1、第一章系統與系統工程第一章系統與系統工程第一節系統工程的產生、發展及應用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三節系統工程的概念與特點第一節第一節系統工程的產生、發展及應用系統工程的產生、發展及應用一、系統思想的產生與發展一、系統思想的產生與發展二、系統理論的形成與發展二、系統理論的形成與發展三、系統工程的發展概況三、系統工程的發展概況四、系統工程在中國的發展及應用四、系統工程在中國的發展及應用 return第一節第一節 系統工程的產生、發展及應用系統工程的產生、發展及應用一、系統思想的產生與發展一、系統思想的產生與發展 1

2、、樸素的系統思想及其初步實踐、樸素的系統思想及其初步實踐哲學：把世界當作統一的整體哲學：把世界當作統一的整體古希臘唯物主義哲學家德謨克利特古希臘唯物主義哲學家德謨克利特 “宇宙大宇宙大系系統統”辨證法奠基人之一的赫拉克利特認為辨證法奠基人之一的赫拉克利特認為“世界是包括一切的世界是包括一切的整體整體”；后人把亞里士多德的名言歸結為后人把亞里士多德的名言歸結為“整體大于部分的總和整體大于部分的總和”， return古代中國古代中國春秋末期的思想家老子曾闡明自然界的春秋末期的思想家老子曾闡明自然界的統一性統一性；西周時代，出現了西周時代，出現了世界構成世界構成的的“五行說五行說” ；東漢時期張衡提

3、出了東漢時期張衡提出了“渾天說渾天說”。最著名的醫學典籍最著名的醫學典籍內經內經把自然界和人體看成把自然界和人體看成由金、木、水、火、土五種要素相生相克、相由金、木、水、火、土五種要素相生相克、相互制約而形成的有秩序、有組織的整體。人與互制約而形成的有秩序、有組織的整體。人與天地自然又是相應、相生而形成的更大系統。天地自然又是相應、相生而形成的更大系統。易經易經也被認為是樸素系統思想的結晶。也被認為是樸素系統思想的結晶。return都江堰于公元前都江堰于公元前256年由蜀郡太守李冰父年由蜀郡太守李冰父子組織建造，該工程由魚嘴子組織建造，該工程由魚嘴(岷江分流岷江分流)、飛沙、飛沙堰堰(分洪排砂

4、分洪排砂)和寶瓶口和寶瓶口(引水引水)等三大設施組成，等三大設施組成，整個工程具有整個工程具有、和和、等特點。等特點。早期系統思想早期系統思想return2、科學系統思想的形成、科學系統思想的形成15世紀下半葉以后，力學、天文學、物世紀下半葉以后，力學、天文學、物理學、化學、生物學等相繼從哲學的統一體中理學、化學、生物學等相繼從哲學的統一體中分離出來，形成了自然科學。這時的系統思想分離出來，形成了自然科學。這時的系統思想具有具有“只見樹木只見樹木”和具體化的特點和具體化的特點。 return19世紀自然科學取得了巨大成就，尤其世紀自然科學取得了巨大成就，尤其是是、這三大發現，這三大發現，使人類

5、對自然過程相互聯系的認識有了質的飛使人類對自然過程相互聯系的認識有了質的飛躍，為辯證唯物主義的科學系統觀奠定了物質躍，為辯證唯物主義的科學系統觀奠定了物質基礎。基礎。這個階段的系統思想這個階段的系統思想具有具有“先見森林、后見先見森林、后見樹木樹木”的特點。的特點。辨證唯物主義認為，辨證唯物主義認為，return15世紀下半葉世紀下半葉古代樸素的系統思想，古代樸素的系統思想，沒有建立在對自然現沒有建立在對自然現象具體剖析的基礎上。象具體剖析的基礎上。 天文學、力學、化學、天文學、力學、化學、物理學、生物學等形物理學、生物學等形成了自然科學。成了自然科學。 能量轉化、細胞學說、能量轉化、細胞學說

6、、進化論使人類對自然進化論使人類對自然過程相互聯系的認識過程相互聯系的認識有了質的飛躍，有了質的飛躍， return二、系統理論的形成與發展二、系統理論的形成與發展到到20世紀初中葉，隨著科學技術的興起世紀初中葉，隨著科學技術的興起與發展，系統思想也發展到與發展，系統思想也發展到(。系統理論對管理科學與工程實踐產生了深系統理論對管理科學與工程實踐產生了深刻影響，系統工程學為組織管理系統的刻影響，系統工程學為組織管理系統的、和和提供了一種有提供了一種有效的科學方法。效的科學方法。return三、系統工程的發展概況三、系統工程的發展概況年代重大工程實踐或事件重要理論與方法貢獻1930美國發展與研究

7、廣播電視系統正式提出系統方法的概念(systems approach)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(systems engineering)return年代重大工程實踐或事件重要理論與方法貢獻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(military o. r)，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美國空軍建立研究與開發(rand)機構，此即蘭德(rand)公司的前身 提出系統分析概念,強調了其重要性。，return年代重大工程實踐或

8、事件重要理論與方法貢獻40年代后斯到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，為系統工程奠定了重要的學科基礎。return年代重大工程實踐或事件重要理論與方法貢獻1957hgood和re machol系統工程系統工程學科形成的標志1958美研制北極星導彈潛艇 pert(網絡優化)系統工程技術1965remachol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lazedeh提出“模糊集合”概念為現代系統工程奠定了重要的數學基礎19611972美國實施“阿波羅”登月計劃使用多種系統工程方法，其成功極大地提高了系統工程的地位return階段年代重大工程

9、實踐或事件重要理論與方法貢獻五1972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到社會經濟領域，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六80年代 系統工程在國際上穩定發展，在中國的研究與應用達到高潮return四、系統工程在中國的發展及應用四、系統工程在中國的發展及應用 錢學森工程控制論、華羅庚統籌法許國志運籌學。西安交通大學、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系統工程專業碩士研究生；，中國系統工程學會在北京成立；，第一屆國際系統科學與系統工程會議在北京召開。return人口問題

10、的定量研究及應用人口問題的定量研究及應用(始于始于1978年年)2000年中國的研究年中國的研究(1983至至1985年年)全國和地區能源規劃全國和地區能源規劃(始于始于1980年年)全國人才和教育規劃全國人才和教育規劃(始于始于1983年年)農業系統工程農業系統工程(始于始于1980年年)區域發展戰略區域發展戰略(始于始于1982年年)投入產出表的應用投入產出表的應用(始于始于60年代和年代和1976年年)軍事系統工程軍事系統工程(始于始于1978年年)水資源的開發利用水資源的開發利用(始于始于1978年年)return系統工程國內外發展及應用新特點：系統工程國內外發展及應用新特點：1、研究

11、應用的范圍、對象系統規模朝著、研究應用的范圍、對象系統規模朝著“”發發展；展；2、系統工程在具體應用中形成特有的、系統工程在具體應用中形成特有的、及及；3、現代工業工程、現代工業工程(ie)就是系統工程在企業生產系統和就是系統工程在企業生產系統和產業經濟系統中運用的結果；產業經濟系統中運用的結果；4、系統工程與、系統工程與it技術緊密結合，開發出常用技術緊密結合，開發出常用系統工程系統工程軟件包軟件包、決策支持系統決策支持系統及及建立政策模擬實驗建立政策模擬實驗室等；室等；5、系統工程方法論通過集成化等途徑，不斷形成、系統工程方法論通過集成化等途徑，不斷形成新的新的技術應用綜合體；技術應用綜合

12、體；6、關注和著力于系統工程工作成果的真正和有效實施。、關注和著力于系統工程工作成果的真正和有效實施。第二節第二節 系統工程的研究對象系統工程的研究對象 一、系統的概念及特點一、系統的概念及特點二、系統的類型二、系統的類型return一、系統的概念及特點一、系統的概念及特點 “系統系統”一詞來源于拉丁語:systema。1937年，奧地利理論生物學家馮貝塔朗菲提出：“系統是相互作用的諸要素的綜合體” ，第一次將系統作為一個科學概念進行研究。針對不同研究領域系統有不同的定義。（40多個）我國我國系統科學界對系統的定義系統科學界對系統的定義（錢學森）是：（錢學森）是： 系統是由相互依賴的組成部分結

13、合而成，具有的有機整體，而且這個整體又是它所從屬的更大的系統的組成部分.return1、系統的定義、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。 該定義有四個要點：該定義有四個要點：(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)，也可以是一群事物組成的分系統、子系統等。系統與其構成要素是一組相對的概念，取決于所研究的具體對象及其范圍。return(2)系統和環境系統和環境 任一系統又是它所從屬的一個更大系統(環境或超系統)的組成部分，并與其相互作用，保持較為密切的輸入輸出關系。系統連同

14、其環境超系統一起形成系統總體。系統與環境也是兩個相對的概念。return (3)系統的結構系統的結構 在構成系統的諸要素之間存在著一定的有機聯系，這樣在系統的內部形成一定的結構和秩序。結構即組成系統的諸要素之間相互關聯的方式。(4)系統的功能系統的功能 任何系統都應有其存在的作用與價值，有其運作的具體目的，也即都有其特定的功能。系統的功能受到其環境和結構的影響。return2、系統的一般屬性、系統的一般屬性 集合性：集合性：由兩個或兩個以上相互區別的元素構成系統整體性：整體性：系統整體不等于各元素之和，即非加和原則非加和原則。階層性：階層性：系統存在一定結構層次。相關性：相關性：系統的各元素相

15、互聯系、相互作用、相互影響目的性：目的性：系統有明確的目的和目標。動態性：動態性：系統的發展是一個有向的動態過程（永恒運動）環境適應性：環境適應性：return 任何一個系統都存在于一定的環境之中，任何一個系統都存在于一定的環境之中，并與環境之間產生物質、能量和信息的交流。并與環境之間產生物質、能量和信息的交流。環境的變化必然會引起系統功能及結構的變化。環境的變化必然會引起系統功能及結構的變化。系統必須首先適應環境的變化，并在此基礎上系統必須首先適應環境的變化，并在此基礎上使環境得到持續改善。使環境得到持續改善。 管理系統的環境適應性要求更高，通常應管理系統的環境適應性要求更高，通常應區分不同

16、的環境類區分不同的環境類(技術環境、經濟環境、社技術環境、經濟環境、社會環境等會環境等)和不同的環境域和不同的環境域(外部環境、內部環外部環境、內部環境等境等)。return3、大規模復雜系統的特點、大規模復雜系統的特點 系統工程所研究對象系統的復雜性主要表現系統工程所研究對象系統的復雜性主要表現(1)系統的功能和屬性多樣，系統的功能和屬性多樣，間經常會間經常會出現相互消長或沖突的關系；出現相互消長或沖突的關系；(2)系統通常由多維且系統通常由多維且所構成；所構成；(3)一般為一般為機機系統；系統；(4) 系統結構具有系統結構具有和和。 大規模復雜系統還具有大規模復雜系統還具有及及等特點。等特

17、點。return二、系統的類型二、系統的類型 1、自然系統與人造系統、自然系統與人造系統 是主要由自然物是主要由自然物(動物、植物、礦物、動物、植物、礦物、水資源等水資源等)所自然形成的系統，像海洋系統、所自然形成的系統，像海洋系統、礦藏系統等；礦藏系統等；是是、通過人的主觀努力、通過人的主觀努力所建成的系統，如生產系統、管理系統等。所建成的系統，如生產系統、管理系統等。實際上，大多數系統是實際上，大多數系統是return2、實體系統與概念系統、實體系統與概念系統 凡是以礦物、生物、機械和人群等實體為基本要凡是以礦物、生物、機械和人群等實體為基本要素所組成的系統稱之為素所組成的系統稱之為實體系

18、統實體系統；凡是由概念、原理、原則、方法、制度、程序等凡是由概念、原理、原則、方法、制度、程序等概念性的非物質要素所構成的系統稱為概念性的非物質要素所構成的系統稱為概念系概念系統統。在實際生活中，實體系統和概念系統在多數情況在實際生活中，實體系統和概念系統在多數情況下是結合的，下是結合的，實體系統是概念系統的物質基礎，實體系統是概念系統的物質基礎，而概念系統往往是實體系統的中樞神經，指導而概念系統往往是實體系統的中樞神經，指導實體系統的行動或為之服務。實體系統的行動或為之服務。系統工程通常也系統工程通常也研究的是這兩類系統的復合系統。研究的是這兩類系統的復合系統。return3、動態系統和靜態

19、系統、動態系統和靜態系統就是系統的狀態隨時間而變化的系統；就是系統的狀態隨時間而變化的系統；靜態系統靜態系統則是表征系統運行規律的模型中不含有則是表征系統運行規律的模型中不含有時間因素，即模型中的量不隨時間而變化，它時間因素，即模型中的量不隨時間而變化，它可視作動態系統的一種特殊情況，即狀態處于可視作動態系統的一種特殊情況，即狀態處于穩定的系統。穩定的系統。實際上多數系統是動態系統，系統工程研究在一實際上多數系統是動態系統，系統工程研究在一定時期、一定范圍內和一定條件下具有某種程定時期、一定范圍內和一定條件下具有某種程度穩定性的動態系統。度穩定性的動態系統。return4、封閉系統與開放系統、

20、封閉系統與開放系統是指該系統與環境之間沒有物質、能量是指該系統與環境之間沒有物質、能量和信息的交換，因而呈一種封閉狀態的系統；和信息的交換，因而呈一種封閉狀態的系統；是指系統與環境之間具有物質、能量與是指系統與環境之間具有物質、能量與信息的交換的系統。這類系統通過系統內部各信息的交換的系統。這類系統通過系統內部各子系統的不斷調整，來適應環境變化，以保持子系統的不斷調整，來適應環境變化，以保持相對穩定狀態，并謀求發展。相對穩定狀態，并謀求發展。開放系統一般具有自適應和自調節的功能。開放系統一般具有自適應和自調節的功能。系統工程研究有特定輸入、輸出的系統工程研究有特定輸入、輸出的孤立系統孤立系統。

21、return首先，工業企業及其生產經營過程是一個由首先，工業企業及其生產經營過程是一個由人、財、物、信息等基本要素構成的整體系人、財、物、信息等基本要素構成的整體系統。生產管理與經營管理相互交織，形成了統。生產管理與經營管理相互交織，形成了一個有機的系統工作過程；一個有機的系統工作過程；三、管理系統問題舉例三、管理系統問題舉例 其次，工業企業是一個投入其次，工業企業是一個投入產出系統。因產出系統。因為工業企業生產的基本含義就是把生產要素為工業企業生產的基本含義就是把生產要素轉換為社會財富，從而產生效益的過程。企轉換為社會財富，從而產生效益的過程。企業生產經營管理就是對企業投入、轉換、產業生產經

22、營管理就是對企業投入、轉換、產出全過程的籌劃與管理；出全過程的籌劃與管理；第三，工業企業是一個開放系統。企業的生第三，工業企業是一個開放系統。企業的生存與發展與企業所處的環境條件息息相關，存與發展與企業所處的環境條件息息相關，其生產經營活動要能主動適應外部環境的變其生產經營活動要能主動適應外部環境的變化，特別應注意在國際化進程中培育自己的化，特別應注意在國際化進程中培育自己的核心競爭能力；核心競爭能力；第四，工業企業及其生產經營過程應形成第四，工業企業及其生產經營過程應形成一個具有自適應能力的動態系統過程。這一個具有自適應能力的動態系統過程。這就要求對企業生產經營活動進行閉環管理就要求對企業生

23、產經營活動進行閉環管理和有效控制，注重信息反饋，以保持企業和有效控制，注重信息反饋，以保持企業外部環境、內部條件和經營目標三者之間外部環境、內部條件和經營目標三者之間的動態平衡。的動態平衡。return國家國家政策政策市場市場研究研究技術技術經濟經濟預測預測競爭競爭狀況狀況企業企業能力能力資金資金來源來源資源資源條件條件社社 會會 需需 求求生生 產產 可可 能能經經 營營 計計 劃劃 轉換轉換環境分析環境分析經營決策經營決策與計劃與計劃生產技術準備生產技術準備技術技術文件文件勞動勞動力力勞動勞動手段手段勞動勞動對象對象投入投入生產組織與控制生產組織與控制生產生產控制控制庫存庫存控制控制質量質

24、量控制控制成本成本控制控制物物 、財、財 、人、人 、信息、信息資金資金回收回收產品產品銷售銷售服務服務調查調查產出產出工業企業生產經營活動過程示意圖第三節第三節 系統工程的概念與特點系統工程的概念與特點 一、系統工程的概念一、系統工程的概念二、系統工程方法的特點二、系統工程方法的特點三、系統工程的應用領域三、系統工程的應用領域return一、系統工程的概念一、系統工程的概念 系統工程是組織管理系統的規劃、研究、設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，是一種對所有系計、制造、試驗和使用的科學方法，是一種對所有系統具有普遍意義的統具有普遍意義的”。“系統工程是一門

25、系統工程是一門”。：“系統工程認為雖然每個系統都是由許多不同的特殊功系統工程認為雖然每個系統都是由許多不同的特殊功能部分所組成，而這些功能部分之間又存在著相互關能部分所組成，而這些功能部分之間又存在著相互關系，但是每一個系統都是完整的整體，每一個系統都系，但是每一個系統都是完整的整體，每一個系統都要求有一個或若干個目標。系統工程則是按照各個要求有一個或若干個目標。系統工程則是按照各個進行進行，并，并使各組成部分能夠使各組成部分能夠。”return系統工程是為了系統工程是為了地達到地達到，而對系統的構成要素、組織結構、信息流動和而對系統的構成要素、組織結構、信息流動和控制機制等進行控制機制等進行

26、與與。”return系統工程與其它工程系統工程與其它工程學不同之處在于它是學不同之處在于它是許多學科的科學，而許多學科的科學，而且是填補這些學科邊界空白的且是填補這些學科邊界空白的。因為。因為系統工程的目的是系統工程的目的是，而系統不僅涉及，而系統不僅涉及到工程學的領域，還涉及到社會、經濟和政治到工程學的領域，還涉及到社會、經濟和政治等領域。為了圓滿解決這些交叉領域的問題，等領域。為了圓滿解決這些交叉領域的問題，除了需要某些縱向的專門技術以外，還要有一除了需要某些縱向的專門技術以外，還要有一種技術從橫的方向把它們組織起來。這種橫向種技術從橫的方向把它們組織起來。這種橫向技術就是系統工程，也就是

27、技術就是系統工程，也就是的總稱。的總稱。”return 是以是以為研為研究對象，在運籌學、系統理論、管理科學等學究對象，在運籌學、系統理論、管理科學等學科基礎上，逐步發展和成熟起來的一門科基礎上，逐步發展和成熟起來的一門。系統工程的理論基礎是由一般系統論及其。系統工程的理論基礎是由一般系統論及其發展，逐步發展和成熟起來的一門交叉學科。發展，逐步發展和成熟起來的一門交叉學科。系統工程的理論基礎是由系統工程的理論基礎是由及其發展、及其發展、等學科相互滲透、交叉發展而形成的。等學科相互滲透、交叉發展而形成的。 return二、系統工程方法的特點二、系統工程方法的特點 既具有廣泛而厚實的理論和方法基礎

28、，又既具有廣泛而厚實的理論和方法基礎，又具有很明顯的實用性特征。具有很明顯的實用性特征。系統工程在應用中系統工程在應用中:需要需要(1)、 (2)、return系統工程一般采用系統工程一般采用“先整體、后詳細先整體、后詳細”的順序；的順序；系統工程旨在提高整體功能，主張可采用不太系統工程旨在提高整體功能，主張可采用不太可靠的元件構成可靠的系統，其核心思想是可靠的元件構成可靠的系統，其核心思想是“綜合即創造綜合即創造”；由于系統工程處理的對象主要是由于系統工程處理的對象主要是，并著重，并著重為為服務，在國內外很多學者認為系統工程服務，在國內外很多學者認為系統工程是一門是一門“”人和信息重要性、多

29、次人和信息重要性、多次反饋和反復協商、科學性與藝術性的二重性及反饋和反復協商、科學性與藝術性的二重性及其有機結合等。其有機結合等。 return三、系統工程的應用領域三、系統工程的應用領域 它的研究對象是它的研究對象是整個社會整個社會，是，是一個開放的一個開放的復雜巨復雜巨系統。它具有系統。它具有多多層次層次、多區域多區域、多階段多階段的特點，如的特點，如社會經濟系統的可持續協調發展總社會經濟系統的可持續協調發展總體戰略研究。體戰略研究。運用系統工程的方法研究宏觀經濟系統的問題，如國家的經濟發展戰略、綜合發展規劃、經濟指標體系、投入產出分析、積累與消費分析、產業結構分析、消費結構分析、價格系統

30、分析、投資決策分析、資源合理配置、經濟政策分析、綜合國力分析、世界經濟模型等。 研究農業發展戰略、大農業及立體農研究農業發展戰略、大農業及立體農業的戰略規劃、農業投資規劃、農業的戰略規劃、農業投資規劃、農業綜合規劃、農業區域規劃、農業業綜合規劃、農業區域規劃、農業政策分析、農產品需求預測、農業政策分析、農產品需求預測、農業產品發展速度預測、農業投入產出產品發展速度預測、農業投入產出分析、農作物合理布局、農作物栽分析、農作物合理布局、農作物栽培技術規劃、農業系統多層次開發培技術規劃、農業系統多層次開發模型等。模型等。 研究市場預測、新產品開發、研究市場預測、新產品開發、cims及并行工程、計算機輔助設及并行工程、計算機輔助設計與制造、生產管理系統、計劃管計與制造、生產管理系統、計劃管理系統、庫存控制、全面質量管理、理系統、庫存控制、全面質量管理、成本核算系統、成本效益分析、財成本核算系統、成本效益分析、財務分析、組織系統等。務分析、組織系統