1、章節內容 章節內容 參考書籍參考書籍 章節內容 教學過程考核 作業或實踐報告（15分）：2-3次。均為下 次上課前交，否則，作業成績一律為零。 出勤要求（15分）： 三次未到，平時成績為零 考試形式：閉卷 平時成績（30%）+考試成績（占70%） 章節內容 章節內容 內容內容學時數學時數 第一章系統工程概述第一章系統工程概述4 第二章第二章系統工程方法論系統工程方法論4 第三章第三章系統模型與模型化系統模型與模型化6 第四章系統仿真及系統動力學方法第四章系統仿真及系統動力學方法6 第五章第五章系統評價方法系統評價方法6 第六章第六章決策分析方法決策分析方法6 第七章戰略研究與管理第七章戰略研究

2、與管理4 第八章系統工程應用實例第八章系統工程應用實例4 考試考試 合計合計40 章節內容 章節內容 章節內容 樸素的系統思想 哲學認識：把世界當作統一的整體 “宇宙大系統” -德謨克利特 “世界是包括一切的整體”-赫拉克利特 “整體大于部分”-亞里士多德 章節內容 中國系統思想 老子：“無為而治”、道法自然 西周：五行說 金木水火土 傳統思想：天時、地利、人和 以和為貴、家和萬事興 中醫：望聞問切，形、氣、色 飲食：色、香、味、鮮 章節內容 中國軍事 孫子兵法十三篇 打仗要把道（義）、天時、地利、將才、 法治綜合起來考慮 內經易經 古代工程：都江堰 都江堰的創建，以不破壞自然資源，充分 利用

3、自然資源為人類服務為前提，變害為 利，使人、地、水三者高度協調統一。 章節內容 章節內容 章節內容 啟示：啟示：將所面對的事物或問題，作為一個系統來加以作為一個系統來加以 思考分析，從而獲得對事物整體的認識，或找到解思考分析，從而獲得對事物整體的認識，或找到解 決問題的恰當的辦法。決問題的恰當的辦法?，F實生活中，不善于進行系 統思維就容易遭受挫折或造成損失，而善于著眼于 系統就能夠獲得巨大成功。 章節內容 都江堰位于四川省中部岷江中，已有2000多年歷史，是 當今世界上唯一留存的以無壩引水為特征的宏大水利工 程，由戰國時期秦國的李冰設計修造。 都江堰包括“魚嘴”分水工程、“飛沙堰”分洪排沙工

4、程、“寶瓶口”引水工程三大主體工程和120個附屬渠堰 工程，工程之間的聯系處理得恰到好處，形成一個協調 運轉的工程總體。 它充分利用當地西北高、東南低的地理條件，根據江河 出山口處特殊的地形、水脈、水勢，乘勢利導，無壩引 水，自流灌溉，使堤防、分水、泄洪、排沙、控流相互 依存，共為體系，保證了防洪、灌溉、水運和社會用水 綜合效益的充分發揮。 都江堰的創建，以不破壞自然資源，充分利用自然資源 為人類服務為前提，變害為利，使人、地、水三者高度 協調統一。 都江堰建堰2250多年來，依舊保存完好，經久不衰，發 揮著巨大的效益。都江堰創建時的魚嘴分水堤、飛沙堰 溢洪道、寶瓶口引水口三大主體工程和百丈堤

5、、人字堤 等附屬工程至今猶存。 隨著科學技術的發展和灌區范圍的擴大，從1936年開始， 逐步改用混凝土漿砌卵石技術對渠首工程進行維修、加 固，增加了部分水利設施，古堰的工程布局和“深淘灘、 低作堰”，“乘勢利導、因時制宜”，“遇灣截角、逢 正抽心”等治水方略沒有改變，都江堰發揮的效益越來 越大。 截至1998年，灌溉面積達到了6.87萬公頃，同時，為四 川50多個大、中城市，數百家工礦企業提供了工業和生 活用水，成為世界最佳水資源利用的典范。 科學系統思想 章節內容 階段階段年代（份）年代（份）重大工程實踐或事件重大工程實踐或事件重要理論與方法貢獻重要理論與方法貢獻 I 1930 美國發展與研

6、究廣播電視系美國發展與研究廣播電視系 統統 正式提出系統方法（正式提出系統方法（Systems approach）的概念）的概念 1940 美國實施彩電開發計劃美國實施彩電開發計劃采用系統方法，并取得巨大成功采用系統方法，并取得巨大成功 美國美國Bell電話公司開發微波電話公司開發微波 通訊系統通訊系統 正式使用系統工程（正式使用系統工程（Systems Engineering）一詞）一詞 II 第二次世界大第二次世界大 戰期間戰期間 英、美等國的反空襲等軍事英、美等國的反空襲等軍事 行動行動 產生軍事運籌學（產生軍事運籌學（Military Operations Research）,也即軍事

7、也即軍事 系統工程系統工程 本世紀本世紀40年代年代 美國研制原子彈的美國研制原子彈的“曼哈頓曼哈頓 計劃計劃” 運用運用SE，并推動了其發展，并推動了其發展 1945 美國空軍建立蘭德（美國空軍建立蘭德（RAND） 公司公司 曾經提出系統分析（曾經提出系統分析（Systems analysis）概念，強調了其重要性）概念，強調了其重要性 章節內容 III 40年代后期到年代后期到50年代初年代初 期期 運籌學的廣泛運用與發展、控制論的創立與應用、電子計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，為算機的出現，為SE奠定了重要的學科基礎奠定了重要的學科基礎 IV 1957H

8、.Good和和 R.E.Machol發發 表第一部名為表第一部名為系統工程系統工程 的著作的著作 系統工程學科形成的標志系統工程學科形成的標志 1958美國研制北極星導彈潛艇美國研制北極星導彈潛艇提出提出PERT（網絡優化技術），這是最早（網絡優化技術），這是最早 的系統工程技術之一。的系統工程技術之一。 1965R.E.Machol編著編著系統工系統工 程手冊程手冊 表明系統工程的實用化和規范化表明系統工程的實用化和規范化 美國自動控制學家美國自動控制學家 L.A.Zedeh提出提出“模糊集模糊集 合合”概念概念 為現代為現代SE奠定了重要的數學基礎奠定了重要的數學基礎 1961-1972美

9、國實施美國實施“阿波羅阿波羅”登月登月 計劃計劃 使用了多種使用了多種SE方法，其成功極大地提高方法，其成功極大地提高 了了SE的地位的地位 章節內容 V 1972國際應用系統國際應用系統 分析研究所分析研究所 （IIASA）在維也）在維也 納成立納成立 SE的應用開始從的應用開始從 工程領域進入到社會工程領域進入到社會 經濟領域，并發展到經濟領域，并發展到 了一個重要的新階段。了一個重要的新階段。 70年代年代SE的廣泛應用在國際上達到高潮的廣泛應用在國際上達到高潮 VI80年代年代SE在國際上穩定發展、在中國的研究在國際上穩定發展、在中國的研究 與應用達到高潮與應用達到高潮 章節內容 章節

10、內容 70年代末、80年代初 章節內容 管理科學與工程管理科學與工程 管理學管理學工學工學 控制科學與工程控制科學與工程 系統工程系統工程 理學理學 系統科學系統科學 系統理論系統理論系統分析與集成系統分析與集成 博士學位博士學位 國內與系統相關學科研究生學位授予國內與系統相關學科研究生學位授予 章節內容 1201 管理科學與工程管理科學與工程 清華大學 北京大學 北方交通大學 . 山東大學 山東師范大學 . 共計68個單位 章節內容 系統工程理論和方法的應用 人口問題 能源規劃 人才和教育規劃 農業系統工程 區域發展戰略 軍事系統工程 水資源的開發利用 . 章節內容 90年代以來 章節內容

11、章節內容 章節內容 實例實例 人和高等動物有8個系統，即消化系統、呼吸系統、 循環系統、泌尿系統、運動系統、生殖系統、內分 泌系統等。以上系統構成了人體和動物體，并且在 神經系統調節下，互相聯系、互相制約，共同完成 整個生物體的全部生命活動，以保證生物體個體生 存和種族綿延。 章節內容 1 1、系統及其要素、系統及其要素 系統是由兩個以上要素組成的整體，構成這個整體 的各個要素可以是單個事物（元素），也可以說一 群事物組成的分系統、子系統等 章節內容 2 2、系統與環境、系統與環境 環境是對系統有影響但與系統任何要素的 相互聯系或相互作用又都弱于系統要素間任何 相互聯系或相互作用的那些實體的集

12、合。 系 統 環 境 輸 入 輸 出 章節內容 3、系統的結構 一個系統的結構結構就是所有組分間關聯方式 的總和。 章節內容 4、系統的功能 任何系統都有其存在的作用和價值，也即 有其特定的功能 系統功能的實現受到其環境和結果的影響 章節內容 系統的功能 各種系統的特定功能是大不一樣的，從各種系統的特定功能是大不一樣的，從 一般意義上講，系統的功能如圖一般意義上講，系統的功能如圖1.1 圖圖 1.1 處理與轉換處理與轉換 輸入輸入 物質、能量和信息物質、能量和信息 輸出輸出 物質、能量和信息物質、能量和信息 章節內容 其他系統舉例 物流系統 運輸系統 航空系統 交通系統 教學系統 章節內容 章

13、節內容 系統特性 （1）整體性。整體恒大于各孤立部分的簡單之和。）整體性。整體恒大于各孤立部分的簡單之和。 （2）目的性。系統工作者進行系統的構思、設計、分析與控制、運轉時，目的性。系統工作者進行系統的構思、設計、分析與控制、運轉時， 必須事先弄清其目的性，否則是無法構成一個良好和有序的現實系統的。必須事先弄清其目的性，否則是無法構成一個良好和有序的現實系統的。 （3）有序性）有序性 。由于系統的結構、功能和層次的動態演變有某種方向性，因。由于系統的結構、功能和層次的動態演變有某種方向性，因 而使系統具有有序性。而使系統具有有序性。 （4）相關性。科學發展的全部成就證明了現實世界普遍聯系的觀點

14、。系統）相關性?？茖W發展的全部成就證明了現實世界普遍聯系的觀點。系統 中相互關聯的要素集中了各部件或要素的特性和行為相互制約與相互影中相互關聯的要素集中了各部件或要素的特性和行為相互制約與相互影 響的關系，正是這種相關性確定了系統性特有的整體形態與功能。響的關系，正是這種相關性確定了系統性特有的整體形態與功能。 37 章節內容 （5）復雜性。現代系統一般是多結構、多目標、多功能、多參數、多）復雜性。現代系統一般是多結構、多目標、多功能、多參數、多 層次、多輸入、多變化的系統。層次、多輸入、多變化的系統。 （6）適應性。系統與周圍環境之間通常都有物質、能量和信息交換。）適應性。系統與周圍環境之間

15、通常都有物質、能量和信息交換。 因此，一般結構良好的系統必須具有反饋系統、自適應和自學習系因此，一般結構良好的系統必須具有反饋系統、自適應和自學習系 統，以保持對客觀環境的適應能力。統，以保持對客觀環境的適應能力。 （7）動態性。動態性。系統的動態性是指其狀態與時間的關系。開放系統因與系統的動態性是指其狀態與時間的關系。開放系統因與 外界的物質能量和信息交換，而系統內部結構也可隨時變化，系統外界的物質能量和信息交換，而系統內部結構也可隨時變化，系統 的發展是一個有方向性、周期性的動態反饋過程。的發展是一個有方向性、周期性的動態反饋過程。 （8）開放性。系統與環境的關系。）開放性。系統與環境的關

16、系。 章節內容 SWOT分析分析 從系統的觀點出發，分析系統所處的環境 SWOT分析代表分析企業優勢（strength）、 劣勢（weakness）、機會（opportunity） 和威脅（threats）。 因此，SWOT分析實際上是將對企業內外 部條件各方面內容進行綜合和概括，進而 分析組織的優劣勢、面臨的機會和威脅的 一種方法。 章節內容 選擇一個你所熟悉的系統問題 說明 1、系統的功能及其要素 2、系統的環境及輸入、輸出 3、系統的結構（最好用框圖表達） 4、系統的功能與結構、環境的關系 章節內容 章節內容 定義：定義：用定量與定性相結合的系統思想和用定量與定性相結合的系統思想和 方法

17、處理大型復雜系統的問題，無論是系統方法處理大型復雜系統的問題，無論是系統 的設計或組織的設計或組織建立，還是系統的經營管理，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，統稱為都可以統一地看成是一類工程實踐，統稱為 系統工程。系統工程。 章節內容 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”。 章節內容 一般認為，系統工程是從整體出發，分析各單元一般認為，系統工程是從整體出發，分析各單元 的內在聯系和約束條件（關系），作統籌安排，的內在聯系和約束條件（關系），作統籌安排， 發揮各單元

18、的功能，基于系統思想的定量和定性發揮各單元的功能，基于系統思想的定量和定性 相結合的系統方法及計算機等技術工具處理大規相結合的系統方法及計算機等技術工具處理大規 模復雜系統的問題，從而達到系統整體最優的目模復雜系統的問題，從而達到系統整體最優的目 的。的。 章節內容 例子例子 泡茶問題泡茶問題 華羅庚先生的泡茶 “想泡壺茶喝。當時的情況是：開水沒有， 開水壺要洗，茶壺茶杯要洗，火已升了， 茶葉也有了，怎么辦?” 一、問題描述一、問題描述 1.目標：喝到一碗清新的熱茶。目標：喝到一碗清新的熱茶。 2.條件：已有一個茶壺、一包好茶葉、一條件：已有一個茶壺、一包好茶葉、一 個燃著的火爐和可用的涼水水

19、源。個燃著的火爐和可用的涼水水源。 3.其它要求：以最節約資源的方式實現目其它要求：以最節約資源的方式實現目 標。標。 4.系統工程研究任務：為解決喝茶問題設系統工程研究任務：為解決喝茶問題設 計一個行動計劃系統計一個行動計劃系統(設計一個解決泡茶設計一個解決泡茶 問題的行動計劃問題的行動計劃)。 泡茶問題泡茶問題 二、問題分析二、問題分析 1 資源需求資源需求 根據我們的日常經驗，現代人類的活動通根據我們的日常經驗，現代人類的活動通 常需要人、財、物等類資源。在這個泡茶常需要人、財、物等類資源。在這個泡茶 問題上，不涉及資金，所需的資源包括：問題上，不涉及資金，所需的資源包括： 涼水、茶壺、

20、茶葉、茶碗、火爐。這些資涼水、茶壺、茶葉、茶碗、火爐。這些資 源目前都已齊備，且假設除人外沒有限制。源目前都已齊備，且假設除人外沒有限制。 泡茶問題泡茶問題 2 目標要求目標要求 以以最節約資源最節約資源的方式泡一壺好茶。的方式泡一壺好茶。 這個問題中，前面提到的各項資源除了人力這個問題中，前面提到的各項資源除了人力 資源外，都是沒有限制的。但實際上，茶壺資源外，都是沒有限制的。但實際上，茶壺 的大小是確定的，因而所用水是確定的。的大小是確定的，因而所用水是確定的。 再假定爐火的發熱量及熱效率是確定的，那再假定爐火的發熱量及熱效率是確定的，那 么，一旦裝滿水的茶壺放到火上，其消耗的么，一旦裝滿

21、水的茶壺放到火上，其消耗的 能源也是確定的。能源也是確定的。 茶葉使用量是有定額的。茶葉使用量是有定額的。 泡茶問題泡茶問題 所以，在泡茶問題上，前述各項資源除隨所以，在泡茶問題上，前述各項資源除隨 機干擾外，不存在節約問題。這個問題，機干擾外，不存在節約問題。這個問題， 唯一涉及的節約問題是關于一種既無限又唯一涉及的節約問題是關于一種既無限又 有限的資源有限的資源時間的節約。時間的節約。 3 系統工程系統工程研究研究任務界定任務界定 設計一個解決泡茶問題的行動計劃，要求設計一個解決泡茶問題的行動計劃，要求 合理安排各道工序，最大限度節約時間。合理安排各道工序，最大限度節約時間。 泡茶問題泡茶

22、問題 三、定性策劃幾個備選方案三、定性策劃幾個備選方案 泡茶問題泡茶問題 根據日常經驗，對以上泡茶問題可以有以下三種解法：根據日常經驗，對以上泡茶問題可以有以下三種解法： 甲：甲：洗凈水壺；洗凈水壺；灌上涼水；灌上涼水；壺放在火上；壺放在火上；等水等水 開；開；水開后，以最快的速度洗茶杯，找茶葉；水開后，以最快的速度洗茶杯，找茶葉；泡泡 茶，待茶泡好；茶，待茶泡好；喝茶。喝茶。 乙：乙：洗凈水壺；洗凈水壺；洗茶杯；洗茶杯；找好茶葉；找好茶葉；灌涼水；灌涼水； 壺放火上；壺放火上；等水開；等水開；水開后，用準備好的茶杯、水開后，用準備好的茶杯、 茶葉泡茶；茶葉泡茶；等待茶泡好；等待茶泡好；喝茶。

23、喝茶。 丙：丙：洗凈水壺；洗凈水壺；灌涼水；灌涼水；壺放火上；壺放火上；洗茶杯；洗茶杯； 拿茶葉；拿茶葉；水開之前，可干一些其它事；水開之前，可干一些其它事；水開，水開， 泡茶；泡茶；喝茶。喝茶。 泡茶問題泡茶問題 四、方案分析與比較四、方案分析與比較 (系統分析系統分析) 1.列出泡茶所需的全部工序列出泡茶所需的全部工序 2.確定每道工序所需的時間確定每道工序所需的時間 3.確定各道工序之間的時間連接關系確定各道工序之間的時間連接關系 4.分析計算每種方案所需的總時間分析計算每種方案所需的總時間 5.做出比較結論做出比較結論 泡茶問題泡茶問題 工序列表工序列表 序號 名稱緊前工序 工序時間(

24、分) 1洗壺無1 2灌水10.5 3放壺20.3 4等水開315 5洗杯無1 6找茶葉無1 7泡茶3，5，62.2 8喝茶7 泡茶問題泡茶問題 洗壺洗壺灌水灌水放壺放壺洗杯洗杯 泡茶泡茶 拿茶葉拿茶葉 等水開等水開 1 15 1 10.30.5 喝茶喝茶 2.2 0.3 丙：丙： 洗壺洗壺洗杯洗杯找茶葉找茶葉灌水灌水 等水開等水開 放壺放壺 泡茶泡茶 1 15 0.3 0.5 11 喝茶喝茶2.2 乙：乙： 洗壺洗壺灌水灌水放壺放壺等水開等水開 泡茶泡茶 洗杯，找茶葉洗杯，找茶葉 喝茶喝茶 1 2.2 2 150.30.5 甲：甲： 圖圖1 泡茶系統工程備選方案工序圖泡茶系統工程備選方案工序圖

25、 方案分析方案分析 甲方案總時間甲方案總時間=1+0.5+0.3+15+2+2.2=21 乙方案總時間乙方案總時間=1+1+1+0.5+0.3+15+2.2=21 丙方案總時間丙方案總時間=1+0.5+(0.3+15)+2.2=19 分析結果：丙方案最節約時間。分析結果：丙方案最節約時間。 方案建議：丙方案建議：丙 泡茶問題泡茶問題 泡茶工程經驗總結泡茶工程經驗總結 泡茶問題泡茶問題 幾大步驟：幾大步驟： 確定問題確定問題 目標分析目標分析 需求分析需求分析 方案策劃方案策劃 系統分析（統計、計算、比較）系統分析（統計、計算、比較） 決策建議決策建議 方案實施方案實施 系統原理：系統原理：最優化、并行統籌、工序圖法最優化、并行統籌、工序圖法 系統工程系統工程強調以下觀點：強調以下觀點： (1) 整體性和系統化觀點（前提）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）總體最優或平衡協調觀點（目的） (3) 多種方法綜合運用的觀點（手段）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）問題導向及反饋控制觀點（保障） 章節內容 系統工程是一門交叉學科 系統論 大系統理論 經濟控制論 運