系统工程的概念和特征

1.2.2 系统工程的定义与特征

1.系统工程的定义

系统工程作为一门新兴学科，与其他学科相互渗透、互相影响、不同专业领域的人对他的理解不尽相同。因此，要给出一个统一的定义比较困难。下面列举国内外学术和工程界对系统工程的一些比较有代表性的定义。

1967年，美国著名学者切纳斯（H.Chesthut）指出：“系统工程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，并使整体的各组成部分能够最大限度的互相适应。”

1967年，日本工业标准JIS定义：“系统工程是为了更好地达到系统目标，而对系统的构成要素、组织机构、信息流动和控制机构进行分析与设计的技术。”

1978年，我国著名科学家钱学森院士指出：“系统工程是组织管理系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用的科学方法，是一种对所有系统都具有普遍意义的科学方法。”

1993年出版的《中国大百科全书·自动控制与系统工程卷》指出：“系统工程是从整体出发，合理开发、设计、实施和运用系统的工程技术。它是系统科学中直接改造世界的工程技术。”

本书采用我国汪应洛院士主编的《系统工程》一书中给出的宏观定义：系统工程是从总体出发，合理开发、运行和革新的一个大规模复杂系统所需的思想、理论、方法论、方法和技术的总称，属于一门综合性的工程技术。它把自然科学和社会科学中的某些思想、理论、方法策略和手段等根据总体协调的需要有机地联系起来，把人们的生产、科研或经济活动有效的组织起来，应用定量分析和定性分析相结合的方法和电子计算机等工具，对系统的构成要素、组织结构、信息交换和反馈控制等功能进行分析、设计、制造和服务，从而达到最优设计、最优控制和最优管理的目标，一遍最充分的发挥人力、物力和潜力。并通过各种组织管理技术，是局部和整体之间的关系协调配合，以实现系统的综合最优化。

2.系统工程的特点

1）系统性

系统性是系统工程最基本的特点。系统工程把所研究对象看成一个整体系统，这个整体系统又是由若干部分（要素与子系统）有机结合形成的。在分析和解决复杂实际系统问题时，需要从整体出发，从整体与部分之间相互依赖、相互制约的关系中去揭示系统的特征和规律，从整体最优化出发去实现系统各组成部分的有效运转。系统工程的系统性强调系统总体最优及平衡协调，强调综合应用各种方法与技术、问题导向和反馈控制等系统观念及技术方法。

2）交叉性和综合性

首先，系统工程的交叉性体现在其理论基础上，它是在一般系统理论、大系统理论、经济控制论、运筹学、管理科学等学科相互渗透、交叉发展的基础上产生的，并在自然科学、社会科学、数学之间架设了一座沟通的桥梁。其次，系统工程以大型复杂的人工系统和复合系统为研究对象，这些系统涉及的因素很多，涉及的学科领域也非常广泛。最后，参与系统工程项目的成员来自多学科，从各学科的专业角度对系统进行协作研究。因此，系统工程是综合研究各种因素，综合运用各学科和技术领域的成就，从整体目标出发使各学科、各种技术有机的配合、综合运用，已达到整体最优化的交叉性与综合性学科。

3）实践性

系统工程既有广泛而厚实的理论和方法论基础，又具有很强的实践性。系统工程强调针对实际问题进行系统分，所提出的问题解决方案必须接受实践检验，不能脱离实际，只有这样，系统工程才能服务于并造福于现实社会。

4）系统工程的专业特点

系统工程作为新兴的一大类工程技术，与其他工程技术具有共性，即直接与改造世界社会实践相联系。但与各类专门的工程技术相比，系统工程在内容和方法上表现出以下明显的

专业特点：

（1）系统工程一般采用先决定整体框架，后进入内部详细设计的程序；

（2）系通工程试图通过将构成事物的要素的程序加以适当配置来提高整体功能，强调多领域和多学科的理论、方法与技术的集成，其核心思想是“综合即创造”；

（3）系统工程属于“软学科”，强调人（决策者、分析人员等）和信息的重要作用、多次反馈和反复协商、科学性与艺术性以及定性分析和定量分析的有机结合。

为了对系统工程的方法特点有一个更深入的理解，下面以企业的新产品研发为例来分析说明。企业要研发一项新产品，首先，必须从系统的角度设定产品研发的整体目标，包括市场目标和产品的功能目标，再确定研发项目涉及的人员、设计技术、开发资源、组织模式研发流程等各种系统要素及其联系。其次，在研发过程中，需要将产品专业技术、市场情报、计算机建模及仿真技术、最优化技术、多目标群体决策等多专业和多学科的内容综合，结合思维的综合性才能保证产品创新的实现。最后，整个研发过程针对市场需求，以顾客为中心，研制出的产品最终要服务于消费者并促进人类社会的进步，这反映了系统工程的实践性。因此，新产品开发过程是一个典型的制造系统工程问题，体现了系统工程方法的全部特点。

1.2．3 系统科学的学科体系

系统工程是一门从总体上改造客观世界的工程技术实践。如同其他工程技术的发展一样，系统工程也有自己的科学理论基础——系统科学。系统科学室友系统工程这一工程技术、系统工程的理论方法（如运筹学、大系统理论）这一技术科学（统称为系统学），以及他们的理论基础和哲学层面的科学所组成的一类新兴科学。按照钱学森院士所提出的现代科学技术的体系结构，系统科学的学科体系如图1-9所示。其中，系统学主要研究系统的普遍属性和运动规律；研究系统演化、转化、协同和控制的一般规律；系统间复杂关系的行程法则；结构和功能的关系，有序、无序状态的形成规律；以及系统仿真的基本原理等。随着科学的发展，系统学的内容也在不断丰富。系统工程在系统科学中属于工程技术层次，直接作用于工程实践中，以实现系统的综合优化。现代数学方法等自然科学技术，通过系统工程为社会科学研究提供了极为有用的定量方法（如模型方法，仿真实验方法和优化方法），系统工程也为从事自然科学的工程技术人员和从事社会科学的研究人员的相互合作和系统创新开辟了广阔的道路。