系统工程-第1章

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1、第一章第一章系统工程概述系统工程概述 本章学习要求 （一）系统工程的产生、发展及应用 识记：系统理论的形成与发展 （二）系统工程的研究对象 识记：系统的定义、系统的类型 理解：系统的一般属性 （三）系统工程的概念和特点 识记：系统工程的概念、系统工程方法的特点 （一）系统工程的产生、发展及应用 系统思想的产生:中国和希腊 希腊： 德谟克里特: 希腊： 德谟克里特: “宇宙是个大系统宇宙是个大系统” 亚里斯多德:亚里斯多德:“整体大于部分之和整体大于部分之和” 中国： 老子 中国： 老子“五行说五行说” “色香味鲜色香味鲜” “望闻问切望闻问切” 都江堰水利工程典范都江堰水利工程典范 15世纪开

2、始，各类学科开始发展 第二阶段总结：只见树木，忽视了树木与树木 之间的关系 15世纪开始，各类学科开始发展 第二阶段总结：只见树木，忽视了树木与树木 之间的关系 （一）系统工程的产生、发展及应用 19世纪之后，自然科学的很多突破 第三阶段：先见森林后见树木科学的系统思想 古希腊和古中国在早期的发展中具有重要作用。 整体思想和联系思想是科学系统思想的核心 第一阶段总结：朴素的系统思想（只见森林） 19世纪之后，自然科学的很多突破 第三阶段：先见森林后见树木科学的系统思想 古希腊和古中国在早期的发展中具有重要作用。 整体思想和联系思想是科学系统思想的核心 第一阶段总结：朴素的系统思想（只见森林）

3、?三大支持理论：（老三论）三大支持理论：（老三论） ?一般系统论：贝塔朗菲一般系统论：贝塔朗菲 ?控制论：维纳控制论：维纳 ?信息论：信息论： 系统工程的基础理论 系统工程是一门交叉学科,其理论基础涵盖了多学科的 理论和方法,基本框架如下: 系统工程理论基础和工具 哲学和社会科学数学 一般系统论、控制 论、信息论 管理学经济学 计算机科学 运筹学 概率论与 数理统计 模糊数学高等代数 计算机仿真 系统工程的形成与发展系统工程的形成与发展-六个阶段六个阶段 产生军事运筹学（Military Operations Research）,也即军 事系统工程 英、美等国的反空 袭等军事行动 第二次世界

4、大战期间 2 运用SE，并推动了其发展美国研制原子弹的 产生军事运筹学（Military Operations Research）,也即军 事系统工程 英、美等国的反空 袭等军事行动 第二次世界 大战期间 2 运用SE，并推动了其发展美国研制原子弹的 “曼哈顿计划曼哈顿计划” 本世纪40年 代 曾经提出 本世纪40年 代 曾经提出系统分析系统分析（Systems analysis）概念，强调了其重要 性 美国空军建立兰德 （RAND）公司1945 （Systems analysis）概念，强调了其重要 性 美国空军建立兰德 （RAND）公司1945 正式使用系统工程（Systems Engin

5、eering）一词 正式使用系统工程（Systems Engineering）一词 美国Bell电话公司 开发微波通讯系统 采用系统方法，并取得巨大成功美国实施彩电开发 计划 1940 正式提出系统方法（Systems approach）的概念 美国发展与研究广 播电视 1930 1 重要理论与方法贡献重大工程实践或事 件 年代（份）阶段 美国Bell电话公司 开发微波通讯系统 采用系统方法，并取得巨大成功美国实施彩电开发 计划 1940 正式提出系统方法（Systems approach）的概念 美国发展与研究广 播电视 1930 1 重要理论与方法贡献重大工程实践或事 件 年代（份）阶段

6、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 40年代后 期到50年 代初期 3 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 40年代后 期到50年 代初期 3 系统工程学科形成的标志系统工程学科形成的标志H.Good和 R.E.Machol发表第一 部名为系统工程 的著作 1957 4 提出PERT（网络优化技 术），这是 H.Good和 R.E.Machol发表第一 部名为系统工程 的著作 1957 4 提出PERT（网络优化技 术），这是最早的系统工程 技术之一 最早的系统工程 技术之一。 美国

7、研制北极星导弹 潜艇 1958 表明系统工程的实用化和规 范化 R.E.Machol编著系 统工程手册 1965 为现代SE奠定了重要的数学 基础 美国自动控制学家 L.A.Zedeh提出 。 美国研制北极星导弹 潜艇 1958 表明系统工程的实用化和规 范化 R.E.Machol编著系 统工程手册 1965 为现代SE奠定了重要的数学 基础 美国自动控制学家 L.A.Zedeh提出“模糊 集合 模糊 集合”概念 使用了多种SE方法，其成功 极大地提高了SE的地位 美国实施 概念 使用了多种SE方法，其成功 极大地提高了SE的地位 美国实施“阿波罗阿波罗”登 月计划 1961- 1972 登

8、月计划 1961- 1972 系统工程的形成与发展系统工程的形成与发展-六个阶段六个阶段(续续) SE在国际上稳定发展、SE在国际上稳定发展、在中国的研究与应用达到高 潮 在中国的研究与应用达到高 潮 80年代6 SE的广泛应用在国际上达到高潮70年代 SE的应用开始 80年代6 SE的广泛应用在国际上达到高潮70年代 SE的应用开始从工程领域 进入到社会经济领域 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。 国际应用系统分析研究 所（IIASA）在维也纳 成立 19725 ，并 发展到了一个重要的新阶 段。 国际应用系统分析研究 所（IIASA）在维也纳 成立 19725

9、 系统工程的形成与发展系统工程的形成与发展-六个阶段六个阶段(续续) ?系统工程在我国的发展及应用系统工程在我国的发展及应用 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、 应用上的尝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。 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、 应用上的尝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

10、规模地研究与应用SE是从70年代末、 80年代初开始的。 ?1978年9月27日1978年9月27日，钱学森、许国志、王寿 报发表题为 ，钱学森、许国志、王寿 报发表题为“组织管理的技术组织管理的技术系统工程系统工程”的长篇 文章； 的长篇 文章； ?从1978年起，西安交大、天津大学、清 理工大学、大连理工大学等国内著名大学开始 第一批SE专业硕士研究生； 从1978年起，西安交大、天津大学、清 理工大学、大连理工大学等国内著名大学开始 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11月，中国系统工程学会在北京成立； ?1980年10月至1981年1

11、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 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） 系统工程 电视普及讲座（45讲）”，取得了良好的社会效果。，取得了良好的社会效果。 ?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（9大方面）取得了较 好的效果，如： 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（9大方面）取得了较 好的效果，如： ?人口问题的定量研究及应用人口问题的定量研究及应用（始于1

12、978年）宋健、（始于1978年）宋健、 ?2000年中国的研究(1983至1985年）、2000年中国的研究(1983至1985年）、 ?全国和地区能源规划全国和地区能源规划（始于1980年）、山西能源基（始于1980年）、山西能源基地地 ?全国人才和教育规划全国人才和教育规划（始于1983年）、教育部、（始于1983年）、教育部、 ?农业系统工程农业系统工程（始于1980年）、（始于1980年）、 ?区域发展战略区域发展战略（始于1982年）、自然经济区域（始于1982年）、自然经济区域 ?长三角 珠三角长三角 珠三角 ?投入产出表的应用投入产出表的应用（始于60年代和1976年）（始于6

13、0年代和1976年） ?军事系统工程军事系统工程（始于1978年）、（始于1978年）、 ?水资源的开发利用水资源的开发利用（始于1978年） 三峡工程 辅助决策（始于1978年） 三峡工程 辅助决策 ?90年代：系统工程与企业发展取得了重要成 就： 90年代：系统工程与企业发展取得了重要成 就： ?企业发展企业发展 ?转型时期我国改革开放的重大现实问题转型时期我国改革开放的重大现实问题 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、应急问题 ?管理科学、经济科学

14、和工程科学各种前沿问题管理科学、经济科学和工程科学各种前沿问题 ?落实科学发展观落实科学发展观 ?社会信息化变革社会信息化变革 ?重大投资和项目管理重大投资和项目管理 （一）（一）（一）（一）SESESESE的研究对象是大规模复杂系统的研究对象是大规模复杂系统的研究对象是大规模复杂系统 该类系统的主要特点有： 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、结构复杂规模庞大、结构复杂规模庞大、结构复杂规模庞大、结构复杂 ?属性及目标多样属性及目标多样属性及目标多样属性及目标多样 ?一般为人一般为人一般为人一般为人- - - -机系统（人本身是复杂）机系统（人本身是复杂）机系统（

15、人本身是复杂）机系统（人本身是复杂） ?经济性突出经济性突出经济性突出经济性突出 ?等等等等等等等等 二 系统工程的研究对象 （二）系统的概念 “系统”一词来源于拉丁语的systema，一般认为是“群”与 “集合”的意思。 “中国大百科全书”的定义：系统是由相互制约、相互 作用的一些部分组成的具有某种功能的有机整体。 钱学森 美国的韦氏（Webster）大辞典: “有组织的或被组 织化的整体；结合着的整体所形成的各种概念和原理的 结合；由有规则的相互作用、相互依赖的形式组成的诸 要素集合。” 日本的JIS（日本工业标准）: “许多组成要素保持有机 的秩序向同一目的的行动的集合体。” ?总之 系

16、统是由两个以上相互联系、相互作用的 要素所组成，具有特定功能、结构和环境的整 体。 1.1 系统的概念 二、系统的一般属性二、系统的一般属性 ?整体性整体性-强调系统研究必须是-强调系统研究必须是整体最优整体最优，不是要素 最优 ，不是要素 最优 ?关联性关联性-集合中要素之间的联系:-集合中要素之间的联系:空间结构、时序 、信息传递方式等 空间结构、时序 、信息传递方式等。 ?适应性适应性-系统多是-系统多是开放开放的，系统与外部（环境）之 间存在“输入”、“输出”、“约束”或“干扰” ；系统多为 的，系统与外部（环境）之 间存在“输入”、“输出”、“约束”或“干扰” ；系统多为动态动态的，它必须适应环境，进行调整。的，它必须适应环境，进行调整。 ?集合性-它是两个以上要素的集合性-它是两个以上要素的集合集合 ?层次性-要素之间的层次性-要素之间的从属关系从属关系，如企业、部门，如企业、部门 ?目的性-系统的构成或划分必须是有目的性-系统的构成或划分必须是有目标目标的，目标 可以有多个，可以是定性的或定量的 的