《系統(tǒng)工程》課件第01章 系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述 初版

系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述知識(shí)點(diǎn)聚焦簡介系統(tǒng)、系統(tǒng)工程基本概念、類型特性、應(yīng)用領(lǐng)域、發(fā)展及應(yīng)用技術(shù)等；重點(diǎn)要求學(xué)生掌握系統(tǒng)工程的控制論科學(xué)、管理科學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)等基礎(chǔ)技術(shù)內(nèi)容，為后續(xù)課程奠定基礎(chǔ)。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述本章概述1系統(tǒng)的基本概念2系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能3系統(tǒng)工程的概念4系統(tǒng)工程的方法論5系統(tǒng)工程的技術(shù)內(nèi)容6知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)7習(xí)題81.1概述Overview概述系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述概述二十世紀(jì)四十年代開始，在美國產(chǎn)生了一門新的科學(xué)技術(shù)----系統(tǒng)工程。經(jīng)過二十幾年的形成和發(fā)展，于六十年代在征服宇宙空間的實(shí)踐中確立了自己的體系。盡管目前它扔處在發(fā)展和逐步完善之中，但卻廣泛地引起各國的重視與應(yīng)用?，F(xiàn)在美、俄、英、日等國政府部門都設(shè)有專門機(jī)構(gòu)從事系統(tǒng)工程及其應(yīng)用，一些大型企業(yè)，廠家也都設(shè)立系統(tǒng)工程研究機(jī)構(gòu)，他們?yōu)檎?、企業(yè)、廠家制定各種可供選擇使用的方案，并協(xié)助實(shí)施所選擇的方案，因此，人們常稱他們是決策部門的智囊團(tuán)。美國從1964年起每年都舉行系統(tǒng)工程年會(huì)，出版專刊，1965年出版了《系統(tǒng)工程手冊(cè)》其中包括系統(tǒng)工程的方法論、系統(tǒng)環(huán)境、系統(tǒng)元件、系統(tǒng)理論、系統(tǒng)技術(shù)、系統(tǒng)數(shù)學(xué)等理論技術(shù)。1965年英國的蘭開斯特大學(xué)也成立了系統(tǒng)工程系。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述六十年代末，日本深感缺乏系統(tǒng)工程人材，繼而從美國引進(jìn)了這方面的技術(shù)與資料。七十年代初期出版了“系統(tǒng)工學(xué)講座”叢書，到1975午己培養(yǎng)出系統(tǒng)工程師十一萬人。我國從1962年在錢學(xué)森等同志倡導(dǎo)與支持下，開展了對(duì)尖揣技術(shù)科學(xué)管理的系統(tǒng)工程方法的探討，1964年華羅庚教授提出了統(tǒng)籌和優(yōu)選法。他們都進(jìn)行了試點(diǎn)，取得了良好成果。尤其近些年來，為加速實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新社會(huì)的變革，系統(tǒng)工程這門技術(shù)已普遍地得到了國內(nèi)各行各業(yè)的重視。實(shí)踐證明：領(lǐng)導(dǎo)機(jī)關(guān)采用系統(tǒng)工程，提高了組織和管理水平，企業(yè)部門采用了系統(tǒng)工程，改革了傳統(tǒng)的管理方法，提高了企業(yè)生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量；軍事上采用了優(yōu)選工程，降低了預(yù)算，縮短了運(yùn)轉(zhuǎn)周期；科技界采用了系統(tǒng)工程，使老學(xué)科煥發(fā)了青春，新成果獲得了優(yōu)化；高等學(xué)校設(shè)立了系統(tǒng)工程專業(yè)，為整個(gè)社會(huì)的變革培養(yǎng)出組織和管理的急需人才。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述實(shí)際上，人類很早就有了系統(tǒng)思想的萌芽，主要表現(xiàn)在對(duì)整體、組織、結(jié)構(gòu)等概念的認(rèn)識(shí)。我國是一個(gè)具有數(shù)千年文明史的古國，在豐富的歷史寶庫中，可以找到很多有關(guān)系統(tǒng)的樸素思想。古代天文、軍事、工程、醫(yī)藥等方面的知識(shí)和成就，都在不同程度上反映了系統(tǒng)工程的思想。我國古代天文學(xué)家為發(fā)展原始農(nóng)牧業(yè)，很早就關(guān)心天象的變化，把宇宙作為一個(gè)超系統(tǒng)，探討了它的結(jié)構(gòu)、變化和發(fā)展，揭示了天體運(yùn)行與季節(jié)變化的聯(lián)系，編制出歷法和指導(dǎo)農(nóng)事活動(dòng)的二十四節(jié)氣。古代農(nóng)事著作，如《管子·地員》、《詩經(jīng)·七月》等，對(duì)農(nóng)作物與種子、地形、土壤、水分、肥料、季節(jié)、氣候諸因素的關(guān)系，都有辯證思維的論述。我國古代人民對(duì)人體系統(tǒng)方面也很早就有了認(rèn)識(shí)和研究。我國古代最著名的醫(yī)學(xué)典籍《內(nèi)經(jīng)》，根據(jù)陰陽五行的樸素辯證法，把自然界和人體看成是由五種要素相生相克、相互制約而組成的有秩序、有組織的整體?！秲?nèi)經(jīng)》和其他古代醫(yī)學(xué)中的藏象、病理、氣血、津液、經(jīng)絡(luò)等學(xué)說，以及在此基礎(chǔ)上建立起來的辨證論治，都充分體現(xiàn)了系統(tǒng)工程思想。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述我國古代的系統(tǒng)思想還反映在軍事理論方面。公元前5世紀(jì)春秋末期，著名軍事家孫武在他的《孫子兵法》中，闡述了不少樸素的系統(tǒng)思想和謀略。《孫子兵法》中“經(jīng)五事”從道、天、地、將、法五個(gè)方面來分析戰(zhàn)爭的全局，這里所講的“道”，就是要內(nèi)修德政，注重戰(zhàn)爭是否有理，有道之國、有道之兵、得到人民的支持，才是勝利之本。此外，還有天時(shí)、地利的客觀條件；而將領(lǐng)的才智、威信狀況，士兵是否訓(xùn)練有素，紀(jì)律、賞罰是否嚴(yán)明，糧道是否暢通等則是主觀條件。依據(jù)“五事”推論出“七計(jì)”，指出“經(jīng)之以五事，校之以計(jì)，而索其情”。《孫子兵法》是一部揭示戰(zhàn)爭規(guī)律的杰作，對(duì)戰(zhàn)爭系統(tǒng)的各個(gè)層次、各個(gè)方面以及它們的內(nèi)在聯(lián)系都進(jìn)行了全面分析和論述，從而在整體上構(gòu)成了對(duì)戰(zhàn)爭規(guī)律性的認(rèn)識(shí)。據(jù)說日本許多系統(tǒng)工程學(xué)者和管理學(xué)家，都熱衷于研究《孫子兵法》，把其思想用于現(xiàn)代管理之中。他們認(rèn)為，《孫子兵法》中關(guān)于運(yùn)籌謀略、對(duì)抗策略的論述極其精辟，在2000多年后的今天仍然是適用的。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述我國古代勞動(dòng)人民很早就已經(jīng)把系統(tǒng)思想運(yùn)用于改造自然的社會(huì)實(shí)踐中去。這方面的事例很多，如戰(zhàn)國時(shí)期(公元前250年)秦國人李冰任蜀郡太守后，主持修建了馳名中外的四川都江堰水利工程。該項(xiàng)工程包括三個(gè)主要部分：“魚嘴”是岷江分洪工程，“飛沙堰”是分洪排沙工程，“寶瓶口”是引水工程，三個(gè)部分巧妙地結(jié)合成為一個(gè)工程整體。根據(jù)今天的試驗(yàn)，工程的排沙、引水、防洪等方面都做了精確的數(shù)量分析，使工程兼有防洪、灌溉、漂木、行舟等多種功能。由于在渠道上設(shè)置了水尺測量水位，合理控制了分水流量，不僅分導(dǎo)了洶涌流急的岷江而化害為利，還利用分洪工程有節(jié)制地灌溉了14個(gè)縣的幾百畝田地；工程不僅在施工時(shí)期有一套管理辦法，還建立了維修保養(yǎng)制度，每年按規(guī)定淘沙修堤，使工程長久穩(wěn)固，至今仍能充分發(fā)揮其效益。三大主體工程和120個(gè)附屬渠堰工程，形成了一個(gè)協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)的工程總體，體現(xiàn)了非常完善的整體觀念、優(yōu)化方法和發(fā)展的系統(tǒng)思路，即使從現(xiàn)在的觀點(diǎn)看，仍不愧為是世界上一項(xiàng)宏偉的水利建設(shè)工程。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述所有這些都說明人類在知道系統(tǒng)工程之前，在社會(huì)實(shí)踐中就已經(jīng)進(jìn)行辯證的系統(tǒng)思維了，并應(yīng)用樸素的系統(tǒng)思想改造自然與社會(huì)。當(dāng)然，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展對(duì)系統(tǒng)思想的方法和實(shí)踐產(chǎn)生了重大影響，具體表現(xiàn)在：①現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的成就使得系統(tǒng)思想方法定量化，成為一套具有數(shù)學(xué)理論，能夠定量處理系統(tǒng)各組成部分聯(lián)系和關(guān)系的科學(xué)方法；②現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的成就和發(fā)展，為系統(tǒng)思想方法的實(shí)際運(yùn)用提供了強(qiáng)有力的計(jì)算工具——電子計(jì)算機(jī)?？傊到y(tǒng)思想在辯證唯物主義那里取得了哲學(xué)的表達(dá)形式，在運(yùn)籌學(xué)和其他學(xué)科中取得定量的表達(dá)方式，并在系統(tǒng)工程應(yīng)用中不斷充實(shí)自己實(shí)踐的內(nèi)容，系統(tǒng)思想方法從一種哲學(xué)思維逐步形成為專門的科學(xué)——系統(tǒng)科學(xué)。1.1.2系統(tǒng)的基本概念SystemBasicConcept系統(tǒng)的特征系統(tǒng)的分類系統(tǒng)的概念系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述1.1.1系統(tǒng)的概念定義在自然界和人類社會(huì)中，可以說任何事物都是以系統(tǒng)的形式存在的，每個(gè)所要研究的問題對(duì)象都可以被看成是一個(gè)系統(tǒng)。人們?cè)谡J(rèn)識(shí)客觀事物或改造客觀事物的過程中，用綜合分析的思維方式看待事物，根據(jù)事物內(nèi)在的、本質(zhì)的、必然的聯(lián)系，從整體的角度進(jìn)行分析和研究，這類事物就被看成為一個(gè)系統(tǒng)。系統(tǒng)一詞最早出現(xiàn)于古希臘語中，原意是指事物中共性部分和每一事物應(yīng)占據(jù)的位置，也就是部分組成的整體的意思。中文字面意思是聯(lián)系和統(tǒng)一的含義。系統(tǒng)概念同任何其他認(rèn)識(shí)范疇一樣，描述的是一種理想的客體，而這一客體在形式上表現(xiàn)為諸要素的集合。為此，許多學(xué)者給出了不同形式的定義，如我國系統(tǒng)科學(xué)界對(duì)系統(tǒng)通用的定義是：系統(tǒng)是由相互作用和相互依賴的若干組成部分(要素)結(jié)合而成的、具有特定功能的有機(jī)整體。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述從上述系統(tǒng)的定義可以看出，系統(tǒng)必須具備三個(gè)條件：第一是系統(tǒng)必須由兩個(gè)以上的要素(部分、元素)所組成，要素是構(gòu)成系統(tǒng)的最基本單位，因而也是系統(tǒng)存在的基礎(chǔ)和實(shí)際載體，系統(tǒng)離開了要素就不稱其為系統(tǒng)；第二是要素與要素之間存在著一定的有機(jī)聯(lián)系，從而在系統(tǒng)的內(nèi)部和外部形成一定的結(jié)構(gòu)或秩序，任一系統(tǒng)又是它所從屬的一個(gè)更大系統(tǒng)的組成部分(要素)，這樣，系統(tǒng)整體與要素、要素與要素、整體與環(huán)境之間，存在著相互作用和相互聯(lián)系的機(jī)制；第三是任何系統(tǒng)都有特定的功能，這是整體具有不同于各個(gè)組成要素的新功能，這種新功能是由系統(tǒng)內(nèi)部的有機(jī)聯(lián)系和結(jié)構(gòu)所決定的。任何事物都是系統(tǒng)與要素的對(duì)立統(tǒng)一體，系統(tǒng)與要素的對(duì)立統(tǒng)一是客觀事物的本質(zhì)屬性和存在方式，它們相互依存、互為條件，在事物的運(yùn)動(dòng)和變化中，系統(tǒng)和要素總是相互伴隨而產(chǎn)生、相互作用而變化，它們的相互作用有如下三方面。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述1)系統(tǒng)通過整體作用支配和控制要素當(dāng)系統(tǒng)處于平衡穩(wěn)定條件時(shí)，系統(tǒng)通過其整體作用來控制和決定各個(gè)要素在系統(tǒng)中的地位、排列順序、作用的性質(zhì)和范圍的大小，統(tǒng)率著各個(gè)要素的特性和功能，協(xié)調(diào)著各個(gè)要素之間的數(shù)量比例關(guān)系等。在系統(tǒng)整體中，每個(gè)要素以及要素之間的相互關(guān)系都由系統(tǒng)所決定。系統(tǒng)整體穩(wěn)定，要素也穩(wěn)定；當(dāng)系統(tǒng)整體的特性和功能發(fā)生變化，要素以及要素之間的關(guān)系也隨之產(chǎn)生變化。例如，一個(gè)企業(yè)管理組織系統(tǒng)的整體功能，決定和支配著作為要素的生產(chǎn)、銷售、財(cái)務(wù)、人事、科技開發(fā)等各分系統(tǒng)的地位、作用和它們之間的關(guān)系。為使管理組織的整體效益最佳，就要求各分系統(tǒng)必須充分發(fā)揮各自的功能，就要對(duì)各分系統(tǒng)之間的關(guān)系進(jìn)行控制與協(xié)調(diào)，并要求各分系統(tǒng)充分發(fā)揮各自的功能。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述2)要素通過相互作用決定系統(tǒng)的特性和功能一般地說，要素對(duì)系統(tǒng)的作用有兩種可能趨勢(shì)。一種是如果要素的組成成分和數(shù)量具有一種協(xié)調(diào)、適應(yīng)的比例關(guān)系，就能夠維持系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)平衡和穩(wěn)定，并促使系統(tǒng)走向組織化、有序化；一種是如果兩者的比例發(fā)生變化，使要素相互之間出現(xiàn)不協(xié)調(diào)、不適應(yīng)的比例關(guān)系，就會(huì)破壞系統(tǒng)的平衡和穩(wěn)定，甚至使系統(tǒng)衰退、崩潰和消亡。3)系統(tǒng)和要素的概念是相對(duì)的由于事物生成和發(fā)展的無限性，系統(tǒng)和要素的區(qū)別是相對(duì)的。由要素組成的系統(tǒng)，又是較高一級(jí)系統(tǒng)的組成部分，在這個(gè)更大系統(tǒng)中是一個(gè)要素，同時(shí)它本身又是較低一級(jí)組成要素的系統(tǒng)。例如，某企業(yè)(總廠)是以幾個(gè)分廠的要素組成的系統(tǒng)，而此總廠又是更大系統(tǒng)企業(yè)集團(tuán)的一個(gè)組成要素。正是由于系統(tǒng)和要素地位與性質(zhì)關(guān)系的相互轉(zhuǎn)化，構(gòu)成了物質(zhì)世界一級(jí)套一級(jí)的等級(jí)性。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述1.1.4系統(tǒng)的特征明確系統(tǒng)的特征，是人們認(rèn)識(shí)系統(tǒng)、研究系統(tǒng)、掌握系統(tǒng)的關(guān)鍵。系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備整體性、關(guān)聯(lián)性、目的性、環(huán)境適應(yīng)性、動(dòng)態(tài)性、有序性等幾個(gè)特征。1)整體性系統(tǒng)的整體性主要表現(xiàn)為系統(tǒng)的整體功能，系統(tǒng)的功能不是各組成要素功能的簡單疊加，也不是由組成要素簡單地拼湊，而是呈現(xiàn)出各組成要素所沒有的新功能，可概括地表達(dá)為“系統(tǒng)整體不等于其組成部分之和”，而是“整體大于部分之和”，即明確系統(tǒng)的特征，是人們認(rèn)識(shí)系統(tǒng)、研究系統(tǒng)、掌握系統(tǒng)的關(guān)鍵。系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備整體性、關(guān)聯(lián)性、目的性、環(huán)境適應(yīng)性、動(dòng)態(tài)性、有序性等幾個(gè)特征。1)整體性系統(tǒng)的整體性主要表現(xiàn)為系統(tǒng)的整體功能，系統(tǒng)的功能不是各組成要素功能的簡單疊加，也不是由組成要素簡單地拼湊，而是呈現(xiàn)出各組成要素所沒有的新功能，可概括地表達(dá)為“系統(tǒng)整體不等于其組成部分之和”，而是“整體大于部分之和”，即（1-1）式中：Fs為系統(tǒng)的整體功能；Fi為各要素的功能，i=1，2，…，n。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述由于這種整體功能不是各要素所單獨(dú)具有的，因此對(duì)于各要素來說，整體功能的產(chǎn)生就不僅是一種數(shù)量上的增加，更表現(xiàn)為一種質(zhì)變，系統(tǒng)整體的質(zhì)不同于各要素的質(zhì)。馬克思和恩格斯曾以協(xié)作分工和工場手工業(yè)，機(jī)器和大工業(yè)生產(chǎn)中，不同的系統(tǒng)存在著不同效應(yīng)的事實(shí)，指出，“許多人協(xié)作，許多力量融合為一個(gè)總的力量”，“就造成了一種‘新的力量’，這種力量和它的一個(gè)個(gè)力量的總和有本質(zhì)的差別”。這種‘新的力量’是單個(gè)要素所不具有的。之所以如此，是因?yàn)樵谙到y(tǒng)整體的各個(gè)組成部分之間，相互聯(lián)系和相互作用形成一種協(xié)同作用；只有通過協(xié)同作用，系統(tǒng)的整體功能才能顯現(xiàn)。系統(tǒng)的整體原則對(duì)現(xiàn)代化管理工作具有重要指導(dǎo)意義，其主要作用有如下三方面。(1)依據(jù)確定的管理目標(biāo)，從管理的整體出發(fā)，把管理要素組成為一個(gè)有機(jī)的系統(tǒng)，協(xié)調(diào)并統(tǒng)一管理中諸要素的功能，使系統(tǒng)功能產(chǎn)生放大效應(yīng)，發(fā)揮出管理系統(tǒng)的整體優(yōu)化功能。(2)把不斷提高管理要素的功能，作為改善管理系統(tǒng)整體功能的基礎(chǔ)。一般是從提高組成要素的基本素質(zhì)入手，按照系系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述統(tǒng)整體目標(biāo)的要求，不斷提高各個(gè)部門特別是關(guān)鍵部門或薄弱部門的功能素質(zhì)，并強(qiáng)調(diào)局部服從整體，從而實(shí)現(xiàn)管理系統(tǒng)的最佳整體功能。(3)改善和提高管理系統(tǒng)的整體功能，不僅要注重發(fā)揮各個(gè)組成要素的功能，更重要的是要調(diào)整要素的組織形式，建立合理結(jié)構(gòu)，促使管理系統(tǒng)整體功能優(yōu)化。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述2)相關(guān)性系統(tǒng)內(nèi)的各要素是相互作用而又相互聯(lián)系的。整體性確定系統(tǒng)的組成要素，相關(guān)性則說明這些組成要素之間的關(guān)系。系統(tǒng)中任一要素與存在于該系統(tǒng)中的其他要素是互相關(guān)聯(lián)又互相制約的，它們之間的某一要素如果發(fā)生了變化，則其他相關(guān)聯(lián)的要素也要相應(yīng)地改變和調(diào)整，從而保持系統(tǒng)整體的最佳狀態(tài)。貝塔朗菲用一組聯(lián)立微分方程描述了系統(tǒng)的相關(guān)性，即(1-2)系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述式中：分別為1，2，…，n個(gè)要素的特征；t為時(shí)間；表示相應(yīng)的函數(shù)關(guān)系。公式(1-2)表明，系統(tǒng)任一要素隨時(shí)間的變化是系統(tǒng)所有要素的函數(shù)，即任一要素的變化會(huì)引起其他要素的變化以至整個(gè)系統(tǒng)的變化。系統(tǒng)的相關(guān)性原則對(duì)現(xiàn)代化管理工作的指導(dǎo)意義表現(xiàn)在以下三個(gè)方面。(1)在實(shí)際管理工作中，若想改變某些不合要求的要素時(shí)，必須注意考察與之相關(guān)要素的影響，使這些相關(guān)要素得以相應(yīng)的變化。通過各要素發(fā)展變化的同步性，可以使各要素之間相互協(xié)調(diào)與匹配，從而增強(qiáng)協(xié)同效應(yīng)，以提高管理系統(tǒng)的整體功能。(2)管理系統(tǒng)內(nèi)部諸要素之間的相關(guān)性不是靜態(tài)的，而是動(dòng)態(tài)的。要素之間的相關(guān)作用是隨時(shí)間變化的，因此必須把管理系統(tǒng)視為動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，在動(dòng)態(tài)中認(rèn)識(shí)和把握系統(tǒng)的整體性，在動(dòng)態(tài)中協(xié)調(diào)要素與要素、要素與整體的關(guān)系?，F(xiàn)代化管理的系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述實(shí)質(zhì)就是把握管理要素在運(yùn)動(dòng)變化情況下，有效地進(jìn)行組織調(diào)節(jié)和控制，以實(shí)現(xiàn)最佳效益的過程。(3)管理系統(tǒng)的組成要素，既包括系統(tǒng)層次間的縱向相關(guān)，也包括各組成要素的橫向相關(guān)。協(xié)調(diào)好各要素的縱向?qū)哟蜗嚓P(guān)和要素之間的橫向相關(guān)，才能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的整體功能最優(yōu)。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述3)目的性“目的”是指人們?cè)谛袆?dòng)中所要達(dá)到的結(jié)果和意愿。人工系統(tǒng)和復(fù)合系統(tǒng)都有一定的目的性，要達(dá)到既定的目的，系統(tǒng)必須具有一定功能。沒有目的的系統(tǒng)不屬于系統(tǒng)工程的研究對(duì)象，自然系統(tǒng)不存在目的，但有功能，所有目的性只是人工系統(tǒng)和復(fù)合系統(tǒng)所有，而功能是所有系統(tǒng)都有。例如企業(yè)的經(jīng)營管理系統(tǒng)，在限定的資源和現(xiàn)有職能機(jī)構(gòu)的配合下，它的目的就是為了完成或超額完成生產(chǎn)經(jīng)營計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)規(guī)定的質(zhì)量、品種、成本、利潤等指標(biāo)。系統(tǒng)的目的性原則是要求人們正確地確定系統(tǒng)的目標(biāo)，從而用各種調(diào)節(jié)手段把系統(tǒng)導(dǎo)向預(yù)定的目標(biāo)，達(dá)到系統(tǒng)整體最優(yōu)的目的?，F(xiàn)代化管理的目標(biāo)管理(ManagementByObjectives，簡稱MBO)，就是在系統(tǒng)目的性原則指導(dǎo)下，使企業(yè)適應(yīng)市場變化，將經(jīng)營目標(biāo)的各項(xiàng)管理工作協(xié)調(diào)起來，完善經(jīng)濟(jì)責(zé)任制，體現(xiàn)現(xiàn)代企業(yè)管理的系統(tǒng)化、科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化和制度化。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述4)環(huán)境適應(yīng)性環(huán)境是指存在于系統(tǒng)以外事物(包含物質(zhì)、能量、信息)的總稱，也可以說系統(tǒng)的所有外部事物就是環(huán)境。所以，系統(tǒng)時(shí)刻處于環(huán)境之中，環(huán)境是一種更高級(jí)的、更復(fù)雜的系統(tǒng)，在某些情況下，環(huán)境會(huì)限制系統(tǒng)功能的發(fā)揮。環(huán)境的變化對(duì)系統(tǒng)有很大的影響，系統(tǒng)與環(huán)境是相互依存的，系統(tǒng)必然要與外部環(huán)境產(chǎn)生物質(zhì)的、能量的和信息的交換，因此，系統(tǒng)必須適應(yīng)外部環(huán)境的變化。能夠經(jīng)常與外部環(huán)境保持最佳適應(yīng)狀態(tài)的系統(tǒng)才是理想的系統(tǒng)，不能適應(yīng)環(huán)境變化的系統(tǒng)是難以存在的。一個(gè)企業(yè)必須經(jīng)常了解同行業(yè)企業(yè)的動(dòng)向、用戶和外貿(mào)的要求、市場需求等環(huán)境信息，并從許多經(jīng)營方案中選取最佳決策，否則它就不能生存。系統(tǒng)所處的環(huán)境又是系統(tǒng)的限制條件，或者稱為約束條件。環(huán)境對(duì)系統(tǒng)的作用表現(xiàn)為對(duì)系統(tǒng)的輸入，系統(tǒng)在特定環(huán)境下對(duì)輸入進(jìn)行工作，就產(chǎn)生了輸出，把輸入轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵觯@就是系統(tǒng)的功能。系統(tǒng)又可理解為把輸入轉(zhuǎn)換為輸出的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，如圖1.1所示。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述從辯證唯物主義關(guān)于客觀事物發(fā)展中外因與內(nèi)因辯證關(guān)系的原理出發(fā)，決不能認(rèn)為系統(tǒng)能夠脫離環(huán)境而獨(dú)立存在，它是處于與環(huán)境的密切聯(lián)系之中，它既要通過環(huán)境的輸入受到環(huán)境的約束，又要通過對(duì)環(huán)境的輸出而對(duì)環(huán)境施加影響。由于客觀事物的發(fā)展要經(jīng)過量變到質(zhì)變的過程，所以當(dāng)系統(tǒng)處于量變階段時(shí)，系統(tǒng)與環(huán)境之間的關(guān)系是相對(duì)穩(wěn)定的，這就表現(xiàn)為系統(tǒng)對(duì)于環(huán)境的適應(yīng)性。因此，從本質(zhì)上說，系統(tǒng)對(duì)于環(huán)境的適應(yīng)性，可以說是系統(tǒng)穩(wěn)定性在系統(tǒng)外部關(guān)系上的表現(xiàn)。圖1.1系統(tǒng)與環(huán)境的關(guān)系系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述系統(tǒng)與環(huán)境因素是密切交織的，在確定系統(tǒng)的具體環(huán)境因素時(shí)，往往會(huì)遇到一定的困難，即如何明確系統(tǒng)與環(huán)境的邊界問題。邊界就是把系統(tǒng)和環(huán)境分割開的設(shè)想界線，它并不是嚴(yán)格不變的。例如，若以企業(yè)及其活動(dòng)作為一個(gè)經(jīng)營系統(tǒng)，則系統(tǒng)主要包括的是人力、資金、廠房、原材料和設(shè)備等，環(huán)境主要包括的是用戶、競爭者或協(xié)作者、政府法令、市場信譽(yù)、污染以及技術(shù)發(fā)展水平等。這些因素究竟是劃歸系統(tǒng)還是劃歸環(huán)境，劃歸的比例是多少，需要按所解決的問題來確定。例如，對(duì)于技術(shù)發(fā)展水平來說，當(dāng)考慮到投入產(chǎn)出率時(shí)應(yīng)劃歸到系統(tǒng)內(nèi)部，而在考慮科學(xué)技術(shù)對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響時(shí)則應(yīng)劃歸到環(huán)境。可以通過系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)與環(huán)境對(duì)系統(tǒng)的輸入以及系統(tǒng)對(duì)于環(huán)境輸出的相互關(guān)系，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行內(nèi)部描述和外部描述。通過輸入與輸出來描述系統(tǒng)變量的方法，稱為系統(tǒng)的外部描述?！昂谙淅碚摗本褪窃谙到y(tǒng)外部描述的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種考察系統(tǒng)的方法。根據(jù)黑箱理論，可以將系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)認(rèn)識(shí)不清的復(fù)雜對(duì)象看做是一個(gè)黑箱，把外部對(duì)它的作用看做是輸入，而把它對(duì)外部的作用看做是輸出。通過研究任何一個(gè)“黑箱”系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述輸入和輸出的相互關(guān)系，即使不知道這個(gè)“黑箱”的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、狀態(tài)，也可以按照輸入和輸出的情況來預(yù)測“黑箱”的行為。系統(tǒng)的內(nèi)部描述，就是通過系統(tǒng)的狀態(tài)變量來描述輸入與輸出的一種考察系統(tǒng)的方法。以工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)系統(tǒng)為例，企業(yè)的生產(chǎn)要靠來自環(huán)境的資源(人力、物力、財(cái)力)等輸入因素，通過生產(chǎn)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)為市場提供各種產(chǎn)品和服務(wù)，既可通過資源等輸入因素以及產(chǎn)品等輸出因素的變動(dòng)情況來分析企業(yè)的生產(chǎn)情況(外部描述)，也可根據(jù)企業(yè)的生產(chǎn)情況來分析資源的輸入狀態(tài)并預(yù)測企業(yè)的生產(chǎn)產(chǎn)量(內(nèi)部描述)。堅(jiān)持環(huán)境適應(yīng)性原則，就是說不僅要注意系統(tǒng)內(nèi)各要素之間相關(guān)性的調(diào)節(jié)，而且要考慮系統(tǒng)與環(huán)境的關(guān)系，只有系統(tǒng)內(nèi)部關(guān)系和外部關(guān)系相互協(xié)調(diào)、統(tǒng)一，才能全面地發(fā)揮出系統(tǒng)的整體功能，保證系統(tǒng)整體向最優(yōu)化方向發(fā)展。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述5)動(dòng)態(tài)性物質(zhì)與運(yùn)動(dòng)是密不可分的，各種物質(zhì)的特性、形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能及其規(guī)律性，都是通過運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)出來的，要認(rèn)識(shí)物質(zhì)首先要研究物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性使其具有生命周期。開放系統(tǒng)和外界環(huán)境有物質(zhì)、能量和信息的交換，系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)也可以隨時(shí)間變化。系統(tǒng)的發(fā)展是一個(gè)有方向性的運(yùn)動(dòng)過程。6)有序性由于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和層次的動(dòng)態(tài)演變有某種方向性，因而使系統(tǒng)具有有序性的特點(diǎn)，系統(tǒng)的有序性可以表述為，系統(tǒng)是由較低級(jí)的子系統(tǒng)組成，而該系統(tǒng)又是更大系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)。系統(tǒng)的有序性揭示了系統(tǒng)與系統(tǒng)之間存在著包含、隸屬、支配、權(quán)威、服從的關(guān)系；系統(tǒng)的有序性也說明了其具有傳遞性。依據(jù)有序性可以將一個(gè)系統(tǒng)劃分到最小的單元。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述1.1.3系統(tǒng)的分類明確系統(tǒng)的特征，是人們認(rèn)識(shí)系統(tǒng)、研究系統(tǒng)、掌握系統(tǒng)的關(guān)鍵。系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備整體性、關(guān)聯(lián)性、目的性、環(huán)境適應(yīng)性、動(dòng)態(tài)性、有序性等幾個(gè)特征。1)整體性系統(tǒng)的整體性主要表現(xiàn)為系統(tǒng)的整體功能，系統(tǒng)的功能不是各組成要素功能的簡單疊加，也不是由組成要素簡單地拼湊，而是呈現(xiàn)出各組成要素所沒有的新功能，可概括地表達(dá)為“系統(tǒng)整體不等于其組成部分之和”，而是“整體大于部分之和”，即前述分析了系統(tǒng)的概念和特性，在自然界和人類社會(huì)中系統(tǒng)和系統(tǒng)類型的問題是普遍存在的。概括的分為自然系統(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)和靜態(tài)系統(tǒng)、封閉系統(tǒng)與開放系統(tǒng)。1)自然系統(tǒng)與人造系統(tǒng)所謂自然系統(tǒng)就是說它的組成單元是自然物，它的特點(diǎn)是自然形成的。人造系統(tǒng)是人為產(chǎn)生的系統(tǒng)，人造系統(tǒng)包括三種類型，一是由人們從加工自然物中獲得系統(tǒng)，如工具、儀器、設(shè)備、工業(yè)工程系統(tǒng)；二是由一定的制度、組織、程序等構(gòu)成的管理和社會(huì)系統(tǒng)；三是根據(jù)人們對(duì)自然現(xiàn)象和社會(huì)現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)而發(fā)現(xiàn)和建立起來的學(xué)科體系。實(shí)際上，大多數(shù)系統(tǒng)是自然系統(tǒng)與人造系統(tǒng)相結(jié)合的復(fù)合系統(tǒng)。因?yàn)榈饺涨盀橹谷藗兯芯康南到y(tǒng)都離不開人。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述2)開放系統(tǒng)與封閉系統(tǒng)大部分的系統(tǒng)為開放系統(tǒng)，也就是說它們將材料、能量或情報(bào)與其環(huán)境交換，例如一個(gè)公司或一個(gè)廠家就是一個(gè)開放系統(tǒng)。若無任何形式的能量(如情報(bào)、熱量、實(shí)質(zhì)材料)輸入或輸出，此系統(tǒng)便是封閉系統(tǒng)。若將相互作用系統(tǒng)的環(huán)境分開，而后把造成能量、材料或情報(bào)相互交換的環(huán)境部分視為一個(gè)系統(tǒng)，則一個(gè)開放系統(tǒng)可分成兩個(gè)封閉系統(tǒng)。3)實(shí)體系統(tǒng)與概念系統(tǒng)從系統(tǒng)構(gòu)成要素的方式來看，系統(tǒng)可以分為實(shí)體系統(tǒng)和概念系統(tǒng)。實(shí)體系統(tǒng)是指以礦物、生物、機(jī)械、能量和人等實(shí)體為構(gòu)成要素所組成的系統(tǒng)，如機(jī)械系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等。概念系統(tǒng)是指以概念、原理、原則、方法、制度、程序等非物質(zhì)實(shí)體為構(gòu)成要素所組成的系統(tǒng)。如管理系統(tǒng)、教育系統(tǒng)、國民經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)等。在實(shí)際生活中，實(shí)體系統(tǒng)往往會(huì)與概念系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)體系統(tǒng)是概念系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，而概念系統(tǒng)又為實(shí)體系統(tǒng)提供指導(dǎo)和服務(wù)。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述4)可適應(yīng)系統(tǒng)和不可適應(yīng)系統(tǒng)能適應(yīng)環(huán)境改變的系統(tǒng)稱可適應(yīng)系統(tǒng)，即環(huán)境的改變所引起的系統(tǒng)反應(yīng)(決策)便形成了新的系統(tǒng)狀態(tài)。例如一個(gè)公司就可視為一個(gè)適應(yīng)系統(tǒng)，它經(jīng)由時(shí)間的變遷，屬性就有其不同的價(jià)值。因此，由觀察屬性的當(dāng)期價(jià)值就可說明系統(tǒng)的狀態(tài)。例如，通過觀察利潤、欠撥量、生產(chǎn)量等就看出一個(gè)公司的經(jīng)營狀態(tài)。經(jīng)不起環(huán)境改變或震蕩的系統(tǒng)稱為不適應(yīng)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)在所論環(huán)境下是沒有生命力的。比如，一個(gè)企業(yè)要不斷了解同類型企業(yè)的動(dòng)向，產(chǎn)業(yè)界的動(dòng)向及市場的需求等，并從多種經(jīng)營方案中選取最優(yōu)的經(jīng)營決策，以便適應(yīng)環(huán)境的變化，達(dá)到企業(yè)設(shè)定的目的，這樣的系統(tǒng)就是一個(gè)可適應(yīng)環(huán)境的系統(tǒng)。否則就是一個(gè)不適應(yīng)系統(tǒng)。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述5)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)和靜態(tài)系統(tǒng)從系統(tǒng)的狀態(tài)是否隨時(shí)間變化來考慮，可將其分為靜態(tài)系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。靜態(tài)系統(tǒng)是指決定系統(tǒng)的特性的因素不隨時(shí)間推移而變化的系統(tǒng)，而動(dòng)態(tài)系統(tǒng)是指這些因素隨時(shí)間推移而變化的系統(tǒng)。人體系統(tǒng)、企業(yè)系統(tǒng)便是動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，人體內(nèi)的溫度、血壓以及其它參數(shù)，企業(yè)的供、產(chǎn)、銷、等各環(huán)節(jié)實(shí)際上均處于經(jīng)常的變動(dòng)之中。1.1.5系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能SystemStructureandFunction系統(tǒng)的功能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)概述系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述概述明確系統(tǒng)的特征，是人們認(rèn)識(shí)系統(tǒng)、研究系統(tǒng)、掌握系統(tǒng)的關(guān)鍵。系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備整體性、關(guān)聯(lián)性、目的性、環(huán)境適應(yīng)性、動(dòng)態(tài)性、有序性等幾個(gè)特征。1)整體性系統(tǒng)的整體性主要表現(xiàn)為系統(tǒng)的整體功能，系統(tǒng)的功能不是各組成要素功能的簡單疊加，也不是由組成要素簡單地拼湊，而是呈現(xiàn)出各組成要素所沒有的新功能，可概括地表達(dá)為“系統(tǒng)整體不等于其組成部分之和”，而是“整體大于部分之和”，即系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能是系統(tǒng)科學(xué)的基本范疇，是一切系統(tǒng)不可分割的兩個(gè)方面。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是系統(tǒng)保持整體性及具有一定功能的內(nèi)在基礎(chǔ)，系統(tǒng)科學(xué)就是從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的觀點(diǎn)出發(fā)去研究整個(gè)客觀世界，探討系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能是理解系統(tǒng)的基本特性和系統(tǒng)方法應(yīng)用的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述①系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)明確系統(tǒng)的特征，是人們認(rèn)識(shí)系統(tǒng)、研究系統(tǒng)、掌握系統(tǒng)的關(guān)鍵。系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備整體性、關(guān)聯(lián)性、目的性、環(huán)境適應(yīng)性、動(dòng)態(tài)性、有序性等幾個(gè)特征。1)整體性系統(tǒng)的整體性主要表現(xiàn)為系統(tǒng)的整體功能，系統(tǒng)的功能不是各組成要素功能的簡單疊加，也不是由組成要素簡單地拼湊，而是呈現(xiàn)出各組成要素所沒有的新功能，可概括地表達(dá)為“系統(tǒng)整體不等于其組成部分之和”，而是“整體大于部分之和”，即系統(tǒng)具有層次結(jié)構(gòu)所謂結(jié)構(gòu)，是指系統(tǒng)內(nèi)部各組成要素之間的相互聯(lián)系、相互作用的方式或秩序，即各要素之間在時(shí)間或空間上排列和組合的具體形式。結(jié)構(gòu)是系統(tǒng)的普遍屬性，沒有無結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，也沒有離開系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。無論是宏觀世界還是微觀世界，一切物質(zhì)系統(tǒng)都無一例外地以一定結(jié)構(gòu)形式存在著、運(yùn)動(dòng)著和變化著。目前“結(jié)構(gòu)”一詞已被廣泛應(yīng)用到自然、社會(huì)和人的思維各領(lǐng)域中，在自然界領(lǐng)域，有宇宙結(jié)構(gòu)、生態(tài)環(huán)境結(jié)構(gòu)、人體結(jié)構(gòu)等；屬于社會(huì)領(lǐng)域的，有經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、區(qū)域結(jié)構(gòu)、企業(yè)結(jié)構(gòu)、組織結(jié)構(gòu)、人才結(jié)構(gòu)等；在思維領(lǐng)域方面，有邏輯結(jié)構(gòu)、概念結(jié)構(gòu)等?！敖Y(jié)構(gòu)”所揭示的是系統(tǒng)要素內(nèi)在的有機(jī)聯(lián)系形式，而系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在整體性上又有它的若干特點(diǎn)。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述1)穩(wěn)定性穩(wěn)定性是系統(tǒng)存在的一個(gè)基本特點(diǎn)。系統(tǒng)之所以能夠保持它的有序性，在于系統(tǒng)各要素之間有著穩(wěn)定的聯(lián)系。穩(wěn)定是指系統(tǒng)整體狀態(tài)能持續(xù)出現(xiàn)，可以靜態(tài)穩(wěn)定存在，也可以動(dòng)態(tài)穩(wěn)定存在。由于系統(tǒng)受到外界環(huán)境的干擾，有可能使系統(tǒng)偏離某一狀態(tài)而產(chǎn)生不穩(wěn)定，但一旦干擾消除，系統(tǒng)又可恢復(fù)原來的狀態(tài)，重新回到干擾前的穩(wěn)定狀態(tài)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，就是指系統(tǒng)總是趨向于保持某一狀態(tài)。系統(tǒng)中各要素之間，只有在穩(wěn)定的聯(lián)系情況下，才構(gòu)成系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。在系統(tǒng)中，各要素的穩(wěn)定聯(lián)系又可分為平衡結(jié)構(gòu)和非平衡結(jié)構(gòu)。凡是構(gòu)成系統(tǒng)的各要素之間的聯(lián)系排列方式保持相對(duì)不變的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，稱為平衡結(jié)構(gòu)，例如晶體結(jié)構(gòu)。這類系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的各個(gè)要素有固定位置，其結(jié)晶體的物性依晶體內(nèi)部原子或分子的排列方向而異，即各向異性，它的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性非常明顯，一旦晶體結(jié)構(gòu)形成，其系統(tǒng)內(nèi)部的分子和原子的相互作用就不會(huì)隨時(shí)間而改變。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述凡是系統(tǒng)的各組成要素對(duì)環(huán)境經(jīng)常保持著一定的活動(dòng)性，系統(tǒng)處于必須與環(huán)境不斷進(jìn)行物質(zhì)、能量、信息交換才能保持有序性的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，稱為非平衡結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)，與平衡結(jié)構(gòu)顯然不同，不僅各要素之間的相位可以改變，而且組成要素總是處于活動(dòng)狀態(tài)之中。這類結(jié)構(gòu)存在著兩種表現(xiàn)情況：一種是對(duì)有機(jī)程度高、結(jié)構(gòu)嚴(yán)密的系統(tǒng)而言的，該系統(tǒng)中各要素的結(jié)合雖不能隨意變動(dòng)，但卻與環(huán)境經(jīng)常進(jìn)行物質(zhì)和能量的交換，這就是結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定是非平衡系統(tǒng)能夠自我保持并對(duì)環(huán)境發(fā)揮作用的一個(gè)必要條件，例如生物體就屬于這類非平衡結(jié)構(gòu)。另一種情況是對(duì)那些非嚴(yán)密結(jié)構(gòu)系統(tǒng)而言的，構(gòu)成系統(tǒng)的各要素及其位置總是處于變動(dòng)中，例如，管理系統(tǒng)中的銷售系統(tǒng)，在一定時(shí)期內(nèi)由于銷售對(duì)象不斷地交換，使銷售活動(dòng)出現(xiàn)很大的隨機(jī)性。為了保持要素之間的有機(jī)聯(lián)系，可以通過數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法從整體上求出隨機(jī)現(xiàn)象所呈現(xiàn)的偶然規(guī)律，這種聯(lián)系方式也是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的一種表現(xiàn)。一般認(rèn)為：社會(huì)系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、企業(yè)系統(tǒng)、交通運(yùn)輸系統(tǒng)等人造系統(tǒng)，都屬于動(dòng)態(tài)穩(wěn)定型的非平衡結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述圖1.2系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)2)層次性根據(jù)波爾丁(E.E.Boulding)的一般系統(tǒng)理論所描述的系統(tǒng)層次概念，以自然界所存在的系統(tǒng)為著眼點(diǎn)，把物理界、生物界及社會(huì)界的所有系統(tǒng)分為九個(gè)層次，并以此作為系統(tǒng)運(yùn)行的基本單元。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述(1)第一層次：此層次為靜態(tài)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。物理上討論的簡單力學(xué)系統(tǒng)，以及數(shù)學(xué)上討論的代數(shù)等描述的系統(tǒng)，大致都屬于這一層次的系統(tǒng)。只有準(zhǔn)確地描述了系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)，才有可能進(jìn)一步進(jìn)行動(dòng)態(tài)研究和系統(tǒng)功能分析。(2)第二層次：此層次為簡單動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。該系統(tǒng)的基本行為具有預(yù)先決定的、必然的運(yùn)動(dòng)方式，如太陽系中各行星的活動(dòng)規(guī)律、鐘擺的擺動(dòng)規(guī)律等。數(shù)學(xué)上的微分方程為這類系統(tǒng)的描述提供了工具和方法。(3)第三層次：此層次為反饋控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)與前述第一、二層次的簡單穩(wěn)定均衡系統(tǒng)的主要區(qū)別，在于它的系統(tǒng)內(nèi)還具有傳遞及處理信息的能力，并有反饋功能，導(dǎo)彈系統(tǒng)即為此類的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)?？刂评碚摰葹榇颂峁┝朔椒?。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述(4)第四層次：此層次為細(xì)胞系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有自我維持的功能，與環(huán)境間具有明顯的物質(zhì)交流和信息交流，是開放系統(tǒng)中最基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式或單元。它與前述三個(gè)系統(tǒng)層次相比，又增加了一個(gè)需要適應(yīng)環(huán)境的功能。(5)第五層次：此層次為原生社會(huì)系統(tǒng)。這類系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)具有將類似的部件加以組織，并使之具有承擔(dān)不同功能分工的能力，典型的例子是植物。例如，植物根、莖、葉的細(xì)胞，在分裂的初期，作為系統(tǒng)部件，它們的結(jié)構(gòu)并無本質(zhì)區(qū)別，但因其位置及執(zhí)行功能的差異，這些部件的功能逐漸特定化(分工)。(6)第六層次：此層次為動(dòng)物系統(tǒng)。該系統(tǒng)比植物系統(tǒng)又增加了移動(dòng)性的目的行為以及自我覺察的能力，具有更強(qiáng)的吸收信息的能力，如眼、耳等。動(dòng)物同時(shí)具有以腦為中心的神經(jīng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)起著將吸收的信息轉(zhuǎn)化為意識(shí)的組織者的作用，從而具有對(duì)接受的刺激做出反應(yīng)的能力。愈是高等的動(dòng)物，其行為愈不是對(duì)某一特定刺激的反應(yīng)，而是對(duì)其意識(shí)結(jié)構(gòu)或?qū)φw系統(tǒng)環(huán)境的觀點(diǎn)的反應(yīng)。因此，這類系統(tǒng)的行為比較難以預(yù)測，主要是由于意識(shí)參與了刺激與反應(yīng)的過程所造成的。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述(7)第七層次：此層次為人類系統(tǒng)。把人作為一個(gè)系統(tǒng)，除具備動(dòng)物系統(tǒng)所具有的全部特征外，還具有自我意識(shí)，這與動(dòng)物的自我覺察不同。人已躍進(jìn)到具有語言及記憶的境地，對(duì)外界信息具有吸收、解釋、創(chuàng)造記號(hào)的能力；而動(dòng)物系統(tǒng)的符號(hào)僅是作為警告性的反應(yīng)。(8)第八層次：此層次為人類社會(huì)系統(tǒng)。該系統(tǒng)由其他的系統(tǒng)層次加以組合而構(gòu)成，它關(guān)心信息的內(nèi)容和意義、系統(tǒng)的價(jià)值程度、人類情緒的表現(xiàn)等。(9)第九層次：此層次為超越系統(tǒng)。這是當(dāng)前尚不可知的系統(tǒng)，在宇宙間是否還有可能發(fā)展出比人類社會(huì)系統(tǒng)(指地球上)更高一層的超越系統(tǒng)，還有待探討。上述各層次系統(tǒng)的相對(duì)特性可用圖1.2描述。圖中層次高的系統(tǒng)除包含較低層次系統(tǒng)的特性外，還具有一些較低層次系統(tǒng)所沒有的特性。研究和理解系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的層次性，有助于人們根據(jù)各類系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次的特殊規(guī)律去進(jìn)行科學(xué)預(yù)測的決策，以便進(jìn)行合理調(diào)整和系統(tǒng)管理。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述3)開放性在系統(tǒng)世界中，任何類型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)都不會(huì)是絕對(duì)封閉和絕對(duì)靜態(tài)的，任何系統(tǒng)總存在于環(huán)境之中，總要與外界進(jìn)行能量、物質(zhì)、信息的交換，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)在這種交換過程中總是由量變到質(zhì)變，這就是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的開放性。任何系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)在本質(zhì)上是開放的，總處于不斷變化過程中，這是系統(tǒng)與變化著的外部環(huán)境相互作用的必然趨勢(shì)。只有堅(jiān)持系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的開放性觀點(diǎn)，才是分析事物的科學(xué)態(tài)度。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述4)相對(duì)性系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的層次性決定了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和要素之間的相對(duì)性，客觀世界是無限的，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式也是無限的。在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的無限層次中，高一級(jí)系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的要素，又包含著低一級(jí)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；復(fù)雜大系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的要素，又是一個(gè)簡單的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)與要素是相對(duì)于系統(tǒng)的等級(jí)和層次而言的。所以，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的層次性，決定了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與要素的相對(duì)性。樹立這個(gè)觀點(diǎn)，使人們?cè)谡J(rèn)識(shí)事物時(shí)可以避免簡單化和絕對(duì)化，既把一個(gè)子系統(tǒng)當(dāng)做大系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的一個(gè)要素來對(duì)待，以求得統(tǒng)一和協(xié)調(diào)，又注意到一個(gè)子系統(tǒng)不僅是大系統(tǒng)中的一個(gè)要素，本身還包含著復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，應(yīng)予以區(qū)別對(duì)待。一般說來，高一級(jí)的結(jié)構(gòu)層次對(duì)低一級(jí)的結(jié)構(gòu)層次有著較大的制約性，而低一級(jí)結(jié)構(gòu)又是高一級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，它也反作用于高一級(jí)的結(jié)構(gòu)層次，它們之間具有辯證的關(guān)系。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述②系統(tǒng)的功能明確系統(tǒng)的特征，是人們認(rèn)識(shí)系統(tǒng)、研究系統(tǒng)、掌握系統(tǒng)的關(guān)鍵。系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備整體性、關(guān)聯(lián)性、目的性、環(huán)境適應(yīng)性、動(dòng)態(tài)性、有序性等幾個(gè)特征。1)整體性系統(tǒng)的整體性主要表現(xiàn)為系統(tǒng)的整體功能，系統(tǒng)的功能不是各組成要素功能的簡單疊加，也不是由組成要素簡單地拼湊，而是呈現(xiàn)出各組成要素所沒有的新功能，可概括地表達(dá)為“系統(tǒng)整體不等于其組成部分之和”，而是“整體大于部分之和”，即系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系是不可分割的一對(duì)范疇，理解系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是理解系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)。與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的概念相對(duì)應(yīng)，把系統(tǒng)與外部環(huán)境相互作用所反映的能力稱為系統(tǒng)的功能，體現(xiàn)了一個(gè)系統(tǒng)與外部環(huán)境之間物質(zhì)、能量和信息的輸入與輸出的轉(zhuǎn)換關(guān)系。以生產(chǎn)系統(tǒng)為例，在輸入給系統(tǒng)一定的物質(zhì)、能量和信息后，經(jīng)過生產(chǎn)過程的轉(zhuǎn)換，生產(chǎn)出質(zhì)量高、品種全、數(shù)量多的產(chǎn)品，就可以說這個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的功能好。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)所說明的是系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)和內(nèi)部作用，而系統(tǒng)功能所說明的是系統(tǒng)的外部狀態(tài)和外部作用。貝塔朗菲曾解釋：結(jié)構(gòu)是“部分的秩序”，“內(nèi)部描述本質(zhì)上是‘結(jié)構(gòu)’描述”。功能是“過程的秩序”，“外部描述是‘功能’描述”。功能是系統(tǒng)內(nèi)部固有能力的外部表現(xiàn)，它歸根到底是由系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)所決定的。系統(tǒng)功能的發(fā)揮，既有受環(huán)境變化制約的一面，又有受系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)制約和決定的一面，這就體現(xiàn)了功能對(duì)于結(jié)構(gòu)的相對(duì)獨(dú)立性和絕對(duì)依賴性的雙重關(guān)系。系統(tǒng)功能的特性體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述1)易變性與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，系統(tǒng)功能是更為活躍的因素。一個(gè)系統(tǒng)對(duì)外部條件發(fā)揮功能，總要遵循一定的規(guī)律，表現(xiàn)為一定的秩序。隨著環(huán)境條件的不同，將相應(yīng)地引起系統(tǒng)功能的變化。一個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)在一定閾值內(nèi)總是穩(wěn)定的，但功能則不同。當(dāng)環(huán)境的物質(zhì)、信息、能量交換有所變動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)與環(huán)境的相互作用過程、狀態(tài)、效果都會(huì)隨環(huán)境條件變化而變化。所以，系統(tǒng)發(fā)揮功能的過程，隨著環(huán)境條件的變換而相應(yīng)地調(diào)整它的程序、內(nèi)容和方式，不斷促進(jìn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變革，以使系統(tǒng)不斷地獲得新的功能。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述2)相關(guān)性系統(tǒng)功能與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一樣也存在著相對(duì)性。在一個(gè)大系統(tǒng)內(nèi)部，其要素之間的相互作用本來是屬于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)關(guān)系，但如果把每個(gè)要素或子系統(tǒng)作為一個(gè)系統(tǒng)整體來考察，則子系統(tǒng)之間均相互作用又轉(zhuǎn)化為獨(dú)立子系統(tǒng)之間的功能關(guān)系。例如，企業(yè)組織系統(tǒng)可劃分為計(jì)劃職能子系統(tǒng)、生產(chǎn)職能子系統(tǒng)、財(cái)務(wù)職能子系統(tǒng)、銷售職能子系統(tǒng)等等，在分析它們的管理活動(dòng)時(shí)，往往又賦予它們以相對(duì)獨(dú)立的性質(zhì)，這樣在企業(yè)內(nèi)部各種職能子系統(tǒng)之間，彼此又構(gòu)成為內(nèi)部環(huán)境，其互相作用關(guān)系則成為功能關(guān)系。所以，不能認(rèn)為功能關(guān)系就是絕對(duì)的功能關(guān)系，結(jié)構(gòu)關(guān)系就是絕對(duì)的結(jié)構(gòu)關(guān)系，它們之間總在一定條件下互相轉(zhuǎn)化。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述系統(tǒng)的功能反映系統(tǒng)與外部環(huán)境的關(guān)系，表現(xiàn)出系統(tǒng)的性質(zhì)和行為。從研究系統(tǒng)與環(huán)境的相互關(guān)系中把握系統(tǒng)的能力和行為的方法，就是功能方法，它包括功能分析方法、功能模擬方法和黑箱方法等。1)功能分析方法系統(tǒng)是由要素構(gòu)成的，不同的要素構(gòu)成不同的系統(tǒng)，從而形成系統(tǒng)在功能上的差別，因此在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行功能分析時(shí)必須研究要素對(duì)系統(tǒng)功能的影響。不同數(shù)量的要素，決定的系統(tǒng)功能就有差別；要素的質(zhì)量不同，也會(huì)影響著系統(tǒng)的功能。通過對(duì)要素的數(shù)量和質(zhì)量的分析來研究系統(tǒng)功能的方法，稱為要素--功能分析法。環(huán)境的不同也要引起系統(tǒng)功能的變化，或影響系統(tǒng)功能的發(fā)揮。根據(jù)系統(tǒng)與環(huán)境相互關(guān)系的原理，分析環(huán)境變化對(duì)系統(tǒng)的影響，以及系統(tǒng)功能隨著環(huán)境而變化的系統(tǒng)分析方法，稱為環(huán)境--功能分析方法。一方面，功能適應(yīng)環(huán)境；另一方面，環(huán)境選擇功能。通過這種相互關(guān)系的分析，就可以改善環(huán)境，充分發(fā)揮系統(tǒng)功能的作用。同時(shí)，為了適應(yīng)環(huán)境，不斷變換系統(tǒng)功能而選擇最優(yōu)功能。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述2)功能模擬方法在不了解系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的情況下，根據(jù)功能具有相對(duì)獨(dú)立性的特性，以功能相似為基礎(chǔ)，用模型再現(xiàn)原型的方法，稱為功能模擬方法。這種模擬不要求在要素或結(jié)構(gòu)上與原型相同，僅僅要求模型與原型在外部功能行為方面相類似即可，電子計(jì)算機(jī)模擬人腦的部分思維，便是功能模擬法最成功的運(yùn)用。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述3)黑箱方法“黑箱”就是對(duì)它的內(nèi)部要素和結(jié)構(gòu)全然不知的系統(tǒng)。在不打開黑箱來認(rèn)識(shí)黑箱，這種通過考察“黑箱”系統(tǒng)的輸入、輸出及其動(dòng)態(tài)過程，研究對(duì)象的行為和功能及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和機(jī)理的方法，稱為黑箱方法。黑箱方法根據(jù)研究對(duì)象不同，可分為特大黑箱方法和部分可察黑箱方法。如果把一組黑箱聯(lián)合起來，構(gòu)成一個(gè)更加復(fù)雜的系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)就是特大黑箱系統(tǒng)。分析每一黑箱，得出它的標(biāo)準(zhǔn)表達(dá)式，再把它們綜合起來而形成新的系統(tǒng)，求得這個(gè)新系統(tǒng)的特性，這種方法稱做特大黑箱方法。對(duì)于一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，由于變量太多，不能實(shí)際地一一加以研究，就必須運(yùn)用特大黑箱方法。如果部分地知道了系統(tǒng)的性質(zhì)，但是其他部分性質(zhì)仍然是未知的，這樣的系統(tǒng)稱為部分可察黑箱(或稱灰箱)。對(duì)這個(gè)灰箱的認(rèn)識(shí)，主要了解其未知部分。如果運(yùn)用掌握的某種已知知識(shí)，預(yù)測灰箱中未知的部分，使未知部分轉(zhuǎn)化為已知，這個(gè)系統(tǒng)就成為可預(yù)測的，這種方法稱做部分可察黑箱方法(或稱灰箱方法)。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系明確系統(tǒng)的特征，是人們認(rèn)識(shí)系統(tǒng)、研究系統(tǒng)、掌握系統(tǒng)的關(guān)鍵。系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備整體性、關(guān)聯(lián)性、目的性、環(huán)境適應(yīng)性、動(dòng)態(tài)性、有序性等幾個(gè)特征。1)整體性系統(tǒng)的整體性主要表現(xiàn)為系統(tǒng)的整體功能，系統(tǒng)的功能不是各組成要素功能的簡單疊加，也不是由組成要素簡單地拼湊，而是呈現(xiàn)出各組成要素所沒有的新功能，可概括地表達(dá)為“系統(tǒng)整體不等于其組成部分之和”，而是“整體大于部分之和”，即結(jié)構(gòu)是功能的內(nèi)在根據(jù)，功能是要素與結(jié)構(gòu)的外在表現(xiàn)。一定的結(jié)構(gòu)總是表現(xiàn)一定的功能，一定的功能總是由一定的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)產(chǎn)生的。因此，沒有結(jié)構(gòu)的功能和沒有功能的結(jié)構(gòu)都是不存在的。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定系統(tǒng)的功能，結(jié)構(gòu)的變化制約著系統(tǒng)整體的發(fā)展變化，結(jié)構(gòu)的改變必然引起功能的改變。例如，石墨和金剛石都是由碳原子組成的，但由于碳原子的空間排列不同，其功能則完全不同。在企業(yè)管理中，同樣的勞動(dòng)者、勞動(dòng)手段和勞動(dòng)對(duì)象，由于企業(yè)組織形式不同，導(dǎo)致勞動(dòng)生產(chǎn)率大不相同。結(jié)構(gòu)對(duì)功能之所以起主要的決定功能，原因一是結(jié)構(gòu)使系統(tǒng)形成了不同于它的諸要素的新質(zhì)。系統(tǒng)是由它的諸要素組成的，但它的質(zhì)不能歸結(jié)為孤立狀態(tài)下各要素的質(zhì)的總和。系統(tǒng)的各個(gè)要素在相互聯(lián)系、相互作用中，交流和交換著物質(zhì)、能量和信息，由此決定，它一方面使系統(tǒng)整體出現(xiàn)了其要素所沒有的新質(zhì)，另一方面又喪失了其要素的某些質(zhì)。在新質(zhì)的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)整體獲得了新的功能，整體的功能主要取決于要素之系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述間的結(jié)構(gòu)。二是組成要素的行為在一定約束條件下和協(xié)同作用決定系統(tǒng)的功能，“約束”和“協(xié)同”是由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)所賦予的。結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系不是一一對(duì)應(yīng)的，而是功能具有相對(duì)的獨(dú)立性。例如，電子計(jì)算機(jī)和人腦兩者的結(jié)構(gòu)極不相同，它們?cè)谠S多方面具有對(duì)信息進(jìn)行加工相同的邏輯功能，因而后者可以在一定程度上用前者來代替。由此可知，功能并非機(jī)械地依賴于結(jié)構(gòu)，它有獨(dú)立性。但這種獨(dú)立性是相對(duì)的，計(jì)算機(jī)與人腦只是在某些方面和某種程度上具有相同的功能。例如，人腦有思想感情，計(jì)算機(jī)則沒有，在這方面二者不具備相同功能；計(jì)算機(jī)在處理信息時(shí)有高速、準(zhǔn)確的性能，而人腦在處理信息時(shí)卻表現(xiàn)為低速、不夠精確的特性，在這方面二者只有一定程度的相同功能。功能對(duì)結(jié)構(gòu)不僅具有相對(duì)獨(dú)立性，而且對(duì)結(jié)構(gòu)具有巨大的反作用。功能在與環(huán)境的相互作用中，會(huì)出現(xiàn)與結(jié)構(gòu)不相適應(yīng)的異常狀態(tài)。當(dāng)這種狀態(tài)持續(xù)一定時(shí)間時(shí)，就會(huì)刺激并迫使結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，以適應(yīng)環(huán)境的需要。例如，由于經(jīng)濟(jì)環(huán)境的變化，企業(yè)結(jié)構(gòu)由生產(chǎn)型轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)營型開拓型。功能對(duì)結(jié)構(gòu)的反系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述作用有兩種情況：一種是促使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)化，另一種是環(huán)境的變化引起系統(tǒng)原有的功能減退、停滯，最終出現(xiàn)結(jié)構(gòu)的衰退。總之，結(jié)構(gòu)決定功能，功能對(duì)結(jié)構(gòu)有反作用，它們互相作用而又互相轉(zhuǎn)化。根據(jù)結(jié)構(gòu)決定功能原理，通過系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變化來分析系統(tǒng)功能的方法，稱為結(jié)構(gòu)功能方法。對(duì)結(jié)構(gòu)和功能的分析有以下四種情況。(1)同構(gòu)異功。即同一結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)可以發(fā)揮多種功能，例如，企業(yè)系統(tǒng)可以發(fā)揮計(jì)劃、組織、指揮、控制等多種職能。(2)同功異構(gòu)。即一種功能可由多種結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。以計(jì)時(shí)為例，在人類歷史上從古代的日晷到近現(xiàn)代的機(jī)械手表、石英電子手表，結(jié)構(gòu)雖然不同，但同樣都有計(jì)時(shí)的功能。系統(tǒng)工程為了實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化設(shè)計(jì)，往往設(shè)計(jì)多種模型來模擬同一系統(tǒng)的功能，并從中選擇出系統(tǒng)的最優(yōu)結(jié)構(gòu)。(3)同構(gòu)同功。即相同的結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為相同的功能。例如，天然尿素具有促進(jìn)農(nóng)作物生長和發(fā)育的功能，而人工合成尿素與天然尿素具有相同結(jié)構(gòu)，因而能發(fā)揮與天然尿素同樣的功能。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述(4)異構(gòu)異功。即結(jié)構(gòu)不同，表現(xiàn)的功能也不同。例如，在材料科學(xué)中，對(duì)一種金屬材料運(yùn)用不同的熱處理方法，可以改變?yōu)槎喾N組織結(jié)構(gòu)，從而改變金屬材料的性能。1.2系統(tǒng)工程的概念SystemEngineeringConcept概述系統(tǒng)工程的特點(diǎn)系統(tǒng)工程的定義系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展系統(tǒng)工程的應(yīng)用領(lǐng)域系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述明確系統(tǒng)的特征，是人們認(rèn)識(shí)系統(tǒng)、研究系統(tǒng)、掌握系統(tǒng)的關(guān)鍵。系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備整體性、關(guān)聯(lián)性、目的性、環(huán)境適應(yīng)性、動(dòng)態(tài)性、有序性等幾個(gè)特征。1)整體性系統(tǒng)的整體性主要表現(xiàn)為系統(tǒng)的整體功能，系統(tǒng)的功能不是各組成要素功能的簡單疊加，也不是由組成要素簡單地拼湊，而是呈現(xiàn)出各組成要素所沒有的新功能，可概括地表達(dá)為“系統(tǒng)整體不等于其組成部分之和”，而是“整體大于部分之和”，即系統(tǒng)工程(SystemsEngineering，簡稱SE)是在20世紀(jì)中期開始興起的一門實(shí)用學(xué)科，是軟科學(xué)的重要組成部分。它不僅是一門綜合性很強(qiáng)的實(shí)用技術(shù)科學(xué)，也是一種現(xiàn)代化的組織管理技術(shù)。目前已被廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門，成為制訂最優(yōu)規(guī)劃、實(shí)現(xiàn)最優(yōu)管理的重要方法和工具，在軍事裝備、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境治理等領(lǐng)域，發(fā)揮了十分重要的作用，并取得顯著的成果。1.2.1系統(tǒng)工程的定義系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述明確系統(tǒng)的特征，是人們認(rèn)識(shí)系統(tǒng)、研究系統(tǒng)、掌握系統(tǒng)的關(guān)鍵。系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備整體性、關(guān)聯(lián)性、目的性、環(huán)境適應(yīng)性、動(dòng)態(tài)性、有序性等幾個(gè)特征。1)整體性系統(tǒng)的整體性主要表現(xiàn)為系統(tǒng)的整體功能，系統(tǒng)的功能不是各組成要素功能的簡單疊加，也不是由組成要素簡單地拼湊，而是呈現(xiàn)出各組成要素所沒有的新功能，可概括地表達(dá)為“系統(tǒng)整體不等于其組成部分之和”，而是“整體大于部分之和”，即概括地講，系統(tǒng)工程在系統(tǒng)科學(xué)結(jié)構(gòu)體系中，屬于工程技術(shù)類，它是一門新興的學(xué)科，是以系統(tǒng)為研究對(duì)象的工程技術(shù)，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)系統(tǒng)工程的含義有各種不同的解釋，從不同角度有著不同的理解，下面引述一些國內(nèi)外具有代表性的定義。1)1975年美國科學(xué)技術(shù)詞典注釋系統(tǒng)工程是研究許多密切聯(lián)系的元素所組成的復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計(jì)的科學(xué)，在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)有明確的預(yù)定功能和目標(biāo)，并使得各個(gè)組成元素之間以及各元素與系統(tǒng)整體之間有機(jī)聯(lián)系，配合協(xié)調(diào)，從而使系統(tǒng)整體能夠達(dá)到最佳的目標(biāo)，同時(shí)還要考慮到參與系統(tǒng)中人的因素與作用。2)1977年日本學(xué)者三浦武雄指出系統(tǒng)工程與其他工程學(xué)的不同之點(diǎn)在于它是跨越許多學(xué)科的科學(xué)，而且是填補(bǔ)這些學(xué)科邊界空白的一種邊緣科學(xué)。因?yàn)橄到y(tǒng)工程的目的是研制一個(gè)系統(tǒng)，而系統(tǒng)不僅涉及到工程學(xué)的領(lǐng)域，還涉及社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和政治等領(lǐng)域。所以為了較好地解決這些領(lǐng)域的問題，除了需要某些縱向技術(shù)外，還要有一種技系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述術(shù)從橫的方向把它們組織起來，這種橫向的技術(shù)就是系統(tǒng)工程。3)我國著名學(xué)者錢學(xué)森認(rèn)為

系統(tǒng)工程是組織管理系統(tǒng)的規(guī)劃、研究、設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)與使用的科學(xué)方法，是一種對(duì)所有系統(tǒng)都具有普遍意義的方法。4)我國的學(xué)者林延江認(rèn)為

系統(tǒng)工程是用系統(tǒng)論的觀點(diǎn)、控制論的基礎(chǔ)、信息論的理論、經(jīng)濟(jì)管理科學(xué)的實(shí)質(zhì)、現(xiàn)代數(shù)學(xué)的最優(yōu)化方法、電子計(jì)算機(jī)和其他有關(guān)工程學(xué)科的技術(shù)融合滲透而形成的一門綜合性的管理工程技術(shù)。5)1967年美國學(xué)者莫頓指出

系統(tǒng)工程是用來研究具有自動(dòng)調(diào)整能力的生產(chǎn)機(jī)械，以及像通訊機(jī)械那樣的信息傳輸裝置、服務(wù)性機(jī)械和計(jì)算機(jī)械等的方法，是研究、設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)用這些機(jī)械的基礎(chǔ)工程學(xué)。6)1974年《大英百科全書》注解

系統(tǒng)工程是一門把已有學(xué)科分支中的知識(shí)有效地組合起來用以解決綜合化的工程技術(shù)。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述總之，系統(tǒng)工程是用科學(xué)的方法規(guī)劃和組織人力、物力、財(cái)力，通過最優(yōu)途徑的選擇，使人們的工作在一定期限內(nèi)收到最合理、最經(jīng)濟(jì)、最有效的效果。所謂科學(xué)的方法，就是從整體觀念出發(fā)，通盤籌劃，合理安排整體中的每一個(gè)局部，以求得整體的最優(yōu)規(guī)劃、最優(yōu)管理和最優(yōu)控制，使每個(gè)局部都服從一個(gè)整體目標(biāo)，做到人盡其才、物盡其用，以便發(fā)揮整體的優(yōu)勢(shì)，力求避免資源的損失和浪費(fèi)。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述系統(tǒng)工程的特點(diǎn)明確系統(tǒng)的特征，是人們認(rèn)識(shí)系統(tǒng)、研究系統(tǒng)、掌握系統(tǒng)的關(guān)鍵。系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備整體性、關(guān)聯(lián)性、目的性、環(huán)境適應(yīng)性、動(dòng)態(tài)性、有序性等幾個(gè)特征。1)整體性系統(tǒng)的整體性主要表現(xiàn)為系統(tǒng)的整體功能，系統(tǒng)的功能不是各組成要素功能的簡單疊加，也不是由組成要素簡單地拼湊，而是呈現(xiàn)出各組成要素所沒有的新功能，可概括地表達(dá)為“系統(tǒng)整體不等于其組成部分之和”，而是“整體大于部分之和”，即參考杜瑞城121-整篇系統(tǒng)工程作為一門工程技術(shù)，用以改造客觀世界并取得實(shí)際效果，這與一般所說的常規(guī)工程學(xué)(如機(jī)械工程、管理工程、機(jī)電工程、土木工程等)有很大的不同，主要表現(xiàn)在：1)對(duì)象不同

常規(guī)工程學(xué)以自己特定的物質(zhì)為對(duì)象，而系統(tǒng)工程則不限于某一特定的物質(zhì)對(duì)象，各種自然的、生態(tài)的、人類的、企業(yè)的和社會(huì)的組織等都可以作為它的研究對(duì)象。因此，系統(tǒng)工程不是某一類系統(tǒng)的工程技術(shù)，而是研究各種系統(tǒng)的普遍規(guī)律的一門學(xué)問。由于它處理的對(duì)象主要是信息，在國外有些學(xué)者認(rèn)為系統(tǒng)工程是軟科學(xué)。當(dāng)然系統(tǒng)工程這門技術(shù)離不開具體的環(huán)境和條件，即與系統(tǒng)本身所在的學(xué)科有密切的關(guān)系。依據(jù)學(xué)科的不同，系統(tǒng)工程有著很多的門類，如工程系統(tǒng)工程、環(huán)境系統(tǒng)工程、企業(yè)系統(tǒng)工程、社會(huì)系統(tǒng)工程等。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述2)跨學(xué)科、綜合性系統(tǒng)工程具有多學(xué)科綜合性的特點(diǎn)，它不僅應(yīng)用自然科學(xué)，而且也要用到其他工程技術(shù)，如管理科學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、社會(huì)學(xué)乃至心理學(xué)、生態(tài)學(xué)和醫(yī)學(xué)等知識(shí)?，F(xiàn)代自然科學(xué)的發(fā)展，出現(xiàn)了兩方面的趨勢(shì)，一是高度細(xì)化，一是高度綜合。系統(tǒng)工程是高度綜合的產(chǎn)物，是研制大系統(tǒng)、跨學(xué)科的科學(xué)，它講究整體、綜合和內(nèi)在聯(lián)系，是指導(dǎo)和協(xié)調(diào)各專業(yè)學(xué)科的橋梁，只有應(yīng)用各種學(xué)科的廣泛知識(shí)，才有可能有效地規(guī)劃、設(shè)計(jì)、管理和控制一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)。3)系統(tǒng)整體合理性(最優(yōu)或最佳)常規(guī)工程學(xué)多著眼于技術(shù)的合理性，往往是利用組成單元的良好程度來確保和維持整個(gè)系統(tǒng)的總體功能。而系統(tǒng)工程則是從整個(gè)系統(tǒng)的最優(yōu)出發(fā)，首先確定整體的目標(biāo)，然后再參照這個(gè)目標(biāo)來決定各單元所必須的性能，并利用各單元之間的巧妙聯(lián)系和協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)總體目標(biāo)，這樣做往往更能提高整個(gè)系統(tǒng)的水平。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述4)概念不同

傳統(tǒng)工程技術(shù)的“工程”概念，是指把自然科學(xué)的原理和方法應(yīng)用于實(shí)踐，設(shè)計(jì)和生產(chǎn)出諸如機(jī)床、電機(jī)、儀表、建筑物等有形產(chǎn)品的技術(shù)過程，可將它看成是制造“硬件”的工程；系統(tǒng)工程的“工程”概念，是指不僅包含“硬件”的設(shè)計(jì)與制造，而且還包含與設(shè)計(jì)和制造“硬件”緊密相關(guān)的“軟件”，諸如規(guī)劃、計(jì)劃、方案、程序等活動(dòng)過程，所以稱它是“軟件的工程”。這樣就擴(kuò)展了傳統(tǒng)的“工程”的含義，給系統(tǒng)工程的“工程”賦予了新的研究內(nèi)容，因而它被譽(yù)為“工程的工程”。5)任務(wù)不同傳統(tǒng)的工程技術(shù)是用來解決某個(gè)特定專業(yè)領(lǐng)域中的具體技術(shù)問題，而系統(tǒng)工程的任務(wù)是解決系統(tǒng)的全盤統(tǒng)籌問題，這就是通過系統(tǒng)工程的活動(dòng)，妥善解決系統(tǒng)內(nèi)部各分系統(tǒng)、各要素之間的總體協(xié)調(diào)問題，同時(shí)涉及到系統(tǒng)與自然環(huán)境、社會(huì)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)環(huán)境的相互聯(lián)系等問題。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述6)方法不同

傳統(tǒng)工程技術(shù)所用的方法是在明確目標(biāo)后，根據(jù)條件采用可能實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的方法，提出不同方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，試制出原型，經(jīng)試驗(yàn)后最終達(dá)到生產(chǎn)和建設(shè)的目的。而系統(tǒng)工程在解決各種系統(tǒng)性問題的過程中，采用一整套系統(tǒng)方法：①包括一系列的系統(tǒng)工程觀念，如整體觀念、價(jià)值觀念、綜合觀念、優(yōu)化觀念和評(píng)價(jià)觀念等；②有完整的解決問題的程序，即明確問題、設(shè)置系統(tǒng)目標(biāo)、系統(tǒng)方案綜合、模型化、決策和實(shí)施；③運(yùn)用電子計(jì)算機(jī)，增強(qiáng)邏輯判斷能力和人工模擬能力，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行定量分析和計(jì)算，從而為解決復(fù)雜系統(tǒng)問題提供有效手段和工具。所以，系統(tǒng)工程的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的整體優(yōu)化。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述1.2.3系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展明確系統(tǒng)的特征，是人們認(rèn)識(shí)系統(tǒng)、研究系統(tǒng)、掌握系統(tǒng)的關(guān)鍵。系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備整體性、關(guān)聯(lián)性、目的性、環(huán)境適應(yīng)性、動(dòng)態(tài)性、有序性等幾個(gè)特征。1)整體性系統(tǒng)的整體性主要表現(xiàn)為系統(tǒng)的整體功能，系統(tǒng)的功能不是各組成要素功能的簡單疊加，也不是由組成要素簡單地拼湊，而是呈現(xiàn)出各組成要素所沒有的新功能，可概括地表達(dá)為“系統(tǒng)整體不等于其組成部分之和”，而是“整體大于部分之和”，即參考杜瑞城122-123系統(tǒng)工程是人類社會(huì)生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然產(chǎn)物，它的形成與發(fā)展是有一定的歷史背景和條件的。系統(tǒng)工程是以已有的科學(xué)和技術(shù)為基礎(chǔ)，將各種科學(xué)和技術(shù)融合起來，而又重新體系化了的科學(xué)與方法。系統(tǒng)工程是在工業(yè)工程、質(zhì)量管理、人機(jī)工程、價(jià)值工程以及計(jì)算機(jī)科學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它的發(fā)展大致可以分為萌芽、發(fā)展和初步成熟3個(gè)時(shí)期。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述1)萌芽時(shí)期在古代，人們就有了系統(tǒng)工程思想。我國戰(zhàn)國時(shí)期的都江堰水利工程就孕育著系統(tǒng)工程的一些思想。20世紀(jì)初，美國的泰勒從合理安排工序、分析工人的操作、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率入手，研究科學(xué)管理的規(guī)律，到20世紀(jì)20年代逐步發(fā)展為工業(yè)工程，主要研究生產(chǎn)在時(shí)間和空間上的管理技術(shù)。20世紀(jì)30年代，美國的貝爾電話公司提出了系統(tǒng)途徑的觀點(diǎn)，1940年采用系統(tǒng)工程這個(gè)詞，在研究發(fā)展微波通信網(wǎng)時(shí)，應(yīng)用一套系統(tǒng)工程的方法論，取得了良好的效果。在第二次世界大戰(zhàn)期間，由于軍事上的需要，人們提出并發(fā)展了運(yùn)籌學(xué)，以后在應(yīng)用中逐漸發(fā)展成為系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)，戰(zhàn)后這種理論被迅速推廣到經(jīng)濟(jì)和管理領(lǐng)域。1945年美國建立了蘭德公司，研究復(fù)雜系統(tǒng)的數(shù)學(xué)分析方法。以后，美國對(duì)國防系統(tǒng)、宇航系統(tǒng)以及交通、電力、通信等大規(guī)模的系統(tǒng)進(jìn)行了研究開發(fā)，取得了很多成果。在20世紀(jì)40年代后期，出現(xiàn)了控制論、信息論，并制造了世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)，這些都為系統(tǒng)工程的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述2)發(fā)展時(shí)期

1957年，美國的H.H.Goode和R.E.MaChol合著出版了《系統(tǒng)工程》一書，從此，系統(tǒng)工程作為專門術(shù)語沿用至今。這時(shí)，許多運(yùn)籌學(xué)的成果開始大量應(yīng)用到民用系統(tǒng)中，成為經(jīng)營管理的手段，同時(shí)運(yùn)籌學(xué)本身也在不斷發(fā)展。1958年美國在北極星導(dǎo)彈的研制中，首次采用了計(jì)劃評(píng)審技術(shù)(PERT)，有效地推進(jìn)了計(jì)劃管理?，F(xiàn)在PERT方法己為大多數(shù)先進(jìn)企業(yè)采用，任何計(jì)劃必須以PERT形式說明，PERT方法以及由它派生的方法已成為系統(tǒng)工程的重要內(nèi)容。20世紀(jì)60年代開始，計(jì)算機(jī)在西方普遍使用，為系統(tǒng)工程的發(fā)展與應(yīng)用提供了強(qiáng)有力的手段。同時(shí)，人們采用分解和協(xié)調(diào)的方法解決具有多級(jí)逆階控制結(jié)構(gòu)的復(fù)雜的大系統(tǒng)問題。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述3)成熟時(shí)期

1965年美國學(xué)者R.E.Machol編寫了《系統(tǒng)工程手冊(cè)》一書，內(nèi)容包括系統(tǒng)工程的方法論、系統(tǒng)環(huán)境、系統(tǒng)部件(主要以軍事工程及人造地球衛(wèi)星的各個(gè)主要組成部分為部件)、系統(tǒng)理論、系統(tǒng)技術(shù)以及一些數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。此書基本概括了系統(tǒng)工程各方面的內(nèi)容，便系統(tǒng)工程形成了比較完整的體系。以后，許多學(xué)者著書立說，使系統(tǒng)工程這一學(xué)科趨于完善。始于1961年的美國阿波羅登月計(jì)劃中廣泛運(yùn)用了系統(tǒng)工程，特別是PERT技術(shù)、仿真技術(shù)等新型技術(shù)。在此期間，日本引入系統(tǒng)工程并應(yīng)用于質(zhì)量管理等方面，取得了顯著效果。前蘇聯(lián)則在發(fā)展控制論和自動(dòng)化系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展了系統(tǒng)工程。近年來在自然界、社會(huì)、政治、經(jīng)濟(jì)管理等各個(gè)方面，組織上日趨復(fù)雜，出現(xiàn)了綜合性很高的相互制約和相互聯(lián)系的系統(tǒng)，它突破了區(qū)域性、行業(yè)性、學(xué)科性的界限，成為一類具有獨(dú)特性質(zhì)的問題。隨著通信技術(shù)和信息科學(xué)的不斷發(fā)展，使社會(huì)生產(chǎn)過程和整個(gè)經(jīng)濟(jì)過程的各個(gè)環(huán)節(jié)，能夠有機(jī)、迅速地聯(lián)系起來，效系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述率大大提高，并能發(fā)揮更大的潛力。同時(shí)，由于電子計(jì)算技術(shù)的高度發(fā)展，使信息的收集、存儲(chǔ)、處理、傳送的能力大幅度提高，縮小了空間和時(shí)間的限制。這使人們有可能較全面地掌握、處理和傳送大量信息，在較短期內(nèi)對(duì)綜合性的復(fù)雜問題做出判斷和決策，推動(dòng)了系統(tǒng)工程的發(fā)展。我國近代的系統(tǒng)工程研究可以追溯到20世紀(jì)50年代，1956年，中國科學(xué)院在錢學(xué)森、許國志教授的倡導(dǎo)下，建立了第一個(gè)運(yùn)籌學(xué)小組；60年代，著名數(shù)學(xué)家華羅庚大力推廣了統(tǒng)籌法、優(yōu)選法；與此同時(shí)，在著名科學(xué)家錢學(xué)森領(lǐng)導(dǎo)下，在導(dǎo)彈等現(xiàn)代化技術(shù)的總體設(shè)計(jì)組織方面，取得了豐富經(jīng)驗(yàn)，國防尖端科研“總體設(shè)計(jì)部”取得顯著效果。1977年以來，系統(tǒng)工程的推廣和應(yīng)用出現(xiàn)了新局面，1980年成立了中國系統(tǒng)工程學(xué)會(huì)，與國際系統(tǒng)界進(jìn)行了廣泛的學(xué)術(shù)交流。近年來，系統(tǒng)工程在各個(gè)領(lǐng)域都取得了許多成果。我國系統(tǒng)工程的發(fā)展與國外相比，起步并不晚，最早有系統(tǒng)、有組織地應(yīng)用系統(tǒng)工程是從20世紀(jì)60年代初航天事業(yè)開始的。中國科學(xué)院在錢學(xué)森、許國志教授的倡導(dǎo)下，建立了第系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述一個(gè)運(yùn)籌學(xué)小組；60年代，著名數(shù)學(xué)家華羅庚大力推廣了統(tǒng)籌法、優(yōu)選法；與此同時(shí)，在著名科學(xué)家錢學(xué)森領(lǐng)導(dǎo)下，在導(dǎo)彈研制過程中成立了總體設(shè)計(jì)部，負(fù)責(zé)導(dǎo)彈的研制、生產(chǎn)、試驗(yàn)和運(yùn)用的組織管理工作，同時(shí)推行了國際上已經(jīng)應(yīng)用的計(jì)劃協(xié)調(diào)技術(shù)(也稱網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃技術(shù))等一些系統(tǒng)工程的方法。但是，更大規(guī)模的研究和應(yīng)用系統(tǒng)工程是從70年代中期才開始的。20世紀(jì)70年代中期，我國一些著名科學(xué)家已開始注意到系統(tǒng)工程在我國的發(fā)展和應(yīng)用，其中以錢學(xué)森等人于1978年9月在《文匯報(bào)》上發(fā)表的《組織管理的技術(shù)———系統(tǒng)工程》一文影響最大。這篇文章對(duì)系統(tǒng)工程做了全面的描繪，指出系統(tǒng)工程是一門組織管理技術(shù)，把傳統(tǒng)的組織管理工作總結(jié)成科學(xué)技術(shù)，并使之定量化，以便運(yùn)用數(shù)學(xué)方法，并從整個(gè)系統(tǒng)科學(xué)體系論述了系統(tǒng)工程所處的地位。這就為我國系統(tǒng)工程統(tǒng)一認(rèn)識(shí)打下一定的基礎(chǔ)。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述系統(tǒng)工程的應(yīng)用領(lǐng)域明確系統(tǒng)的特征，是人們認(rèn)識(shí)系統(tǒng)、研究系統(tǒng)、掌握系統(tǒng)的關(guān)鍵。系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備整體性、關(guān)聯(lián)性、目的性、環(huán)境適應(yīng)性、動(dòng)態(tài)性、有序性等幾個(gè)特征。1)整體性系統(tǒng)的整體性主要表現(xiàn)為系統(tǒng)的整體功能，系統(tǒng)的功能不是各組成要素功能的簡單疊加，也不是由組成要素簡單地拼湊，而是呈現(xiàn)出各組成要素所沒有的新功能，可概括地表達(dá)為“系統(tǒng)整體不等于其組成部分之和”，而是“整體大于部分之和”，即目前，系統(tǒng)工程的應(yīng)用領(lǐng)域已十分廣闊。主要有以下幾個(gè)方面：1)社會(huì)系統(tǒng)工程組織管理社會(huì)主義建設(shè)的技術(shù)稱為社會(huì)系統(tǒng)工程，它的研究對(duì)象是整個(gè)社會(huì)、整個(gè)國家。這是一個(gè)巨系統(tǒng)，因此具有多層次、多區(qū)域、多階段的特點(diǎn)。在研究方法上一般采用多級(jí)遞階結(jié)構(gòu)來處理。2)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)工程研究宏觀的社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)問題，如經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略、經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略目標(biāo)體系、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)體系、計(jì)劃綜合平衡、投入產(chǎn)出分析、消費(fèi)結(jié)構(gòu)分析、投資決策分析、經(jīng)濟(jì)政策分析、資源最優(yōu)利用等。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述3)區(qū)域規(guī)劃系統(tǒng)工程從系統(tǒng)工程的角度來考察區(qū)域經(jīng)濟(jì)及其今后的發(fā)展，亦即將一定地域空間的社會(huì)再生產(chǎn)總過程——生產(chǎn)、分配、交換、消費(fèi)——作為考察的對(duì)象系統(tǒng)，著重揭示對(duì)象系統(tǒng)與自然--經(jīng)濟(jì)--社會(huì)環(huán)境系統(tǒng)的相互影響或作用，以及在一定時(shí)期內(nèi)將會(huì)發(fā)生怎樣的變化。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)國民經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的發(fā)展目標(biāo)、區(qū)域內(nèi)外環(huán)境系統(tǒng)現(xiàn)有的和潛在的發(fā)展條件和制約，確定出對(duì)象系統(tǒng)的發(fā)展目標(biāo)，進(jìn)而對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)作系統(tǒng)分析，提出實(shí)現(xiàn)發(fā)展目標(biāo)的各種對(duì)策方案。研究的范圍有：區(qū)域投入產(chǎn)出分析、區(qū)域城鎮(zhèn)布局和發(fā)展規(guī)劃、區(qū)域資源最優(yōu)利用、城市規(guī)劃、城市管理、公共交通管理等。4)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)、森林與生物生態(tài)系統(tǒng)、城市生態(tài)系統(tǒng)等的系統(tǒng)分析、規(guī)劃、建設(shè)、防治等方面的問題。5)能源系統(tǒng)工程研究能源合理結(jié)構(gòu)、能源需求預(yù)測、能源供應(yīng)預(yù)測、能源生產(chǎn)優(yōu)化模型、能源合理利用模型、節(jié)能規(guī)劃等。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述6)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)工程研究農(nóng)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略、農(nóng)業(yè)綜合規(guī)劃、農(nóng)業(yè)區(qū)域規(guī)劃、農(nóng)業(yè)政策分析、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)分析、農(nóng)業(yè)投資規(guī)劃、農(nóng)產(chǎn)品需求預(yù)測、農(nóng)作物合理布局等問題。7)工業(yè)管理系統(tǒng)工程研究工業(yè)動(dòng)態(tài)發(fā)展規(guī)劃和模型、工業(yè)系統(tǒng)儲(chǔ)存模型、生產(chǎn)管理系統(tǒng)、計(jì)劃管理系統(tǒng)、質(zhì)量管理系統(tǒng)、成本核算系統(tǒng)、管理系統(tǒng)的預(yù)測和決策等。8)運(yùn)輸系統(tǒng)工程研究鐵路運(yùn)輸規(guī)劃、鐵路調(diào)度系統(tǒng)、公路運(yùn)輸規(guī)劃、公路運(yùn)輸調(diào)度系統(tǒng)、航運(yùn)規(guī)劃及調(diào)度系統(tǒng)、空運(yùn)規(guī)劃及調(diào)度系統(tǒng)、綜合運(yùn)輸規(guī)劃、運(yùn)輸優(yōu)化模型等。9)水資源系統(tǒng)工程研究河流綜合利用規(guī)劃、城市供水系統(tǒng)、農(nóng)田灌溉系統(tǒng)、水能利用系統(tǒng)、防洪規(guī)劃、水運(yùn)規(guī)劃等。10)工程項(xiàng)目管理系統(tǒng)工程研究工程項(xiàng)目的總體設(shè)計(jì)、可行性研究、工程進(jìn)度分析、工程進(jìn)度管理、工程質(zhì)量管理、可靠性分析等。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述11)科學(xué)管理系統(tǒng)工程研究科學(xué)技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略、科學(xué)技術(shù)預(yù)測、科學(xué)技術(shù)長遠(yuǎn)發(fā)展規(guī)劃、科學(xué)技術(shù)評(píng)價(jià)、科技管理系統(tǒng)、科技人才規(guī)劃和科技隊(duì)伍組織等問題。12)智力開發(fā)系統(tǒng)工程研究人才需求預(yù)測、人才擁有量模型、人才規(guī)劃模型、教育規(guī)劃模型、人才素質(zhì)和結(jié)構(gòu)模型等問題。13)人口系統(tǒng)工程研究人口總目標(biāo)、人口系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型、人口預(yù)測模型、人口政策分析、人口系統(tǒng)仿真、人口系統(tǒng)控制等。14)法治系統(tǒng)工程運(yùn)用系統(tǒng)科學(xué)的觀點(diǎn)和方法，研究法治系統(tǒng)效率的提高與法治系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的關(guān)系，探討法律制定與執(zhí)行系統(tǒng)、監(jiān)督系統(tǒng)、反饋系統(tǒng)等的作用；著重于應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的最新成果，加強(qiáng)法治實(shí)踐，發(fā)揮法治的最大功能，以期取得最佳的法治效果。15)軍事系統(tǒng)工程研究國防戰(zhàn)略、作戰(zhàn)模擬、參謀系統(tǒng)、大型武器研究系統(tǒng)、后勤保障系統(tǒng)、軍事運(yùn)籌學(xué)等問題。1.3系統(tǒng)工程的方法論SystemEngineeringMethodology軟科學(xué)系統(tǒng)工程方法論霍爾三維結(jié)構(gòu)體系概述系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述概述明確系統(tǒng)的特征，是人們認(rèn)識(shí)系統(tǒng)、研究系統(tǒng)、掌握系統(tǒng)的關(guān)鍵。系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備整體性、關(guān)聯(lián)性、目的性、環(huán)境適應(yīng)性、動(dòng)態(tài)性、有序性等幾個(gè)特征。1)整體性系統(tǒng)的整體性主要表現(xiàn)為系統(tǒng)的整體功能，系統(tǒng)的功能不是各組成要素功能的簡單疊加，也不是由組成要素簡單地拼湊，而是呈現(xiàn)出各組成要素所沒有的新功能，可概括地表達(dá)為“系統(tǒng)整體不等于其組成部分之和”，而是“整體大于部分之和”，即方法和方法論在認(rèn)識(shí)論上是兩個(gè)不同的范疇，方法是用于完成一個(gè)既定目標(biāo)的具體技術(shù)、工具或程序；而方法論是開展研究的一般途徑，它高于方法，是對(duì)方法使用過程的指導(dǎo)。系統(tǒng)工程的方法論，是指運(yùn)用系統(tǒng)工程研究問題的一套程序化方法，也就是為了達(dá)到系統(tǒng)的預(yù)期目標(biāo)，運(yùn)用系統(tǒng)工程思想及其技術(shù)內(nèi)容，解決問題的工作步驟。系統(tǒng)工程方法論的特點(diǎn)，是從系統(tǒng)思想和觀點(diǎn)出發(fā)，將系統(tǒng)工程所要解決的問題放在系統(tǒng)的形式中加以考察，始終圍繞著系統(tǒng)的預(yù)期目的，從整體與部分、部分與部分和整體與外部環(huán)境的相互聯(lián)系、相互作用、相互矛盾、相互制約的關(guān)系中綜合地考察對(duì)象，以達(dá)到最優(yōu)地處理問題的效果。它是一種立足整體，統(tǒng)籌全局的科學(xué)方法體系。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述霍爾三維結(jié)構(gòu)體系明確系統(tǒng)的特征，是人們認(rèn)識(shí)系統(tǒng)、研究系統(tǒng)、掌握系統(tǒng)的關(guān)鍵。系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備整體性、關(guān)聯(lián)性、目的性、環(huán)境適應(yīng)性、動(dòng)態(tài)性、有序性等幾個(gè)特征。1)整體性系統(tǒng)的整體性主要表現(xiàn)為系統(tǒng)的整體功能，系統(tǒng)的功能不是各組成要素功能的簡單疊加，也不是由組成要素簡單地拼湊，而是呈現(xiàn)出各組成要素所沒有的新功能，可概括地表達(dá)為“系統(tǒng)整體不等于其組成部分之和”，而是“整體大于部分之和”，即自20世紀(jì)60年代以來，許多學(xué)者對(duì)系統(tǒng)工程的方法進(jìn)行了大量的研究，但是要想找到一種能夠處理世界上所有問題的標(biāo)準(zhǔn)方法的想法是不現(xiàn)實(shí)的，實(shí)際上也是不可能的。實(shí)踐證明，盡管沒有這樣一種通用的標(biāo)準(zhǔn)方法，但總還可以找到一種比較能適應(yīng)各種不同問題的思想方法。目前，論證比較全面而且又有較大影響的是美國系統(tǒng)工程學(xué)者霍爾(A.D.Hall)在1969年所提出的系統(tǒng)工程三維結(jié)構(gòu)，一般也可稱為霍爾的“三維結(jié)構(gòu)體系”。系統(tǒng)工程三維結(jié)構(gòu)，就是將系統(tǒng)工程的活動(dòng)分為前后緊密連接的七個(gè)階段和七個(gè)步驟，同時(shí)又考慮到為完成各階段和步驟所需要的各種專業(yè)知識(shí)。這樣為解決規(guī)模較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、涉及因素眾多的大系統(tǒng)，提供了一個(gè)統(tǒng)一的思想方法。三維結(jié)構(gòu)是由時(shí)間維、邏輯維和知識(shí)維組成的立體空間結(jié)構(gòu)，如圖1.3所示。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述圖1.3霍爾三維結(jié)構(gòu)系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述1)時(shí)間維三維結(jié)構(gòu)中的時(shí)間維，表示一個(gè)具體的工程項(xiàng)目，從規(guī)劃階段到更新階段，其過程按時(shí)間排列的順序，可分為七個(gè)工作階段。(1)規(guī)劃階段，制定系統(tǒng)工程活動(dòng)的規(guī)劃和戰(zhàn)略對(duì)策。(2)設(shè)計(jì)階段，提出具體的計(jì)劃方案。(3)研制階段，提出系統(tǒng)的研制方案，并制定生產(chǎn)計(jì)劃。(4)生產(chǎn)階段，生產(chǎn)出系統(tǒng)的構(gòu)件及整個(gè)系統(tǒng)，并提出裝配計(jì)劃。(5)裝配階段，將系統(tǒng)進(jìn)行安裝和調(diào)試，并提出系統(tǒng)的運(yùn)行計(jì)劃。(6)運(yùn)行階段，系統(tǒng)按照預(yù)期目標(biāo)運(yùn)作和服務(wù)。(7)更新階段，取消舊系統(tǒng)，代之以新系統(tǒng)或改進(jìn)原系統(tǒng)，使之更有效地進(jìn)行工作。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述2)邏輯維將時(shí)間維的每一個(gè)階段展開，都可以劃分為若干個(gè)邏輯步驟，展示出系統(tǒng)工程的細(xì)結(jié)構(gòu)，即為邏輯維。它是對(duì)每一工作階段，在使用系統(tǒng)工程方法來思考和解決問題時(shí)的思維過程，可分為七個(gè)步驟。(1)明確問題。從全局出發(fā)，盡可能收集解決問題的有關(guān)資料和數(shù)據(jù)(歷史的、現(xiàn)狀的和發(fā)展的)，搞清需要解決什么問題，達(dá)到什么目標(biāo)，明確待解決的問題。(2)系統(tǒng)指標(biāo)設(shè)計(jì)。目標(biāo)問題關(guān)系到整個(gè)任務(wù)的方向、規(guī)模、投資、工作周期和人員配備等，因而是十分重要的環(huán)節(jié)。細(xì)分的目標(biāo)又稱為“指標(biāo)”。系統(tǒng)問題往往具有多目標(biāo)(多指標(biāo))，在明確問題的前提下，應(yīng)該建立明確的目標(biāo)體系(又稱為指標(biāo)體系)，作為衡量各個(gè)備選方案的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。(3)系統(tǒng)方案綜合。系統(tǒng)綜合要反復(fù)進(jìn)行多次。首先按照問題的性質(zhì)、目標(biāo)、環(huán)境等擬定若干可能的粗略的備選方案。然后對(duì)每個(gè)備選方案進(jìn)行費(fèi)用、資源消耗、功能指標(biāo)等比較，并給出備選方案的優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述(4)系統(tǒng)分析。確定備選方案結(jié)構(gòu)及參數(shù)，建立系統(tǒng)模型，將方案與系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)聯(lián)系起來，便于對(duì)方案進(jìn)行比較。(5)系統(tǒng)優(yōu)化。在一定的限制條件下，對(duì)各備選方案總希望選出最優(yōu)者。在評(píng)價(jià)目標(biāo)只有一個(gè)定量指標(biāo)，而且備選的方案個(gè)數(shù)不多時(shí)，容易從中確定最優(yōu)者，而當(dāng)備選方案數(shù)很多、評(píng)價(jià)目標(biāo)又有多個(gè)、并且彼此之間又有矛盾時(shí)，要選出一個(gè)對(duì)所有指標(biāo)都為優(yōu)的方案，一般是不可能的，這就必須在各個(gè)指標(biāo)間有一定的協(xié)調(diào)，即使用多目標(biāo)最優(yōu)化方法來選出最優(yōu)方案。(6)方案確定。依據(jù)系統(tǒng)優(yōu)化結(jié)果，選出最優(yōu)方案。若最優(yōu)方案有多個(gè)時(shí)，進(jìn)一步考慮一些定性目標(biāo)，最后決策出一個(gè)或幾個(gè)方案。(7)實(shí)施計(jì)劃。根據(jù)最后選定的方案，擬定具體實(shí)施計(jì)劃。如果實(shí)施中遇到問題，則需返回到相應(yīng)的步驟，不斷修改直到完善為止。綜上所述，邏輯維可概括為如圖1.4所示的過程。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述3)知識(shí)維三維結(jié)構(gòu)中的知識(shí)維就是為完成上述各階段、各步驟所需要的知識(shí)和各種專業(yè)技術(shù)?；魻柊堰@些知識(shí)分為工程、醫(yī)藥、建筑、商業(yè)、法律、管理、社會(huì)科學(xué)和藝術(shù)等。這說明各種專業(yè)知識(shí)在系統(tǒng)工程中的重要作用。將邏輯維七個(gè)階段與時(shí)間維七個(gè)階段結(jié)合起來形成一個(gè)二維結(jié)構(gòu)七乘七矩陣，記為A={aij}，稱其為系統(tǒng)工程活動(dòng)矩陣，如表1-1所示。活動(dòng)矩陣的元素aij可以清楚地顯示在哪一個(gè)階段做了哪一步工作。例如，a12表示在規(guī)劃階段確定目標(biāo)；a21表示在設(shè)計(jì)階段明確問題；a46表示在生產(chǎn)階段進(jìn)行方案確定活動(dòng)，等等。在活動(dòng)矩陣中，所列的各項(xiàng)活動(dòng)是互相影響、緊密聯(lián)系的，為使系統(tǒng)在整體上取得最優(yōu)效果，應(yīng)把各階段、各步驟的活動(dòng)反復(fù)地進(jìn)行，這樣形成系統(tǒng)工程的五個(gè)主要工作階段，即研究、計(jì)劃、設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)用，如圖1.5所示。系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述圖1.5系統(tǒng)工程的五個(gè)主要工作階段系統(tǒng)及系統(tǒng)工程概述軟科學(xué)系統(tǒng)工程方法論明確系統(tǒng)的特征，是人們認(rèn)識(shí)系統(tǒng)、研究系統(tǒng)、掌握系統(tǒng)的關(guān)鍵。系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備整體性、關(guān)聯(lián)性、目的性、環(huán)境適應(yīng)性、動(dòng)態(tài)性、有序性等幾個(gè)特征。1)整體性系統(tǒng)的整體性主要表現(xiàn)為系統(tǒng)的整體功能，系統(tǒng)的功能不是各組成要素功能的簡單疊加，也不是由組成要素簡單地拼湊，而是呈現(xiàn)出各組成要素所沒有的新功能，可概括地表達(dá)為“系統(tǒng)整體不等于其組成部分之和”，而是“整體大于部分之和”，即三維結(jié)構(gòu)方法論的特點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)明確目標(biāo)，認(rèn)為對(duì)任何現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的分析都必須滿足其目標(biāo)的需求，其核心內(nèi)容是模型化和最優(yōu)化?；魻栒J(rèn)為：現(xiàn)實(shí)問題都可以歸結(jié)為工程問題，從而可以應(yīng)用定量分析方法求得最優(yōu)的系統(tǒng)方案。在20世紀(jì)60年代期間，系統(tǒng)工程主要用來尋求各種戰(zhàn)術(shù)問題的最優(yōu)策略，或用來組織與管理大型工程建設(shè)項(xiàng)目，最適合應(yīng)用霍爾的三維結(jié)構(gòu)方法論。這是由于工程項(xiàng)目的任務(wù)一般比較明確，問題的結(jié)構(gòu)一般是清楚的；屬于有結(jié)構(gòu)性問題，可以充分運(yùn)用自然科學(xué)和工程技術(shù)方面的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)；有的項(xiàng)目甚至可以進(jìn)行試驗(yàn)。因此，屬于這