系統工程導論

（SystemsEngineering,SE）

—系統工程方法論及其應用高欣北京郵電大學自動化學院gxin_mail98@2025/4/19系統工程理論、方法與應用2

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（綜合練習）學習方式2025/4/19系統工程理論、方法與應用3Why?時代特征及社會發展趨勢

經濟全球化（環境）動態市場帶來挑戰和機會（變化）社會加速信息化創新開始成為時代的最強音（概念、途徑）社會進入合作競爭新時代

（COOPETITION；GUANXI）

科學發展觀引起普遍關注（系統發展觀）………………

引言“要學一點系統工程”2025/4/19系統工程理論、方法與應用4引言:Why管理科學的發展與管理人才培養

管理科學發展的“制高點”

——系統化管理T型人才

2025/4/19第一章VisualC++6.0基礎5機器人控制用于空間艙內操作的較小空間機器人系統更換電路板

維修衛星

空間機器人綜合服務系統地面樣機及演示平臺

面向未來在軌應用需求，需要機械臂替代或協助宇航員開展相應的在軌操作，為此針對空間柔性機械臂，綜合考慮臂桿柔性和關節柔性，開展了空間柔性機器人動力學控制/耦合系統研究，對空間柔性機械臂在軌應用技術進行了試驗平臺驗證。艙外服務機器人2025/4/19系統工程理論、方法與應用7引言What/When?

SE是以大規模復雜系統為研究對象，在系統理論、管理科學及其運籌學、專業工程技術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一般系統問題的思想、程序和方法,并能夠將其應用與工程具體應用中。2025/4/19系統工程理論、方法與應用8引言:What/When第一講：系統工程概述第二講：系統工程理論與方法論(課堂討論1)第三講：系統模型與模型化第四講：系統仿真及系統動力學方法（課堂練習1）2025/4/19系統工程理論、方法與應用9引言:What/When第五講：系統評價方法第六講：決策分析方法（課堂練習2）第七、八、九講：系統工程應用案例

2025/4/19系統工程理論、方法與應用10上課時間為4－19周， 其中第11周期中考試，第20周期末考試選修考查平時成績30％期中考試20%期末考試50％成績評定2025/4/19系統工程理論、方法與應用11引言Who/Where?

Who

——學生為主體，教師為主導。

Where——將課堂內外的學習結合起來！2025/4/19系統工程理論、方法與應用12引言:HowHow?建議

注重系統思考；

堅持問題導向； 采用系統化方法；教學要求

上課及考核2025/4/19系統工程理論、方法與應用13

教材：

《系統工程》（第4版）

汪應洛主編

機械工業出版社2008年4月

2025/4/19系統工程理論、方法與應用14參考資料《系統工程理論、方法與應用》（第二版）汪應洛主編，高等教育出版社，2005年7月

《系統科學與工程研究》（第二版）許國志

主編，上?？萍冀逃霭嫔纾?000年

系統工程概論．楊家本主編．武漢：武漢理工大學出版社，2002年1月系統工程原理.譚躍進，陳英武，易進先.長沙：國防科技大學出版社，19992025/4/19系統工程理論、方法與應用15第一講系統工程概述第一節：系統工程的產生、發展及應用第二節：系統工程的研究對象第三節：系統工程的概念與特點2025/4/19系統工程理論、方法與應用16第一講系統工程概述一、系統思想及系統理論的產生與發展

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。

第一節系統工程的產生、發展及應用2025/4/19系統工程理論、方法與應用17系統思想及系統理論的產生與發展整體思想和聯系思想是科學系統思想的核心與實質。

一般系統論、控制論（工程、經濟、社會）、信息論、耗散結構理論、協同學及自組織理論等是系統理論的重要內容和SE的理論基礎。

2025/4/19系統工程理論、方法與應用18二、系統工程的發展概況階段年代（份）重大工程實踐或事件重要理論與方法貢獻I1930美國發展與研究廣播電視正式提出系統方法（Systemsapproach）的概念1940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Bell電話公司開發微波通訊系統正式使用系統工程（SystemsEngineering）一詞II第二次世界大戰期間英、美等國的反空襲等軍事行動產生軍事運籌學（MilitaryOperationsResearch）,也即軍事系統工程本世紀40年代美國研制原子彈的“曼哈頓計劃”運用SE，并推動了其發展1945美國空軍建立蘭德（RAND）公司曾經提出系統分析（Systemsanalysis）概念，強調了其重要性2025/4/19系統工程理論、方法與應用19III40年代后期到50年代初期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SE奠定了重要的學科基礎IV1957H.Good和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美國研制北極星導彈潛艇提出PERT（網絡優化技術），這是最早的系統工程技術之一。1965R.E.Machol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L.A.Zedeh提出“模糊集合”概念為現代SE奠定了重要的數學基礎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2025/4/19系統工程理論、方法與應用20IV1957H.Good和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美國研制北極星導彈潛艇提出PERT（網絡優化技術），這是最早的系統工程技術之一。1965R.E.Machol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L.A.Zedeh提出“模糊集合”概念為現代SE奠定了重要的數學基礎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（73年第一次石油危機、阿波羅）國際應用系統分析研究所（IIASA）在維也納成立SE的應用開始從工程領域進入到社會經濟領域，并發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在國際上穩定發展、在中國的研究與應用達到高潮2025/4/19系統工程理論、方法與應用21阿波羅登月計劃

人類首次登上月球(1969年7月21日)

2025/4/19系統工程理論、方法與應用22三、系統工程在中國的發展及應用

上世紀50至60年代，我國的一些研究機構和著名學者為SE的研究與應用作了理論上的探討、應用上的嘗試和技術方法上的準備。其主要標志和集中代表是錢學森的《工程控制論》、華羅庚的《統籌法》和許國志的《運籌學》。

我國大規模地研究與應用SE是從70年代末、80年代初開始的。

2025/4/19系統工程理論、方法與應用231978年9月27日，錢學森、許國志、王壽云在《文匯報》發表題為“組織管理的技術——系統工程”的長篇文章；

從1978年起，西安交大、天津大學、清華大學、華中理工大學、大連理工大學等國內著名大學開始招收了第一批SE專業碩士研究生；

1980年11月，中國系統工程學會在北京成立；

1980年10月至1981年1月，中國科協、中央電視臺會同中國系統工程學會、中國自動化學會聯合舉辦“系統工程電視普及講座（45講）”，取得了良好的社會效果。2025/4/19系統工程理論、方法與應用2470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實問題，在許多領域和方面取得了較好的效果，如：人口問題的定量研究及應用（始于1978年）2000年中國的研究(1983至1985年）全國和地區能源規劃（始于1980年）全國人才和教育規劃（始于1983年）農業系統工程（始于1980年）區域發展戰略（始于1982年）（行政區域、自然經濟區域）投入產出表的應用（始于60年代和1976年）軍事系統工程（始于1978年）水資源的開發利用（始于1978年）等。

2025/4/19系統工程理論、方法與應用25

90年代以來，系統工程在與以下七個方面的結合上已具有初步結果和強勁勢頭：企業發展轉型時期我國改革發展的重大現實問題（綜合配套改革、和諧社會建設、自主創新、資源能源問題、新農村建設、城鎮化、社會保障、應急管理等）管理科學、經濟科學、工程科學各種前沿問題落實科學發展觀社會信息化變革重大投資與大型項目管理思維科學和生命科學2025/4/19系統工程理論、方法與應用26一.SE的研究對象是大規模復雜系統

該類系統的主要特點有：規模龐大、結構復雜、屬性及目標多樣、一般為人-機系統、經濟性突出等。第一講:系統工程概述第二節系統工程的研究對象2025/4/19系統工程理論、方法與應用27二.系統的概念我國系統科學界對系統的定義是：

1.系統的定義：系統是由兩個以上相互聯系的要素所構成，且具有特定功能、結構、環境的整體。

系統是由相互作用和相互依賴的若干組成部分結合而成，具有特定功能的有機整體，而且這個整體又是它所從屬的更大的系統的組成部分（錢學森）。即：系統是同類或相關事物按一定的內在聯系組成的整體，具有一定的目的和功能。2.系統的屬性：整體性、關聯性、環境適應性。

2025/4/19系統工程理論、方法與應用28

三.系統的類型

自然系統與人造系統實體系統與概念系統動態系統與靜態系統封閉系統與開放系統主要明確SE研究什么樣的系統問題2025/4/19系統工程理論、方法與應用29

第三節SE的內容與特點

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

SE強調以下基本觀點：

(1)整體性和系統化觀點（前提）(2)總體最優或平衡協調觀點（目的）

trade-off(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）2025/4/19系統工程理論、