第一章系统工程概论_农业系统工程解析
农业系统工程复习参考题及答案
复习参考题1、农业系统工程的概念和任务？2、农业系统工程：运用系统学的思想和理论、工程学的方法, 研究农业系统结构与功能、运行原理, 制定宏观农业决策与专业农业决策, 建立农业综合体系和技术体系。
农业系统任务：1.阐明农业系统的结构与功能，系统的整体运行原理。
即建立农业系统理论；2.阐述农业系统的研究方法。
即建立系统方法；3.阐述农业经营与农业技术、农业环境的关系。
即制定农业宏观决策与专业决策。
列举1-2个世界震惊的系统工程应用事件？1、20世纪四十年代, 贝尔电话公司首先使用“系统工程”这个名称, 并在设计电话自动交换机等项工作中开始使用系统工程方法。
2.几乎同时, 美国运用系统工程方法实施第一颗原子弹的“曼哈顿”计划。
3.20世纪六十年代阿波罗登月计划的实现则是正式运用系统工程方法的伟大胜利。
3、系统论包括哪几个主要观点？系统论：认为自然界、社会界各种事物广泛地以系统的形式存在, 系统具有整体性的功能, 整体性功能大于各要素功能之和。
系统论、耗散结构理论、信息论、控制论、灰色系统理论创始人？系统论: 奥地利理论生物学家贝塔朗菲耗散结构理论: 比利时普里高津提出信息论: 美国坎农提出控制论: 美国维纳创立灰色系统理论: 华中科技大学邓聚龙提出。
农业的概念？包括哪些部门和要素？农业：是人类对植物、动物进行种植、饲养, 并将其产品为人类利用的一种综合性产业。
农业所包含的范围可以概括为三个层次、八个部门。
4、农业结构研究的任务和准则？5、农业结构方面的研究任务是: （1）纵向协调不同层次各子系统的关系；（2）横向协调同一层次各子系统的关系；（3）总体协调整个农业系统的关系。
准则: 总体最优化是评价结构优劣的唯一标准。
6、农业系统功能分析要解决两个重要问题？各用什么方法去解决？要解决两个重要问题: （1）同一级子系统在实现上一层系统功能中所起的作用；第一个问题可用计算功能评价系数方法解决。
（2）不同层次子系统在实现系统整体功能中的作用。
《农业工程概论》8章(修改)
§3 系统工程的基本逻辑过程和方法
1969年，美国的学者霍尔（A· Hall）提出了系统“三 D· 维结构模型”
P206.图8-3 把系统工程工作按时间维、逻辑维、各分7个阶段， 形成平面交叉网络联系，用知识维说明所需要的学科 知识。 下面介绍的逻辑过程和方法，主要以逻辑维为基础 加以扩充。
系统描述——了解和认识所研究的系统。
（1）明确问题，建立层次结构——把影响因素分 成不同层次 P207.图8-5 （2）分层次建立判断矩阵——以矩阵形式表达每层 次因素的相对重要程度（P207.A-B判断矩阵）；
并且规定，Bi比Bj对A而言：
i 1 — —同等重要（含 j） 3 — —稍微重要 5 — —明显重要 7 — —很重要 9 — —极其重要
（※ 包括对象、工程装备/技术和管理等）。
§2 系统工程、农业系统工程
一、系统工程及其发展过程 是一般系统的组建和运行的工程技术。 （※ △ 系统工程——以一般系统为对象，为特 定目的对其进行规划设计、组织管理、试验评价 等一系列方法与技术。）
※ 工程——服务于某个特定目的的各项工作的总体。
1930年前后，贝塔朗菲（生物学家）通过生物学 的研究和观察，提出了一般系统论——各种表面极 不相同的领域（自然界和社会的），存在着某种共 性。为系统工程的产生作了准备。
第八章 农业系统工程
§1 系统、农业系统、农业工程系统
一、系统概念
（一）系统—— 是由若干相互依赖、相互制约的部分组 成的具有特定功能的有机整体。 P198 系统的5个基本含义：
①整体目标和功能； ②系统的环境—— 影响系统目标与功能，但不受系统控制； ③系统的资源（组成）——
特别注意系统演化过程中能增长的资源（如人的智能） ④子系统及其活动、目标和功能—— ⑤系统的管理——
系统工程概述
系统工程概述摘要：系统工程的主要内容包括系统分析、系统设计、系统模型化、系统的最优化、系统的组织管理、系统评价、系统预测与决策等。
其基本任务是研究系统模型化、系统优化和系统评价。
为了实现和完成系统目标及任务，系统工程在其方法论的思想下要运用一定的具体方法与手段，及系统工程技术。
常用的系统工程技术有系统辨识技术、系统组织管理技术、系统模型化技术、系统优化技术、系统评价技术、系统预测技术、大系统的分解协调技术、系统决策技术，等等。
以下主要介绍系统工程的计划、管理及评估。
关键词：系统工程的开发、系统工程的管理及风险、系统工程的评估。
一、系统工程的开发过程一个典型重要系统的开发，展示出下列特性：1、是一项复杂工作2、它满足重要用户的需求3、它通常需要几年时间来完成4、它有许多的相关任务组成5、它包括几个不同学科6、它通常要有几个组织来实施7、它有特定的日程进度和预算（一）、系统的生命周期“系统的生命周期”这个名称，通常用来指一个新系统从概念起，经过开发，直至制造，运行和最终废弃的逐步演化。
随着工作形式从早期概念阶段的主要分析，到工程开发和测试，然后支持制造和生产及运行利用，系统工程师的作用也相应的变化。
（二）、系统工程生命周期的步骤系统工程的生命周期有三个步骤组成，头两个包括生命周期的开发部分，第三个是后开发步骤。
这三个步骤表明系统生命周期中最基本的转移，以及系统工程所包含工作形式和范围的变化。
1、概念开发步骤：其中系统功能的表达和定义的初始步骤，应理解为最好满足真实的需求。
2、工程开发步骤：它包括将系统概念转变成满足运行、成本和日程进度要求的实际的物理系统设计。
3、后开发步骤：它包括通过其有效生命周期的生产、配置、运行和支持。
当上述三个步骤组成系统生命周期的主要划分时，每个步骤包含具有特征上可辨认不同目的和活动的字、子划分。
在大项目的情况下，每个正式的决策点也表明这些子划分的大部分，类似于个、各步骤间那种转移的标示。
系统工程概述教学课件PPT
2024/7/25
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needs.
系统工程
Systems Engineering (Discipline)
Systems Engineering is an engineering discipline whose
responsibility is creating and executing an interdisciplinary
people, hardware, software, facilities, policies, and
documents; that is, all things required to produce
systems-level results. The results include 12
参考资料
1. 吴祈宗. 系统工程. 北京：北京理工大学出版社，2011年 2. 梁迪(主编). 统工程. 北京：机械工业出版社，2005
3. 汪应洛(主编). 系统工程. 北京：机械工业出版社，2003
4. 《运筹学》教材编写组编，运筹学[M] （修订版），北京： 清华大学出版社，1996
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系统工程
系统工程(Systems engineering，SE)，是20世纪中期兴起 的一种多学科交叉方法、一门多学科交叉工程学科
是实现“从概念到产品”研发的共性方法(通用方法) 它针对系统整体全寿命周期的问题，旨在运用系统的思
想和方法，对系统的问题进行预测、建模、设计、优化、 决策和评价等，为复杂系统问题提供技术可行、经济最 优的解决方案。 (如最优控制)
This general process of “Idea of systems engineering” was abstracted into the SIMILAR Process.
第1章系统工程概述
质。
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。
二、系统工程的发展概况
阶段 年代（份） 重大工程实践或事件
重要理论与方法贡献
1930
美国发展与研究广播电视
正式提出系统方法（ Systems approach ）的概念
认识到必须从系统的角度来考察和研究整个世界。系统思
想正是在这种历史背景下产生和发展起来的。
系统思想的成熟与发展
系统思想的出现，彻底改变了人们的思维方式，使人 们在改造世界的活动中，逐步地认识并揭示出客观世界的 本质联系和内部规律。现代科学技术的发展以及计算机技 术和信息技术的高度发展，使得系统思想方法从一种哲学 思维逐步形成了独特的系统理论，并在此基础上形成了一 门专门的科学——系统科学。
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第二节 系统工程的研究对象
一、系统的概念及特点
研究对象： 系统工程的研究对象是组织化的大规模复杂系统。而
“系统”作为系统理论、系统工程和整个系统科学的基本 研究对象，需要正确理解和深刻认识。
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一、系统的概念及特点
系统—— System，我们并不陌生，在现实生活中， “系统”是一个被广泛使用的词。比如：人体就是一个 系统，人体系统是由神经、呼吸、消化、循环、运动、 内分泌、泌尿生殖这些子系统构成的；交通运输系统是 由铁路运输、公路运输、水路运输、航空运输、管道运 输这些子系统构成的。
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⒈ 古代朴素的系统思想
?
在哲学上，朴素的系统思想表现在把自然界当作一个统
一的整体。如我国春秋末期的思想家老子也强调自然界的统
一性。
系统工程概论（PPT31页）
9. 工程決策程序
10. 產品從研發到完成，系統工程人員不斷的在做 工程決策。重大的決策，影響時程、功能及成本甚 鉅，為使決策允當，應建立重大決策系統化程序， 以防匆忙疏失。
11. 型態管理
12. 產品系(pǐn xì)統從研發開始，即應開始型態管
理，任何需求變更必須經正式程序，確保需求者與
研發者保持即時(Real Time)的溝通。
XX年度
• 確立系統/分系統基本型 態規格
• 研發策略評估
• 採用有效方案消除不 確定之相關問題
• 確定更精確預算需求
• 修訂研發測試總計劃
• 驗證確定關鍵風險項目
• 平行研發項目擇優定案
• 提報全型開發工作計劃
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全型開發工作(gōngzuò)內容
第二(dìèr)階段里
程碑
階段資料輸入：
時程 工作項目
8. 設計評估
9. 管理單位按既定目標時程及工作計劃，訂定評估及 檢討工作。對每一關鍵系統、產品組件，階段設計完 成或重要研發程序完成，建立評估制度。
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第十七页，共31页。
7. 介面整合
8. 大型系統之介面問題，從研發開始即不斷發生， 直到研發完成，計劃管理人員及系統工程人員，不 斷的處理介面問題。因此訂定必要的程序、規範， 可有效降低衝突，提高工作效率。
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第十八页，共31页。
10. 組織與產品責任分工(fēn gōng)
11. 產品架構與單位組織間之明確定義，是確保成功 之關鍵。不當的組織分工(fēn gōng)，造成產品開發 之權責不明，介面混淆不清，造成成本及效率問題。
12. 人員及訓練
13. 大型系統的研發，人力龐大，將需求各式的專業 或專長訓練。早期的需求認定，及早培育，或引進專 家，或舉辦在職訓練，將可縮短研發時間。
【精品】第01章系统与系统工程
第1章系统与系统工程1系统的基本概念1。
1系统的概念系统这一概念来源于人类长期的社会实践,朴素的系统概念，在古代的哲学思想中得到了反映.公元前古希腊的唯物主义哲学家德漠克利特（Democritus）就曾论述了“宇宙大系统”，他认为世界是由原子和真空所组成，原子组成万物，形成不同的系统和有层次的世界。
古希腊的伟大学者亚里士多德（Aristoteles）关于整体性、目的性、组织性的观点，以及关于事物相互关系的思想,可以说是古代朴素的系统概念。
我国古代著名思想家老子就曾阐明自然界的统一性，他用古代朴素的唯物主义哲学思想，描述了对自然界的整体性和统一性的认识.西周时代，已用阴阳二气的矛盾统一来解释自然现象，认为金、木、水、火、土“五行”是构成世界大系统的五种基本要素。
在东汉时期,古代天文学家张衡提出“浑天说”,揭示了天体运行和季节变化的关系，编制出历法和指导农业活动的二十四气节.在北魏时期,著名学者贾思勰在其名著“齐民要术”一书中，叙述了气候因素与农业发展的关系，对农业与种子、地形、耕种、土壤、水分、肥料、季节、气候诸因素的相互关系,都有辩证的叙述，并提出了如何根据天时、地利和生产条件合理地安排农事活动。
周秦至西汉初年古代医学总集的“黄帝内经"，强调人体各器官的有机联系,生理现象与心理现象的联系，以及身体健康与自然环境的联系。
系统概念来源于人类长期的实践活动，但是由于古代科学技术不发达，往往只能得到分散的认识，不够深化。
古代朴素唯物主义哲学思想虽然强调对自然界整体性、统一性的认识，却缺乏对这一整体各个细节的认识，因而对整体性和统一性的认识也是不完全的。
19世纪以来。
自然科学取得了伟大的成就，特别是能量守恒、细胞和进化论的发现，使人类对自然过程的相互联系的认识有了很大的提高。
马克思、恩格斯的辩证唯物主义认为，物质世界是由无数相互联系、相互依赖、相互制约、相互作用的事物和过程所形成的统一整体。
这也就是系统的实质.钱学森在“系统思想和系统工程”一文中指出：“系统思想是进行分析和综合的辩证思维和工具，它在辩证唯物主义那里取得了哲学的表达形式,在运筹学和其它系统科学那里取得了定量的表述形式，在系统工程那里获得了丰富的实践内容”。
系统工程概论
系统工程概论摘要：系统工程的目的是解决总体优化问题，从复杂问题的总体入手，认为总体大于各部分之和，各部分虽较劣但总体可以优化。
系统工程处理问题的最基本出发点是将分析的对象作为整体系统来考虑，这也是系统工程考虑问题的基本思想和工作方法。
关键字：系统，工程，控制，最优1．引言系统工程是系统科学的一个分支，实际是系统科学的实际应用。
可以用于一切有大系统的方面，包括人类社会、生态环境、自然现象、组织管理等，如环境污染、人口增长、交通事故、军备竞赛、化工过程、信息网络等。
系统工程是以大型复杂系统为研究对象，按一定目的进行设计、开发、管理与控制，以期达到总体效果最优的理论与方法。
系统工程是一门工程技术，但是，系统工程又是一类包括了许多类工程技术的一大工程技术门类，涉及范围很广，不仅要用到数、理、化、生物等自然科学，还要用到社会学、心理学、经济学、医学等与人的思想、行为、能力等有关的学科。
系统工程所需要的基础理论包括，运筹学、控制论、信息论、管理科学等。
2. 系统工程的具体概论和分析2.1、系统的观念系统的观念就是整体最优的观念，它是在人类认识社会、认识自然的过程中形成的整体观念，或者称为全局观念。
大自然的发展启示我们，进化与优化是自然界的基本规律之一。
整体功能最优化是生物在漫长的进化过程中逐步形成的本能，有意识地进行整体最优化是人类特有智能的体现。
现代科学技术的发展已为系统观念的发展与应用提供了充分而必要的条件：首先，它使系统观念能逐步做到数量化，成为一套具有数学理论，能够定量处理系统各组成部分之间内在联系的科学方法。
其次，它为定量化系统观念的应用提供了强有力的计算工具——电子计算机。
在今天，系统观念已被理解为，使具有多元目标的某一系统体，其整体指标最优(或最满意、最适宜或最合情合理)的观念，广泛用来协助解决现代社会各种大型化和复杂化的问题。
2.2、系统分析的特点注重系统与环境及其系统各要素之间的关系，借助定量和定型分析方法，寻求系统整体综合最优的策略是系统分析的最主要特点。
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1.系统的概念 综合各种定义，我们认为：
系统是由若干个（两个或两个以上）相互 联系、相互依赖、相互制约、相互作用的元素 组成的具有某种特定功能的有机整体。
系统概念中包含有如下几个要点：
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第一节 系统概述
二、系统的概念、环境、结构与功能
1.系统的概念
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第一节 系统概述
二、系统的概念、环境、结构与功能
1.系统的概念 （4）我国著名科学家、系统工程的倡导者钱学森 认为：系统是由相互作用、相互依赖的若干组成部分 结合成的具有特定功能的有机体，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。
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第一节 系统概述
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第一节 系统概述
二、系统的概念、环境、结构与功能
1.系统的概念 “系统”一词由来已久，可以说目前到处都在使 用。但是，在系统理论的形成和发展初期，其定义不 尽相同，下面列举出其中几个有代表性的定义： （1）在韦氏大辞典中，系统一词被解释为：有组 织的和被组织化了的整体；结合着的整体所形成的各 种概念和原理的综合；由有规则、相互作用、相互依 赖的诸要素形成的集合等等。
普通高等教育“十一五”国家级规划教 材
全国高等农林院校“十一五”规划教材
农业系统工程
王福林 主编
2020/10/24
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第一章 系统工程概论
第一节 系统概述 第二节 系统工程概述 第三节 系统科学的学科体系 第四节 农业系统 第五节 农业系统工程
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第一节 系统概述
一、系统思想的形成过程
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1111
第一节 系统概述
二、系统的概念、环境、结构与功能
1.系统的概念 （2）奥地利生物学家，一般系统论的创始人贝塔 朗菲把系统定义为：相互作用的诸要素的综合体。 （3）日本工业标准“运筹学术语”中对系统的定 义是：许多组成要素保持有机的秩序向同一目标行动 的体系。
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第一节 系统概述
一、系统思想的形成过程
系统思想从经验到哲学到科学，从思维到定性到 定量的发过程，大致可分为四个阶段，即：
第一阶段:古代农事、工程、医药、天文方面的实 践成就，以及建立在这些成就之上的古代中国和古希 腊朴素的唯物主义自然观（以抽象的思辨原则来代替 自然现象的客观联系）；
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案例2：丁渭主持皇宫修复
北宋年间，汴都（今河南开封）的宫室在遭到火灾以后， 大臣丁渭奉命修建，修建工程的泥土、石料、木材等建筑材料 都需从郊外由旱道运到建筑现场，另外，完工后的建筑废弃物 又要从旱道运出城外。这在当时是需要花费大量的人力、物力 和材力的，丁渭根据工程实际，设计出了一套方案，就是在工 地前面的大街上挖取泥土使用，几天以后，大街被挖成了巨沟， 并通过护城河与汴河相通，河水流入沟中，船只可直接由汴河 驶入工地，于是便可从四面八方运来建筑材料，再也不需经过 郊区码头起卸，然后用陆运搬到工地的繁重手续了，在工程将 要结束时，再把废弃的瓦砾、灰土等投入巨河，平土以后，重 新成为大街。这一设计方案由于系统解决了取土、运输、清除 废料和修复街道等多项任务，因此节省了大量的人力、物力和 财力，并使工程提前完工。
第一，系统是由两个或两个以上可以相互 区别的元素组成的，单个元素构不成系统；
第二，系统中的各元素相互间具有联系，彼 此独立的各元素不能称其为系统；
第三，系统是一个有机整体； 第四，系统具有某种特定的功能。
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第一节 系统概述
二、系统的概念、环境、结构与功能
1.系统的概念 系统的数学模型表示如下：
系统概念来源于古代人类社会实践。人类自有生 产活动以来，无不在同自然系统打交道。
我国古代就有许多运用系统思想解决实际问题的 例子，如：
1. 都江堰水利工程 实例 2. 丁渭主持皇宫修复 实例
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案例1：都江堰水利工程
战国时期秦国李冰父子设计修建的都江堰水利工 程，它包括“鱼嘴”岷江分水工程，“飞沙堰”分洪 排沙工程，“宝瓶口”引水工程三大主体工程和120个 附属渠堰工程，工程之间的联系处理得恰到好处，形 成一个有机整体，兼有防洪、排沙、灌溉、漂木、行 舟等多种功能，渠道上设置了水尺，根据测得的水位， 多级分水，合理控制分水流量，使汹涌急流的岷江化 害为利，灌溉了成都平原上14个县的几百万亩粮田。 工程完工后，又建立了一套岁修养护制度，每年按规 定淘沙修堤，因此，虽然该工程经历二千多年，至今 仍发挥着效益，该工程堪称我国古代运用系统思想解 决实际问题的典范。
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第一节 系统概述
一、系统思想的形成过程
系统思想的萌芽 近代形而上学自然观 19世纪的辩证唯物主义自然观
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第一节 系统概述
一、系统思想的形成过程
现代科学技术对系统思想方法的贡献
现代科学技术对于系统思想方法来说，第一个贡 献在于使系统思想定量化，成为一套具有数学理论、 能够定量处理系统各组成部分相互联系的科学方法； 第二个贡献在于为定量化系统思想的实际应用提供了 强有力的计算工具——电子计算机。这两大贡献都是 在20世纪中期实现的。
第四阶段:20世纪中期现代科学技术的成就，为系 统思想提供了定量方法和计算工具；
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第一节 系统概述
一、系统思想的形成过程
系统思想形成过程是人类认识客观世界的一个否 定之否定的发展过程。迄今为止，这个过程可以大致 地概括为：古代朴素的唯物主义自然观→近代形而上 学自然观 →19世纪的辩证唯物主义自然观 →二十世 纪中期形成的系统观→现代系统理论五个阶段。
第二阶段:近代自然科学的兴起，以及由此产生的 形而上学自然观（把自然界看作彼此不相依赖的各个 事物或各个现象的偶然堆积）；
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第一节 系统概述
一、系统思想的形成过程
第三阶段:19世纪自然科学的伟大成就，以及建立 在这些成就基础之上的辩证唯物主义自然观（以实验 材料来说明自然界是有内部联系的统一整体，其中各 个事物、现象是有机地相互联系、相互依赖、相互制 约着的）；