《系统工程 第6版》 课件 第1、2章　系统工程概述、系统工程方法论

系统工程1课程主教材

汪应洛主编《系统工程》（第6版）机械工业出版社

2024年5月2主编简介3课程学习目的、要求

通过课程学习，树立系统观念，掌握系统工程方法论，能用系统观点思考和分析问题，重点掌握应用系统工程分析研究问题的基本概念、基本原理和基本方法，初步具备运用系统分析及系统建模、系统评价、系统决策和战略研究等系统工程方法分析解决实际问题的能力。4内容学时数

第一章系统工程概述4

第二章系统工程方法论4

第三章系统模型与模型化8

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6

第六章决策分析方法6

第七章战略研究与管理4

第八章系统工程应用实例8

考试2合计4856第一章系统工程概述第一节系统工程的产生与发展第二节系统工程的研究对象第三节系统工程的概念与特点第四节系统工程的应用领域7第一节系统工程的产生与发展一、系统思想的产生与发展系统思想的发展经历了三个阶段，即：“只见森林”（朴素的系统思想）阶段→“只见树木”阶段→“先见森林，后见树木”（科学的系统思想）阶段。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。以系统思想为重要标志之一的中国优秀传统文化及其丰富实践,为系统工程在我国的发展提供了丰厚的土壤,奠定了深厚的基础。

整体思想和联系思想是科学系统思想的核心与实质。

坚持系统观念是我们党领导革命、建设、改革的基础性思想方法和工作方法毛泽东：《中国革命战争的战略问题》《实践论》《矛盾论》《党委会的工作方法》《论十大关系》等邓小平，江泽民，胡锦涛党的十八大以来，面对世界百年未有之大变局和中华民族伟大复兴战略全局，以习近平同志为核心的党中央坚持系统谋划、统筹推进党和国家各项事业。习近平总书记反复强调坚持系统观念和运用战略思维、历史思维、辩证思维、系统思维等科学思维方式来分析问题、指导工作，数十次论及“系统工程”“必须坚持系统观念”及“不断提高系统思维能力”是党的二十大报告提出的新要求8二、系统理论的形成与发展运筹学、一般系统论、控制论、信息论耗散结构理论、协同学及超循环理论等是系统理论的重要内容和系统工程的理论基础钱学森：“我认为把运筹学、控制论和信息论同贝塔朗菲（一般系统论）、普利高津（耗散结构理论）、哈肯（协同学）、艾根（超循环理论）等人的工作融会贯通，加以整理，就可以写出《系统学》这本书了。”（1988）系统理论的最新发展（复杂系统理论、数智科学理论等）9三、系统工程发展概况阶段年代(份)重大（工程）实践或事件重要理论与方法贡献Ⅰ（第二次世界大战前后）

1930年美国发展与研究广播电视系统正式提出系统方法(SystemsApproach)的概念1940年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贝尔(Bell)电话公司开发微波通信系统正式使用系统工程(SystemsEngineering)一词二战期间英、美等国的反空袭等军事行动产生军事运筹学，也即军事系统工程20世纪40年代美国研制原子弹的“曼哈顿计划”运用系统工程，并推动了其发展1945年美国空军建立研究与开发(R&D)机构,此即兰德(RAND)公司的前身提出系统分析(SystemsAnalysis)40年代后期到50年代初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，为系统工程奠定了重要的学科基础Ⅱ-1(20世纪50年代中至70年代)1957年古德(H.Good)和马克尔(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年美国研制北极星导弹潜艇提出PERT(计划评审技术)，这是较早的系统管理技术阶段年代(份)重大（工程）实践或事件重要理论与方法贡献Ⅱ-2(20世纪50年代中至70年代)60年代

研究企业系统和各类经济、社会系统要素动态变化及其相互作用的规律《工业动力学（IndustrialDynamics）》（1961）、《系统原理》（1968）等出版1965年马克尔编著《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查德(L.A.Zadeh)提出“模糊集合”的概念为现代系统工程奠定了重要的数学基础1961~1972年美国实施“阿波罗”登月计划使用多种系统工程方法并获得巨大成功,极大地提高了系统工程的地位1972年国际应用系统分析研究所(IIASA)在维也纳成立系统工程的应用重点开始从工程领域进入社会经济领域,并发展到了一个重要的新阶段70年代系统工程的广泛应用在国际上达到高潮Ⅲ（80年代至90年代以来）80年代

系统工程在国际上稳定发展；在中国的研究与应用开始达到高潮

90年代以来系统工程在国内外呈现出多样化、特色化、专业化、集成化、精细化、实用化等特点20世纪50年代至60年代，我国的一些研究机构和著名学者为系统工程的研究与应用做了理论上的探讨、应用上的尝试和技术方法上的准备我国大规模地研究与应用系统工程是从20世纪70年代末80年代初开始的。80年代，应用系统工程理论和方法来研究与解决中国经济、社会发展的重大现实问题,在许多领域和方面取得了较好的效果（人口、能源、教育、区域发展等）进入新的世纪特别是近年以来，系统工程在与新一代信息技术及大数据、物联网、人工智能等结合，与贯彻新发展理念、实施可持续发展等重大战略结合，与“四个全面”战略布局和中国特色社会主义国家治理体系建设结合，与思维科学、复杂性科学结合等方面，已经展现出了新的发展和较好的前景四、系统化时代呼唤

系统工程创新发展如：整体与总体有形与无形有界与无界确定与不确定简单与复杂战略与策略效率与质效管理与治理工作与工程13思考与讨论？14第二节系统工程的研究对象一、系统的概念及特点系统工程的研究对象是组织化的大规模复杂系统。而“系统”作为系统理论、系统工程和整个系统科学的基本研究对象，需要正确理解和深刻认识。研究对象：15系统的定义：系统是由两个以上有机联系、相互作用的要素所组成，具有特定功能、结构和环境的整体。该定义有以下四个要点：(1)系统及其要素(2)系统和环境(3)系统的结构(4)系统的功能16系统的一般属性:整体性关联性环境适应性……17二、系统的类型1、自然系统与人造系统2、实体系统与概念系统3、动态系统和静态系统4、封闭系统与开放系统

二、管理系统问题举例

现代工业企业及其生产经营活动具有许多系统性特征现代金融系统是一类复杂性系统生态文明与生态系统树立正确、系统的网络安全观“四个全面”战略布局是中国特色治国理政的重大系统问题1819第三节系统工程的概念与特点一、系统工程的概念定义：用定量与定性相结合的系统思想和方法处理大型复杂系统的问题，无论是系统的设计或组织建立，还是系统的经营管理，都可以统一地看成是一类工程实践，统称为系统工程。20钱学森对系统工程的定义：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。简言之“系统工程是一门组织管理的技术”。第三节系统工程的概念与特点21第三节系统工程的概念与特点系统工程是一门交叉学科三大学科的交叉：运筹学（OR）现代管理科学系统科学交叉：自然科学/社会科学等在思想、理论、方法上按总体协调的需要，有机结合。22第四节系统工程的应用领域社会系统工程。始于钱学森社会主义建设总体设计部思想，以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，可包括中国特色社会主义“五位一体”建设系统工程、国家及社会治理系统工程、改革系统工程、危机管理系统工程、法治系统工程、党的建设系统工程等【总体、引领、保障类1（6）】宏观经济系统工程；金融系统工程；区域发展系统工程；农业系统工程；交通运输系统工程；能源系统工程；水资源系统工程；生态环境系统工程【社会经济类8】工程项目（管理）系统工程；生产系统工程；企业系统工程；物流系统工程【生产运营类4】科学技术系统工程；人才系统工程；人口系统工程；教育系统工程；卫生健康系统工程军事系统工程信息系统工程【基础能力类7】23第二章

系统工程方法论24主要内容系统工程的基本工作过程系统分析原理创新思维与创新分析方法系统工程方法论的新发展25一、霍尔三维结构（1969年提出）20世纪60～70年代具有代表性的SE方法论。将系统的整个管理过程分为前后紧密相连的七个阶段和七个步骤，并同时考虑到为完成这些阶段和步骤的工作所需的各种专业管理知识。三维结构由时间维、逻辑维、知识维组成，如图示：第一节系统工程的基本工作过程26第一节系统工程的基本工作过程知识维：指在完成上述各阶段和各步骤所需要的各种专业知识和管理知识。逻辑维：每个阶段需进行的工作步骤，是运用系统工程方法进行思考、分析和解决问题应遵循的一般程序。时间维：从规划到更新，按时间顺序排列的SE全过程。27二、切克兰德方法论（80年代提出）第一节系统工程的基本工作过程问题及其环境的识别与表达建立概念模型(目标系统概念化)根底定义比较寻求改善途径选择设计实施评估28三、两种方法的比较第一节系统工程的基本工作过程

霍尔三维结构和切克兰德方法论均为系统工程方法论，均以问题为起点，具有相应的逻辑过程。在此基础上，两种方法论主要存在以下不同点：

（1）霍尔方法论主要以硬系统为研究对象，而切克兰德方法更适合于对社会经济和经营管理等“软”系统问题的研究。

（2）前者的核心内容是优化分析，而后者的核心内容是比较学习。

（3）前者更多关注定量分析方法，而后者比较强调定性或定性与定量有机结合的基本方法。29一、概念及要素第二节系统分析原理系统分析是运用建模及预测、优化、仿真、评价等技术对系统的各有关方面进行定性与定量相结合的分析，为选择最优或满意的系统方案提供决策依据的分析研究过程。六要素：问题目的及目标方案模型评价决策者30二、程序第二节系统分析原理31三、应用系统分析的原则第二节系统分析原理坚持系统观念坚持问题导向以整体为目标多方案模型分析与优选定量分析与定性分析相结合多次反复进行32一、创新方案的价值第三节创新思维与创新分析方法

举例：美国阿拉斯加原油运输问题

多方案模型分析和选优,是系统分析的基本原则和核心内容,而探索、筛选、综合多种可行方案,需要应用创新思维和创新分析方法等。

二、系统工程与创新思维

系统工程是一门对社会经济等大规模复杂系统进行组织管理的综合技术系统工程的工作过程是一个综合创造的过程创新思维与创造性技术是认识系统问题，探寻行动方案，分析、设计、解决大规模复杂系统问题的思想和方法基础33第三节创新思维与创新分析方法34三、创新分析方法第三节创新思维与创新分析方法提问法（检核表法）头脑风暴法德尔菲法情景分析法定性研究方法数据挖掘方法351、提问法第三节创新思维与创新分析方法5W1H法:普遍适用检核表法：针对特定要求方面现状原因改善决定目的(Ｗｈｙ)为什么要进行新产品开发为什么是这样有无别的原因和要求对产品开发应有什么样的要求对象(Ｗｈａｔ)开发什么产品为什么开发该产品可否开发其他更好的产品到底应开发哪种产品时间(Ｗｈｅｎ)何时开发该产品、何时投产为什么这样安排有无调整的必要与可能应有什么样的时间安排场所(Ｗｈｅｒｅ)产品市场及原材料供应地在哪里为什么在这些地方有无别的市场及更好的原料来源划分市场和选择原料来源的结果如何人员(Ｗｈｏ)产品开发与生产的任务由谁来承担为什么由他们来承担有无更好的承担者应该由谁来承担手段(Ｈｏｗ)怎样开发与生产该产品为什么要这样做有无更好的方式或手段应采取什么样的开发与生产方式362、头脑风暴法第三节创新思维与创新分析方法

头脑风暴法是针对一定问题、召集由有关人员参加的小型会议，在融洽轻松的会议气氛中，与会者敞开思想、各抒己见、自由联想、畅所欲言、互相启发、互相激励，使创造性设想起连锁反应，从而获得众多解决问题的方法。原则：推迟判断数量提供质量373、德尔菲法第三节创新思维与创新分析方法

德尔菲法为消除成员间相互影响，参加的专家可以互不了解，它运用匿名方式反复多次征询意见和进行背靠背的交流，以充分发挥专家们的智慧、知识和经验，最后汇总得出一个能比较反映群体意志的预测结果。

虽然是背靠背的方式，但由于其特殊的处理方法，又兼有会议讨论的效果。同时也可使大家发表的意见较快收敛，参加者也易接受结论，具有一定程度综合意见的客观性。缺点是由于专家时间紧，回答总是往往比较草率，同时由于预测主要依靠专家，因此归根到底仍属专家们的集体主观判断。384、情景分析法第三节创新思维与创新分析方法

情景分析法就是通过一系列有目的、有步骤的探索与分析，设想未来情景以及各种影响因素的变化，从而更好地帮助决策者制定出灵活且富有弹性的战略规划、计划或对策。它是一种灵活而富于创造性的辅助系统分析方法，是一种综合的、具有多功能的创造性技术。步骤：（1）建立信息库

（5）探寻各种可能的未来发展趋势（2）确定主题目标

（6）选择并解释环境情景（3）分析并构造影响区域

（7）引入“突发事件”检验其对未来情景的影响（4）确定描述影响区域的关键变量

（8）详细阐明主题情景395、定性研究方法第三节创新思维与创新分析方法研究的角度定性研究定量研究共同的目的描述性研究，找出一般性的研究目的验证假设或具体的研究问题方法观察和解释说明测度和验证数据收集方法形式自由，没有固定结构为结构化的回答提供分类研究人员独立性研究人员深入参与研究。研究结果主观研究人员不参与观察，研究结果客观样本样本小，取样背景简单样本大，归纳出结果使用范围探索性研究描述性研究和因果性研究405、定性研究方法第三节创新思维与创新分析方法观察法焦点小组访谈法自由联想技巧416、数据挖掘方法第三节创新思维与创新分析方法数据挖掘（Datamining），一般是指从大量的数据中通过算法搜索隐藏于其中信息的过程。（1）数据选择：从数据库中提取与分析任务相关的数据；（2）数据预处理：数据变换或统一成适合挖掘的形式，包括标准化、离散化和属性约简等操作；（3）数据挖掘：基本步骤，使用智能方法提取数据模式；（4）模式评估：根据某种兴趣度度量，识别提供知识的真正有用的模式；（5）知识表示：使用可视化和知识表示技术，向用户提供挖掘的知识。第四节系统工程方法论的新发展42要素物理事理人理道理对象着重点原则需要的知识物质世界、法则、规则的理论客观物质世界是什么？功能分析诚实，真理，尽可能正确自然科学管理和做事的理论组织、系统怎样做？逻辑分析协调，有效，尽可能平滑管理科学，系统科学人、纪律、规范的理论人、群体、人际关系、智慧应当怎样做？人文分析人性，有效果，尽可能灵活人文知识，行为科学WSR系统方法论的内容43

“物理”内涵：（1）象征本体论的客观存在，包括物质及其组织结构；（2）阐述自然客观想象和客观存在的定律、规则；（3）物质运动和技术作用的一般规律，是一种客观存在，不以人的意志为转移；（4）管理过程和管理对象中可以并应该由自然科学、工程技术描述和处理的层面。第四节系统工程方法论的新发展44第四节系统工程方法论的新发展“事理”内涵：（1）