系统工程概论

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落实科学发展观，是一项系统工程……这就需要我们采用系统科学的方法来分析、解决问题，从多因素、多层次、多方面入手研究经济社会发展和社会形态、自然形态的大系统．……要把自然科学、人文科学、社会科学等方方面面的知识、方法、手段协调和集成起来，不断认识和把握社会发展的客观规律……

胡锦涛(2004年06月)当代中国领导层的系统思维

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构建社会主义和谐社会是一个复杂的社会系统工程，必须统筹兼顾、突出重点，坚持把群众利益放在首位，力求在解决突出矛盾和关键问题上不断取得实实在在的成效．要认真查找影响本地区本部门社会和谐的突出矛盾，找准群众普遍关心的现实问题，在深入调查研究的基础上，提出切实有效的政策措施，一个一个加以解决，使构建社会主义和谐社会的成效真正体现到为群众排忧解难上来，体现到实现和维护群众的切身利益上来．

胡锦涛(2005年02月)

新华网北京2012年１２月１５日电

习近平总书记广东考察重要讲话中谈到改革时强调，更加注重改革的系统性、整体性、协同性。这一要求回应了时代呼唤，对于增强改革的理性思维，凝聚更多的改革智慧，用好事关民族复兴的关键一招，不断推进改革取得实效，有着十分重要的现实意义。

改革是庞大复杂的系统工程。任何一项改革都会牵一发而动全身，必须放在大系统内来考量；改革与发展面临诸多棘手难题，破解每一个难题也是系统工程。当代中国领导层的系统思维

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8教材：

汪应洛主编：《系统工程》（第4版）机械工业出版社

2012年6月9参考书籍王众托等，系统工程引论，电子工业出版社，2006白思俊等，系统工程，电子工业出版社，2006陈宏民等，系统工程导论，高等教育出版社，2006谭跃进等，系统工程原理，国防科大出版社，1999孙东川等，系统工程导论，清华大学出版社，2004薛惠锋等，现代系统工程导论，国防工业出版社，200610课程学习目的、要求

通过课程学习，掌握系统工程方法论，能用系统的观点分析问题，并掌握系统工程分析解决问题的基本概念、基本原理和基本方法，初步具有运用系统建模、系统分析、系统预测、系统评价、系统决策与系统网络计划等系统工程方法分析解决实际问题的能力。11内容学时数

第一章系统工程概述2

第二章系统工程方法论6

第三章系统模型与模型化6

第四章系统仿真及系统动力学方法6

第五章系统评价方法4

第六章决策分析方法4

第七章战略研究与管理2

第八章案例+开卷考试2合计3212第一章系系统工程概述述第一节系系统工程的产产生、发展及及应用第二节系系统工程的研研究对象第三节系系统工程的概概念与特点第四节系系统工程的应应用领域13第一节系系统工程的产产生、发展及及应用一、系统思想想的产生与发发展系统工程作为为一门学科形形成于20世纪50年代,但是系统思想想的产生历史史悠久，可以以追溯到古代代。系统思想属于于哲学范畴，，从渊源上来来看，可追溯溯到古代中国国和古希腊。。这两个国家家在系统思想想的产生与早早期发展中具具有突出地位位和贡献。古希腊的唯唯物主义哲哲学家德谟谟克利特曾曾提出”宇宙大系统统”的概念,并最早使用用”系统”一词;后人把亚里里士多德的的名言归结结为：整体体大于部分分的总和。。这是系统统论的基本本原则之一一。易经把世界界看成为一一个由基本本要素组成成的系统整整体，以代代表天地的的乾坤二卦卦作为起始始形成八卦卦，八卦重重叠形成六六十四卦，，从而形成成了概括天天地间万事事万物的世世界体系。。老子曾阐明明了自然界界的统一性性：西周时时代，出现现了世界构构成的“五行说”（金木水火火土），东东汉张衡提提出了“浑天说”。在政治上，，秦始皇创创建的郡县县制在系统统工程中具具有重要意意义。它就就是现在图图论中的树树结构，像像一棵大树树：树干是是中央政府府，端部坐坐着是皇帝帝；然后主主干分岔，，成为主枝枝，每一主主枝相当一一个郡（省省）；主枝枝又分成次次枝，相当当一个县；；次枝分成成末枝，相相当于保甲甲，末枝上上长叶，相相当于家庭庭。中央集集权，一管管到底！皇皇帝的权力力非常大，，指挥很灵灵，谁都要要听他的，，老百姓的的话他听不不到，为什什么？虽然古代还还没有提出出一个明确确的系统概概念，没有有也不可能能建立一套套专门的、、科学的系系统方法论论体系，但但是人们已已经自觉的的将对客观观世界的系系统性和整整体性的认认识运用到到改造客观观世界的实实践中，中中国在这方方面表现尤尤为突出。。饭菜要求——色香味俱全全系统化化，吃饭的的工具：多多要素配合合，筷子两两根和手的的配合；孙子兵法--战争中多要要素的配合合；中医诊病——主要有望、、闻、问、、切四种方方法，简称称为“四诊”。人体是一一个有机的的整体，局局部的病变变可以影响响全身；内内脏的病变变，可以从从五官四肢肢体表各个个方面反映映出来。所所以，通过过望、闻、、问、切这这四种诊断断方法，诊诊察疾病表表现在各个个方面的症症状，就可可以了解疾疾病的病因因、性质和和它的内在在联系，从从而为进一一步的辨证证论治提供供依据。都江堰——成功的工程程实践。整个工程程具有总体体目标最优优化、选址址最优和自自动分级排排沙、利用用地形并自自动调节水水量、就地地取材及经经济方便等等特点。都江堰鱼嘴、飞沙沙堰、宝瓶瓶口这个都都江堰渠首首的三大主主体工程，，在一般人人看来可能能会觉得平平平常常、、简简单单单，殊不知知其中蕴藏藏着极其巨巨大的科学学价值，它它内含的系系统工程学学、流体力力学等，在在今天仍然然是处在当当代科技的的前沿，普普遍受到推推祟和运用用，然而这这些科学原原理，早在在二干多年年前的都江江堰水利工工程中就已已被运用于于实践了。。这是中华华古代文明明的象征，，这是我们们炎黄子孙孙的骄傲。。赵州桥长扁的大券券上面，每每端所负的的两个小券券，张嘉贞贞《铭》所说的“两两涯嵌四穴穴”，真是是可惊异的的表现出一一种极近代代的进步的的工程精神神。系统统思思想想的的发发展展经经历历了了三三个个阶阶段段只见见树树木木先见见森森林林，，后后见见树树木木只见森林古代朴素的系统思想永自发的系统概念考察自然现象，是“只见森林”（朴素的系统思想）阶段——总体概念，比较抽象的特点。大约约15世纪纪下下半半叶叶开开始始，，力力学学、、天天文文学学、、物物理理学学等等各各门门自自然然科科学学从从哲哲学学中中独独立立出出来来，，人人们们认认识识世世界界的的层层次次和和方方式式发发生生的的变变化化，，形形成成了了形形而而上上学学的的思思想想，，研研究究有有深深度度，，但但是是缺缺点点，，忽忽视视了了树树与与树树之之间间的的关关联联。。具具有有“只只见见树树木木””和和具具体体化化的的特特点点。。19世纪纪自自然然科科学学取取得得了了巨巨大大成成就就，，使使人人的的对对自自认认过过程程相相互互联联系系的的认认识识有有了了质质的的飞飞跃跃。。“先先见见森森林林，，后后见见树树木木””（（科科学学的的系系统统思思想想））阶阶段段。。整体体思思想想和和联联系系思思想想是是科科学学系系统统思思想想的的核核心心与与实实质质。。二、、系系统统理理论论的的形形成成与与发发展展系统统思思想想发发展展到到（（一一般般））系系统统论论、、控控制制论论、、信信息息论论等等系系统统理理论论，，是是和和近近代代、、现现代代科科学学技技术术的的兴兴起起合合发发展展紧紧密密联联系系的的，，大大约约在在20世纪纪初初、、中中叶叶才才实实现现。。一般般系系统统论论、、控控制制论论、、信信息息论论、、耗耗散散结结构构理理论论、、协协同同学学及及自自组组织织理理论论等等是是系系统统理理论论的的重重要要内内容容和和SE的理理论论基基础础。。我国国著著名名科科学学家家钱钱学学森森对对系系统统理理论论和和系系统统科科学学的的发发展展具具有有独独到到的的贡贡献献。。在系系统统工工程程和和系统统科科学学领域域，，钱钱学学森森在在80年代代初初期期提提出出国国民民经经济济建建设设总总体体设设计计部部的的概概念念，，坚坚持持致致力力于于将将航天天系系统统工工程程概念念推推广广应应用用到到整整个个国国家家和和国国民民经经济济建建设设，，并并从从社社会会形形态态和和开开放放复杂杂巨巨系系统统的高高度度，，论论述述了了社会会系系统统。他他发发展展了了系系统统学学和和开开放放的的复复杂杂巨巨系系统统的的方方法法论论。。老三三论论，，新新三三论论–理论论丛丛林林（（体体系系））不不断断地地发发展展，，为为系系统统工工程程学学科科的的发发展展奠奠定定了了必必要要的的基基础础。。21三、、系系统统工工程程的的发发展展概概况况阶段年代（份）重大工程实践或事件重要理论与方法贡献I1930美国发展与研究广播电视正式提出系统方法（Systemsapproach）的概念1940美国实施彩电开发计划采用系统方法，并取得巨大成功美国Bell电话公司开发微波通讯系统正式使用系统工程（SystemsEngineering）一词II第二次世界大战期间英、美等国的反空袭等军事行动产生军事运筹学（MilitaryOperationsResearch）,也即军事系统工程本世纪40年代美国研制原子弹的“曼哈顿计划”运用SE，并推动了其发展1945美国空军建立兰德（RAND）公司曾经提出系统分析（Systemsanalysis）概念，强调了其重要性22三、、系系统统工工程程的的发发展展概概况况III40年代后期到50年代初期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SE奠定了重要的学科基础IV1957H.Good和R.E.Machol发表第一部名为《系统工程》的著作系统工程学科形成的标志1958美国研制北极星导弹潜艇提出PERT（网络优化技术），这是最早的系统工程技术之一。1965R.E.Machol编著《系统工程手册》表明系统工程的实用化和规范化美国自动控制学家L.A.Zedeh提出“模糊集合”概念为现代SE奠定了重要的数学基础1961-1972美国实施“阿波罗”登月计划使用了多种SE方法，其成功极大地提高了SE的地位23V1972国际应用系统分析研究所（IIASA）在维也纳成立SE的应用开始从工程领域进入到社会经济领域，并发展到了一个重要的新阶段。70年代SE的广泛应用在国际上达到高潮VI80年代SE在国际上稳定发展、在中国的研究与应用达到高潮阿波波罗罗登登月月计计划划阿波波罗罗载载人人登登月月飞飞船船于于1969年7月16日发发射射，，计计划划是是于于1961年提提出出，，其其系系统统目目标标是是：：10年内内把把人人送送到到月月球球表表面面并并且且安安全全返返回回地地球球，，并并要要求求在在最最短短的的时时间间内内，，以以最最少少的的费费用用，，胜胜利利完完成成登登月月计计划划。。阿阿波波罗罗计计划划顺顺利利实实施施，，是是现现代代系系统统科科学学研研究究的的成成功功典典范范。。此此项项工工程程组组织织了了2万多个公公司，120多所大学学，动用用了42万人参加加，投入入了300亿美元的的巨资，，用了近近10年的时间间，终于于实现了了人类征征服地球球引力，，遨游太太空，登登上月球球探险的的梦想。。关键在在于运用用系统方方法进行行有效的的组织管管理。首先，建建立强有有力的管管理组织织，明其其职责分分工。其次，用用系统方方法加强强对阿波波罗计划划整体过过程的管管理工作作，将其其管理工工作全过过程划分分为编制制计划，，分析评评价，控控制指导导及督促促检查等等阶段，，创造性性地运用用了新的的管理方方法，推推广使用用了电子子计算机机从事生生产与科科研的管管理，从从根本上上保障了了阿波罗罗计划的的顺利完完成。阿波罗飞飞船的登登月成功功，还证证实——“综合即创创造”。。负责阿阿波罗计计划实施施的总指指挥韦伯伯先生说说过：““阿波罗罗计划中中没有一一项新发发明的自自然科学学理论和和技术，，全部工工作都是是现有技技术的运运用。关关键在于于综合。。”系统方法法的价值值就在于于它使你你能够把把所有这这些常识识性的思思想汇集集起来，，协调一一致，集集中解决决复杂环环境中的的复杂问问题。26四、系统统工程在在中国的发展及及应用上世纪50至60年代，我我国的一一些研究究机构和和著名学学者为SE的研究与与应用作作了理论论上的探探讨、应应用上的的偿试和和技术方方法上的的准备。。我国大规规模地研研究与应应用SE是从70年代末、、80年代初开开始，90年代以来来，系统工程程在与企企业发展展结合、、与现代代信息技技术结合合、与实实施可持持续发展展战略结结合、与与思维科科学结合合等方面面已具有有初步结结果和强强劲势头头。摘录：钱钱学森、、徐国志志、王寿寿云在《文汇报》上发表的的文章““组织管管理的技技术---系统工程程”总体设计计部由熟熟悉系统统各方面面专业知知识的技技术人员员组成，，并由知知识面比比较宽广广的专家家负责领领导。总总体设计计部设计计的是系系统的““总体””，是系系统的““总体方方案”，，是实现现整个系系统的““技术途途径”。。总体设设计部一一般不承承担具体体部件的的设计，，却是整整个系统统研制工工作中必必不可少少的技术术抓总单单位。“系统工工程”是是组织管管理“系系统”的的规划、、研究、、设计、、制造、、试验和和使用的的科学方方法，是是一种对对所有““系统””都具有有普遍意意义的科科学方法法。怎样学好好系统工工程呢？？系统工程程的内容容包含许许多数学学和一些些前沿学学科的内内容，涉涉及面广广，学习习者在学学习中要要注重培培养自己己整体的的、系统统的思维维方式，，掌握基基本的系系统工程程方法，，提高自自己解决决实际问问题的工工作能力力。学学习中中要注意意以下几几点：1.通过理论论联系实实际来掌掌握基本本概念，，如：在在生活中中寻找系系统的实实例。2.要善于运运用互联联网的搜搜索功能能来帮助助理解相相关的学学习内容容。3.多相互交交流，及及时弄弄清相关关的问题题。4.多看几本本相关的的教学资资料。做做到了了以上几几点，相相信会对对您的学学习有较较大的帮帮助。29第二节系系统统工程的的研究对对象一、系统统的概念念及特点点系统工程的的研究对对象是组组织化的的大规模模复杂系系统。而而“系统统”作为为系统理理论、系系统工程程和整个个系统科科学的基基本研究究对象，，需要正正确理解解和深刻刻认识。。研究对象象：30一、系统的概概念及特特点1.系统的定定义：系统是由由两个以以上有机机联系、、相互作作用的要要素所组组成，具具有特定定功能、、结构和和环境的的整体。。该定义有有以下四四个要点点：(1)系系统及其其要素(2)系系统和环环境(3)系统统的结构构(4)系系统的功功能该定义有有四个要要点：(1)系统及其其要素系统是由由两个以以上要素素组成的的整体，，构成这这个整体体的各个个要素可可以是单单个事物物(元素)，也可以以是一群群事物组组成的分分系统、、子系统统等。系系统与其其构成要要素是一一组相对对的概念念，取决决于所研研究的具具体对象象及其范范围。(2)系统和环环境任一系统统又是它它所从属属的一个个更大系系统(环境或超超系统)的组成部部分，并并与其相相互作用用，保持持较为密密切的输输入输出出关系。。系统连连同其环环境超系系统一起起形成系系统总体体。系统统与环境境也是两两个相对对的概念念。(3)系统的的结构构在构成成系统统的诸诸要素素之间间存在在着一一定的的有机机联系系，这这样在在系统统的内内部形形成一一定的的结构构和秩秩序。。结构构即组组成系系统的的诸要要素之之间相相互关关联的的方式式。(4)系统的的功能能任何系系统都都应有有其存存在的的作用用与价价值，，有其其运作作的具具体目目的，，也即即都有有其特特定的的功能能。系系统的的功能能受到到其环环境和和结构构的影影响。。322.系统的的一般般属性性（1）整体性性是系统统最基基本、、最核核心的的特性性，是是系统统性最最集中中的体体现。。（2）关联性性关联性性辨明明系统统要素素之间间联系系或关关系的的特性性，并并且形形成了了系统统结构构问题题的基基础。。（3）环境适适应性性系统的的开放放性及及环境境影响响的重重要性性是当当今系系统问问题的的新特特征，，系统统必须须适应应环境境的变变化，，在此此基础础上使使环境境得到到持续续改善善。除此之之外，，系统统还具具有目目的性性、层层次性性等特特性。。3.大规模模复杂杂系统统的特特点系统工工程所所研究究对象象系统统的复复杂性性主要要表现现在：：(1)系统的的功能能和属属性多多样，，由此此而带带来的的多重重目标标间经经常会会出现现相互互消长长或冲冲突的的关系系；(2)系统通通常由由多维维且不不同质质的要要素所所构成成；(3)一般为为人—机系统统，而而人及及其组组织或或群体体表现现出固固有的的复杂杂性；；(4)由要素素间相相互作作用关关系所所形成成的系系统结结构日日益复复杂化化和动动态化化。大大规模模复杂杂系统统还具具有规规模庞庞大及及经济济性突突出等等特点点。34二、系系统的的类型型1.自然系系统与与人造造系统统2.实体系系统与与概念念系统统3.动态系系统和和静态态系统统4.封闭系系统与与开放放系统统35第三节节系系统统工程程的概概念与与特点点一、系系统工工程的的概念念定义：：用定量量与定定性相相结合合的系系统思思想和和方法法处理理大型型复杂杂系统统的问问题，，无论论是系系统的的设计计或组组织建立，，还是是系统统的经经营管管理，，都可可以统统一地地看成成是一一类工工程实实践，，统称称为系系统工工程。。3636钱学森森对系系统工工程的的定义义：系统工工程是是组织织管理理系统统的规规划、、研究究、设设计、、制造造、试试验和和使用用的科科学方方法。。简言言之“系统工工程是是一门门组织织管理理的技技术”。第三节节系系统统工程程的概概念与与特点点二、系系统工工程是是一门门交叉叉学科科比较一一致的的看法法是：：系统工工程学学是以以大规规模复复杂系系统问问题为为研究究对象象，在在运筹筹学、、系统统理论论、管管理科科学等等学科科的基基础上上逐步步发展展和成成熟起起来的的一门门交叉叉学科科。系统工工程本本身就就是跨跨学科科研究究的成成果，，学科科交叉叉是系系统工工程之之母，，目前前的系系统科科学理理论大大都依依托于于另外外一门门科学学：1．以生物学学为背景：：贝塔朗菲——一般系统论论，米勒——一般生命系系统论，艾艾根——超循环理论论2．以物理学学为背景：：普里高津——耗散结构理理论，哈肯肯——协同学，槌槌田敦（日日）——资源物理学学3．以数学为为背景：托姆——突变论，莫莫萨洛维克克体系，怀怀莫尔体系系，克勒体体系，廖山山寿（中国国）——动力系统理理论吴学谋谋（中国））——泛系