第一章 系统工程概述课件

系统工程

哈尔滨工业大学管理学院张庆普

2024/10/291第一章系统工程概述教学目的和基本要求

通过该课程的学习使硕士生掌握系统工程理论、研究方法论、分析方法及其应用和前沿状况等，为后续学习和研究工作打下基础。教学方案设计

《系统工程》课教学计划为28学时，硕士生学位课。先修课程为企业管理、运筹学和决策理论与方法等。根据大纲要求和研究生教学特点等，教学方案设计如下：2024/10/292第一章系统工程概述教学内容

第一章系统工程概述

系统工程的产生、发展及应用,系统的概念、结构、功能,系统工程的研究对象、概念与特点等。

第二章系统工程理论基础

系统科学的学科体系,系统工程的理论基础,系统自组织理论要点等。

第三章系统工程理论的新

复杂适应系统理论,复杂巨系统理论,综合集成法、综合集成研讨厅体系等。2024/10/293第一章系统工程概述

第四章系统工程方法论

系统工程基本工作过程，硬系统方法论,软系统方法论,系统分析原理及应用等。

第五章系统模型系统模型概述,系统结构模型化技术,定量分析模型,系统工程模型技术的新进展等。

第六章系统评价方法系统评价原理、关联矩阵法、层次分析法等。

系统工程专题和应用案例（穿插在各章）2024/10/294第一章系统工程概述教学主要参考书和相关文献资料

(1).《系统工程》（第四版），高等教育规划教材,汪应洛主编，机械工业出版社.(2).《系统科学》，许国志主编，上海科技教育出版社.(3).《系统工程引论》，孙东川主编，清华大学出版社.(4).《开放的复杂巨系统》，王寿云，于景元等著，浙江科学技术出版社.(5).相关中外文献资料和案例.以课堂讲授为主，采用启发式教学、联系实际并注重专题研讨和案例分析，布置阅读分析相关文献等。2024/10/295第一章系统工程概述考核方式考试成绩60分;平时考核和课程学习结束后提交研究报告40分。考核合格记1.5学分。建议：注重系统思考坚持问题导向采用系统化方法2024/10/296第一章系统工程概述要学一点系统工程

•时代特征及社会发展趋势（复杂化、综合化）

•经济全球化（环境）

•动态市场带来挑战和机会（变化）

•社会加速信息化和知识化

•创新已成为时代的最强音（概念、途径）

•科学发展观引起普遍关注（系统发展观）

•管理科学的发展与管理人才培养的“制高点”——系统化管理T型人才培养2024/10/297第一章系统工程概述第一章系统工程概述1.1系统工程的产生、发展及应用系统思想的产生与发展

社会实践需要是系统工程（SystemsEngineering,SE）产生和发展的主要动因。SE虽形成于20世纪50年代，但系统思想及其初步实践可以追溯到古代。系统思想最基本的涵义是关于事物的整体性观念、相互联系的观念、演化发展的观念。朴素的系统思想及其初步实践古希腊哲学家德谟克利特(Democritus)曾提出“宇宙大系统”的概念，并最早使用“系统”一词。2024/10/298第一章系统工程概述辩证法奠基人之一的赫拉克利特(Heracleitus)认为“世界是包括一切的整体”。亚里士多德(Aristotle)的名言归结为“整体大于部分的总和”，系统论的基本原理之一。春秋末期的思想家老子曾阐明了自然界的统一性；西周时代出现了世界构成的“五行说”（金、木、水、火、土）。中国古代著名医学典籍《内经》，包含着丰富的系统思想。它把自然界和人体看成由金、木、水、火、土五种要素相生相克、相互制约而形成的有秩序、有组织的整体。都江堰水利工程具代表性和系统性公元前256年由战国时期秦国蜀郡太守李冰父子组织建造，至今仍发挥着重要作用。该工程由鱼嘴（岷江分流）、飞沙堰（分洪排沙）和宝瓶口（引水）等三大主体工程巧2024/10/299第一章系统工程概述2024/10/2910第一章系统工程概述

妙组成，加上一系列灌溉渠道网，巧妙地结合，形成一个完整的系统，缺一不可。没有渔嘴分水工程就不能把岷江水分为内江和外江，没有宝瓶口的束水作用，就不会形成涡流，泥沙就过不了飞沙堰，宝瓶口就要淤塞，内江之水就无法流入川西大平原。都江堰这一整体发挥了三个孤立部分所发挥不了的作用，才能分导岷江急流，化害为利，灌溉了成都平原的500多万亩良田。整个工程具有总体目标最优化、选址最优和自动分级排沙、利用地形并自动调节水量、就地取材及经济方便等特点。宋真宗年间的皇宫修复(丁渭)工程

北宋年间，皇城开封失火，宫殿被毁。修复工程怎样才能又快又好？大臣丁渭提出一套施工方案：2024/10/2911第一章系统工程概述

（1）挖沟取土烧砖首先把皇宫旧址前面原有的一条大街挖成沟渠，用挖沟的土烧砖，解决部分建筑材料问题；（2）引水入沟运料再把开封附近的水引入沟内，形成航道，从外地运输砂石木料等；

（3）撤水清理填沟待皇宫修复后，把沟里的水排掉，用建筑垃圾、废弃杂物填入沟中，恢复原来的大街。这一方案把皇宫修复全过程看成一个系统，划分成许多并行的与交叉的作业子系统，蕴含了统筹法的原理。中国万里长城和埃及金字塔的建造等

古代没有提出一个明确的系统概念，但对客观世界的系统性已有一定程度的认识和初步实践。2024/10/2912第一章系统工程概述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。科学系统思想的形成

系统思想的发展经历了三个阶段，即：

“只见森林”阶段—“只见树木”阶段—“先见森林，后见树木”阶段。

古代朴素的系统思想，其理论是想像的、带有猜测性，对自然界整体性、统一性的认识不全面、不深刻，具有“先见森林”和比较抽象的特点。

15世纪下半叶以后，力学、天文学、物理学、化学、生物学等相继从哲学的统一体中分离出来，形成了自然科学。这时的系统思想具有“只见树木”和具体化的特点。2024/10/2913第一章系统工程概述

19世纪自然科学取得了巨大成就，尤其是能量转化、细胞学说、进化论这三大发现，使人类对自然过程相互联系的认识有了质的飞跃，为科学系统观奠定了基础。这个阶段的系统思想具有“先见森林、后见树木”的特点。(科学系统思想)

整体思想和普遍联系思想是科学系统思想的核心与实质。(结合实际讲解)系统理论的形成与发展2024/10/2914第一章系统工程概述从系统思想发展到（一般）系统论、控制论、信息论等系统理论，直到20世纪初、中叶才实现。系统论或狭义的一般系统论，是研究系统的模式、原则和规律，并对其功能进行数学描述的理论。控制论是研究各类系统的控制和调节的一般规律的综合性理论，“信息”与“控制”等是其核心概念。信息论是研究信息的提取、变换、存储和流通等特点和规律的理论。2024/10/2915第一章系统工程概述从20世纪60年代中、后期开始，国际上又出现了许多新的系统理论:耗散结构理论、协同学等自组织理论、复杂适应系统理论、复杂巨系统理论等,有关内容将在后面介绍。系统理论是SE的理论基础,对SE产生了深刻影响;SE所取得的成果，又为系统理论的进一步发展提供了丰富的实践材料。2024/10/2916第一章系统工程概述系统工程的发展概况1930年美国发展与研究广播电视,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Bell电话公司开发微波通讯系统,正式使用系统工程（SystemsEngineering）一词.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.20世纪40年代,美国研制原子弹的“曼哈顿计划” 运用SE，推动了其发展.2024/10/2917第一章系统工程概述1945年,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.20世纪40年代后斯到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，为系统工程奠定了重要的学科基础和技术手段。1957年,美国学者H•Goode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.2024/10/2918第一章系统工程概述1958年,美国研制北极星导弹潜艇,提出计划评审技术(网络优化技术)(PERT)，这是较早的系统工程技术.1965年,R•E•Machol编著《系统工程手册》,表明系统工程的实用化和规范化.1961年～1972年,美国实施“阿波罗”登月计划,使用多种系统工程方法，其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.2024/10/2919第一章系统工程概述

系统工程的应用重点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。20世纪80年代后,系统工程在国际上稳定发展，在中国的研究与应用达到高潮.系统工程在中国的发展及应用上世纪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》。

2024/10/2920第一章系统工程概述我国大规模地研究与应用SE是从70年代末开始的。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。20世纪70年代末以来，应用SE理论和方法研究与解决中国的重大现实问题，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、全国和地区能源规划、农业系统工程、军事系统工程等。1980年11月，中国系统工程学会在北京成立。2024/10/2921第一章系统工程概述在第一届国际系统科学与系统工程会议（北京，1988年7月）上，国外学者对中国系统工程在工业、农业、军事、人口、能源、社会经济等领域的应用给予高度评价。在第四届国际复杂性科学会议（北京，2003年7月）上，国外学者对中国系统科学在复杂性方面的研究给予了高度评价。20世纪90年代以来，系统工程在与企业发展结合、与现代信息技术结合、与实施可持续发展战略结合、与思维科学结合等方面已具有初步结果和强劲势头。2024/10/2922第一章系统工程概述1企业发展2转型时期我国改革发展的重大现实问题3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）4管理科学、经济科学、工程科学各种前沿问题5落实科学发展观6社会信息化变革7重大投资和大型项目管理8思维科学和生命科学2024/10/2923第一章系统工程概述SE的发展及应用出现了许多新特点：

系统的规模越来越大，继续朝着“巨系统”发展。各类专门SE形成自己的特色，如特有的方法论、模型体系及专用计算机软件等。SE与计算机系统的结合将变得更加紧密。SE方法论有新的发展。着力于SE成果的有效实施。

(结合实际和例子讲解)1.2

系统工程的研究对象SE研究对象主要是大规模复杂系统。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―2024/10/2924第一章系统工程概述

机系统、经济性、组织化突出等。系统的概念及特点系统的定义国内外学者对系统的定义还没有统一。在韦氏大词典中，系统(System)被解释为：“有组织的和被组织化了的整体；由有规则、相互作用、相互依赖的诸要素形成的集合等”。奥地利生物学家、一般系统论的创始人冯•贝塔朗菲把系统定义为：“相互作用的诸要素的综合体”。2024/10/2925第一章系统工程概述钱学森认为：“系统是由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合的具有特定功能的有机整体，而且这个系统本身又是它所从属的一个更大系统的组成部分”。归纳表述为：“系统是由两个以上有机联系、相互作用和相互依赖的要素所组成，具有特定功能、结构和环境的有机整体，而且这个整体本身又是它所从属的更大系统的组成部分”。2024/10/2926第一章系统工程概述系统的一般属性

集合性、关联性、层次性、整体性、涌现性、目的性、环境适应性等。(结合实例讲解)大规模复杂系统的特点规模庞大、结构复杂、属性及目标多样、一般为人―机系统、经济性、组织化突出等。(结合实例讲解)2024/10/2927第一章系统工程概述系统的类型按成因划分：自然系统、人造系统与复合系统按构成要素性质划分：实体系统与概念系统按系统状态与时间关系划分：动态系统和静态系统按系统与环境的关系划分：封闭系统与开放系统主要明确SE研究什么样的系统问题

(结合实际和例子讲解)管理系统问题举例

工业企业及其生产经营过程是一个由人、财、物、信息等基本要素构成的整体系统。

工业企业生产经营活动的系统过程如图1一2所示。2024/10/2928第一章系统工程概述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—2工业企业生产经营活动系统过程示意图2024/10/2929第一章系统工程概述1.3系统工程的概念与特点系统工程的概念国内外对系统工程概念的定义和表述:.美国防务系统的定义：“系统工程是为了达到所有系统要素的优化平衡，控制整个系统研制工作的管理功能，把目标需求转变为一组系统参数的描述，并综合这些参数以优化整个系统效能的过程。”美国科学技术辞典注释：“系统工程是研究许多密切联系的元素所组成的复杂系统设计的科学。在设计时，应有明确的预定功能和目标，并使得各个组成元素之间以及各元素与系统整体之间有机联系，配合协调，从而使系统整体能够达到最佳的目标。同时，还要考虑到参与系统中人的2024/10/2930第一章系统工程概述

因素和作用。”美国学者切斯纳(Chestnut)指出：“系统工程认为虽然每个系统都是由许多不同的特殊功能部分所组成，而这些功能部分之间又存在着相互关系，但是每一个系统都是完整的整体，每一个系统都要求有一个或若干个目标。系统工程则是按照各个目标进行权衡，全面求得最优解（或满意解）的方法，并使各组成部分能够最大限度地互相适应。”日本工业标准(JIS)界定：“系统工程是为了更好地达到系统目标，而对系统的构成要素、组织结构、信息流动和控制机制等进行分析与设计的技术。”2024/10/2931第一章系统工程概述著名科学家钱学森指出：“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，是一种对所有系统具有普遍意义的科学方法”。“系统工程是一门组织管理的技术”。综上所述，SE是从总体出发，合理开发、设计、组织、运行和革新一个大规模复杂系统所需思想、理论、程序、方法与技术的总称。SE一门横跨自然科学与社会科学的综合性学科。2024/10/2932第一章系统工程概述系统工程：

1.一门综合性交叉学科横跨自然科学与社会科学，运用多种学科的成果

2.其目标是优化

3.有广义与狭义之分狭义：对系统的综合、分析、模拟与最优化广义：为合理地进行系统的研制、设计、运用等所采用思想、程序、组织和方法等

4.一门特殊的工程学（1）研究对象的广泛性：不限于某个领域（2）效益考核的综合性：从整体最优出发综合考核

5.一门独立学科：系统工程具有自己独特的思想方法、理论基础、程序体系和方法论2024/10/2933第一章系统工程概述系统工程是一门交叉学科任何系统都能成为SE的研究对象，不只限于物质系统，还包括自然系统、社会经济系统、经济管理系统、军事系统等。SE处理的对象主要是信息，并着重为决策服务，在自然科学与社会科学之间架设了一座沟通的桥梁。现代数学和计算机技术等为SE提供了有效的定量方法、模型方法、模拟方法、优化方法和技术手段。SE学是以大规模复杂系统问题为研究对象，在运筹学、系统理论、管理科学等学科基础上相互渗透、交叉，逐步发展起来的一门交叉学科。2024/10/2934第一章系统工程概述系统工程方法的特点在分析解决现实复杂系统问题时，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)多种方法综合运用的观点（手段）

(4)问题导向及反馈控制观点（保障）2024/10/2935第一章系统工程概述系统工程方法的主要特点：

（1）SE一般采用先决定整体框架，后进入内部详细设计的程序。（2）SE试图通过将构成事物要素的程序加以适当配置来提高整体功能，其核心思想是“综合即创造”。（3）SE以软为主，软硬结合，属于“软科学”：人（决策者、分析人员等）和信息的重要作用；多次反馈和反复协商；科学性与艺术性兼容等。2024/10/2936第一章系统工程概述

（4）一个系统，两个最优。指SE以系统为研究对象，全面地、综合地考虑问题；研究系统的目标是实现系统总体效果最优；同时，实现这一目标的方法或途径也要求达到最优。“最优”只是理想，实际上是尽量“优化”，即所谓“没有最好，只有更好”；西蒙：满意的方案。（5）多领域、多学科的理论、方法与技术的集成和综合运用；定性分析与定量分析有机结合；各有关方面（专家、组织等）的协调配合。（6）SE的实践性与咨询性。SE的应用研究针对实际问题并接受实践检验，主要是给领导（或用户）当参谋，研究成果是为他们提供多种备选方案。2024/10/2937第一章系统工程概述系统工程的应用领域

SE的应用领域主要有：(1)社会系统工程(2)经济系统工程(3)管理系统工程(4)区域规划系统工程(5)环境生态系统工程(6)能源系统工程(7)水资源系统工程(8)交通运输系统工程(9)农业系统工程2024/10/2938第一章系统工程概述(10)企业系统工程(11)工程项目管理系统工程(12)科技管理系统工程(13)教育系统工程(14)人口系统工程(15)军事系统工程(16)信息系统工程(17)物流系统工程(18)知识系统工程1.4系统工程的应用范例曼哈顿计划2024/10/2939第一章系统工程概述

曼哈顿计划是美国研制第一颗原子弹的计划。1940年，爱因斯坦等著名科学家向美国政府建议研制原子弹，美国总统罗斯福采纳后，请理论生物学家奥本海默来组织领导这项工作。他动员了二万五千名各种专业的科学家和工程师，组织十二万人进行全面合作，用了三年半的时间完成了这项工作。组织这么多人，进行这种史无前例工作是很困难的。

他在执行计划的过程中，从整体出发，把研究课题分解成大量的小课题，组织很多小组负责各个课题的研究工作，同时他非常注重各课题之间的联系和它们之间的等级关系，使全部课题组合起来能达到整个计划的最优结构。在生产原子弹燃料这一中心项目上，奥本海默组织大家研究讨论，提出了六种方案，经过激烈的讨论，相持不下。2024/10/2940第一章系统工程概述

他确定一个原则，首先要保证按时完成任务，其它皆是次要的。因此他根据可靠性理论中可靠性低的原件可组成可靠性高的系统的原理，决定六种方案同时试验，结果按时得到了生产原子弹所需的铀，于1944年5月第一颗原子弹爆炸成功。这说明奥本海默在组织这项计划时，时刻从系统的总目标出发来处理问题。

这项计划是大规模组织起来完成一项军事科研生产任务的著名实例。在整个计划的实施过程中，奥本海默始终从整体出发，为实现整体目标，协调各部分的行动，最后胜利地完成了任务。当时，还没有系统工程一词，但奥本海默的工作却体现出系统方法的本质。国外认为这是系统工程方法成功起点。2024/10/2941第一章系统工程概述阿波罗登月计划阿波罗登月计划是美国继曼哈顿计划、北极星计划之后，在大型项目研制上运用系统工程取得成功的一个实例。

阿波罗计划的全部任务分别由地面、空间和登月三部分组成，是一个复杂庞大的工程计划。它不仅涉及到火箭技术、电子技术和冶金、化工等多种技术，还需要了解宇宙空间的物理环境以及月球本身的构造和形状。完成这个计划，除了要考虑每一部分间的配合与协调外，还要估算各种未知因素可能带来的种种影响。这项计划涉及到四十多万人，研制的零件有几百万件，耗资三百亿美元，历时十一年之久。这个计划的成功，关键在于整个组织管理过程采用了系统工程的方法和步骤，其实施过程如下：2024/10/2942第一章系统工程概述(1)建立组织管理机构，明确职责分工为了完成登月活动，首先确定所需的组织形式和管理原则。国家宇航局设立了阿波罗计划办公室主管全部工作，在该局附属的三个研究中心分别设立了阿波罗项目办公室，受该局设计办公室的领导，负责分管的任务。计划和项目办公室的职能有：①项目的计划和控制；②系统工程；③可靠性和质量保证；④试验；⑤操作实施。并分别设立主管部门。为适合于研究和研制工作的情况，整个管理工作分成五个方面：确定计划的基本要求，量测性能、分析和评价、控制和指导变化、动作和反馈。在整个管理过程中和五个职能部门内，经常考虑和处理的变量是工程进度、成本费用和技术性能。2024/10/2943第一章系统工程概述(2)制订和选择方案计划办公室成立后，首先为实现登月选择飞行方案，提供了三个备选方案：①直接飞行，使用新型运载火箭；②地球轨道交汇，使用土星运载火箭分别发射载人航天飞行器和液氧贮箱；③地球轨道交会，使土星运载火箭一次发射载人航天飞行器和登月舱。

对三个方案分别在技术因素、工作进度、成本费用和研制难易度等方面权衡利弊。结果认为第三个方案能确保在最短期间内，最经济地完成阿波罗的全部目标。

(3)组织管理过程飞行方案确定之后就开始其他的计划和管理工作。①确定该计划的基本要求。阿波罗计划采用了“工作细2024/10/2944第一章系统工程概述

分结构”的系统分析方法。把整个计划由上而下逐级分成项目、系统、分系统、任务、分任务等六个层次。这样做的优点是：可确定计划的所有分支细目及其相互关系，明确哪个部门负责什么工作；可作为绘制计划评审网络图的基础，保证所有分支细目都包括在工作进度内；可作为编制预算的基础，把预算要求、实际成本费用与具体工作成果三者联系起来。它为管理人员把整个计划的进度、财务和技术三方面的要求联成一个整体提供了共同的基础。

为了明确工程进度的要求，阿波罗计划采用了计划评审技术，以形成各主承包商与政府之间的进度管理系统。②性能监测。即按照阿波罗计划的基本要求，审查整个计划的进展情况。为了及时掌握整个计划的情况，要经常取得各职能部门的质量管理和进度的信息，在各职能部2024/10/2945第一章系统工程概述

门制定了报告的具体要求，建立了“管理信息与控制系统”和一系列“设计审查及产品检查”制度。“管理信息与控制系统”将所需要的各种性能的信息绘成100张左右的图表，经过整理分析后，每月上报计划负责人，以使他能洞察全局，集中力量抓薄弱环节。在阿波罗计划的全部过程中，连续进行各种审查和检查，如初步设计审查、关键设计审查、设计检定审查、首次产品结构检查、飞行合格检定等。③分析评价。主要工作是对性能数据进行评价并归纳出必须及时采取行动的问题，向计划负责人报告。阿波罗计划中应用了成本相关分析法等，以便保持各个工作部门相互平衡和保证完成主要目标。成本相关分析法就是分析工作进度与成本费用之间的关系，看花的钱是否得到预期2024/10/2946第一章系统工程概述

工作量，绘出今后费用增长率变化的曲线，以估计完成计划所需的总费用，它可用来比较几个主要承包商完成的工作量，找出哪些环节上费用未能产生预期的工作效果。④对系统的控制。研究计划往往会发生变化。因此必须进行系统地控制，以保证全部计划的实现。凡是影响最终产品的形式、装配、功能等的变化，都必须由规定的某一级决策机构批准。如在结构上的改变，分别由办公室的结构控制委员会批准。为了控制成本，每个季度审查各个部分的实际成本，划出超支动向，查出薄弱环节，必要时调整财务计划。阿波罗计划由于强调财务管理和成本估计做得较好，财务支出始终保持相对稳定，平均每年实际成本比预计成本增长不到1%。⑤保证整个管理结构在日常活动中履行各种指令、规2024/10/2947第一章系统工程概述

程、程序。目的是让各级负责人明确自己的职责范围，做到事事有人负责，把实干的人选安排到合适的岗位上，并赋以权力。在日常活动中召开计划审查会，以促进管理行动的有效执行。总之，阿波罗计划的成功是依靠所采用的管理系统和管理工具—计算机，而更主要的是采取了从整体出发并面向整个系统的综合管理方式。神舟五号工程

2003年10月15日9时，一枚长征二号F运载火箭在酒泉卫星发射中心腾空升起，把载有中国第一位航天员杨利伟的神舟五号飞船送上太空飞行，飞船绕地球飞行14圈后返回，于10月16日6时23分在内蒙古主着陆场安全着陆，实2024/10/2948第一章系统工程概述

了中华民族的千年飞天梦想。这是我国自1970年4月24日成功发射东方红一号卫星以来，我国航天史上又一座新的里程碑，成为继美俄之后，世界上第三个掌握载人航天技术、成功发射载、人飞船的国家。

神舟五号工程空前复杂，全国110多个研究院所、3000多个协作配套单位和几十万工作人员承担了研制建设任务。神舟五号是中国航天史上规模宏大、高度集成的系统工程：它包括载人飞船、运载火箭、航天员、测控通信网、发射场、着陆场及有效载荷等7个分系统。其中，飞船分系统设计了116种飞船故障模式确保航天员安全，火箭点火后上升段有8种故障模式，飞船运行和回收段有108种，无论出现什么紧急情况，项项都有对策2024/10/2949第一章系统工程概述

以保障航天员的安全。运载火箭分系统—长征二号F火箭—全长58.34米，起飞质量479.8吨，芯级直径3.35米，助推器直径2.25米，整流罩最大直径3.8米。它可以把重8吨的有效载荷送人近地点200千米、远地点350千米、倾角42.的地球轨道，以第一宇宙速度即7.9千米／秒的速度环绕地球飞行。它的起飞总质量为580多吨，由4万多只元器件组装而成，价值约2亿人民币。算上生产元件的90多个厂家，大约10万人参与了火箭的生产。

火箭由箭体结构、动力装置、控制、推进剂利用、故障检测处理、逃逸救生、遥测、外测安全、地面设备和附加系统共10个分系统组成。2024/10/2950第一章系统工程概述

(1)箭体结构系统包括助推器、芯级第一级、芯级第二级、整流罩和逃逸塔，逃逸塔由头锥、配重段、4台偏航俯仰发动机,1台分离发动机、1台逃逸发动机和尾裙组成，长8.35米。

(2)动力装置系统由第一级发动机、第二级发动机、助推器和增压输送系统组成。

(3)控制系统箭上部分由制导、姿态控制、时序控制分系统，电源配电分系统和飞行控制软件组成。

(4)推进剂利用系统箭上设备由燃烧液位传感器、氧化剂液位传感器、控制器、电机驱动器、调节阀门和电缆网组成。

(5)遥测系统箭上设备由S波段无线传输设备、磁记录及2024/10/2951第一章系统工程概述

中间装置、传感器、变换器、电池和电缆组成。

(6)外测安全系统箭上设备包括干涉仪应答机、脉冲应答机、引导航标机、安全指令接收机、逃逸指令接收机、控制器、爆炸器、引爆器等。

(7)地面设备系统包括发射、运输、吊装、加注、供气、供配电和瞄准设备组成。

(8)附件系统主要由耗尽关机信号、加注液位测量、推进剂测温、垂直度调整和地面总体综合测试网组成。

(9)故障检测处理系统。

(10)逃逸救生系统。其中(9)和（10）是其他型号的运载火箭所没有的，只有载人发射的火箭才专门增加了这两种新系统。发射的可2024/10/2952第一章系统工程概述

靠性达到0.97（发射100次会有97次成功）；安全性是0.997（失败1000次，航天员可以成功逃逸997次）。这种新型火箭从1992年开始研制，历时8年，继承了长征二号火箭的主要构型，即用芯级捆绑4个助推器。外侧安全系统取消了姿态自毁功能。飞船通过飞船支架、船箭锁紧带与火箭第二级连接，采用分离弹簧和反推火箭、侧推火箭的分离方式保证火箭与飞船安全可靠地分离。其稳定性、可靠性已达到国际先进水平。原苏联的第一代载人飞船“东方号”只能乘坐1人，美国的第一代载人飞船“水星号”也只能乘坐1人，我国的神舟五号是一步到位的第三代载人飞船—多人多舱的载人飞船，实现了跨越式发展。

载人航天工程是我国航天史上规模最大、系统最多、2024/10/2953第一章系统工程概述

难度最大，也是最复杂的系统工程，涉及的科学门类和工程领域都很多，工程实施也非常复杂。11年耗资180亿元，留下资产80亿元；本次发射直接耗资约10亿元。我国已经自行研制了12种型号的长征运载火箭，形成了完整系列，质量可靠，技术含量高，经济性能好，能够满足多种轨道、多种航天器的发射需要，具有较强的国际竞争力。从1970年4月至2003年5月，长征系列运载火箭进行了70次发射，把54颗不同类型的国产卫星、27颗外国制造的卫星和4艘神舟号无人飞船送上太空飞行。墨西哥对农业问题进行的系统研究

墨西哥政府与世界银行共同用五年时间（1970—1974年），制定和运用农业部门的计划模型。整个工作分为三个阶段。2024/10/2954第一章系统工程概述

第一阶段到1972年为止，集中力量研究基本方法并检验计算模型的示范性数据，1973年出版了一本关于墨西哥农业问题的书。农业模型命名为“雨神”，后来成为整个计划的代号。第二阶段开始时，墨西哥政府扩大工作范围，邀请世界银行的人士参加合作，继续研究方法问题及其在农业方面的应用。政府发布的各有关文件都是以此模型分析为依据。第三个阶段的主要工作是由总统府的一个工作组进行的，并继续与世界银行进行合作，“雨神”模型及其子模型在墨西哥政府和世界银行的计算机上运算了三年多时间。后来罗马的食物与农业组织邀请世界银行及各国系统分析人员推广这种方法，制定一个更为广泛的计划，以便用于世界其它地方。2024/10/2955第一章系统工程概述

1问题与模型

农业问题十分复杂，许多因素相互影响，产品定价政策能够大大影响就业率、收入分配和外贸平衡问题。墨西哥各地的生态特征各不相同，农产品丰富多彩，遇到了复杂的农业政策问题。1968—1970年期间，墨西哥官员怀疑农业能否继续满足国内消耗需要和提供国家的大部分外汇。他们看到开垦荒地和搞水利，代价昂贵。农业开始出现长期的增长缓慢情况，同时他们为农业能否吸收大量新劳力表示忧虑。他们提出了下述问题：农业能发展多快？就业可能性如何？改变定价政策、各种谷物的构成和生产技术，将发生什么影响？为此他们拟制了“雨神”模型，模型描述了各地的生产条件以及国内外农业产品价格和贸易量对墨西哥农业的影响。在生产方面，模型是给予各地区的小经济范围的农场生产价格和输入数据。在市场方面，利用了估算的消费者需求量、进出口和运费等参量，同时利用线性规划描绘出了合适的市场稳定点。2024/10/2956第一章系统工程概述

模型中生产问题，基本上是利用了农业方面的资料。经济问题，如谷物供应函数是靠模型求解的，而不是模型的一个输入。这样，“雨神”模型就有助于把工程数据转换成经济关系，发挥了系统分析与运筹学的主要优点。模型包括了三十三种产品并反映了它们供求的相互影响。在墨西哥的大多数农作物区都种植多种谷物，因此鼓励种植某种谷物肯定会影响其它谷物产品，线性规划法很适合于用来解决这类相互影响的问题。即能在有限的土地和其它资源限制下，对各种谷物和技术进行最优选择。如果把“雨神”模型内的有关“地区生产”的子模型独立出来，就能对地区性的方案进行更为仔细的选择。“雨神”及其子模型是较为详尽的，但又很灵活，作些修改就能进行不同种类的分析，例如，模型在谷物每年的耕种周期内，能按月给出使用土地、灌溉、劳动力方面的资料，但有时也能每两周给出水的利用数据。2024/10/2957第一章系统工程概述

因此，“雨神”模型能同时求解农业方面许多总的特性，如总产量、价格、劳动收入、外贸等，甚至结合谷物、技术和地区方面的数据及其互相作用等，给出更为具体的输出数据。从数学意义上说，“雨神”是个最优化模型。然而，它只是为了保证模拟某些问题，如市场的最佳的竞争和垄断问题。

2具体的用途“雨神”模型是在总统府的一个工作组和后来成立的农业协调委员会共同管理下，用于下列工作：①制定总的农业政策，包括产量、农业人数、外贸和有关的投资等问题；②制定玉米、小麦等谷物的价格政策；③制定有关项目的价格，如农业机械、水的价格等；④出口战略；⑤对灌溉工程进行鉴定。2024/10/2958第一章系统工程概述

模型给出的某些数据，在政策讨论的过程中起到了最重要的作用。例如模型数据说明如果国民经济总产值增长率目标是8%的话，农业增长率必须超过5%。对可耕地，灌溉工程的必须增长率也作了相应的估算，同时表明这样的增长率还不能吸收新的进入农业生产的劳动力，为此：①提高农业机械价格（相对于农业劳动力价格），以减缓劳力转移；②鼓励出口花费劳力较多的谷物；③紧缩畜牧区，以便腾出土地耕种谷物，因为每亩谷物地能吸收更多劳力。为了增加出口，计算结果说明，必须改变出口的谷物品种。最后还计算了谷物对价格变化的影响，以及价格变化对其它谷物的影响，从而协助政府制定了一份新的谷物价格表。必须指出的是，墨西哥政府中如果没有训练有素和积极热心的人士，“雨神”模型就不能得到如此的应用。2024/10/2959第一章系统工程概述南朝鲜国民经济的模型

1964至1965年间，南朝鲜政府准备采取措施打破经济停滞局面，决定进行一系列货币、财政和贸易政策的改革，并在第二个五年计划实现这些意愿与措施。南朝鲜当时的经济情况很糟糕，主要问题是国内积累很少，外汇不足。当完成计划纲要时，预计年增长率可望超过8%，为了稳妥起见，最后确定为7%，但强调尽可能超过这个数字。南朝鲜得到了国际发展署的支持，该署派顾问参与模型的制定，其工作步骤如下：

1）组织措施为了更好地协调计划的制定和执行情况，南朝鲜政府进行了改组，成立了经济计划部，集中管理计划与预算工作，由一名副总理领导。计划分析工作由该部与国际发展署共同完成。2024/10/2960第一章系统工程概述

（2）目标的制定计划工作的目标是：①确定社会的经济目标；②计算一条能快速实现这些目标的可行的增长道路；③找出主要的约束条件，并设法减轻这些约束；④制定详细的投资计划和公共政策，保证经济沿着理想的道路发展。计划工作是连续进行的，每年还需作许多具体计划，以不断审查与修改计划。