系统工程(第一章)

1、1系统工程经济与管理学院经济与管理学院卢子芳、刘钰碧卢子芳、刘钰碧（密码：abcd1234）2教学安排 上课上课 28 学时学时 案例讨论案例讨论 4 学时学时 答疑：圆楼答疑：圆楼-409 email： 3课程性质课程性质 经济与管理学科的必修课经济与管理学科的必修课 专业基础课专业基础课4考核方式考核方式 笔试闭卷笔试闭卷 平时成绩平时成绩 30%（出勤，案例分析情况，课堂表现）（出勤，案例分析情况，课堂表现） 期末考试期末考试 70%5教材教材 系统工程理论、方法与应用（第二版系统工程理论、方法与应用（第二版）（原）（原）汪应洛汪应洛 主编主编高等教育出版社高等教育出版社 系统工程简明教

2、程（第三版）系统工程简明教程（第三版）（新）（新）汪应洛汪应洛 主编主编高等教育出版社高等教育出版社6主要参考书 钱学森钱学森. .论系统工程论系统工程: 新世纪版新世纪版. .上海上海: 上海交通大学出版上海交通大学出版社社, 2007 , 2007 陈宏民陈宏民. .系统工程导论系统工程导论. .北京：高等教育出版社北京：高等教育出版社. 2006.4. 2006.4 汪应洛汪应洛.系统工程系统工程(第第4版版). 北京北京: 机械工业出版社机械工业出版社. 2006 喻湘存喻湘存. .系统工程教程系统工程教程. .北京：清华大学出版社，北京：清华大学出版社，20062006 塞奇塞奇.

3、.系统工程导论系统工程导论. .陕西：西安交通大学出版社，陕西：西安交通大学出版社，20062006 赵杰赵杰. .管理系统工程管理系统工程. .北京：科学出版社，北京：科学出版社，20062006 梁迪梁迪, , 董海董海. . 系统工程系统工程. . 北京：机械工业出版社北京：机械工业出版社. 2005.6. 2005.67引例：引例：华罗庚先生泡茶华罗庚先生泡茶 “想泡壶茶喝。当时的情况是：开水没有，想泡壶茶喝。当时的情况是：开水没有，开水壶要洗，茶壶茶杯要洗，火已生了，开水壶要洗，茶壶茶杯要洗，火已生了，茶叶也有了，怎么办茶叶也有了，怎么办?”8一、问题描述一、问题描述目的目的- 解渴

4、解渴条件条件其他要求其他要求- 一个茶壶、一包好茶叶、一个燃着一个茶壶、一包好茶叶、一个燃着的火炉和可用的凉水水源的火炉和可用的凉水水源- 以最节约资源的方式实现目标以最节约资源的方式实现目标研究任务研究任务-为解决喝茶问题设计一个行动计划系为解决喝茶问题设计一个行动计划系统统(设计一个解决泡茶问题的行动计划设计一个解决泡茶问题的行动计划) 目标目标-喝到一碗清新的热茶喝到一碗清新的热茶9二、问题分析二、问题分析1 资源需求资源需求2 目标要求目标要求3 系统工程研究任务界定系统工程研究任务界定设计一个解决泡茶问题的行动计划，要求合理安设计一个解决泡茶问题的行动计划，要求合理安排各道工序，最大

5、限度节约时间。排各道工序，最大限度节约时间。 10三、定性策划几个备选方案三、定性策划几个备选方案根据日常经验，对以上泡茶问题可以有以下三种解法：根据日常经验，对以上泡茶问题可以有以下三种解法：甲：甲：洗净水壶；洗净水壶；灌上凉水；灌上凉水；壶放在火上；壶放在火上；等水等水开；开；水开后，以最快的速度洗茶杯，找茶叶；水开后，以最快的速度洗茶杯，找茶叶；泡泡茶，待茶泡好；茶，待茶泡好；喝茶。喝茶。乙：乙：洗净水壶；洗净水壶；洗茶杯；洗茶杯；找好茶叶；找好茶叶；灌凉水；灌凉水；壶放火上；壶放火上；等水开；等水开；水开后，用准备好的茶杯、水开后，用准备好的茶杯、茶叶泡茶；茶叶泡茶；等待茶泡好；等待茶

6、泡好；喝茶。喝茶。丙：丙：洗净水壶；洗净水壶；灌凉水；灌凉水；壶放火上；壶放火上；洗茶杯；洗茶杯；拿茶叶；拿茶叶；水开之前，可干一些其它事；水开之前，可干一些其它事；水开，水开，泡茶；泡茶；喝茶。喝茶。11四、方案分析与比较四、方案分析与比较 (系统分析系统分析)1.列出泡茶所需的全部工序列出泡茶所需的全部工序 2.确定每道工序所需的时间确定每道工序所需的时间3.确定各道工序之间的时间连接关系确定各道工序之间的时间连接关系4.分析计算每种方案所需的总时间分析计算每种方案所需的总时间5.做出比较结论做出比较结论12工序列表工序列表序号序号名称名称紧前工序紧前工序工序时间工序时间(分分)1洗壶无1

7、2灌水10.53放壶20.34等水开3155洗杯无16找茶叶无17泡茶3，5，62.28喝茶713泡茶系统工程备选方案工序图泡茶系统工程备选方案工序图洗壶洗壶灌水灌水放壶放壶洗杯洗杯泡茶泡茶拿茶叶拿茶叶等水开等水开115 1 10.30.5喝茶喝茶2.20.3丙：丙：洗壶洗壶洗杯洗杯找茶叶找茶叶灌水灌水等水开等水开放壶放壶泡茶泡茶1150.30.5 11喝茶喝茶2.2乙：乙：洗壶洗壶灌水灌水放壶放壶等水开等水开泡茶泡茶洗杯，找茶叶洗杯，找茶叶喝茶喝茶12.22150.30.5甲：甲：图1 泡茶系统工程备选方案工序图14方案分析方案分析甲方案总时间甲方案总时间=1+0.5+0.3+15+2+2.

8、2=21乙方案总时间乙方案总时间=1+1+1+0.5+0.3+15+2.2=21丙方案总时间丙方案总时间=1+0.5+(0.3+15)+2.2=19分析结果：丙方案最节约时间。分析结果：丙方案最节约时间。方案建议：丙方案建议：丙15泡茶工程经验总结泡茶工程经验总结几大步骤：几大步骤：确定问题确定问题目标分析目标分析需求分析需求分析方案策划方案策划系统分析（统计、计算、比较）系统分析（统计、计算、比较）决策建议决策建议方案实施方案实施系统原理：系统原理：最优化、并行统筹、工序图法最优化、并行统筹、工序图法16系统工程的应用举例 三峡水利工程三峡水利工程是我国建国以来最大的工程项目，它的论证、是我

9、国建国以来最大的工程项目，它的论证、组织、实施与管理可以说就是一个庞大的系统组织、实施与管理可以说就是一个庞大的系统工程问题，这项工程涉及到了国家及地方的众工程问题，这项工程涉及到了国家及地方的众多部门，如水利、电力、能源、文物、生态、多部门，如水利、电力、能源、文物、生态、移民等等，涉及到几个省的上百个县市，同时移民等等，涉及到几个省的上百个县市，同时实施过程要由众多单位共同努力，时间横跨将实施过程要由众多单位共同努力，时间横跨将近近2020年，如此的工程必然需要一种统观全局的年，如此的工程必然需要一种统观全局的系统方法来对待，系统工程可以说是最为有效系统方法来对待，系统工程可以说是最为有效

10、的一种组织方法。的一种组织方法。17系统工程的应用举例 对于我们今天生活中所关心的各种社会经济问题，如经济对于我们今天生活中所关心的各种社会经济问题，如经济改革、价格问题、体制改革及各种政策的出台都是要经过改革、价格问题、体制改革及各种政策的出台都是要经过充分的系统的论证，这些都与系统工程有关。例如：充分的系统的论证，这些都与系统工程有关。例如： 粮食价格的调整：影响肉、菜、生活用品等等，从而影响粮食价格的调整：影响肉、菜、生活用品等等，从而影响整个社会的物价。整个社会的物价。 燃料能源价格：影响原材料、产品及整个物价燃料能源价格：影响原材料、产品及整个物价 银行利率：影响消费与积累，反应了国

11、家的经济政策银行利率：影响消费与积累，反应了国家的经济政策 外汇牌价：主要用于调节进出口政策，同时反应了一个国外汇牌价：主要用于调节进出口政策，同时反应了一个国家的经济实力家的经济实力18系统工程的应用举例系统工程的应用举例 将来在我们的实际工作中，我们会遇到许许多多的系统工将来在我们的实际工作中，我们会遇到许许多多的系统工程问题，比如：程问题，比如： 企业的长远规划：综合考虑企业发展、实力、原材料、能企业的长远规划：综合考虑企业发展、实力、原材料、能源、技术、市场、国家政策等。源、技术、市场、国家政策等。 新产品开发：考虑市场、企业开发技术与实力、销售网络、新产品开发：考虑市场、企业开发技术

12、与实力、销售网络、经济条件等经济条件等 区域规划：考虑区域特征、交通、历史、地理等区域规划：考虑区域特征、交通、历史、地理等 大项目管理：经过立项、论证、实施、大项目管理：经过立项、论证、实施、19课程学习的目的和要求课程学习的目的和要求 理解和掌握系统工程理论与方法理解和掌握系统工程理论与方法 应用系统工程思想、理论和方法解决实应用系统工程思想、理论和方法解决实际问题际问题20课程主要内容课程主要内容 第一章第一章 系统与系统工程系统与系统工程 第二章第二章 系统工程方法论系统工程方法论 第三章第三章 结构化模型技术结构化模型技术 第四章第四章 分析模型分析模型 第五章第五章 系统仿真系统仿

13、真 第六章第六章 系统评价系统评价 第七章第七章 综合案例分析综合案例分析21第一章第一章 系统与系统工程系统与系统工程 第一节第一节 系统的基本概念系统的基本概念 第二节第二节 系统工程的基本概念系统工程的基本概念 第三节第三节 系统工程的发展历史与趋势系统工程的发展历史与趋势 第四节第四节 系统工程的理论基础系统工程的理论基础22 系统工程是以系统为研究对象的工程技术，它涉系统工程是以系统为研究对象的工程技术，它涉及到及到“系统系统”与与“工程工程”两个侧面两个侧面 所谓系统，即是由相互作用和相互依赖的若干组成部分所谓系统，即是由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合而成的具有特定功能的有机

14、整体。如计算机系统、结合而成的具有特定功能的有机整体。如计算机系统、企业管理系统等企业管理系统等 系统工程学中的系统工程学中的“工程工程”概念，是指不仅包含概念，是指不仅包含“硬件硬件”的设计与制造，而且还包含与设计和制造的设计与制造，而且还包含与设计和制造“硬件硬件”紧密紧密相关的相关的“软件软件”，诸如预测、规划、决策、评价等社会，诸如预测、规划、决策、评价等社会经济活动过程，故称它为经济活动过程，故称它为“软工程软工程”，它扩充了传统，它扩充了传统“工程工程”概念的含义。概念的含义。 两方面有机地结合在一起，即为系统工程。两方面有机地结合在一起，即为系统工程。23第一节第一节 系统的基本

15、概念系统的基本概念 1 1、系统的定义、系统的定义 2 2、系统的特征、系统的特征 3 3、系统的结构、系统的结构 4 4、系统的形态、系统的形态 5 5、系统的分类依据和类型、系统的分类依据和类型241 1、系统的定义、系统的定义 “系统系统”一词最早出现在古希腊哲学家德谟一词最早出现在古希腊哲学家德谟克利特所著克利特所著世界大系统世界大系统。 系统系统(system)(system): : 系统是由相互联系、相互作系统是由相互联系、相互作用的要素（部分）组成的具有一定结构和功用的要素（部分）组成的具有一定结构和功能的有机整体。能的有机整体。252.1 2.1 系统的特征系统的特征（1 1）

16、系统的整体性系统的整体性（2 2）相关性相关性（3 3）系统的目的性系统的目的性（4 4）有序性有序性（5 5）环境适应性环境适应性（6 6）动态性动态性反映系统的功能，确反映系统的功能，确定系统和环境的边界定系统和环境的边界确定系统的组成要素确定系统的组成要素反映要素之间的关系反映要素之间的关系明确了系统与环境之间的关系明确了系统与环境之间的关系反映了系统的变化趋势反映了系统的变化趋势反映了系统的结构形态反映了系统的结构形态系统特性之间的关系？系统特性之间的关系？26 （1 1）整体性）整体性 系统是由相互依赖的若干部分组成，各系统是由相互依赖的若干部分组成，各部分之间存在着有机的联系，构成

17、一个综合部分之间存在着有机的联系，构成一个综合的整体，以实现一定的功能。这表现为系统的整体，以实现一定的功能。这表现为系统具有集合性，即构成系统的各个部分可以具具有集合性，即构成系统的各个部分可以具有不同的功能，但要实现系统的整体功能。有不同的功能，但要实现系统的整体功能。系统不是各部分的简单组合，而要有统一性系统不是各部分的简单组合，而要有统一性和整体性，因此，要充分注意各组成部分或和整体性，因此，要充分注意各组成部分或各层次的协调和连接，提高系统的有序性和各层次的协调和连接，提高系统的有序性和整体的运行效果，整体的运行效果，保证保证1 11212的效果。的效果。27（2 2）相关性相关性

18、系统中相互关联的部分或部件形成系统中相互关联的部分或部件形成“部件集部件集”，“集集”中各部分的特性和行中各部分的特性和行为相互联系、相互依赖、相互制约和相互为相互联系、相互依赖、相互制约和相互作用，这种相关性确定了系统的性质和形作用，这种相关性确定了系统的性质和形态。态。28（3 3）目的性）目的性 大多数系统的活动或行为可以完大多数系统的活动或行为可以完成一定的功能，但不一定所有系统都成一定的功能，但不一定所有系统都有目的，例如太阳系或某些生物系统。有目的，例如太阳系或某些生物系统。人造系统或复合系统都是根据系统的人造系统或复合系统都是根据系统的目的来设定其功能的，这类系统也是目的来设定其

19、功能的，这类系统也是系统工程研究的主要对象。系统工程研究的主要对象。 29（4 4）环境适应性环境适应性 一个系统和包围该系统的环境之间通一个系统和包围该系统的环境之间通常都有物质、能量和信息的交换，外界环常都有物质、能量和信息的交换，外界环境的变化会引起系统特性的改变，相应地境的变化会引起系统特性的改变，相应地引起系统内各部分相互关系和功能的变化。引起系统内各部分相互关系和功能的变化。为了保持和恢复系统原有特性，系统必须为了保持和恢复系统原有特性，系统必须具有对环境的适应能力，例如反馈系统、具有对环境的适应能力，例如反馈系统、自适应系统和自学习系统等。自适应系统和自学习系统等。30（5 5）

20、动态性动态性 物质和运动是密不可分的，各种物物质和运动是密不可分的，各种物质的特性、形态、结构、功能及其规律质的特性、形态、结构、功能及其规律 性，都是通过运动表现出来的，要认识物性，都是通过运动表现出来的，要认识物质首先要研究物质的运动，系统的动态性质首先要研究物质的运动，系统的动态性使其具有生命周期。开放系统与外界环境使其具有生命周期。开放系统与外界环境有物质、能量和信息的交换，系统内部结有物质、能量和信息的交换，系统内部结构也可以随时间变化。一般来讲，系统的构也可以随时间变化。一般来讲，系统的发展是一个有方向性的动态过程。发展是一个有方向性的动态过程。31（6 6）有序性有序性 由于系统

21、的结构、功能和层次的动态演由于系统的结构、功能和层次的动态演变有某种方向性，因而使系统具有有序性的特变有某种方向性，因而使系统具有有序性的特点。一般系统论的一个重要成果是把生物和生点。一般系统论的一个重要成果是把生物和生命现象的有序性和目的性同系统的结构稳定性命现象的有序性和目的性同系统的结构稳定性联系起来，也就是说，有序能使系统趋于稳定，联系起来，也就是说，有序能使系统趋于稳定，有目的才能使系统走向期望的稳定系统有目的才能使系统走向期望的稳定系统结构。结构。32案例案例 客户管理系统的开发客户管理系统的开发分析途径：分析途径： （1）系统目的性）系统目的性（2）整体性）整体性（3）相关性）相

22、关性33（1） 系统的目的性系统的目的性 确定客户的类型确定客户的类型,便于采取针对性的措施便于采取针对性的措施 确定客户流失的特点与特征确定客户流失的特点与特征 确定价格套餐的作用效果确定价格套餐的作用效果 明确企业广告促销的效果明确企业广告促销的效果34（2）系统整体性）系统整体性 市场分析部分市场分析部分 系统开发与设计部分系统开发与设计部分 设备与软件支持部分设备与软件支持部分 人员部分等人员部分等35（3）系统相关性）系统相关性因素：因素： 消费情况和特征指标消费情况和特征指标 系统开发平台和开发语言系统开发平台和开发语言 现有的设备水平现有的设备水平 现有的理论和技术水平现有的理论

23、和技术水平 开发团队的整体状况等开发团队的整体状况等36 系统结构系统结构 数据准备数据准备 开发开发 分析结论分析结论372.2 系统的划分和边界系统的划分和边界（1）系统划分）系统划分 划分：多个小系统划分：多个小系统 划分作用：为了研究问题划分作用：为了研究问题 划分的形式：确定划分的形式：确定哪一些因素应划归那个哪一些因素应划归那个子系统，可根据研究状况和现有条件进行子系统，可根据研究状况和现有条件进行38（2）系统的边界）系统的边界 系统具有有限的边界系统具有有限的边界 边界划分的作用：有助于解决问题边界划分的作用：有助于解决问题 边界划分：确定边界划分：确定哪一些因素应划归系统，哪

24、一些因素应划归系统，人为作用，根据研究状况进行。人为作用，根据研究状况进行。39（3）系统边界划分注意的几个问题）系统边界划分注意的几个问题 系统的目的性系统的目的性 现有的技术、理论水平现有的技术、理论水平 问题解决的时效性问题解决的时效性 系统的表现程度系统的表现程度40边界划分例一边界划分例一 住宅建设问题住宅建设问题41边界划分例二边界划分例二狐狸吃葡萄的故事狐狸吃葡萄的故事13狐狸快跑！猎人来了满载而归2葡萄长的太高了！423、系统结构概念、系统结构概念 系统结构系统结构是指系统的构成要素在时空连续区是指系统的构成要素在时空连续区上的排列组合方式和相互作用方式。上的排列组合方式和相互

25、作用方式。 系统结构的普遍形式决定了系统的基本特征。系统结构的普遍形式决定了系统的基本特征。目的性目的性作为构造系统结构的出发点作为构造系统结构的出发点集合性集合性相关性相关性阶层性阶层性作为系统结构的主要内涵特性作为系统结构的主要内涵特性整体性整体性环境适应性环境适应性分别作为系统内、外部综合协调的表征分别作为系统内、外部综合协调的表征43系统结构分析的目的：系统结构分析的目的： 系统结构分析就是寻求构筑系统合理结构系统结构分析就是寻求构筑系统合理结构的规律和途径。的规律和途径。是指在对应系统总目标和环境因素的是指在对应系统总目标和环境因素的约束条件下，系统的组成要素集、要约束条件下，系统的

26、组成要素集、要素间的相互关系集以及它们在阶层分素间的相互关系集以及它们在阶层分布上的最优结合，并使得系统有最优布上的最优结合，并使得系统有最优的或最满意的输出。的或最满意的输出。44系统结构分析的作用：系统结构分析的作用： 通过明确一切和问题有关的要素同实现目通过明确一切和问题有关的要素同实现目标之间的关系，提供完整的资料，以便决标之间的关系，提供完整的资料，以便决策者选择最合理的决策方案。策者选择最合理的决策方案。453.1 系统结构分析的内容系统结构分析的内容 构成系统的要素集构成系统的要素集 要素间的相互关系要素间的相互关系 要素在系统中的排列方式要素在系统中的排列方式 系统的整体性系统

27、的整体性463.2 系统的结构系统的结构 因果结构因果结构 反馈结构反馈结构 s型结构型结构 多重结构多重结构47(1) 因果关系因果关系 系统是由相互联系、相互影响的元素组成。系统是由相互联系、相互影响的元素组成。在系统动力学方法中，元素之间的联系或在系统动力学方法中，元素之间的联系或关系可以概括为因果关系（关系可以概括为因果关系（causal causal relationshiprelationship）。）。 因果关系的相互作用，最终形成系统的功因果关系的相互作用，最终形成系统的功能和行为。能和行为。 因果关系分析是系统建模的基础，也是对因果关系分析是系统建模的基础，也是对系统内部结构

28、关系的一种定性描述。系统内部结构关系的一种定性描述。48因果关系的描述因果关系的描述 通因果关系表示：通因果关系表示：a ab b，变量，变量a a表示原因，变表示原因，变量量b b表示结果。箭头线标为因果链，表示表示结果。箭头线标为因果链，表示a a到到b b的作用。的作用。一般地一般地，当，当a a变化时将引起变化时将引起b b变化，假定变化，假定a0a0，b0b0，分别表示变量，分别表示变量a a、b b的改变量。的改变量。49正因果关系正因果关系 若满足下列条件之一：若满足下列条件之一：（1）a a加到加到b b 中；中；（2）a a是是b b的乘积因子；的乘积因子；（3）a a变到变

29、到a aa a，有，有b b变到变到b bb b，即，即a a、b b的变化方向相同的变化方向相同 则，则，a a到到b b具有正因果关系，简称正关系，用具有正因果关系，简称正关系，用“”号标在因果链上。号标在因果链上。 50负因果关系负因果关系 若满足下列条件之一：若满足下列条件之一：（1）a a从从b b 中减去；中减去；（2）1/a1/a是是b b的乘积因子；的乘积因子；（3）a a变到变到a aa a，有，有b b变到变到b-+b-+b b，即，即a a、b b的变化方向相反的变化方向相反 则，则，a a到到b b具有负因果关系，简称负关系，用具有负因果关系，简称负关系，用“”号号标在

30、因果链上。标在因果链上。 51(2) (2) 反馈结构反馈结构 系统中某个因素的变化，导致其他因素的系统中某个因素的变化，导致其他因素的变化，又引起自身的变化现象变化，又引起自身的变化现象 分为正反馈与负反馈，一般原则是：若反分为正反馈与负反馈，一般原则是：若反馈回路包含偶数个负的因果链，则其极性馈回路包含偶数个负的因果链，则其极性为正，叫正反馈回路；若反馈回路包含奇为正，叫正反馈回路；若反馈回路包含奇数个负的因果链，则其极性为负，叫负反数个负的因果链，则其极性为负，叫负反馈回路。馈回路。52(3) s型结构 有正反馈和负反馈构成的系统有正反馈和负反馈构成的系统 用途很多用途很多53(4) 多

31、重结构多重结构 非常复杂的反馈耦合结构非常复杂的反馈耦合结构54【例【例1】加拿大哈德逊湾野兔】加拿大哈德逊湾野兔和山猫的生长情况分析和山猫的生长情况分析 山猫和野兔是捕食者与被捕食者关系山猫和野兔是捕食者与被捕食者关系55【例2】中国消费问题分析中国消费问题分析 因果关系因果关系 结构结构56消费分析结构：消费方程消费分析结构：消费方程 收入决定消费收入决定消费 消费水平不可逆转消费水平不可逆转 方程：方程：)() 1()()(1210tutcatyaatc57消费分析结构：投资方程消费分析结构：投资方程 经济发展越快，投资热情高经济发展越快，投资热情高 经济增长速度快，投资额高经济增长速度

32、快，投资额高 存款利率越低存款利率越低01232( )( )( ( )(1)(1)( )i tbby tb y ty tb r tu t58消费分析结构：利率方程消费分析结构：利率方程 经济发展越快，可能提高利率经济发展越快，可能提高利率 货币增加量大，可能降低利率货币增加量大，可能降低利率 利率连续变化利率连续变化)()2() 1()1()()1()()()(343210tutrtrdtmtmdtytydtyddtr59消费分析结构：恒等式消费分析结构：恒等式 收入方程收入方程 选择方法解决选择方法解决gicy604 4、系统形态的分类、依据、系统形态的分类、依据 系统形态系统形态 分类依据

33、分类依据6162案例：自然和人造系统关系案例：自然和人造系统关系埃及阿斯旺水坝埃及阿斯旺水坝63孤立系统、封闭系统与开放系统 孤立系统孤立系统指的是系统与外界环境既不可能进行物质交换，指的是系统与外界环境既不可能进行物质交换，也不可能进行信息、能量交换。也不可能进行信息、能量交换。换句话说，系统内部的物质和信息能量不能传至外部，外界环境的物质和信息能量也不能传至系统内部。 封闭系统封闭系统是指系统与外界环境之间可以进行信息、能量是指系统与外界环境之间可以进行信息、能量交换，但不能进行物质交换。交换，但不能进行物质交换。环境仅仅为系统提供了一环境仅仅为系统提供了一个边界，不管外部环境有什么变化，

34、封闭系统仍表现为个边界，不管外部环境有什么变化，封闭系统仍表现为其内部稳定的均衡特性。其内部稳定的均衡特性。 开放系统开放系统是指系统与外界环境有信息、物质和能量交互是指系统与外界环境有信息、物质和能量交互作用的系统。作用的系统。开放系统常是自调整或自适应的系统。开放系统常是自调整或自适应的系统。64 动态系统和静态系统 动态系统就是系统的状态变量是随时间不断变化动态系统就是系统的状态变量是随时间不断变化的，即系统的状态变量是时间的函数。例如，学的，即系统的状态变量是时间的函数。例如，学校就是一个动态系统，它不仅有建筑物，还有教校就是一个动态系统，它不仅有建筑物，还有教师和学生。企业也是动态系

35、统的一个典型例子师和学生。企业也是动态系统的一个典型例子 静态系统则是表征系统运行规律的数学模型中不静态系统则是表征系统运行规律的数学模型中不含有时间因素，即模型中的变量不随时间而变化，含有时间因素，即模型中的变量不随时间而变化，它是动态系统的一种极限状态，即处于稳定的系它是动态系统的一种极限状态，即处于稳定的系统。例如大桥、公路、房屋等。统。例如大桥、公路、房屋等。65实体系统与概念（抽象）系统 所谓实体系统，是指以物理状态的存在物作为组所谓实体系统，是指以物理状态的存在物作为组成要素的系统，这些实体占有一定空间，如自然成要素的系统，这些实体占有一定空间，如自然界的矿物、生物，生产部门的机械

36、设备、原始材界的矿物、生物，生产部门的机械设备、原始材料等。由于自然物都为实实在在的存在物，因此，料等。由于自然物都为实实在在的存在物，因此，实体系统亦称为硬件系统实体系统亦称为硬件系统 与实体系统相对应的是概念系统，它是由概念、与实体系统相对应的是概念系统，它是由概念、原理、假说、方法、计划、制度、程序等非物质原理、假说、方法、计划、制度、程序等非物质实体构成的系统，如管理系统、科学技术体系、实体构成的系统，如管理系统、科学技术体系、教育系统、文化系统等。由于概念系统，对应着教育系统、文化系统等。由于概念系统，对应着的多是人们对自然界的认识和假设，因此概念系的多是人们对自然界的认识和假设，因

37、此概念系统亦称为软件系统。统亦称为软件系统。66示例 s s s物资流物资流信息流信息流 在实践中，实体系统和概念系统往往是在实践中，实体系统和概念系统往往是结合在一起的。实体系统是概念系统的基础结合在一起的。实体系统是概念系统的基础和服务对象，概念系统是为实体系统提供指和服务对象，概念系统是为实体系统提供指导和服务，两者是不可分的。导和服务，两者是不可分的。67普通系统、大系统、巨系统、简单系统与复杂系统 从系统的规模进行分类，系统有大小之分，从系统的规模进行分类，系统有大小之分，可分为普通系统、大系统及巨系统；可分为普通系统、大系统及巨系统； 从系统的复杂程度来分，系统又可分为简从系统的复

38、杂程度来分，系统又可分为简单系统与复杂系统。单系统与复杂系统。68面向对象区分的各种系统形态 物质系统、人类系统及方法步骤系统物质系统、人类系统及方法步骤系统 作业系统和管理系统作业系统和管理系统 社会经济系统社会经济系统 经营系统经营系统 根据具体对象划分的各种系统根据具体对象划分的各种系统 : :工业系统、运输系统、交通系统、通信系统、物资流工业系统、运输系统、交通系统、通信系统、物资流通系统、金融系统、能源系统等以产业区分系统的形通系统、金融系统、能源系统等以产业区分系统的形态，或按消费生活系统、医疗系统、军事系统和教育态，或按消费生活系统、医疗系统、军事系统和教育系统等系统等 69 企

39、业的系统模型与管理企业的系统模型与管理 处理处理 反馈反馈扰动扰动输入输入输出输出几个要素：几个要素： 环境与界限环境与界限 投入性质投入性质 流量与流向流量与流向 转化过程转化过程 产出的形式产出的形式 70 (1)(1)企业发展角度企业发展角度：企业已经从单纯的：企业已经从单纯的“生产生产型企业型企业”转变为转变为“经营开发型企业经营开发型企业”。企业管理。企业管理的范围已日益扩大，企业管理不仅要重视生产组的范围已日益扩大，企业管理不仅要重视生产组织活动，而且要重视产品的销售和市场动态研究，织活动，而且要重视产品的销售和市场动态研究，更要重视技术和企业人才的开发，把满足市场和更要重视技术和

40、企业人才的开发，把满足市场和用户需要、适应市场变化作为搞好企业管理的基用户需要、适应市场变化作为搞好企业管理的基本出发点。因此，本出发点。因此，“经营开发型企业经营开发型企业”不仅要搞不仅要搞好企业的微观控制和管理，还要对诸如企业今后好企业的微观控制和管理，还要对诸如企业今后的改造和发展等重大战略问题进行宏观的规划和的改造和发展等重大战略问题进行宏观的规划和战略决策。战略决策。71（2）从系统观点角度）从系统观点角度：现代工业企业是一个组织化：现代工业企业是一个组织化的复杂大系统，它由技术、生产、计划、销售、的复杂大系统，它由技术、生产、计划、销售、财务、会计、人事等子系统所组成，这些子系统财

41、务、会计、人事等子系统所组成，这些子系统存在着相互支持又相互制约的关系。存在着相互支持又相互制约的关系。（3）从行为科学角度）从行为科学角度：新的组织理论等的形成及其：新的组织理论等的形成及其在企业管理中的应用，促进企业管理重视人的因在企业管理中的应用，促进企业管理重视人的因素，重视各级管理组织的职、责、权、利的合理素，重视各级管理组织的职、责、权、利的合理划分和相互关系的协调。划分和相互关系的协调。72第二节第二节 系统工程的基本概念系统工程的基本概念 1 1、系统工程的定义、系统工程的定义 2 2、系统工程的特征、系统工程的特征 3 3、系统工程的任务、系统工程的任务 4 4、系统工程与工

42、程技术等的区别与联系、系统工程与工程技术等的区别与联系 5 5、系统工程的作用系统工程的作用731、系统工程的定义 19771977年日本学者三浦武雄指年日本学者三浦武雄指:“:“系统工程与其他工系统工程与其他工程学不同之点在于它是跨越许程学不同之点在于它是跨越许 多学科的科学，而多学科的科学，而且是填补这些学科边界空白的一种边缘学科。因为且是填补这些学科边界空白的一种边缘学科。因为系统工程的目的是研系统工程的目的是研 制一个系统，而系统不仅涉制一个系统，而系统不仅涉及到工程学的领域，还涉及社会、经济和政治等领及到工程学的领域，还涉及社会、经济和政治等领域，所以为了域，所以为了 适当地解决这些

43、领域的问题，除了适当地解决这些领域的问题，除了需要某些纵向技术以外，还要有一种技术从横的方需要某些纵向技术以外，还要有一种技术从横的方向把向把 它们组织起来，这种横向技术就是系统工它们组织起来，这种横向技术就是系统工程程”。 “系统工程是为了合理开发、设计和运用系统而采系统工程是为了合理开发、设计和运用系统而采用的思想、程序、组织和方法的总称。用的思想、程序、组织和方法的总称。”（19711971年年日本寺野寿朗日本寺野寿朗“系统工程学系统工程学”）74系统工程的定义 19751975年美国科学技术辞典的论述为年美国科学技术辞典的论述为:“:“系统工程是系统工程是研究复杂系统设计的科学，该系统

44、研究复杂系统设计的科学，该系统 由许多密切联由许多密切联系的元素所组成。设计该复杂系统时，应有明确的系的元素所组成。设计该复杂系统时，应有明确的预定功能及目标，并协调预定功能及目标，并协调 各个元素之间及元素和各个元素之间及元素和整体之间的有机联系，以使系统能从总体上达到最整体之间的有机联系，以使系统能从总体上达到最优目标。在设计优目标。在设计 系统时，要同时考虑到参与系统系统时，要同时考虑到参与系统活动的人的因素及其作用。活动的人的因素及其作用。” ” “系统工程是为了研究由多数子系统构成的整体系系统工程是为了研究由多数子系统构成的整体系统所具有的多种不同目标的相互协调，使系统的功统所具有的

45、多种不同目标的相互协调，使系统的功能达到最优化，最大限度地发挥系统组成部分的能能达到最优化，最大限度地发挥系统组成部分的能力而发展起来的一门科学。力而发展起来的一门科学。”（19771977年美国恰斯诺年美国恰斯诺特特“系统工程方法系统工程方法”）75 “系统工程是一门研究复杂系统的设计、系统工程是一门研究复杂系统的设计、建立、试验和运行的科学技术。建立、试验和运行的科学技术。”（19761976年苏联大百科全书）年苏联大百科全书） 19781978年我国著名学者钱学森指出年我国著名学者钱学森指出:“:“系统工系统工程是组织管理系统的规划、研究、设计、程是组织管理系统的规划、研究、设计、制制

46、造、试验和使用的科学方法，是一种对造、试验和使用的科学方法，是一种对所有系统都具有普遍意义的方法所有系统都具有普遍意义的方法”。 762、系统工程的特征、系统工程的特征（1 1）系统工程的应用和研究跨越多个学科领域，）系统工程的应用和研究跨越多个学科领域，不以某一专门的技术领域为研究对象。不以某一专门的技术领域为研究对象。（2 2）系统工程的研究与应用需要把自然科学与社）系统工程的研究与应用需要把自然科学与社会科学结合起来。会科学结合起来。（3 3）系统工程的目标是实现系统的整体最优。）系统工程的目标是实现系统的整体最优。（4 4）在系统工程的观点和方法中，观点、概念、）在系统工程的观点和方法

47、中，观点、概念、原则是本质的，是第一位的，一些数学方法是手原则是本质的，是第一位的，一些数学方法是手段，是从属于观点和原则的。段，是从属于观点和原则的。77小结小结 系统工程是以大型复杂系统为研究对象，按系统工程是以大型复杂系统为研究对象，按一定目的进行一定目的进行 设计、开发、管理与控制，设计、开发、管理与控制，以期达到总体效果最优的理论与方法。以期达到总体效果最优的理论与方法。 系统工程是一门立足整体，统筹全局，使整系统工程是一门立足整体，统筹全局，使整体与部分辩证地统一，将分析和综合有机地体与部分辩证地统一，将分析和综合有机地结合，运用数学方法和电子计算机工具，使结合，运用数学方法和电子

48、计算机工具，使系统达到整体最优的方法性学科。系统达到整体最优的方法性学科。783 3、系统工程的任务、系统工程的任务（1 1）在开发新的系统（如太空飞船系统、地铁系）在开发新的系统（如太空飞船系统、地铁系统、新型工程系统统、新型工程系统）过程中，解决系统的最）过程中，解决系统的最优设计、最优管理、最优控制、最优制造等一系优设计、最优管理、最优控制、最优制造等一系列问题，这些问题多属于工程技术系统。列问题，这些问题多属于工程技术系统。（2 2）用系统的思想和方法重新评价、预测、分析）用系统的思想和方法重新评价、预测、分析和规划现有的系统，使其充分挖掘潜力，具有新和规划现有的系统，使其充分挖掘潜力

49、，具有新的功能，或找出改进完善的方向，一般称之为的功能，或找出改进完善的方向，一般称之为“系统化系统化”。794、系统工程与工程技术的联系、系统工程与工程技术的联系 系统工程也是一工程技术，用以改造客观系统工程也是一工程技术，用以改造客观世界并取得实际成果。世界并取得实际成果。80系统工程与工程技术的区别系统工程与工程技术的区别 研究的对象广泛研究的对象广泛，包括人类社会、生态环境、自，包括人类社会、生态环境、自然现象和组织管理等。然现象和组织管理等。 系统工程是一门跨学科的边缘学科。不仅要用到数、系统工程是一门跨学科的边缘学科。不仅要用到数、理、化、生物等自然科学，还要用到社会学、心理学、理

50、、化、生物等自然科学，还要用到社会学、心理学、经济学、医学等与人的思想、行为、能力等有关的学经济学、医学等与人的思想、行为、能力等有关的学科，是自然科学科，是自然科学 和社会科学的交叉。和社会科学的交叉。 在处理复杂的大系统时，常采用定性分析和定量在处理复杂的大系统时，常采用定性分析和定量计算相结合的方法。计算相结合的方法。 系统工程所研究的大系统比一般工程系统复杂得多，系统工程所研究的大系统比一般工程系统复杂得多，处理系统工程问题不仅要有科学性，而且要有艺术性处理系统工程问题不仅要有科学性，而且要有艺术性和哲理性。和哲理性。 81系统工程与传统工程系统工程与传统工程 传统工程传统工程 解决问

51、题的方法一清二楚解决问题的方法一清二楚，称称“内容明确的问题内容明确的问题” 大目标具体化大目标具体化 评价方法具体化评价方法具体化 目标分解层次化目标分解层次化 系统工程系统工程 解决问题的方法不明确解决问题的方法不明确，称称“内容不明确的问题内容不明确的问题” 系统工程大目标是抽象的系统工程大目标是抽象的 评价方法是抽象的评价方法是抽象的 系统目标多方面、多层次的系统目标多方面、多层次的 评价方法多方面、多层次的评价方法多方面、多层次的825、系统工程的作用、系统工程的作用 系统的价值与技术价值系统的价值与技术价值 作用在于最大地开发工程价值作用在于最大地开发工程价值 案例分析案例分析83

52、案例分析：美国石油输送问题案例分析：美国石油输送问题背景介绍背景介绍 阿拉斯加北海岸的阿拉斯加北海岸的prudhoe bayprudhoe bay发现石油发现石油 prudhoeprudhoe湾到阿拉斯加南海岸的瓦尔迪兹湾到阿拉斯加南海岸的瓦尔迪兹 140140万桶原油万桶原油/ /天天 北极圈内，常年处于冰冻状态；最低温度北极圈内，常年处于冰冻状态；最低温度-50-5084太平洋白令海峡85方案方案1 超级油轮海上运输超级油轮海上运输 仅需仅需56艘油轮艘油轮 投资小投资小 须有破冰船须有破冰船 在终点建立大型油库在终点建立大型油库86方案方案2 管道运输管道运输 管道技术成熟管道技术成熟

53、输油管道的加热和高架输油管道的加热和高架 经加拿大国土经加拿大国土87方案选择与优化方案选择与优化 海水加入原油中海水加入原油中 天然气加入到原油中天然气加入到原油中88四川都江堰工程四川都江堰工程 战国时期，秦国太守李冰父子主持修建了四川都战国时期，秦国太守李冰父子主持修建了四川都江堰工程。江堰工程。 这一伟大水利工程巧妙地将分洪、排水和排沙结这一伟大水利工程巧妙地将分洪、排水和排沙结合起来，使各部分组成一个整体，实现了防洪、合起来，使各部分组成一个整体，实现了防洪、灌灌 溉、行舟、漂木等多种功能。溉、行舟、漂木等多种功能。 至今，该工程仍在发挥着重大的经济效益。至今，该工程仍在发挥着重大的

54、经济效益。 899091929394地震后的都江堰地震后的都江堰955 5、系统工程的总体思想、系统工程的总体思想 从系统总体出发，充分考虑从系统总体出发，充分考虑“输入输入”和和“输出输出”的各种因素开发内部系统的各种因素开发内部系统（1 1）最优思想）最优思想（2 2）组合思想）组合思想（3 3）分解协调思想）分解协调思想96 （1 1）最优思想）最优思想 系统工程要追求系统的总体最优，不是局部最系统工程要追求系统的总体最优，不是局部最优。优。 系统工程的主要任务是开发整体（综合）最优系统工程的主要任务是开发整体（综合）最优系统系统。 为达到系统整体最优建立目标体系和评价体系。为达到系统整

55、体最优建立目标体系和评价体系。97（2 2）组合思想）组合思想 组合思想：合理选择要素，既能满足系组合思想：合理选择要素，既能满足系统目标、又没有不必要的要素。统目标、又没有不必要的要素。 选择要素的原则选择要素的原则尽可能选已有要素、尽可能选标准化、规尽可能选已有要素、尽可能选标准化、规格化、通用化的要素。格化、通用化的要素。98 （3）分解和协调思想分解和协调思想 复杂系统可以分解为结构相对简单的若干子复杂系统可以分解为结构相对简单的若干子系统，简化处理系统，简化处理 同一级的子系统相互关联，要求相互之间密同一级的子系统相互关联，要求相互之间密切配合，协调完成大系统的任务切配合，协调完成大

56、系统的任务目标分解，功能协调目标分解，功能协调99第三节第三节 系统工程的发展历史与趋势系统工程的发展历史与趋势 1 1、系统思想阶段、系统思想阶段 2 2、系统工程发展阶段、系统工程发展阶段 3 3、系统工程发展展望、系统工程发展展望100系统思想产生 系统工程作为一门科学技术虽然形成于上世纪中叶，系统工程作为一门科学技术虽然形成于上世纪中叶，但系统工程的思想方法和实际应用可追溯到远古时但系统工程的思想方法和实际应用可追溯到远古时代。代。 公元前公元前500年的春秋时期，就有著名的军事家孙武写年的春秋时期，就有著名的军事家孙武写出了出了“孙子兵孙子兵 法法”十三篇，指出战争中的战略和策十三篇

57、，指出战争中的战略和策略问题，如进攻与防御、速决和持久、分散和集中略问题，如进攻与防御、速决和持久、分散和集中等之等之 间的相互依存和相互制约的关系，并依此筹划间的相互依存和相互制约的关系，并依此筹划战争的对策，以取得战争的胜利。其著名论战争的对策，以取得战争的胜利。其著名论 点，点，“知已知彼，百战不殆知已知彼，百战不殆”，“以我之长，攻敌之短以我之长，攻敌之短”等。等。 在水利建设方面，战国时期，秦国太守李冰父子主在水利建设方面，战国时期，秦国太守李冰父子主持修建了四川都江堰工程。持修建了四川都江堰工程。系统思想阶段系统思想阶段101系统工程发展阶段系统工程发展阶段 系统工程的萌芽时期系统

58、工程的萌芽时期 系统工程概念产生时期系统工程概念产生时期 系统工程应用时期系统工程应用时期 系统工程发展时期系统工程发展时期102阶段阶段年代（份）年代（份） 重大工程实践或事件重大工程实践或事件重要理论与方法贡献重要理论与方法贡献i1930美国发展与研究广播美国发展与研究广播电视电视正式提出系统方法（正式提出系统方法（systems approach）的概念）的概念1940美国实施彩电开发计美国实施彩电开发计划划采用系统方法，并取得巨大成采用系统方法，并取得巨大成功功美国美国bell电话公司开电话公司开发微波通讯系统发微波通讯系统正式使用系统工程（正式使用系统工程（systems engin

59、eering）一词）一词ii第二次世第二次世界大战期界大战期间间英、美等国的反空袭英、美等国的反空袭等军事行动等军事行动产生军事运筹学（产生军事运筹学（military operations research）,也即也即军事系统工程军事系统工程本世纪本世纪40年代年代美国研制原子弹的美国研制原子弹的“曼哈顿计划曼哈顿计划”运用运用se，并推动了其发展，并推动了其发展1945美国空军建立兰德美国空军建立兰德（rand）公司）公司曾经提出系统分析（曾经提出系统分析（systems analysis）概念，强调了其重要）概念，强调了其重要性性103iii40年代后期到年代后期到50年代初期年代初期运

60、筹学的广泛运用与发展、控制论的创立与应用、运筹学的广泛运用与发展、控制论的创立与应用、电子计算机的出现，为电子计算机的出现，为se奠定了重要的学科基础奠定了重要的学科基础iv1957h.good和和 r.e.machol发表第一发表第一部名为部名为系统工程系统工程的著作的著作系统工程学科形成的标志系统工程学科形成的标志1958美国研制北极星导弹美国研制北极星导弹潜艇潜艇提出提出pert（网络优化技术），这（网络优化技术），这是最早的系统工程技术之一。是最早的系统工程技术之一。1965r.e.machol编著编著系系统工程手册统工程手册表明系统工程的实用化和规范化表明系统工程的实用化和规范化美国