系统工程理论与方法1

4．层次性

将系统作为一个相互作用要素的总体看， 它有着一定的层次结构并分解为一系列的 子系统。此时分解的基本标志是它的目标 作用。子系统必需有功能目的，这是从功 能系统的总目标产生出来的。这时，子系 统的功能目的是系统功能目的的一部分。
5．适应性


环境是指存在于系统以外的事物（物质、能量、 信息）的总称，也可以说系统的所有外部事物就 是环境。环境是一种复杂的系统，在某些情况下 它会限制系统功能的发挥。 系统与环境是分不开的，但在确定系统的具体环 境因素时，往往会遇到一定的困难，这就是如何 明确系统与环境的边界问题。边界就是把系统和 环境分割开的设想界线，它并不是严格不变的。
2．实体系统与概念系统


按系统要素的属性，系统与环境是由物质实体组 成时则称为实体系统。实体系统以研究硬件为主，故 属硬科学，如机械系统、人一机系统、电力系统、生 物系统……等。如果系统与环境是由非物质实体组成， 则称为概念系统，它以研究软件为主，故属软科学。 如项目管理、行政组织、教育文化、项目信息系统等 系统。 但许多系统往往是实体系统与概念系统互为依赖， 相互并存的复合系统。实体系统的开发通过人的思维 活动，又可促进概念系统的完善和上升到更高一级的 理论，再由理论指导实体系统的开发和实践活动。硬 科学的发展没有软科学的配合是不可能取得较好效果 的。科学技术体系、法律体系、文化教育体系都属概 念系统。精神文明系统在建设庞大、复杂、先进的物 质文明社会中，是不可缺少的重要支柱，因为它是概 念系统。

1.1.3 系统的特性


1．整体性
系统是由两个或两个以上的可以相互区别的要素， 按照作为系统整体所应具有的综合整体性而构成 的。系统具有集合性，它是为达到系统基本功能 要求所必须具有的组成要素的集合。构成系统的 各要素虽然具有不同性能，但它们是根据逻辑统 一性的要求而构成的整体。系统不是各个要素简 单的集合，否则它就不会形成整体的特定的功能。 因此，即使每个要素并不都很完善，但它们可以 进行综合和统一，成为具有良好功能的系统。

这里我们采用钱学森给出的对系统的描述 性定义：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。这个定义，指出了作为系统的三个 基本特征。
第一，系统是由若干要素组成的： 第二，这些要素相互作用、相互依赖； 第三，由于要素间的相互作用，使系统作 为一个整体具有特定的功能。 虽然系统的定义很多，但都包含了这三个 方面的特征。正确理解系统的定义对于我 们认识事物是非常必要的。
2.相关性

系统内的各要素是相互作用而又相互联系 的。整体性确定系统的组成要素，相关性 则说明这些组成要素之间的关系。系统中 任一要素与存在于该系统中的其他要素是 互相关联，又互相制约的，它们之间某一 要素如果发生了变化，则应对其他相关联 的要素也要相应地改变和调整，从而保持 系统整体的最佳状态。

实际上，大多数系统是自然系统与人造系统的复 合系统，即系统中有些要素是自然形成的，有些 要素是人工形成的，这类系统往往是人类在改造 客观世界的过程中对自然系统加以改造而形成的。 例如地震预报系统、气象预报系统等。社会系统 （如经济系统、教育系统等）的产生和发展在某 些方面不以人的意志为转移，而是由客观的社会 发展规律所决定，因此，社会系统具有自然系统 的属性；另一方面，由于人类智能的发展，人们 又可以用人工方法对社会系统加以改造，如此社 会系统又具有人工系统的属性。鉴于对以上系统 属性的分析，我们认为各种社会系统是自然和人 工的复合系统。
系统的相关性原则对建设项目管理工作 具有的指导意义：



（1）在建设项目的实际管理工作中，当我们要想改变某 些不合要求的要素时，必须注意考察与之相关要素的影响， 使这些相关要素得以相应的变化。通过各要素发展变化的 同步性，可以使各要素之间相互协调与匹配，从而增强协 同效应以提高管理系统的整体功能。 （2）管理系统内部诸要素之间的相关性不是静态的，而 是动态的。要素之间的相关作用是随时间变化的，因此必 须把管理系统视为动态系统，在动态中认识和把握系统的 整体性，在动态中协调要素与要素，要素与整体的关系。 管理的实质就是把握管理要素在运动变化情况下，有效地 进行组织调节和控制，以实现最佳效益的过程。 （3）管理系统的组成要素，既包括系统层次间的纵向相 关，也包括各组成要素的横向相关。协调好各要素的纵向 层次相关和要素之间的横向相关，才能实现系统的整体功 能最优。
3.目的性

通常系统都具有某种目的。为达到既定的 目的，系统都具有一定的功能，而这正是 区别这一系统与其他系统的标志。系统的 目的一般用更具体的目标来体现。比较复 杂的社会经济系统往往有多个目标，因此， 需要用一个指标体系来描述系统的目标。

系统的目的性原则要求人们正确地确定系 统的目标，运用各种调节手段把系统导向 预定的目标，达到系统整体最优的目的。 项目管理中常用的目标管理（Management by Objectives简称MBO），就是在系统目 的性原则指导下，各个单位适应总体的变 化需要，把各项管理工作协调起来，完善 责任制，体现管理的系统化、科学化、标 准化和制度化。
第1章 管理系统概述
1.1 系统概念


无论是自然界，还是人类社会，可以说任何 事物部是以系统的形式存在的。这种存在的方式 决定了我们要树立把所要研究的问题或对象都可 以看成是一个系统的观念。 从人们认识客观事物或改造客观事物的过程 来看，通常用综合分析的思维方式看待事物，根 据事物中内在的、本质的、必然的联系，从整体 的角度进行分析和研究，这类事物就被看作为一 个系统。



系统的整体原则对项目管理工作具有重要指导意义。其主 要作用是： （1）依据确定的管理目标，从管理的整体出发把管理要 素组成为一个有机的系统，协调并统一管理诸要素的功能， 使系统功能产生放大效应，发挥出管理系统的整体优化功 能。 （2）把不断提高管理要素的功能作为改善管理系统整体 功能的基础。一般是从提高组成要素的基本素质入手，按 照系统整体目标的要求，不断提高各个部门特别是关键部 门或薄弱部门的功能素质，并强调局部服从整体，从而实 现管理系统的最佳整体功能。 （3）调整要素的组织形式，建立合理结构。改善和提高 管理系统的整体功能，不仅要注重发挥各个组成要素的功 能，更重要的是要调整要素的组织形式，建立合理结构， 促使管理系统整体功能优化。人们常说的1+1>2的问题就 是系统整体性的体现。
系统工程理论与方法
陈 伟 博士
副教授
iamhappychen@
本课程主要内容
第1章 第2章 第3章 第4章 第5章


管理系统概述 管理系统工程方法论 管理系统分析 管理系统模型 建设系统工程中的模型方法


1.线形规划模型 2.特殊线形规划模型 3.整数规划模型 4.动态规划模型
3．动态系统和静态系统



按系统的状态随时间的变化与否划分，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。 而静态系统则是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。 例如高等院校系统是一种连续培养人才的过程， 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 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 设系统是静态的或使系统中的参数随时间变化的 幅度很小而视同静态的。
要素通常分为两类。一类称为具体要素， 如矿物、生物、机器、人、能量和过程等 实实在在的东西；另一类称为抽象要素， 如概念、原理、法则、方法、制度和程序 等理性的东西。 在运用系统思想分析和解决实际问题时， 必须决定要素的取舍，即找出那些对系统 的性质、功能、发展、变化有决定性影响 的部分作为要素，忽略系统中的次要因素。



综上所述，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。 一个系统是整体，且从系统功能来看，它还是一 个不可分割的整体。如果硬把一个系统分割开来， 那么它将失去其原来的性质。 在物质世界中，一个系统中的任何部分都可以 被看作一个子系统，而每一个系统又可以成为一 个更大规模系统中的一个部分。
1.1.2 系统的要素



要素是组成系统的基本部分。在一项事物的研究 或处理中，凡是系统里不可再进行分解的部分就 称为其要素。一个“部分”能称为系统的要素， 它必须具有下列的特性： （1）每个要素应具有自身特定的功能； （2）每个要素的性质和行为影响着所构成系统的 性质和行为； （3）每个要素对所构成系统的影响（使系统的性 质或行为发生的变化），依赖于系统中其他要素 的性质和行为； （4）不存在独立的要素，即系统不可能分成独立 的要素。
系统以不同形态存在于自然界和人类社会 之中。尽管系统形态种类繁多，但起主导 作用而且大量存在的还是由实体系统与概 念系统相结合的人造复合系统。 系统按形态分，一般可分为以下几种类型：

1．人工与自然系统


自然系统即由“自然物”（物质或客观规律） 所形成的系统。如地球的岩石圈、生物圈和大气 圈等，它们都是客观世界在发展过程中已经存在 的系统。自然系统具有“自在目的”的功能，而 无“自为目的”的功能。 人工系统指系统的要素是人造的，它是人类 为达到某种目的而建造，即系统功能之所以存在， 就是为了完成系统的特定目的。例如工厂、学校、 城市、军事组织等等，都是人工系统。凡人类通 过对自然现象和社会现象的科学认识，用人工方 法研制出来的科学体系和技术体系，也都是人工 系统。

6.节省性
少的投入 多的产出 古代建筑 长江一桥

7.有限性