系统工程的定义

系统工程的定义、基本定理和基本观点

时间：2008-04-22发布者：阅读：678

1.系统工程的定义和特点

现代科学技术为系统思想的定量化创造了条件，它为系统思想定量化提供了数学理论和强有利的计算工具一一电子计算机，并推动了系统科学的发展。到二十世纪六十年代，系统思想的定量化已发展成既有理论指导，又有科学方法和实践内容的新的工程技术学科一一系统工程。

系统工程作为一门学科问世以来，仅仅五十多年的时间，在各行各业、各个领域都得到了广泛的应用，收到了良好的效果，同时系统工程的实践也促进了本学科的继续发展与完善。无容置疑，系统工程已成为当前最有前途的学科之一。但是系统工程毕竟是一门非常年青的学科，它的理论和方法尚需在实践中进一步发展与完善。到目前为止，关于系统工程的定义和研究的内容，国内外学者仍齐说不一，原因在于：（1）系统工程的理论和方法是在自然科学、社会科学和数学科学向纵深发展时产生一些需要协同解决的问题的情况下产生的，从事不同专业的人，出于专业兴趣，对系统工程有不同的理解；（2）

由于系统工程是现代科学技术的产物，它综合地运用各学科的先进成果去解决面临的问题，因此很难划清系统工程的学科界限。由于以上原因，从事不同专业的人为系统工程所作的定义也各不相同。

我们这里首先介绍一下钱学森教授对系统工程定义的说明。钱学森教授在

“系统思想与系统工程”一文中说：“二十世纪四十年代以来，国外对定量化系统方法的实际应用相继取了许多不同的名称：运筹学（OPERATIONS RESEARCH)、管理科学(MANAGEMENT SCIENCE )、系统工程(SYSTEMS ENGINEERING )、系统分析

(SYSTEMS ANALYSIS )、系统研究(SYSTEMS RESEARCH)，还有费用效果分析(COST EFFECTIVENESS ANALYSIS) 等等。他们所谓运筹学，指目的在于增加现有系统效率的分析工作；所谓管理科学，指大企业的经营管理技术；所谓系统工程，指设计新系统的科学方法；所谓系统分析，指对若干可供选择的执行特定任务的系统方案进行选择比较；如果上述选择比较着重在成本费用方面，即所谓费用效果分析；所谓系统研究，指拟制新系统的实现程序。现在看来，由于历史原因形成的这些不同名称，混淆了工程技术与其理论基础即技术科学的区别，用词不够妥当，认识也不够深刻。国外曾有人试图给这些名词的涵义以精确区分，但未见取得成功。

用定量化的系统方法处理大型复杂系统的问题，无论是系统的组织建立，还是系统的经营管理，都可以统一地看成是工程实践。工程这个词十八世纪在欧洲出现的时候，

本来专指作战兵器的制造和执行服务于军事目的的工作。从后一涵义引伸出一种更普遍的看法：把服务于特定目的的各项工作的总体称为工程，如水利工程，机械工程……，如果这个特定的目的是系统的组织建立或者是系统的经营管理，就可以统统看成是系统工程。国外称运筹学、管理科学、系统分析、系统研究以及费用效果分析的工程实践内容，均可以用系统的概念统一归入系统工程；国外所称运筹学、管理科学、系统分析、系统研究以及费用效果分析的数学理论和算法，可以统一地看成是运筹学。”

综合归纳上述意见，我们认为：系统工程是一门新兴的工程技术学科，是应用科学。它不仅定性，而且定量地为系统的规划设计、试验研究、制造使用和管理控制提供科学方法的方法论科学。它的最终目的是使系统运行在最优状态。

系统工程的研究内容具有以下特点：

(1) 系统工程不同于一般的工程技术学科。

一般工程技术学科，如水利工程、机械工程等都与形成实物实体的对象有

关，国外称这类工程为“硬”工程，而系统工程的研究对象除了这类“硬”工程之外，尚包括这种工程的组织与经营管理一类国外称之为“软”科学的各种内容。

(2) 系统工程涉及各种学科、各个领域的各种内容。

把一个工程项目作为系统来处理，必须涉及其它工程技术的内容。如果把一般工程学科作为一条代表专业的纵线，则系统工程则是跨越各条纵线的一条横线。它通过横向的综合，提出解决问题的方法和步骤，因此它是跨越不同学科的综合性科学。

如建筑工程是专业技术工程学科，它主要研究建筑设计和施工技术，而建筑系统工程则是综合社会、经济、生态及其他工程技术系统等进行城市的规划、设计与管理、建筑物的设计、施工组织等问题，开展以规划、设计、施工及管理为主线，以社会学、经济学、生态经济学、美学、工业工程学、电子学等为基础的综合地、系统地研究，以实现城市系统社会、经济、生态效益的统一和优化

（3）系统工程在研究问题时，概念、原则、方法是主要的、本质的，而在

系统工程中应用的具体数学方法和计算技术是处理和解决系统问题的手段和工具，是为系统工程的概念、原则和方法服务的。这个观点是辩证唯物论的系统观的重要原则之一。

（4）任何系统都是人、设备和过程的有机组合，其中人是最主要的因素。因此在应用系统工程的方法处理系统问题时，要以人为中心。

应用系统工程的方法解决问题，必须运用下述基本定律和基本观点

2、基本定律——系统性能、功效不守恒定律

系统性能、功效不守恒定律是指：当系统发生变化时，物质、能量守恒，但性能和功效不守恒，且不守恒性是普遍的和无限的。

定律中系统的变化是指：（1）由子系统合成系统（由部分组成整体）；

（2）系统分解成子系统（整体分解成部分）；（3）系统内部结构的变化。

“不守恒”是指：（1）产生新的性能和功效；（2）原有性能、功效的增强、减弱或消失。

“普遍性”是指：任何系统都具有这种性质。

“无限性”是指：低级层次子系统向高层次系统发展是无限的。这种无限性体现出低层次子系统构成高层次系统时，系统性能、功效的复杂变化，即高层次系统具备低层次系统的基本属性，同时又产生低层次系统不具备的新的属

性。

该定律成立的主要依据是：（1）由物质不灭定律和能量守恒定律可知，

系统内物质、能量和信息在流动的过程中物质是不灭的、能量是守恒的，而反映系统性能和功效的信息，因可受干扰而失真、放大或缩小、以至湮灭，故是不守恒的。（2）由于系统的变化，系统内物质、能量、信息在时间上和空间上发生叠加、互补和抵消，从而改变了系统的性能和功效。

这一定律在进行系统研究时，在处理系统与子系统、子系统与子系统、系统与环境的关系并使之定量化时是很重要的。