系统工程学：第一章 系统与系统工程

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1、第一章第一章 系统与系统工程系统与系统工程 1.1系统的概念系统的概念 1.2系统工程与系统科学系统工程与系统科学 1.3系统工程方法论系统工程方法论 1.4系统的应用系统的应用第一节第一节 系统的概念系统的概念 系统是相互作用和相互依赖的若干组成部分（要系统是相互作用和相互依赖的若干组成部分（要素）组合而成的、具有特定功能的有机整体。素）组合而成的、具有特定功能的有机整体。系统具备三个条件：系统具备三个条件： （1）由两个以上的要素所组成；）由两个以上的要素所组成； （2）要素之间存在一定的有机联系；）要素之间存在一定的有机联系；（3）系统都有特定的功能。）系统都有特定的功能。1整整 体体

2、性性 系统的整体性主要表现为系统的整体功能，系统的整体性主要表现为系统的整体功能，系统的整体功能不是各组成要素功能的简单叠加，系统的整体功能不是各组成要素功能的简单叠加，也不是简单拼凑，而是呈现出各组成要素所没有也不是简单拼凑，而是呈现出各组成要素所没有的新功能。当低层次上的几个部分组成上一层次的新功能。当低层次上的几个部分组成上一层次时，一些新的功能也会涌现出来。系统各个部分时，一些新的功能也会涌现出来。系统各个部分组成一个整体后，系统整体功能大于其组成要素组成一个整体后，系统整体功能大于其组成要素功能的总和。功能的总和。“三个臭皮匠，赛过一个诸葛亮三个臭皮匠，赛过一个诸葛亮”。1.1.1系

3、统的特性系统的特性 是否多个要素凑在一起，其功能都一定大是否多个要素凑在一起，其功能都一定大 于部分功能之和呢？否！最典型的就是人们所说于部分功能之和呢？否！最典型的就是人们所说的的“一个和尚挑水吃，两个和尚抬水吃，三个和一个和尚挑水吃，两个和尚抬水吃，三个和尚没水吃尚没水吃”。 这是因为，这三个和尚没有形成一个这是因为，这三个和尚没有形成一个“系统系统”，这些这些“和尚要素和尚要素”相互不协调、不统一，才使得相互不协调、不统一，才使得集体运水的效果急减。这就说明，要使得整体的集体运水的效果急减。这就说明，要使得整体的功能大于部分功能之和，组成该整体的各要素必功能大于部分功能之和，组成该整体的

4、各要素必须协调统一。须协调统一。也就是说，系统的功能，也与要素间的关系，即也就是说，系统的功能，也与要素间的关系，即系统的结构有关。系统的结构有关。1.1.1系统的特性系统的特性2集集 合合 性性1.1.1系统的特性系统的特性 系统的集合性是指由两个或两个以可相互区别系统的集合性是指由两个或两个以可相互区别的对象（要素）组成的系统。的对象（要素）组成的系统。1.1.1系统的特性系统的特性3相相 关关 性性 系统内的各要素是相互作用而又相互联系的。系统内的各要素是相互作用而又相互联系的。系统中任一要素与该系统中其他要素是相互关联系统中任一要素与该系统中其他要素是相互关联又相互制约的，它们之间的某

5、一要素如果发生了又相互制约的，它们之间的某一要素如果发生了变化，则其他关联的要素也要跟着相应的改变和变化，则其他关联的要素也要跟着相应的改变和调整，从而保持系统整体的最佳状态。调整，从而保持系统整体的最佳状态。相关性包括：系统内部各要素间；要素与系统整相关性包括：系统内部各要素间；要素与系统整体间；系统与环境间的有机联系。体间；系统与环境间的有机联系。如不存在相关性，众多的要素如同一盘散沙，只如不存在相关性，众多的要素如同一盘散沙，只是一个集合，而不是一个系统。是一个集合，而不是一个系统。1.1.1系统的特性系统的特性4层层 次次 性性 一个大的系统，包含很多层次，上下层之间是一个大的系统，包

6、含很多层次，上下层之间是包含与被包含的关系，或领导和被领导的关系。包含与被包含的关系，或领导和被领导的关系。如：行政系统，军队，企业。如：行政系统，军队，企业。按层次性可以把企业内部系统分层次建立生产、按层次性可以把企业内部系统分层次建立生产、销售、财务、人事四个二级子系统，再运用系统销售、财务、人事四个二级子系统，再运用系统工程的方法研究各个子系统，探讨它们如何为企工程的方法研究各个子系统，探讨它们如何为企业的利益目标服务。业的利益目标服务。1.1.1系统的特性系统的特性5目目 的的 性性 目的性是系统存在的条件。开发系统工程项目目的性是系统存在的条件。开发系统工程项目的首要工作是确定系统的

7、目的性。的首要工作是确定系统的目的性。任何一个系统都有它的目的，否则，也就失去了任何一个系统都有它的目的，否则，也就失去了这个系统存在的价值和意义。例如，生物系统的这个系统存在的价值和意义。例如，生物系统的目的性就是增殖个体、繁衍物种、保存生命；目的性就是增殖个体、繁衍物种、保存生命；同样，人造系统也有它的目的性，如企业的经营同样，人造系统也有它的目的性，如企业的经营目的，就是以最少的资源消耗去取得最大的经济目的，就是以最少的资源消耗去取得最大的经济效益。运输系统的目的，就是为国民经济的发展效益。运输系统的目的，就是为国民经济的发展提供运输服务。提供运输服务。 系统的目的性人们根据实践的需要而

8、确定系统的目的性人们根据实践的需要而确定的，人造系统是具有目的，而且不是单一的的，人造系统是具有目的，而且不是单一的目的性。系统的目的性要求人们正确的确定目的性。系统的目的性要求人们正确的确定系统的目标，从而用各种手段把系统导向预系统的目标，从而用各种手段把系统导向预定的目标，达到系统整体最优的目的。定的目标，达到系统整体最优的目的。1.1.1系统的特性系统的特性1.1.1系统的特性系统的特性6环环 境境 适适 应应 性性 坚持环境适应性原则，就是说不仅要注坚持环境适应性原则，就是说不仅要注意系统内各要素之间相关性的调节，而且要意系统内各要素之间相关性的调节，而且要考虑系统与环境的关系，只有系

9、统内部和外考虑系统与环境的关系，只有系统内部和外部相互协调和统一，才能全面发挥系统的整部相互协调和统一，才能全面发挥系统的整体功能。体功能。1.1.1系统的特性系统的特性下面，我们来看一个实例：下面，我们来看一个实例： 例例1-1： 城市交通综合系统城市交通综合系统 城市交通综合系统是一个庞大的动态系城市交通综合系统是一个庞大的动态系统，它本身的状态是随时间变化而变化的。统，它本身的状态是随时间变化而变化的。其结构如下图所示：其结构如下图所示：1.1.1系统的特性系统的特性城市交通综合系统城市交通综合系统 交通环境条件交通环境条件 道路交通条件道路交通条件路路段段交交通通系系统统路路口口交交通

10、通系系统统交交通通设设施施系系统统行行人人交交通通系系统统公公共共交交通通系系统统交交通通管管理理系系统统公公共共场场所所分分布布居居民民住住宅宅分分布布公公交交站站点点分分布布停停车车场场分分布布企企事事业业单单位位分分布布第三产业网点分布1.1.1系统的特性系统的特性 从图可以看出，城市交通系统具有以下四个特性：从图可以看出，城市交通系统具有以下四个特性： 整体性整体性 城市交通系统是由人、车、道路、设施、管理、环境等许多城市交通系统是由人、车、道路、设施、管理、环境等许多子系统组成的综合性整体，各子系子系统组成的综合性整体，各子系 统从属于这个整体，而整个城市交通系统又是更庞大的城市统从

11、属于这个整体，而整个城市交通系统又是更庞大的城市系统中的子系统。系统中的子系统。 相关性相关性 城市交通系统内部各子系统、各子系统要素之间是有机联城市交通系统内部各子系统、各子系统要素之间是有机联系、相互依存又相互作用的。系、相互依存又相互作用的。 目的性目的性 城市交通系统具有特定的目的。这就是：为人们从事各种活动城市交通系统具有特定的目的。这就是：为人们从事各种活动提供必要的物质条件和空间活动条件，并达到安全、快速、高提供必要的物质条件和空间活动条件，并达到安全、快速、高效、舒适的目的。效、舒适的目的。 环境适应性环境适应性 城市交通系统处于社会环境之中，受周围环境的影响和制城市交通系统处

12、于社会环境之中，受周围环境的影响和制约，并与周围环境相协调。约，并与周围环境相协调。1.1.2系统的分类系统的分类1、 自然系统和人造系统自然系统和人造系统 自然系统是自然物形成的系统，它的特点是自然形自然系统是自然物形成的系统，它的特点是自然形成的；（如海洋系统、大气系统、矿藏系统等）成的；（如海洋系统、大气系统、矿藏系统等） 人人 造系统是为了达到人类所需的目的而由人类设造系统是为了达到人类所需的目的而由人类设计和制造的系统；（如矿山开采系统、科学试验的风洞计和制造的系统；（如矿山开采系统、科学试验的风洞系统等）系统等）2、实体系统和概念系统、实体系统和概念系统 实体系统是以矿物、能源、机

13、械等实体组成的系统；实体系统是以矿物、能源、机械等实体组成的系统；（如电力系统、机械系统等）（如电力系统、机械系统等） 概念系统是由概念、原理、原则、方法、制度程概念系统是由概念、原理、原则、方法、制度程序等观念性的非物质实体组成的系统；（如科技体系、序等观念性的非物质实体组成的系统；（如科技体系、法律系统等）法律系统等）1.1.2系统的分类系统的分类 3、静态系统和动态系统、静态系统和动态系统 静态系统是其固有状态参数不随时间改变静态系统是其固有状态参数不随时间改变的系统，没有既定的相对输入和输的系统，没有既定的相对输入和输 出；出；(如车如车间平面布置系统、城市规划布局等）间平面布置系统、

14、城市规划布局等） 动态系统是系统状态变量随时间而改变的动态系统是系统状态变量随时间而改变的系统，也就是把系统的状态变量作为时间的函系统，也就是把系统的状态变量作为时间的函数而表现出来的系统；（如工厂的库存）数而表现出来的系统；（如工厂的库存）1.1.2系统的分类系统的分类 4、可控系统和不可控系统、可控系统和不可控系统 从系统和人为关系上看，凡是根据一定目的，能够从系统和人为关系上看，凡是根据一定目的，能够改变其状态的系统称为可控系统，否则和称为不可控系改变其状态的系统称为可控系统，否则和称为不可控系统。例如计算机控制的现代机械加工生产过程的自动控统。例如计算机控制的现代机械加工生产过程的自动

15、控制系统是可控系统，宇宙系统是不可控系统。制系统是可控系统，宇宙系统是不可控系统。 5、封闭系统和开放系统、封闭系统和开放系统 封闭系统是指该系统与环境之间没有物质、能量和封闭系统是指该系统与环境之间没有物质、能量和信息的交换；信息的交换； 开放系统是指系统与环境之间具有物质、能量与信开放系统是指系统与环境之间具有物质、能量与信息交换的系统；（如生态系统、商业系统等）息交换的系统；（如生态系统、商业系统等） 提问：谁提问：谁将下面的概念图具体化将下面的概念图具体化 ？1.1.2系统的分类系统的分类1.1.2系统的分类系统的分类 6、简单系统、简单巨系统和复杂巨系统、简单系统、简单巨系统和复杂巨

16、系统1.1.2系统的分类系统的分类 大系统和小系统之间无明显的界限之大系统和小系统之间无明显的界限之分。一般认为：大系统具有结构复杂、规分。一般认为：大系统具有结构复杂、规模庞大、变量众多、功能综合多样等特征。模庞大、变量众多、功能综合多样等特征。如国民经济体系、生物学、经济、社会学如国民经济体系、生物学、经济、社会学领域中的系统。领域中的系统。1.1.3 系统的结构和功能系统的结构和功能系系 统统 的的 结结 构构11、结构的定义、结构的定义 各组成要素之间的相互联系、相互作用的方各组成要素之间的相互联系、相互作用的方式或秩序，即各要素之间在时间或空间上排列和式或秩序，即各要素之间在时间或空

17、间上排列和组合的具体形式。组合的具体形式。2、系统结构的特性、系统结构的特性 1)1)稳定性稳定性 系统总是趋于保持某一状态。由于系统受到系统总是趋于保持某一状态。由于系统受到外界环境的干扰，有可能使系统偏离某一状态而外界环境的干扰，有可能使系统偏离某一状态而产生不稳定，但是干扰消除，系统又恢复到原来产生不稳定，但是干扰消除，系统又恢复到原来的状态，继续出现稳定。的状态，继续出现稳定。 2)2)层次性层次性1.1.3 系统的结构和功能系统的结构和功能 3)3)开放性开放性 系统世界中任何系统结构都不是绝对封闭和系统世界中任何系统结构都不是绝对封闭和绝对静态的，任何系统总存在与环境中，总与外绝对

18、静态的，任何系统总存在与环境中，总与外界进行能量、物质、信息的交换。系统的结构在界进行能量、物质、信息的交换。系统的结构在这种交换中由量变到质变。这种交换中由量变到质变。 4)4)相对性相对性 系统结构的层次性决定了系统结构和要素之系统结构的层次性决定了系统结构和要素之间的相对性。高一级的结构层次对低一级的结构间的相对性。高一级的结构层次对低一级的结构层次有着较大的制约性，而低一级结构也反作用层次有着较大的制约性，而低一级结构也反作用于高一级的结构层次于高一级的结构层次系系 统统 的的 功功 能能2 1、功能的定义、功能的定义 把系统与外部环境相互作用所反映的能力称为系统的功把系统与外部环境相

19、互作用所反映的能力称为系统的功能，体现了一个系统与外部环境之间物质、能量和信息的输能，体现了一个系统与外部环境之间物质、能量和信息的输入与输出的转换关系。入与输出的转换关系。 系统工程的任务在于提高系统的功能，特别是系统的处系统工程的任务在于提高系统的功能，特别是系统的处理或转换的效率，即在一定的输入条件下，输出越多越好；理或转换的效率，即在一定的输入条件下，输出越多越好；或在一定的输出条件下，输入越少越好。或在一定的输出条件下，输入越少越好。1.1.3 系统的结构和功能系统的结构和功能1.1.3 系统的结构和功能系统的结构和功能2、系统功能的特性、系统功能的特性 1 1）易变性）易变性 一个

20、系统对外部条件发挥功能，总要遵循一定一个系统对外部条件发挥功能，总要遵循一定的规律，随着环境条件的不同，将相应的引起系的规律，随着环境条件的不同，将相应的引起系统功能的变化。统功能的变化。 2) 2) 相对性相对性 在一个大系统内部，其要素之间的相互作用本在一个大系统内部，其要素之间的相互作用本来是属于结构关系，但如果把每个要素或子系统来是属于结构关系，但如果把每个要素或子系统作为一个整体来考察，则子系统之间均相互作用作为一个整体来考察，则子系统之间均相互作用又转化为独立子系统之间的功能关系。又转化为独立子系统之间的功能关系。1.1.3 系统的结构和功能系统的结构和功能结结 构构 和和 功功

21、能能 的的 关关 系系3（1）系统的结构决定系统的功能）系统的结构决定系统的功能（2）功能具有相对的独立性）功能具有相对的独立性 （3）功能对结构具有巨大的反作用）功能对结构具有巨大的反作用 结构决定功能，功能对结构有反作用，它们相互作用结构决定功能，功能对结构有反作用，它们相互作用而又相互转化。而又相互转化。1.1.3 系统的结构和功能系统的结构和功能思思 考考 讨讨 论论 题题1、选择一个你所熟悉的系统问题说明：、选择一个你所熟悉的系统问题说明：(1)系统的功能及其要素；系统的功能及其要素；(2)系统的环境及输入、输出；系统的环境及输入、输出；(3)系统的结构；系统的结构；(4)系统的功能

22、与结构、环境的关系。系统的功能与结构、环境的关系。2.结合系统工程应用领域，说明系统工结合系统工程应用领域，说明系统工程在你所学专业领域的可能应用及其前程在你所学专业领域的可能应用及其前景。景。第二节第二节 系统工程与系统科学系统工程与系统科学1231.2.1系统工程的定义和特点1.2.2系统工程的形成和发展1.2.3系统科学体系1.2.1 系统工程的定义和特点系统工程的定义和特点1.2.1.1系统工程的定义 钱学森：学森：“系系统工程是工程是组织管理系管理系统的的规划、研究、划、研究、设计、制造、制造、实验和使用的科和使用的科学方法学方法” ，“系系统工程是一工程是一门组织管理技管理技术”。

23、 定定义: 系系统工程是从系工程是从系统的整体出的整体出发，按，按既定的目既定的目标合理合理规划、划、设计、试验、建造、建造实施、管理和控制系施、管理和控制系统，使其达到最，使其达到最优的工程的工程技技术。 1. 1.2.1.2 2.1.2 系统工程的特点系统工程的特点 （1）系）系统工程与工程与传统工程技工程技术的主要区的主要区别 1)概念不同：概念不同：“软件的工程件的工程” “工工程的工程程的工程” 2)对象不同：以象不同：以“系系统”为研究的研究的对象象 3)任任务不同：整体最不同：整体最优化化 4)方法不同：系方法不同：系统科学方法数学科学方法数学运筹学模型运筹学模型 实验 5)人人

24、员素素质不同不同 “”型人才型人才1.2.1 系统工程的定义和特点系统工程的定义和特点1.2.1 系统工程的定义和特点系统工程的定义和特点 （2）系）系统工程的一般特点工程的一般特点 1) 研究思路的整体化研究思路的整体化 就是既把所要研究的就是既把所要研究的对象看成是一个系象看成是一个系统整体，又把研究整体，又把研究对象的象的过程看成程看成 是一个整是一个整体。体。 2) 应用方法的用方法的综合化合化 系系统工程工程强调综合运用各个学科和各个合运用各个学科和各个技技术领域内所域内所获得的成就和方法，得的成就和方法， 使得各种使得各种方法相互配合，达到系方法相互配合，达到系统整体最整体最优化。

25、化。 3)组织管理上的科学化、管理上的科学化、现代化代化阶段年代（份）重大工程实践或事件重要理论与方法贡献I1930美国发展与研究广播电视正式提出系统方法（Systems approach）的概念1940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（Systems Engineering）一词II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（Military Operations Research）,也即军事系统工程本世纪40年代美国研制原子弹的“曼哈顿计划”运用SE，并推动了其发展1945美国空军建立兰德（RAND）公司

26、曾经提出系统分析（Systems analysis）概念，强调了其重要性1.2.2 系统工程的发展与展望系统工程的发展与展望IV1957H.Good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1958美国研制北极星导弹潜艇提出PERT（网络优化技术），这是最早的系统工程技术之一。1965R.E.Machol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L.A.Zedeh提出“模糊集合”概念为现代SE奠定了重要的数学基础1961-1972美国实施“阿波罗”登月计划使用了多种SE方法，其成功极大地提高了SE的地位III40年代后期到50年代初期运筹学的广

27、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V1972国际应用系统分析研究所（IIASA）在维也纳成立SE的应用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。70年代SE的广泛应用在国际上达到高潮VI80年代SE在国际上稳定发展、在中国的研究与应用达到高潮1.2.2 系统工程的发展与展望系统工程的发展与展望1.2.2 系统工程的发展与展望系统工程的发展与展望 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，在许多领域和方面取得了较好的效果，如：人口问题的定量研究及应用（始于1978年）、2000年中国的研究(1983至1985

28、年）、全国和地区能源规划（始于1980年）、全国人才和教育规划（始于1983年）、农业系统工程（始于1980年）、区域发展战略（始于1982年）、投入产出表的应用（始于60年代和1976年）、军事系统工程（始于1978年）、水资源的开发利用（始于1978年）等。 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，随着全球一体化的发展，如何面对全球市场竞争，使企业立于不败之地，更要求我们用系统工程的方法研究市场，研究企业。1.2.3系统科学体系系统科学体系 我我国国著著名名科科学学家家钱钱学学森森提提出出了了一一个

29、个清清晰晰的的现现代代科科学学技技术术的的体体系系结结构构，认认为为从从应应用用实实践践到到基基础础理理论论，现现代代科科学学技技术术可可以以分分为为四四个个层层次次：首首先先是是工工程程技技术术这这一一层层次次，然然后后是是直直接接为为工工程程技技术术提提供供理理论论基基础础的的技技术术科科学学这这一一层层次次，再再就就是是基基础础科科学学这这一一层层次次，最最后后通通过过进进一一步步综综合合、提提炼炼达达到到最最高高概括的马克思主义哲学。如图所示。概括的马克思主义哲学。如图所示。马克思主义哲学自然科学数 学社会科学工程技术技术科学，运筹 ，控制论 ，信息论1.2.3系统科学体系系统科学体系

30、1.2.3系统科学体系系统科学体系 系系统统工工程程是是把把自自然然科科学学和和社社会会科科学学的的某某些些思思想想、理理论论、方方法法、策策略略和和手手段段等等根根据据总总体体协协调调的的需需要要，有有机机地地联联系系起起来来，把把人人们们的的生生产产、科科研研、经经济济和和社社会会活活动动有有效效地地组组织织起起来来，应应用用定定量量和和定定性性分分析析相相结结合合的的方方法法和和计计算算机机等等技技术术工工具具，对对系系统统的的构构成成要要素素、组组织织结结构构、信信息息交交换换和和反反馈馈控控制制等等功功能能进进行行分分析析、设设计计、制制造造和和服服务务，从从而而达达到到最最优优设设

31、计计、最最优优控控制制和和最最优优管管理理的的目目的的，以以便便最最充充分分地地发发挥挥人人力力、物物力力和和信信息息的的潜潜力力，通通过过各各种种组组织织管管理理技技术术，使使局局部部和和整整体体之之间间的的关关系系协协调调配配合，以实现系统的综合最优化。合，以实现系统的综合最优化。第三节第三节 系统工程方法论系统工程方法论1.3.1 系统工程的构思原则1.3.2 硬系统工程方法论硬系统工程方法论1.3.3 软系统工程方法论（切克软系统工程方法论（切克兰德方法）兰德方法）1.3.4 系统方法论的发展系统方法论的发展12341.3.1 系统工程的构思原则 （1）由粗到细原则）由粗到细原则 （2

32、）相互结合原则）相互结合原则 （3）定性分析与定量分析相结合原）定性分析与定量分析相结合原则则 （4）分解、协调和综合原则）分解、协调和综合原则1.3.1 系统工程的构思原则1.3.2 硬系统工程方法论硬系统工程方法论 霍尔三维结构霍尔三维结构A.D.Hall, 1969 知识维（知识维（K K）运筹学控制论社会科学工程技术逻辑维（逻辑维（L）规划阶段设计阶段分析阶段运筹阶段实施阶段运行阶段更新阶段时间维时间维(T)摆明问题系统设计方案综合模型化实施计划决策最优化一、时间维一、时间维 规划阶段规划阶段 制定方案阶段制定方案阶段开发研究阶段开发研究阶段生产制造阶段生产制造阶段安装实施阶段安装实施

33、阶段运行作业阶段运行作业阶段改进更新阶段改进更新阶段1.3.2 硬系统工程方法论硬系统工程方法论 方案选择（最优化）方案选择（最优化） 发方案决定发方案决定实施计划实施计划 二、逻辑维 讨论系统工程所需经历的每一个阶段中思考问题、讨论系统工程所需经历的每一个阶段中思考问题、解决问题的思维程序。解决问题的思维程序。 明确问题明确问题 系统指标设计系统指标设计系统方案综合系统方案综合系统分析系统分析 三、知识维三、知识维 知识维就是为完成上述各阶段、各步骤所需要的知识和知识维就是为完成上述各阶段、各步骤所需要的知识和各种专业技术。各种专业技术。1.3.2 硬系统工程方法论硬系统工程方法论1.3.3

34、 软系统工程方法论（切克兰德方法）软系统工程方法论（切克兰德方法）问题及其环境的问题及其环境的 识别与表达识别与表达建立概念模型建立概念模型(目标系统概念化目标系统概念化)问题问题定义定义比较比较寻求改善途径寻求改善途径选择选择设计设计实施实施评估评估两种方法论的比较两种方法论的比较u霍尔三维结构与切克兰德方法论均为系统工程方霍尔三维结构与切克兰德方法论均为系统工程方法论，均以问题为起点，均具有相应的逻辑过程。法论，均以问题为起点，均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：在此基础上，两种方法论主要存在以下不同点： u (1)霍尔三维结构主要以工程系统为研究对象，霍尔三维

35、结构主要以工程系统为研究对象，而切克兰德方法更适合于对社会经济和经营管理而切克兰德方法更适合于对社会经济和经营管理等等“软软”系统问题的研究。系统问题的研究。 u (2)前者的核心内容是优化分析，而后者的核心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。内容是比较学习。 u (3)前者更多关注定量分析方法，而后者比较强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调定性或定性与定量有机结合的基本方法1.3.4 系统方法论的发展系统方法论的发展u在中国科学家在中国科学家钱学森、学森、许国志及美国国志及美国华裔裔专家李家李耀滋等人的工作基耀滋等人的工作基础上，中

36、国系上，中国系统工程工程专家家顾基基发和英国和英国华裔裔专家朱志昌于家朱志昌于9090年代中期提出了年代中期提出了物物理理事理事理人理人理( (WSR)WSR)系系统方法方法论。物理主要涉及物。物理主要涉及物质运运动的机理，通常要用到自然科学知的机理，通常要用到自然科学知识，主要，主要回答回答这个个“物物”是什么，它需要的是真是什么，它需要的是真实性；事性；事理是做事的道理，主要解决如何去安排理是做事的道理，主要解决如何去安排这些事物，些事物，通常用到管理科学方面的知通常用到管理科学方面的知识，主要回答怎，主要回答怎样去去做；做； 人理是做人的道理，人理是做人的道理，处理任何事和物都离不开人支

37、理任何事和物都离不开人支做，以及由人来判断做，以及由人来判断这些事和物是否得当，通常要用到人些事和物是否得当，通常要用到人文社会科学的知文社会科学的知识，主要回答，主要回答应当如何。当如何。WSRWSR作作为一个一个统一的工作一的工作过程，可由理解程，可由理解领导意意图、调查分析、形成目分析、形成目标、建立模型、建立模型、协调关系、提出建关系、提出建议等六个步等六个步骤来构成。在来构成。在应用用WSRWSR方法方法论时通常通常还需要遵循参与、需要遵循参与、综合集成、人合集成、人机机结合且以人合且以人为主、迭代和学主、迭代和学习等主要原等主要原则。该方法方法论已在水已在水资源管理、商源管理、商业

38、标准体系制定、商准体系制定、商业综合自合自动化化评价、海价、海军武器系武器系统评价、新疆地区可持价、新疆地区可持续发展、高技展、高技术开开发区区评价、价、飞行器安全性、行器安全性、劳动力市力市场评估、科研周估、科研周转金金评价等价等系系统分析分析问题中得到中得到应用用。 1.3.4 系统方法论的发展系统方法论的发展WSR 系统方法论系统方法论 物理物理事理事理人理人理道理道理物物质质世世界界法法则则、规则的理论规则的理论管管理理和和做做事事的的理论理论人人、纪纪律律、规规范范的理论的理论对象对象客观物质世界客观物质世界组织、系统组织、系统人人、群群体体、关关系系、智慧智慧着着 重重点点是是什什

39、么么?(?(功功能能分析分析) )怎怎样样做做?(?(逻逻辑辑分析分析) )应应当当怎怎样样做做?(?(人人文分析文分析) )原则原则诚诚实实、追追求求真真理理，尽可能正确尽可能正确协协调调、有有效效率率，尽可能平滑尽可能平滑人人性性、有有效效果果，尽可能灵活尽可能灵活需需 要要的的 知知识识自然科学自然科学管理科学管理科学 系统科学系统科学人文知识人文知识 行为科学行为科学第四节第四节 系统工程应用案例系统工程应用案例-都江堰都江堰u岷江，是长江所有支流中流量最大的一条江。大流量从数百公里崇山峻岭之中奔腾而下，简直就是一头巨兽，从海拔数千米的山地，在今都江堰地区进入海拔只有几百米的成都平原，

40、后果不堪设想，却被都江堰轻轻收拾，切割成两条江，其中一条通过宝瓶口乖乖的进入成都。灌县玉玉垒垒山山都都江江堰堰修修建建前前灌灌县县一一带带岷江都江堰水利工程在四川省岷江中游，它是由渠首和渠道两大部分组成，都江堰水利工程在四川省岷江中游，它是由渠首和渠道两大部分组成，渠首工程包括都江鱼嘴、飞沙堰和宝瓶口三部分，都江鱼嘴是建在岷江渠首工程包括都江鱼嘴、飞沙堰和宝瓶口三部分，都江鱼嘴是建在岷江中流的分水建筑工程，它把岷江一分为二，东边的叫内江，供灌溉渠用中流的分水建筑工程，它把岷江一分为二，东边的叫内江，供灌溉渠用水；两边的的叫外江，是岷江正流，内江水通过宝瓶中流入密如蛛网的水；两边的的叫外江，是岷

41、江正流，内江水通过宝瓶中流入密如蛛网的渠道系统。都江堰水利工程是一个以灌溉为主兼有防洪、运输功效的综渠道系统。都江堰水利工程是一个以灌溉为主兼有防洪、运输功效的综合水利工程。它的建成既解除了岷江泛滥之灾，又便利了航运，并灌溉合水利工程。它的建成既解除了岷江泛滥之灾，又便利了航运，并灌溉农田农田300万亩，使成都平原成为万亩，使成都平原成为“水旱从人，不知饥馑水旱从人，不知饥馑”、旱涝保收的、旱涝保收的“天府之国天府之国”。它可谓是中国水利史上的颗明珠。李冰也由此得到了人民。它可谓是中国水利史上的颗明珠。李冰也由此得到了人民的尊敬，有诗称赞李冰的功绩胜过大禹：的尊敬，有诗称赞李冰的功绩胜过大禹：

42、“始知李太守，伯禹亦不如始知李太守，伯禹亦不如”。岷 江岷 江 都江堰示意图内江内江外江外江宝瓶口宝瓶口离堆离堆飞沙堰飞沙堰分水堤都江堰由分水堤、都江堰由分水堤、宝瓶口和飞沙堰宝瓶口和飞沙堰三部分组成。外三部分组成。外江是正流，可排江是正流，可排洪通航；内江供洪通航；内江供灌溉，江水通过灌溉，江水通过宝瓶口流入成都宝瓶口流入成都平原。当内江水平原。当内江水流过大时，江水流过大时，江水漫过飞沙堰，流漫过飞沙堰，流入外江。都江堰入外江。都江堰能灌溉农田能灌溉农田300万亩。万亩。都江堰水系图谱堰：堰：挡水堤坝挡水堤坝“我以为，中国历史我以为，中国历史上最激动人心的工上最激动人心的工程不是长城，而是程不是长城，而是 都江堰都江堰。 ”水利工程水利工程水利工程都江堰灌溉成都平原將岷江分為內外的都江魚嘴活動調節水堤