第1章 前言及系統(tǒng)工程概述

系統(tǒng)工程

（SystemsEngineering,SE）

—管理系統(tǒng)工程方法論及其應用

主講人：杜志平（教授、博士）電話_mail:du_zhiping@126.com引言:What

一、系統(tǒng)工程是什么？SE是實現(xiàn)系統(tǒng)最優(yōu)化的科學。

SE是以大規(guī)模復雜系統(tǒng)（特別是管理系統(tǒng)）為研究對象，在系統(tǒng)理論、管理科學及其運籌學、專業(yè)工程技術等學科基礎上形成的一門交叉學科。SE是系統(tǒng)科學的一個分支，是系統(tǒng)科學的實際應用?？梢杂糜谝磺杏写笙到y(tǒng)的方面，包括人類社會、生態(tài)環(huán)境、自然現(xiàn)象、組織管理等，如環(huán)境污染、人口增長、交通事故、軍備競賽、化工過程、信息網(wǎng)絡等。

系統(tǒng)工程定義1.日本工業(yè)標準JIS8121(1967)系統(tǒng)工程是為了更好地達到系統(tǒng)目的，對系統(tǒng)的構成要素、組織結構、信息流動和控制機構等進行分析與設計的技術。2.大英百科全書(1974)系統(tǒng)工程是一門把已有學科分支中的知識有效地組合起來用以解決綜合化的工程技術。3.蘇聯(lián)大百科全書(1976)系統(tǒng)工程是一門研究復雜系統(tǒng)的設計、建立、試驗和運行的科學技術。4.錢學森(1978)

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。關于方法論系統(tǒng)工程：是研究、解決復雜工程問題的方法論?？茖W：是對一定條件下物質世界變化規(guī)律的總結。科學的特點：可重復驗證、可證偽、自身沒有矛盾。哲學：是理論化、系統(tǒng)化的世界觀，是自然知識、社會知識、思維知識的概括和總結，是以追求世界的本源、本質、共性或絕對、終極的形而上者為形式，以確立哲學世界觀和方法論為內容的社會科學。神學：……玄學：……1、從整體上把握事件發(fā)展方向的需要案例：1）戰(zhàn)爭：整體戰(zhàn)略優(yōu)于局部戰(zhàn)略例：二戰(zhàn)時日本偷襲珍珠港；德軍同時東西線作戰(zhàn)。2）個人發(fā)展：長遠利益優(yōu)于短期利益。不以個人暫時得失而耿耿于懷或放棄長期目標。3）企業(yè)經營：企業(yè)主營業(yè)務拓展優(yōu)于短期效益。引言:Why

二、為什么要學習系統(tǒng)工程？引言:Why

為什么要學習系統(tǒng)工程？2、時代特征及社會發(fā)展趨勢

經濟全球化（環(huán)境）動態(tài)市場帶來挑戰(zhàn)和機會（變化）社會加速信息化創(chuàng)新已成為時代的最強音（概念、途徑）社會進入合作競爭新時代（COOPETITION；GAME）科學發(fā)展觀引起普遍關注（系統(tǒng)發(fā)展觀）3、管理科學的發(fā)展與管理人才培養(yǎng)

管理科學發(fā)展的“制高點”——系統(tǒng)化管理

T型人才要學一點系統(tǒng)工程引言:How

三、如何學？注重系統(tǒng)思考

堅持問題導向采用系統(tǒng)化方法引言:How教學參考書：1、杜志平主編，物流系統(tǒng)工程，中國財富出版社，2014.12、汪應洛主編，系統(tǒng)工程（第4版），機械工業(yè)出版社，2008.63、苗東升著，系統(tǒng)科學精要（第二版），中國人民大學出版社，2006.64、吳今培注，系統(tǒng)科學發(fā)展概論，清華大學出版社，2010.45、系統(tǒng)工程理論與實踐》，中國系統(tǒng)工程學會主辦1、教學方式課堂教學、案例討論、課堂交流相結合2、考核方式出勤情況+平時作業(yè)+系統(tǒng)分析報告，其中：（1）出勤情況：25%（隨機點名，按次數(shù)決定）（2）平時作業(yè)：25%，（包括課堂表現(xiàn)：10%（積極參與課堂討論、積極回答老師提問、積極思考、對問題有獨到見解，等）（3）文獻閱讀或專題研究報告1篇：50%，（不少于3000字）第一章系統(tǒng)工程概述

一.系統(tǒng)工程的產生、發(fā)展及應用二.系統(tǒng)工程的研究對象三.系統(tǒng)工程的概念與特點一、系統(tǒng)工程的產生、發(fā)展及應用(一)系統(tǒng)思想及系統(tǒng)理論的產生與發(fā)展“只見森林”（樸素的系統(tǒng)思想）“只見樹木”（個體認識）“先見森林，后見樹木”（科學的系統(tǒng)思想）古代中國和古希臘在系統(tǒng)思想的產生

與早期發(fā)展中具有突出地位和貢獻古希臘唯物主義哲學家德謨克利特（約公元前460～公元前370年，原子唯物論學說的創(chuàng)始人之一（率先提出原子論（萬物由原子構成））提出的“宇宙大系統(tǒng)”，最早使用“系統(tǒng)”一詞辯證法奠基人赫拉克里特（Heraclitus，約公元前530年—前470年，是一位富傳奇色彩的哲學家）認為“世界是包括一切的整體”春秋老子（約公元前571年—前471年）提出的“天人合一”系統(tǒng)工程案例：都江堰水利工程；三門峽水利工程系統(tǒng)思想的核心：整體思想和聯(lián)系思想是科學系統(tǒng)思想的核心與實質。

《一般系統(tǒng)論》、《控制論》、《信息論》、《耗散結構理論》、《協(xié)同學》及《自組織理論》等是系統(tǒng)理論的重要內容和SE的理論基礎。(二)系統(tǒng)工程的發(fā)展概況(1)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生軍事運籌學（MilitaryOperationsResearch）,也即軍事系統(tǒng)工程本世紀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）公司曾經提出系統(tǒng)分析（Systemsanalysis）概念，強調了其重要性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)工程學科形成的標志1958美國研制北極星導彈潛艇提出PERT（網(wǎng)絡優(yōu)化技術），這是最早的系統(tǒng)工程技術之一。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)學基礎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III40年代后期到50年代初期運籌學的廣泛運用與發(fā)展、控制論的創(chuàng)立與應用、電子計算機的出現(xiàn)，為SE奠定了重要的學科基礎(二)系統(tǒng)工程的發(fā)展概況(3)

V1972國際應用系統(tǒng)分析研究所（IIASA）在維也納成立SE的應用開始從工程領域進入到社會經濟領域，并發(fā)展到了一個重要的新階段。70年代SE的廣泛應用在國際上達到高潮VI80年代SE在國際上穩(wěn)定發(fā)展、在中國的研究與應用達到高潮(三)系統(tǒng)工程在我國的發(fā)展及應用(1)上世紀50至60年代，我國的一些研究機構和著名學者為SE的研究與應用作了理論上的探討、應用上的償試和技術方法上的準備。其主要標志和集中代表是錢學森的《工程控制論》、華羅庚的《統(tǒng)籌法》和許國志的《運籌學》。我國大規(guī)模地研究與應用SE是從70年代末、80年代初開始的。(三)系統(tǒng)工程在我國的發(fā)展及應用(2)1978年9月27日，錢學森、許國志、王壽云在《文匯報》發(fā)表題為“組織管理的技術——系統(tǒng)工程”的長篇文章；從1978年起，西安交大、天津大學、清華大學、華中理工大學、大連理工大學等國內著名大學開始招收了第一批SE專業(yè)碩士研究生；

1980年11月，中國系統(tǒng)工程學會在北京成立；

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)工程學會、中國自動化學會聯(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。(三)系統(tǒng)工程在我國的發(fā)展及應用(3)70年代末以來，應用SE理論和方法來研究與解決我國的重大現(xiàn)實問題，在許多領域和方面取得了較好的效果，如：人口問題的定量研究及應用（始于1978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）投入產出表的應用（始于60年代）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。(三)系統(tǒng)工程在我國的發(fā)展及應用(4)90年代以來，系統(tǒng)工程在與以下七個方面的結合上已具有初步結果和強勁勢頭：企業(yè)發(fā)展轉型時期我國改革發(fā)展的重大現(xiàn)實問題（綜合配套改革、和諧社會建設、自主創(chuàng)新、資源能源問題、新農村建設、城鎮(zhèn)化、社會保障、應急管理等）管理科學、經濟科學、工程科學各種前沿問題社會信息化變革重大投資和大型項目管理思維科學和生命科學二.系統(tǒng)工程的研究對象

(一)SE的研究對象是：大規(guī)模復雜系統(tǒng)

該類系統(tǒng)的主要特點有：規(guī)模龐大結構復雜屬性及目標多樣一般為人——機系統(tǒng)、經濟系統(tǒng)等。

(二)系統(tǒng)的概念

1.系統(tǒng)的定義系統(tǒng)是由兩個以上相互聯(lián)系的要素所構成，且具有特定功能、結構、環(huán)境的整體。

2.系統(tǒng)的屬性整體性、關聯(lián)性、環(huán)境適應性。3.系統(tǒng)的結構:就是所有組分間關聯(lián)方式的總和框架結構：能夠基本確認系統(tǒng)的主要關聯(lián)方式；運行結構：系統(tǒng)運行過程中各組分之間相互動態(tài)影響的關聯(lián)方式空間結構：系統(tǒng)組分在空間的排列配置方式；時間結構：系統(tǒng)組分關聯(lián)方式隨時間的變化特征。4.環(huán)境與邊界

ΩARBSEs5.狀態(tài)與過程狀態(tài)：指系統(tǒng)在某一時刻或某一時期的客觀存在，確認系統(tǒng)在某一時刻或某一時期的狀態(tài)即是確定系統(tǒng)在該時刻或該時期所有屬性的取值。6.系統(tǒng)模型模型是對原系統(tǒng)特性的簡化表達形式。對應于模型，原系統(tǒng)被稱為模型的原型。實物模型是以各種物質元件、零器件和設備裝配起來的一個物質實體，該物質實體通過自身的運行來表現(xiàn)原型的待研究功能和特點。符號模型是以幾何和美術圖形、文字和數(shù)學符號等各種符號關聯(lián)起來表現(xiàn)原型的系統(tǒng)結構和重要特征的符號系統(tǒng)。實物模型符號模型例1：航天器測控系統(tǒng)我國航天器測控系統(tǒng)已經形成了以西安衛(wèi)星測控中心為中樞，以十多個固定臺站、活動測控站和遠望號測量船為骨干的現(xiàn)代化綜合測控網(wǎng)。在載人航天工程中，我國的飛船測控系統(tǒng)使用了統(tǒng)一S波段系統(tǒng)，通過同一套發(fā)射機和天線系統(tǒng)、接收設備發(fā)送或接收遙測和遙控信號以及話音和電視信號。例2：控制系統(tǒng)（controlsystem）

定義：由被控制對象和控制裝置所構成，能對被控制對象的工作狀態(tài)進行遙控或自控的系統(tǒng)。信息傳輸命令執(zhí)行機構反饋干擾+-管理系統(tǒng)問題舉例國家政策市場研究技術經濟預測競爭狀況企業(yè)能力資金來源資源條件社會需求生產可能生產組織與控制物、財、人、信息生產控制庫存控制質量控制成本控制資金回收產品銷售服務調查經營目標產品開發(fā)經營計劃生產技術準備技術文件勞動力勞動手段勞動對象環(huán)境分析經營決策與計劃投入轉換產出圖1—1工業(yè)企業(yè)生產經營活動過程示意圖(三)系統(tǒng)的類型

自然系統(tǒng)與人造系統(tǒng)實體系統(tǒng)與概念系統(tǒng)動態(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SE研究什么樣的系統(tǒng)問題

三.SE的內涵與特點

SE，是用來開發(fā)、運行、革新一個大規(guī)模復雜系統(tǒng)所需思想、程序、方法的總和（或總稱）。

SE強調以下基本觀點：

(1)整體性和系統(tǒng)化觀點（前提）

(2)總體最優(yōu)或平衡協(xié)調觀點（目的）

(3)多種方法綜合