《系統(tǒng)工程》教案 謝家貴 模塊1-4 系統(tǒng)工程概述-系統(tǒng)規(guī)劃

系統(tǒng)工程教案

課程信息

課程名稱系統(tǒng)工程授課專業(yè)交通運輸類

必修課公共課（）；專業(yè)基礎課（）；專業(yè)課（V）；

課程類型

選修課限選課（）；任選課（）；專業(yè)拓展課（）

；實踐課（V）；

授課方式考核方式考試（）；考查（V）

其它（）

課程教學

32學時學分數(shù)2學分

總學時數(shù)

作謝家貴、馬西安電子科技

教材名稱系統(tǒng)工程出版社

者悅大學出版社

出版

書號978-7-5606-6788-12023.3（2023.4重?。?/p>

時間

班級課程名稱系統(tǒng)工程

授課教師授課課時4

學習課題系統(tǒng)工程概述

(1)了解系統(tǒng)的產(chǎn)生與發(fā)展;

(2)理解系統(tǒng)的含義、特征以及分類；

(3)理解系統(tǒng)要素及其作用關系；

教學基本

要求

(4)理解系統(tǒng)工程的含義、基礎理論；

(5)了解系統(tǒng)工程的核心內(nèi)容；

(6)掌握霍爾三維結(jié)構(gòu)方法論。

(1)系統(tǒng)的含義、特征；

教學重點、(2)系統(tǒng)工程的含義；

難點(3)系統(tǒng)工程的基礎理論；

(4)霍爾三維結(jié)構(gòu)方法論。

教學方法、手

案例導入法、講授法、小組討論法

段

教學過程設計導入——專題講解——問題分析討論——練習——歸納總結(jié)

參考案例來自教材、相關參考書

教具、教材教學課件PPT、教學錄像片

教師學期授課教案

教

學時間

方分配

授課提綱及重難點分析

法及旁

設注

計

1.案例引入&

10mi

n

任務一系統(tǒng)的認識

一、系統(tǒng)科學的產(chǎn)生與發(fā)展

作為人類知識總體系的一部分，系統(tǒng)工程直接用于改造客觀世界的實

踐活動，用于解決實際問題。國內(nèi)外系統(tǒng)工程的思想方法和實際應用源遠

流長，最早可以追溯到遠古時代，在我國系統(tǒng)工程發(fā)展的歷史長河中更是

形成了萬里長城和都江堰等一系列偉大成就。近代以來，隨著工業(yè)、國防

和科學技術(shù)的發(fā)展，各類復雜的大系統(tǒng)以及巨系統(tǒng)不斷增多，系統(tǒng)工程這

門綜合性交叉學科更是得到了全面、迅速的發(fā)展。

系統(tǒng)工程是一門方法性學科，主要研究如何建立系統(tǒng)、進行系統(tǒng)分析

和系統(tǒng)設計，以及為了實現(xiàn)系統(tǒng)的目的和功能所必需的各種思想、技術(shù)方&

法和理論。

60mi

隨著近代工業(yè)、國防和科學技術(shù)的迅速發(fā)展，出現(xiàn)了許多規(guī)模龐大、

構(gòu)造復雜、影響因素眾多的大系統(tǒng)(如鋼鐵、石油、化工、機械制造等生

n

產(chǎn)系統(tǒng)，電力系統(tǒng)，交通運輸系統(tǒng)，通信情報系統(tǒng)和軍事指揮系統(tǒng)等)，

這些大系統(tǒng)往往是多級分層決策的多輸入多輸出系統(tǒng)，系統(tǒng)輸入的信息絕

大多數(shù)是隨機的，并且這些系統(tǒng)往往需要同時具有控制功能和管理功能，

即這些系統(tǒng)是能夠完成多種功能的人機系統(tǒng)、社會經(jīng)濟系統(tǒng)和環(huán)境生態(tài)系

統(tǒng)等。因此，系統(tǒng)工程作為一門綜合性的交叉學科，在國內(nèi)外都有了較大

發(fā)展。

二、系統(tǒng)的含義

系統(tǒng)(system)一詞源于拉丁文，表示群體、集合等。本書中引用錢學

森對系統(tǒng)的定義：系統(tǒng)是由相互作用而又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3該定義指出了系統(tǒng)的三個基本屬性，它們是不同

系統(tǒng)的共同屬性。

第;系統(tǒng)是由兩個以上要素組成的整體。要素是構(gòu)成系統(tǒng)的最基本部

分,沒有要素就無法構(gòu)成系統(tǒng),單個要素也無法構(gòu)成系統(tǒng)。

第二，系統(tǒng)的諸要素之間、要素與整體之間以及整體與環(huán)境之間存在著

一定的有機聯(lián)系。若系統(tǒng)的諸要素之間沒有任何聯(lián)系和作用，則不能稱其為

系統(tǒng)。

第三,系統(tǒng)要素之間的聯(lián)系與相互作用，使系統(tǒng)作為一個整體具有特定

的功能或效能,這是各要素個體所不具備的功能v

（一）邊界

邊界是指人們在認識事物時對所要認識問題劃出的一個范圍。為了對

問題進行有效的思考和控制，人們通常要將問題從無限的聯(lián)系中割離出來,

形成一個與人類能力相匹配的范圍。邊界是在思考問題時產(chǎn)生的，對于不

同的思考者來說，同一問題可能呈現(xiàn)不同的邊界。

（二）串聯(lián)

串聯(lián)是指人們在同一時間只能考慮一個方面的問題,這一特征體現(xiàn)了

人類思維的局限性，思想的串聯(lián)給我們思考整體與聯(lián)系帶來了很大困難，

但更強調(diào)了聯(lián)系與整體觀念的必要性。

（三）整合

整合也稱集成或綜合，是指將在不同時間思考的問題聯(lián)系起來進行考

慮。這是人腦具備的基本功能之一。例如，通過將某零件的三個平面視圖

聯(lián)系起來，可以整合得出該零件的立體圖形。系統(tǒng)思維的訓練實際上就是

要強化整合能力。

三、系統(tǒng)的特征

系統(tǒng)的特征主要是指系統(tǒng)在一般意義上的木質(zhì)特性.介紹系統(tǒng)的本質(zhì)

特性有助于讀者進一步理解系統(tǒng)的概念。一般系統(tǒng)所具有的特征主要表現(xiàn)

為系統(tǒng)的集合性、整體性、相關性、層次性、目的性和環(huán)境適應性等六個

方面。

（一）集合性

將具有某種屬性的一些對象看作一個整體，就形成了一個集合。集合

里的各個對象稱為集合的要素。系統(tǒng)的集合性表明，系統(tǒng)是由兩個或兩個

以上可以互相區(qū)別的要素所組成的。

（二）整體性

系統(tǒng)的整體性可以直觀地理解為系統(tǒng)是一個整體的對外聯(lián)系的單元，

系統(tǒng)內(nèi)部的各組成要素只有在整體中才具有意義。

（三）相關性

相關性是指組成系統(tǒng)的各要素之間是相互聯(lián)系、相互作用的。

它用來說明這些要素之間的特定關系。如果各基本要素只是彼此孤土地堆

積在一起，相互之間沒有任何聯(lián)系或相互作用，則構(gòu)不成系統(tǒng)。

（四）層次性

物質(zhì)運動總是以特殊的時空來表現(xiàn)的，而時空是有層次的。系統(tǒng)作為

一個相互作用的諸要素的總體，可以分解為一系列子系統(tǒng)，子系統(tǒng)還可進

一步分解為更低一級的子系統(tǒng)，并存在一定的層次結(jié)構(gòu)：這是系統(tǒng)時空結(jié)

構(gòu)的特定形式。

（五）目的性

通常系統(tǒng)都具有某種目的。要達到某種既定的目的，系統(tǒng)就必須具有

一定的功能。系統(tǒng)的目的和功能正是一個系統(tǒng)與另一個系統(tǒng)區(qū)別的標志。

系統(tǒng)的bl的性在行為層次上指一定范圍內(nèi)的輸入可能產(chǎn)生相同的輸出，

如穩(wěn)壓器。

（六）環(huán)境適應性

任何一個系統(tǒng)都存在于一定的外部環(huán)境之中。系統(tǒng)是作為一個整體與

外部環(huán)境發(fā)生聯(lián)系和作用的。在這個聯(lián)系和作用的過程中，系統(tǒng)必然要與

外界環(huán)境產(chǎn)生物質(zhì)的、能量的和信息的交換V

四、系統(tǒng)的分類

由系統(tǒng)的概念可知，系統(tǒng)是非常普遍的，不同的系統(tǒng)可以不同的形態(tài)

存在。根據(jù)系統(tǒng)形成的原因、系統(tǒng)的存在方式等，可以對系統(tǒng)進行多種分

類。下面介紹兒種常見的系統(tǒng)分類。

（一）自然系統(tǒng)與人造系統(tǒng)

按照系統(tǒng)形成的原因，系統(tǒng)可分為自然系統(tǒng)和人造系統(tǒng)。自然系統(tǒng)是

由自然過程產(chǎn)生的系統(tǒng)。這類系統(tǒng)是以自然物為要素所形成的系統(tǒng)，如海

洋系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)、太陽系等。人造系統(tǒng)則是人們將有關元素按其屬性和

相互關系組合而成的系統(tǒng)，或者說是對自然要素加以人工利用所形成的系

統(tǒng)。例如，人類通過對自然物質(zhì)進行加工和利用，構(gòu)造出各種工程系統(tǒng)、

運輸系統(tǒng)等。

區(qū)分自然系統(tǒng)和人造系統(tǒng)有助于提示人們在認識不同系統(tǒng)時應該有不

同的切入點。人造系統(tǒng)主要是為了實現(xiàn)某種特定功能而創(chuàng)造的系統(tǒng)，因此

它是功能需求的產(chǎn)物，而自然系統(tǒng)并不是人類功能需求的產(chǎn)物。

（二）實體系統(tǒng)與概念系統(tǒng)

按照系統(tǒng)的存在方式，系統(tǒng)可分為實體系統(tǒng)與概念系統(tǒng)。凡是以礦物、

生物、機械等有物理意義的實體為構(gòu)成要素的系統(tǒng)稱為實體系統(tǒng)。凡是由

概念、原理、力法、制度、程序等不具備物理屬性的非實體物質(zhì)所構(gòu)成的

系統(tǒng)稱為概念系統(tǒng)。例如，太陽系是一個實體系統(tǒng)，而人們對太陽系的描

述則是一個概念系統(tǒng)，管理系統(tǒng)、社會系統(tǒng)也屬于概念系統(tǒng)。

在實際生活中，實體系統(tǒng)和概念系統(tǒng)在多數(shù)情況下是結(jié)合在一起的。

實體系統(tǒng)是概念系統(tǒng)的物質(zhì)基礎,而概念有時需要以實體為載體反映出來,

概念系統(tǒng)往往是實體系統(tǒng)的抽象和簡化。人造系統(tǒng)中一般先有概念系統(tǒng)，

再有實體系統(tǒng)。

（三）動態(tài)系統(tǒng)和靜態(tài)系統(tǒng)

按系統(tǒng)的形態(tài)是否隨時間而變化，系統(tǒng)可分為動態(tài)系統(tǒng)和靜態(tài)系統(tǒng)。

隨時間而變化的系統(tǒng)是動態(tài)系統(tǒng)；系統(tǒng)行為、狀態(tài)與時間無關的是靜態(tài)系

統(tǒng)，即處于穩(wěn)定狀態(tài)的系統(tǒng)。例如，江河上的一座橋梁可以看作一個靜態(tài)

系統(tǒng)，其構(gòu)成要素及其關聯(lián)不隨時間而變化。但是，從嚴格意義上來說，

實體系統(tǒng)中是不存在靜態(tài)系統(tǒng)的，因為任何系統(tǒng)都有其壽命周期。

（四）封汛系統(tǒng)和開放系統(tǒng)

按系統(tǒng)是否與外界環(huán)境有物質(zhì)、能量或信息的交換，系統(tǒng)可分為封閉

系統(tǒng)和開放系統(tǒng)。封閉系統(tǒng)是指與外界環(huán)境不發(fā)生任何形式交換的系統(tǒng)。

它既不向外界環(huán)境輸出，也不從外界環(huán)境輸入。開放系統(tǒng)是指與環(huán)境有相

互關聯(lián)，能從外界環(huán)境得到輸入，并向外界環(huán)境產(chǎn)生輸出的系統(tǒng)。一個系

統(tǒng)如果不是開放系統(tǒng)，就是封閉系統(tǒng)，二者必居其一。大部分人造系統(tǒng)屬

于開放系統(tǒng)，如社會系統(tǒng)、經(jīng)濟系統(tǒng)。研究開放系統(tǒng)的意義在于可以通過

系統(tǒng)與環(huán)境的關系來研究系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及演變特征。

五、系統(tǒng)要素及其作用關系

（一）系統(tǒng)要素的描述

系統(tǒng)要素是構(gòu)成系統(tǒng)的具有一定獨立性的組成單元，進行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分

析時，可給予每個要素一個特定的名稱或代號。由于系統(tǒng)是有層次的，因

此系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也具有層次性，這種層次性體現(xiàn)為系統(tǒng)要素的時空聯(lián)系方式。

（二）要素之間的關聯(lián)及描述

要素之間的關聯(lián)是指要素之間的相互聯(lián)系或作用。按照不同的分類標

準，關聯(lián)可劃分為不同的類型。例如，按照要素之間關系明確與否，關聯(lián)

可劃分為下面三種：

（1）確定性關聯(lián)。確定性關聯(lián)中，要素之間的關聯(lián)是受確定的規(guī)律支

配的。

（2）不確定性關聯(lián)。不確定性關聯(lián)中，要素之間是遁機，如統(tǒng)計學中

所揭示的關聯(lián)大多屬于這一類。

（3）確定性關聯(lián)與不確定性關聯(lián)的混合。

對要素之間的關聯(lián)進行描述，本質(zhì)上就是建立模型.而每種描述關

聯(lián)的方法都多少存在著局限性。?般而言，我們按照因果關系、過程順序

或職能結(jié)構(gòu)的方式對關聯(lián)進行簡單描述。因果描述就是艱據(jù)人們對因果的

思考結(jié)果畫出要素之間的關聯(lián)。

（三）系統(tǒng)要素的作用關系

描述要素之間的關系對，通常以要素某種狀態(tài)變化對其他要素狀態(tài)變

化的影響作為基本出發(fā)點，先分析由兩個要素構(gòu)成的最簡單的系統(tǒng)。例如,

某系統(tǒng)由S1和S2兩個要素構(gòu)成，兩要素間的作用關系有三種類型。

（四）系統(tǒng)要素的沖突與集成

根據(jù)系統(tǒng)的定義，組成系統(tǒng)的各要素之間存在著有雙聯(lián)系，這種聯(lián)系

實際上就是要素之間沖突與協(xié)同的綜合表現(xiàn)。

協(xié)同是以沖突為前提的，沖突推動著系統(tǒng)向協(xié)同、集成的方向發(fā)展。

系統(tǒng)中不同的要素具有各自的FI標，這些不同要素的FI標之間可能存在相

互矛盾、相互沖突的地方。比如，物流系統(tǒng)中運輸要素與倉儲要素的目標

就存在沖突，要想少批次、多批量地運輸以降低運輸成本，必定會導致庫

存增加，從而使得倉儲成本增加，如果想要分別降低運輸成本和倉儲成本,

這顯然是沖突的。認識系統(tǒng)內(nèi)部要素目標之間的沖突現(xiàn)象，有助于尋找要

素間協(xié)調(diào)的方法，以便使系統(tǒng)的總體目標最優(yōu)化。

任務二系統(tǒng)工程的認識

一、系統(tǒng)工程的含義

系統(tǒng)工程（SystemEngineering）是以研究大型復雜的人造系統(tǒng)和復約

合系統(tǒng)為對象的一門交叉科學，對數(shù)學要求高，離不開計算機。系統(tǒng)工程

既是一個技術(shù)過程，又是一個管理過程，它的定義有很多種，錢學森教授50mi

說它是一種科學方法，美國學者說它是一門科學，還有人說它是一門特殊

工程學，但大多數(shù)科學家認為它是一種管理技術(shù)。

系統(tǒng)工程的特點主要體現(xiàn)在以下5個方面：

（1）研究對象是工程系統(tǒng)；

（2）研究目標是讓系統(tǒng)達到最優(yōu)；

（3）系統(tǒng)工程學是工業(yè)工程學的發(fā)展，應用廣泛，而工業(yè)工程學只適

用于中小規(guī)模；

（4）是橫跨許多技術(shù)的交叉科學；

（5）對數(shù)學要求高，離不開計算機。

系統(tǒng)工程解決系統(tǒng)問題的總體思路如下：

（1）確定一個或多個目標；

（2）確定達到目標需要的資源與條件；

（3）確定可達到目標的備選方案；

（4）對各個方案在達到目標與所需資源、條件等方面進行綜合分析與

評估；

（5）根據(jù)一定的標準，判別各個方案優(yōu)劣的次序；

（6）選擇最終實施的方案。

（一）典型定義

從學科發(fā)展和學術(shù)研究的角度看，系統(tǒng)工程是一門新興的交叉學科，

尚處于發(fā)展階段，至今還沒有統(tǒng)一的定義。國內(nèi)外許多知名學者對系統(tǒng)工

程進行了定義和內(nèi)涵解釋，下面列舉幾個有代表性的解釋，以幫助我們更

好地認識和理解系統(tǒng)工程，

系統(tǒng)分析是以系統(tǒng)思想為基礎的，其內(nèi)容龐大，尤其是復雜的大系統(tǒng)

通常會受到社會、經(jīng)濟和技術(shù)因素的影響，對這類系統(tǒng)進行系統(tǒng)分析時往

往夾雜著決策者個人的價值觀和主觀判斷，因此，從方法論的角度看，系

統(tǒng)分析不僅需要計算，還需要依賴直觀和經(jīng)驗進行判斷。可以說，系統(tǒng)分

析的方法既有科學性，又具有某種藝術(shù)性。

綜上所述，系統(tǒng)工程是以研究大型復雜的人造系統(tǒng)和更合系統(tǒng)為對象

的一門交叉科學，它既是一個技術(shù)過程，乂是一個管理過程。它把自然科

學和社會科學中的某些思想、理論、方法、策略和手段艱據(jù)總體協(xié)調(diào)的需

要有機地聯(lián)系起來，應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、組織結(jié)構(gòu)、信息交換、反債控制等功能進

行分析、設計、制造和服務，從而實現(xiàn)系統(tǒng)整體目標的最優(yōu)化。因此，系

統(tǒng)工程是一門現(xiàn)代化的組織管理技術(shù)，是特殊的工程技術(shù)，是跨越許多學

科的邊緣科學。

（二）系統(tǒng)工程與其他工程的區(qū)別

工程的類型多種多樣，有以硬件為主的工程，如機械工程、電子工程、

水利工程等，也有以流程重:組和以軟件為主的工程，如軟件工程、物流工

程等。系統(tǒng)工程與機械工程、電子工程、水利工程等有很大差異。機械工

程、電子工程、水利工程等都有其特定的工程物質(zhì)對象：而系統(tǒng)工程則不

然，任何一種物質(zhì)系統(tǒng)都能成為它的研究對象，而且不只限于物質(zhì)系統(tǒng)，

還包括自然系統(tǒng)、社會經(jīng)濟系統(tǒng)、經(jīng)營管理系統(tǒng)、軍事指揮系統(tǒng)等。我們

經(jīng)常會在“系統(tǒng)工程”前面加上一個領域限定詞，從而形成了不同的系統(tǒng)

工程應用分支。

系統(tǒng)工程常見的應用分支包括：

（1）社會系統(tǒng)工程：組織管理整個社會活動的工程技術(shù)，其研究對象

是整個社會。

（2）宏觀經(jīng)濟系統(tǒng)工程：運用系統(tǒng)分析方法研究宏觀經(jīng)濟問題，如

經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略、國民經(jīng)濟宏觀調(diào)控、宏觀經(jīng)濟規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)政策、

投入產(chǎn)出分析、物價系統(tǒng)分析、投資決策分析、綜合國力分析、稅率與匯

率分析?、貨幣需求建模與頂測、世界經(jīng)濟模型等。

（3）區(qū)域規(guī)劃系統(tǒng)工程:運用系統(tǒng)分析的方法研究區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略、

區(qū)域綜合發(fā)展規(guī)劃、區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)政策、區(qū)域資源優(yōu)化配置、城鎮(zhèn)

布局和發(fā)展規(guī)劃、區(qū)域投資規(guī)劃、地區(qū)之間的分工與協(xié)作、區(qū)域經(jīng)濟協(xié)調(diào)

發(fā)展等。

（4）環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)工程：應用系統(tǒng)分析方法研究大氣生態(tài)系統(tǒng)、淡水

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)、環(huán)境監(jiān)

測系統(tǒng)、環(huán)境計量預測模型等。

（5）交通運輸系統(tǒng)工程：應用系統(tǒng)工程的理論和方法分析和解決交通

運輸復雜系統(tǒng)中的問題，如綜合運輸網(wǎng)絡的建設和規(guī)劃、各種運輸方式的

規(guī)劃及調(diào)度、運費定價、綜合運輸優(yōu)化模型以及交通運輸系統(tǒng)的動力學分

析、城市公共交通系統(tǒng)分析等問題。

（6）農(nóng)業(yè)系統(tǒng)工程：應用系統(tǒng)工程的理論和方法研究農(nóng)業(yè)問題，如農(nóng)

業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、農(nóng)業(yè)綜合規(guī)劃、農(nóng)業(yè)政策分析、農(nóng)業(yè)投資規(guī)

劃、農(nóng)產(chǎn)品需求預測、農(nóng)作物合理布局、立體農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃、農(nóng)業(yè)服務系

統(tǒng)綜合規(guī)劃、農(nóng)業(yè)多目標決策方法以及農(nóng)戶家庭經(jīng)濟模式等問題。

（7）軍事系統(tǒng)工程：研究國防戰(zhàn)略、作戰(zhàn)模擬、情報通信與指揮、參

謀、武器裝備發(fā)展規(guī)劃、一體化后勤保障、國防經(jīng)濟學與軍事運籌學等問

題。

（8）工業(yè)及企業(yè)系統(tǒng)工程：以現(xiàn)代工業(yè)和企業(yè)為研究對象，研究其發(fā)

展中的問題，如市場分析與預測、新產(chǎn)品研究與開發(fā)、企業(yè)重組、生產(chǎn)計

劃與調(diào)度、質(zhì)量保障、信息管理、企業(yè)發(fā)展與競爭戰(zhàn)略、企業(yè)決策與決策

支持、企業(yè)競爭力分析等，

此外，還有人口系統(tǒng)工程、能源系統(tǒng)工程、水資源系統(tǒng)工程等。另外,

由于系統(tǒng)方法向管理領域的滲透，有些管理方法雖然沒有冠上”系統(tǒng)工

程”的名稱，但其本質(zhì)是系統(tǒng)思想的管理方法的體現(xiàn)，如項目管理，也可

認為其屬于廣義的系統(tǒng)工程。

系統(tǒng)工程處理的對象主要是信息，因此，有此學者認為系統(tǒng)工程是一

門軟科學。系統(tǒng)工程在自然科學與社會科學之間架設了一座溝通的橋梁。

利用現(xiàn)代數(shù)學方法和計算機技術(shù)，通過系統(tǒng)工程，為社會科學研究增加了

極為有用的定量方法、模型方法、模擬實驗方法和優(yōu)化方法。系統(tǒng)工程也

為從事自然科學的工程技術(shù)人員和從事社會科學的研究人員的相互合作開

辟了廣闊的道路。

二、系統(tǒng)工程的基礎理論

（一）一般系統(tǒng)論

一般系統(tǒng)論（GoneralSystcmTheory）是通過對各種不同系統(tǒng)進行科

學理論研究而形成的適用于一切種類系統(tǒng)的學說，主要創(chuàng)始人是美國的理

論生物學家LV.貝塔朗姆。

一般系統(tǒng)論的基本觀點是重視系統(tǒng)的整體性、系統(tǒng)的開放性、系統(tǒng)的

動態(tài)相關性、系統(tǒng)的多級遞階性和系統(tǒng)的有序性。

（二）大系統(tǒng)論

大系統(tǒng)一般是規(guī)模龐大、結(jié)構(gòu)復雜、環(huán)節(jié)多或?qū)哟屋^多、FI標多樣、

影響因素眾多、關系錯綜復雜并常具有隨機性質(zhì)的系統(tǒng)，如經(jīng)濟計劃管理

系統(tǒng)、物流系統(tǒng)、區(qū)域經(jīng)濟開發(fā)系統(tǒng)等。大系統(tǒng)歸納起來有如下六個特征:

（1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大且復:雜。

（2）信息復雜。

（3）計算復雜，工作量大。

（4）采用分散化控制。

（5）多目標。

（6）在大系統(tǒng)里人的因素、經(jīng)濟因素越來越多。

（三）協(xié)同論

1973年，德國的赫爾曼.哈肯提出了協(xié)同學理論（synergetics）（簡

稱協(xié)同論），認為不同系統(tǒng)之間存在著各要素的協(xié)同行為，這種協(xié)同作用

超越各要素自身的單獨作用，從而形成了整個系統(tǒng)的統(tǒng)一作用和聯(lián)合作用。

協(xié)同作用是形成系統(tǒng)有序結(jié)構(gòu)的內(nèi)部作用力，通過這種年用，系統(tǒng)能夠自

動產(chǎn)生時間上、空間上或功能上的有序結(jié)構(gòu)。

協(xié)同論的核心是自組織理論，即復雜大系統(tǒng)在演變過程中通過內(nèi)部諸

要素的自動協(xié)同來達到宏觀有序的狀態(tài)。協(xié)同論在發(fā)展進程中推動了系統(tǒng)

工程的發(fā)展，成為系統(tǒng)科學重要的理論基礎。

（四）耗散結(jié)構(gòu)理論

耗散結(jié)構(gòu)（Dissipativestructure）理論由比利時學者L普利高津

提出，他認為一個開放的系統(tǒng)在遠離平衡的情況下，通過不斷與外界交換

能量、物質(zhì)和信息，當發(fā)生某些特殊事物糯合，達到一定的閾值時，就會

突然以新的方式組織起來，產(chǎn)生新的質(zhì)變，從原來混沛無序的混亂狀態(tài)轉(zhuǎn)

變?yōu)樵跁r空上或功能上穩(wěn)定的有序狀態(tài)。耗散結(jié)構(gòu)理論為貝塔朗菲的“一

般系統(tǒng)論”的有序結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性提供了嚴密的理論根據(jù)。

（五）經(jīng)濟控制論

經(jīng)濟控制論是應用現(xiàn)代控制論的科學方法分析經(jīng)濟控制過程的學科。

20世紀60年代初期控制論開始應用于經(jīng)濟領域。1965年，美國哈佛大學

的經(jīng)濟教授R.多貝爾和控制論教授何統(tǒng)填首次合作利用控制論建立經(jīng)濟

模型。1966年該校經(jīng)濟系的L.泰勒和D.肯德里克教授應用控制理論中的

共扼梯度法制訂了當時韓國的最優(yōu)經(jīng)濟計劃模型。該理論為貝塔朗菲的

“一般系統(tǒng)論”的有序結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性提供了嚴密的理論根據(jù)。此后，控制理

論在微觀經(jīng)濟和宏觀經(jīng)濟方面都得到了廣泛的應用。

（六）運籌學

運籌學主要運用模型化的方法，按提出的預期目標，將一個」確定研

究范圍的現(xiàn)實問題中的主要因素及各種限制條件之間的因果關系、邏輯關

系建立數(shù)學模型，通過模型求解來尋求最優(yōu)方案。

運籌學的分支主要有規(guī)劃論、庫存論、排隊論、對策論等。

（七）系統(tǒng)動力學理論

系統(tǒng)動力學理論是在總結(jié)運籌學理論的基礎上，為適應社會系統(tǒng)管理

需要而發(fā)展的。其主要特征是不進行抽象的數(shù)學假想，不單純追求最優(yōu)解,

而是以對系統(tǒng)實際觀測的數(shù)據(jù)為依據(jù)，建立動態(tài)仿真模型，通過計算機模

擬實驗獲得系統(tǒng)行為的描述，達到改進和完善系統(tǒng)的目的。

物流系統(tǒng)中可采用系統(tǒng)動力學理論研究分析系統(tǒng)與子系統(tǒng)以及不同子

系統(tǒng)間的發(fā)展變化趨勢、相互關系和相互影響。

三、系統(tǒng)工程的核心內(nèi)容

（一）系統(tǒng)工程的技術(shù)內(nèi)容

系統(tǒng)工程綜合工程技術(shù)、應用數(shù)學、社會科學、管理科學、計算機科

學、計算技術(shù)等專業(yè)學科的內(nèi)容。它以多種專業(yè)學科技術(shù)為基礎，為研究

和發(fā)展其他學科提供共同的途徑。系統(tǒng)工程不是孤立地運用各門學科的技

術(shù)內(nèi)容，而是把它們橫向聯(lián)系起來，綜合利用這些學科的基礎理論和方法,

形成的一個新的科學技術(shù)體系。系統(tǒng)工程所涉及的學科內(nèi)容極為廣泛，主

要的技術(shù)內(nèi)容有：

1.運籌學

運籌學是一門應用學科，它研究的主要內(nèi)容是在既定條件下對系統(tǒng)進

行全面規(guī)劃，用數(shù)量化方法（主要是數(shù)學模型）來尋求合理利用現(xiàn)有人力、

物力和財力的最優(yōu)工作方案的統(tǒng)籌規(guī)劃和有效運用，以期用最少的費用取

得最大的效果。

運用運籌學的具體程序大致可歸納為五個步驟：

（1）收集資料，歸納問題。應大量收集所要處理問題的現(xiàn)象和有關數(shù)

據(jù)資料，經(jīng)歸納提煉后，確定問題的性質(zhì)、特征和類別。

（2）建立相應的模型?？捎毛@得的資料，建立各種相應的數(shù)學模型。

（3）求解模型。有關運籌學問題的求解，往往需要復雜的計算。目前，

由于高功能電子計算機的發(fā)展，已研制出多種軟件，可用于模型的求解

（4）檢驗和評價模型的解。應利用模型進行判斷、預測，并對各種結(jié)

果進行比較，以確定出最優(yōu)值（極值）。

（5）參考所獲得的最優(yōu)值，做出正確的決策。

可以看出，運籌學是系統(tǒng)工程重要的技術(shù)內(nèi)容，它為系統(tǒng)工程的發(fā)展

和應用奠定了重要的技術(shù)基礎。

2.概率論與數(shù)理統(tǒng)計學

概率論是研究大量偶然事件基本規(guī)律的學科，廣泛應用概率型的描述。

數(shù)理統(tǒng)計學主要研究取得數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)和整理數(shù)據(jù)的方法。

3.數(shù)量經(jīng)濟學

數(shù)量經(jīng)濟學是經(jīng)濟學中的一門新學科，它在馬克思主義經(jīng)濟理論的指

導下，在質(zhì)的分析的基礎上，利用數(shù)學方法和計算技術(shù)來研究社會主義經(jīng)

濟的數(shù)量、數(shù)量關系、數(shù)量變化及其規(guī)律性。這一學科的主要內(nèi)容有國民

經(jīng)濟最優(yōu)計劃和最優(yōu)管理、資源的最優(yōu)利用、遠景規(guī)劃中的預測技術(shù)、儲

備問題的經(jīng)濟數(shù)學分析、經(jīng)濟信息的組織管理和自動化體系的建立等。

4.技術(shù)經(jīng)濟學

技術(shù)經(jīng)濟學是?門跨自然科學和社會科學，同時包含研究技術(shù)與經(jīng)濟

兩個方面的交叉學科，它用經(jīng)濟的觀點分析評價技術(shù)的問題，研究技術(shù)工

作的經(jīng)濟效益，它既要研究科學技術(shù)進步的客觀規(guī)律性，又要分析和評價

技術(shù)工作的經(jīng)濟效果，回答如何最有效地利用技術(shù)資源促進經(jīng)濟增長的問

題，從而實現(xiàn)技術(shù)上先進和經(jīng)濟上合理的最優(yōu)方案，為制訂技術(shù)政策、確

定技術(shù)措施和選擇技術(shù)方案提供科學的決策依據(jù)。

5.管理科學

管理科學是在20世紀初形成的。1911年，泰羅在總結(jié)了他幾十年的

管理經(jīng)驗和泰羅制的有關管理理論的基礎上，出版了《科學管理原理》一

書，從而開創(chuàng)了“科學管理”的新階段。科學管理原理理論在20世紀初得

到了廣泛的傳播和應用。

管理科學的形成促進了系統(tǒng)工程的進一步發(fā)展。系統(tǒng)工程思想和方法

在現(xiàn)代化管理中的具體運用必須在管理科學的基礎上才能實現(xiàn)，從而使管

理走向管理體制的合理化、經(jīng)營決策的科學化、管理方法的最優(yōu)化、管理

工具的現(xiàn)代化。

(二)系統(tǒng)工程的常用技術(shù)

1.模型化技術(shù)

所謂模型，是指由實體系統(tǒng)經(jīng)過變換而得到的一個映像，是對實體系

統(tǒng)的描述，模仿或抽象V模型化就是通過說明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和行為的數(shù)學方程

或物理形式表達實體系統(tǒng)的?種科學方法。模型建立的方法有直接分析法、

數(shù)據(jù)分析法和系統(tǒng)分析法。目前物流系統(tǒng)領域的主要模型有庫存模型、運

輸模型、投入產(chǎn)出模型、選址模型等。

2.最優(yōu)化技術(shù)

所謂最優(yōu)化，就是在一定的約束條件下，找出使目標函數(shù)最大或最小

的解。最優(yōu)化求解的方法稱為最優(yōu)化技術(shù)。物流系統(tǒng)的最優(yōu)化一般采用數(shù)

學模型方法進行求解。物流系統(tǒng)的最優(yōu)化技術(shù)有庫存優(yōu)化策略、最短路徑

問題、最大流量問題、最小費用問題等。

3.網(wǎng)絡技術(shù)

網(wǎng)絡技術(shù)是以數(shù)理統(tǒng)計為基礎，以網(wǎng)絡分析為主要內(nèi)容，以計算機為

手段的現(xiàn)代化的計劃管理方法，包括以時間控制為主的計劃評審法

(Program/projectEvaluationandReviewTechnique,PERT)和

以成本控制為主的關鍵路線法(CriticalPathMethod,CPM)。比如

在物流系統(tǒng)中，通常利用網(wǎng)絡技術(shù)實現(xiàn)統(tǒng)籌安排、合理規(guī)劃，使得生產(chǎn)流

通-消費之間的物流實現(xiàn)平衡。

4.分解協(xié)調(diào)技術(shù)

在分析研究中，先分別對各個子系統(tǒng)進行局部優(yōu)化，再根據(jù)物流系統(tǒng)

的整體利益原則，不斷協(xié)調(diào)各子系統(tǒng)間的相互關系，以得到總體費用低、

效率高、服務好的最優(yōu)目標。復雜的物流系統(tǒng)通?？梢园凑漳繕岁P聯(lián)或

模型關聯(lián)進行分解。例如，將企業(yè)物流系統(tǒng)的降低總庫存水平的目標分解

為控制采購部門、生產(chǎn)車間、銷售部門等的庫存就是按目標關聯(lián)分解，將

系統(tǒng)難以求解的數(shù)學模型分解為低階、低維、方便求解的子系統(tǒng)數(shù)學模型

就是按照模型關聯(lián)分解。

5.仿真技術(shù)

仿真技術(shù)亦稱模擬技術(shù)，是指用系統(tǒng)模型結(jié)合實際或模擬的環(huán)境和條

件進行研究分析或試驗的技術(shù)方法。在物流系統(tǒng)中，進行物流需求的預測，

特別是隨機性、敏感性較強的需求的預測時，因素涉及面較廣，難以用常

規(guī)預測模型或者常規(guī)求解辦法實施求解，采用計算機模擬技術(shù)比較方便。

任務三系統(tǒng)工程方法論

約

從本質(zhì)上講，系統(tǒng)工程是一項組織與管理系統(tǒng)的過程。盡管對于不同

的實際問題，可能采取不同的分析方法，但是系統(tǒng)工程解決問題的決策思

40mi

維過程是一致的，這個決策過程就是系統(tǒng)工程的方法論框架。實際上，決

策過程本身也可看作一個系統(tǒng)。那么，該系統(tǒng)工程由哪些要素組成？各要

素之間存在怎樣的關系？該系統(tǒng)工程具有什么樣的結(jié)構(gòu)？顯然，從任何單

一的角度都不可能完全揭示該系統(tǒng)的全貌，必須從多角度進行觀察。本節(jié)

將通過介紹霍爾三維結(jié)構(gòu)方法論和軟系統(tǒng)方法論來揭示這一系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，

并通過三維結(jié)構(gòu)中邏輯維的解釋來說明系統(tǒng)工程決策思維過程。

一、霍爾三維結(jié)構(gòu)方法論

（一）霍爾三維結(jié)構(gòu)

1962年美國學者霍爾（Hall）提出了被稱為霍爾三維結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)工程

方法結(jié)構(gòu)。他從時間、邏輯、知識三個維度揭示出了系統(tǒng)工程的結(jié)構(gòu)，如

圖所示。

系

?京

方

明

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統(tǒng)

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十

霍爾三維結(jié)構(gòu)方法論的特點是強調(diào)明確目標，核心內(nèi)容是模型化和定

量化。在20世紀60年代之前，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項目，非常適合應用霍爾的三維

結(jié)構(gòu)方法論。這類工程項目的任務一般比較明確，問題的結(jié)構(gòu)很清楚，屬

于結(jié)構(gòu)性問題，可以充分運用自然科學和工程技術(shù)方面的知識和經(jīng)驗來解

決，有的項目甚至可以進行試驗。這類問題大都應用數(shù)學模型進行描述，

用優(yōu)化方法求出模型的最優(yōu)解。

（二）霍爾三維結(jié)構(gòu)的決策邏輯

邏輯維是霍爾三維結(jié)構(gòu)的核心，反映的是系統(tǒng)工程方法解決問題的決

策思維過程，也是人們通過大量成功的實踐總結(jié)出的解決系統(tǒng)問題的思路。

1.明確問題

用任何方法解決問題，首先要將問題恰當?shù)乇硎龀鰜恚蕴峁┮粋€啟

動該方法的初始條件.比如，醫(yī)生治病分成診斷、治療兩個階段，要利用

病人一系列狀態(tài)所反映的信息來確定是什么病，即確診，也就是明確問題。

邏輯維中第一步“明確問題”就意味著行動方向的初步輪廓已形成，或建

立目標的依據(jù)已充分。

2.確定目標

目標是指希望得到的結(jié)果。這一步是將問題定義具體化、將行動方向

轉(zhuǎn)化為行動目標的過程。目標是在對問題及其產(chǎn)生原因、內(nèi)外部環(huán)境、資

源約束等信息進行分析的基礎上由系統(tǒng)工程方法論形成的。目標太籠統(tǒng)，

系統(tǒng)分析難度大；目標太具體，又容易以偏概全。因此，系統(tǒng)工程人員需

要全面分析目標的結(jié)構(gòu)層次，從而選擇合適的層次目標。

3.系統(tǒng)綜合

系統(tǒng)綜合就是擬定實現(xiàn)目標的可行方案，即按照問題的性質(zhì)以及總體

目標要求，形成?組可供選擇的系統(tǒng)方案，方案中要明確所選系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

和相應參數(shù)（如優(yōu)缺點、成木等）。在系統(tǒng)綜合時，最重:要的問題是自由

地提出設想，而不應以任何理由加以控制。

4.系統(tǒng)分析

系統(tǒng)分析是指對已提出的備選方案的特征進行比較研究，對方案執(zhí)行

的可.能結(jié)果進行分析、預測和判斷。系統(tǒng)分析的內(nèi)容包不檢驗方案是否符

合某個重要的單項指標約束的允許性分析、可行性分析等v

5.系統(tǒng)評價

系統(tǒng)評價是根據(jù)各個方案在不同情景下的分析結(jié)果并結(jié)合其他資料所

獲得的結(jié)果，將各種方案進行定性與定量相結(jié)合的綜合分析工通常，備選

方案在不同的評價指標方面各有優(yōu)缺點，很難簡單地斷定某一方案絕對優(yōu)

于其他方案，這時就需要應用綜合評價，既考察每一方案的利弊得失和效

益成本，同時還考慮各種有關的無形因素，如政治、經(jīng)濟、科技、環(huán)境等,

以獲得對所有可行方案的綜合評價和結(jié)論。

6.系統(tǒng)決策

系統(tǒng)決策是指決策者根據(jù)對可行方案的評價結(jié)果，再考慮自己的決策

偏好，最終選擇一個或少數(shù)方案予以試行。

7.方案實施

方案實施是將選定的方案加以貫徹和實施的過程。實施的過程中也可

能對方案進行修正、完善甚至中斷執(zhí)行。應用項目管理方法可實現(xiàn)對方案

實施過程的有效管理。

（三）案例分析

目前，中國水務市場正處于方興未艾的發(fā)展時期,特別是21世紀以來，

國外水務巨頭紛紛搶灘登箍，把我國作為其全球市場的重要部分來開拓。

我國城巾水務業(yè)外商投資項目主要以項目融資的方式出現(xiàn)，包括建造運營_

移交模式（Build-Opermte-Transfer,BOT）、轉(zhuǎn)讓經(jīng)營轉(zhuǎn)讓模式

（Transfcr-Opcrate-Transfcr,BOT）、融資模式（public-private-

partnership,ppp）等。截至2008年底，我國境內(nèi)16家主要外資水務企

業(yè)在我國城市水務市場中共簽訂約100個水務項目，涉及北京、上海、天

津、重慶、深訓、烏魯木齊、南昌、鄭州、成都、沈陽、蘭州、昆明等十

幾個城市。其中，從1994年至2008年，我國境內(nèi)6家最有影響力、最活

躍的外資水務企業(yè)分別為威立雅水務（前身為威望過環(huán)球水務公司）、中

法水務、中華煤氣、金州環(huán)境、匯津水務和美國西部水務。

1.BOT、TOT和PPP項目融資模式的霍爾三維結(jié)構(gòu)模型

BOT、TOT和PPP項目融資模式涉及面廣，參與部門多，操作程序復雜。

為了充分研究BOT、TOT和PPP項目融資模式，將現(xiàn)代系統(tǒng)科學理論、觀點

和方法引入其中，運用系統(tǒng)論思想，通過系統(tǒng)分析的方法，構(gòu)建霍爾三維

結(jié)構(gòu)模型，以解決其存在的問題，促進其完善，推動現(xiàn)弋水務業(yè)項目的發(fā)

展，加快我國經(jīng)濟的現(xiàn)代化建設。

1）時間維

2）邏輯維

3）知識維

綜上所述，我國城市水務業(yè)主要通過BOTsTOT和PPP融資模式吸引外

資，緩解了政府建設資金的不足，促進了水務企業(yè)管理和生產(chǎn)技術(shù)的進步,

推動了水務市場的開放和水務管理體制、機制的改革。但是，外商投資BOT

與TOT模式只限于凈水處理廠和污水處理廠的生產(chǎn)管理，割裂了政府與管

網(wǎng)的業(yè)務聯(lián)系，實行單元服務不利于水務企業(yè)業(yè)務的統(tǒng)一經(jīng)營管理，不利

于引進先進的生產(chǎn)和管理技術(shù)。

二、軟系統(tǒng)方法論

從20世紀70年代開始，系統(tǒng)工程所面臨的問題出現(xiàn)了三個新的特點：

一是與人的關系越來越密切；二是與社會，政治、經(jīng)濟，生態(tài)等眾多復雜

的因素糾纏在一起，屬于非結(jié)構(gòu)性問題：二是問題本身的定義并不清楚，

難以用邏輯嚴謹?shù)臄?shù)學模型進行定量描述。國內(nèi)外不少系統(tǒng)工程學者對霍

爾的三維結(jié)構(gòu)方法論提出了修正意見，其中，英國蘭卡斯特大學切克蘭德

（p.checkland）提出的一種系統(tǒng)工程方法論受到了系統(tǒng)工程學界的重視。

（一）切克蘭德及其方法論

切克蘭德把霍爾的系統(tǒng)工程方法論稱為硬系統(tǒng)（HardSystem松

Methodology,HSM）方法論。他認為完全按照解決工程問題的思路來解決

社會問題和軟科學問題會遇到很多困難。究竟何為最優(yōu)，由于人們的立場

利益各異，價值觀不同，因此很難取得致的看法，即問題是非結(jié)構(gòu)化的

對這類問題（即議題（Issue））,首先需要的是不同觀點的人們相互交流,

通過概念模型或意識模型的討論和分析后，通過進一步認識、不斷反債，

逐步弄清問題，對問題本身達成共識，方可得出滿意的匕行解因此，“可

行”“滿意”“非劣”的概念逐漸替代了“最優(yōu)”的概念。

切克蘭德根據(jù)以上思路提出了軟系統(tǒng)（SoftSystemsMethodology,

SSM）方法論。硬系統(tǒng)方法論的核心是優(yōu)化過程（解決問題方案的優(yōu)化），

與之相比，切克蘭德稱軟系統(tǒng)方法論的核心是一個學習過程。

（二）軟系統(tǒng)方法論的決策邏輯

切克蘭德的軟系統(tǒng)方法論的決策邏輯如下圖所示。切克蘭德的軟系統(tǒng)

方法論包含了兩種類型的活動：虛線以上是現(xiàn)實世界活動，指社會生活中

相互作用的人的行為，即人類活動系統(tǒng)；虛線以下是思維活動，包括問題

情景中的人的活動。

總之，軟系統(tǒng)方法論的核心不是“最優(yōu)化”，而是進行“比較”，找

出可行、滿意的結(jié)果?！氨容^”這一過程要組織討論，聽取各方意見，進

行多次反債，它是一個學習的過程。

軟系統(tǒng)方法論可以應用于任何復雜的、組織化的情境和問題，并包含

大量的社會、政治以及人為活動因素。軟系統(tǒng)方法論在我國已用于?些比

較復雜的發(fā)展戰(zhàn)略問題，在進行物流發(fā)展戰(zhàn)略問題的分圻時也可以采用這

樣的方法。軟系統(tǒng)方法論有不同于其他方法的特點，它強調(diào)問題情境而不

是有確定定義的問題，辨識解決問題活動中的多種角色，應形成一套導出

問題和分析問題的標準。

1.教師總結(jié)a

2.課后練習題20mi

n

系統(tǒng)工程教案

課程信息

課程名稱系統(tǒng)工程授課專業(yè)交通運輸類

必修課公共課（）；專業(yè)基礎課（）；專業(yè)課（J）；

課程類型

選修課限選課（）；任選課（）；專業(yè)拓展課（）

講授（V）；實踐課（V）；

授課方式考核方式考試（）；考查（V）

其它（）

課程教學

32學時學分數(shù)2學分

總學時數(shù)

作謝家貴、馬西安電子科技

教材名稱系統(tǒng)工程出版社

者悅大學出版社

出版

書號978-7-5606-6788-12023.3（2023.4重?。?/p>

時間

班級課程名稱系統(tǒng)工程

授課教師授課課時4

學習課題系統(tǒng)分析

(1)理解系統(tǒng)分析的定義；

(2)理解系統(tǒng)的目的分析和結(jié)構(gòu)分析；

教學基本

(3)了解系統(tǒng)分析的原則及要點；

要求

(4)掌握系統(tǒng)分析的要素及步驟；

(5)了解系統(tǒng)分析的理論技術(shù)基礎及常用技術(shù)方法。

(1)系統(tǒng)分析的要素；

教學重點、

(2)系統(tǒng)分析的步驟；

難點

(3)系統(tǒng)分析的常用技術(shù)方法。

教學方法、手

案例導入法、講授法、小組討論法

段

教學過程設計導入——專題講解——問題分析討論——練習——歸納總結(jié)

參考案例來自教材、相關參考書

教具、教材教學課件PPT、教學錄像片

教師學期授課教案

教

學時間

方分配

授課提綱及重難點分析

法及旁

設注

計

1.案例引入&

10mi

n

任務一系統(tǒng)的認識

一、系統(tǒng)分析的定義

系統(tǒng)分析(SystemAnalysis)是指從系統(tǒng)的觀點出發(fā),對事物進行分

析研究,尋找可能采取的方案，并通過分析對比，為達到預期目標而選出最

優(yōu)方案。系統(tǒng)分析是?個有目的、有步驟的探索和分析過程。它是系統(tǒng)綜

合、優(yōu)化、決策及設計的基礎。

系統(tǒng)分析的目的在于：通過對系統(tǒng)的分析，比較各種備選方案的費用、

效益、功能、可靠性及其與環(huán)境的關系等各項技術(shù)經(jīng)濟指標,得出決策者進

行決策時所需要的資料、信息，為最優(yōu)決策提供可靠依據(jù)。

系統(tǒng)分析的方法是采用系統(tǒng)的觀點和方法,用定性和定審的工具,對所&

研究的問題進行系統(tǒng)目標、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和狀態(tài)的分析，提出各種可行方案，并

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進行比較、評價和協(xié)調(diào),幫助決策者對所要決策的問題逐步提高清晰度。因

此,系統(tǒng)分析是輔助領導者實現(xiàn)科學決策的一種重要工具。

n

當系統(tǒng)的內(nèi)外部環(huán)境發(fā)生改變，需要重新設計系統(tǒng)或進行系統(tǒng)的改造

時,就需要進行系統(tǒng)分析。

二、系統(tǒng)的目的分析

系統(tǒng)目的必須符合4項原則：技術(shù)上的先進性、經(jīng)濟上的合理性和有

效性、同其他系統(tǒng)的兼容性和協(xié)調(diào)性、對外部環(huán)境變化的適應性。

系統(tǒng)目的分析的主要內(nèi)容包括系統(tǒng)目的的完備性分析、必要性分析和

可行性分析等。

(一)系統(tǒng)目的的完備性分析

系統(tǒng)目的的完備性分析是指提出的目的能否充分反映系統(tǒng)的多樣性和

系統(tǒng)本身所具有的層次性特點。

1.系統(tǒng)目的的多樣性

建立i個系統(tǒng)一般會提出多個目的。這些目的可能涉及不同的層次，

但即使在同一層次，也會有多個不同的目的。比如，城市交通路網(wǎng)系統(tǒng)，

既要求能改善公共交通環(huán)境，縮短車輛行駛時間，又要求方便商品流通和

居民購物，同時還要有利于城市環(huán)保，這些都屬于同一層次的多目的。

2.系統(tǒng)目的的層次性

系統(tǒng)本身具有層次性，下一層次的系統(tǒng)可以看作上一層系統(tǒng)的要素，

不同層次的系統(tǒng)只有不同的目的v一般來說，下一層次的系統(tǒng)目的是由上

?層次的系統(tǒng)目的決定的，而上一層次的系統(tǒng)目的是由下?層次的系統(tǒng)目

的來實現(xiàn)的，由此構(gòu)成系統(tǒng)的目的體系。

按照目的的適用范圍和適用時期，可將系統(tǒng)目的分為營運目的、戰(zhàn)略

目的和基本目的三個層次，

1）營運目的

2）戰(zhàn)略目的

3）基本目的

3.系統(tǒng)目的的沖突與解決方法

系統(tǒng)中各目標之間的沖突普遍存在，因此不能忽視對系統(tǒng)目標沖突的

分析。

那么，如何解決系統(tǒng)內(nèi)部各要素之間的目標沖突呢？答案是集成，它

是解決系統(tǒng)要素沖突的有效途徑。

（二）系統(tǒng)目的的興要性分析

新建一個系統(tǒng)或進行系統(tǒng)的重組時，首先要對系統(tǒng)目的進行必要性分

析。為制訂必要的目標體系，可以先列出所有希望系統(tǒng)實現(xiàn)的目的和所有

希望避免發(fā)生的后果，再通過與相關決策者的共同討論，初步確定系統(tǒng)的

目的，并確保系統(tǒng)目的的邏輯合理性。對于初步提出的系統(tǒng)目的，對其含

義進行具體界定，進一步將這些目的轉(zhuǎn)化為有意義的目的，形成目的體系，

并且還要從價值的角度和邏輯的角度判斷目的體系的合理性與必要性。

一般來說，可從三方面分析系統(tǒng)目的的必要性：

（1）現(xiàn)有的系統(tǒng)是否出現(xiàn)了與客觀環(huán)境不適應或與國民經(jīng)濟發(fā)展不適

應的情況。政策環(huán)境和經(jīng)濟環(huán)境的變化會使原有的系統(tǒng)在某些方面不再滿

足要求。比如，當前環(huán)保法規(guī)對固體廢物、車輛尾氣排放等制訂了更加嚴

格的規(guī)定，這就要求流通加工、包裝、運輸?shù)拳h(huán)節(jié)能適應新的環(huán)保要求，

減少廢棄物和廢氣的排放量。可重:復使用的包裝容器、綠色運輸?shù)染褪沁m

應新的環(huán)保要求的選擇方案。

（2）系統(tǒng)內(nèi)部的軟、硬件環(huán)境能否滿足新技術(shù)發(fā)展的要求。比如，條

碼技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)、信息技術(shù)的發(fā)展及其在各領域的廣泛應用，可能會使

企業(yè)原有的信息系統(tǒng)過時，或與供應鏈上的其他企業(yè)不兼容，這時就需要

提出新的系統(tǒng)目的。

（3）是否出現(xiàn)新的市場需求，或消費者是否提出了全新的服務要求。

比如，隨著區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，消費者需要更高標準的增

值服務等，將產(chǎn)生新的市場需求，因而有必要建立新的服務供應系統(tǒng)等。

（三）系統(tǒng)目的的可污性分析

系統(tǒng)目的的可行性分析包括系統(tǒng)目的的提出在理論上是否有充足的證

據(jù)，現(xiàn)實條件能否保證系統(tǒng)目的的實現(xiàn)。

1.理論依據(jù)的充分性

理論依據(jù)的充分性主要審查所提出的系統(tǒng)目的是否有科學的依據(jù)，是

否經(jīng)過充分的論證，是否與有關基礎理論相違背，是否與宏觀經(jīng)濟發(fā)展政

策相適應?？傊到y(tǒng)目的不能建立在空想的基礎上。

2.客觀條件的保證

客觀條件的保證主要分析、評價現(xiàn)有的技術(shù)水平、資金能力、資源條

件、人才條件、外部環(huán)境等能否保證系統(tǒng)目的的實現(xiàn)。

三、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析

進行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析時，要先確定功能（功能結(jié)構(gòu)），再確定結(jié)構(gòu)（網(wǎng)

絡結(jié)構(gòu)）。

（一）功能結(jié)構(gòu)分析

1.系統(tǒng)功能的分類

一個系統(tǒng)往往能實現(xiàn)多種功能。其中，有些功能是人們所希望的，有

些則是不需要或暫時不需要的。根據(jù)人們對系統(tǒng)功能的主觀愿望，可以將

系統(tǒng)功能分成基本功能和剩余功能兩類。

1）基本功能

基本功能是指能實現(xiàn)人們預期目的的功能。例如，某種商品的基本功

能是其使用價值，電話的基本功能是傳送信息，企業(yè)系統(tǒng)的基本功能是創(chuàng)

造利潤。

2）剩余功能

剩余功能是相對于系統(tǒng)的基本功能而言的。系統(tǒng)功能中，除去基本功

能的其他功能都可以稱為剩余功能。因為一個系統(tǒng)總有一些功能是尚未被

人認識到的，所以可以認為剩余功能總是存在的.我們有時會用副產(chǎn)品或

副作用來描述系統(tǒng)的剩余功能。

當過分強調(diào)環(huán)境適應性時，就可能形成剩余功能。例如，當電冰箱的

工作電壓范圍設計得太寬時，可能導致電能的浪費，這也是一種剩余功能。

2.系統(tǒng)功能的層次

系統(tǒng)功能具有層次性。系統(tǒng)總功能可以分解成不同層次的子功能，一

般情況下可以與系統(tǒng)目標的層次分解同步進行、相互關聯(lián)。系統(tǒng)功能的層

次分解形成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎。

3.系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)分析的思路

系統(tǒng)的功能分析從尋找和識別制約因素開始，之后按步驟對結(jié)構(gòu)進行

分析。

系統(tǒng)的整體功能常常會受到某些局部因素的制約。在系統(tǒng)的輸入、結(jié)

構(gòu)、環(huán)境等方面都可能存在這種制約因索。

1）外界輸入與環(huán)境因素的制約

2）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的制約

（二）網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)分析

為了實現(xiàn)或改進系統(tǒng)的功能，需要對系統(tǒng)的網(wǎng)絡結(jié)溝進行分析。人們

在觀察系統(tǒng)時，傾向于先明確系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)；而在建造系統(tǒng)或改造系統(tǒng)

時，系統(tǒng)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)則成為關注人們的焦點。

系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)實際上就是圖論中的一個圖，其組成要素是點和線。比

如，下圖所示的物流系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)示意圖表示的是一個產(chǎn)品從生產(chǎn)廠家到

客戶手中的物流過程。圖中，實線表示實物產(chǎn)品的流動，虛線代表信息的

流動。點是指流體在流動過程中的暫時停頓點（即暫時存儲點），包括企

業(yè)倉庫、車站、碼頭、貨場、物流中心、零售店等；線是指點與點之間的

聯(lián)系，兩個設施點之間的聯(lián)系是靠運輸功能實現(xiàn)的，線也可體現(xiàn)為運輸線

路、運輸方式、運輸量及運輸成本的綜合。

信息擰制中心零僧店，客F

一~L_U中轉(zhuǎn)運輸物漉中心/

儲運中心

（三）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析的舉例

【例2-1］某產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)欲建立自己的面向全國市場的產(chǎn)品物流網(wǎng)

絡系統(tǒng)。系統(tǒng)應該包括哪些部分？什么樣的結(jié)構(gòu)是最合理的？

求解過程：

要建立從工廠成品庫到零售店的物流系統(tǒng)，可以參照下圖所示的網(wǎng)絡

結(jié)構(gòu)形式。

物液中心

分銷中心

口成品舊

四、系統(tǒng)分析的原則及要點

（一）系統(tǒng)分析的原則

系統(tǒng)分析面對的是不確定的、變化的環(huán)境條件,需要對許多現(xiàn)實問題做

出假設，且系統(tǒng)分析會受到分析人員和決策人員價值觀及主觀因索的影

響，因此,在進行系統(tǒng)分析時應當遵循以下原則：

（1）當前利益與長遠利益相結(jié)合。系統(tǒng)分析的目的就是要最終實現(xiàn)系

統(tǒng)的最優(yōu)化。而系統(tǒng)的最優(yōu)化既包含空間上的整體最優(yōu)，還包括時間上的

全過程最優(yōu)。

（2）局部利益服從總體利益。子系統(tǒng)局部效益最優(yōu)并不意味著總體系

統(tǒng)效益最優(yōu)。因此，在進行系統(tǒng)分析時，必須把要解決的所有問題看作一

個總體，弄清系統(tǒng)各子系統(tǒng)的具體問題及其相互關系，并明確各局部問題

對整個系統(tǒng)產(chǎn)生的影響。

（3）內(nèi)部因素與外部條件相結(jié)合。系統(tǒng)的內(nèi)部因素主要是系統(tǒng)的組成

要素、要素之間的關系、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能等，如企業(yè)的沒施設備能力、技

術(shù)水平、合作伙伴及客戶資源等。

（4）定性分析與定量分析相結(jié)合。定量分析是指以數(shù)學模型和指標值

的計算為基礎進行的分析和判斷。

（二）系統(tǒng)分析的要點

系統(tǒng)分析是為解決問題而收集信息、處理信息，從明確問題到形成決

策方案的一系列過程。系統(tǒng)分析初期面對的是含糊不清的問題，運用邏輯

思維方法和5W1H提問法，可逐漸明確問題方向v

在進行系統(tǒng)分析時要運用邏輯推理，特別是探索系統(tǒng)分析的目標時，

分析人員要追問一系列“為什么”，直到問題有了清楚的答案，知道應當

采取什么對策。

任務二系統(tǒng)分析的要素及步驟

一、系統(tǒng)分析的要素

根據(jù)系統(tǒng)分析的要點可知，系統(tǒng)分析的要素應該包括系統(tǒng)目的、調(diào)查

和收集資料、備選方案、費用和效益、系統(tǒng)模型、評價標準和結(jié)論等六個。

（一）系統(tǒng)目的

系統(tǒng)目的就是系統(tǒng)的目標，確定目標是系統(tǒng)分析的前提和基礎。目標

是根據(jù)所要研究的問題來確定的，問題分析的關鍵是界定問題。

問題是現(xiàn)實情況與計劃目標或理想狀態(tài)之間的差距。界定問題就是要

明確問題的木質(zhì)或特性、問題存在的范圍和影響程度、問題產(chǎn)生的時間和

環(huán)境、問題的癥狀和原因等。在界定問題時，要注意區(qū)別癥狀和問題，探

討問題原因時不能先入為主，同時要判別哪些是局部問題，哪些是整體問

題。

界定了問題以后，還不能立即確定目標，因為這時的總體目標（或稱

FI的）太抽象，需要將其進行分解和具體化。在系統(tǒng)分析中常采用圖解方

約

式來描述目標與目標之間的相互關系，這種圖解方式稱為目標樹，如卜圖

所示。

50mi

目的I

（二）調(diào)查和收集資料

在確定系統(tǒng)的目的后，就要確定系統(tǒng)研究的邊界，艱據(jù)系統(tǒng)研究的目

的和研究的邊界，著手調(diào)查有關的資料，掌握系統(tǒng)設計所涉及的各個方面

和各種問題，這項工作是進行系統(tǒng)分析的基礎。

（三）備選方案

在進行系統(tǒng)分析時，必須有多種方案和手段。比如，在進行加強鐵路

干線運輸能力分析時，既可采取修建復線的方法，又可采取改變牽引動力

類型的技術(shù)手段。當然，這些方法或手段不一定是互替的，或是同一效能

的。當多種方案各有利弊時，要想確定最優(yōu)方案，就得進行分析與比較。

對于復雜的系統(tǒng)，很難立即設計出包括細節(jié)在內(nèi)的備選方案，一般要

分成兩個步驟：第一步先提出輪廓設想，第二步進行精確的設計、計算。

（1）輪廓設想是從不同的角度和途徑提出各種方案的構(gòu)想，為系統(tǒng)分

析人員提供盡可能多的思珞。這一步的關鍵問題在于發(fā)散思維，大膽創(chuàng)新。

（2）精確設計主要包括兩項工作:一是確定方案的細節(jié)；二是估計方

案的實施結(jié)果。方案細節(jié)主要包括物資條件、人力條件、運輸條件、廠址

選擇、工藝選擇、工程費用、投資效益、管理制度和工程進展階段劃分等。

方案實施結(jié)果的估計要通過預測得出，預測是否準確，既取決于過去的經(jīng)

驗和資料是否豐富，還與所采用的預測技術(shù)有關。

（四）費用和效益

這里的費用是廣義的，包括失去的機會和所做出的犧牲。每一個系統(tǒng)、

每一個方案都需要大量的費用，系統(tǒng)一旦運行就會產(chǎn)生效益。為了對系統(tǒng)

進行分析比較，必須采用一組互相聯(lián)系的可以比較的指標進行衡量，這一

組指標叫作系統(tǒng)的指標體系。不同的系統(tǒng)所采用的指標,本系不同。一般來

說，費用少、效益