第一章系统工程概述
第一章 系统工程概论
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：
S (E,R)
（1-1）
式中： S ——代表系统； E ——代表系统中各元素的集合； R ——代表系统中各元素之间的关系集。
3.系统的结构
（1）框架结构与运行结构
当系统处于尚未运行或停止运行的状态时 各元素之间的基本联接方式，称为系统的框架 结构。
系统处于运行过程中相互依存、相互支持、 相互制约的方式，称为系统的运行结构。
（2）空间结构与时间结构
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第一节 系统概述
二、系统的概念、环境、结构与功能
3.系统的结构 （2）空间结构与时间结构
3.系统的结构
系统的结构是指构成系统的元素及元素间关联方 式的总和。在系统元素不变的情况下，往往把元素间 的关联方式就称为结构。
系统的结构方式无穷无尽，目前尚无完备的结构分 类方法。一般情况下，应注意从以下两方面对系统作 结构分类。
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第一节 系统概述
二、系统的概念、环境、结构与功能
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第二节 系统工程概述
二、系统工程的概念和特点
1. 系统工程定义
（1）1975年美国科学技术辞典注释 系统工程是 研究许多密切联系的元素所组成的复杂系统设计的科 学。
（2）1977年日本学者三浦武雄指出 系统工程 与其它工程学的不同之点在于它是跨越许多学科的科 学，而且是填补这些学科边界空白的一种边缘学科。
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
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。
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。
14 14
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。
15 15
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。
7 7
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。
第一章系统工程基本概念
第一章系統工程基本概念 1 第一章系統工程基本概念國立台灣大學生物產業機電工程學系暨研究所/ 主編第一節前言 (1)第二節什麼是系統(System)? (3)第三節什麼是系統架構(System Hierarchy)? .. 错误！未定义书签。
第四節什麼是系統生命周期(System Life Cycle)? (8)第五節什麼是系統思維(System Thinking)? (10)第六節什麼是系統工程(System Engineering)? (10)第七節參考文獻 (11)第八節習題 (12)第一節前言圖一為位於越南，年發電量約100千瓦的發電站，圖二為長江三峽水壩，提供約22,500,000千瓦的年發電量，我們會用同樣的程序建造這二項工程嗎?答案當然是否定的，興建長江三峽發電廠遠較興建越南發電站困難。
困難的原因一方面是因為長江三峽發電廠要考量的因素較多，如壩體對上流水域環境、整體生態、地質的影響等，各項因素的介面關係較複雜，如水域環境的影響依壩體高度而異，發電廠的組件亦多，同時，各組件需平行發展以縮短完工日期。
所以要完成長江三峽發電廠這樣影響因素多、組件多、介面複雜的系統必需採用較有效的程序，以降低發展的風險，系統工程即為針對複雜系統發展所擬定的程序。
系統工程起源於1950年初美國貝爾實驗室(Bell Laboratory)一項較複雜的通訊系統，而後美國國防部(Department of Defense)採納用於航太計畫的執行，經由多年經驗的累積，系統工程的程序已相當成熟，並由早年的航太系統延伸至都市規劃、交通建設、商用產品等領域的建設與開發。
本章節將說明系統工程的基本概念，包含系統及系統工程的定義、系統生命周期(Systems Life Cycle)、系統思維(Systems Thinking)、系統架構(Systems Hierarchy)。
圖一: 年發電量約100千瓦的越南發電站第一章系統工程基本概念 3圖二: 年發電量約22,500,000千瓦的長江三峽水壩第二節什麼是系統(System)?“系統”被廣泛地使用於我們日常的生活用語當中，”捷運系統”已是台北市民不可或缺的交通工具，我們也知道人體有”消化系統”，為什麼我們會用”系統”二字?它代表的意義究竟為何?捷運系統除包含一般民眾看得到的捷運站、列車、鐵軌、站務人員外，還需要一般民眾看不到的行車監控設備、工程人員、維修廠房等軟硬體設備才能達到大眾運輸的目的。
系统工程
第一章系统工程概述1.系统理论的形成与发展：控制论是研究各类系统的控制和调节的一般规律的综合性理论，信息与控制等式其核心概念。
2.1945年提出系统分析的概念，强调了其重要性；1957年系统工程学科形成的标志。
3.系统工程的研究对象：系统工程的研究对象是组织化的大规模复杂系统。
主要特点：规模庞大、结果复杂、属性及目标多样，一般为人机系统、经济性突出等。
4.系统的定义：系统是两个以上有机联系、相互作用的要素所组成，具有特定功能、结构和环境的整体。
系统的一般属性：整体性、关联性、环境适应性。
系统的类型：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。
5.系统工程的概念：系统工程是用定量与定性相结合的系统思想和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，都可以统一的看成是一类工程实践。
第二章系统工程方法论1.系统工程方法论：就是分析和解决系统开发、运作及管理实践中的问题所应遵循的工作程序、逻辑步骤和基本方法。
它是系统工程思考问题和处理问题的一般方法和总体框架。
2.霍尔三维结构和切克兰德方法论：前者包括时间维（规划阶段、设计就饿到哪、分析或研制阶段、运筹或生产阶段、系统实施或安装阶段、运行阶段、更新阶段）、逻辑维（摆明问题、系统设计、系统综合、模型化、最优化、决策、实施计划）、知识维或专业维；切克兰德方法论：认识问题、根底定义、建立概念模型、比较及探寻、设计与实施、评估与反馈。
两种方法比较：前者主要以工程系统为研究对象，而后者更适合于对社会经济和经营管理等“软”系统问题的研究；前者的核心内容是优化系统，而后者的核心内容是比较学习。
前者更多的关注定量分析方法，后者比较强调定性或定性与定量相结合的方法。
3.。
化工系统工程第一章 概论1
• 系统工程开始发展成为一门科学技术是近 40 年的 事。第二次世界大战期间，由于军事上的需要， 产生了运筹学，美国与前苏联发展了系统工程。 此后，随着生产的发展，各种类型的部门都在不 同程度上感到整体观念的重要性。无论是新武器 系统的研制，资源的开发利用，工业、农业和交 通运输的发展都必须把其组成部门看成是一个彼 此有机联系在一起的系统。从整个系统的角度， 周密考虑系统内各个组成部门相互间的制约关系， 才能使整个系统有效的，协调的工作。于 20 世纪 50年代形成独立学科。 • 70年代学者华罗庚在我国推广运筹学，78年钱学 森在文汇报发表中国第一篇系统工程文章，标志 我国系统工程研究进入新阶段。
化工系统工程
－化工过程分析与优化
南京工业大学 化学化工学院 吕效平
第一章 概论
第一节 系统工程的基本概念 1.1.1系统工程 系统工程是一门处于发展中的技术科学。系 统工程的概念源于实践。在小规模生产的条件下 , 系统的概念并不重要；而现代化的大生产是一种大 规模的社会活动， 所设计的内容和规模,科研和设 计 , 组织和管理等问题，以及所要达到的目标都发 生了根本的变化。因此，对整个系统进行综合的、 定量的研究就成为人们面临的新课题。
统工程，化学工业出版社，2003）
• 过程系统工程学科虽有 50余年的历史，但仍无一致的定义。 这是由于它是边缘学科，与系统工程、化学工程、过程控制、 计算数学、信息技术、计算机技术与管理科学难以划分出明 确的界限；另外也由于过程综合、人工智能、失效分析、计 算机集成制造系统（CIMS）、柔性制造系统、企业资源计划、 供应链管理等新内容不断出现，使过程系统工程学科仍在不 断发展。 • 过程系统工程由工程技术（硬技术）、管理技术（软技术） 组成。 • 过程系统工程是继20世纪20年代单元操作技术和60年代传递 现象理论后，化学工程学的第三次重大发展。 • 过程系统工程是过程工业信息化的理论基础，作为一门学科 对化学工业的两化融合发展处于十分关键的地位。 • 党的十六大就提出以信息化带动工业化、以工业化促进信息 化，带动了过程系统工程与化学工业的“两化融合” 发展。
系统工程期末复习课件
③ 整体性：系统是由相互联系的各个部分组成的有机整体。
④ 相关性：（1）各个组成部分是相互联系和制约的，这是系统内部的相关性
（2）要素间的协同作用:系统中某一要素变化，其他要素也要作相应的调整和改变 (3)系统与环境之间也具有相关性
⑤层次性：系统具有层次结构。
即系统由若干个子系统构成，而系统与其它系统可构成更大的系统。
偏 重 社 会 、 较难用数学模型描述，因 用“软方法”求出
机 理 尚 不 清 其加入了人的直觉和判断，可行的满意解，常
楚 的 生 物 型 往往只能用半定量、半定 用德尔菲法、情景
的软S
性或者只能用定性的方法 分析法、切克兰德
来处理问题。
的“调查学习” 法
等。
系统工程期末复习课件
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切克兰德的“调查学习”软方法的核心不是寻求“最优化”，而是“
（3）评价考核的综合性。
一般工程学着眼于技术性能、结构、效率等的合理和优化。而系统工程则是
从总体的最优出发，考虑系统的功能、组织协调、结构、效果等问题。
系统工程期末复习课件
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第二章 系统工程方法论
1.霍尔“三维结构”（重点掌握）
2.切克兰德“学习调查法”（重点掌握） 3.以上两者之间的联系与区别 4.并行工程的主要思想（展开说哦~~） 5.WSR系统方法论的主要工作步骤 6.钱学森的综合集成工程——模型图——“其实质是….”
系统工程期末复习课件
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1.霍尔“三维结构”（重点掌握）
➢ 七个阶段和七个步骤 ➢ 三维结构由时间维、逻辑维、知识维组成，如图示：
系统工程期末复习课件
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（1）时间维 系统工程工作从规划到更新的整个过程或寿命周 期，按时间顺序排列，用以表示系统工程的工作阶段和进程。
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。
系统工程概述
一、为什么学习系统工程
1. 认识和解决各种重大、复杂现实问题的需要； 2. 管理科学的要求 3. 西安交大的系统工程
1. 系统工程 I （控制、大系统） 2 系统工程 II （管理系统工程） 3 系统工程 III （人口系统工程） 系统工程是管理学院唯一的一类课程 本科、硕士、博士论文中所用的方法多出于系统工程
二、学习内容的安排
系统工程概论 系统工程方法论 结构模型和解释结构模型
状态空间模型 仿真模型及系统动力学方法
系统评价 管理决策及冲突分析
三、如何学好系统工程
注意培养系统思想（尤其独特的思想）； 注意综合应用所学的知识，综合就是创造，
发明创造很有限； 实践性较强，注意主动联系实际； 计算机与系统工程； SE与OR被公认为管理学院最硬的两门课
工业企业系统实例
环境分析
国家 政策
市场
研究
社
会
需
技术
求
经济
预测
竞争 状况
企业
能力
生
产
资金 来源
可 能
资源 条件
经营决策与计划
投入
技术 文件
经产经 营品营 目开计 标发划
劳动
力
生 产 技 术 准 备 劳动
手段
劳动 对象
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
转换
生产 控制
库存 生 控制 产 组 织 与 控 质量 制 控制
成本 控制
产出
服务 调查
第一章 系统工程概述
第一节 引言 第二节 系统 第三节 系统工程
系统工程是一门交叉学科
三大学科的交叉： 运筹学（OR） 现代管理科学 系统科学 交叉：自然科学/社会科学在思想、理论、方
系统工程概述
1978年 1978年9月27日，钱学森、许国志、王寿云在《文 27日 钱学森、许国志、王寿云在《 汇报》发表题为“组织管理的技术——系统工程 系统工程” 汇报》发表题为“组织管理的技术——系统工程”的 长篇文章； 长篇文章； 从1978年起，西安交大、天津大学、清华大学、华 1978年起，西安交大、天津大学、清华大学、 年起 中理工大学、 中理工大学、大连理工大学等国内著名大学开始招收 了第一批SE专业硕士研究生； SE专业硕士研究生 了第一批SE专业硕士研究生； 1980年11月 中国系统工程学会在北京成立； 1980年11月，中国系统工程学会在北京成立； 1980年10月至1981年 1980年10月至1981年1月，中国科协、中央电视台会 月至1981 中国科协、 同中国系统工程学会、中国自动化学会联合举办“ 同中国系统工程学会、中国自动化学会联合举办“系 统工程电视普及讲座（45讲 统工程电视普及讲座（45讲）”，取得了良好的社会 效果。 效果。
美国Bell电话公司 正式使用系统工程（Systems 电话公司 正式使用系统工程（ 美国 Engineering）一词 ） 开发微波通讯系 统 产生军事运筹学（ 产生军事运筹学（Military Operations Research）,也即军 ） 也即军 事系统工程
英、美等国的反 第二次世界 空袭等军事行动 大战期间 II
4、系统工程的发展概况（世界）
阶段 年代（ 年代（份） 重大工程实践或 事件 1930 I 1940 美国发展与研究 广播电视 美国实施彩电开 发计划 重要理论与方法贡献 正式提出系统方法（Systems 正式提出系统方法（ approach）的概念 ） 采用系统方法， 采用系统方法，并取得巨大成 功
1958 IV 1965
安全系统工程
安全系统工程第一章绪论-安全系统工程概述1.系统：系统就是由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合成的具有特定功能的有机整体。
（理解、掌握)2.系统的特点：整体性,相关性目的性和功能性，有序性,环境适应性。
（理解、掌握）3.系统工程:是组织管理系统的规划、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。
(理解、掌握）4.安全系统工程：是采用系统工程的基本原理和方法，预先识别、分析系统存在的危险因素,评价并控制系统风险，使系统安全性达到预期目标的工程技术。
（理解、掌握）5.系统的分类（熟悉）a)自然系统和人工系统b)实体系统和抽象系统c)静态系统和动态系统d)控制系统和行为系统e)开放系统和封闭系统：开放系统指系统与环境之间进行物质、能量或信息交换。
封闭系统则相反,即系统与环境互相隔绝，它们之间没有任何物质、能量或信息交换。
f)简单系统与复杂系统6.系统原理：(熟悉)指运用系统的观点、理论和方法对管理活动进行充分的系统分析,以达到管理的优化目标，即从系统论的角度来认识和处理管理中出现的问题。
（系统原理是现代管理科学中的一个最基本的原理。
）a)整分合原理：现代高效率的管理必须在整体规划下明确分工,在分工基础上进行有效地综合,这就是整分合原理. 整分合原理的主要含义：整体把握，科学分解,组织综合。
把握时机，实行动态管理，及时调整计划，不断改善分工(明确分工），适时综合协调。
b)反馈原理:现代高效率的原理,必须有灵敏、正确、有力的反馈，这就是反馈原理。
如果反馈使系统的输人对输出的影响增大,导致系统的运动加剧发散，这种反馈叫正反馈；反之，如果反馈使系统的输入对输出的影响减小，使系统偏离目标的运动收敛，趋向于稳定状态,则叫做负反馈。
反馈涉及两个方面的问题一是控制系统本身接收、处理、利用各种信息的能力如何；二是反馈系统能否保证灵敏、正确、有力地反馈信息。
c)弹性原理：管理是在系统外环境和内部条件千变万化的形势下进行的，管理必须要有很强的适应性和灵活性，才能有效地实现动态管理。
系统工程学笔记
系统工程学第一章系统工程概述第一节系统工程的产生、发展及应用1 系统工程虽然形成于20世纪50年代，但是初步实践可以追溯到古代；2 古希腊唯物主义哲学家德谟克利特最早使用“系统”一词；亚里士多德名言：整体大于部分之和，这是系统论的基本原则之一。
3 都江堰由鱼嘴（岷江分流）、飞沙堰（分洪排沙）、和宝瓶口（引水）三大设施组成；4 早期的系统思想有“只见森林”和比较抽象的特点；15世纪下半页以后，有“只见树木”和具体化的特点；5 19世纪以后，有“先见森林，后见树木”的特点；6 辩证唯物主义认为，世界有无数相互关联、相互依赖、相互制约和相互作用的过程所形成的统一整体。
这种普遍联系和整体性的思想，就是科学系统思想的实质。
7 一般系统论、控制论、信息论耗散结构理论协同论及自组织理论等是系统理论的重要内容和SE的理论基础。
8 系统论或者狭义的一般系统论，是研究系统的模式、原则和规律，并对其功能进行数学描述的理论。
其代表人物是爱地理理论生物学家贝塔朗菲。
9 系统工程的发展概况1957年，发表第一部名为《系统工程》的著作，系统工程学形成的标志；1965年，提出模糊集合的概念，为现代系统工程奠定了重要的书数学基础1961-1972年，美国实施阿波罗登月计划，使用多种系统工程方法并获得巨大的成功，极大地提高了系统工程的地位1972年，国际系统分析研究所（IIASA）在维也纳成立，系统工程的应用重点开始从工程领域进入到社会经济领域，并发展到了一个重要的阶段10 中国系统工程研究主要标志和集中代表是钱学森的《工程控制论》、华罗庚的《统筹法》和许国志的《运筹学》11 中国大规模的研究系统工程是从20世纪70年代末、80年代初开始的。
1978年9月27日，钱学森、许国志、王寿云在《文汇报》上发表了题为“组织管理的技术——系统工程”第二节系统工程的研究对象1 系统工程的研究对象是组织化的大规模复杂系统（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）2 系统是由两个以上有机联系、相互作用的要素所组成，具有特定功能、结构和环境的整体；3 系统的一般属性：整体性，整体性是系统最基本、最核心的特性；关联性，构成系统的要素是相互联系、相互作用的；所有要素均隶属于系统整体，并具有互动关系；环境适应性，区分为不同环境：（技术环境、经济环境、社会环境等）和不同的环境域：（外部环境、内部环境）等目的性、层次性4 大规模复杂系统的特点：系统的功能和属性多样，由此带来的多重目标间经常会出现相互消长或冲突的关系系统通常由多维且不同质的要素所构成一般为人机系统，而人及其组织或群体所表现出的固有的复杂性由要素间相互关系所形成的系统结构所形成的系统结构日益复杂化和动态化规模庞大和经济性突出等5 系统的类型自然系统和人造系统：多数是其复合系统实体系统与概念系统，通常研究的是这两类的复合系统动态系统和静态系统：系统工程研究的是一定时期、一定范围内和一定条件下具有某种程度稳定性的动态系统封闭系统和开放系统：研究有特定输入、输出的相对孤立系统第三节系统工程概念与特1 系统工程是从总体出发，合理开发、运行和革新一个大规模复杂系统所需思想、理论、方法论、方法与技术的总称，属于一门综合性的工程技术。
第一章-系统与系统工程
第一章-系统与系统工程第一章系统与系统工程1. 系统概念最早来源于古代人类的社会实践和科学总结2. 系统可被定义为具有一定功能的、相互间具有有机联系的、由许多要素或构成部分组成的一个整体3.系统的特性：层次性（最基本特性之一）、整体性、集合性、相关性、目的性、环境适应性4. 作为系统工程研究的对象，系统还必须具有可控性、动态性、复杂性、自律性5. 管理是社会系统中联系各层子系统的纽带，是整个社会系统的基本组成单元6. 管理系统的特点：是一个具有多重反馈结构的社会系统、是一个非线性的系统、各变量之间存在着长时滞、原因和结果具有一定的分离性、具有明显的组织结构特性7.现代工业企业的系统特征：一个人一机系统、可分系统、具有自适应能力的动态系统、投入产出系统、开放系统8. 企业系统是一个承受扰动作用，具有输入、处理、输出三个环节，并通过反馈措施不断改善自身品质的自适应体系9.系统工程就是从系统的观点出发，跨学科的考虑问题，运用工程的方法去研究和解决各种系统问题，以实现系统目标的综合最优化。
系统的观念就是整体最优的观念，也成为全局观念10.工程的观念是人们在处理自然、改造自然的社会生产过程中形成的工程方法论11. A.D.霍尔三维结构：时间维、逻辑维、知识维霍尔三维结构的特点：以工程系统为研究对象，核心内容是优化分析，更关注定量分析的方法12. 系统工程方法论3阶段5步骤a) 阐明问题（阐明问题阶段）i. 问题的性质和范围ii. 问题的目标iii. 环境和条件iv. 评价指标v. 收集和分析资料b) 谋划备选方案（分析研究阶段）i. 方案的提出集体创造法(又称头脑风暴法) 、缺点希望点法、特性穷举法、哥顿法ii. 方案的筛选一般要求所提出的备选方案具备：强壮性、适应性、可靠性、现实性c) 预测未来环境（分析研究阶段）i. 确定预测内容ii. 准备数据资料iii. 预定预测方法、建立数学模型预测的基本类型：定性预测法、时间序列法、因果关系法iv. 计算预测值，分析预测误差d) 建模和预计后果（分析研究阶段）系统分析的主要模型有图形模型、分析模型、仿真模型、博弈模型、判断模型e) 评比备选方案（评价比较阶段）第二章系统分析1. 环境是存在于系统边界外的物资的、经济的、信息的和人际的相关因素的总称。
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二、系统理论的形成与发展
（4）信息论
▪ 信息量
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二、系统理论的形成与发展
（4）信息论
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二、系统理论的形成与发展
（4）信息论
系统工程
第一章 系统工程概论 第二章 系统工程方法论 •第三章 系统模型与模型化 •第四章 系统仿真及系统动力学方法 •第五章 系统评价方法 •第六章 决策分析方法 •第七章 战略研究与管理 •第八章 系统工程应用实例
第一章 系统工程概论
第一节 系统工程的产生、发展及应用 第二节 系统工程的研究对象 •第三节 系统工程的概念与特点 •第四节 系统工程的应用领域
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一、系统思想的产生与发展
2. 科学系统思想的形成
▪ 古代朴素的系统思想——只见森林 ▪ 15世纪，自然科学从哲学中分离出——只见树木 ▪ 19世纪，能量转化、细胞学说、进化论等——先见森林、后见
树木
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二、系统理论的形成与发展
▪ 系统论（或狭义的一般系统论），是研究系统的模式、原则和 规律，并对其功能进行数学描述的理论。代表人物：奥地利理 论生物学家贝塔朗菲。
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中国古代朴素的系统思想及应用
（6）都江堰水利工程： ▪ “飞沙堰”溢洪道
— 在鱼嘴以下划分内、外二江的堤叫金刚堤。堤下段有一低 平的地段，洪水季节这里浪花飞溅，是内江的泄洪道。它 具有泄洪排沙的显著功能，故又叫它“飞沙堰”。 飞沙堰可将上游带来的泥沙和卵石，甚至重达千斤的巨 石，从这里抛入外江（主要是巧妙地利用离心力作用）， 确保内江通畅。
第一节 系统工程的产生、发展及应用
一、系统思想的产生与发展 二、系统理论的形成与发展 三、系统工程的发展概况 四、系统工程在中国的发展及应用
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一、系统思想的产生与发展
什么是系统？ ▪ 系统思想源于人类长期的社会实践。 ▪ 我国著名科学家钱学森认为“系统即由相互作用和相 互依赖的若干组成部分结合成的具有特定功能的有机 整体，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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二、系统理论的形成与发展
（3）控制论
▪ 维纳：控制论是关于在动物和机器中控制和通讯的科学。 ▪ 钱学森：控制论的对象是系统。为了实现系统自身的稳定
和功能，系统需要取得、使用、保持和传递能量、材料和 信息，也需要对系统的各个构成部分进行组织；控制论研 究系统各个部分如何进行组织，以便实现系统的稳定和有 目的的行为。 ▪ 控制论是研究系统的调节与控制的一般规律的科学。 ▪ 常见的控制理论：
▪ 信息量
•本节目录 •（4）信息论
▪ 信息量
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二、系统理论的形成与发展
（4）信息论
▪ 信息量
— 1比特信息量就是含有两个独立等概率可能状态的事物所具有的 不确定性被全部消除所需要的信息。
— 维纳曾指出：“信息量是一个可以看作几率的量的对数的负数 ，实质上就是负熵”，所以信息量和熵（无序），意义相反， 表示的是系统获得信息后无序状态被减少甚至被消灭的程度。
— 最优控制理论 — 适应、自学习和自组织系统理论 — 模糊理论 — 大系统理论
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二、系统理论的形成与发展
（4）信息论
▪ 提出者：申农 ▪ 定义：
— 狭义信息论是研究通信和控制系统中信息传递的共同规律， 以及如何提高信息传输系统的有效性和可靠性。
— 广义信息论研究机器、生物和人类对于各种信息的获取、交 换、传输、存贮、处理、利用和控制的一般规律。
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在中国传统文化中指青龙、白虎、朱雀、玄武，分别代表 东西南北四个方向。
源于中国古代的星宿信仰，中国古代将天空分成东、北、 西、南区域，称东方为苍龙象，北方为玄武(龟蛇)象，西 方为白虎象，南方为朱雀象，是为“四象”。
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八卦：我国古代的一套有象征意义的符号。用“一”代表 阳，用“--”代表阴，用三个这样的符号，组成八种形式 ，叫做八卦。每一卦形代表一定的事物。乾代表天，坤代 表地，坎代表水，离代表火，震代表雷，艮(gèn)代表山， 巽(xùn)代表风，兑代表沼泽。八卦互相搭配又得到六十四 卦，用来象征各种自然现象和人事现象。
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中国古代朴素的系统思想及应用
（6）都江堰水利工程： ▪ 都江堰水利工程在四川都江堰市城西，是全世界至 今为止，年代最久、唯一留存、以无坝引水为特征 的宏大水利工程。2200多年来，至今仍然连续使用 ，发挥着巨大效益。
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中国古代朴素的系统思想及应用
（6）都江堰水利工程：
▪ “鱼嘴”分水工程
— “鱼嘴”是都江堰的分水工程，因其形如鱼嘴而得名，它 把岷江分成内外二江。西边叫外江，是岷江正流，主要用 于排洪；东边沿山脚的叫内江，是人工引水渠道，主要用 于灌溉。鱼嘴的设置极为巧妙，它利用地形、地势，巧妙 地完成分流引水的任务。春天，岷江水流量小，灌区正值 春耕，需要灌溉，这时岷江主流直入内江，水量约占六成 ，外江约占四成，以保证灌溉用水；洪水季节，二者比例 又自动颠倒过来，内江四成，外江六成，使灌区不受水涝 灾害。
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中国古代朴素的系统思想及应用
（6）田忌赛马： ▪ 战国时期，齐威王与田忌赛马，规定双方各出上中 下三个等级的马各一匹。如果按同等级的马比赛， 齐王可获全胜。田忌的谋士孙膑提出的以下、上、 中对齐王的上、中、下对策，使处于劣势的田忌战 胜齐王，这是从总体出发制定对抗策略的一个著名 事例。 ▪ 齐王: 上 中 下 田忌: 下 上 中
一、系统思想的产生与发展
1. 朴素的系统思想及其初步实践 古代中国： ▪ 老子 自然界的统一性 ▪ 西周 “五行说”（金木水火土） ▪ 东汉 张衡 “浑天说” ▪ 中国人做事善于从天时、地利、人和进行整体分析，主张“大 一统”、“和为贵” ▪ 中医诊病讲究形、气、色综合辩证 ▪ 中国人吃饭讲究色、香、味、鲜一体 ▪ 孙武 《孙子兵法》 ▪ 都江堰
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中国古代朴素的系统思想及应用
（3）老子：
▪ “天下万物生于有，有生于无”，“无，名天地之始，有，名万物 之母”。
▪ “道生一，一生二，二生三，三生万物”。
▪ 王安石将世界演化的顺序又解释为“天年生水，地二生火，天三生 木，地四生金，天五生土”，“五行，天所以命万物者也”。认为 世界上的事物先由天地生出五行----水、火、木、金、土，然后再 形成万物。
天、地、雷、风、 水、火、山、 泽
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阴阳的概念，源自古代中国人民的自然观。古人观察到自 然界中各种对立又相联的大自然现象，如天地、日月、昼 夜、寒暑、男女、上下等，以哲学的思想方式，归纳出“ 阴阳”的概念。
阴阳，代表一切事物的最基本对立面 阴 为寒，为暗，为聚，为实体化 阳 为热，为光，为化，为气化 阴中有阳，阳中有阴，冲气以为和
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二、系统理论的形成与发展
（1）贝塔朗菲定律
▪ 系统的属性总是多于组成它的各个要素在孤立状态时 的属性之和。
▪ 系统对可累加或不可累加的某一具体属性的数量既可 起到放大作用，也可起缩小作用。
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二、系统理论的形成与发展
（2）五率最高定律
▪ 在保证实现环境允许系统达到的功能（目的）的前提 下，使整个系统对空间、时间、物质、能量、信息的 利用率最高。
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中国古代朴素的系统思想及应用
（5）丁谓盖皇宫：
▪ 北宋真宗年间，皇城失火，宫殿烧毁，大臣丁谓主持了皇宫 修复工程。他采用了一套综合施工方案，先在需要重建的大 道上就近取土烧砖，在取土后的深沟中引入汴水，形成人工 河，再由此水路运入建筑材料，从而加快了工程进度。皇宫 修复后，又将碎砖废土填入沟中，重修大道。使烧砖、运输 建筑材料和处理废墟三项繁重工程任务协调起来，从而在总 体上得到了最佳解决，一举三得，节省了大量劳力、费用和 时间。
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二、系统理论的形成与发展
（5）耗散结构理论
▪ 系统熵的增减和演化方向
—从哲学观点来看，自然界物质的运动是由简单 到复杂、由低级到高级、由不确定到确定、由 无序到有序、由高熵到低熵演化的。
—如果系统熵随时间减少，则称系统状态 的演化方向为进化或发展；反之，为退 化或没落。
第一章系统工程概述
2020年7月25日星期六
课程性质和任务：
本课程是工程专业的专业限选课，是在学习了基 础课和专业基础课后开设的。其任务是使学生对 系统工程基础理论的整体情况与发展有一个系统 的和基本的了解，并掌握相关的基础知识和基本 方法，从而适应现代工业工程人才培养的需要。
教材：
汪应洛主编 .系统工程（第四版） .机械工 业出版社
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中国古代朴素的系统思想及应用
（4）中医理论： ▪ 我国中医理论也充分体现了系统科学的思想。 ▪ 古代中医理论强调了人体各器官之间的联系、生理现象与心 理现象的联系、身体状况与自然环境的联系，把人的身体结 构看作是自然界的一个组成部分，认为人体的各个器官是一 个有机的整体。 ▪ 中医还用阴阳五行学说来说明五脏之间的相互依存、相互制 约的关系，将自然现象、生理现象、精神活动三者结合起来 分析疾病根源。在治疗上将人的养生规律与自然界的规律联 系在一起，提出了“天人感应”的治疗原则。这实际上是强 调了系统内各子系统之间的关系作用，系统与环境之间的关 系作用。 ▪ 从上述论述中，我们可以看到无论是诊断还是治疗，中医都 是把人作为一个整体，认为人体各部分之间存在着紧密的联 系，将治病看作一个系统的、动态的控制过程。