系统工程概论课程论文.doc

1、系统工程概 论 课程论文这学期选修了系统工程概论这门选修课，通过课程的学习，初步掌握了系统 工程的一些知识，获益匪浅。系统工程概述现状和发展系统工程是本世纪5050年代新兴的一门学科。它主 要研究如何利用科学的方法来规划和组织人力、财力、物力和时间等，通过寻求是 优的途径，使我们的工作收到景合理、最有效、最经济的效果。它的特点是从整体 观念出发，通盘筹划，合理安排整钵中的每一个局部，以求得整体的最优规划、 及优管理和最优控制。系统工程是当代正在发展和完善的一门工程技术.它把要处理的事物作为气 个系统，从系统的整体出发，研邦原统内部各个组成薄分之间的有机联系和 系统与 外部环境的相图关系，采用一

2、些科学方法使其备个组成部分相互协调与相互配备以 求得系统的兔库结果.亦即使所处理的从整体上获得较为经济上合 算，运算可靠，法术上先进等效果系统工程虽然在本世纪6060年代前后 才开始形成体系， “但朴素的系统工程思探和方法，不论在东西方，自占以来人就在自发地运用7.7.战国时期，秦国太守李冰父子设计建造了伟大的都江堰水利工程.它包括“色咀分水工程，“飞沙堰分洪排沙工程，“宝瓶口引水工程和120120个附 属渠堰工程.这些工程之间的依赖制约关系，处理得拾到好处，形成了一个协调运 转的工程总体.在建造经堰上，那时还设有钢筋水泥，李冰父子注意到系统与外 部环境的相互关系,完全采用当地现成出产的竹、木

3、和鹅卵石 构筑而成.都江堰 水利工程分导了汹涌险恶的阳江，使它驯服而衬节制地灌溉 着成都平原上的1414个 县，使500500余万商农田至今受益.他们还建立了一套控 制流量和养护修理制度，现在仍发挥着作用.都江堰水利工程其规划、设计和 施 工的科学水平与创见，即使按现代系统工程的观点来考察，仍不傀是一项杰出的大 型工程建设.系统科学是当代科学体系中的九大部门之一，它是一门研究系统的类型及其 一般性质和运动规律的新兴科学.在系统科学中，工程技术就是系统工程，其技术 科学是运筹学、控制论相信息论，而其基础科学还是一门近十年来才开始筹建的学 税目前学科的命名是系统学.系统科学到哲学的中介就是系统论.

4、构筑系统学的材料，一方面来自从工程技术科学运筹学、论，另一方面来自自然科学和数学科学中的系统理论成果，如冯. 系统论和理论生物学，普里戈律的耗散结构理论，哈肯的协同学，控制论相信息 贝塔朗非的一般 艾肯的超循环理论，以及托奶的突变论等.钱学森认为，把上述两方面的材料加以融会贯通和综合 发底就可以建立起系统学.此地还有一些领域里的成果也格钏于系统学的研究，如 物理学中的统一场论、重埠化群理论和奇异吸引子理论 等，哲学界关于系统科学辩 证法与系统方法的研究，等等.根据这些解释，不妨可以这样认为：系统工程主要是以人工的、复杂的大 系 统为对象的一门跨学科的边缘科学.根据总体协调的需要，把自然科学和社

5、会科学 中的某些思想、理论、方法、手段和策略等有效地组织起来应用于实队它使用现代 数学方法和电子计算机等工具，对系统的构成要素、组织结构、信 息交换和自动控 制等功能进行分析研究，从而达到最优控制和最优管理的目标.它是为了更加合理地研制和运用系统而采用的各 种 组织管理技术的忍称；它本质土是一门方法学.系统工程不是一个单一的学科，它 是一大门类工程技术的总称.根据它所研究和处理的系统类别，逐渐 形成了各种 系统工程专业。按照钱学森的看法，目前至少有N N门系统工程专 业.它们是：工 程系统工程；科研系统工程；企业系统工程，信息系统工程；军事系统工程；经济 系统工程；环境系统工程；教育系统工程，

6、社会系统工 程；计量系统工程；标准系 统工程；农业系统工程；行政系统工程；法治系统 工程等.例如，4040年代美国研 制原子弹的翌哈顿计划？6060年代初美国的阿波罗级人登月计划；5050年代未6060年 代初我国开始着手的国防尖端技术工程发展计划等，就是工程系统工程.又如，6060年代以来，世界上不少国家所制订的教 育规划及创建的计算机辅助管理系统等就是教育系统工程.再如，世界各国利用现代参谋科学方法和现代参谋组织，在 战赂、战术，装备运用， 程，就是军事系统工程. 统工程、教育系统工程、 电等等.系统工程已在各个领域里取得了巨大的成就.仅以社会、经济、农业方面 而 言，印度巴罗达市公共汽车

7、的合理安排，巴基所坦的印度河流域水利和电力的发展 计划，墨西哥农业的系统研究，南朝鲜的国民经济规划等，都是成功的范例.系统工程是在本世纪内才逐渐发展起来的.它起始于工程师们在设计巨大项 目及施工时，对传统的设计方法和管理组织方法不满意.从而在工业方面提 出了系 统的概念，并开始使用“系统的考察或“系统的途径这类术语.特别是从4040年代开始，为完成规模巨大的复杂工程和科研生产任久例如美国贝尔电话公司发展 的美国微波通信网络等，人们开始有意识地运用系统思想和方法来处理问鼠并取得 了良好效果.这些社会实践成果，为系统工程理论体系的形成准备了条件第二次世界大战中，由于军事上的需要建立了运筹学.首先由

8、英国应用于 解 文雷组织指挥，后勤保障等方面实施参谋职能的科学活动过 这些专业系统工程分别有其特有的学科基础例如工程系 军事系统工程的学科基础分别是工程设计、教育学、军事达与防空武器的最佳配置问题，以后又用来研究和解决各种军事问既如护航舰 队的编制、提高反潜艇的作战效果、组织民防及武器系统的制造与运用 等.战后， 运筹学又被迅速地应用于经济管理部门，成为制定政策的工具.运筹学的广泛应用 及其所取得的显著效果，为系统工程的建立提供了重要的理论 基础.一般认为，这 就是系统工程学科的萌芽.4 40 0年代末期， 美国学者申农和维纳创立了信息论和控 制论，使人们对系统的重要性(信息、控制相反馈等)逐

9、步加深了认识，由此形成 的大系统理论，成为系统工程的又一个重要的理论基础.电子计算机的出现，为系统工程提供了强有力的运算工具和信息处理手段， 并且促进了运筹学和大系统理论的广泛应用，它成为实施系统工程的重要物质基 础.19571957年，美国学者古德和马卡尔发表了第一本系统工程专著系统工程一对 大规模系统的设计此后，日本、联邦德国和法国也有许多学者著书立 说，使它 在理论上渐趋完善.19501950电美国麻省理工学院首次实验性地开设系统工程课程.以后，美国的宾 州大学、哈佛大学、所坦强大学、加州大学等相继成立系统工程专业.现 在世界上 不少大学正在进行系统工程的教育工作.系统工程的应用，在50

10、50年代就己逐渐从军事部门扩大到经济管理部门.19581958年创造的计划评审核术(PERT)(PERT), ,以及美国兰德(RAND)(RAND)公司对外交事务和 公共政 策等方面的研究工作，就是这时期的代表性成果.6060年代，它的一个解煌成就是19691969年美国阿波罗哉人登月计划的成功.6060年代以后，对于复杂的大系统建立了 多级递防控制结构的控制方式.7070年代以来，它的应用进入到解决各种复杂的社 会技术系统和社会一一经济系统的最优控制、最优管 理阶段。近年来，国家系 统、社会系统、产业系统、服务系统、人体系统、自然系统等复杂系统都己进入系 统工程的研究及应用范围之内.它不仅为

11、人们提 供了一套现代化的组织管理方法， 而且也能促进工程活动本身获得最佳效果.系统科学与系统工程与各学科的交叉和应用系统科学与系统工程与各学科有着广泛的交叉和应用，随着社会生产方式和 科学技术日新月异的发展，系统工程学日益深入到社会生活的各个领域，得到极其 广泛的应用。整个国民经济就是一个大系统，系统工程的方法可用于经济预测、投入产出 分折和国民经济部门问的平衡、国民经济部门的自动化管理系统、管理情报 系统， 还有全国资源探侧系统、全国人口、资源情报管理系统、国家机关行政 管理系统等 方面。在工业交通方面，应用系统工程的例子有工业企业经营管理、生产过程的最 优设计、最优控制、生产过程模拟、自动

12、生产线和无人工厂，以及各种网路系统如 交通运输、水电管道网、油气输送网、邮电通信网、城市交通运输网 等。系统工程方法还用于农林系统，如农业、林业的规划与管理、工农业用 水、 水坝流量控制、水土保持，以及海洋研究和开发等。在科研的组织管理方面，阿波罗载人登月计划是应用系统工程的出色的例 子，包括空间开发额研灾、科研计划的组织管理。在文化教育、医疗卫生领域，应用的例子如计算机教学、电信教学和电视 教 学、医院自动化辅助医疗等。系统工程在城市规划、建设、环境保护及冷气暖气供应自动化等方面也发 挥 日益重要的作用。国外在财贸和服务行业方面也越来越多地采用系统工程的方法，例如银行联 机系统、商业销售网点

13、系统、车船和飞机预订、旅馆房间预订系统；城市副 食供应 情报系统、无人管理超级市场、生活咨询服务系统等。系统工程的方法也用于包含自然界在内的系统，例如水文气象资料收集、气 象预测预报、各种自然灾害的防灾救灾等。美国国防计划和预算系统现代化国防是一个庞大复杂的系统，包含各个军种、兵种，又有战略性和 战 术性的各种武器。在编制计划和预算时，如何统筹安排以达到最佳的效果，是一个 里要的问题。美国历来在制定计划和分配预算上，各个垄断集团相互间都进行激烈 的争夺。为了较客观地按费用与效果分析来制定预算.美园在第二 次世界大战期间 就采用了费用效果分析法。19601960年，由名叫西契和马金的两人合著了一

14、 “本题为 “按时代的国防经济学的书，总结了这个方法。从19611961年总美国国防部就采用 它来制定国防计划和预算，叫做国防计划和预算系统。全国情报系统这里指的主要是社会生活和经济方面的信报。有的国家把全国居民邮编以代 号，有关他的户籍、财产、本人简历、收入交通事故以至有无犯罪历史等各方面 的情况，部按统一格式集中存入计算机数据库中，大大便利了国家行政 等管理：也 结居民带来很大方便。例如当居民要迁居时，过去要通道几个机 关，手续蟹复。有 了这个情报系统后，在一个单位效可全部办要，国家行政管 理工作也大大简化，效 率提高很多。又例如在发生交通事故或其它灾害造成重伤时，按照个人代号可立即 查出

15、受伤人的血型、体质和病史邮资料，以便于采取急救措施。财贸系统 财贸系统在现代社会中的作用日益重要，而过去大都以人工操作为 主。将 系统工程用于财贸系统，实现自动化，这也是一个重要的问题。美国财贸系统已广泛采用自动化的电子系统。首先是在银行之间的货币往 来和票据交换采用“电子货币（也就是用一种磁性卡片，将有关票证的金额 和有 关数据录在上面）。这种货币用眼睛是看不见的，只有专用的电子装置才能够读 出，通过计算机进行结算并显示结算结果。后来，这种系统推广到银行 以外的机关 团体。例如，大公司结雇员发放工资和薪金时，不发现金，而是通过银行将应发的 金额拨到雇员的磁性卡帐户上。海洋开发浩筋无根的海洋蕴

16、藏着无穷的资源。水产是人类获取蛋白质的丰富 来源，海水中还可提取无比巨大的核能源，海洋深处还有沉睡了亿万年的宝贵矿 藏，这些都有待人类去开发。但是，大自然也并不是那么“慷慨好施”的，它给海 洋开发设置了重重障碍，使各国科学家长期为之绞尽脑汁。主要的障碍有四通： 第一关是压力，在海水中深度每增加十米，压力就增加一个大气压，在水 下五千米 深处压力就高达五百个大气压。第二个是能量关，海浪的力量惊人，它能把十几吨 重的岩石地上二十米高。当海洋咆哮发怒时，它的威力是任何物 体都经受不了的。 第三是暗关。在水下一百米深处，已经伸手不见五指，漆黑一团了。要在水下观 察，必须有极 强的光源。 同时， 电磁波

17、也难以通过海水，所以水下通信只好利用不 太精确的超声波，达也是一个问题。第四个是腐蚀关，在防地上非常坚固的钢铁结 构.到海水中用不了很长的伺就要变成废扶了。为了越过这四道难关，实现征服海 洋的宿愿，只能有两条原则：一条是人不要深入水下，而由海洋机器人代劳。另一 条是不用牵引索，也就是机器人不用索铭牵引。为了全面解决这些问题，必须综合 组织各方面的力量，利用系统 工程的方法。城市交通管理系统现代城市中各种车辆日益增多，城市交通系统越来越复杂。随之而来的是交通 的拥基、交通事故增多以及噪声、废气污染等几大公害。例如19701970年日本全国一年死于交通事故的达一万六千多人，伤九十八万人。19701

18、970年法国、西德 死于交通事故的达四至五万人。车辆排出的废气也带来严重的环境污染。因此，一 些国家都采取综合治理的措施。在城市交通自动控制方面，日本于1973197319771977年 研究并采用丁一种新的系统，公共汽车、电车等采用自动显示预告，乘客在车站上 可以从显示牌看到开来的公共汽车距离还有儿站远，他可决定是继续等候还是改用 比租汽车等其它交通工具，以节省时间。另一个环节 是交迫自动引导系统，车辆上 都装有显示装置，它与计算机连馅，内计算机指 示最佳的行车路线。例如，有的计 其中心自动控制七十个文叉路口、十五个闭速公路上下交叉点，能引导13301330辆 车。车辆一出动就用按钮向计算中心报告 车号，计算中心即白动向车辆指示走哪条 路线、经过哪一些路口，向哪个方向拐弯.以避开有堵塞和交通事故的路线和路 口。这样就保证了行车时间最短，大大提高车辆使用效率，还节省大量时间。医疗系统国外一些大的医院正在实现自动化。据日本东大医院的调喳，医院 的护理工作有百分之四十可以实行机械化。利用电子计算机实现医院的机械化、自 动nnnn化，达也是一个复杂的系统。日本一些医院中各科的病历来用统一格式，集中 存入医院的计算中心。备科医生在治疗时，一面看着终端装置上显示的病历记载，一面将诊断结果、开药方的