1、 系統工程原理 (2060120023) 3-14周：周四 5-8節，研教樓-201室榮 莉 莉大連理工大學 管理與經濟學部 管理科學與工程學院 系統工程研究所84708073(o)系統工程原理課程問卷調查姓名院系 學號 博士研究方向（專業）：碩士研究方向（專業）：本科專業：是否學過系統工程（概論/引論）？是否學過運籌學？是否學過自動控制？你聽過的與系統工程相關的名詞，如某某系統工程有哪些？你認為什么是系統工程（至少寫出幾個關鍵詞）教學大綱開課院系：管理科學與工程學院 48學時2.5學分 課程編號：2060120023英文名稱：Principle of Systems Engineering

2、開課學期：1 任課教師：榮莉莉教學對象：碩士 適合專業：各專業課程作用與任務：本課程的目的是使學生初步掌握系統工程的含義、思想、原則、方法與步驟，能夠從應用角度出發，運用系統工程方法論解決復雜工程項目的設計、開發與實現。教學主要內容及對學生的要求1、學習內容： 系統與系統工程的基本概念、系統思想、系統工程的方法論、系統工程過程、系統需求分析和系統建構、系統的設計與集成、系統的描述與模型建立、系統的結構建模、系統的靜態模型、靜態分析與優化、系統的動態分析、網絡系統、隨機服務系統的建模與分析、系統的工程實現、實用評價方法、決策分析基礎。2、實驗內容： 無3、先修知識： 運籌學、控制論教材名稱：系統

3、工程引論（第4版），王眾托編著，電子工業出版社，2012年8月主要參考書目：1 系統工程（第4版）汪應洛主編，機械工業出版社，20112 系統工程概論（第2版） 周德群著，科學出版社，2010系統工程引論（第4版）目錄第1章 系統與系統工程的基本概念第2章 系統思想第3章 系統工程的方法論第4章 系統工程過程第5章 系統需求分析和系統建構第6章 系統的設計與集成第7章 系統的描述與模型建立第8章 系統的結構建模第9章 系統的靜態模型、靜態分析與優化第10章 系統的動態分析與優化第11章 網絡系統第12章 隨機服務系統的動態建模與分析第13章 系統的可靠性第14章 系統的工程實現第15章 實用評

4、價方法第16章 決策分析基礎第17章 實際生活中的決策方法第18章 復雜系統與復雜系統工程第19章 系統的系統與體系工程具體內容第1章 系統與系統工程的基本概念第1節 系統的概念第2節 系統的類型第3節 系統的結構與功能第4節 系統工程的產生與發展第5節 系統工程學科的定義與學科特點第6節 系統工程的應用舉例第2章 系統思想第1節 系統思想和系統觀第2節 系統與環境第3節 系統的秩序與組織第4節 系統整體性思想第5節 系統層次性思想第6節 系統的演化性第7節 系統復雜性第8節 系統與信息第9節 系統與控制第3章 系統工程的方法論第1節 系統工程的方法體系第2節 硬系統方法論第3節 軟系統方法論

5、第4節 系統方法論的進一步發展第5節 系統直覺第6節 系統分析與系統綜合第7節 系統中的知識第8節 功能模擬和黑箱方法第9節 系統工程中需要處理好的幾個關系第10節 系統工程既是科學又是藝術第11節 系統工程的隊伍與人才第4章 系統工程過程第1節 系統工程與項目管理第2節 系統工程過程的含義第3節 系統生命周期第4節 系統生命周期模型的演化第5節 系統的驗證與系統的確認第6節 敏捷系統工程第7節 系統再造工程第5章 系統需求分析和系統建構第1節 問題的確定第2節 需求的開發問題第3節 需求的調查第4節 需求的分析與系統需求的定義第5節 系統需求的管理第6節 系統的建構問題第7節 系統建構工作的

6、特點與原則第8節 系統建構工作的步驟第9節 系統建構工作的實施第10節 系統建構工作的方法第6章 系統的設計與集成第1節 系統的初步設計第2節 工程技術設計第3節 系統的運行可行性設計第4節 系統集成第5節 系統集成創新第6節 系統集成創新的方法論第7章 系統的描述與模型建立第1節 系統的描述與建模第2節 模型方法第3節 同構性與同態性第4節 量化與尺度第5節 數據的采集與管理第6節 系統的定性描述與知識表示第7節 不確定性描述(一)隨機性第8節 不確定性描述(二)模糊性第9節 非結構化信息的知識表示方法第8章 系統的結構建模第1節 引言第2節 概念模型第3節 系統結構模型的矩陣表示第4節 系

7、統結構模型的分解第5節 索引矩陣與出現矩陣第6節 結構模型的建立(一)第7節 結構模型的建立(二)第9章 系統的靜態模型、靜態分析與優化第1節 系統的靜態模型第2節 系統的靜態分析(邊際分析)第3節 系統的靜態優化(一)線性規劃問題第4節 系統的靜態優化(二)非線性規劃問題第5節 無約束優化的近似計算方法第10章 系統的動態分析與優化第1節 系統的動態模型第2節 系統動態模型舉例第3節 線性系統的動態分析第4節 非線性系統的動態分析第5節 非線性系統的多樣性態和分叉與混沌第6節 反饋與控制的作用第7節 動態優化第8節 離散事件動態系統第11章 網絡系統第1節 引言第2節 最短路徑問題第3節 最

8、大流問題第4節 復雜網絡第12章 隨機服務系統的動態建模與分析第1節 隨機系統第2節 生滅過程第3節 無限隊長、泊松輸入、指數服務分布的系統第4節 有限隊長、泊松輸入、指數服務分布的系統第5節 泊松輸入、一般服務分布的系統第13章 系統的可靠性第1節 可靠性的一些基本概念和定義第2節 系統可靠性模型與可靠度計算第3節 系統可靠性估計與分配第4節 系統可靠性分析舉例第5節 可維修系統的模型第6節 幾種可維修系統的可用性分析第14章 系統的工程實現第1節 系統工程實現的組織與管理第2節 系統工程項目結構與工作分解第3節 網絡計劃方法第4節 網絡計劃圖的作用和編制第5節 時間參數的計算第6節 系統風

9、險管理第15章 實用評價方法第1節 系統評價第2節 專家評估法第3節 層次分析法第4節 模糊綜合評價法第16章 決策分析基礎第1節 問題求解與決策第2節 決策分析過程與步驟第3節 決策分析問題的基本描述和類型第4節 確定型與風險型決策第5節 完全不確定型決策第6節 偏好與效用第7節 效用函數及其計算第8節 主觀概率第17章 實際生活中的決策方法第1節 決策模式第2節 行為決策第3節 多準則決策第4節 計算機決策支持系統第5節 元決策：決策的頂層設計第6節 元決策實施的幾點考慮第7節 進行元決策的方法與步驟第18章 復雜系統與復雜系統工程第1節 復雜系統第2節 傳統系統工程方法的局限性第3節 復

10、雜系統的系統工程第4節 復雜系統工程中的演化與演化工程方法第5節 綜合集成方法第6節 復雜自適應系統第7節 智能型復雜自適應系統第19章 系統的系統與體系工程第1節 “系統的系統”第2節 一些典型的系統的系統第3節 系統的系統的幾個典型特性第4節 體系工程（系統的系統工程）第5節 體系工程的目標和內容第6節 體系工程的工作過程研究第7節 系統的系統之超網絡模型第8節 體系工程的發展課程內容理解什么是系統工程系統工程定位為什么需要到高年級才選修本課主要講授的內容什么是系統工程報紙、電臺、網絡等媒體，經常會遇到如下的描述： 某某某某是一項系統工程某某某某具體指： 希望工程 三峽工程 某歌星演唱會

11、京九鐵路 人口普查 奧林匹克的組織 我們還常聽到、看到這樣的描述： .需要從系統的角度考慮 .需要利用系統工程的方法解決例：一次創紀錄的宴會北京飯店的“科技檔案” 超越百年（14）光明日報，2004年12月1959 年是中華人民共和國建國十周年。這一年，中國科技界碩果累累。僅在9 月份就取得了一大批重要成果：我國第一臺大型通用電子計算機在中科院計算所建成，我國第一座合成纖維廠開始試生產，大慶油田第一口油井出油 為慶祝中華人民共和國建國十周年，天安門廣場進行了大規模改造，新落成的人民大會堂，更是人們關注的中心。中國科學院為人民大會堂的建設做出了貢獻，馬大猷先生曾帶領一批科研人員，圓滿解決了萬人大

12、會堂復雜的聲學問題。 十周年大慶，北京飯店員工也取得了驕人業績。在新落成的人民大會堂舉行的“慶祝中華人民共和國建國十周年招待會”，就是由他們承辦的。其實，早在釣魚臺國賓館和人民大會堂建設期間，北京飯店就受有關部門委托，為這兩個單位培訓了六十多位優秀廚師和服務員，可是為了保證萬無一失，上級還是決定，仍由北京飯店承辦在人民大會堂舉行的國慶十周年招待會。這個招待會規模空前，共有五千多人參加，而且參加宴會的中外黨政領導人之多、級別之高，也是史無前例的。為此，宴會共動用了二三百位優秀廚師，一千二百多位服務人員，并且提前一個月就開始進行準備工作。國慶十周年宴會圓滿結束后，有人對飯店員工們說，你們創了一個紀

13、錄，舉辦了一個規模最大的宴會。就在這時，還來不及喘自氣的北京飯店員工們，又接到了一個緊急任務：辦一個超大規模的宴會，比參加國慶十周年招待會的來賓還要多一倍，達到萬人之眾。 最重要的是，時間太緊迫了 從接到任務到開宴只有三十個小時。原來，為了表彰全國的勞動模范和先進工作者，在建國十周年之際，黨中央和國務院在北京召開了“全國建設社會主義積極分子代表大會”，又叫“群英會”.中國的科技人員對新中國的建設做出了巨大貢獻，“群英會”自然少不了科技界的“群英”，他們當中有數學家華羅庚、固體物理學家黃昆、高能物理學家王承書、醫學家陳可冀、力學家林同驥、化學家徐曉白 北京飯店要承辦的這次宴會，就是為慶祝“群英會

14、”召開而舉行的。 要在三十個小時之內，辦好這樣一個超大規模的宴會，困難之多超乎想象，因為依那時的條件，一個上千人的宴會，光是切菜就要切一天。然而對中央交給的任務，北京飯店從來沒有推諉過，也從來沒有講過條件。他們又一次挑起了重擔。由于這次宴會的規模太大，僅從北京飯店往人民大會堂拉原料和半成品，就用八輛大卡車，來來回回地拉了一整夜。又因為規模大，時間緊，即使北京飯店的廚師全體出動，也不可能按時完成任務。 有關部門又調動北京其它著名飯莊、餐廳“助戰”，這個餐廳負責蒸米飯，那個飯莊負責烤面包，一切都由北京飯店統一調動指揮，那時叫做“大協作”，頗有些像現在人們常說的“系統工程”。后來，中國的科學工作者推

15、廣“運籌學”、“優選法”和“系統工程”時，北京飯店的員工結合那時辦大型宴會的實踐，學習領悟得就很快。 搞工程建設要有設計師，舉辦大型宴會像一項宏偉的建筑，沒有設計師也不行；一個大型宴會又像交響樂隊的演出，沒有指揮也不行。鄭連福就是這樣的“設計師”和“指揮家”。他是第一位得到國家正式頒布的“宴會設計師”的人。“開國第一宴”和“十周年國慶宴會”都是由他設計、指揮的。這次宴會非常重要，規模又是空前的，因此，鄭連福又一次擔起了宴會設計師的重任。 因為參加宴會的人數遠遠超過了宴會廳的設計容量，鄭連福在宴會廳中的每個角落，甚至樓上的走道和樓梯的拐角都安排上了桌椅。為了群英會的菜譜，鄭連福和北京飯店的廚師們

16、費了許多心思。因為科技、文化、教育界代表中有不少“美食家”，他們久聞北京飯店的盛名，希望能品嘗到高水準的菜肴。可是代表中還有許多年輕力壯的工人、農民和解放軍戰士。如果只是山珍海味，量不可能大，他們很可能會吃不飽。 最后，北京飯店為這次宴會上了特意設計的菜肴 大瓷盤中用白菜、粉絲、豆腐等“大路菜”打底，而且分量充足，上面襯著魚丸、魚肚、海參、大蝦等山珍海味。上面的菜管吃得好，下面的菜管吃得飽。因此，對這次宴會，無論是科技文化教育界的代表，還是工人、農民、解放軍戰士代表，都非常滿意。到目前為止，這次宴會仍是中國歷史上規模最大的正式宴會。 什么是系統工程系統工程Systems Engineering

17、合 理 安 排我們面臨的任何一個 要解決的問題或要完成的任務 其實都是系統！ 因此就可以用系統思想去分析它，也就可以用系統工程方法去處理它！系統工程定位怎樣將一個復雜的問題有效解決從方法論的層次提供解決的思路從方法和技術層次提供解決工具以方法論為核心，以技術為支撐定性與定量方法相結合為什么需要到高年級才選修系統工程對象跨領域 某某系統工程，如農業系統工程、能源系統工程、化工系統工程、林業系統工程、教育系統工程、知識系統工程需要不同學科的方法，跨學科需要 T 型人才本科生在大四學習比較好本學期選課名單109人構成11*：8人； 212*： 82人； 312*：19人教學內容、教學方式及學時分配次

18、數（學時）教學內容教學方式第1次（4學時）系統及系統工程概念、原則等（第1章）授課第2次（4學時）系統思想、系統工程方法論（第2、3章）授課第3次（4學時）系統工程過程、系統需求分析與建構（第4、5章）討論+授課第4次（4學時）系統設計、建模、結構模型（第6、7章）授課第5次（4學時）結構模型建立、靜態系統建模及分析（第8、9章）授課第6次（4學時）動態系統建模及分析（第10章）討論+授課第7次（4學時）網絡系統（第11章）授課第8次（4學時）隨機服務系統（第12章）授課第9次（4學時）系統可靠性與工程實現（第13、14章）授課第10次（4學時）系統評價方法（第15章）討論+授課第11次（4學

19、時）決策分析方法 基礎及方法（第16、17章）討論+ 授課第12次（4學時）系統工程新進展（第18、19章） 、隨堂考試主要教學參考書系統工程引論（第4版）王眾托編著電子工業出版社2012年8月考試課內隨堂考試時間：12月6日第1章 系統與系統工程的基本概念第1節 系統的概念第2節 系統的類型第3節 系統的結構與功能第4節 系統工程的產生與發展第5節 系統工程學科的定義與學科特點第6節 系統工程的應用舉例第1節系統系統的概念、屬性第2節系統工程系統工程概念、特征、學科體系第1節系統1.1.1 系統的思考方法的產生人類的思考方法怎樣發展古代：文字、數字、記錄方法等的發明近代：流水作業方式的工廠、

20、數字的二進制法與計算機硬件的聯系、計算機網絡等的思考方法的革新人類思考方式的變化，也使社會的組織發生了大的改變，如貨幣制度，有研究認為始于公元前八世紀，對歷來的物物交換方式來說，是劃時代的全新的系統又如，1938年，信用卡出現，與計算機的利用相結合，產生了目前的“卡”的社會經濟方面還有：銀行、保險制度、股票及股市等典型的系統，這些系統是屬于極其軟的系統工廠：以汽車的生產為代表的流水作業方式的生產線，于本世紀初產生，再加上反饋控制與計算機判斷，實現了自動化，構成了無人生產系統在日常生活中也有超市這樣的典型的系統，在一家店中可實現所有的購物，商品的排列便于購物，特別是為了降低價格，采用了自服務方式

21、。這是一大特征計算機技術及網絡技術的突飛猛進，使得人們的生活方式產生了很大的變化，產生了許多新的系統：網上購物、網上考試、網上教學、網上追捕等學科發展： 電子商務、移動電子商務、云計算、物聯網系統的共同點超市的主意是1920年代末，由美國商人想出的方法，其目的是為了在不景氣的時代吸引顧客，積極降低價格而想出的辦法以上可看出，生成系統，有的動機明確，有的不明確，如何時、何人，怎樣想的。但系統的共通的思考方法可抽象出來：1。設定、想出易于處理的替代物、模擬物：價值貨幣、卡、有價證券；語言文字；數數字；因果關系的事物數學式子2。將全體分成部分，分別進行一定的處置（出資、支付、分析研究、工作等），再重

22、新構成整體如股票、保險、流水作業方式的生產線等這樣的思考方法，也是分析、理解未知的事物、制造出復雜的事物的方法論3。從目的出發，想出實現的手段，超市等。反饋控制也屬于這種思考方法。進行控制時，對象物不僅僅以狀態的形式存在，還隨時間變化1.1.2 什么是系統首先，如（2），是由多個部分（要素）構成的復雜體其次，這些要素各自具有作用，作為整體，實現某種目的要素不一定是實體，可以是實體的替代物、模擬物等具備如下條件的，可稱為系統：1。由兩個以上要素組成一個要素構不成系統，2個以上，成千上萬2。各要素相互具有一定的功能各要素屬于不同的領域，在某種條件下，可結合起來，產生新的系統3。作為整體，必須有目的

23、確定系統的意義。目的應盡量定量、具體4。不僅以狀態存在，還要有時間的流系統的一些典型定義1、Webster新國際字典：(a)通常是體現許多各種不同因素的復雜統一體，它具有總的計劃或旨在達到總的目的(b)由持續相互作用或相互依賴聯接在一起的諸客體的匯集或結合(c) 有秩序活動著的整體、總體 系統的一些典型定義2、 Oxford英語字典：(a)一組相聯接、相聚集或相依賴的事物，構成一個復雜的統一體(b)由一些組成部分根據某些方案或計劃有序排列而成的整體3、日本JIs工業標準：許多組成要素保持有機的秩序，向同一目的行動的東西系統的一些典型定義4、蘇聯大百科全書：一些在相互關聯與聯系之下的要素組成的集

24、合，形成了一定的整體性、統一性5、辭海：自成體系的組織；相同或相類的事物按一定的秩序和內部聯系組合而成的整體另一種定義：指系統工程作為處理對象的系統帶著某種目的，從整體來觀察成為對象的東西，稱它為系統系統的“統一”定義：系統是由一些相互關聯、相互作用、相互制約的組成部分構成的、具有某種功能的整體1.1.3 系統的屬性集合性關聯性目的性層次性環境適應性集合性系統是由要素(系統的組成部分)結合而成的，這些要素可能是元件、零件、單個機器，或者是個人、組織機構，也可能是子系統(分系統)。簡單的工具只有幾個要素；鐘表有幾十個；而電視機就有幾百以至幾千個；一架噴氣式飛機有幾十萬個，宇宙飛船有幾百萬個，而一

25、座大城市算起來有數以億計的要素。社會愈發展，系統愈復雜，組成部分的數目和品種愈多。系統的這一屬性可稱為它的“集合性”。關聯性系統的各個組成部分是按一定方式、一定關系組合起來的，各組成部分之間有一定的關聯，我們把系統的這一屬性叫作它的“關聯性”。例如一個機械加工車間是由一些機床組成的，但倉庫里堆放的一群機床不能構成車間，必須按工藝要求把機床按一定順序排列，各機床之間有一定的關系，把它們開動起來才能成其為車間。 再比如計算機信息系統是由一些計算機和網絡設備組成的，但是計算機商店中陳列的計算機和網絡設備不能構成信息系統，必須按照他們之間一定的關系、也就是一定的系統結構將它們連接起來才能形成系統。目的

26、性任何系統都有特定的功能，而由人所建造或改造的系統總有一定的“目的性”。我們首先要問的是:我們這個系統究竟要達到什么目的?它究竟要解決什么問題?這里所說的系統功能和目的，是系統整體的功能和目的，是原來各組成部分不具備或不完全具備、只是在系統形成后才“涌現”出來而具備的。例如信息網絡的功能是在把計算機與通信網絡設備連接起來以后才涌現出來的。有時候人們把這種功能稱為系統的整體屬性。環境適應性任何一個系統都存在于一定的外部環境之中，系統不能脫離環境而獨立存在。系統和包圍它環境之間總有物質、能量和信息等的交換。當外界環境的特性發生變化時，就會引起系統的特性相應變化。系統必須適應外部環境的變化，系統才能

27、生存或發展，否則系統就會衰敗或死亡。在研究系統時，首先要區分開哪些是系統內部要素，哪些是外部環境要素，從而得出系統的邊界。系統與外部環境要素的關聯決定了系統如何適應環境。當系統一旦不適應環境，就會解體、消亡。層次性一般說來，系統是由一些子系統(分系統)構成的，而系統本身可能又是更大的系統的一個子系統，也就是說系統總是形成層次結構的。這在技術設備、社會生活都是常見的。例如一個大學是由學校、學院、學系幾個層次組成的。一個防空系統是由雷達系統、地對空導彈系統、火炮系統這樣一些子系統組成的，而每一個子系統又包括幾個下一層的子系統。系統的層次是自然界和人類社會在從簡單到復雜，從低級到高級的發展、進化過程

28、中產生的，低層次是高層次發展的基礎，而高層次又帶動低層次的發展，高層次常常具備低層次不具備的性質。層次結構有助于我們認識系統，通常我們所謂宏觀與微觀正代表著兩個層次。 “教育系統”的層次結構 1.1.4 系統的表示方法輸入是環境送進系統的物質、能量或信息，輸出則是系統送到環境中的物質、能量或信息。例如加工廠輸入的是原料、毛坯，輸出的是成品；火力發電廠輸入的是煤的化學能，輸出的是電能；計算機系統輸入的是原始信息，輸出的是處理結果信息。1.1.5 系統的類型自然系統和人造系統（按系統生成的原因分類）實體系統和概念系統（按系統的構成內容分類）封閉系統和開放系統（按系統與環境的關系分類）靜態系統和動態

29、系統（按系統狀態對時間的關系分類）簡單系統和巨系統（按系統的規模大小和復雜程度分類）自然系統是主要由自然物(動物、植物、礦物、水資源等)所自然形成的系統，像海洋系統、礦藏系統等；人造系統是根據特定的目標、通過人的主觀努力所建成的系統，如生產系統、管理系統等；實際上，大多數系統是自然系統與人造系統的復合系統。近年來，系統工程愈來愈注意從自然系統的關系中，探討和研究人造系統。自然系統與人造系統凡是以礦物、生物、機械和人群等實體為基本要素所組成的系統稱之為實體系統；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系統;在實際生活中，實體系統和概念系統在多數情況下是結合

30、的，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，指導實體系統的行動或為之服務。系統工程通常也研究的是這兩類系統的復合系統。實體系統與概念系統動態系統就是系統的狀態隨時間而變化的系統；靜態系統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，它可視作動態系統的一種特殊情況，即狀態處于穩定的系統。實際上多數系統是動態系統，但由于動態系統中各種參數之間的相互關系非常復雜，要找出其中的規律性有時是非常困難的，這時為了簡化起見而假設系統是靜態的，或使系統中的各種參數隨時間變化的幅度很小，而視同穩態的。也可以說，系統工程研究在一定時期、一定范圍內和一定條件下具有

31、某種程度穩定性的動態系統。動態系統和靜態系統封閉系統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；開放系統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。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、輸出的相對孤立系統。封閉系統與開放系統簡單系統與巨系統我國系統學科的開創者錢學森建議把系統分為：簡單系統，又再分為：小系統；大系統。巨系統，又再分為：簡單巨系統；復雜巨系統，其中還分為： 一般復雜巨系統； 特殊復雜巨系統。所謂巨系統，不僅是規模龐大，要素數量眾多，

32、而且聯系關系復雜，引出了許多復雜形態。 控制系統和因果系統控制系統：具有控制功能的系統因果系統：輸出完全決定于輸入的系統，必定是一個開放系統。如信號系統、測量系統等對象系統和行為系統對象系統：按研究對象區分面產生的系統，如生產系統、庫存系統等行為系統：以完成目的行為組成的系統，一般通過組成體系來體現。如社會系統、管理系統其他類型分類系統第2節系統工程1.2.1 系統工程的形成與發展很久以前，人們就開始把在長期實踐過程中逐步形成的系統思想，運用到改造自然、造福人民的工程中去早期系統工程的例子在我國的戰國時代（公元前250年），蜀郡太守 李冰父子帶領當地人民修建的都江堰（在今四川灌縣）就是一個例子

33、這項工程是為了控制岷江洪水，化害為利而建立的它包括分水工程、引水工程、分洪排砂工程，三部分互為連接、緊密結合，把分水導江、防洪防旱、引水灌溉和排除泥砂有機地結合成一個整體兩千年來一直到現在都在發揮作用 歷史上系統工程的杰作 又如宋真宗祥符年間，由于皇城失火，宮殿燒光，大臣丁渭全權負責修復工程當時面臨燒磚無土、大型木石材料無法運輸、清墟無處堆放等重重困難他提出了一套完整的施工方案：先把皇宮前的街道挖成溝渠，取土燒磚，解決取土問題再放河水入溝渠當作運河，用船運送木石材料，解決運輸問題然后溝渠撒水，用廢磚瓦回填，既修復了原來街道，又解決了清墟堆放問題修復皇宮 歷史上系統工程的杰作 孫子兵法春秋時代的

34、軍事名著“孫子兵法”，從道、天、地、將、法五個方面來分析戰爭全局就是說要內修德政，使有道之國、有道之兵得到人民支持注意天時、地利等客觀條件注意將領的才智威信，士兵的訓練、紀律、賞罰，后勤的保證等主觀條件，才能取得勝利這是系統思想在軍事上的應用中醫理論我國具有悠久歷史的中醫理論，看重從人的整體及其與環境的關系出發，注意疾病演變的全過程，特別重視對疾病的預防，這是系統思想在醫學上的應用上面這些都是出色的原始系統工程思想這些將系統思想用于工程，就是系統工程思想的萌芽系統工程學科的誕生系統工程作為一門現代化的科學，還是從上世紀四十年代開始的當時在美國、丹麥等國家的電訊部門中，為了完成規模龐大的復雜工程

35、和科研、生產任務，開始運用系統觀點和方法來處理問題。也就在這個時候，美國貝爾電話公司在發展微波通訊網時，首先提出了“系統工程”這個名詞，并提出了工程按系統思想分成階段進行的一套工作方式另一方面，由于第二次世界大戰軍事上的需要，把整個軍事系統的行動從科學上加以研究，形成了運籌學這門學科，它也是按照總體任務的要求，經過數學分析與計算，對系統作出綜合的合理安排當時它在戰爭中發揮了很大作用。戰爭以后人們把它應用在經營管理方面，又有很大發展，成為系統工程的一個有力的基礎1957年第一本“系統工程”專著出版，這門學科的名稱就此正式產生六十年代初期，各國出現了一些從事系統工程的機構，組織了有關的學會，召開了

36、專門的學術會議，學校里建立了相應的系統工程系科，開設了相應的課程，可以說，到這個時期，系統工程作為一種專業，一門學科，已經正式形成了 到了七十年代，系統工程己遠遠超出了傳統“工程”的概念，逐漸應用于社會、經濟、環境、人口等方面1972年國際應用系統分析研究所（IIASA）的成立，標志系統工程的發展進入了一個新階段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（Systems approach）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（Systems E

37、ngineering）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（Military Operations Research）,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（Systems analysis）概念，強調了其重要性III40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

38、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系統工程在我國的發展及應用 上世紀50至60年代，我國的一些研究機構和著名

39、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。 1978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

40、座（45講）”，取得了良好的社會效果。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）、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。90年代以來，系統工程在與企業發展結合、與現代信息技術結合、與實施可持續發展戰略結合、與思維科學結合等方面已具有

41、初步結果和強勁勢頭。1.2.2 為什么需要系統工程復雜化的社會1。社會越來越復雜。如物品以前，幾乎都是天然的物品，近年，隨著石油化學等的發展，許多合成纖維、塑料等產生，與以前相比，生活豐富多了但另一方面，也有許多負面的影響，如有害的食品添加物，污染等。生物學的進步，刻隆，新的生物的產生，對其弊害防止的評價，對策等2。信息量越來越多從報紙、收音機時代、到黑白電視、彩色電視，信息量急劇增加印刷品、聲音、圖象、計算機網絡等，對社會上流通的所有信息量進行推測，以基本單位BIT表示的統計預報現在，流通的信息量過多，選擇對自己有作用的東西比較困難3。價值觀多樣化、復雜化想擁有與人不同的東西這一愿望，引來了

42、商品的多樣化，必然導致多品種、少批量生產的復雜的體制與生活周期的縮短，更進一步，生活模式、職業的選擇等，所有方面都產生了多樣化、復雜化的現象對于這樣的復雜化的社會，我們的思考方法也變化了蘋果三件套1）以往以縱向分割而發展起來的學科的專業領域不再唱主角了，而是以這些學科相互交叉的邊界領域為主要的研究對象如：生命+X，鼓勵學科交叉 2）社會中存在應解決的問題，可解釋為以往的各技術在社會這一場合失去了作為全體的整體性，為了克服這些，應追求新技術的可能性發明創造與問題解決各種機械、材料等的發明，曾經使人類社會產生了很大的變化如，產業革命時期，蒸汽機的發明，使生產量取得了飛躍的增長活版印刷術的發明，使教

43、育水平大大提高發明者歷史上有記載，我們也記住了一部分名字但第二次世界大戰前期進行的，稱為開發核武器的基礎的一連串的物理上的發現，最后，作為個人的發明發現而在歷史上留名的較少中國國家科學技術獎另外，從發明的總數來看，也少了。二戰后至今：改良、提高性能、降低成本的發明占多數。原因：一種觀點：與經濟的景氣的周期一樣，發明創造也存在十幾年這種長期的波動另一種合理的較解釋：1）生活的多樣化，導致單一的發明創造，對社會不能產生那么大的影響2）以個人的力量可發明、創造的東西已基本上不存在了發明創造努力方法的變化以前：是技術開發之后，再考慮其使用途徑的占大多數現代：是首先設定目的，再開發必要的技術，即不是先有

44、SEEDS，再有NEEDS而是反過來，由NEEDSSEEDS的占多數而且這種傾向，特別在以社會為對象的社會系統中見到如，解決公害問題的思路首先指出社會的缺陷（公害、物價、交通堵塞）其次，為解決問題，調查現有的知識調查對這些缺陷，有什么樣的知識、技術可以利用組合各個現有知識、技術，若現有的知識、技術不足，才進行新技術的開發，生成新系統研究開發的資金、人才是有限度的，故不會開發一種不知何時會用得上的技術，資金、人才不浪費，盡量活用，達到所期待的成果1.2.3 系統的結構與功能表示系統：可以表示其外部構造與內部構造外部構造是指當系統加入某輸入時，能得到怎樣的輸出，即輸入與輸出之間的關系，又叫功能內部

45、構造是指該系統具體由哪些機械、人構成，即系統的結構系統的結構系統是由要素組成的，系統是要素的集合。要想回答為什么能保持它的整體性，就必須進一步研究系統的結構，因為系統的結構是由系統要素間相對穩定的關聯所形成的整體構架，是系統保持整體性以及具有一定功能的內在根據。 結構可以理解為系統內部各組成要素之間在空間或時間方面的有機關聯和相互作用順序。 結構是有層次的。某一個層次上的系統，包含下一層的多個子系統，這下一層的子系統又可以包含多個再下一層的子系統，而上層的系統可以是更上一層系統的子系統，這就是層次結構。系統的功能功能是所有系統都具備的屬性，每一個系統都有功能。即系統有什么樣的作用，和系統對誰有

46、作用。系統的功能是指系統整體的功能，而不是各要素的功能或者要素功能的簡單相加的總和。系統的功能是由于各要素按照一定方式組成系統之后所“涌現”的整體的功能，與要素功能有著本質上的差別。系統的功能可以理解為系統與外部環境相互聯系、相互作用的過程之秩序與能力。從系統本身來看，也可以把功能看作是把一定的輸入變換成一定輸出的能力。 設定目的，再思考各種實現的手段，稱為綜合分析：輸入內部結構輸出？綜合：輸入內部結構？輸出一般，給定內部結構，求外部功能，稱為分析反之，給定外部功能，決定內部結構，稱為綜合如給出某機械系統，了解其性能分析；設計那樣的機械系統綜合因此，綜合比分析更難。為了進行綜合，必須積累許多分

47、析的結果系統工程，綜合化的技術汽車的發動機發動機的構造、原理，聽了一段時間的講義，通過模型、實物，可以理解：那樣的裝置可產生回轉力但燃燒燃料與空氣的混合物，產生具有回轉力的裝置，思考并試做成功，由人類產生到公元1860年這么長一段時間上課的理解即分析；后者的發明即綜合作為綜合的結果而確定的系統的內部構造，不一定只有一種，可有多種答案具有某種目的，規劃事物（給出外部構造），考慮實現的設備、人、手法怎樣構成（決定內部結構）的一般化的方法系統工程，綜合化的技術1.2.4 系統工程的含義1）指規模龐大、涉及因素眾多的任務、項目 ；需要從整體上加以把握，跨學科綜合地進行處理 阿波羅登月計劃就是典型的系統

48、工程；某一個流域的綜合開發也是一項系統工程；覆蓋全國的信息系統建設是一項系統工程；城市公共交通的發展也是一項系統工程；等等。 2）指處理上述任務或項目所應用的思想、方法所構成的學科。如水利工程既可指某一座水電站或灌溉系統，也可以指設計、建造這些工程的學科。系統工程的思想和方法首先主要運用在土木水利、機械制造、能源電力、航空航天、電子信息等傳統上稱為工程的各個領域，但是這些領域的建設也要涉及宏觀經濟、環境、社會、法律等因素，使得系統工程涉及的專業領域越來越廣泛。同時隨著生產與科學技術、社會條件的發展，客觀事物的規模變得愈來愈龐大，結構變得愈來愈復雜，各個部分、各種因素之間的關系錯綜復雜，許多不屬

49、于傳統工程領域的社會經濟問題，我們也必須把它看作一個系統，從整體著眼，綜合考慮各種因素的作用及其影響來加以研究處理。例如我國的“希望工程”，實際上是教育建設工作，“五個一工程”是文化建設。這種任務和項目雖然也叫做工程，但與傳統的只涉及某一領域的工程有所不同。然而它也具有多種目標和屬性，也具有綜合性，也需要運用系統思想和方法來處理。 任務規模較小的情況如蓋一間房子或者修建一個小橋，總體和局部的掌握都集在一個人的身上。但是隨著工程規模的日益擴大，掌握總體、進行協調的任務和具體施工的任務就有了分工。手工業時代掌握總體的是監工，而到大工業時代則是總設計師和總工程師。但是隨著工程規模的日益擴大，技術和組

50、織管理變得日益復雜，例如現代化的鐵路網的建設，跨越各省區的電力、電信網絡的建設，大型水利工程的建設，更不用說像載人航天工程這樣的大型項目，它們所涉及的技術、經濟、社會、環境因素很多，光靠一位總指揮或者總工程師來抓總，無論是他的精力還是專業知識和能力都照顧不過來。這時需要建立一個抓總體、進行協調的部門，這就是當時一些大型項目組織中出現的總體設計部。 總體設計部由各專業技術人員組成，而由知識面比較寬廣、經驗比較豐富的專家來領導。他們所從事的設計，是工程的總體，是把整個工程當作一個系統來看待的，并不承擔各具體部分的設計。在工程的實施階段，他們還要負責從總體上協調。總體設計部的實踐體現了一種科學方法，

51、這種方法著眼于系統整體，所承擔的工程任務就稱為“系統工程”。承擔這樣任務的工程師就稱為系統工程師。他們不直接從事各專業的工程技術工作，而是作為個專業工程師之間的橋梁和聯系人。1.2.5 系統工程的定義系統工程是一門縱覽全局，著眼整體，綜合利用各學科的思想與方法，從不同方法和視角來處理系統各部分的配合與協調，借助于數學方法與計算機工具，來規劃和設計、組建、運行整個系統，使系統的技術、經濟、社會效果達到最優的方法性學科用系統的概念，可定義：SE是合理開發、設計和運用系統的思想和方法論系統工程的一些定義1、系統論創始人錢學森1978年提出1978年錢學森、許國志、王壽云組織管理的技術系統工程：系統工

52、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，是一種對所有系統都具有普遍意義的方法。簡意：系統工程是一門組織管理的技術2、 1967年日本工業標準JIS：系統工程是為了更好地達到系統目標，而對系統的構成要素、組織結構、信息流動和控制機理等進行分析與設計的技術。系統工程的一些定義3、 1969年美國質量管理學會系統工程委員會：系統工程是應用科學知識設計和制造系統的一門特殊工程學。4、1974年大英百科全書：系統工程是一門把已有學科分支中的知識有效地組合起來用以解決綜合性的工程問題的技術。系統工程的一些定義5、1 975年美國科學技術辭典：系統工程是研究許多密切聯系的要素組成的復

53、雜系統的設計科學；設計該復雜系統時，應有明確的預定目標與功能，并使各要素以及要素與系統整體之間有機聯系，配合協調，以使系統總體能夠達到最優目標；但在設計時，要同時考慮到參與系統中的人的因素與作用。系統工程的一些定義6、1976年蘇聯大百科全書：系統工程是一門研究復雜系統的設計、建立、試驗和運行的科學技術。7、1971年日本寺野壽郎系統工程學： 系統工程是為了合理開發、設計和運用系統而采用的思想、程序、組織和方法的總稱。8、1977年日本三浦武雄現代系統工程學概論：系統工程與其它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；因為系統工程的目的是研究系統，而系

54、統不僅涉及到工程學的領域，還涉及到社會、經濟和政治等領域；為了適應解決這些領域的問題，除需要某些縱向技術外，還需要有一種技術從橫的方面把它們組織起來，這種橫向技術就是系統工程，也就是研制系統的思想、技術、方法和理論體系化的總稱。1.2.6 系統工程的特征1）應用跨領域某某系統工程，能源系統工程、教育系統工程，等。系統工程是一門應用技術。這里所謂“工程”，是泛指為了完成某項任務而提供的決策、計劃、方案、方法、工作步驟等。系統工程是一門方法性的應用學科。 2）跨學科系統工程還是一門跨越各個學科領域的橫斷性的共性技術學科，一方面是因為這套思想與方法適用于許多領域，因為每個領域都有一些帶有整體、全局性

55、的問題需要綜合處理；另一方面，系統工程所使用的方法與工具又多來自各門學科，只是把它們綜合起來加以運用。系統工程是溝通各學科的橋梁。3）注重思想、原則、方法、步驟等系統工程研究和處理問題應從整體著眼，要從不同的方面綜合進行分析，借助于不同學科的思想與方法，特別要利用數學方法與計算機工具。4）人的因素起重要作用系統工程同時又是一門“軟”技術，因為它綜合處理的系統問題不僅涉及各種技術方面的“硬”因素，而且由于要以人為本，還涉及社會、心理等“軟”因素，或者說人的因素，這些因素是難以形成普遍的客觀規律和精確加以描述的。1.2.7 系統工程學科的體系結構從“工程技術技術科學基礎科學”這樣的學科層次來看：工程技術系統工程具體行業系統工程、系統工程方法論、工作步驟等技術科學運籌學、控制論、信息學基礎科學系統學（哲學）運籌學這是從四十年代以來發展起來的一門技術科學（也有人