系統工程1課程主教材

汪應洛主編《系統工程》（第6版）機械工業出版社

2024年5月2主編簡介3課程學習目的、要求

通過課程學習，樹立系統觀念，掌握系統工程方法論，能用系統觀點思考和分析問題，重點掌握應用系統工程分析研究問題的基本概念、基本原理和基本方法，初步具備運用系統分析及系統建模、系統評價、系統決策和戰略研究等系統工程方法分析解決實際問題的能力。4內容學時數

第一章系統工程概述4

第二章系統工程方法論4

第三章系統模型與模型化8

第四章系統仿真及系統動力學方法6

第五章系統評價方法6

第六章決策分析方法6

第七章戰略研究與管理4

第八章系統工程應用實例8

考試2合計4856第一章系統工程概述第一節系統工程的產生與發展第二節系統工程的研究對象第三節系統工程的概念與特點第四節系統工程的應用領域7第一節系統工程的產生與發展一、系統思想的產生與發展系統思想的發展經歷了三個階段，即：“只見森林”（樸素的系統思想）階段→“只見樹木”階段→“先見森林，后見樹木”（科學的系統思想）階段。古代中國和古希臘在系統思想的產生與早期發展中具有突出地位和貢獻。以系統思想為重要標志之一的中國優秀傳統文化及其豐富實踐,為系統工程在我國的發展提供了豐厚的土壤,奠定了深厚的基礎。

整體思想和聯系思想是科學系統思想的核心與實質。

堅持系統觀念是我們黨領導革命、建設、改革的基礎性思想方法和工作方法毛澤東：《中國革命戰爭的戰略問題》《實踐論》《矛盾論》《黨委會的工作方法》《論十大關系》等鄧小平，江澤民，胡錦濤黨的十八大以來，面對世界百年未有之大變局和中華民族偉大復興戰略全局，以習近平同志為核心的黨中央堅持系統謀劃、統籌推進黨和國家各項事業。習近平總書記反復強調堅持系統觀念和運用戰略思維、歷史思維、辯證思維、系統思維等科學思維方式來分析問題、指導工作，數十次論及“系統工程”“必須堅持系統觀念”及“不斷提高系統思維能力”是黨的二十大報告提出的新要求8二、系統理論的形成與發展運籌學、一般系統論、控制論、信息論耗散結構理論、協同學及超循環理論等是系統理論的重要內容和系統工程的理論基礎錢學森：“我認為把運籌學、控制論和信息論同貝塔朗菲（一般系統論）、普利高津（耗散結構理論）、哈肯（協同學）、艾根（超循環理論）等人的工作融會貫通，加以整理，就可以寫出《系統學》這本書了。”（1988）系統理論的最新發展（復雜系統理論、數智科學理論等）9三、系統工程發展概況階段年代(份)重大（工程）實踐或事件重要理論與方法貢獻Ⅰ（第二次世界大戰前后）

1930年美國發展與研究廣播電視系統正式提出系統方法(SystemsApproach)的概念1940年美國實施彩電開發計劃采用系統方法，并取得巨大成功美國貝爾(Bell)電話公司開發微波通信系統正式使用系統工程(SystemsEngineering)一詞二戰期間英、美等國的反空襲等軍事行動產生軍事運籌學，也即軍事系統工程20世紀40年代美國研制原子彈的“曼哈頓計劃”運用系統工程，并推動了其發展1945年美國空軍建立研究與開發(R&D)機構,此即蘭德(RAND)公司的前身提出系統分析(SystemsAnalysis)40年代后期到50年代初運籌學的廣泛運用與發展、控制論的創立與應用、電子計算機的出現，為系統工程奠定了重要的學科基礎Ⅱ-1(20世紀50年代中至70年代)1957年古德(H.Good)和馬克爾(R.E.Machol)發表第一部名為《系統工程》的著作系統工程學科形成的標志1958年美國研制北極星導彈潛艇提出PERT(計劃評審技術)，這是較早的系統管理技術階段年代(份)重大（工程）實踐或事件重要理論與方法貢獻Ⅱ-2(20世紀50年代中至70年代)60年代

研究企業系統和各類經濟、社會系統要素動態變化及其相互作用的規律《工業動力學（IndustrialDynamics）》（1961）、《系統原理》（1968）等出版1965年馬克爾編著《系統工程手冊》表明系統工程的實用化和規范化美國自動控制學家查德(L.A.Zadeh)提出“模糊集合”的概念為現代系統工程奠定了重要的數學基礎1961~1972年美國實施“阿波羅”登月計劃使用多種系統工程方法并獲得巨大成功,極大地提高了系統工程的地位1972年國際應用系統分析研究所(IIASA)在維也納成立系統工程的應用重點開始從工程領域進入社會經濟領域,并發展到了一個重要的新階段70年代系統工程的廣泛應用在國際上達到高潮Ⅲ（80年代至90年代以來）80年代

系統工程在國際上穩定發展；在中國的研究與應用開始達到高潮

90年代以來系統工程在國內外呈現出多樣化、特色化、專業化、集成化、精細化、實用化等特點20世紀50年代至60年代，我國的一些研究機構和著名學者為系統工程的研究與應用做了理論上的探討、應用上的嘗試和技術方法上的準備我國大規模地研究與應用系統工程是從20世紀70年代末80年代初開始的。80年代，應用系統工程理論和方法來研究與解決中國經濟、社會發展的重大現實問題,在許多領域和方面取得了較好的效果（人口、能源、教育、區域發展等）進入新的世紀特別是近年以來，系統工程在與新一代信息技術及大數據、物聯網、人工智能等結合，與貫徹新發展理念、實施可持續發展等重大戰略結合，與“四個全面”戰略布局和中國特色社會主義國家治理體系建設結合，與思維科學、復雜性科學結合等方面，已經展現出了新的發展和較好的前景四、系統化時代呼喚

系統工程創新發展如：整體與總體有形與無形有界與無界確定與不確定簡單與復雜戰略與策略效率與質效管理與治理工作與工程13思考與討論？14第二節系統工程的研究對象一、系統的概念及特點系統工程的研究對象是組織化的大規模復雜系統。而“系統”作為系統理論、系統工程和整個系統科學的基本研究對象，需要正確理解和深刻認識。研究對象：15系統的定義：系統是由兩個以上有機聯系、相互作用的要素所組成，具有特定功能、結構和環境的整體。該定義有以下四個要點：(1)系統及其要素(2)系統和環境(3)系統的結構(4)系統的功能16系統的一般屬性:整體性關聯性環境適應性……17二、系統的類型1、自然系統與人造系統2、實體系統與概念系統3、動態系統和靜態系統4、封閉系統與開放系統

二、管理系統問題舉例

現代工業企業及其生產經營活動具有許多系統性特征現代金融系統是一類復雜性系統生態文明與生態系統樹立正確、系統的網絡安全觀“四個全面”戰略布局是中國特色治國理政的重大系統問題1819第三節系統工程的概念與特點一、系統工程的概念定義：用定量與定性相結合的系統思想和方法處理大型復雜系統的問題，無論是系統的設計或組織建立，還是系統的經營管理，都可以統一地看成是一類工程實踐，統稱為系統工程。20錢學森對系統工程的定義：系統工程是組織管理系統的規劃、研究、設計、制造、試驗和使用的科學方法。簡言之“系統工程是一門組織管理的技術”。第三節系統工程的概念與特點21第三節系統工程的概念與特點系統工程是一門交叉學科三大學科的交叉：運籌學（OR）現代管理科學系統科學交叉：自然科學/社會科學等在思想、理論、方法上按總體協調的需要，有機結合。22第四節系統工程的應用領域社會系統工程。始于錢學森社會主義建設總體設計部思想，以習近平新時代中國特色社會主義思想為指導，可包括中國特色社會主義“五位一體”建設系統工程、國家及社會治理系統工程、改革系統工程、危機管理系統工程、法治系統工程、黨的建設系統工程等【總體、引領、保障類1（6）】宏觀經濟系統工程；金融系統工程；區域發展系統工程；農業系統工程；交通運輸系統工程；能源系統工程；水資源系統工程；生態環境系統工程【社會經濟類8】工程項目（管理）系統工程；生產系統工程；企業系統工程；物流系統工程【生產運營類4】科學技術系統工程；人才系統工程；人口系統工程；教育系統工程；衛生健康系統工程軍事系統工程信息系統工程【基礎能力類7】23第二章

系統工程方法論24主要內容系統工程的基本工作過程系統分析原理創新思維與創新分析方法系統工程方法論的新發展25一、霍爾三維結構（1969年提出）20世紀60～70年代具有代表性的SE方法論。將系統的整個管理過程分為前后緊密相連的七個階段和七個步驟，并同時考慮到為完成這些階段和步驟的工作所需的各種專業管理知識。三維結構由時間維、邏輯維、知識維組成，如圖示：第一節系統工程的基本工作過程26第一節系統工程的基本工作過程知識維：指在完成上述各階段和各步驟所需要的各種專業知識和管理知識。邏輯維：每個階段需進行的工作步驟，是運用系統工程方法進行思考、分析和解決問題應遵循的一般程序。時間維：從規劃到更新，按時間順序排列的SE全過程。27二、切克蘭德方法論（80年代提出）第一節系統工程的基本工作過程問題及其環境的識別與表達建立概念模型(目標系統概念化)根底定義比較尋求改善途徑選擇設計實施評估28三、兩種方法的比較第一節系統工程的基本工作過程

霍爾三維結構和切克蘭德方法論均為系統工程方法論，均以問題為起點，具有相應的邏輯過程。在此基礎上，兩種方法論主要存在以下不同點：

（1）霍爾方法論主要以硬系統為研究對象，而切克蘭德方法更適合于對社會經濟和經營管理等“軟”系統問題的研究。

（2）前者的核心內容是優化分析，而后者的核心內容是比較學習。

（3）前者更多關注定量分析方法，而后者比較強調定性或定性與定量有機結合的基本方法。29一、概念及要素第二節系統分析原理系統分析是運用建模及預測、優化、仿真、評價等技術對系統的各有關方面進行定性與定量相結合的分析，為選擇最優或滿意的系統方案提供決策依據的分析研究過程。六要素：問題目的及目標方案模型評價決策者30二、程序第二節系統分析原理31三、應用系統分析的原則第二節系統分析原理堅持系統觀念堅持問題導向以整體為目標多方案模型分析與優選定量分析與定性分析相結合多次反復進行32一、創新方案的價值第三節創新思維與創新分析方法

舉例：美國阿拉斯加原油運輸問題

多方案模型分析和選優,是系統分析的基本原則和核心內容,而探索、篩選、綜合多種可行方案,需要應用創新思維和創新分析方法等。

二、系統工程與創新思維

系統工程是一門對社會經濟等大規模復雜系統進行組織管理的綜合技術系統工程的工作過程是一個綜合創造的過程創新思維與創造性技術是認識系統問題，探尋行動方案，分析、設計、解決大規模復雜系統問題的思想和方法基礎33第三節創新思維與創新分析方法34三、創新分析方法第三節創新思維與創新分析方法提問法（檢核表法）頭腦風暴法德爾菲法情景分析法定性研究方法數據挖掘方法351、提問法第三節創新思維與創新分析方法5W1H法:普遍適用檢核表法：針對特定要求方面現狀原因改善決定目的(Ｗｈｙ)為什么要進行新產品開發為什么是這樣有無別的原因和要求對產品開發應有什么樣的要求對象(Ｗｈａｔ)開發什么產品為什么開發該產品可否開發其他更好的產品到底應開發哪種產品時間(Ｗｈｅｎ)何時開發該產品、何時投產為什么這樣安排有無調整的必要與可能應有什么樣的時間安排場所(Ｗｈｅｒｅ)產品市場及原材料供應地在哪里為什么在這些地方有無別的市場及更好的原料來源劃分市場和選擇原料來源的結果如何人員(Ｗｈｏ)產品開發與生產的任務由誰來承擔為什么由他們來承擔有無更好的承擔者應該由誰來承擔手段(Ｈｏｗ)怎樣開發與生產該產品為什么要這樣做有無更好的方式或手段應采取什么樣的開發與生產方式362、頭腦風暴法第三節創新思維與創新分析方法

頭腦風暴法是針對一定問題、召集由有關人員參加的小型會議，在融洽輕松的會議氣氛中，與會者敞開思想、各抒己見、自由聯想、暢所欲言、互相啟發、互相激勵，使創造性設想起連鎖反應，從而獲得眾多解決問題的方法。原則：推遲判斷數量提供質量373、德爾菲法第三節創新思維與創新分析方法

德爾菲法為消除成員間相互影響，參加的專家可以互不了解，它運用匿名方式反復多次征詢意見和進行背靠背的交流，以充分發揮專家們的智慧、知識和經驗，最后匯總得出一個能比較反映群體意志的預測結果。

雖然是背靠背的方式，但由于其特殊的處理方法，又兼有會議討論的效果。同時也可使大家發表的意見較快收斂，參加者也易接受結論，具有一定程度綜合意見的客觀性。缺點是由于專家時間緊，回答總是往往比較草率，同時由于預測主要依靠專家，因此歸根到底仍屬專家們的集體主觀判斷。384、情景分析法第三節創新思維與創新分析方法

情景分析法就是通過一系列有目的、有步驟的探索與分析，設想未來情景以及各種影響因素的變化，從而更好地幫助決策者制定出靈活且富有彈性的戰略規劃、計劃或對策。它是一種靈活而富于創造性的輔助系統分析方法，是一種綜合的、具有多功能的創造性技術。步驟：（1）建立信息庫

（5）探尋各種可能的未來發展趨勢（2）確定主題目標

（6）選擇并解釋環境情景（3）分析并構造影響區域

（7）引入“突發事件”檢驗其對未來情景的影響（4）確定描述影響區域的關鍵變量

（8）詳細闡明主題情景395、定性研究方法第三節創新思維與創新分析方法研究的角度定性研究定量研究共同的目的描述性研究，找出一般性的研究目的驗證假設或具體的研究問題方法觀察和解釋說明測度和驗證數據收集方法形式自由，沒有固定結構為結構化的回答提供分類研究人員獨立性研究人員深入參與研究。研究結果主觀研究人員不參與觀察，研究結果客觀樣本樣本小，取樣背景簡單樣本大，歸納出結果使用范圍探索性研究描述性研究和因果性研究405、定性研究方法第三節創新思維與創新分析方法觀察法焦點小組訪談法自由聯想技巧416、數據挖掘方法第三節創新思維與創新分析方法數據挖掘（Datamining），一般是指從大量的數據中通過算法搜索隱藏于其中信息的過程。（1）數據選擇：從數據庫中提取與分析任務相關的數據；（2）數據預處理：數據變換或統一成適合挖掘的形式，包括標準化、離散化和屬性約簡等操作；（3）數據挖掘：基本步驟，使用智能方法提取數據模式；（4）模式評估：根據某種興趣度度量，識別提供知識的真正有用的模式；（5）知識表示：使用可視化和知識表示技術，向用戶提供挖掘的知識。第四節系統工程方法論的新發展42要素物理事理人理道理對象著重點原則需要的知識物質世界、法則、規則的理論客觀物質世界是什么？功能分析誠實，真理，盡可能正確自然科學管理和做事的理論組織、系統怎樣做？邏輯分析協調，有效，盡可能平滑管理科學，系統科學人、紀律、規范的理論人、群體、人際關系、智慧應當怎樣做？人文分析人性，有效果，盡可能靈活人文知識，行為科學WSR系統方法論的內容43

“物理”內涵：（1）象征本體論的客觀存在，包括物質及其組織結構；（2）闡述自然客觀想象和客觀存在的定律、規則；（3）物質運動和技術作用的一般規律，是一種客觀存在，不以人的意志為轉移；（4）管理過程和管理對象中可以并應該由自然科學、工程技術描述和處理的層面。第四節系統工程方法論的新發展44第四節系統工程方法論的新發展“事理”內涵：（1）