01系统工程-吴祈宗第1章
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系统工程第一章概述
复杂巨系统是指组成系统的子系统数量很多，具有层次结构，它们 之间的关系又极其复杂的系统，如生物体系统、人脑系统、社会 系统等。这些系统又都是开放的，所以也称为开放的复杂巨系统。 目前，研究、处理开放复杂巨系统的方法尚在探讨中。
第1.2节 系统工程
什么是系统工程？
系统工程是一门正处于发展阶段的新兴学科，并与其 他学科相互渗透、相互影响，但不同专业领域的人对 其理解不尽相同，因此，要给出一个统一的定义比较 困难。 一般认为用定量和定性相结合的系统思想和系统方法处 理大型复杂系统的问题，无论是系统的设计或组织建 立，还是系统的经营管理，都可以看成是一种工程实 践，都可以统称为系统工程。
“一些在相互关联与联系之下的要素组成的集合， 形成了一定的整体性、统一性。” 《中国大百科全书· 自动控制与系统工程》：
“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。”
第1.1节 关于系统
系统的本质：
形成系统的诸要素的集合永远具有一定的特性，或者表现一定的
行为；
这些特性或行为是它的任何一个部分都不具备的； 由许多要素所构成的整体，但从系统功能来看，它又是一个不可
第1.1节 关于系统
3.动态系统和静态系统 动态系统就是系统的状态变量随时间变化的系统，即系统的状态 变量是时间的函数。
静态系统则是表征系统运行规律的数学模型中不含有时间因素， 即模型中的变量不随时间变化，它是动态系统的一种极限状态， 即处于稳定的系统。
例如一个化工生产系统是一种连续生产过程，系统中的参数是随着时间变化而变化的 动态系统。大多数系统都是动态系统。但是，由于动态系统中各种参数之间的相互 关系是非常复杂的，要找出其中的规律性非常困难。有时为了简化起见而假设系统
系统工程课后习题答案-吴祁宗主编
P165：10 解：(1)由表4-27可知某产品在某地区的市场占有率状态转移概 率矩阵为：
0 .6 P 0.35 0 .1
0 .3
0.35 0 .2
0.1 0 .3 0 .7
设t为月份，Et表示A、B、C三家企业市场占有率向量， E5=[0.52 0.30 0.18]，则三个企业市场占有率的预测模型为：
1998年下半年各厂的销售量：
（E7 E8 E9 E10 E11 E12） 25 54.615 41.974 54.412
P214：2
求可达矩阵：
1 0 0 M I 0 0 0 0
1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1
yt -81.058 202.47761.0813t 修正指数曲线模型为： ˆ
1999年的销售量为： y9 -81.058 202.47761.08139 328.2001 ˆ 2000年的销售量为：ˆ10 -81.058 202.47761.081310 361.4846 y 2001年的销售量为：y11 -81.058 202.4776 1.081311 397.4761 ˆ
P214：3 建立变量与随机数的对应关系：
产量 10 11 相对 概率 0.05 0.1 累计 概率 0.05 0.15 随机数取值 范围 01～05 06～15 成交单 位数 相对 概率 累计 概率 随机数取值 范围
5
6 7
0.1
0.15 0.2
0.1
0.25 0.45
01～10
系统工程第一章
系统分析
系统实施
在实施完成后，对优化效果进行综合评估，包括生产 效率、资源利用率、产品质量等方面的指标，验证系
统工程方法的有效性和实用性。
系统评估
按照设计方案，逐步推进各项优化措施的实施，同时 加强过程监控和风险管理，确保实施过程的顺利进行。
总结经验教训，展望未来发展趋势
总结经验教训
通过本次案例的实施，深刻认识到系统工程方法在企业生产流程优化中的重要作 用，同时也意识到在实施过程中需要注重团队协作、数据驱动和持续改进等方面 。
随着科技的飞速发展，新的技术、方法和工具不断涌现，对系统工 程的理论和实践提出了更高的要求。
系统复杂性增加
现代系统工程的规模越来越大，涉及领域越来越多，系统复杂性呈 指数级增长，对系统工程师的综合素质和能力提出了严峻挑战。
全球化竞争压力
随着全球化的深入发展，系统工程领域的竞争日益激烈，对系统工程 师的创新能力和国际化视野提出了更高要求。
信息化技术发展趋
势
未来信息化技术将更加注重智能 化、网络化、服务化等方向的发 展，推动数字经济与实体经济的 深度融合。
信息化技术在系统建模中应用
01
系统建模概述
系统建模是指利用数学、计算机等工具对实际系统进行抽象和描述，构
建系统的模型，以便进行分析、设计和实施。
02 03
信息化技术在系统建模中的作用
模拟自然现象或生物行为的优 化算法，如神经网络、蚁群算
法等。
信息化技术在系统工
04
程中应用
信息化技术概述及发展趋势
信息化技术定义
利用计算机、通信、网络等技术 手段，对信息进行获取、传输、 处理、存储和应用的技术体系。
信息化技术发展历
系统工程概述教学课件PPT
2024/7/25
8
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
9
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-学生-XXXX1118
每年减少排放二氧化碳约1 1.2 2亿吨
人 简单程序 高成功率
Humans (individually, on teams, and in organizations) can follow simple processes to increase their probability of success.
This general process of “Idea of systems engineering” was abstracted in the SIMILAR Process.
行为 共同点 系统工程
SIMILAR Process:
Figure 1. The Systems Engineering Process
在西方，大体也同样的久远，古希腊泰勒斯（Thales）、赫拉 克利特（Herakleitos）探索组成万物的要素，德谟克利特 （Demokritos）提出构成宇宙系统要素的原子论，以及亚里 士多德（Aristoteles）的“整体大于各部分之和”更是现代系 统论的最基本思想。
进入18世纪，工业革命有力地推动着社会化大生产，同时也 极大地推动着社会的进步。在这种背景下，马克思主义的诞 生，标志着人类认识史上的一次伟大飞跃，把系统观作为对 世界的总的看法包括在唯物辩证法中。
系统工程
Systems Engineering (Approach—改造客观世界的角度)
Systems Engineering is an interdisciplinary approach and mean enable the realization of successful systems. It focuses on defin customer needs and required functionality early in development cycle, documenting requirements, then procee with design synthesis and system validation while considering t complete problem.
人 简单程序 高成功率
Humans (individually, on teams, and in organizations) can follow simple processes to increase their probability of success.
This general process of “Idea of systems engineering” was abstracted in the SIMILAR Process.
行为 共同点 系统工程
SIMILAR Process:
Figure 1. The Systems Engineering Process
在西方，大体也同样的久远，古希腊泰勒斯（Thales）、赫拉 克利特（Herakleitos）探索组成万物的要素，德谟克利特 （Demokritos）提出构成宇宙系统要素的原子论，以及亚里 士多德（Aristoteles）的“整体大于各部分之和”更是现代系 统论的最基本思想。
进入18世纪，工业革命有力地推动着社会化大生产，同时也 极大地推动着社会的进步。在这种背景下，马克思主义的诞 生，标志着人类认识史上的一次伟大飞跃，把系统观作为对 世界的总的看法包括在唯物辩证法中。
系统工程
Systems Engineering (Approach—改造客观世界的角度)
Systems Engineering is an interdisciplinary approach and mean enable the realization of successful systems. It focuses on defin customer needs and required functionality early in development cycle, documenting requirements, then procee with design synthesis and system validation while considering t complete problem.
系统工程导论第一章
第一章系统与系统工程第1讲基本概念1、系统的定义.系统是具有特定功能的、相互间具有有机联系的许多要素所组成的一个整体。
（有组织的或被组织化的整体）一个形成系统的诸要素的集合永远具有一定的特性，或者表现一定的行为，而这些特性或行为是它的任何一个部分都不具备的。
分析与综合的思想方式：在物质世界中，一个系统中的任何部分可以被看成一个子系统，而每一个系统又可以成为一个更大规模系统的一个部分。
2、系统的特性.①集合性. 系统的集合性表明系统是由两个或两个以上的可以互相区别的要素所组成的。
如：计算机系统（包括cpu、存储器、I/O设备等硬件、软件）②相关性. 组成系统的要素是相互联系、相互作用的，相关性说明这些联系之间的特定关系。
③层次性. 系统作为一个相互作用的诸要素的总体，它可以分解为一系列的子系统，并存在一定的层次结构，这是系统空间结构的特定形式。
在系统层次结构中表述了在不同层次子系统之间的从属关系或相互作用关系。
在不同的层次结构中存在着动态的信息流和物质流，构成了系统的运动特性，为深入研究系统层次之间的控制与调节功能提供了条件。
DCS系统为例④整体性. 具有独立功能的系统要素以及要素间的相互关系（相关性，层次性）是根据逻辑统一性的要求，协调存在于系统整体之中。
即：任何一个要素不能离开整体去研究，要素间的联系和作用也不能脱离整体的协调去考虑。
⑤目的性. 通常系统都具有某种目的，要达到既定的目的，系统都具有一定的功能，而这正是区别这一系统和那一系统的标志。
系统的目的一般用更具体的目标来体现，一般说来，比较复杂的系统都具有不止一个的目标，因此需要一个指标体系来描述系统的目标。
例：衡量一个工业企业的经营实绩，不仅要考核它的产量、产值指标，而且更重要的是要考核它的利润、成本和规定的质量指标完成情况。
在指标体系中，各个指标之间有时是相互矛盾的，有时是互为消长的。
为此，要从整体出发力求获得全局最优的经营效果，要在矛盾的目标之间做好协调工作，寻求平衡或折衷方案。
系统工程(第1章)-精品资料PPT课件
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。
古代中国和古希腊在系统思想的产生与早期发展中具有突 出地位和贡献。 o 古希腊辩证法的奠基人：“世界是包括一切的整体” o 公元前古希腊德谟克利特：“宇宙大系统” o 西周时期用阴阳二气来解释自然现象，产生“五行”概念 o 我国老子：“道生一、一生二、二生三、三生万物” o 东汉时期张衡：“浑天说”、“地动仪” o 战国时期都江堰“鱼嘴”岷江分水工程、“飞沙堰”分洪排沙 工程、“宝瓶口”引水工程和120个附属渠堰工程 o 。。。。。。 o 耗散结构理论的创始人普利高津《存在到演化》：“中国传统 的学术思想是看重于研究整体性和自发性，研究协调和协和”。
03.11.2020
8
2.科学系统思想的形成
系统概念的实质：
物质世界是由许多相互联系、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。
—
—马克思、恩格斯
系统思想在20世纪科学技术发展的客观要求下得到迅猛 发展：
o 20世纪初，贝塔朗菲一般系统论思想：整体、动态、等级
o 管理学领域
o 20世纪中期，信息论、控制论
1945
03.11.2020
重大工程实践或事件 重要理论与方法贡献
美国发展与研究广播电 正式提出系统方法（Systems
视
approach）的概念
美国实施彩电开发计划 采用系统方法，并取得巨大成功
古代中国和古希腊在系统思想的产生与早期发展中具有突 出地位和贡献。 o 古希腊辩证法的奠基人：“世界是包括一切的整体” o 公元前古希腊德谟克利特：“宇宙大系统” o 西周时期用阴阳二气来解释自然现象，产生“五行”概念 o 我国老子：“道生一、一生二、二生三、三生万物” o 东汉时期张衡：“浑天说”、“地动仪” o 战国时期都江堰“鱼嘴”岷江分水工程、“飞沙堰”分洪排沙 工程、“宝瓶口”引水工程和120个附属渠堰工程 o 。。。。。。 o 耗散结构理论的创始人普利高津《存在到演化》：“中国传统 的学术思想是看重于研究整体性和自发性，研究协调和协和”。
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2.科学系统思想的形成
系统概念的实质：
物质世界是由许多相互联系、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。
—
—马克思、恩格斯
系统思想在20世纪科学技术发展的客观要求下得到迅猛 发展：
o 20世纪初，贝塔朗菲一般系统论思想：整体、动态、等级
o 管理学领域
o 20世纪中期，信息论、控制论
1945
03.11.2020
重大工程实践或事件 重要理论与方法贡献
美国发展与研究广播电 正式提出系统方法（Systems
视
approach）的概念
美国实施彩电开发计划 采用系统方法，并取得巨大成功
系统工程课件第一章(1)
（COOPETITION；GUANXI） 科学发展观引起普遍关注（系统发展观）
v 管理科学的发展与管理人才培养
管理科学发展的“制高点” ——系统化管理
T型人才
系统工程课件第一章(1)
导论：What
v SE是以大规模复杂系统（特 别是管理系统）为研究对象， 在系统理论、管理科学及其运 筹学、专业工程技术等学科基 础上形成的一门交叉学科。通 过学习，主要使学生掌握分析 与解决一般管理系统问题的思 想、程序和方法。
第一章 系统工程概述
系统工程的 产生、 发展 及应用
(二)系统理论的产生与发展
系统工程的研 究对象
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。
。
SE的概念与 特点
系统工程课件第一章(1)
第一章 系统工程概述
系统工程的 产生、 发展 及应用
第三段
（课堂习题2）[2]
v 系统工程应用实例 [2] v （课程总结）[1]
第四段
系统工程课件第一章(1)
导论：Who/Where v Who/Where?
Who —— 学生为主体，教师为主导。 Where —— 将课堂内外的学习结合起来！
系统工程课件第一章(1)
导论：How
v How?
建议注坚重持系问统题思导1耳2考向、、说不严话许禁点3使迟平0名%用到时一，手及10次两机中%无次及途+(故扣交早期未除头退中到7接+0期扣%末除，考平三试时次）成无9绩平0时% 采用系统化3方、法不无成故绩缺。课作业一次未交及抄袭扣除
系统工程课件第一章(1)
2020/11/30
系统工程课件第一章(1)
v 管理科学的发展与管理人才培养
管理科学发展的“制高点” ——系统化管理
T型人才
系统工程课件第一章(1)
导论：What
v SE是以大规模复杂系统（特 别是管理系统）为研究对象， 在系统理论、管理科学及其运 筹学、专业工程技术等学科基 础上形成的一门交叉学科。通 过学习，主要使学生掌握分析 与解决一般管理系统问题的思 想、程序和方法。
第一章 系统工程概述
系统工程的 产生、 发展 及应用
(二)系统理论的产生与发展
系统工程的研 究对象
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。
。
SE的概念与 特点
系统工程课件第一章(1)
第一章 系统工程概述
系统工程的 产生、 发展 及应用
第三段
（课堂习题2）[2]
v 系统工程应用实例 [2] v （课程总结）[1]
第四段
系统工程课件第一章(1)
导论：Who/Where v Who/Where?
Who —— 学生为主体，教师为主导。 Where —— 将课堂内外的学习结合起来！
系统工程课件第一章(1)
导论：How
v How?
建议注坚重持系问统题思导1耳2考向、、说不严话许禁点3使迟平0名%用到时一，手及10次两机中%无次及途+(故扣交早期未除头退中到7接+0期扣%末除，考平三试时次）成无9绩平0时% 采用系统化3方、法不无成故绩缺。课作业一次未交及抄袭扣除
系统工程课件第一章(1)
2020/11/30
系统工程课件第一章(1)
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4
近代对世界、整体和部分的看法有了更深一 步认识，但是逐渐把世界看成是机械的、可 以分解为若干独立的部分；还原论占了统治 地位。到后来，这些学者也形成了有机体的 概念，同时认为宇宙系统是自组织演化的。 马克思、恩格斯的系统思想是辨证唯物的。 在恩格斯看来，整个世界是一个有机联系起 来的复杂的系统，物质世界是有层次的；马 克思认为整体不等于部分的简单相加，各个 部分之间协同配合好时可以产生新的东西， 新的力量。
26
1.2.2 系统工程的形成和发展
(1)．系统工程的初创阶段：个别研究和简 单应用
1940年，在美国等国家的电讯工业部门中， 为完成巨大规模的复杂工程和科学研究任务， 开始使用系统观点和方法处理问题；第二次 世界大战期间，产生了运筹学，以后成为系 统工程的重要理论基础；1940年至1945年， 美国制造原子弹的“曼哈顿”计划，采用了 系统工程方法，取得成功；1948年美国兰德 公司成立，发展了系统分析方法，成为系统 工程的重要方法。
15
(5)．目的性 系统工程研究的对象系统都具有一定 的目的性，要达到既定的目的，系统 必须具有一定的功能； 系统的目的一般用更具体的目标来体 现。比较复杂的社会经济系统一般都 具有多个目标，需要用一个指标体系 来描述系统的目的。 为了实现系统的目的，系统必须具有 控制、调节和管理的功能。
16
(6)．环境适应性 任何系统都是在一定的环境中产生， 又在一定的环境中发展； 系统与外界环境产生物质、能量和 信息交换，外界环境的变化必然会 引起系统内部的变化； 系统必须适应外部环境的变化，理 想系统必须能够经常与外界环境保 持最优适应状态。
3
1.1.1 系统概述 (1) 西方传统系统思想演化 公元前五、六百年，古希腊的哲学家和 科学家就探索了系统的基本思想，认识 到世界是一个系统，由一些基本要素组 成；并认识到整体和部分的辨证关系。 著名古希腊哲学家亚里士多德 （Aristotle）在公元前三百多年就提出 整体是由部分组成，整体大于各个部分 的总和。
11
系统的要素 系统的功能 系统的结构 环境因素
F＝Φ（C，S，E） C: 组成要素；S: 结构；F: 功能；E: 环境.
12
1.1.4 系统的特性
(1). 整体性 系统不是元素的简单之和，而是按照 某种方式的整合，产生出整体具有而 元素或元素总和所没有的东西； 研究任何事物的单独部分不能得出有 关整体性的结论； 系统的构成元素和元素的机能，元素 的相互联系都要服从系统整体的目的 和功能。
《系统工程》
参考教材： 吴祈宗主编. 系统工程.
北京理工大学出版社.
1
第一章 系统与系统工程
系统的概念 系统工程与系统科学
系统工程方法论 系统工程的应用
2
1.1 系统的概念
系统工程是一门新兴交叉学科 系统工程是一门实用性很强的工程技术 研究对象：大型复杂的人工系统和复合 系统 内容：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 目的：实现系统整体目标最优化
17
1.1.5 系统的分类 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；
可控系统与不可控系统； 开放系统与封闭系统；
简单系统、简单巨系统和复杂巨系 统。
18
1.2 系统工程与系统科学
1.2.1 系统工程的定义和特点 (1). 系统工程的定义 系统工程是一门新兴的交叉学科， 尚没有统一的定义。 共识：系统工程是以大规模复杂系统为 研究对象的一门交叉学科——它是从系 统的整体出发，按既定的目标合理规划、 设计、试验、建造实施、管理和控制系 统，使其达到最优的工程技术。
31
1.2.3 系统科学的体系
现代科学技术的体系结构（钱学森） 四个层次：工程技术层次、技 术科学层次、基础科学层次、哲学。 系统科学的体系结构（钱学森）： 系统工程这类工程技术、系统工 程的理论方法、系统工程的理论基础、 哲)．系统哲学——系统观 系统观主要涉及：系统本体论、系统认 识论以及人和世界的关系。
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从事系统工程应用，不仅要有专业技 术人员，而且还应吸收社会科学工作 者和其他行业的人员参加。 系统工作人员应具备的能力：能够坚 持用系统观点和方法研究和处理问题； 知识面宽广，且有较深的专业知识； 具有丰富的想像力和创造力；善于发 现问题；；善于沟通，取得各方面的 有关人员配合与协作；掌握环境动向， 了解部门之间的信息。
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系统工程是一门工程技术，但它与 机械工程、电子工程、水利工程等 工程学的某些性质不尽相同； 系统工程为自然科学研究提供了定 性分析方法和辩证思维方法以及深 入剖析人与环境相互关系的方法， 也在自然科学与社会科学之间架设 了一座沟通的桥梁。
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(2).系统工程与传统工程技术的主要区别
系统工程与其他各门工程技术一样， 以改造客观世界、使其符合人类需要 为目的;都要从实际条件出发，运用 基础科学和技术科学的基本原理;都 要考虑经济因素和经济效益。 系统工程的对象、任务、方法以及从 事系统工程活动所需要的知识结构， 与传统工程技术相比，有明显区别：
8
钱学森：系统是由相互作用和相互 依赖的若干组成部分结合的具有特 定功能的有机整体。 概括起来，可以把系统定义为：系 统是由相互关联、相互制约、相互 作用的若干部分（元素）组成的， 具有特定功能的有机整体。 系统具有的独立的三个判别特征： 界限；组成部件；用途
9
1.1.3 系统的构成及要素
系统环境 S1 S2 系统输入 S3 S4 系统输入
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(2)．系统的基础科学——系统学 在一般系统论、耗散结构、协同 学等广泛学科成就之上，研究一般系 统的基本概念、基本性质以及系统进 化的一般规律，其中包括研究一般系 统的基本概念和性质的系统概念论； 研究适用于各种具体系统的一般演化 模式和规律的系统进化论；运用数学 语言和严格演绎方法所建立的系统数 学。
27
(2)．系统工程的发展阶段：系统工程被 自觉运用，开始成为一门独立的学科
1957年，美国密执安大学的古德(H.Gonde) 和麦克霍尔(R．Machol)的专著《系统工程》 问世；1958年计划评审技术(PERT)产生； 1962年美国国防部长麦克纳马拉提出规划、 计划、预算系统(PPBs)，大力推行系统工程； 1963年美国亚利桑那大学设立系统工程系， 另一些大学也开设了有关专业或课程。同时， 还举行系统工程年会，出版系统工程刊物。
21
概念不同：传统工程技术的“工程”概念 是指把自然科学的原理和方法应用于实践， 可将它看成是制造“硬件”的工程；系统 工程的“工程”概念，是指不仅包含“硬 件”的设计与制造，而且还包含与设计和 制造“硬件”紧密相关的“软件” 。 对象不同：传统工程技术都是把各自特定 领域内工程物质对象作为研制对象；系统 工程则是以“系统”为研究的对象。 任务不同：传统的工程技术是用来解决某 个特定专业领域中的具体技术问题；系统 工程的任务是解决系统的全盘统筹问题。
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(4). 系统工程发展的展望
信息化时代将推动系统工程飞跃发展。 信息系统工程将得到飞速发展； 系统工程日益向多种学科渗透、交叉发 展； 在决策过程中有许多不确定的因素要综 合考虑； 系统工程作为一门软科学日益受到人们 的重视； 许多全球性问题摆在了系统工程面前， 需要系统工程对其进行深入研究；
13
(2)．集合性 指由两个或两个以上的可以互相区别的 对象（元素）所组成的系统，类似一个 集合。 (3)．相关性 组成系统集合的元素是相互联系、相互 作用的； 元素的特性、数量及相关方式不同，将 构成不同的系统特性和效应； 相关性说明元素之间的特定关系，以及 它们之间的演变规律。
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(4). 层次性 根据系统所含元素的数量及元素相互 作用的结构关系，可以将系统分解为 一系列的子系统并形成一定的层次结 构； 复杂系统必需按层次方式由高到低逐 级进行分解或由低到高逐级进行整合； 在系统层次结构中表述不同层次子系 统之间的从属关系或相互作用的关系。
28
(3)．系统工程的初步成熟阶段
理论和方法基本完善，得到世界性公认
1965年美国出版了《系统工程手册》； 1972年美国“阿波罗”登月计划成功，该计 划采用了计划评审技术(PERT)、图解评审技 术(GERT)等一系列系统工程方法；世界各国 广泛研究、应用系统工程；前苏联、日本、 北欧、墨西哥、韩国等在系统工程方面取得 成效。1972年“国际应用系统分析研究所” 在维也纳成立。
系统周界 S1，S2，S3，S4——系统部件
系统结构
10
（1） 系统的诸部件及其属性： 结构部件；操作部件；流部件
(以电路系统、城市系统以及自然生 态系统为例说明)
（2）系统的环境及其界限 （3）系统的输入与输出 表示：S＝（C，S，F，E） 其中 C: 组成要素；S: 结构； F: 功能；E: 环境.
29
在我国，1956年中科院数学所成立运 筹学研究室；1965年华罗庚推广统筹法、 优选法等系统工程方法；1978年钱学森发 表《一门组织管理的技术——系统工程》； 1979年在北京召开了“全国第一次系统工 程学术会议”；1980年10月成立中科院系 统科学研究所；1980年11月中国系统工程 学会成立；创办了一系列系统工程刊物； 设立系统工程系、专业、课程，招收本科 生、硕士生和博士生。
24
(3). 系统工程的特点 研究思路的整体化：系统工程强调研 究思路的整体化，就是既把所要研究 的对象看成是一个系统整体，又把研 究对象的过程看成是一个整体。 应用方法的综合化：系统工程强调综 合运用各个学科和各个技术领域内所 获得的成就和方法，使得各种方法相 互配合，达到系统整体最优化。
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组织管理上的科学化、现代化：系统工程 研究思路的整体化要求管理上的科学化， 其应用方法综合化要求管理上的现代化。 管理科学化是要按科学规律办事，包 括对管理、组织结构、体制和人员配备分 析，工作环境布局、程序步骤组织，以及 工程进度计划与控制等问题的研究。 管理现代化是指符合事物发展的客观 规律，符合自己国家需要，使用有效的最 新管理理论、思想、组织和方法手段，促 进生产力的发展和生产关系的改善。
近代对世界、整体和部分的看法有了更深一 步认识，但是逐渐把世界看成是机械的、可 以分解为若干独立的部分；还原论占了统治 地位。到后来，这些学者也形成了有机体的 概念，同时认为宇宙系统是自组织演化的。 马克思、恩格斯的系统思想是辨证唯物的。 在恩格斯看来，整个世界是一个有机联系起 来的复杂的系统，物质世界是有层次的；马 克思认为整体不等于部分的简单相加，各个 部分之间协同配合好时可以产生新的东西， 新的力量。
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1.2.2 系统工程的形成和发展
(1)．系统工程的初创阶段：个别研究和简 单应用
1940年，在美国等国家的电讯工业部门中， 为完成巨大规模的复杂工程和科学研究任务， 开始使用系统观点和方法处理问题；第二次 世界大战期间，产生了运筹学，以后成为系 统工程的重要理论基础；1940年至1945年， 美国制造原子弹的“曼哈顿”计划，采用了 系统工程方法，取得成功；1948年美国兰德 公司成立，发展了系统分析方法，成为系统 工程的重要方法。
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(5)．目的性 系统工程研究的对象系统都具有一定 的目的性，要达到既定的目的，系统 必须具有一定的功能； 系统的目的一般用更具体的目标来体 现。比较复杂的社会经济系统一般都 具有多个目标，需要用一个指标体系 来描述系统的目的。 为了实现系统的目的，系统必须具有 控制、调节和管理的功能。
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(6)．环境适应性 任何系统都是在一定的环境中产生， 又在一定的环境中发展； 系统与外界环境产生物质、能量和 信息交换，外界环境的变化必然会 引起系统内部的变化； 系统必须适应外部环境的变化，理 想系统必须能够经常与外界环境保 持最优适应状态。
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1.1.1 系统概述 (1) 西方传统系统思想演化 公元前五、六百年，古希腊的哲学家和 科学家就探索了系统的基本思想，认识 到世界是一个系统，由一些基本要素组 成；并认识到整体和部分的辨证关系。 著名古希腊哲学家亚里士多德 （Aristotle）在公元前三百多年就提出 整体是由部分组成，整体大于各个部分 的总和。
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系统的要素 系统的功能 系统的结构 环境因素
F＝Φ（C，S，E） C: 组成要素；S: 结构；F: 功能；E: 环境.
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1.1.4 系统的特性
(1). 整体性 系统不是元素的简单之和，而是按照 某种方式的整合，产生出整体具有而 元素或元素总和所没有的东西； 研究任何事物的单独部分不能得出有 关整体性的结论； 系统的构成元素和元素的机能，元素 的相互联系都要服从系统整体的目的 和功能。
《系统工程》
参考教材： 吴祈宗主编. 系统工程.
北京理工大学出版社.
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第一章 系统与系统工程
系统的概念 系统工程与系统科学
系统工程方法论 系统工程的应用
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1.1 系统的概念
系统工程是一门新兴交叉学科 系统工程是一门实用性很强的工程技术 研究对象：大型复杂的人工系统和复合 系统 内容：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 目的：实现系统整体目标最优化
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1.1.5 系统的分类 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；
可控系统与不可控系统； 开放系统与封闭系统；
简单系统、简单巨系统和复杂巨系 统。
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1.2 系统工程与系统科学
1.2.1 系统工程的定义和特点 (1). 系统工程的定义 系统工程是一门新兴的交叉学科， 尚没有统一的定义。 共识：系统工程是以大规模复杂系统为 研究对象的一门交叉学科——它是从系 统的整体出发，按既定的目标合理规划、 设计、试验、建造实施、管理和控制系 统，使其达到最优的工程技术。
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1.2.3 系统科学的体系
现代科学技术的体系结构（钱学森） 四个层次：工程技术层次、技 术科学层次、基础科学层次、哲学。 系统科学的体系结构（钱学森）： 系统工程这类工程技术、系统工 程的理论方法、系统工程的理论基础、 哲)．系统哲学——系统观 系统观主要涉及：系统本体论、系统认 识论以及人和世界的关系。
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从事系统工程应用，不仅要有专业技 术人员，而且还应吸收社会科学工作 者和其他行业的人员参加。 系统工作人员应具备的能力：能够坚 持用系统观点和方法研究和处理问题； 知识面宽广，且有较深的专业知识； 具有丰富的想像力和创造力；善于发 现问题；；善于沟通，取得各方面的 有关人员配合与协作；掌握环境动向， 了解部门之间的信息。
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系统工程是一门工程技术，但它与 机械工程、电子工程、水利工程等 工程学的某些性质不尽相同； 系统工程为自然科学研究提供了定 性分析方法和辩证思维方法以及深 入剖析人与环境相互关系的方法， 也在自然科学与社会科学之间架设 了一座沟通的桥梁。
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(2).系统工程与传统工程技术的主要区别
系统工程与其他各门工程技术一样， 以改造客观世界、使其符合人类需要 为目的;都要从实际条件出发，运用 基础科学和技术科学的基本原理;都 要考虑经济因素和经济效益。 系统工程的对象、任务、方法以及从 事系统工程活动所需要的知识结构， 与传统工程技术相比，有明显区别：
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钱学森：系统是由相互作用和相互 依赖的若干组成部分结合的具有特 定功能的有机整体。 概括起来，可以把系统定义为：系 统是由相互关联、相互制约、相互 作用的若干部分（元素）组成的， 具有特定功能的有机整体。 系统具有的独立的三个判别特征： 界限；组成部件；用途
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1.1.3 系统的构成及要素
系统环境 S1 S2 系统输入 S3 S4 系统输入
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(2)．系统的基础科学——系统学 在一般系统论、耗散结构、协同 学等广泛学科成就之上，研究一般系 统的基本概念、基本性质以及系统进 化的一般规律，其中包括研究一般系 统的基本概念和性质的系统概念论； 研究适用于各种具体系统的一般演化 模式和规律的系统进化论；运用数学 语言和严格演绎方法所建立的系统数 学。
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(2)．系统工程的发展阶段：系统工程被 自觉运用，开始成为一门独立的学科
1957年，美国密执安大学的古德(H.Gonde) 和麦克霍尔(R．Machol)的专著《系统工程》 问世；1958年计划评审技术(PERT)产生； 1962年美国国防部长麦克纳马拉提出规划、 计划、预算系统(PPBs)，大力推行系统工程； 1963年美国亚利桑那大学设立系统工程系， 另一些大学也开设了有关专业或课程。同时， 还举行系统工程年会，出版系统工程刊物。
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概念不同：传统工程技术的“工程”概念 是指把自然科学的原理和方法应用于实践， 可将它看成是制造“硬件”的工程；系统 工程的“工程”概念，是指不仅包含“硬 件”的设计与制造，而且还包含与设计和 制造“硬件”紧密相关的“软件” 。 对象不同：传统工程技术都是把各自特定 领域内工程物质对象作为研制对象；系统 工程则是以“系统”为研究的对象。 任务不同：传统的工程技术是用来解决某 个特定专业领域中的具体技术问题；系统 工程的任务是解决系统的全盘统筹问题。
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(4). 系统工程发展的展望
信息化时代将推动系统工程飞跃发展。 信息系统工程将得到飞速发展； 系统工程日益向多种学科渗透、交叉发 展； 在决策过程中有许多不确定的因素要综 合考虑； 系统工程作为一门软科学日益受到人们 的重视； 许多全球性问题摆在了系统工程面前， 需要系统工程对其进行深入研究；
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(2)．集合性 指由两个或两个以上的可以互相区别的 对象（元素）所组成的系统，类似一个 集合。 (3)．相关性 组成系统集合的元素是相互联系、相互 作用的； 元素的特性、数量及相关方式不同，将 构成不同的系统特性和效应； 相关性说明元素之间的特定关系，以及 它们之间的演变规律。
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(4). 层次性 根据系统所含元素的数量及元素相互 作用的结构关系，可以将系统分解为 一系列的子系统并形成一定的层次结 构； 复杂系统必需按层次方式由高到低逐 级进行分解或由低到高逐级进行整合； 在系统层次结构中表述不同层次子系 统之间的从属关系或相互作用的关系。
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(3)．系统工程的初步成熟阶段
理论和方法基本完善，得到世界性公认
1965年美国出版了《系统工程手册》； 1972年美国“阿波罗”登月计划成功，该计 划采用了计划评审技术(PERT)、图解评审技 术(GERT)等一系列系统工程方法；世界各国 广泛研究、应用系统工程；前苏联、日本、 北欧、墨西哥、韩国等在系统工程方面取得 成效。1972年“国际应用系统分析研究所” 在维也纳成立。
系统周界 S1，S2，S3，S4——系统部件
系统结构
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（1） 系统的诸部件及其属性： 结构部件；操作部件；流部件
(以电路系统、城市系统以及自然生 态系统为例说明)
（2）系统的环境及其界限 （3）系统的输入与输出 表示：S＝（C，S，F，E） 其中 C: 组成要素；S: 结构； F: 功能；E: 环境.
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在我国，1956年中科院数学所成立运 筹学研究室；1965年华罗庚推广统筹法、 优选法等系统工程方法；1978年钱学森发 表《一门组织管理的技术——系统工程》； 1979年在北京召开了“全国第一次系统工 程学术会议”；1980年10月成立中科院系 统科学研究所；1980年11月中国系统工程 学会成立；创办了一系列系统工程刊物； 设立系统工程系、专业、课程，招收本科 生、硕士生和博士生。
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(3). 系统工程的特点 研究思路的整体化：系统工程强调研 究思路的整体化，就是既把所要研究 的对象看成是一个系统整体，又把研 究对象的过程看成是一个整体。 应用方法的综合化：系统工程强调综 合运用各个学科和各个技术领域内所 获得的成就和方法，使得各种方法相 互配合，达到系统整体最优化。
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组织管理上的科学化、现代化：系统工程 研究思路的整体化要求管理上的科学化， 其应用方法综合化要求管理上的现代化。 管理科学化是要按科学规律办事，包 括对管理、组织结构、体制和人员配备分 析，工作环境布局、程序步骤组织，以及 工程进度计划与控制等问题的研究。 管理现代化是指符合事物发展的客观 规律，符合自己国家需要，使用有效的最 新管理理论、思想、组织和方法手段，促 进生产力的发展和生产关系的改善。