第一章系统与系统工程
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第一章系统与系统理论概述
多值响应特性 循环特性 间断（跳跃） 特性 失灵特性 折叠特性 .
3.系统的特征 .
3.1 3.2 3.3 3.4
整体性 . 相关性 . 目的性 . 环境适应性 .
3.1 整体性 .
系统的整体性主要表现为系统的整体功能， 这种整体功能不是各组成要素功能的简 单叠加，而是呈现出各组成要素所没有 的新功能。 “整体不等于部分和” Fs >、=、< F1+F2+F3+……+Fi Fs:系统的整体功能 Fi:各要素的功能(i=1,2,3…n)
边界
把系统和环境分开来的某种界限，叫做 系统的边界。从空间结构看，边界是把 系统与环境分开来的所有点的集合。从 逻辑上看，边界是系统构成关系从起作 用到不起作用的界限，系统质从存在到 消失的界限。
系统与环境的关系
系统与环境相互作用、相互联系是通过 交换物质、能量、信息实现的。系统能 够与环境进行交换的特性，称为开放性。 系统自身抵制与环境交换的特性，称为 封闭性。系统性是封闭型与开放性的对 立统一。 按照系统与环境的关系，可划分出开放 系统和封闭系统。
1.结构决定功能 .
结构使系统形成了不同于诸要素的新物 质。 要素的行为在一定约束条件和协同作用 下决定着系统的功能，“约束”和“协 同”是系统结构所赋予的。
2.功能具有反作用 .
功能具有相对独立性，对结构有巨 大的反作用。 它们相互作用而有相互转化。
3.结构功能分析 .
同功同构 同功异构 异构同功 异构异功
系统环境互塑共生原理
环境对系统有两种相反的作用或输入，给系统 提供生存发展所需要的空间、资源、激励或其 它条件，是积极的作用、有利的输入，统称为 资源。给系统施加约束、扰动、压力甚至危害 系统的生存发展，是消极的作用、不利的输入， 统称为压力。 这两种作用都会在系统的形态、特性、行为等 方面打上环境的烙印。
01系统工程-吴祈宗第1章
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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。
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。
系统工程
学院：经济与管理学院班级：工业工程091601 姓名：****** 学号：2009160201**System Engineering系统工程太原科技大学经济与管理学院工业工程系统工程期中“第一次”作业第一章系统与系统工程第7题：阐明系统工程与传统工程技术的主要区别。
答：系统工程与传统工程技术主要区别如下：（1）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，设计和产出诸如机床、电机、仪表、建筑物等有形产品的技术过程，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”，诸如规划、计划、方案、程序等过程，所以这样就扩展了传统“工程”的含义，给系统工程的“工程”富裕了新的研究内容。
（2）对象不同。
传统工程技术都是把各自特定领域内的工程物质对象作为研究对象，是具体的、确定的对象；而系统工程则是以“系统”为研究对象，不仅把各种工程技术的物质对象包括在内，而且把社会系统、经济系统、管理系统等非物质对象也包括在内。
这样，系统工程的研究对象是一个表现为普遍联系、相互影响、规模和层次都极其复杂的综合系统。
（3）任务不同。
传统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，而系统工程的任务是解决系统的全盘统筹问题，这就是通过系统工程的活动，妥善解决系统内部各分系统、各元素之间的总体协调问题，同时涉及到系统的自然环境、社会环境、经济环境等相互联系的问题。
（4）方法不同。
传统工程技术所用的方法是在明确目标后，根据条件采用可能实现目标的方法，提出不同方案进行设计，试制出原型，经试验后最终达到生产和建设的目的。
而系统工程在解决各种问题的过程中，采用一整套系统方法：以系统工程观念（如整体观念、价值观念、综合观念、优化观念和评价观念等）按照完整的解决问题的程序（即明确问题、设置系统目标、系统方案综合、模型化、决策和实施）运用电子计算机（增强了逻辑判断能力和人工模拟能力）对系统进行定量分析和计算，从而为解决复杂系统问题提供有效手段和工具。
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
系统工程学
第四章 网络计划技术：网络计划技术是系
统管理的重要工具之一，是系统工程常 用的管理技术。它是利用网络图对计划 任务的进度、费用及其组成部分之间的 相互关系进行计划、检查和控制，以使 系统协调运转的科学方法。通过本章学 习，同学们能够了解了解网络计划技术知识
及其应用领域 ，掌握CPM，PERT，GERP的工 程实际应用。
资源能源问题、新农村建设、城镇化、社会保 障、应急管理等） 管理科学、经济科学、工程科学各种前沿问题 落实科学发展观 社会信息化变革 重大投资和大型项目管理 思维科学和生命科学
二、系统工程研究对象
（一）SE的研究对象是大规模复杂系统 该类系统的主要特点有：规模庞大、结构复杂、属性及目
标多样、一般为人机系统、经济性突出等。 （二）系统的概念
（三）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 封闭系统与开放系统
主要明确SE研究什么样的系统 问题？
三、SE的内容与特点 所谓SE，是用来开发、运行、革新一个大
规模复杂系统所需思想、程序、方法的综合 （或总称）。
SE强调以下基本观点： 1）整体性和系统化观点（前提） 2）总体最优或平衡协调观点（目的） 3）多种方法综合运用的观点（手段） 4）问题导向及反馈控制观点（保障）
《系统工程学》是工业工程专业以及管 理工程专业的基础课程之一。它的任务 是通过对本课程的学习，使学生熟悉系 统及系统工程的概念和内涵，了解国内 外系统工程的发展现状和趋势，掌握系 统工程的预测技术、分析方法、设计理 论、模型与仿真、决策分析，并引导学 生将系统工程的观点、思想、方法和原 理具体应用到工程机械的制造、规划和 管理以及路桥机械化施工等工程实践中。
逻辑 步骤 工作 活动 时间 项目
西安交大系统工程课件1
阶段
年代（份） 1930
重大工程实践或事 重要理论与方法贡献 件 美国发展与研究广 正式提出系统方法（Systems 播电视 approach）的概念 美国实施彩电开发 采用系统方法，并取得巨大成 计划 功 美国Bell电话公司 正式使用系统工程（Systems 开发微波通讯系统 Engineering）一词 英、美等国的反空 产生军事运筹学（Military 袭等军事行动 Operations Research）,也即 军事系统工程
I 1940
II
第二次世界 大战期间
本世纪40年 代 II 1945 40年代后期 到50年代初 期
美国研制原子弹的 运用SE，并推动了其发展（1万 “曼哈顿计划” 5千人，运用系统工程的方法） 美国空军建立兰德 曾经提出系统分析（Systems （RAND）公司 analysis）概念，强调了其重 要性 运筹学的广泛运用与发展、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
美国H.切斯纳
系统工程则是按照各个目标进行权衡， 全面求得最优解（或满意解）的方法，并 使各个组成部分能够最大限度地互相适应。
日本学者三浦武雄
跨学科，因为系统工程的目的是研究 系统，而系统不仅涉及到工程学的领域， 还涉及到社会、经济和政治等领域，为了 圆满解决这些交叉领域的问题，除了需要 某些纵向的专门技术以外，还要由一种技 术从横向把他们组织起来，这种横向技术 就是系统工程。
(5) 交通运输系统工程 研究铁路、公路、航运、航空综合运 输规划及其发展战略，铁路运输规划， 铁路调度系统，公路运输规划，公路运 输调度系统，航运规划，航运调度系统， 空运规划，空运调度系统，综合运输规 划，综合运输优化模型，综合运输效益 分析。
系统工程第一章
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2.1 系统的特征
（1）系统的整体性 反映要素之间的关系 （2）相关性 反映系统的功能，确 （3）系统的目的性 定系统和环境的边界 （4）有序性 反映了系统的结构形态 （5）环境适应性 明确了系统与环境之间的关系 （6）动态性
系统特性之间的关系？ 反映了系统的变化趋势
6
确定系统的组成要素
（1）整体性
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正因果关系
若满足下列条件之一： （1）A加到B 中； （2）A是B的乘积因子； （3）A变到A±ΔA，有B变到B±ΔB，即A、B的变化方向 相同 则，A到B具有正因果关系，简称正关系，用
“＋”号标在因果链上。
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负因果关系
若满足下列条件之一： （1）A从B 中减去； （2）1/A是B的乘积因子； （3）A变到A±ΔA，有B变到B-+ΔB，即A、B的变化方向 相反 则，A到B具有负因果关系，简称负关系，用
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（3）系统边界划分注意的几个问题
系统的目的性 现有的技术、理论水平 问题解决的时效性
系统的表现程度
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3、系统结构概念
系统结构是指系统的构成要素在时空连
续区上的排列组合方式和相互作用方式。 系统结构的普遍形式决定了系统的基本 特征。
目的性——作为构造系统结构的出发点 集合性 相关性 阶层性 整体性 环境适应性
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2012-11-5
（2）相关性
系统中相互关联的部分或部件形成“部件 集”，“集”中各部分的特性和行为相互联系、 相互依赖、相互制约和相互作用,牵一发而动 全身。 故要求 S内各要素应根据整体目标，尽量避 免 “内耗 ”，设法提高 S整体运行效果。。
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（3）目的性
《系统工程》课程(48)教案
《系统工程》课程(48)教案第 1 次课3 学时授课老师章节名称第一章系统科学（SS）、系统（S）与系统工程（SE）1．系统科学与系统工程（SS&SE）教学目的1．初步了解并清楚系统科学所解决的“系统性问题”；2．初步了解系统科学与系统工程的关系；3．能够对社会经济系统的“系统性问题”进行分析；4．正确认识系统工程研究的问题是“系统性问题”；5．正确认识系统工程研究的对象是系统。
教学方法课堂授课（√）课堂讨论（）实验（）上机（）教学手段多媒体教学（√）普通教学（）双语教学（）重点难点重点：系统科学解决的问题----- “系统性问题”1.系统科学与传统科学的关系2.系统得概念难点：“系统性问题”的分析1.系统的构成三要素分析主要教学内容1. 系统科学研究的问题---“系统性问题”2. 系统科学研究的内容3. 系统科学与系统工程的关系4. 系统工程的概念5. 系统的概念课后要求课后作业和预（复）习内容：1.各小组给出一个“系统性问题”。
要求：善于发现你身边的关于教育、经济、大学城管理等社会热点问题；学校在建设发展过程中存在的问题；与学生密切相关的诸如如何提高学生的德智体综合素质教育问题、如何提高学生的道德诚信教育、如何提高学生的学习能力等，能够将纷杂的“问题”进行提炼，形成“系统性问题”。
主要参考文献1. 谭跃进. 系统工程原理[M]. 国防科学技术大学出版社, 2003.2. 周德群. 系统工程概论[M]. 科学出版社, 2005.3. 孙东川. 系统工程引论[M]. 清华大学出版社, 2004.4. 许国志. 系统科学[M]. 上海科技教育出版社, 2004.5. 许国志. 系统科学与工程研究[M]. 上海科技教育出版社, 2001.6. 系统工程学报备注《系统工程》课程(48)教案第2 次课3 学时授课老师：唐幼纯章节名称第一章 系统科学、系统与系统工程2．系统与系统工程（S&SE ）教学目的1．掌握系统工程的概念；2．认识系统工程的研究对象是系统；3．掌握系统的功能与特性；4．掌握系统的描述方法特别是集合描述法；5．掌握系统的解释结构模型(ISM) 方法构造系统。
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由词冠“sys-”和动词词干“tema”构成的复合词。
共同地
使定位
原意是指事物中的共性部分和每一事物应占据的位置。 也就是由部分组成整体的意思。
第一章系统与系统工程
系统的各种定义
在韦氏大辞典（Webster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；由有规则的相互作用、相 互依赖的诸要素形成的集合等等。
（4）静态系统与动态系统
（5）可控系统和不可控系统
第一章系统与系统工程
3. 系统的分类
（1）自然系统与人工系统
（2）实体系统与概念系统 （3）开放系统与封闭系统
实体系统是指以矿物、生物、 机械、能量和人等实体为构成要 素所组成的系统，如：机械系统、 计算机系统等；
（4）静态系统与动态系统 （5）可控系统和不可控系统
1.系统定义( 概括)
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。
分析系统的定义，它包含三层意义： 第一，系统是由若干元素组成的。 第二，这些元素相互作用、相互依赖。 第三，由于元素间的相互作用，使系统作为一个 整体具有特定的功能。
第一章系统与系统工程
2.系统的特征
（1）整体性 （2）相关性 （3）目的性 （4）层次性 （5）动态性 （6）适应性
第一章系统与系统工程
2.系统的特征
连战：两 岸合作一 加一大于 二 否则 “共失双 输”
（1）整体性素之和，即非加和原则， 有两种情况：
①整体小于各组成元素之和，即1+1<2
（3）目的性 （4）层次性
②整体大于各组成元素之和，即1+1>2（也叫整 体的涌现性）
（5）动态性 （6）适应性
《涌现》，[美]约翰•霍兰著，陈 禹等译，上海科学技术出版社， 2001年
第一章系统与系统工程
2.系统的特征
（1）整体性 （2）相关性 （3）目的性 （4）层次性 （5）动态性 （6）适应性
系统中相互关联的部分或部件形成“部件集”， “集”中各部分的特性和行为相互制约和相互影响， 这种相关性确定了系统的性质和形态。
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2.系统的特征
（1）整体性 （2）相关性 （3）目的性 （4）层次性 （5）动态性 （6）适应性
人工系统和复合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。没有目的 的系统不属于系统工程研究的对象。
第一章系统与系统工程
2.系统的特征
生
命
系
（1）整体性
统 的
第一章 系统与系统工程
本章主要内容
系统的基本概念
1.系统的定义 2.系统的特征 3.系统的分类 4.系统的结构与功能
系统工程概述
1.系统工程的定义、特点 2.系统工程的形成与发展 3.系统工程的方法与步骤
第一章系统与系统工程
一、系统的基本概念
1.系统的定义
系统（Systems）一词来源于希腊文systema。
（5）可控系统和不可控系统 动态系统是指这些因素随时间
的推移而变化的系统，如：人体
系统、企业系统等。
第一章系统与系统工程
3. 系统的分类
（1）自然系统与人工系统
（2）实体系统与概念系统
（3）开放系统与封闭系统
（4）静态系统与动态系统
（5）可控系统和不可控系统
任何系统都存在于物质环境（更大的系统）之中， 它必然要与外界环境产生物质、能量和信息的交换， 外界环境的变化也必然会引起系统内部各要素之间 的变化。
因此为了保持和恢复系统原有特性，系统必须具 有对环境的适应能力，就象元素必须适应环境一样， 因为：系统 + 环境 = 更大的系统。
第一章系统与系统工程
3.系统的分类
封闭系统是指与外部环境无关 的系统，实际上，没有绝对的封 闭系统，只是有时把与环境联系 较少，相对独立的系统看作封闭
系统。
第一章系统与系统工程
3. 系统的分类
（1）自然系统与人工系统
（2）实体系统与概念系统
（3）开放系统与封闭系统 （4）静态系统与动态系统
静态系统是指决定系统特性的 因素不随时间推移而变化的系统， 没有绝对的静态系统；
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2.系统的特征
（1）整体性 （2）相关性 （3）目的性 （4）层次性 （5）动态性 （6）适应性
如：开放系统和外界环境有物质、能量和信息的交 换，系统内部结构也可以随时间变化。一般来说， 系统的发展是一个有方向性的动态过程。
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2.系统的特征
（1）整体性 （2）相关性 （3）目的性 （4）层次性 （5）动态性 （6）适应性
（2）相关性
层 次
结
（3）目的性
构
图
（4）层次性（有序性） （5）动态性
由于系统的结构、功能和层次的动态演变有某种 方向性，因而使系统具有有序性的特点。系统的 有序性可以表述为：系统是由较低级的子系统组 成，而该系统自己又是更大系统的一个子系统。
（6）适应性
系统的有序性揭示了系统与系统之间存在着包含、 隶属、支配、权威、服从的关系，统称为传递关 系。
概念系统是指以概念、原理、 原则、方法、制度、程序等非物 质实体为构成要素所组成的系统， 如：管理系统、教育系统、国民
经济系统等。
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3. 系统的分类
（1）自然系统与人工系统
（2）实体系统与概念系统
（3）开放系统与封闭系统 （4）静态系统与动态系统 （5）可控系统和不可控系统
开放系统是指与外部环境有物 质、能量和信息交换的系统，如： 教育系统、企业系统等；
（1）自然系统与人工系统 （2）实体系统与概念系统 （3）开放系统与封闭系统 （4）静态系统与动态系统 （5）可控系统和不可控系统
第一章系统与系统工程
3.系统的分类
（1）自然系统与人工系统 （2）实体系统与概念系统 （3）开放系统与封闭系统
原始的系统都是自然系统，如： 天体、海洋、生态系统等；
人工系统都存在于自然系统之中， 如：人造卫星、海运船只、机械 设备、生产管理、物流系统等等。
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。
在日本的JIS工业标准中,系统被定义为：
许多组成要素保持有机的秩序向同一目标行动的体系。
钱学森语：
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。
第一章系统与系统工程