系統(tǒng)工程

（SystemsEngineering,SE）

一種科學的系統(tǒng)決策方法論管理系統(tǒng)工程方法論及其應用姬曉輝武漢大學經(jīng)濟與管理學院第一頁，共九十六頁。系統(tǒng)工程的應用舉例三峽水利工程是我國建國以來最大的工程項目，它的論證、組織、實施與管理可以說就是一個龐大的系統(tǒng)工程問題，這項工程涉及到了國家及地方的眾多部門，如水利、電力、能源、文物、生態(tài)、移民等等，涉及到幾個省的上百個縣市，同時實施過程要由眾多單位共同努力，時間橫跨將近20年，如此的工程必然需要一種統(tǒng)觀全局的系統(tǒng)方法來對待，系統(tǒng)工程可以說是最為有效的一種組織方法。第二頁，共九十六頁。系統(tǒng)工程的應用舉例對于我們今天生活中所關(guān)心的各種社會經(jīng)濟問題，如經(jīng)濟改革、價格問題、體制改革及各種政策的出臺都是要經(jīng)過充分的系統(tǒng)的論證，這些都與系統(tǒng)工程有關(guān)。例如：糧食價格的調(diào)整：影響肉、菜、生活用品等等，從而影響整個社會的物價。燃料能源價格：影響原材料、產(chǎn)品及整個物價銀行利率：影響消費與積累，反應了國家的經(jīng)濟政策外匯牌價：主要用于調(diào)節(jié)進出口政策，同時反應了一個國家的經(jīng)濟實力第三頁，共九十六頁。系統(tǒng)工程的應用舉例將來在我們的實際工作中，我們會遇到許許多多的系統(tǒng)工程問題，比如：企業(yè)的長遠規(guī)劃：綜合考慮企業(yè)發(fā)展、實力、原材料、能源、技術(shù)、市場、國家政策等。新產(chǎn)品開發(fā)：考慮市場、企業(yè)開發(fā)技術(shù)與實力、銷售網(wǎng)絡、經(jīng)濟條件等區(qū)域規(guī)劃：考慮區(qū)域特征、交通、歷史、地理等大項目管理：經(jīng)過立項、論證、實施、…第四頁，共九十六頁。Why?

時代特征及社會發(fā)展趨勢

經(jīng)濟全球化動態(tài)市場帶來挑戰(zhàn)和機會（變化）社會加速信息化創(chuàng)新開始成為時代的最強音社會進入合作競爭新時代（COOPETITION；GUANXI）可持續(xù)發(fā)展引起普遍關(guān)注

引言:Why“要學一點系統(tǒng)工程”第五頁，共九十六頁。引言:Why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

錢學森、許國志、汪應洛……第六頁，共九十六頁。引言:What/WhenWhat/When?

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等學科基礎上形成的一門交叉學科。通過學習，主要使學生掌握分析與解決各種管理系統(tǒng)問題的思想、程序和方法。第七頁，共九十六頁。引言:Who/WhereWho/Where?

Who

——學生為主體，教師為主導。

Where——將課堂內(nèi)外的學習結(jié)合起來！第八頁，共九十六頁。引言:HowHow?建議

注重系統(tǒng)思考 堅持問題導向 采用系統(tǒng)化方法教學參考書：

汪應洛主編，系統(tǒng)工程（第3版），機械工業(yè)出版社，2003.8第九頁，共九十六頁。一系統(tǒng)工程概述一.系統(tǒng)工程的產(chǎn)生、發(fā)展及應用二.系統(tǒng)工程的研究對象三.系統(tǒng)工程的概念與特點第十頁，共九十六頁。(一)系統(tǒng)思想及系統(tǒng)理論的產(chǎn)生與發(fā)展

系統(tǒng)思想的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段，即：“只見森林”（樸素的系統(tǒng)思想）階段—“只見樹木”階段—“先見森林，后見樹木”（科學的系統(tǒng)思想）階段。古代中國和古希臘在系統(tǒng)思想的產(chǎn)生與早期發(fā)展中具有突出地位和貢獻。

一.系統(tǒng)工程的產(chǎn)生、發(fā)展及應用第十一頁，共九十六頁。系統(tǒng)思想及系統(tǒng)理論的產(chǎn)生與發(fā)展整體思想和聯(lián)系思想是科學系統(tǒng)思想的核心與實質(zhì)。

一般系統(tǒng)論、控制論、信息論、耗散結(jié)構(gòu)理論、協(xié)同學及自組織理論等是系統(tǒng)理論的重要內(nèi)容和SE的理論基礎。

第十二頁，共九十六頁。(二)系統(tǒng)工程的發(fā)展概況階段年代（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(chǎn)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(jīng)提出系統(tǒng)分析（Systemsanalysis）概念，強調(diào)了其重要性第十三頁，共九十六頁。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(shù)），這是最早的系統(tǒng)工程技術(shù)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的地位第十四頁，共九十六頁。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(shù)），這是最早的系統(tǒng)工程技術(shù)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(lǐng)域進入到社會經(jīng)濟領(lǐng)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第十五頁，共九十六頁。(三)系統(tǒng)工程在我國的發(fā)展及應用上世紀50至60年代，我國的一些研究機構(gòu)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(shù)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。

第十六頁，共九十六頁。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(shù)——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(nèi)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。第十七頁，共九十六頁。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(lǐng)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）、2000年中國的研究(1983至1985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(nóng)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(chǎn)出表的應用（始于60年代和1976年）、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。90年代以來，系統(tǒng)工程在與企業(yè)發(fā)展結(jié)合、與現(xiàn)代信息技術(shù)結(jié)合、與實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略結(jié)合、與思維科學結(jié)合等方面已具有初步結(jié)果和強勁勢頭。第十八頁，共九十六頁。(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(jié)構(gòu)復雜、屬性及目標多樣、一般為人-機系統(tǒng)、經(jīng)濟性突出等。二.系統(tǒng)工程的研究對象第十九頁，共九十六頁。(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(gòu)成，且具有特定功能、結(jié)構(gòu)、環(huán)境的整體。2.系統(tǒng)的屬性

整體性、關(guān)聯(lián)性、環(huán)境適應性。3.管理系統(tǒng)(參見思考題1、3)第二十頁，共九十六頁。管理系統(tǒng)問題舉例國家政策市場研究技術(shù)經(jīng)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(chǎn)可能生產(chǎn)組織與控制物、財、人、信息生產(chǎn)控制庫存控制質(zhì)量控制成本控制資金回收產(chǎn)品銷售服務調(diào)查經(jīng)營目標產(chǎn)品開發(fā)經(jīng)營計劃生產(chǎn)技術(shù)準備技術(shù)文件勞動力勞動手段勞動對象環(huán)境分析經(jīng)營決策與計劃投入轉(zhuǎn)換產(chǎn)出圖1—1工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動過程示意圖第二十一頁，共九十六頁。(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)問題第二十二頁，共九十六頁。

三.SE的內(nèi)容與特點

所謂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(diào)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(diào)觀點（目的）(3)多種方法綜合運用的觀點（手段）(4)問題導向及反饋控制觀點（保障）第二十三頁，共九十六頁。思考討論題1、選擇一個你所熟悉的系統(tǒng)問題說明：(1)系統(tǒng)的功能及其要素；(2)系統(tǒng)的環(huán)境及輸入、輸出；(3)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)(最好用框圖表達)；(4)系統(tǒng)的功能與結(jié)構(gòu)、環(huán)境的關(guān)系。2、說明系統(tǒng)一般屬性的含義，并據(jù)此歸納出若干系統(tǒng)思想或觀點；3、管理系統(tǒng)有何特點?為什么說現(xiàn)代管理系統(tǒng)是典型的(大規(guī)模)復雜系統(tǒng)?4、請總結(jié)系統(tǒng)工程(學)的特點。5、結(jié)合系統(tǒng)工程應用領(lǐng)域，說明系統(tǒng)工程在你所學專業(yè)領(lǐng)域的可能應用及其前景。第二十四頁，共九十六頁。系統(tǒng)概念的形成公元前古希臘對宇宙大系統(tǒng)的認識我國西周時期的“陰陽二氣”及金、木、水、火、土“五行”東漢時期形成的“二十四節(jié)氣”周秦到西漢時期的“皇帝內(nèi)經(jīng)”。第二十五頁，共九十六頁。系統(tǒng)的定義系統(tǒng)可被定義為具有一定功能的、相互間具有有機聯(lián)系的由許多要素或構(gòu)成部分組成的一個整體。一臺機器、一個部門、一項計劃、一個研究項目、一種組織、一套制度都可以看成一個系統(tǒng)系統(tǒng)的存在具有普遍性系統(tǒng)的概念是相對的而不是絕對的，它沒有絕對規(guī)模的界限第二十六頁，共九十六頁。2、系統(tǒng)的特性階層性整體性集合性相關(guān)性目的性環(huán)境適應性.第二十七頁，共九十六頁。系統(tǒng)工程研究系統(tǒng)的特性可控性動態(tài)性復雜性自律性.第二十八頁，共九十六頁。3、系統(tǒng)的各種形態(tài)自然界所面臨的系統(tǒng)是各種各樣的，它們以各種各樣的形態(tài)存在于這個五彩繽紛的世界。因此，我們就可以按照系統(tǒng)在自然界存在的形態(tài)及性質(zhì)，將系統(tǒng)分為各種各樣的類型。第二十九頁，共九十六頁。自然系統(tǒng)與人工系統(tǒng)自然系統(tǒng)是由自然發(fā)生而產(chǎn)生與形成的系統(tǒng)，這類系統(tǒng)的組成部分是自然物（山、海、河流、礦物、植物及動物等）所自然形成的系統(tǒng)。像海洋系統(tǒng)、礦藏系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)、太陽系、宇宙系等，都屬于自然系統(tǒng)。人工系統(tǒng)是人們將有關(guān)元素，按其屬性和相互關(guān)系組合而成的系統(tǒng)，亦即用人工方法建立起來的系統(tǒng)。例如，人類對自然物質(zhì)通過加工，用人工方法制造出來的工具和機械裝置等構(gòu)成的各種工程系統(tǒng)；人類通過人為地規(guī)定的組織、制度、步驟、手續(xù)等建立起來的各種管理系統(tǒng)和社會系統(tǒng)；人類通過對自然現(xiàn)象和社會現(xiàn)象的科學認識，用人工方法研究出來的科學體系和技術(shù)體系等都屬于人工系統(tǒng)。第三十頁，共九十六頁。實體系統(tǒng)與概念系統(tǒng)所謂實體系統(tǒng)，是指以物理狀態(tài)的存在物作為組成要素的系統(tǒng)，這些實體占有一定空間，如自然界的礦物、生物，生產(chǎn)部門的機械設備、原始材料等。由于自然物都為實實在在的存在物，因此，實體系統(tǒng)亦稱為硬件系統(tǒng)與實體系統(tǒng)相對應的是概念系統(tǒng)，它是由概念、原理、假說、方法、計劃、制度、程序等非物質(zhì)實體構(gòu)成的系統(tǒng)，如管理系統(tǒng)、科學技術(shù)體系、教育系統(tǒng)、文化系統(tǒng)等。由于概念系統(tǒng)，對應著的多是人們對自然界的認識和假設，因此概念系統(tǒng)亦稱為軟件系統(tǒng)。第三十一頁，共九十六頁。動態(tài)系統(tǒng)和靜態(tài)系統(tǒng)動態(tài)系統(tǒng)就是系統(tǒng)的狀態(tài)變量是隨時間不斷變化的，即系統(tǒng)的狀態(tài)變量是時間的函數(shù)。例如，學校就是一個動態(tài)系統(tǒng)，它不僅有建筑物，還有教師和學生。企業(yè)也是動態(tài)系統(tǒng)的一個典型例子靜態(tài)系統(tǒng)則是表征系統(tǒng)運行規(guī)律的數(shù)學模型中不含有時間因素，即模型中的變量不隨時間而變化，它是動態(tài)系統(tǒng)的一種極限狀態(tài)，即處于穩(wěn)定的系統(tǒng)。例如大橋、公路、房屋等。第三十二頁，共九十六頁。孤立系統(tǒng)、封閉系統(tǒng)與開放系統(tǒng)所謂孤立系統(tǒng)指的是系統(tǒng)與外界環(huán)境既不可能進行物質(zhì)交換，也不可能進行信息、能量交換。換句話說，系統(tǒng)內(nèi)部的物質(zhì)和信息能量不能傳至外部，外界環(huán)境的物質(zhì)和信息能量也不能傳至系統(tǒng)內(nèi)部。封閉系統(tǒng)是指系統(tǒng)與外界環(huán)境之間可以進行信息、能量交換，但不能進行物質(zhì)交換。開放系統(tǒng)是指系統(tǒng)與外界環(huán)境有信息、物質(zhì)和能量交互作用的系統(tǒng)。第三十三頁，共九十六頁。示例

SSS物資流信息流第三十四頁，共九十六頁。普通系統(tǒng)、大系統(tǒng)、巨系統(tǒng)、簡單系統(tǒng)與復雜系統(tǒng)從系統(tǒng)的規(guī)模進行分類，系統(tǒng)有大小之分，可分為普通系統(tǒng)、大系統(tǒng)及巨系統(tǒng)；從系統(tǒng)的復雜程度來分，系統(tǒng)又可分為簡單系統(tǒng)與復雜系統(tǒng)。第三十五頁，共九十六頁。面向?qū)ο髤^(qū)分的各種系統(tǒng)形態(tài)物質(zhì)系統(tǒng)、人類系統(tǒng)及方法步驟系統(tǒng)作業(yè)系統(tǒng)和管理系統(tǒng)社會經(jīng)濟系統(tǒng)經(jīng)營系統(tǒng)根據(jù)具體對象劃分的各種系統(tǒng):工業(yè)系統(tǒng)、運輸系統(tǒng)、交通系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、物資流通系統(tǒng)、金融系統(tǒng)、能源系統(tǒng)等以產(chǎn)業(yè)區(qū)分系統(tǒng)的形態(tài)，或按消費生活系統(tǒng)、醫(yī)療系統(tǒng)、軍事系統(tǒng)和教育系統(tǒng)等第三十六頁，共九十六頁。4、企業(yè)的系統(tǒng)模型

處理反饋擾動輸入輸出第三十七頁，共九十六頁。幾個要素環(huán)境與界限投入性質(zhì)流量與流向轉(zhuǎn)化過程產(chǎn)出的形式第三十八頁，共九十六頁。三、系統(tǒng)工程

要作出科學的決策就必須依賴于系統(tǒng)可靠的科學決策方法，系統(tǒng)工程便是處理決策問題的基礎理論指導，它將所處理的問題作為一個完整的系統(tǒng)進行處理，強調(diào)決策系統(tǒng)整體目標的綜合最優(yōu)化;系統(tǒng)工程借助于自然科學與工程技術(shù)的方法，來處理各種社會系統(tǒng)，將人類在長期開發(fā)自然系統(tǒng)和改造社會系統(tǒng)的實踐中所形成的整體最優(yōu)化系統(tǒng)觀念應用于其求解問題的全過程之中，從而保證了所解決問題的全面周到與科學合理。第三十九頁，共九十六頁。1、“系統(tǒng)工程”的含義1978年我國著名學者錢學森指出：“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)都具有普遍意義的方法”。第四十頁，共九十六頁。1、“系統(tǒng)工程”的含義1977年日本學者三浦武雄指出：“系統(tǒng)工程與其他工程學不同之點在于它是跨越許多學科的科學，而且是填補這些學科邊界空白的一種邊緣學科。因為系統(tǒng)工程的目的是研制一個系統(tǒng)，而系統(tǒng)不僅涉及到工程學的領(lǐng)域，還涉及社會、經(jīng)濟和政治等領(lǐng)域，所以為了適當?shù)亟鉀Q這些領(lǐng)域的問題，除了需要某些縱向技術(shù)以外，還要有一種技術(shù)從橫的方向把它們組織起來，這種橫向技術(shù)就是系統(tǒng)工程”。第四十一頁，共九十六頁。1、“系統(tǒng)工程”的含義1975年美國科學技術(shù)辭典的論述為：“系統(tǒng)工程是研究復雜系統(tǒng)設計的科學，該系統(tǒng)由許多密切聯(lián)系的元素所組成。設計該復雜系統(tǒng)時，應有明確的預定功能及目標，并協(xié)調(diào)各個元素之間及元素和整體之間的有機聯(lián)系，以使系統(tǒng)能從總體上達到最優(yōu)目標，在設計系統(tǒng)時，要同時考慮到參與系統(tǒng)活動的人的因素及其作用。”第四十二頁，共九十六頁。2、系統(tǒng)工程定義系統(tǒng)工程就是從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，跨學科的考慮問題，運用工程的方法去研究和解決各種系統(tǒng)問題，以實現(xiàn)系統(tǒng)目標的綜合最優(yōu)化。第四十三頁，共九十六頁。系統(tǒng)觀念系統(tǒng)的觀念就是整體最優(yōu)的觀念，它是在人類認識社會、認識自然的過程中形成的整體觀念，或者稱之為全局觀念。“丁渭工程”修建用的磚瓦水的來源建筑石材、木材的運輸廢墟的排除與清理第四十四頁，共九十六頁。工程觀念工程的觀念是在人們處理自然、改造自然的社會生產(chǎn)過程中所形成的工程方法論，傳統(tǒng)的工程觀念是指生產(chǎn)技術(shù)的實踐而言，而且以硬件為目標與對象，如機械工程、電氣工程、鐵路工程、水利工程等。系統(tǒng)工程將這一觀念和方法應用于社會系統(tǒng)中，其所處理的對象不僅包含傳統(tǒng)工程觀念中的自然對象（即硬件），而是在傳統(tǒng)的工程觀念的基礎上增添了新的內(nèi)容，也即以軟件為目標與對象。實際上，系統(tǒng)工程所討論的工程是泛指一切有人參與的、以改變系統(tǒng)某一特征為目標的，從命題到出成果的工作過程。系統(tǒng)工程使得人們能夠以工程的觀念和方法研究和解決各種社會系統(tǒng)問題。第四十五頁，共九十六頁。3、系統(tǒng)工程的理論基礎從系統(tǒng)工程的定義可以看出，系統(tǒng)工程是一門跨學科的邊緣性交叉學科，它包括自然、社會及工程設計分析等方面的知識，它是由一般系統(tǒng)論、大系統(tǒng)理論、經(jīng)濟控制論、運籌學等學科相互滲透、交叉發(fā)展而形成的。第四十六頁，共九十六頁。系統(tǒng)科學與系統(tǒng)工程系統(tǒng)科學是用統(tǒng)一的系統(tǒng)方法研究任何控制論系統(tǒng)的行為和控制的學科領(lǐng)域，它主要研究有組織的大系統(tǒng)或一般系統(tǒng)的運動和量變規(guī)律系統(tǒng)科學分為：系統(tǒng)方法論、系統(tǒng)理論和系統(tǒng)工程系統(tǒng)工程是系統(tǒng)科學的應用部分，是系統(tǒng)科學中與社會經(jīng)濟決策和工程管理關(guān)系最密切的一部分第四十七頁，共九十六頁。系統(tǒng)工程的理論基礎一般系統(tǒng)論大系統(tǒng)理論經(jīng)濟控制論運籌學哲學和社會科學計算機科學各門專業(yè)科學和工程技術(shù)第四十八頁，共九十六頁。4、系統(tǒng)工程學科性質(zhì)在科學技術(shù)體系結(jié)構(gòu)中，系統(tǒng)工程屬于工程技術(shù)，是一門新興的交叉學科系統(tǒng)工程是以研究大規(guī)模復雜系統(tǒng)為對象的一門交叉學科，它是把自然科學和社會科學的某些思想、理論、方法、策略和手段等根據(jù)總體協(xié)調(diào)的需要，有機地聯(lián)系起來，把人們的生產(chǎn)、科研或經(jīng)濟活動有效地組織起來，應用定量分析和定性分析相結(jié)合的方法和計算機等技術(shù)工具，對系統(tǒng)的構(gòu)成要素、組織結(jié)構(gòu)、信息交換和反饋控制等功能進行分析、設計、制造和服務，從而達到最優(yōu)設計、最優(yōu)控制和最優(yōu)管理的目的，以便最充分地發(fā)揮人力、物力的潛力，通過各種組織管理技術(shù)，時局部和整體之間的關(guān)系協(xié)調(diào)配合，以實現(xiàn)系統(tǒng)的綜合最優(yōu)化第四十九頁，共九十六頁。系統(tǒng)工程與一般工程比較的特點研究的對象廣泛，包括人類社會、生態(tài)環(huán)境、自然現(xiàn)象和組織管理等；系統(tǒng)工程是一門跨學科的邊緣學科；在處理復雜的大系統(tǒng)時，常采用定性分析和定量計算相結(jié)合的方法。第五十頁，共九十六頁。5、系統(tǒng)工程的發(fā)展

“孫子兵法”;四川都江堰工程;系統(tǒng)工程的萌芽時期可追溯到20世紀初的F.W.泰勒(F.W.Taylor）系統(tǒng);1940年，丹麥哥本哈根電話公司的厄蘭（A.K.Erlang）和美國貝爾電話公司的莫利納(E.C.Molina)將研制自動交換機的工作劃分為規(guī)劃、研究、開發(fā)、應用和通用工程五個階段，提出排隊論第二次世界大戰(zhàn)時期，一些科學工作者以大規(guī)模軍事行動為對象，提出了解決戰(zhàn)爭問題的一些決策和對策的方法和工程手段，產(chǎn)生了運籌學；戰(zhàn)后迅速擴展到一般經(jīng)營管理方面；如“曼哈頓工程”1945年,美國軍部建立蘭德公司(Rand),總結(jié)開發(fā)了許多系統(tǒng)數(shù)學分析法,奠定了今天系統(tǒng)工程的基礎1957年,美國學者顧杰(H.Goode)和馬可爾(R.Machol)合著《系統(tǒng)工程學》(SystemsEngineering),理論上首次總結(jié)第五十一頁，共九十六頁。系統(tǒng)工程的發(fā)展60年代，電子計算機的普及，提供了強有力的運算工具和信息處理手段,系統(tǒng)工程在各領(lǐng)域開始形成獨立的解決問題的體系,擴大了理論和實踐的影響范圍歷時11年的“阿波羅登月計劃”成功,引起了人們對系統(tǒng)工程的廣泛關(guān)注70年代以來,系統(tǒng)工程得到迅速的普及與發(fā)展,各大專院校開設系統(tǒng)工程課程,各國成立系統(tǒng)工程研究所第五十二頁，共九十六頁。系統(tǒng)工程在我國的發(fā)展20世紀50年代,中科院錢學森、許志國教授創(chuàng)導下，建立第一個運籌學小組60年代著名數(shù)學家華羅庚大力推廣優(yōu)選法、統(tǒng)籌法；系統(tǒng)工程在國防武器裝備研制方面取得顯著成效1980年成立中國系統(tǒng)工程學會，系統(tǒng)工程在各個領(lǐng)域廣泛應用并取得了許多成果第五十三頁，共九十六頁。6、系統(tǒng)工程的應用范圍應用范圍自然對象的系統(tǒng)宇宙氣象、災害國土、資源農(nóng)林漁業(yè)人體對象的系統(tǒng)生理、病理腦、神經(jīng)、心理醫(yī)療產(chǎn)

業(yè)

系

統(tǒng)技術(shù)發(fā)展工業(yè)設備網(wǎng)絡系統(tǒng)服務系統(tǒng)交通控制經(jīng)營管理社會系統(tǒng)國際系統(tǒng)國家行政地區(qū)社會文化、教育第五十四頁，共九十六頁。系統(tǒng)工程的應用分支社會系統(tǒng)工程組織管理社會建設的技術(shù)，它的研究對象是整個社會，是一個巨系統(tǒng)。社會系統(tǒng)具有多層次、多區(qū)域、多階段的特點。近年來，正在探討一種從定性到定量，綜合運用多種學科處理復雜巨系統(tǒng)的方法論。第五十五頁，共九十六頁。宏觀經(jīng)濟系統(tǒng)工程運用系統(tǒng)工程的方法研究宏觀經(jīng)濟系統(tǒng)的問題，如國家的經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略、綜合發(fā)展規(guī)劃、經(jīng)濟指標體系、投入產(chǎn)出分析、積累與消費比例分析、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)分析、消費結(jié)構(gòu)分析、價格系統(tǒng)分析、投資決策分析、資源合理配置、經(jīng)濟政策分析、綜合國力分析、世界經(jīng)濟模型等。第五十六頁，共九十六頁。區(qū)域規(guī)劃系統(tǒng)工程

運用系統(tǒng)工程的原理和方法研究區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略、區(qū)域綜合發(fā)展規(guī)劃、區(qū)域投入產(chǎn)出分析、區(qū)域城鎮(zhèn)布局和工農(nóng)業(yè)合理布局、區(qū)域資源合理配置、區(qū)域投資規(guī)劃、城市規(guī)劃、城市水資源規(guī)劃、城市公共交通規(guī)劃與管理等。第五十七頁，共九十六頁。環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)工程研究大氣生態(tài)系統(tǒng)、大地生態(tài)系統(tǒng)、流域生態(tài)系統(tǒng)、森林與生物生態(tài)系統(tǒng)、城市生態(tài)系統(tǒng)等系統(tǒng)分析、規(guī)劃、建設、防治等方面的問題，以及環(huán)境檢測系統(tǒng)、環(huán)境計量預測模型等問題。第五十八頁，共九十六頁。能源系統(tǒng)工程研究能源合理結(jié)構(gòu)、能源圖、能源需求預測、能源供應預測、能源開發(fā)規(guī)模預測、能源生產(chǎn)優(yōu)化模型、能源合理利用模型、電力系統(tǒng)規(guī)劃、節(jié)能規(guī)劃、能源數(shù)據(jù)庫等問題。第五十九頁，共九十六頁。水資源系統(tǒng)工程

研究河流綜合利用規(guī)劃、流域發(fā)展戰(zhàn)略和規(guī)劃、農(nóng)田灌溉系統(tǒng)規(guī)劃與設計、城市供水系統(tǒng)優(yōu)化模型、水能利用規(guī)劃、水運規(guī)劃、防洪規(guī)劃、水污染控制等問題。第六十頁，共九十六頁。交通運輸系統(tǒng)工程研究鐵路、公路、航運、航空綜合運輸規(guī)劃及其發(fā)展戰(zhàn)略，鐵路運輸規(guī)劃及其調(diào)度系統(tǒng)，公路運輸規(guī)劃及其調(diào)度系統(tǒng)，航運規(guī)劃及其調(diào)度系統(tǒng)，空運規(guī)劃及其調(diào)度系統(tǒng)，綜合運輸規(guī)劃、優(yōu)化模型及其效益分析。第六十一頁，共九十六頁。農(nóng)業(yè)系統(tǒng)工程研究農(nóng)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，大農(nóng)業(yè)及立體農(nóng)業(yè)的戰(zhàn)略規(guī)劃，農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)分析，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)投資規(guī)劃，農(nóng)產(chǎn)品需求預測，農(nóng)業(yè)產(chǎn)品發(fā)展速度預測，農(nóng)業(yè)投入—產(chǎn)出分析，農(nóng)作物合理布局，農(nóng)作物栽培技術(shù)規(guī)劃化，農(nóng)業(yè)系統(tǒng)多層次開發(fā)模型等。第六十二頁，共九十六頁。工業(yè)及企業(yè)系統(tǒng)工程研究工業(yè)動態(tài)模型，市場預測，新產(chǎn)品開發(fā)，組織均衡生產(chǎn)，生產(chǎn)管理系統(tǒng)，計劃管理系統(tǒng)，庫存存貯模型，全面質(zhì)量管理，成本核算系統(tǒng)，成本—效益分析，財務分析，人—機工程，組織理論，激勵機制等。第六十三頁，共九十六頁。工程項目管理系統(tǒng)工程研究工程項目的總體設計，可行性研究，國民經(jīng)濟評價，工程進度管理，工程質(zhì)量管理，風險投資分析，可靠性分析，工程成本—效益分析等。第六十四頁，共九十六頁。科技管理系統(tǒng)工程研究科學技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略，科學技術(shù)預測，優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域分析，科學技術(shù)長遠發(fā)展戰(zhàn)略，科學技術(shù)評價，科技人才規(guī)劃，科技管理系統(tǒng)等。第六十五頁，共九十六頁。智力開發(fā)系統(tǒng)工程研究人才需求預測，人才擁有量模型，人才規(guī)劃模型，教育規(guī)劃模型，智力投資規(guī)劃模型，人才結(jié)構(gòu)分析，教育政策分析等。第六十六頁，共九十六頁。人口系統(tǒng)工程研究人口總目標，人口指數(shù)，人口指標致體系，人口系統(tǒng)數(shù)學模型，人口系統(tǒng)動態(tài)特性分析，人口參數(shù)辨識，人口系統(tǒng)仿真，人口普查系統(tǒng)設計，人口政策分析，人口區(qū)域規(guī)劃，人口系統(tǒng)穩(wěn)定性，人口模型生命表等。第六十七頁，共九十六頁。軍事系統(tǒng)工程研究國防戰(zhàn)略，作戰(zhàn)模擬，情報，通訊與指揮系統(tǒng)，參謀系統(tǒng)，武器裝備發(fā)展規(guī)劃，后勤保障系統(tǒng)，國防經(jīng)濟學，軍事運籌學等。第六十八頁，共九十六頁。7、系統(tǒng)工程

一種科學的系統(tǒng)決策方法論系統(tǒng)工程方法對于解決組織管理的問題應該說是極為有效的，因為任何管理都可視為一個系統(tǒng)的管理;系統(tǒng)工程就是一門方法論的科學，它給人們提供了一套處理問題和解決問題的系統(tǒng)方法論，它使得決策者在處理所面臨的問題時，充分強調(diào)整體系統(tǒng)的綜合最優(yōu)化，而不是追求單一目標的最優(yōu)化;系統(tǒng)工程給管理決策者提供了一種處理問題的思路，就是以系統(tǒng)的觀念及工程的觀念處理所面臨的社會問題;系統(tǒng)工程作為一種科學的系統(tǒng)決策方法論，它是進行各種管理決策的基本指導思想。第六十九頁，共九十六頁。第2章系統(tǒng)工程方法論系統(tǒng)工程與傳統(tǒng)方法的區(qū)別系統(tǒng)工程方法論第七十頁，共九十六頁。系統(tǒng)工程方法論系統(tǒng)工程的方法論是系統(tǒng)工程應用的基礎和關(guān)鍵所在，系統(tǒng)工程處理問題的獨特方法論是系統(tǒng)工程區(qū)別于其它各門科學的基本特征之一，系統(tǒng)工程處理問題的最基本出發(fā)點是將所分析的對象作為整體系統(tǒng)來考慮，這也是系統(tǒng)工程考慮問題的基本思想和工作方法．第七十一頁，共九十六頁。一、系統(tǒng)工程與傳統(tǒng)方法的區(qū)別從前面對系統(tǒng)工程的介紹可以看出，系統(tǒng)工程實質(zhì)上是方法論的科學，它的目標是通過什么樣的方法可使系統(tǒng)達到最優(yōu)，而方法論是把設想付諸實現(xiàn)的過程。對于傳統(tǒng)方法，它解決問題的目標往往是單一的，比如設計一個產(chǎn)品或只強調(diào)成本低或只強調(diào)性能高，而系統(tǒng)工程對目標的考慮需要從系統(tǒng)運行的全過程即時間方面以及在每個階段中處理問題的特殊思維過程即邏輯方面，并綜合運用各種專業(yè)知識即知識方面來綜合考慮。第七十二頁，共九十六頁。1.系統(tǒng)工程的三維結(jié)構(gòu)分析邏輯維知識維時間維第七十三頁，共九十六頁。①

時間維a)規(guī)劃階段：主要是按照設計要求提出系統(tǒng)目標，制定規(guī)劃和政策。b)擬定階段：完成的任務是提出具體的方案，進行系統(tǒng)的初步設計。c)分析階段：對所設計的方案進行分析、比較。d)

運籌階段：方案的綜合選優(yōu)，確定最優(yōu)實施方案。e)

實施階段：系統(tǒng)的設計、安裝及調(diào)試等。f)

運行階段：按照系統(tǒng)預定的用途工作。g)更新階段：按系統(tǒng)要求實施，取消舊系統(tǒng)，代之以新系統(tǒng)，對系統(tǒng)改進。第七十四頁，共九十六頁。②

邏輯維a)

明確問題：了解問題所處的環(huán)境，收集有關(guān)的數(shù)據(jù)和資料，主要目的是弄清問題。b)系統(tǒng)指標設計：確定所要解決問題的目標和相應的評價準則。c)系統(tǒng)方案綜合：為實現(xiàn)預期目標，擬定所需采取的策略和應選擇的方案。d)系統(tǒng)分析：深入了解所提出的政策措施和解決方法，分析這些措施方法在實施中的預期效果。e)

系統(tǒng)方案的優(yōu)化與選擇：用數(shù)學規(guī)劃等定量的優(yōu)化方法去判別各種方案的優(yōu)劣，以進行方案選擇。f)

決策：以指標體系為評價準則，在考慮決策者的偏好等基礎上，選擇最優(yōu)方案。g)

實施計劃：按決策結(jié)果制定實施方案和計劃。第七十五頁，共九十六頁。③

知識維知識維是指各工作步驟所需的各門專業(yè)知識，由于系統(tǒng)工程是個綜合性的交叉學科，在上述各階段中，執(zhí)行任何一步都會涉及多種專業(yè)技術(shù)，如社會科學、工程技術(shù)、法律、商業(yè)、醫(yī)藥、藝術(shù)等等。第七十六頁，共九十六頁。2.系統(tǒng)工程的軟科學性

系統(tǒng)工程的軟科學性是從系統(tǒng)工程的應用成果方面分析的，由于系統(tǒng)工程處理的對象主要是信息，目的主要是對問題的分析，以便獲得解決問題的最優(yōu)方案，供決策者決策使用。系統(tǒng)工程的軟科學性也可由其定義看出，它是一種方法論的科學，尋求的是系統(tǒng)目標綜合最優(yōu)的實施方案，然而這一方案需要有決策者的支持，否則將失去意義，這也是系統(tǒng)工程與傳統(tǒng)方法的最根本區(qū)別。第七十七頁，共九十六頁。軟科學性所表現(xiàn)出的特點所要研究的問題沒有限制，但以人和社會問題為主，且將問題作為系統(tǒng)對待的意識較強；所要處理的問題多數(shù)是帶有政策性的，同時多半帶有探討未來的性質(zhì)，所以十分關(guān)心未來的不定因素；所要處理的問題包括了大量事實上不明確的東西；因此在分析中，不僅要重視客觀上可定量化的問題，同時還要了解直觀性和含糊不清之處；從發(fā)現(xiàn)問題到最后實施解決方案的這一期間，多數(shù)情況下要充分利用模型。但是，所關(guān)心的不是“是否精確”，而是該模型是否與目標相符，是否有用；軟科學所處理的問題跨學科的性質(zhì)很強。為了能解決問題，應積極利用現(xiàn)有社會科學與自然科學的成果，而且要求有關(guān)專家在廣泛的領(lǐng)域內(nèi)進行合作。第七十八頁，共九十六頁。二、系統(tǒng)工程方法論系統(tǒng)工程方法論是指在更高層次上，指導人們正確應用系統(tǒng)工程的思想、方法和各種準則去處理問題，由于系統(tǒng)工程是一類包括許多門工程技術(shù)的一大工程技術(shù)門類，而且是高度綜合的實用性很強的技術(shù)，因此，在系統(tǒng)工程的研究中逐漸形成了一套處理問題的基本方法過程（基本框架結(jié)構(gòu)），這就是從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，采用系統(tǒng)分析的方法來分析和解決各種問題第七十九頁，共九十六頁。1、系統(tǒng)分析簡介系統(tǒng)工程方法論的基礎是系統(tǒng)分析技術(shù)，系統(tǒng)分析是完成系統(tǒng)工程問題的中心環(huán)節(jié)廣義的解釋認為系統(tǒng)分析就是系統(tǒng)工程，系統(tǒng)分析是系統(tǒng)工程的同義詞狹義的解釋認為系統(tǒng)分析是系統(tǒng)工程的一項優(yōu)化技術(shù)，是系統(tǒng)工程在非結(jié)構(gòu)化問題決策中的具體應用第八十頁，共九十六頁。系統(tǒng)分析的基本概念系統(tǒng)分析的目的是在于分析系統(tǒng)內(nèi)部與系統(tǒng)環(huán)境之間、系統(tǒng)內(nèi)部各要素之間的相互依賴、相互制約、相互促進的復雜關(guān)系，分析系統(tǒng)要素的層次結(jié)構(gòu)關(guān)系及其對系統(tǒng)功能和目標的影響，通過建立系統(tǒng)的分析模型使系統(tǒng)各要素及其與環(huán)境之間的協(xié)調(diào)達到最佳狀態(tài)，最終為系統(tǒng)決策提供依據(jù)。

第八十一頁，共九十六頁。2、系統(tǒng)分析的步驟概要

原始情況分析結(jié)果闡明問題階段分析研究階段

評價比較階段

闡明問題謀劃備選方案建模和預計后果評比備選方案預測未來環(huán)境第八十二頁，共九十六頁。（1）闡明問題問題的性質(zhì)和范圍

問題剖析報告：問題的結(jié)構(gòu)、過程和勢態(tài)階段結(jié)果報告：由來背景；重要性；可能采取行動的組織和個人；利益相關(guān)的組織和個人；目標、評價指標、約束條件、備選方案的初步描述、建議等問題的目標

目標的層次性目標的沖突第八十三頁，共九十六頁。目標樹

XX1X2X3第八十四頁，共九十六頁。目標沖突和利害沖突在目標分析過程中，系統(tǒng)分析人員經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)，許多關(guān)鍵情況往往是由于存在著相互沖突的分目標造成的。這有兩種情況：一種是純