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1、系统工程1.2 系统工程系统工程 l1.2.1 系统工程的定义 l1.2.2 系统工程的特征l1.2.3 系统工程的形成与发展 l小结l作业1系统工程1.2 系统工程系统工程1.2.1 系统工程的定义系统工程的定义日本学者三浦武雄日本学者三浦武雄 认为：认为：系统工程与其它工程学的不系统工程与其它工程学的不同之点在于它是跨越许多学科的科学，而且是填补这些学科同之点在于它是跨越许多学科的科学，而且是填补这些学科边界空白的一种边缘学科。因为系统工程的目的是研制一个边界空白的一种边缘学科。因为系统工程的目的是研制一个系统，而系统不仅系统，而系统不仅涉及到工程学的领域，还涉及社会、经济涉及到工程学的领
2、域，还涉及社会、经济和政治等领域和政治等领域。所以为了适当地解决这些领域的问题，除了。所以为了适当地解决这些领域的问题，除了需要某些纵向技术外，还要有一种技术从横的方向把它们组需要某些纵向技术外，还要有一种技术从横的方向把它们组织起来，这种横向的技术就是系统工程。织起来，这种横向的技术就是系统工程。日日本本工工业业标标准准“运运筹筹学学术术语语”中中定定义义: : 系系统统工工程程学学是是为为了了最最优优地地达达到到系系统统目目标标而而对对系系统统的的构构成成要要素素、组组织织结构、信息流通和控制机构进行分析的技术。结构、信息流通和控制机构进行分析的技术。2系统工程1.2 系统工程系统工程1.
3、2.1 系统工程的定义系统工程的定义我国著名学者钱学森认为我国著名学者钱学森认为: : 系统工程是组织管理系统的规划、研究、设计、制造、试验与系统工程是组织管理系统的规划、研究、设计、制造、试验与使用的科学方法，是一种对所有系统都具有普遍意义的方法。使用的科学方法，是一种对所有系统都具有普遍意义的方法。3系统工程附：钱学森的系统观附：钱学森的系统观感性感性知识知识经经验验知识知识科学科学知识知识哲学哲学第三第三层次层次第二第二层次层次第一第一层次层次4系统工程附：钱学森的系统观（续附：钱学森的系统观（续1）钱学森提出的系统科学体系图钱学森提出的系统科学体系图 5系统工程 上世纪上世纪8080年
4、代时，日本科技代表团参观年代时，日本科技代表团参观“长征长征”火箭，回国火箭，回国后嘲笑中国工艺和产品粗糙落后，认为没有几件东西是日本不能后嘲笑中国工艺和产品粗糙落后，认为没有几件东西是日本不能生产。然而至今，日本最优秀的生产。然而至今，日本最优秀的22火箭平均两三枚就炸掉一火箭平均两三枚就炸掉一枚，技术指标虽优于中美，但是实用性能不佳。枚，技术指标虽优于中美，但是实用性能不佳。“长征长征”和和“神神舟舟”追求的并非追求的并非“单项最优单项最优”而是而是“整体最优整体最优”，这就是钱学森，这就是钱学森在中国大力提倡的系统工程（在中国大力提倡的系统工程（System EngineeringSys
5、tem Engineering）。）。中国航天中国航天工业正是在系统工程精神指导下，取得了瞩目成就。神六发射和工业正是在系统工程精神指导下，取得了瞩目成就。神六发射和回收成功，得益于全国的庞大系统工程网络，涉及全国二十多个回收成功，得益于全国的庞大系统工程网络，涉及全国二十多个省市的航空、航天、电子、兵器、舰船、冶金、食品、化学、科省市的航空、航天、电子、兵器、舰船、冶金、食品、化学、科研院校等。只有高超的协调能力才能做好系统工程，这是真正的研院校等。只有高超的协调能力才能做好系统工程，这是真正的大国和强国才能做到的。大国和强国才能做到的。 摘自摘自ttp:/ 系统工程系统工程1.2.1 系统
6、工程的定义（本书的定义）系统工程的定义（本书的定义）系统工程是在系统思想的指导下，系统工程是在系统思想的指导下，用近代数学方法和计算机工用近代数学方法和计算机工具来研究一般系统的分析、规划、开发、设计、组织、管理、具来研究一般系统的分析、规划、开发、设计、组织、管理、调整、控制、评价等问题，使系统整体最佳地实现预期目标的调整、控制、评价等问题，使系统整体最佳地实现预期目标的一门综合性的工程技术。一门综合性的工程技术。系统工程既是一个技术过程，由是一个管理过程。系统工程既是一个技术过程，由是一个管理过程。系统工程的研究对象：系统工程的研究对象：大型复杂的人工系统和复合系统；大型复杂的人工系统和复
7、合系统；系统工程的研究内容：系统工程的研究内容：组织协调系统内部各要素的活动，使各要素为组织协调系统内部各要素的活动，使各要素为实现整体目标发挥适当作用；实现整体目标发挥适当作用；系统工程的研究目的：系统工程的研究目的：实现系统整体目标最优化。实现系统整体目标最优化。因此，系统工程是一门现代化的组织管理技术，是特殊的工程技因此，系统工程是一门现代化的组织管理技术，是特殊的工程技术，是跨越许多学科的边缘科学。术，是跨越许多学科的边缘科学。7系统工程1.2 系统工程系统工程1.2.2 系统工程的特征系统工程的特征（1）整体性（系统性）整体性（系统性）（2）关联性（协调性）关联性（协调性）（3）综合
8、性（交叉性）综合性（交叉性）（4）满意性（最优性）满意性（最优性）8系统工程l常规工程学以自己特定的物质为对象，而系统工程则不限于某一特不限于某一特定的物质对象定的物质对象，各种自然的、生态的、人类的、企业的和社会的组织等都可以作为它的研究对象； l系统工程具有多学科综合性的特点，它不仅应用于自然科学，而且也要用到其他工程技术，如管理科学、经济学、社会学，乃至心理管理科学、经济学、社会学，乃至心理学、生态学和医学学、生态学和医学等知识； l常规工程学多着眼于技术的合理性，往往是利用组成元素的良好程度来确保和维持整个系统的总体功能。而系统工程则是从整个系统从整个系统的最优出发的最优出发，首先确定
9、整体的目标，然后再参照这个目标来决定各元素所必需的性能，并利用各元素间的巧妙联系和协调运转来实现总体目标。这样做往往更能提高整个系统的水平。 1.2 系统工程系统工程1.2.2 系统工程的特征系统工程的特征（系统工程与常规工程学的区别） 9系统工程1.2 系统工程系统工程1.2.3 系统工程的形成与发展系统工程的形成与发展系统工程的发展大致可以分为萌芽、发展和初步成熟三个系统工程的发展大致可以分为萌芽、发展和初步成熟三个时期时期 ：1萌芽时期（萌芽时期（20世纪世纪50年代以前）年代以前） 2发展时期（发展时期（20世纪世纪50年代至年代至60年代）年代） 3初步成熟时期（初步成熟时期（20世
10、纪世纪60年代以后）年代以后） 10系统工程1、萌芽时期（20世纪50年代以前）l美国贝尔电话公司首先使用了“系统工程（system engineering）”命名设计新系统（研究发展微波通信网）的科学方法。 1.2 系统工程系统工程1.2.3 系统工程的形成与发展系统工程的形成与发展11系统工程2、发展时期（20世纪50年代至60年代）1.2 系统工程系统工程1.2.3 系统工程的形成与发展系统工程的形成与发展l古德（A.H.Goode）和麦考尔（R.E.Machal）合作出版了第一本以“系统工程”命名的书 l兰德公司倡导“系统分析（System analysis）” l以泰勒（F.W.Ta
11、ylor,18561915）为代表的科学管理发展成了管理科学（Management Science） l1958年美国在北极星导弹的研制中，首先采用了计划评审技术（PERT），有效地推进了计划管理。 l阿波罗飞船登月成功 参加人员约42万，120所大学实验室，耗资240亿美元，1969年实现登月。在这个高科技系统下面，有众多的分系统，如：飞船系统、通讯系统和测试系统等等。这些分系统下面又包含无数小系统。实现总体最优。12系统工程3、当今系统工程的理论1.2 系统工程系统工程1.2.3 系统工程的形成与发展系统工程的形成与发展l耗散结构理论（dissipative structure theor
12、y) 1969；比利时统计物理学家；比利时统计物理学家I.普利高津研究远离平衡态的开放系统从无序到有普利高津研究远离平衡态的开放系统从无序到有序的演化规律的一种理论序的演化规律的一种理论l协同学（synergetics） 70年代初，联邦德国理论物理学家年代初，联邦德国理论物理学家 H.哈肯研究协同系统从无序到有序的演化哈肯研究协同系统从无序到有序的演化规律的新兴综合性学科规律的新兴综合性学科l超循环理论（hypercycle theory） 1971，德国生物物理学家，德国生物物理学家 M.艾根艾根 研究分子自组织的一种理论研究分子自组织的一种理论 13系统工程3、当今系统工程的理论(续)1
13、.2 系统工程系统工程1.2.3 系统工程的形成与发展系统工程的形成与发展l突变论（突变论（catastrophe theory） 60年代末，法国数学家年代末，法国数学家 R.托姆研究不连续现象的一个新兴数学分支，也是一般形态学的一种托姆研究不连续现象的一个新兴数学分支，也是一般形态学的一种理论，能为自然界中形态的发生和演化提供数学模型理论，能为自然界中形态的发生和演化提供数学模型l微分动力系统（微分动力系统（differential dynamical systems） 60年代初，年代初，S.斯梅尔、廖山涛（北大数学教授）所提出的，是系统科学的一个数学分支。主斯梅尔、廖山涛（北大数学教授
14、）所提出的，是系统科学的一个数学分支。主要研究随时间演变的动力系统的整体性质及其在扰动中的变化要研究随时间演变的动力系统的整体性质及其在扰动中的变化l分岔理论（分岔理论（bifurcation theory） 50年代，苏联学者年代，苏联学者A.A.安德罗诺夫等研究分岔现象的特性和产生机理的数学理论安德罗诺夫等研究分岔现象的特性和产生机理的数学理论 （早在（早在19世纪，世纪，C.雅可比、雅可比、H.庞加莱等人就已引进庞加莱等人就已引进“分岔分岔”概念）概念） 14系统工程3、当今系统工程的理论（续）1.2 系统工程系统工程1.2.3 系统工程的形成与发展系统工程的形成与发展复杂系统理论复杂系
15、统理论以非线性自组织理论为核心的系统理论（欧洲学派）以非线性自组织理论为核心的系统理论（欧洲学派）以圣菲研究所（以圣菲研究所（SFI）为代表的理论框架，其代表性理为代表的理论框架，其代表性理论是论是1994年霍兰提出的年霍兰提出的CAS（复杂适应系统）理论复杂适应系统）理论（美国学派）（美国学派）以开放的复杂巨系统理论为核心的理论体系（中国学以开放的复杂巨系统理论为核心的理论体系（中国学派）派）15系统工程4、系统工程在我国的应用1.2 系统工程系统工程1.2.3 系统工程的形成与发展系统工程的形成与发展l1955年，计划经济的需要，引进系统工程、运筹学l1956年中科院力学所建立了我国第一个
16、运筹学研究组l1960年中科院力学所与数学所成立数学与运筹学研究所l1962年钱学森开始倡导系统工程思想l19651975华罗庚在我国大力推广 “统筹法”，“优选法”。l文化大革命期间几乎停顿l1977年正式将系统工程列入国家重点研究项目l三峡工程 1993年开始施工准备，历经10年，涉及防洪、发电、航运、移民安置、生态环境、国防安全、区域经济发展等各个方面。16系统工程1.2 系统工程系统工程l小结系统工程不同于常规工程学，没有特定的研究对象，任何系统都可以作为系统工程的研究对象。随着自然、社会、经济的发展，系统工程也在不断的发展中。 17系统工程1.2 系统工程系统工程l作业什么是系统工程？ 了解系统工程的发展及相关的系统理论。 18
