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1、第一讲 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 只见见森林只见树见树 木先见见森林，后见树见树 木 朴素的系统思想 15世纪开始，各 门自然科学从哲学 中独立出来 科学的系统思想 第一第一阶阶阶阶段段 第二第二阶阶阶阶段段 第三第三阶阶阶阶段段 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 整体思想和联系思想是科学系统思想的核心与实质。 (一)系统思想及系统理论的产生与发 展 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 系统工程的理论基础还包括运筹学
2、、管理科学、现代 数学（模糊数学、统计数学等）和计算机科学技术等 城市系统统工程的理论论基础础不仅仅包括与系统统工程相关 的各种学科，还还包括与城市系统统相关的学科 提供定量化建模技术 提供定性分析方法 (二)系统工程的发展与应用(1) 阶阶段年代（份）重大工程实实践或 事件 重要理论论与方法贡贡献 I 1930 美国发发展与研究 广播电视电视 正式提出系统统方法（Systems approach）的概念 1940美国实实施彩电电开 发计发计 划 采用系统统方法，并取得巨大成 功 美国Bell电话电话 公司 开发发微波通讯讯系 统统 正式使用系统统工程（Systems Engineering）
3、一词词 II 第二次世界 大战战期间间 英、美等国的反 空袭袭等军军事行动动 产产生军军事运筹学（Military Operations Research）,也即军军 事系统统工程 本世纪纪40年 代 美国研制原子弹弹 的“曼哈顿计顿计 划” 运用SE，并推动动了其发发展 1945 美国空军军建立兰兰 德（RAND）公司 曾经经提出系统统分析（Systems analysis）概念，强调调了其重要 性 III 40年代后期到50 年代初期 运筹学的广泛运用与发发展、控制论论的创创立 与应应用、电电子计计算机的出现现，为为SE奠定了 重要的学科基础础 IV1957H.Good和 R.E.Mach
4、ol发发表第一 部名为为系统统工程 的著作 系统统工程学科形成的标标志 1958美国研制北极星导弹导弹 潜艇 提出PERT（网络优络优 化技术术 ），这这是最早的系统统工程 技术术之一。 1965R.E.Machol编编著系 统统工程手册 表明系统统工程的实实用化和 规规范化 美国自动动控制学家 L.A.Zedeh提出“模糊 集合”概念 为现为现 代SE奠定了重要的数 学基础础 1961-1972美国实实施“阿波罗罗”登 月计计划 使用了多种SE方法，其成 功极大地提高了SE的地位 (二)系统工程的发展与应用(2) IV 1957H.Good和 R.E.Machol发发表第 一部名为为系统统工
5、程的著 作 系统统工程学科形成的标标志 1958美国研制北极星导弹导弹 潜艇提出PERT（网络优络优 化技术术）， 这这是最早的系统统工程技术术之一。 1965R.E.Machol编编著系统统工程 手册 表明系统统工程的实实用化和规规范化 美国自动动控制学家L.A.Zedeh 提出“模糊集合”概念 为现为现 代SE奠定了重要的数学基 础础 1961- 1972 美国实实施“阿波罗罗”登月计计划使用了多种SE方法，其成功极大 地提高了SE的地位 V 1972国际应际应 用系统统分析研究所（ IIASA）在维维也纳纳成立 SE的应应用开始从工程领领域进进入 到社会经济领经济领 域，并发发展到了 一
6、个重要的新阶阶段。 70年代SE的广泛应应用在国际际上达到高潮 VI80年代SE在国际际上稳稳定发发展、在中国的研究与应应用达到高潮 (二)系统工程的发展与应用(3) (二)系统工程的发展与应 用 区域规规划 研究区域综合发展规划 、区域投入产出分析， 区域城镇布局和发展规 划，区域资源最优利用 宏观经济观经济 研究各种复杂的社会经 济问题 。如经济发 展 战略，经济战 略目标 体系、经济 指标体系等 建筑 建筑系统规 划、设计 、 施工、管理等各种复杂 的系统问题 ，是对建筑 系统开发全过程的研究 人口 研究人口总目标，人口 系统仿真，人口普查系 统设计 ，人口预测 模 型，人口系统动态 特
7、性 等 环环境生态态 研究大气，淡水，大地 ，森林与生物，城市生 态系统等系统的分析、 规划、建设与防治等 （三）系统工程在城市规划中的发展与 应用 萌 芽 发 展 停滞 飞速 发展 系统统工程学方法（定量分析和数学模型）在城 市规规划中的应应用分为为四个阶阶段： 1950年代 1960年代 19701980年代 1990年代至今 发发发发展展 以统计统计 学上的回归归模型和方差分析等用在规规划预测预测 随着计计量革命和定量分析流入各个学科领领域，规规划师对师对 数学模 型的热热情出现现第一个高潮。 定量分析和数学模型在规规划中的应应用处处于停滞阶阶段。由定量分 析和数学模型得出的结论结论 ，
8、在预测预测 城市实际发实际发 展状况时时十分不 准确 定量分析成了规规划研究不可或缺的部分，由此迎来了对对数学模型 热热情的第二次高潮。 （三）系统工程在城市规划中的发展 与应用 该类系统的主要特点有：规模庞大、规模庞大、 结构复杂、属性及目标多样等。结构复杂、属性及目标多样等。 二. 系统工程的研究对象 ( (一一)SE)SE的研究对象是大规模复杂的研究对象是大规模复杂 系统系统 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。 (二)系统的概念 l功能价值、作用、目标 l要素和结构系统内部的构造、组成部分及其关联 l环境在系统之外的影响系统要素的更
9、大的一个系统 4个子概念 1.系统的定义 (二)系统的概念 集中体现在政治、经济 、文化、教育、民族、 宗教、历史等各个方面 ，甚至包括它的国际影 响力和灾害承受能力等 。 城市系统的功能城市系统的功能城市系统的环境城市系统的环境 历史（时间边界）、地 理位置（空间边界）、 邻市邻区域的状况（环 境约束）、区域发展战 略以及国土规划影响等 1.系统的定义 (二)系统的概念 城市 分区1分区2分区3 小区1小区2小区3 组团1组团2组团3 建筑1建筑2建筑3 城市子系统和分系统分析 1.系统的定义 (二)系统的概念 1.系统的定义 (二)系统的概念 1.系统的定义 说明要素、系统和环境相对的 层
10、次性：系统是中间层次 (二)系统的概念 环境、系统、要素根据研究问题的不同，是 可以相互转化的 2.系统的属性 整体性、关联性、环境适应性。 (二)系统的概念 整体性 1+12 和尚吃水 关联性 构成系统的要素 要素和系统 环境适应性 适应环境的变化 影响环境的变化 3.城市系统（？） 思考题 要求结合城市系统问题说明： 城市系统的功能及要素； 城市系统的环境； 城市系统的结构（最好能用框图表达 ）； (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 简单系统与复杂系统 黑色系统与白色系统以及灰色系统 主要明确城市系统是什么样的系统 思考题 城市
11、系统特征？ 城市系统的复杂性？Or 为什么说城市是一个大规模复杂系统？ 三.SE的内容与特点 所谓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) 多种方法综合运用的观点（手段） (4) 问题导向及反馈控制观点（保障） 城市系统工程学/城市规划系统工程学 基于系统科学和城市科学理论，以城市系统 和子系统为对象，综合应用系统工程学的原理、 观点和方法，借助数学建模和计算机技术，实现 对城市问题研究的定量化（半定量化）、模型化 以及最优化（满意化），为现代城市规划、管理 和建设提供决策依据，并以最终实现城市的可持 续发展为目标的一门新兴交叉学科。 三.SE的内容与特点 城市系统工程的功能贯穿城市规划、城 市管理和城市建设的过程； 城市系统工程的对象是城市系统和子系 统； 城市系统工程的内容 三.SE的内容与特点 基本观观点基本方法 预测预测预测预测 技技术术术术 整体决策观观 信息反馈观馈观 价值标值标 准观观 层层次因果观观 动态寻优观动态寻优观 进进取策略观观 评评评评价技价技术术术术 决策技决策技术术术术 模模拟拟拟拟技技术术术术 规规规规划管理技划管理技术术术术 战战战战略分析技略分析技术术术术 三.SE的内容与特点
