濟、農業(yè)經濟、工業(yè)經濟之后的經濟。知識經濟是以知識階層為社會主體，以知識和信息為主要資源，以高技術產業(yè)和服務為支柱產業(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濟。 有人說當今是網絡經濟時代。20世紀80年代出現了因特網(Internet)，如今，以先進的計算機技術和通信技術為基礎的信息網絡無處不在，發(fā)揮著越來越大的作用。電子商務、電子政務、網絡學院、遠程教學、遠程醫(yī)療、電子病歷、網上購物、網上訂票、上網檢索、電子郵件、MIS(管理信息系統(tǒng))、HIS(醫(yī)院信息系統(tǒng)) ，悄悄進入了我們的工作和生活中。人類是一天也離不開網絡了。 有人說當今是新經濟時代。他們大概對上述幾個名稱不滿意，于是提出“新經濟時代”一詞。其實這是權宜之計。因為新與舊是相對的，“新”是層出不窮、與時俱進的，現在的經濟相對于工業(yè)經濟而言是“新經濟”，再過一百年或者幾百年，現在的“新經濟”恐怕就會是“舊經濟了。不過，暫時用一下這個名稱以強調當代經濟之“新”也未嘗不可。 還有人說當今是計算機時代。自1946年第1臺現代意義上的計算機ENIAC出現以來，計算機不斷更新換代，而且更新換代的周期越來越短。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)展使其應用領域得到迅速擴展，如文字編排、數據處理、通信聯絡、設計繪圖、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：世界是由物質、能量、信息三大要素組成的，而不僅僅是由物質要素組成，或者由物質與能量兩種要素組成?，F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。信息網絡、信息高速公路、電子商務、電子政務等，正在改變人類的工作習慣、生活習慣、思維方式。距離變得無關緊要，“地球變得越來越小”，整個世界可以被因特網“一網打盡”。 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。納米結構是指1-100nm尺度內的結構。在這個尺度范圍內對原子重新組合，新物質就會表現出不同于單個原子或分子的性質。其基本的物理化學性質，如熔點、磁性、電容、導電性、發(fā)光等都可能產生重大變化。這種組合產生新物質的技術，就是所謂的納米技術(nanotechnology)，它使人類可以獲得許多用于科研、生產、生活各個領域的新材料。 還有人說當今是基因時代。破譯基因密碼，重組基因，克隆，制造干細胞有關的新概念、新技術層出不窮。它們甚至有可能改變人類自身，因而引起了關于倫理道德的爭論。 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。 人類已經邁開步伐走向茫茫宇宙了。v 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!v 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容。v 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)的結構與功能以及系統(tǒng)思想的演變等。 v 12 系統(tǒng)的定義與屬性v 121 系統(tǒng)的定義v 系統(tǒng)工程(systems engineering，SE)的研究對象是系統(tǒng)(system)。v 系統(tǒng)概念是系統(tǒng)工程的核心和基本概念?！跋到y(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)工程的科學術語，則需要在日常用語的基礎上加以提煉和界定。v 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：v 一輛汽車、一架飛機、一列火車、一臺計算機、一個校園網分別都是一個系統(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、動植物群落以及聯合國、WTO仍然都是一個系統(tǒng)等。v 這些系統(tǒng)的形態(tài)和性質是大不一樣的。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。v 但是，并非任何事物或者事務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成系統(tǒng)；相對于一個球隊而言，游離活動的幾名隊員不構成系統(tǒng)；相對于一場球賽，正常的犯規(guī)行為(可能有多次)不構成系統(tǒng)；海邊沙灘上休閑的人群不構成系統(tǒng)；在盒子里放得整整齊齊的一副象棋，也不構成系統(tǒng)。v 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：v 所謂系統(tǒng)，是由相互聯系、相互作用的許多要素結合而成的具有特定功能的統(tǒng)一體。v 這個統(tǒng)一體又稱為整體或總體；要素又稱為元素、部分、局部或零部件，在一定的意義上，又稱為子系統(tǒng)。系統(tǒng)整體與構成系統(tǒng)的部分是相對而言的，整體中的某些部分可以被看成是該系統(tǒng)的子系統(tǒng)，而整個系統(tǒng)又可成為一個更大規(guī)模系統(tǒng)中的一個組成部分或者子系統(tǒng)。例如，一輛汽車或一架飛機的發(fā)動機，一個企業(yè)的某一條生產線，一所大學的某一個學院等，都分別是一個子系統(tǒng)；而一輛汽車對于一個車隊，一架飛機對于一個航空公司，一個企業(yè)對于國民經濟，一所大學對于全國的或地區(qū)的高教系統(tǒng)來說，分別只是其中的一個組成部分或者一個子系統(tǒng)。v 從系統(tǒng)工程的角度而言，系統(tǒng)的范圍或規(guī)模是根據我們研究問題的需要而決定的。系統(tǒng)具有特定的結構，表現為一定的功能和行為。系統(tǒng)整體的功能和行為由構成系統(tǒng)的要素和系統(tǒng)的結構決定，而這些功能和行為又是系統(tǒng)的任何一部分都不具備的。v 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)的研究對象并不限于某種特定的系統(tǒng)，也不重復其他學科的研究，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。v 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”。 v 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。v 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?！眝 在漢語中與System一詞相對應的名詞還有體系、體制、制度v 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。122 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相關性：所謂相關性是指系統(tǒng)內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系。聯系又稱關系，常常是錯綜復雜的。如果不存在相關性，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系，或者領導與被領導的關系。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，構成一座金字塔。v 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，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。 如果利用計算機技術，建立性能卓越的管理信息系統(tǒng)(MIS)，提高管理的跨度，就可以減少管理的層次。當然，管理崗位的設置要考慮多種因素，并非如此單一。但是可以確信，在當代的計算機和信息技術條件下，管理組織的結構可以由金字塔趨向扁平化。v 在實際管理工作中，層次性并非是一成不變的。在一般情況下，上一級指揮下一級，下一級服從上一級，下一級向上一級反映情況；在特殊情況下，也可以“越級指揮”、“越級反映情況”(“上訪”、“上告”)。我們把前者稱為規(guī)范的層次性，把后者稱為不規(guī)范的層次性。后者并不是可有可無的，而是對前者的必要補充。例如，中國共產黨黨章規(guī)定：黨員有權“向黨的上級組織直至中央提出請求、申訴和控告，并要求有關組織給以負責的答復”；“黨的任何一級組織直至中央都無權剝奪黨員的上述權利”。4整體性：系統(tǒng)是作為一個整體出現的，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，要素的質量、屬性和功能指標，要素與要素之間、局部與局部之間的關系，都必須服從整體或總體的目的，它們共同實現系統(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涌現性：系統(tǒng)的涌現性包括系統(tǒng)整體的涌現性和系統(tǒng)層次間的涌現性。 系統(tǒng)的各個部分組成一個整體之后，就會產生出整體具有而各個部分原來沒有的某些東西(性質、功能、要素)，系統(tǒng)的這種屬性稱為系統(tǒng)整體的涌現性。 系統(tǒng)的層次之間也具有涌現性。即當低層次上的幾個部分組成上一層次時，一些新的性質、功能、要素就會涌現出來。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的目的與功能。人們正是為了實現一定的目的，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)的目的主要是生產合格的產品，提供相應的服務，并獲取顯著的經濟效益等。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，構成一個指標體系。 7系統(tǒng)對于環(huán)境的適應性：任何一個系統(tǒng)都存在于一定的環(huán)境之中，在系統(tǒng)與環(huán)境之間具有物質的、能量的和信息的交換。環(huán)境的變化必定對系統(tǒng)及其要素產生影響，從而引起系統(tǒng)及其要素的變化。系統(tǒng)要獲得生存與發(fā)展，必須適應外界環(huán)境的變化，這就是系統(tǒng)對于環(huán)境的適應性。系統(tǒng)必須適應環(huán)境，就像要素必須適應系統(tǒng)一樣。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，意味著總體與全局；它與孤立相對應，意味著各種關系與聯系；它與混亂相對應，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、從要素的聯系與結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，實現整個系統(tǒng)的優(yōu)化。這正是系統(tǒng)工程的宗旨。v 案例-大學：一所大學就是一個復雜的系統(tǒng)。它由學校的校級黨政機關和各個院系、部處以及工會、共青團、學生會等組織機構所組成，所有這些機關、院系、部處和其他組織都可以看作大學系統(tǒng)的元素或者子系統(tǒng)。大學的特定功能是為社會培養(yǎng)有用人才，同時創(chuàng)造新知識和新思想。學校黨政機構與這些院系、部處和其他組織之間存在看委托、授權、監(jiān)督、管理等關系，不同的院系之間、部處之間，以及各院系與部處之間也存在諸多的橫向聯系，這些聯系表現為相互促進、相互支持和相互制約。這些機構、院系和部處以及他們之間的所有關系構成了學校這個整體。學校為了更好地培養(yǎng)社會有用之才，創(chuàng)造新知識、新思想，不僅要重視各院系、各部處的建設，更要理順它們之間的關系，發(fā)揮各院系、部處的協同效應和集成效應，在校黨政機關的統(tǒng)一領導下，使這些院系、部處構成一個有機的整體。v 說大學中的一個院系、部處或者學生會組織是一個子系統(tǒng)，是因為它一方面是大學整體中的一個有機組成部分，另一方面它本身也具有系統(tǒng)的特點。比如學校的學生會組織下還有各個學院或者系的學生會組織，再往下還有各個班級的班委會。這些組織之間顯然存在著各種各樣的關系，有的學校校級學生會是各個系組織的聯盟，也有的學校的系學生會與校學生會之間有明顯的隸屬關系。對于復雜系統(tǒng)而言，其內部子系統(tǒng)的層次數是刻畫其復雜性的一個重要標志。v 13 系統(tǒng)的分類131 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)v 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、地質構造、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。其中經濟系統(tǒng)又可以進一步細分為工業(yè)系統(tǒng)、農業(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)通常都具有經濟活動，所以社會系統(tǒng)又常常稱為社會經濟系統(tǒng)。 自然系統(tǒng)及其規(guī)律是社會系統(tǒng)的基礎。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)、實現可持續(xù)發(fā)展，已經成為全人類的共識。2按物質屬性分為實體系統(tǒng)與概念系統(tǒng)實體系統(tǒng)是由物質實體所組成。物質實體包括礦物、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)等非物質實體所組成，是人腦和習慣的產物，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(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)是緊密結合在一起的。實體系統(tǒng)是概念系統(tǒng)的基礎，概念系統(tǒng)為實體系統(tǒng)提供指導和服務。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)內部的結構參數隨時間而改變，具有輸入、輸出及其轉化過程，則謂之動態(tài)系統(tǒng)。如生產系統(tǒng)、交通系統(tǒng)、服務系統(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，其內部結構與狀態(tài)參數變化不大的情況下，為研究問題方便，而忽略這些結構與參數的改變，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)境間的關系分為開放系統(tǒng)與封閉系統(tǒng)v 與外界環(huán)境之間存在著物質的、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象，將這種系統(tǒng)近似看成為“封閉系統(tǒng)”。流動現象有兩類：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， 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。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。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)v 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，實現預定的目標。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)是十分復雜的，以上的分類并不是絕對的。一個復雜的系統(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)在內的復合系統(tǒng)；系統(tǒng)工程就是組織管理系統(tǒng)的技術。 132 按照系統(tǒng)的綜合復雜程度分類系統(tǒng)的復雜性由下向上不斷變化?？蚣?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，這些部件有機地結合起來提供服務。它們是靜態(tài)系統(tǒng)，雖然從微觀上說它們也在動。時鐘 它按預定的規(guī)律變化，什么時候到達什么位置是完全確定的，雖動猶靜?？刂茩C械 它能自動調整。如把溫度控制在某個上下限內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定要求時，系統(tǒng)能自動調節(jié)回去。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)。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，它是比細胞復雜的系統(tǒng)，但其復雜性比不上動物。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。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)。社會 這是人類政治、經濟活動等上層建筑的系統(tǒng)。社會系統(tǒng)就是組織。宇宙 這不僅包括地球以外的天體，而且包括一切我們現在還不知道的東西。這里底層三個是物理系統(tǒng)，中間三個是生物系統(tǒng)，最高層三個是最復雜的系統(tǒng)。v 133 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)?？梢苑譃樾∠到y(tǒng)、大系統(tǒng)、巨系統(tǒng)；(2)按照系統(tǒng)結構的復雜程度可以分為簡單系統(tǒng)和復雜系統(tǒng)。把兩個標準結合起來進行分類，形成一種新的完備分類， 錢學森院士還很重視系統(tǒng)的開放性，倡導研究開放的復雜巨系統(tǒng)。全國規(guī)模的社會經濟系統(tǒng)就是一種開放的復雜巨系統(tǒng)，因特網也是開放的復雜巨系統(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，。復雜系統(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)，尤其是開放的復雜巨系統(tǒng)。v 14 系統(tǒng)的結構與功能141 系統(tǒng)的結構各種系統(tǒng)的具體結構是大不一樣的，許多系統(tǒng)的結構是很復雜的。從一般的意義上說，系統(tǒng)的結構可以用以下式子表示：這里，S表示系統(tǒng)(system)，v E表示要素(elements)的集合，v R表示建立在集合E上的各種關系(relations)的集合。v 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系的集合，兩者缺一不可。兩者結合起來，才能決定一個系統(tǒng)的具體結構與特定功能。 v 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、設備子集E2、原材料子集E3、產品子集E4等；而人員子集Ei又可以分為工人子集E11、技術人員子集E12、管理人員子集E13等，即 v E=E1E2E3 (1-3)E1=E11E12E13 (1-4)v 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之上建立的關系集合R，對系統(tǒng)論而言，卻是大同小異的。 v R=R1R2R3 (1-5)v 式中：R1-要素與要素之間、局部與局部之間的關系(橫向聯系)；R2-局部與全局(系統(tǒng)整體)之間的關系(縱向聯系)；R3-系統(tǒng)整體與環(huán)境之間的關系；R4-其他各種關系。v 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、不同要素之間的關系，還包含系統(tǒng)內部不同層次之間的關系。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。v 在系統(tǒng)要素給定的情況下，調整這些關系，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。v 系統(tǒng)的涌現性存在于集合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。v 142 系統(tǒng)的功能，系統(tǒng)的功能包括：接受外界的輸入；在系統(tǒng)內部進行處理和轉換(加工，組裝)；向外界輸出。 v 系統(tǒng)的輸入是作為原材料的物質、能量與信息。系統(tǒng)的輸出是經過處理和轉換后的物質、能量與信息，例如產品、人才、成果、服務等。所以，系統(tǒng)可以理解為是一種處理和轉換機構，它把輸入轉變?yōu)槿藗兯枰妮敵觥Ｒ部梢詫⑾到y(tǒng)看成一種函數關系，用數學公式表示為YF(X) 其中，自變量X是輸入的原材料，應變量Y是產品和服務。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，即系統(tǒng)具有多種處理和轉換功能。v 從狹義來講，處理和轉換就是系統(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)工程的任務旨在提高系統(tǒng)的功能，特別是提高系統(tǒng)處理和轉換的效率。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。v v 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)。這里面有一個協調的問題，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。v 社會實踐活動的大型化和復雜化，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雜的系統(tǒng)問題，定量要求越來越強烈，這尤其表現在軍事活動中，因為戰(zhàn)爭中決策的成敗關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)技術與軍事裝備使用方法的研究中，其結果就是定量化系統(tǒng)方法及強有力的計算工具-電子計算機的出現及其成功的運用。vv 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，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。蜂巢的結構，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，隨著生產力的發(fā)展和科學技術的進步，人類關于優(yōu)化的概念、實現最優(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)，推動了生產力的發(fā)展和科學技術的進步，形成了各種工程技術。 v 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容。系統(tǒng)思想經歷了從經驗到哲學又到科學，從思辨到定性又到定量的發(fā)展過程。 v 第二章 系統(tǒng)工程的基本概念21 引言v 系統(tǒng)工程盡管已經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。 v 中國的系統(tǒng)工程在世界上是后起之秀，30年來，已經達到世界先進水平或者領先水平，形成鮮明的特色。這首先應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。 v 22 系統(tǒng)工程的定義v 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。v 上面的定義來自錢學森、許國志、王壽云聯合署名發(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-系統(tǒng)工程。v 下面再給出兩種定義作為參考。 v 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。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)的構成要素、組織結構、信息流動和控制機制等進行分析與設計的技術。 v 系統(tǒng)工程不同于其他傳統(tǒng)的工程技術，它是一大類新的工程技術，是定性研究與定量研究相結合(尤其強調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不盡相同。其他各門工程學科都有其特定的工程物質對象(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，包括社會經濟系統(tǒng)、科學研究系統(tǒng)、軍事指揮系統(tǒng)等。v 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)思想方法的實際應用相繼取了許多不同的名稱，例如：Operations Research(運籌學)，Management Science(管理科學)，Systems Engineering(系統(tǒng)工程)，Systems Analysis(系統(tǒng)分析)，Systems Research(系統(tǒng)研究)，Cost-Effectiveness Analysis(費用-效益分析)等。 v 他們所謂運籌學，是指目的在于增加現有系統(tǒng)效果的分析工作；所謂管理科學，是指大企業(yè)的經營管理技術；所謂系統(tǒng)工程，是指設計新系統(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)的實現程序。現在看來，由于歷史原因形成的這些不同名稱，混淆了工程技術與其理論基礎即技術科學的區(qū)別，用詞不夠妥當，認識也不夠深刻。國外曾經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)的經營管理，都可以統(tǒng)一地看成是工程實踐。 v Engineering(工程)這個詞，18世紀在歐洲出現的時候，本來專指作戰(zhàn)兵器的制造和執(zhí)行服務于軍事目的的工作。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-效益分析的數學理論和算法，都可以統(tǒng)一稱為運籌學。 v 錢學森院士關于系統(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，并且進而提出了現代科學技術體系和人類知識體系，論述了系統(tǒng)工程在其中的地位。 v 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的總稱，它有別于經典的工程技術；它強調方法論，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，方案的產生與優(yōu)化、實現、運行和反饋；因為優(yōu)化理論成為系統(tǒng)工程的主要內容之一，規(guī)劃運行中的問題不少是離散的，所以組合優(yōu)化又顯得至關重要。v 23 v 系統(tǒng)工程的主要特點有以下幾個。v 1一個系統(tǒng)，兩個最優(yōu)：一個系統(tǒng)是指系統(tǒng)工程以系統(tǒng)為研究對象，要求全面地、綜合地考慮問題；兩個最優(yōu)是指研究系統(tǒng)的目標是實現系統(tǒng)總體效果最優(yōu)，同時，實現這一目標的方法或途徑也要求達到最優(yōu)。需要說明：“最優(yōu)”只是理想，實際上是盡量“優(yōu)化”，即所謂“沒有最好，只有更好”，這是由系統(tǒng)的復雜性決定的。v 2以軟為主，軟硬結合v 傳統(tǒng)的工程技術，如電子工程、土建工程、機械工程等，以“硬件對象為主，可以將它們劃歸為廣義的物理學(對物進行處理的學問)的范疇，是以硬技術為主的工程技術。傳統(tǒng)工程技術的單元學科性較強。而系統(tǒng)工程是一大類新興的工程技術的總稱，以對事進行合理籌劃為主，可以將它們劃歸為廣義的事理學(對事進行處理的學問)的范疇，是以軟技術為主的工程技術。系統(tǒng)工程的學科綜合性較強。v 實際上，所謂事物，是事與物的合成體。在社會系統(tǒng)中，找不到有事無物或有物無事的研究對象。系統(tǒng)工程與傳統(tǒng)的工程技術對事與物二者的研究，只是側重點有所不同而已。研究物理與事理還需要人理，運用硬件和軟件還需要斡件。v 3跨學科多，綜合性強v 所謂跨學科多可以從兩方面理解：一是用到的知識是多個學科的，系統(tǒng)工程的研究要用到系統(tǒng)科學、自然科學、數學科學、社會科學等各方面的知識；二是開展系統(tǒng)工程項目要有多個學科的專家參加。 所謂綜合性強是說，不同的學科、各個部門的專家要互相配合，協同作戰(zhàn)，而不是各自為戰(zhàn)，各行其是，或者攻其一點，不及其余。4從定性到定量的綜合集成研究這是錢學森院土提出的系統(tǒng)工程方法論，具有豐富的內容，將在第4章系統(tǒng)工程方法論中詳細介紹。5以宏觀研究為主，兼顧微觀研究v 宏觀與微觀，在不同的學科有不同的定義。在物理學中，研究宇宙問題，包括太陽系、銀河系、河外星系等，稱為宏觀研究；研究物質結構，包括分子結構、原子結構、基本粒子等，稱為微觀研究。在經濟學中，研究全國的國民經濟問題，稱為宏觀研究；研究企業(yè)經營問題，稱為微觀研究，由此而有宏觀經濟學和微觀經濟學。系統(tǒng)工程認為，系統(tǒng)不論大小，皆有其宏觀與微觀：凡屬系統(tǒng)的全局、總體和長遠的發(fā)展問題，均為宏觀；凡屬系統(tǒng)內部低層次上的問題，則是微觀。系統(tǒng)工程以宏觀研究為主，兼顧微觀研究。宏觀調控、微觀搞活是系統(tǒng)管理的一條基本原理，不論系統(tǒng)大小，都是普遍適用的。研究微觀問題，必須重視它的宏觀背景，不能就事論事，只顧局部、不顧全局，必須至少上升一個層次考慮問題。6實踐性與咨詢性v 系統(tǒng)工程的應用研究是針對實際問題的，是要解決問題并且接受實踐檢驗的，不是紙上談兵或者閉門造車，這是系統(tǒng)工程的實踐性。v 這種研究主要是給領導(或用戶，即委托方)當參謀，研究成果是為他們提供多種備選方案，由他們去進行決策。系統(tǒng)工程人員并不進行決策，不搞“拍板定案”。系統(tǒng)工程人員是為決策者當好參謀與助手，而并不取代決策者(領導者)的地位。系統(tǒng)工程的研究機構是咨詢性的學術團體。v 最后有必要說明的是：必須破除對于系統(tǒng)工程的神秘感，以及系統(tǒng)工程需要高深的數學這類的誤解。這些神秘感和誤解使得不少人對系統(tǒng)工程望而生畏，敬而遠之。系統(tǒng)工程強調從定性到定量的綜合集成研究，并不是單一地依靠數學模型與計算，并不偏廢定性研究。系統(tǒng)思想、系統(tǒng)工程方法論以及許多系統(tǒng)工程理論與方法，是所有人都可以學習和掌握的。當然，如果一點數學都不要，純粹是定性的描述性研究，也是搞不了系統(tǒng)工程的。開展一項較大的系統(tǒng)工程項目，需要擅長定量研究的專家，也需要擅長定性研究的專家，而且要把兩方面的專家結合起來，共同組成一個項目組來開展研究。v 26 系統(tǒng)工程范例：神舟五號與中國航天v 發(fā)展載人航天對國家和社會發(fā)展有著重大的現實意義和深遠的影響，可以從以下幾個方面來看。v 1充分利用空間環(huán)境資源傳統(tǒng)意義上的資源是土地、礦藏、水利等，人類進入地球軌道和外層空間后發(fā)現，太空的特殊環(huán)境和條件也是人類可以利用的重要資源。浩瀚無垠的太空具有高遠的位置、高真空、高潔凈、無污染、微重力、強宇宙粒子射線輻射的特點，是地面所不具備的極其寶貴的資源。這種得天獨厚的太空環(huán)境對發(fā)展空間工業(yè)有著遠大的潛在開發(fā)前景，其中空間微重力環(huán)境的開發(fā)和利用尤其重要。開發(fā)和利用空間環(huán)境資源必須有人的參與才行，因此需要發(fā)展載人航天。v 2促進我國科技進步和高新技術產業(yè)的發(fā)展載人航天是高技術密集的綜合性尖端科學技術，它集中了現代科學技術眾多領域的最新成果，載人航天的發(fā)展水平全面地反映了一個國家的整體科學和高技術產業(yè)的水平，特別是自動控制、計算機、推進、通信、遙感、測試、新材料、新工藝、激光、微電子、光電子等技術以及近代力學、天文學、地球科學、航天醫(yī)學及空間科學的水平，而載人航天的發(fā)展，同時又對現代科學技術的各個領域提出了新的發(fā)展需求，從而進一步推動我國科學技術的進步和高技術產業(yè)的發(fā)展。v 科學界普遍認為，20世紀中葉，電子計算機技術的迅猛發(fā)展，在很大程度上是由于載人航天技術的需求和牽引。載人航天工程還有力地推動了系統(tǒng)工程理論和實踐的發(fā)展。不僅如此，我國開展載人航天工程，還將培養(yǎng)和鍛煉一大批優(yōu)秀青年科技人才，大大加快航天科技隊伍的建設，為中國航天的快速發(fā)展奠定雄厚的人力資源基礎。v 3載人航天對經濟建設具有重要推動作用目前，雖然載人航天直接經濟效益還不明顯，但是，載人航天活動中開發(fā)的許多新技術、新產品，已經在帶動傳統(tǒng)產業(yè)技術改造，提高經濟效益，促進經濟建設等方面，發(fā)揮了重要作用。v 人員到了太空，可以利用太空環(huán)境進行一系列試驗，這些試驗將為地面生產提供技術和手段。例如，我國是世界上土豆種植大國，但是，中國的土豆質量差，“肯德基”制作土豆泥時只用美國土豆，不用中國土豆，在我國的連鎖店每年消費的土豆泥、薯條，金額達數億元。據了解，我國科研人員早就繁育出了這種專用品種的土豆，但是種薯繁育至少需要五六年的時間，產量低、成本高，農民買不起。正當我們科技人員束手無策的時候，美國人用載人航天中的空間環(huán)境控制技術解決了這些問題。如果我國領先進行載人航天，如果我們的科研人員領先掌握這種控制技術，我國的土豆生產就不會出現這種尷尬局面。v 利用太空奇特的環(huán)境，建立材料加工廠、制藥廠和太空育種基地等，具有巨大的經濟潛力和應用前景，可以獲得巨大的經濟效益。v 4載人航天是衡量國家綜合國力的重要標志在當今世界上，沒有什么比載人航天更能充分展示一個國家的綜合國力。實現載人航天，將飛船連同人員送入太空預定軌道，并安全地返回，如果沒有高度發(fā)達的科學技術和科研能力，如果一個國家沒有雄厚的經濟基礎和強勁的經濟能力，就不可能開展。因此，載人航天充分顯示了我國的綜合國力，提高了我國的國際地位和國際威望，增強了民族自豪感和凝聚力。v 載人航天是一項龐大的系統(tǒng)工程，它包括載人飛船、運載火箭、航天員、測控通信網、發(fā)射場、著陸場及有效載荷等7個分系統(tǒng)。v 其中，飛船分系統(tǒng)設計了116種飛船故障模式確保航天員安全，火箭點火后上升段有8種故障模式，飛船運行和回收段有108種，無論出現什么緊急情況，項項都有對策，完全可以讓航天員放心。v 第三章 系統(tǒng)工程的若干專v 34 信息系統(tǒng)工程v 341 信息系統(tǒng)工程的一般概念v 信息系統(tǒng)工程是較新的系統(tǒng)工程的重要分支，它運用系統(tǒng)工程原理和方法來開展信息系統(tǒng)建設與管理。信息系統(tǒng)工程是信息科學、系統(tǒng)科學、計算機科學與通信技術相結合的綜合性、交叉性學科，最近30多年來得到了飛速的發(fā)展，它應用的觸角已深入到社會生活的各個方面，包括信息系統(tǒng)工程在內的信息產業(yè)已成為當代社會最有生機、最有潛力的支柱產業(yè)之一。中國系統(tǒng)工程學會設有信息系統(tǒng)工程專業(yè)委員會。v 信息系統(tǒng)工程的含義比較廣泛，包括技術領域和管理領域。我國如何實現信息化，如何以信息化帶動工業(yè)化，這是信息系統(tǒng)工程在宏觀層面最大的、首要的戰(zhàn)略研究課題。在國家宏觀戰(zhàn)略的指導下，國家、地區(qū)、部門、企事業(yè)單位的信息系統(tǒng)如何規(guī)劃、組織、建設、運作和管理，這是一系列的信息系統(tǒng)工程研究課題。從技術角度來說，可以包含信息處理、通信工程、軟件工程、人工智能等技術領域。但是，作為組織管理的技術，信息系統(tǒng)工程主要是研究各級各類管理信息系統(tǒng)的構建與運作問題。 v 管理信息系統(tǒng)作為一種應用系統(tǒng)，在所有的企事業(yè)單位和政府部門得到了廣泛的應用。管理信息系統(tǒng)幾乎成了現代化管理的代名詞。一個管理信息系統(tǒng)的建立與運行本身就是一項系統(tǒng)工程。v 由于信息系統(tǒng)是一個社會技術系統(tǒng)，因此，信息系統(tǒng)工程的研究方法不能僅限于工程技術方法。信息系統(tǒng)工程的研究方法分為：v 1 技術方法2 行為方法3 社會技術系統(tǒng)方法。 v 1技術方法信息系統(tǒng)工程的技術方法是研究信息系統(tǒng)規(guī)范的數學模型，并側重于系統(tǒng)的基礎理論和技術手段。支持技術方法的學科有計算機科學、數理邏輯、運籌學。計算機科學涉及計算理論、計算方法、數據儲存與訪問方法；數理邏輯側重于運用集合論、關系理論等研究信息系統(tǒng)的規(guī)范化方法；運籌學則強調優(yōu)化組織的已選參數。v 2行為方法信息系統(tǒng)工程領域中正在成長的部分是關于行為問題的研究。許多行為問題，如系統(tǒng)的使用程度、系統(tǒng)的實施和創(chuàng)造設計等，不能用技術方法中采用的規(guī)范的模型來表達；需要利用行為科學的研究成果；應該重視信息系統(tǒng)對于個人和群體的行為、對于組織和社會的作用；需要利用心理學研究成果關注個人對信息系統(tǒng)的反應和人類推理的認知模型。v 行為方法并不忽視技術。實際上，信息系統(tǒng)的技術方法經常是引發(fā)行為問題的因素。但是，行為方法的重點一般不在技術方案上，它側重在態(tài)度、政策、行為等方面。 v 3社會技術系統(tǒng)方法研究信息系統(tǒng)工程的人員應該了解信息系統(tǒng)所涉及的各個學科的觀點和看法。事實上，信息系統(tǒng)工程的挑戰(zhàn)性恰恰是它需要理解和包容許多不同的看法。v 社會技術系統(tǒng)方法有助于避免對信息系統(tǒng)采取單純的技術看法。比如，要正視這樣的現實：采用信息技術使得成本快速下降和能力迅速增強并不一定能夠轉化為生產率或利潤的提高；還要從政治的角度考慮信息系統(tǒng)的政治影響和用途。v 342 信息系統(tǒng)工程與計算機技術及信息網路的關系v 信息系統(tǒng)工程與計算機技術及信息網絡具有十分密切的關系。可以打一個比方：信息網絡為信息系統(tǒng)工程提供了寬闊的舞臺，計算機技術是信息系統(tǒng)工程的主要演員，信息系統(tǒng)工程則是演出的劇本。v 計算機現在已越來越成為管理的重要工具，但是在計算機出現以前，人們已經用工具幫助運算和管理，1929年就出現了機械記賬機。所以當第一臺電子計算機于1946年問世以后，到1954年，短短幾年，計算機就已用于工資計算，即用于管理了，如圖3-1所示。 v 由圖3-1可以看出，西方國家在第一臺計算機出現以后，能很快用于管理，是由于有了前一段的準備。我