第1章 前言及系统工程概述

系统工程

（SystemsEngineering,SE）

—管理系统工程方法论及其应用

主讲人：杜志平（教授、博士）电话_mail:du_zhiping@126.com引言:What

一、系统工程是什么？SE是实现系统最优化的科学。

SE是以大规模复杂系统（特别是管理系统）为研究对象，在系统理论、管理科学及其运筹学、专业工程技术等学科基础上形成的一门交叉学科。SE是系统科学的一个分支，是系统科学的实际应用。可以用于一切有大系统的方面，包括人类社会、生态环境、自然现象、组织管理等，如环境污染、人口增长、交通事故、军备竞赛、化工过程、信息网络等。

系统工程定义1.日本工业标准JIS8121(1967)系统工程是为了更好地达到系统目的，对系统的构成要素、组织结构、信息流动和控制机构等进行分析与设计的技术。2.大英百科全书(1974)系统工程是一门把已有学科分支中的知识有效地组合起来用以解决综合化的工程技术。3.苏联大百科全书(1976)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。4.钱学森(1978)

系统工程是组织管理系统的规划、研究、设计、制造、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科学方法。关于方法论系统工程：是研究、解决复杂工程问题的方法论。科学：是对一定条件下物质世界变化规律的总结。科学的特点：可重复验证、可证伪、自身没有矛盾。哲学：是理论化、系统化的世界观，是自然知识、社会知识、思维知识的概括和总结，是以追求世界的本源、本质、共性或绝对、终极的形而上者为形式，以确立哲学世界观和方法论为内容的社会科学。神学：……玄学：……1、从整体上把握事件发展方向的需要案例：1）战争：整体战略优于局部战略例：二战时日本偷袭珍珠港；德军同时东西线作战。2）个人发展：长远利益优于短期利益。不以个人暂时得失而耿耿于怀或放弃长期目标。3）企业经营：企业主营业务拓展优于短期效益。引言:Why

二、为什么要学习系统工程？引言:Why

为什么要学习系统工程？2、时代特征及社会发展趋势

经济全球化（环境）动态市场带来挑战和机会（变化）社会加速信息化创新已成为时代的最强音（概念、途径）社会进入合作竞争新时代（COOPETITION；GAME）科学发展观引起普遍关注（系统发展观）3、管理科学的发展与管理人才培养

管理科学发展的“制高点”——系统化管理

T型人才要学一点系统工程引言:How

三、如何学？注重系统思考

坚持问题导向采用系统化方法引言:How教学参考书：1、杜志平主编，物流系统工程，中国财富出版社，2014.12、汪应洛主编，系统工程（第4版），机械工业出版社，2008.63、苗东升著，系统科学精要（第二版），中国人民大学出版社，2006.64、吴今培注，系统科学发展概论，清华大学出版社，2010.45、系统工程理论与实践》，中国系统工程学会主办1、教学方式课堂教学、案例讨论、课堂交流相结合2、考核方式出勤情况+平时作业+系统分析报告，其中：（1）出勤情况：25%（随机点名，按次数决定）（2）平时作业：25%，（包括课堂表现：10%（积极参与课堂讨论、积极回答老师提问、积极思考、对问题有独到见解，等）（3）文献阅读或专题研究报告1篇：50%，（不少于3000字）第一章系统工程概述

一.系统工程的产生、发展及应用二.系统工程的研究对象三.系统工程的概念与特点一、系统工程的产生、发展及应用(一)系统思想及系统理论的产生与发展“只见森林”（朴素的系统思想）“只见树木”（个体认识）“先见森林，后见树木”（科学的系统思想）古代中国和古希腊在系统思想的产生

与早期发展中具有突出地位和贡献古希腊唯物主义哲学家德谟克利特（约公元前460～公元前370年，原子唯物论学说的创始人之一（率先提出原子论（万物由原子构成））提出的“宇宙大系统”，最早使用“系统”一词辩证法奠基人赫拉克里特（Heraclitus，约公元前530年—前470年，是一位富传奇色彩的哲学家）认为“世界是包括一切的整体”春秋老子（约公元前571年—前471年）提出的“天人合一”系统工程案例：都江堰水利工程；三门峡水利工程系统思想的核心：整体思想和联系思想是科学系统思想的核心与实质。

《一般系统论》、《控制论》、《信息论》、《耗散结构理论》、《协同学》及《自组织理论》等是系统理论的重要内容和SE的理论基础。(二)系统工程的发展概况(1)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(二)系统工程的发展概况(3)

V1972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(三)系统工程在我国的发展及应用(1)上世纪50至60年代，我国的一些研究机构和著名学者为SE的研究与应用作了理论上的探讨、应用上的偿试和技术方法上的准备。其主要标志和集中代表是钱学森的《工程控制论》、华罗庚的《统筹法》和许国志的《运筹学》。我国大规模地研究与应用SE是从70年代末、80年代初开始的。(三)系统工程在我国的发展及应用(2)1978年9月27日，钱学森、许国志、王寿云在《文汇报》发表题为“组织管理的技术——系统工程”的长篇文章；从1978年起，西安交大、天津大学、清华大学、华中理工大学、大连理工大学等国内著名大学开始招收了第一批SE专业硕士研究生；

1980年11月，中国系统工程学会在北京成立；

1980年10月至1981年1月，中国科协、中央电视台会同中国系统工程学会、中国自动化学会联合举办“系统工程电视普及讲座（45讲）”，取得了良好的社会效果。(三)系统工程在我国的发展及应用(3)70年代末以来，应用SE理论和方法来研究与解决我国的重大现实问题，在许多领域和方面取得了较好的效果，如：人口问题的定量研究及应用（始于1978年）全国和地区能源规划（始于1980年）全国人才和教育规划（始于1983年）农业系统工程（始于1980年）区域发展战略（始于1982年）投入产出表的应用（始于60年代）军事系统工程（始于1978年）水资源的开发利用（始于1978年）等。(三)系统工程在我国的发展及应用(4)90年代以来，系统工程在与以下七个方面的结合上已具有初步结果和强劲势头：企业发展转型时期我国改革发展的重大现实问题（综合配套改革、和谐社会建设、自主创新、资源能源问题、新农村建设、城镇化、社会保障、应急管理等）管理科学、经济科学、工程科学各种前沿问题社会信息化变革重大投资和大型项目管理思维科学和生命科学二.系统工程的研究对象

(一)SE的研究对象是：大规模复杂系统

该类系统的主要特点有：规模庞大结构复杂属性及目标多样一般为人——机系统、经济系统等。

(二)系统的概念

1.系统的定义系统是由两个以上相互联系的要素所构成，且具有特定功能、结构、环境的整体。

2.系统的属性整体性、关联性、环境适应性。3.系统的结构:就是所有组分间关联方式的总和框架结构：能够基本确认系统的主要关联方式；运行结构：系统运行过程中各组分之间相互动态影响的关联方式空间结构：系统组分在空间的排列配置方式；时间结构：系统组分关联方式随时间的变化特征。4.环境与边界

ΩARBSEs5.状态与过程状态：指系统在某一时刻或某一时期的客观存在，确认系统在某一时刻或某一时期的状态即是确定系统在该时刻或该时期所有属性的取值。6.系统模型模型是对原系统特性的简化表达形式。对应于模型，原系统被称为模型的原型。实物模型是以各种物质元件、零器件和设备装配起来的一个物质实体，该物质实体通过自身的运行来表现原型的待研究功能和特点。符号模型是以几何和美术图形、文字和数学符号等各种符号关联起来表现原型的系统结构和重要特征的符号系统。实物模型符号模型例1：航天器测控系统我国航天器测控系统已经形成了以西安卫星测控中心为中枢，以十多个固定台站、活动测控站和远望号测量船为骨干的现代化综合测控网。在载人航天工程中，我国的飞船测控系统使用了统一S波段系统，通过同一套发射机和天线系统、接收设备发送或接收遥测和遥控信号以及话音和电视信号。例2：控制系统（controlsystem）

定义：由被控制对象和控制装置所构成，能对被控制对象的工作状态进行遥控或自控的系统。信息传输命令执行机构反馈干扰+-管理系统问题举例国家政策市场研究技术经济预测竞争状况企业能力资金来源资源条件社会需求生产可能生产组织与控制物、财、人、信息生产控制库存控制质量控制成本控制资金回收产品销售服务调查经营目标产品开发经营计划生产技术准备技术文件劳动力劳动手段劳动对象环境分析经营决策与计划投入转换产出图1—1工业企业生产经营活动过程示意图(三)系统的类型

自然系统与人造系统实体系统与概念系统动态系统与静态系统封闭系统与开放系统主要明确SE研究什么样的系统问题

三.SE的内涵与特点

SE，是用来开发、运行、革新一个大规模复杂系统所需思想、程序、方法的总和（或总称）。

SE强调以下基本观点：

(1)整体性和系统化观点（前提）

(2)总体最优或平衡协调观点（目的）

(3)多种方法综合