第二章 系统工程基础概述
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第二章 系统工程基础概述
产品 研究 规划
生产 工程 规划
制造 规划
分配和 仓库储 存规划
已核准 的产品 设想
包装 设计 规划
销售 规划
广告 与推销 规划
广告 实施 规划
产品 的商 品化
市场 调查 规划划
图2-4 按过程描述的新产品规划网络
总经理
总经理助理
人
事
营
销
工
程
生
产
（一）典型定义
• 日本工业标准JIS的定义：“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、组织结构、信息流动和控制机制等 进行分析与设计的技术。”
（一）典型定义
• 系统分析是研究相互影响的因素的组成和 运用情况。 • 综上所述，系统工程是以研究大型复杂的 人造系统和复合系统为对象的一门交叉科 学，它既是一个技术过程又是一个管理过 程。
（三）功能分析的思路
• • • • • • • 1、系统功能的制约因素 （1）外界输入与环境因素的制约 （2）系统结构的制约 2、功能分析的步骤 （1）对系统的输入输出关系进行准确描述； （2）进行输入输出关系的整体评价和分析； （3）对某一特定功能进行流程分析及流程再设计。
客户电话咨询
接线员理 解问题？
二、系统工程发展历程及趋势
• （一）发展简史 • 在第二次世界大战前夕，经济、生产等领域的系 统问题已促使人们努力揭示系统的一般运行规律 和创造组织管理系统的技术。 • 在第二次世界大战期间，系统分析的方法和技术 得到突飞猛进的发展。二次世界大战期间还培养 了一批系统工程人才，促进了系统工程学科的形 成与发展。 • 第二次世界大战结束，各种社会经济系统和工程 管理系统的规模日益扩大和复杂化，导致一些新 的问题的出现，人们又一次寻求通过科学的系统 方法作为解决复杂经济社会系统问题的技术 。
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
第2章 系统工程理论
2.1 系统科学的学科体系
第6页 2020年1月22日
系统工程(Systems Engineering)
系统工程是一门工程技术，但它与机械工程、电子工程、水利工程等其 它工程学的某些性质不尽相同。上述各门工程学都有其特定的工程物质 对象，而系统工程则不然，任何一种物质系统都能成为它的研究对象， 而且还不只限于物质系统(Any physical systems can be their object of study,
第二章 系统工程理论
第2页 2020年1月22日
现代科学技术(Modern science and technology )
我国著名科学家钱学森提出了一个清晰的现代科学技术的体系结构， 认为从应用实践到基础理论，现代科学技术可以分为四个层次：
首先是工程技术这一层次(Engineering Technology)
社会科学 数学科学
数学 突变论
自然科学
马克 思主 义哲 学
（系统观） 系统科学
基础科学 物理学 生物学
系 统 学
人体科学 思维科学
哲学
基础科学
其它技术科学
运筹学
巨系统 理论
信息论
控制论
系
各门系
统
统工程
科
学
自动化 技术
的 体
系
通信 技术
技术科学
工程技术
2.1 系统科学的学科体系
第4页 2020年1月22日
术 数学
科 社会科学
学
科
程
学
技
技
术
体
术
系
2.1 系统科学的学科体系
第3页 2020年1月22日
现代科学技术(Modern science and technology )
工业工程导论第2章 系统的规划与系统工程基础(1)
8
9
10
（3）总体规划 进行总体规划时，必须对市场特征进行认真分析： 1）现代市场的力量可以快速改变市场需求的产品；企业应该快速响应今天的市场新需求， 同时能够利用新产品引导现有和潜在的顾客。 2）对手更具竞争力的新产品和新的服务可能会抢占你原来的市场。 3）商务竞争的失败经常与市场分析不足、战略规划与市场定位失误、技术储备不足相关。
➢ 动态的定义：“系统是事物按逻辑、整体、时间 进行处理的流程”，强调系统同环境的交互作用。
19
（2）系统的特征与属性
➢ 特征：
系统具有大小、复杂性、整体性、层次性。
➢ 基本属性
集合性、相关性、层次性、目的性、适应性、可 学习性。
（3）系统方法的重要性
随着社会的进步和科技的发展，系统方法成为越 来越重要的方法论。
（4）大系统的概念
按照系统中整体同时完成的功能数划定大系统与
小系统。功能数大于m称为大系统，功能数小于或 等于m（10或6）称为小系统。
20
3、系统的基本问题 系统包括产品系统、装备系统、硬件或软件系统、组织系统或商务系统等。 制造系统可以看成将输入（生产资源）转换成输出（产品和服务）的系统。 五个基本问题：
（3）公用服务系统
29
2、运作规划与控制（OPC）
30
3、系统设计公理
系统设计公理是在近百年的组织与工业工程实践 和关于发明与设计原理的研究基础上总结而得的， 其主要内容有九条公理：
公理一（系统革新公理）的内容：一个人参与 的系统总是可以改进的，除非它已经消亡或不值得 再利用了。
➢规则一：应该不断地使组织的动作科学化 ➢规则二：应该不断地改进和创新产品与服务 ➢规则三：应该从全局、全寿命的角度进行研
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（3）总体规划 进行总体规划时，必须对市场特征进行认真分析： 1）现代市场的力量可以快速改变市场需求的产品；企业应该快速响应今天的市场新需求， 同时能够利用新产品引导现有和潜在的顾客。 2）对手更具竞争力的新产品和新的服务可能会抢占你原来的市场。 3）商务竞争的失败经常与市场分析不足、战略规划与市场定位失误、技术储备不足相关。
➢ 动态的定义：“系统是事物按逻辑、整体、时间 进行处理的流程”，强调系统同环境的交互作用。
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（2）系统的特征与属性
➢ 特征：
系统具有大小、复杂性、整体性、层次性。
➢ 基本属性
集合性、相关性、层次性、目的性、适应性、可 学习性。
（3）系统方法的重要性
随着社会的进步和科技的发展，系统方法成为越 来越重要的方法论。
（4）大系统的概念
按照系统中整体同时完成的功能数划定大系统与
小系统。功能数大于m称为大系统，功能数小于或 等于m（10或6）称为小系统。
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3、系统的基本问题 系统包括产品系统、装备系统、硬件或软件系统、组织系统或商务系统等。 制造系统可以看成将输入（生产资源）转换成输出（产品和服务）的系统。 五个基本问题：
（3）公用服务系统
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2、运作规划与控制（OPC）
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3、系统设计公理
系统设计公理是在近百年的组织与工业工程实践 和关于发明与设计原理的研究基础上总结而得的， 其主要内容有九条公理：
公理一（系统革新公理）的内容：一个人参与 的系统总是可以改进的，除非它已经消亡或不值得 再利用了。
➢规则一：应该不断地使组织的动作科学化 ➢规则二：应该不断地改进和创新产品与服务 ➢规则三：应该从全局、全寿命的角度进行研
第二章 系统及系统工程：系统及系统思维 系统工程及其方法论 企业系统及企业系统工程
喝茶
7
15 等水开
泡茶问题
方案分析
– 甲方案总时间=1+0.5+0.3+15+1+1+2.2=21 – 乙方案总时间=1+1+1+0.5+0.3+15+2.2=21 – 丙方案总时间=1+0.5+0.3+15+2.2=19 分析结果：丙方案最节约时间。 现实生活中，决策者有可能不选择丙。
2018/11/6
② 概念系统：由一些思想、概念、原理、原则、制度、政策等 非实物组成的系统。包括哲学、政治、道德、科学体系等。
2018/11/6 15
第一节 系统及系统思维
三、系统的分类
3、按所处的状态划分
① 静态系统：系统的要素基本不随时间的变化而变化的系 统。例如江河上的桥梁。
② 动态系统：系统的要素随时间的变化而变化的系统。
第二章 系统及系统工程
• 系统及系统思维 • 系统工程及其方法论 • 企业系统及企业系统工程
2018/11/6
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华罗庚先生的泡茶问题
“想泡壶茶喝。当时的情 况是：开水没有，水壶 要洗，茶壶、茶杯要洗， 火已生了，茶叶也有了， 怎么办?”
2018/11/6
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泡茶问题
• 问题描述
– 目标：喝到一碗清新的热茶。
系 统
小系统 中系统 大系统
巨 系 统
（钱学森） 复杂巨系统→开放的复杂巨系统
简单巨系统
2018/11/6
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第一节 系统及系统思维
四、系统思维
思维是解决问题的一种心理过程，思维方法对解决问题的 效率和效果起决定作用。 系统思维的核心就是把研究对象看作由两个或两个以上由 有机联系、相互作用的要素所组成的、具有特定结构和功能的 整体。既要注意整体中各部分的相互联系和相互制约关系，又 要注意各部分之间的协调配合，服从整体最优的要求。 系统思维反对孤立地、片面地、静止地研究和分析问题。 “中医与西医”
第二章系统工程的基本概念
造原有的老系统,使其更加合理、更加完善、更加科学。
2、从系统工程与一般工程的区别上理解系统工程
从系统工程与一般工程的区别上看,系统工程具有高度的综合性,这主要体现在以下三个 方面: 1) 研究对象的综合性 系统工程不把研究局限在某一特定范畴。它可以把工程作为对象,但各种自然现象、生 态群体、社会现象,人类的、社会的等等也都是它的研究对象. 2〉应用学科知识的综合性 系统工程应用学科知识的综合性与研究对象的综合性是分不开的。它不仅如同一般工程 学那样,应用数学、物理、化学等基础自然科学,而且对控制论、信息论、管理科学、工程技 术学科、社会学、经济学、法学以至一些边缘科学也要加以综合运用。
交通运输系统工程
第二章 系统工程的基本概念
第一节 系统工程的基本概念及其定义
1、从字义上理解系统工程
系统工程包括系统与工程两个方面,既要从系统看工程,又要从工程看系统,前者指
的是用系统的观点和方法去解决工程问题。而后者是指用工程的方法去建造系统。形象 地说,工程通常指硬件建设和措施,系统方法常比作软件.这两方面的结合,就使传统的工 程增加了内容。
6、方案决策
有时,最优方案可能有儿个,或者除了定量目标外,还要考虑一些定性目
标。这时必须根据全面的要求,最后决策一个或几个方案试行。
7 、实施计划
根据最后选定的方案,具体实施整个计划。如果实施中比较顺利或者遇 到困难不大,略加修改即可实施,那么整个步骤即告一段落。 有时则会遇到较多的问题,就有必要回到前面所述逻辑步骤中认为需要的节 运输系统工程含义及内容
一、含义 1 对象：运输活动 2 方法： 系统工程 3行为： 规划计划，协调与控制 4目的： 获得最佳效益 含义：以交通运输系统中的整个运输活动为对象，运用系统工程的原则和方 法，为运输活动提供最优规划和计划，进行有效的协调与控制，并使之获得 最佳经济效益和社会效益的组织管理方法。 二、内容 包括了：运输系统分析，运输系统预测，运输系统的优化，运输系统的 综合评价与决策，运输系统的模拟。 1 运输系统分析：运输系统目的，结构，性能以及环境分析 2 运输系统预测：运输系统预测意义，运输系统常用的预测方法 3 运输系统优化：网络计划评审技术 4 运输系统综合评价：讨论意义，运输系统单项指标的评价，综合评价指标体 系的制定，常用的综合评价方法
工业工程导论第2章 系统的规划与系统工程基础
约束条件：170xx1+1+55xx2+2+dd2+1+--dd2-1-==8900
(零件A的生产率目标) (零件B的生产率目标)
s.t.3x1+8x2+d3+-d3-=75
(零件C的生产率目标)
400x1+250x2 2000 (投资预算约束)
x1,x2,d1+,d1-,d2+,d2-,d3+,d3- 0
（2）制造规划与控制（MPC）系统
MPC系统的含义：指为企业制造系统规划、 控制和管理决策提供有效信息的系统。其要素有： 人员、物料、机器设备、顾客、供应商和流程， 这些要素定义了企业的任务等。 MPC系统是提供同顾客进行有效沟通、有效管 理企业物料流动与有效利用人力与设备，以及协 调企业内部活动和供应链关系信息的决策支持系 统。 MPC系统的特征：复杂性；动态性；不确定性
4）遗传算法（Gene Algorithm，GA）
• 工业工程应用当中，特别是制造系统中某些最优化 问题性质非常复杂，很难用传统的优化方法来求解， 自1960年以来，人们对求解这类问题的兴趣日益 增加。
• 一种模拟生物自然进化过程的、被称为“进化算法” 的随机优化技术在解这类问题时显示出了优越的性 能。
5）进行决策。
层次分析法应用实例
（6）人工智能方法 人工智能定义：使计算机具有智能。其目
的是使计算机更加有用，并了解使计算机智 能化的原理。它与制造系统的规划和设计有 密切关系。
现有人工智能工具包括：搜索法、以规则 为基的系统（又称为专家系统）、人工神经 网络（ANN或NN）、遗传算法(GA) 和计 算机仿真等。
选择标度： ➢人们在区别事物质的区别时，常常用5种判断
《系统工程学》
我国大规模地研究与应用SE是从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》发表题为“组织管理的技 术——系统工程”的长篇文章；
从1978年起，西安交大、天津大学、清 华大学、华中理工大学、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；
及其应用领域 ，掌握CPM，PERT，GERP的工 程实际应用。
学习本课程的建议：
1.注重系统思考 2.坚持问题导向 3.采用系统化方法
教学要求：
上课及考核（闭卷考试）
教学参考书：
1. 《系统工程实用教程》姚德民，李汉铃哈尔 滨工业大学出版社1996
2. 《系统工程概论》夏绍伟 杨家本 杨振斌 清 华大学出版社1995
事行动
Operations Research）
Ⅱ
本世纪40年 美国研制原子弹的“曼 运用SE，并推动了其发展
代
哈顿计划”
1945年
美国空军建立兰德 （RAND）公司
曾经提出系统分析 （system analysis）概念， 强调了其重要性
40年代后 运筹学的广泛运用与发展、控制论的创立与应用、电子计算
一、系统工程的产生、发展及应用
（一）系统思想及系统理论的产生与发展 系统思想的发展经历了三个阶段，即：“只见森林（朴素
的系统思想）阶段——“只见树木”阶段——“先见森林，后见 树木”（科学的系统思想）阶段。
古代中国和古希腊在系统思想的产生与早期发展中具有突 出地位和贡献。
整体思想和联系思想是科学系统思想的核心与实质。 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。
Ⅵ 80年 SE在国际上稳定发展、在中国的研 代 究与应用达到高潮
1978年9月27日，钱学森、许国志、王寿 云在《文汇报》发表题为“组织管理的技 术——系统工程”的长篇文章；
从1978年起，西安交大、天津大学、清 华大学、华中理工大学、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；
及其应用领域 ，掌握CPM，PERT，GERP的工 程实际应用。
学习本课程的建议：
1.注重系统思考 2.坚持问题导向 3.采用系统化方法
教学要求：
上课及考核（闭卷考试）
教学参考书：
1. 《系统工程实用教程》姚德民，李汉铃哈尔 滨工业大学出版社1996
2. 《系统工程概论》夏绍伟 杨家本 杨振斌 清 华大学出版社1995
事行动
Operations Research）
Ⅱ
本世纪40年 美国研制原子弹的“曼 运用SE，并推动了其发展
代
哈顿计划”
1945年
美国空军建立兰德 （RAND）公司
曾经提出系统分析 （system analysis）概念， 强调了其重要性
40年代后 运筹学的广泛运用与发展、控制论的创立与应用、电子计算
一、系统工程的产生、发展及应用
（一）系统思想及系统理论的产生与发展 系统思想的发展经历了三个阶段，即：“只见森林（朴素
的系统思想）阶段——“只见树木”阶段——“先见森林，后见 树木”（科学的系统思想）阶段。
古代中国和古希腊在系统思想的产生与早期发展中具有突 出地位和贡献。
整体思想和联系思想是科学系统思想的核心与实质。 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。
Ⅵ 80年 SE在国际上稳定发展、在中国的研 代 究与应用达到高潮
1专题一第1章 系统、系统工程基本概念
• 关联图的作图步骤： • (1)以所要解决的质量问题为中心展开讨论，分析原因及其子原因，
以及各因素的因果关系或目的与手段关系，列出全部因素； • (2)使用简单而贴切的语言，简明扼要地表达出这些因素； • (3)把因果关系用箭头加以连接； • (4)从图中掌握全貌，审查复核有无遗漏和不确切之处； • (5)进一步归纳出重点因素或项目； • (6)针对重点因素或项目采取对策。
• 层次划分不同于部分划分，高层次包含低层次， 低层次隶属于高层次。
• 无论是系统的形成和保持，还是系统的运行和演 化，等级层次结构都是复杂系统最合理的或最优 的组织方式；或最少的空间占有，或最有效的资 源利用．或最大的可靠性，或最好的发展模式， 等等．这就是等级层次原理。
26
系统结构分析方法
• 关联图分析法 • 因果分析法 • ISM方法
Ω ——代表元素的集合；
R ——代表元素之间的各种关系的集合。
23
系统的结构 —— 系统结构的概念
–结构：系统内部各组成要素之间在空间或时间方 面的有机联系与相互作用的方式和顺序
–结构不能离开元素而单独存在，只有通过元素间 相互作用才能体现其客观实在性
–各类系统结构差异很大，复杂系统具有复杂结构
24
• 什么叫功能？ 系统行为所引起的环境中某些事物的有
益变化，称为系统的功能。被改变了的外 部事物，叫做系统的功能对象．
32
系统的功能 ——结构与功能的关系
• 元素、结构、环境三者共同决定系统的功能 • 在元素和环境给定的情况下，结构决定功能 • 设计或组建具有特定功能的系统，须选择具有必
要性能的元素，选择最佳的结构方案，还要选择 或创造适当的环境条件 几种关系： • 结构的改变影响整体功能的发挥 • 同一结构发挥多种功能（一构多功） • 不同结构实现相同功能（异构同功）
以及各因素的因果关系或目的与手段关系，列出全部因素； • (2)使用简单而贴切的语言，简明扼要地表达出这些因素； • (3)把因果关系用箭头加以连接； • (4)从图中掌握全貌，审查复核有无遗漏和不确切之处； • (5)进一步归纳出重点因素或项目； • (6)针对重点因素或项目采取对策。
• 层次划分不同于部分划分，高层次包含低层次， 低层次隶属于高层次。
• 无论是系统的形成和保持，还是系统的运行和演 化，等级层次结构都是复杂系统最合理的或最优 的组织方式；或最少的空间占有，或最有效的资 源利用．或最大的可靠性，或最好的发展模式， 等等．这就是等级层次原理。
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系统结构分析方法
• 关联图分析法 • 因果分析法 • ISM方法
Ω ——代表元素的集合；
R ——代表元素之间的各种关系的集合。
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系统的结构 —— 系统结构的概念
–结构：系统内部各组成要素之间在空间或时间方 面的有机联系与相互作用的方式和顺序
–结构不能离开元素而单独存在，只有通过元素间 相互作用才能体现其客观实在性
–各类系统结构差异很大，复杂系统具有复杂结构
24
• 什么叫功能？ 系统行为所引起的环境中某些事物的有
益变化，称为系统的功能。被改变了的外 部事物，叫做系统的功能对象．
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系统的功能 ——结构与功能的关系
• 元素、结构、环境三者共同决定系统的功能 • 在元素和环境给定的情况下，结构决定功能 • 设计或组建具有特定功能的系统，须选择具有必
要性能的元素，选择最佳的结构方案，还要选择 或创造适当的环境条件 几种关系： • 结构的改变影响整体功能的发挥 • 同一结构发挥多种功能（一构多功） • 不同结构实现相同功能（异构同功）
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
系统工程方法论2第二章
9
2.1 还原论与整体论
复杂科学彻底动摇了还原论：混沌理论推动了 复杂科学的诞生，排除了拉普拉斯决定论的可预见 性的思想。因此，复杂科学的问世彻底动摇了还原 论——能用还原论近似描述的仅仅是我们世界的很 小的一部分。
10
拉普拉斯决定论(Laplacian determinism) 宇宙像时钟那样运行，某一时刻宇宙的完整
22
23
24
25
霍尔管理矩阵
运用SE知识，把三维结构中的六个时间阶段和七个逻辑 步骤结合起来，便形成所谓霍尔管理矩阵如下：
逻辑维（步骤） 时间维（阶段）
1234567 明选系系方作付 确择统统案出诸 问目综分优决实 题标合析化策施
1.规划阶段
a11 a12 a13 a14 a15 a16 a17
17
霍尔系统工程方法的时间维
• 规划阶段——调查研究、明确研究目标，提出白己的设想 和初步方案，制定系统工程活动的方针、政策或规划。
• 计划阶段——根据规划阶段所提出的设计思想和初步方案， 从社会、经济、技术、可行性方面进行综合分析，提出具 体的计划方案和选择方案。
• 研制阶段——以计划为指南，组织人、财、物及各个环节、 各个部门，实现系统的试制方案，并制定生产计划。
在规划和方案探索阶段，只花去装备寿命周期费用的极 少部分，但确定了装备一生要花费用的70%；
全面工程研制之前，花费的费用占到寿命周期费用的3%， 但固定了寿命周期费用的85%；
• 当然，在更一般的科学方法中所使用的抽象方 法、归纳与演绎方法、类比和联想方法、分析 和综合方法等，也是经常采用的。
• 分析和综合互为前提。
4
2.1 还原论与整体论
系统思想是关于事物的整体性观念、相互联系的观 念、演化发展的观念。即全面而不是片面的、联系的而 不是孤立的、发展的而不是静止的看问题。
2.1 还原论与整体论
复杂科学彻底动摇了还原论：混沌理论推动了 复杂科学的诞生，排除了拉普拉斯决定论的可预见 性的思想。因此，复杂科学的问世彻底动摇了还原 论——能用还原论近似描述的仅仅是我们世界的很 小的一部分。
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拉普拉斯决定论(Laplacian determinism) 宇宙像时钟那样运行，某一时刻宇宙的完整
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霍尔管理矩阵
运用SE知识，把三维结构中的六个时间阶段和七个逻辑 步骤结合起来，便形成所谓霍尔管理矩阵如下：
逻辑维（步骤） 时间维（阶段）
1234567 明选系系方作付 确择统统案出诸 问目综分优决实 题标合析化策施
1.规划阶段
a11 a12 a13 a14 a15 a16 a17
17
霍尔系统工程方法的时间维
• 规划阶段——调查研究、明确研究目标，提出白己的设想 和初步方案，制定系统工程活动的方针、政策或规划。
• 计划阶段——根据规划阶段所提出的设计思想和初步方案， 从社会、经济、技术、可行性方面进行综合分析，提出具 体的计划方案和选择方案。
• 研制阶段——以计划为指南，组织人、财、物及各个环节、 各个部门，实现系统的试制方案，并制定生产计划。
在规划和方案探索阶段，只花去装备寿命周期费用的极 少部分，但确定了装备一生要花费用的70%；
全面工程研制之前，花费的费用占到寿命周期费用的3%， 但固定了寿命周期费用的85%；
• 当然，在更一般的科学方法中所使用的抽象方 法、归纳与演绎方法、类比和联想方法、分析 和综合方法等，也是经常采用的。
• 分析和综合互为前提。
4
2.1 还原论与整体论
系统思想是关于事物的整体性观念、相互联系的观 念、演化发展的观念。即全面而不是片面的、联系的而 不是孤立的、发展的而不是静止的看问题。
第二章 系统工程基础概述
第二章 系统工程基础概述
第一节 系统工程及其发展历程 第二节 系统工程的基础理论 第三节 系统工程研究方法 第四节 物流系统工程的基本方法及技术
第一节 系统工程及其发展历程
一、系统工程的概念
“系统工程”这个词来源于英文“System
Engineering”。
系统工程属于技术类，是一门新兴横向交叉学
二、系统结构分析
（一）系统要素的描述 （二）要素之间的关联及描述
要素之间的关联是指要素之间的相互联系或作 用，按照不同的分类标准可划分出不同的关联类 型。 （1）确定性关联
（2）不确定性关联
（3）确定性与随机性关联的混合
对要素之间关联的描述，本质上就是建立模型。
（三）系统结构矩阵
用符号Cij表示要素Si与Sj的这种联结状态，称为 联结系数。 输入＝联结系数*输出 系统诸要素在之间的关联方式可分为串联、并联 和反馈联结。
20 世纪 70 年代，系统工程得到了迅速的普及和发展，
引起世界各国普遍重视。
我国系统工程的开展情况
1956年，中科院力学所建立了运筹学研究组。 1960年，成立了运筹学研究室。 60年代初，华罗庚教授推广“统筹学”、“优
ห้องสมุดไป่ตู้
选法”；钱学森教授在军事系统中积极尝试系 统工程应用。
20世纪80年代，系统工程发展迅速，并取得了
我国的定义：系统工程就是用科学的方 法组织管理系统的规划、研究、设计、制造、 试验和使用，规划和组织人力、物力、财力， 通过最优途径的选择，使工作在一定期限内 收到最合理、最经济、最有效的成果。该定 义有三层含义：
组织和管理的技术 解决工程活动全过程的技术
这种技术具有普遍性
第一节 系统工程及其发展历程 第二节 系统工程的基础理论 第三节 系统工程研究方法 第四节 物流系统工程的基本方法及技术
第一节 系统工程及其发展历程
一、系统工程的概念
“系统工程”这个词来源于英文“System
Engineering”。
系统工程属于技术类，是一门新兴横向交叉学
二、系统结构分析
（一）系统要素的描述 （二）要素之间的关联及描述
要素之间的关联是指要素之间的相互联系或作 用，按照不同的分类标准可划分出不同的关联类 型。 （1）确定性关联
（2）不确定性关联
（3）确定性与随机性关联的混合
对要素之间关联的描述，本质上就是建立模型。
（三）系统结构矩阵
用符号Cij表示要素Si与Sj的这种联结状态，称为 联结系数。 输入＝联结系数*输出 系统诸要素在之间的关联方式可分为串联、并联 和反馈联结。
20 世纪 70 年代，系统工程得到了迅速的普及和发展，
引起世界各国普遍重视。
我国系统工程的开展情况
1956年，中科院力学所建立了运筹学研究组。 1960年，成立了运筹学研究室。 60年代初，华罗庚教授推广“统筹学”、“优
ห้องสมุดไป่ตู้
选法”；钱学森教授在军事系统中积极尝试系 统工程应用。
20世纪80年代，系统工程发展迅速，并取得了
我国的定义：系统工程就是用科学的方 法组织管理系统的规划、研究、设计、制造、 试验和使用，规划和组织人力、物力、财力， 通过最优途径的选择，使工作在一定期限内 收到最合理、最经济、最有效的成果。该定 义有三层含义：
组织和管理的技术 解决工程活动全过程的技术
这种技术具有普遍性
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2020/10/20
（一）典型定义
2020/10/20
系统工程
• 中国著名科学家钱学森教授给出的定义 ：“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。”“系统工程是一门组 织管理的技术。”
2020/10/20
系统工程
• 美国著名学者H．切斯纳(H．Chestnut)认 为：“虽然每个系统都是由许多不同的特殊 功能部分所组成，而这些功能部分之间又存 在着相互关系，但是每一个系统都是完整的 整体，每一个系统都要求有一个或若干个目 标。
2020/10/20
Ex1：
现代生态农业
•当今的生态农业中,如水稻种植产生的稻秆用于饲养奶牛、 肉牛；牛粪用来制沼气；沼气渣用来养鱼；鱼塘的塘泥再 用作植物肥料。
•又如，种植业生产的大豆制作成豆制品，沼气用于制作 豆制品的燃料，豆渣用于养猪、养牛等，牛粪、猪粪再用 于制沼气，沼气渣又用于肥田。
•
2020/10/20
• 系统工程就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，并使各组成 部分能够最大限度地互相适应。”
2020/10/20
系统工程
• 日本工业标准JIS的定义：“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、组织结构、信息流动 和控制机制等进行分析与设计的技术 。”
2020/10/20
• 战争结束后，各种社会经济系统和工程管理系统 的规模日益扩大和复杂化，导致一些新的问题的 出现，人们又一次寻求通过科学的系统方法作为 解决复杂经济社会系统问题的技术 。
2020/10/20
20世纪中总体发展情况
40年代是现代系统工程的起点；
50年代，系统工程方法全面形成；
60年代之后，系统工程方法取得突破；
第 二
• 系统工程及其发展历程
章
系
• 系统工程的基础理论
统
工 程
• 系统工程研究方法
基
础
• 物流系统工程的基本方
概
法及技术述2020/10Fra bibliotek20第 二
• 系统工程及其发展历程
章
系
• 系统工程的基础理论
统
工 程
• 系统工程研究方法
基
础
• 物流系统工程的基本方
概
法及技术
述
2020/10/20
系统工程的概念
2020/10/20
二、系统工程的发 展历程及趋势
2020/10/20
系统工程溯源
• 19世纪下半叶起，人们开始考虑生产系统中的 协调与综合，关注关于系统的技术；
• 二战期间，英国成立了一个跨学科的O．R． (0perational Research)小组，导致了一种新的 研究、分析系统问题的技术慢慢诞生；
2020/10/20
（二）系统工程与其他工程的区别
• 任何一种物质系统都能成为系统工程它的 研究对象，而且还不只限于物质系统，还 可以包括自然系统、社会经济系统、经营 管理系统、军事指挥系统等等。
2020/10/20
系统工程通常包括
①社会系统工程; ②宏观经济系统工程； ③区域规划系统工程； ④环境生态系统工程； ⑤交通运输系统工程； ⑥农业系统工程 ⑦军事系统工程 ⑧工业及企业系统工程 。
• 航天事业----庞大的系 统工程
• 需要几代人、多少年 的努力
• 千千万万的幕后英雄
2020/10/20
发展趋势
系统工程作为一门交叉学科，日益向多种学 科渗透和交叉发展。
系统工程作为一门软科学，日益受到人们的 重视。
系统工程的应用领域日益广泛，推动了系统 工程理论和方法不断深化发展。
2020/10/20
2020/10/20
• 阿波罗飞船和土星—5型运载火箭有700多万个 零部件
• 在总系统下面，有众多的子系统，如飞船系统， 火箭推进系统、燃料系统，飞行制导系统，轨道 控制系统，通讯系统和测试系统等等
• 每个子系统下面又包含相当多的小系统
• 子系统或小系统间相互联系、相互作用
2020/10/20
航天英雄---杨立伟
70年代之后，系统工程应用范围不断扩大，由工程 系统工程发展到复杂系统工程，特别是复杂巨系统 工程；
70年代中后期，软系统思想出现，并创造出一些面 向更复杂系统的方法。
2020/10/20
阿波罗登月计划
• 20世纪60年代 美国 • 投资300亿美元 • 42万多人 • 2万多厂家 • 历时11年
• 产品的开发，需要通过对使用者的调查， 来明确问题所在。
• 概念对行动的指向是直接的，有了概念就 有行动。
2020/10/20
2020/10/20
系统工程
➢ 系统工程(Systems Engineering)是系统科学 的一个分支，实际是系统科学的实际应用。
➢ 系统工程是以大型复杂系统为研究对象，应用 定量分析和定性分析相结合的方法以及计算机等 技术工具，对系统的构成要素、组织结构、信息 交换、反馈控制等功能进行分析、设计、制造和 服务，从而实现系统整体目标的最优化。它既是 一个技术过程又是一个管理过程。
三维结构方法论
系统工程三维结构由美国贝尔研究所工程 师系统工程学者霍尔(A．D．Hall)在1969 年提出的。
2020/10/20
霍
知 识
尔
维
系
统
工
程
三
维
结
构
2020/10/20
社会科学 工程技术 法律 医学
逻辑维
规划阶段 方案阶段 开发阶段 安装阶段 运行阶段 更新阶段
逻辑维
明确问题
确定目标
系统方案综合 系统分析
2020/10/20
系统评价 决策
方案实施
1.
明确问题
• 通过系统调查尽量全面地收集和提供有关 要解决的问题的历史、现状及发展趋势的 资料和数据，主要是研究系统的环境对系 统的要求。
2020/10/20
Ex2： 电熨斗，，，，
2020/10/20
新产品开发
• 在新产品开发活动中，“明确问题阶段” 也称之为概念探索阶段。
系统工程
➢ 系统工程(Systems Engineering)是系统科学 的一个分支，实际是系统科学的实际应用。
2020/10/20
丁渭修复皇宫
•宫殿大火后，北宋大臣丁渭负责修复皇宫的工程。在工 程实施阶段，他构思了一整套施工方案：首先是挖沟，把 施工工地与一自然河道联通，构成一条暂时的人工运河， 而挖出的泥土烧制成砖，用作工程所需的建材，人工运河 用以运输所需的其他建材，最后用工程的建筑废料填去人 工运河。
（一）典型定义
2020/10/20
系统工程
• 中国著名科学家钱学森教授给出的定义 ：“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。”“系统工程是一门组 织管理的技术。”
2020/10/20
系统工程
• 美国著名学者H．切斯纳(H．Chestnut)认 为：“虽然每个系统都是由许多不同的特殊 功能部分所组成，而这些功能部分之间又存 在着相互关系，但是每一个系统都是完整的 整体，每一个系统都要求有一个或若干个目 标。
2020/10/20
Ex1：
现代生态农业
•当今的生态农业中,如水稻种植产生的稻秆用于饲养奶牛、 肉牛；牛粪用来制沼气；沼气渣用来养鱼；鱼塘的塘泥再 用作植物肥料。
•又如，种植业生产的大豆制作成豆制品，沼气用于制作 豆制品的燃料，豆渣用于养猪、养牛等，牛粪、猪粪再用 于制沼气，沼气渣又用于肥田。
•
2020/10/20
• 系统工程就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，并使各组成 部分能够最大限度地互相适应。”
2020/10/20
系统工程
• 日本工业标准JIS的定义：“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、组织结构、信息流动 和控制机制等进行分析与设计的技术 。”
2020/10/20
• 战争结束后，各种社会经济系统和工程管理系统 的规模日益扩大和复杂化，导致一些新的问题的 出现，人们又一次寻求通过科学的系统方法作为 解决复杂经济社会系统问题的技术 。
2020/10/20
20世纪中总体发展情况
40年代是现代系统工程的起点；
50年代，系统工程方法全面形成；
60年代之后，系统工程方法取得突破；
第 二
• 系统工程及其发展历程
章
系
• 系统工程的基础理论
统
工 程
• 系统工程研究方法
基
础
• 物流系统工程的基本方
概
法及技术述2020/10Fra bibliotek20第 二
• 系统工程及其发展历程
章
系
• 系统工程的基础理论
统
工 程
• 系统工程研究方法
基
础
• 物流系统工程的基本方
概
法及技术
述
2020/10/20
系统工程的概念
2020/10/20
二、系统工程的发 展历程及趋势
2020/10/20
系统工程溯源
• 19世纪下半叶起，人们开始考虑生产系统中的 协调与综合，关注关于系统的技术；
• 二战期间，英国成立了一个跨学科的O．R． (0perational Research)小组，导致了一种新的 研究、分析系统问题的技术慢慢诞生；
2020/10/20
（二）系统工程与其他工程的区别
• 任何一种物质系统都能成为系统工程它的 研究对象，而且还不只限于物质系统，还 可以包括自然系统、社会经济系统、经营 管理系统、军事指挥系统等等。
2020/10/20
系统工程通常包括
①社会系统工程; ②宏观经济系统工程； ③区域规划系统工程； ④环境生态系统工程； ⑤交通运输系统工程； ⑥农业系统工程 ⑦军事系统工程 ⑧工业及企业系统工程 。
• 航天事业----庞大的系 统工程
• 需要几代人、多少年 的努力
• 千千万万的幕后英雄
2020/10/20
发展趋势
系统工程作为一门交叉学科，日益向多种学 科渗透和交叉发展。
系统工程作为一门软科学，日益受到人们的 重视。
系统工程的应用领域日益广泛，推动了系统 工程理论和方法不断深化发展。
2020/10/20
2020/10/20
• 阿波罗飞船和土星—5型运载火箭有700多万个 零部件
• 在总系统下面，有众多的子系统，如飞船系统， 火箭推进系统、燃料系统，飞行制导系统，轨道 控制系统，通讯系统和测试系统等等
• 每个子系统下面又包含相当多的小系统
• 子系统或小系统间相互联系、相互作用
2020/10/20
航天英雄---杨立伟
70年代之后，系统工程应用范围不断扩大，由工程 系统工程发展到复杂系统工程，特别是复杂巨系统 工程；
70年代中后期，软系统思想出现，并创造出一些面 向更复杂系统的方法。
2020/10/20
阿波罗登月计划
• 20世纪60年代 美国 • 投资300亿美元 • 42万多人 • 2万多厂家 • 历时11年
• 产品的开发，需要通过对使用者的调查， 来明确问题所在。
• 概念对行动的指向是直接的，有了概念就 有行动。
2020/10/20
2020/10/20
系统工程
➢ 系统工程(Systems Engineering)是系统科学 的一个分支，实际是系统科学的实际应用。
➢ 系统工程是以大型复杂系统为研究对象，应用 定量分析和定性分析相结合的方法以及计算机等 技术工具，对系统的构成要素、组织结构、信息 交换、反馈控制等功能进行分析、设计、制造和 服务，从而实现系统整体目标的最优化。它既是 一个技术过程又是一个管理过程。
三维结构方法论
系统工程三维结构由美国贝尔研究所工程 师系统工程学者霍尔(A．D．Hall)在1969 年提出的。
2020/10/20
霍
知 识
尔
维
系
统
工
程
三
维
结
构
2020/10/20
社会科学 工程技术 法律 医学
逻辑维
规划阶段 方案阶段 开发阶段 安装阶段 运行阶段 更新阶段
逻辑维
明确问题
确定目标
系统方案综合 系统分析
2020/10/20
系统评价 决策
方案实施
1.
明确问题
• 通过系统调查尽量全面地收集和提供有关 要解决的问题的历史、现状及发展趋势的 资料和数据，主要是研究系统的环境对系 统的要求。
2020/10/20
Ex2： 电熨斗，，，，
2020/10/20
新产品开发
• 在新产品开发活动中，“明确问题阶段” 也称之为概念探索阶段。
系统工程
➢ 系统工程(Systems Engineering)是系统科学 的一个分支，实际是系统科学的实际应用。
2020/10/20
丁渭修复皇宫
•宫殿大火后，北宋大臣丁渭负责修复皇宫的工程。在工 程实施阶段，他构思了一整套施工方案：首先是挖沟，把 施工工地与一自然河道联通，构成一条暂时的人工运河， 而挖出的泥土烧制成砖，用作工程所需的建材，人工运河 用以运输所需的其他建材，最后用工程的建筑废料填去人 工运河。