系统工程第二章-系统科学与系统思维
系统工程理论与方法_绪论
例3：国家导弹防御系统
早期预警系统
X波段雷达
地基拦截系统 战场管理和指挥、控制、通讯系统
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SE的理论基础。 其它相关学科基础知识包括：概率论、蒙特卡洛模 拟、效用理论、预测等。
系统的特性： • 集合性 • 相关性 • 阶层性 • 整体性 • 目的性 • 环境适应性
环境分析 国家 政策 市场 研究 技术 经济 预测 社 会 需 求
经营决策与计划
投入
转换
产出
技术 文件
生产 控制
服务 调查
经 营
产 品 开 发
经 营 计 划
竞争 状况
企业 能力 资金 来源 资源 条件 生 产 可 能
•研究单因素控制系统，重点 是反馈控制
现代控制理论时期
•研究多输入、多输出、高精度
和参数时变，最优控制
大系统理论控制时期
•大启示
黑箱法：人们无需或无法直接观测其内部结构，不打开系 统“活体”，只能从外部的输入和输出去认识现实系统。 黑箱——灰箱——白箱法 黑箱永远有，白箱永不白。
第一章 系统工程绪论
什么是系统？
各种人造设备是系统
各种生物体是系统
人所从事的事件是系统
人所组成的团体是系统
团体完成的事件是系统（社会、经济、技术等系统）
什么是系统工程？
用系统的思想来看待我们的对象或要从事的
事件，采用各学科各领域的相关技术来组织、
管理和实施这个系统。
Why?
（二）一般系统论的基本观点 1. 系统的整体性
① ② • 系统整体的功 能不等于各组 成部分的功能 之和，“非加 和定律”。 ③
系统工程考点
1.课程简介:《管理系统工程》是以系统思想为中心的一类新型科学群。
它包括系统论、信息论、控制论、耗散结构论、协同学以及运筹学、系统工程、管理技术等。
该课程有三个特点:(1)研究对象广泛;(2)是一门跨学科的应用学科;(3)在处理复杂的大系统时，常采用定性分析和定量计算相结合的方法。
2.教学目的:该课程在系统论、控制论、信息论思想指导下，以大型复杂系统为研究对象,通过对管理系统工程基本知识的介绍，使学生对管理系统工程的性质、任务、作用有一个初步的认识,了解系统管理的思想，能够运用系统的思维方式分析问题，掌握系统工程的基本方法和技巧,运用所学知识、观点、和方法解决实际问题，从整体观念出发探求管理活动的最优计划、最优组织、最优方案和最优控制,使管理系统发挥出整体优化功能，以获得最佳经济效益和社会效益。
第一章系统科学的形成及体系结构第一节系统科学的产生和发展系统科学( System Science )作为一门科学有它产生、发展、形成的过程，而且由于系统科学是一门横断科学,它既涉及自然科学、工程技术等领域，也与社会科学的很多学科有紧密联系,因此系统科学发展的历史与整个人类发展历史是紧密相连。
从总体上看来,系统科学的发展大体上经历了三个阶段，即系统思想产生和形成; 定量的系统科学方法的建立;综合的系统科学体系构建三个阶段。
一、系统科学产生的历史背景(系统思想产生和形成) (一)客观世界是一个多层次、多因素、多过程的大系统 从结构上看----多层次 从内容上看-----多因素 从时间上看-----多过程 特点:相对独立，互相关联。
(二)大规模改造世界的斗争使人们逐渐认识到必须从系统的角度考虑和处理问题 1中国古代朴素的系统思想及应用(1)阴阳八卦说《易》有太极，是生两仪,两仪生四象,四象生八卦。
太极:天地万物产生的本原两仪:阴:消极、退守、柔弱、地、秋、月、夜、女、黑、冷、降阳:积极、进取、刚强、天、春、日、昼、男、白、 热、.....四象:春夏秋冬、东西南北、阴阳刚柔、金木水火..八卦:乾、坤、震、巽(xun)、坎、离、艮(gen)、兑天、地、雷、风、 水、 火、山、 泽实质:a 强调观物取象，不是孤立地看待各种现象; 系统工程b.强调万物交感;C.将阴阳作为事物变化根据的基本范畴，是对自然界变化中不同系统力量或功能的概括。
系统思维方法的重要原则
象．在不断应用系统科学思维方法过程 中，也不
断地创立和发展着 系统思维方法 ，并形成 了二 十 世纪中叶系统 思维方法一些简明而重要的基本原 则。这些简要原则包括：
（ ） 一 整体性原 则
棉布 的整体生产性质。
系统内部诸元素之 间在一定 内、外部条件下
通过 复杂相互作用 ，既为结构整体的形成提供 了 现实基础 ，又为结构整体的演化提供了内在的根 据 。仍 以纺织厂 为例 ，如 果纺纱车间、织布车间 等不 断通过各 自内部的技术革新和技术 改造、优
系统方法的整体性原则是建立在系统 固有 的 结构整体性 、功能整体性 以及二者共同构成的系 统整体性的客观现实基础上 的。
系统至少是由三个以及三个以上 的元素在一 定内、外部条件下组成的。例如一个纺织厂是由
化组合并不断提高管理水平，从而相互取长补短、
相互促进、协调发展的话 ，将会给工厂整体结构
关键词：系统；思维方法；原则
中豳分类号 ｛ ９ Ｎ４ 收稿 日期：２０．１１ ０５１ Ｏ — 文 献标 识码 ： Ａ 文章编号：１０－ ２ （０７ １ ０００ ０８ ７Ｘ ２０） — ２ － ４ ００ ５
作者简介：张 强 （９２ ，男，河北昌黎人，西安工程大学人文学院教授．研究方向：系统哲学． １５ 一）
１系统相关性作用可以按其持 续过程在 时间、 ． 空间上尺度 的不同，区分为长程相关作用与短程
相关作用
物质、能量与信息等方面的交换 内容及交换方式、
交换过程 ，同样会影响到一定系统的功能作用 ，
以至通过 改变系统原有功能作用进而改变系统 的
在任何一个客观系统的演化与发展过程中， 其 内部元素的演化时间与演化范围都不会是完全一 致的 其中，有些元素的演化过程，比较能够顺应
系统工程课程教学大纲
《系统工程》课程教学大纲课程名称：系统工程课程代码：INDE2034英文名称：System Engineering课程性质：专业选修课程学分/学时：2学分/36学时开课学期：第5学期适用专业：电气工程及其自动化先修课程：计算机信息技术、C语言程序设计、计算机原理及应用、单片机原理与应用后续课程：无开课单位：机电工程学院课程负责人：杨歆豪大纲执笔人：郭镇宁大纲审核人：余雷一、课程性质和教学目标〔在人才培养中的地位与性质及主要内容，指明学生需掌握知识与能力及其应到达的水平〕课程性质：系统工程是以实际应用作为目的和特点的一门学科。
它以各类系统为研究对象，为各类系统提供分析、评价、优化及总体运筹的方法和手段，是一门跨越各专业领域从横向方面把它们组织起来的边缘性科学。
它为人们提供了思想方法论和工作方法论。
教学目的：1. 通过介绍一系列实用的系统工程方法，使学生熟练掌握有关系统分析方法、建模、评价及决策方法，理解系统工程解决复杂大系统的理论及方法；2. 使学生具备自觉利用系统的观点与思路解决现实问题的能力；3.结合行业特点及生产管理实际，使学生树立系统观念，为解决复杂的系统工程问题奠定坚实的根底。
教学目标与毕业要求的对应关系：二、课程教学内容及学时分配〔含课程教学、自学、作业、讨论等内容和要求，指明重点内容和难点内容。
重点内容： ；难点内容：∆〕第一章系统工程概述课时：1周，共2课时教学内容第一节系统工程的产生、开展与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一、本章的重点是深刻理解系统的含义及其相关概念如系统要素、结构、功能和环境等；二、掌握系统应具备的五个共性即目的性、整体性、相关性、层次性和环境适应性；三、通过这些特征的学习了解分析问题的有效方法；四、掌握系统的分类标准和类型；五、掌握系统思想的含义要点；六、了解系统工程的产生与开展及其方法的特点；七、能运用系统概念和系统思想解决实际问题。
系统工程的基本方法
突出主要目标原则。在选择目标时不能面面俱到，致使目标数量过度膨涨。这样不仅大大增加总体工作，更主要的还容易冲淡对主要目标的注意力，影响集中主要精力解决主要矛盾。
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第三，有利决策原则。这在制定复杂大系统发展战略规划时意义更为明显。为使决策者快速而准确地了解不同方案的基本情况，有必要把决策者关心的一些综合性目标列出来，我们把它定义成决策支持信息目标。这样决策者可很快得到决策支持信息，从而增强了战略目标的实用性。
具体讲系统分析主要包括如下几方面内容： 系统环境分析。包括自然环境和社会环境。如资源潜力、市场情况、投资能力、人口发展等。 方案可行性分析。重点分析方案的先进性、实用性和可操作性。 经济活动分析。主要包括投入产业分析，投资效益分析等。
系统优化 在满足一组约束条件情况下，使目标函数取得极大值或极小值的求解过程。显然，这种解释必须首先建立相应的数学优化模型，然后借助计算实现优化的目的。但是，从系统工程的角度来看，光有上面数学优化还是不够的，这是因为现实系统都是复杂的开放大系统，不仅涉及因素众多，而且要求兼顾多目标。
03
要明确系统开发的目的和意义。为此要较全面地了解生产急需情况及国内外研究现状，进而为设计系统目标提供依据。
04
要明确系统的边界，即建立系统与环境的概念，从而为确定系统的输入与输出关系提供依据。
要明确为完成该项开发活动可能提供的人、财、物等方面的条件。
总之，明确问题就是要做到心中有数，是从多侧面、多层次对问题进行了解的过程，进而为最终解决问题奠定基础。
综上所述，系统优化可概括成如图２－４的形式。
系统优化过程框图
决策 这是领导者的主要工作，也是体现整体性原则不可缺少的环节。系统工程工作者向决策者推出提荐方案意见，但不等于决策，决策者有权选中，也有权不选中。这里要强调说明一点，决策是一项独立性很强的活动，决策者可能在推荐方案中选择一个方案，也可能全部否定。此时任何人都无权干涉。当然，决策结果也会有多种可能，其中两个极端情况是：一是取得极大成功，这说明决策者非常胜任工作，水平很高；二是以失败而告终，此时应由决策者承担全部责任。
系统工程概论
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现代科学技术对系统思想方法的贡献
（1）在于使系统思想定量化，成为一套具有数学 理论、能够定量处理系统各组成部分相互联系的科学 方法； （2）在于为定量化系统思想的实际应用提供了强 有力的计算工具 —— 电子计算机。这两大贡献都是在 20世纪中期实现的。
数学表达 哲学=》科学
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1.3 系统的分类和特征
1.系统的分类
（1）按系统的生成：自然系统与人工系统。 （2）组成系统的要素：实体系统与概念系统。 （3）按与环境的关系：开放系统与封闭系统。 （4）按状态与时间关系：静态系统与动态系统。 （5）按照系统的掌握程度：白色系统、黑色系统与灰色系统。
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。
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综合各种定义，我们认为：
系统是由若干个（两个或两个以上）相互联系、相互 依赖、相互制约、相互作用的元素组成的具有某种特定功 能的有机整体。
系统概念中包含以下要点：
单个元素构不成系统
系统是一个有机整体
计、开发、生产、组织、管理、调整、控制与评价等
问题的一门交叉科学。
201（1）系统工程研究问题一般采用先决定整体框架， 后进入详细设计的程序，一般是先进行系统的逻辑思 维过程总体设计，然后进行各子系统或具体问题的研 究。
逻辑思维过程总体设计是指在提出任务的前提下， 综合构思研究的内容、方法、人员、进度等问题使系统 能够更好地达到预期效果的一种创造性劳动过程。
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（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 元素在空间的排列或配置方式，称为系统的空间 结构。 元素在时间流程中的关联方式，称为系统的时间 结构。
系统科学与组织的系统思维
系统科学与组织的系统思维一、引言人类的思维方式大体经历了一个由“朴素辩证思维”、“形而上学思维”到“辩证思维”的过程。
近代自然科学是以形而上学思维方式（体现于机械论的自然观、科学观和方法论中）取代朴素辩证思维（包括系统思维）方式的结果。
形而上学取得支配地位的“重大历史根据”，也是系统科学不能与近代自然科学同步产生的重大历史根据。
从19世纪中叶起，以一系列自然科学的伟大发现为突破口，开始了科学向辩证思维复归的历史进程，并在20世纪中叶达到高潮。
它体现在各个方面：从孤立地研究对象转向在相互联系中研究，从用静态的观点观察事物（存在的科学）转向用动态的观点观察事物（演化的科学），从强调用分析的、还原的方法处理问题转向强调整体地处理问题，从研究外力作用下的运动转向研究事物由于内在非线性作用导致的自组织运动，从实体中心论转向关系中心论，从排除目的性、秩序性、组织性、能动性等概念转向得新接纳这些概念，从偏爱平衡态、可逆过程和线性特性转向重点研究非平衡态、不可逆过程和非线性特性，从否定模糊性转向承认模糊性，等等。
这些变化都归结为要求建立系统科学。
系统科学诞生于自然科学，它建立起来后，在自然科学中得到普遍应用。
同样，系统科学以其对事物认识的一般性在社会科学中赢得了众多的知音。
系统论和控制论的产生和发展是和解决工程及管理问题紧密相联的。
把系统思维应用于工程和组织管理，就组成系统科学的重要分支领域。
按照系统思考的方法去观察、分析、控制、管理、协调某一个事物时，不能只见“树木”不见“森林”，也不能只见“森林”而不见“树木”，应该是既见树木又见森林。
因此，为了真正有效地研究解决包括企业管理在内的各类实际问题的时候应该做到既有分析，又有综合；既有分解，又有协调。
在实践中，人们用系统思考求解实际问题通常有三个方法特征，即：看长期处理近期，看全局掌握局部，看动态把握静态。
总之，系统思考要求人们运用系统的观点看待组织的发展。
它引导人们，从看局部到纵观整体，从看事物的表现到洞察其变化背后的结构，以及从静态的分析到认识各种因素的相互影响，进而寻找一种动态的平衡。
系统和系统思想的介绍
请问:两者间谁决定谁?
§1.3系统的结构与功能
三、系统结构与功能的关系 客观现实系统表明，也是多数学者认为的，系统 的功能对其结大依赖性的一面，同时又存在相对独立 性的一面。 依赖性：指结构与功能两者之间不一定是一一对 应关系.如“殊途同归”或“同途殊归”之意.
下面讨论系统的结构与功能关系的几个方面:
一台收音机，由许多电子元件 组成，可收，……
“牙好,好,吃嘛嘛香,身体倍儿 棒……”
消 消化管：口、胃、肠……
化
系 统
消化腺：大、小消化腺
物理性消化过程. 化学性消化过程.
§1.1系统的概念和属性
3.层次性—是系统所有元素整合为整体过程中的 涌现等级.
子系统
系统
§1.1系统的概念和属性
二、系统的基本属性
系统思想的定量化：成为一套具有数学理论、能够定量 处理系统个组成化系统思想的实际应用提供了强有利的计算 工具。
概括地说，了哲学的表达形式，在运筹学等科学那里取得 了定量表述形式，在系统工程那里获得了丰富的实践内容。
演化路径工具，使系统思想从经验到哲学到科学，从思辨 到定性到定量。
§1.5 一般系统论
1945年发表《关于 一般系统论》.系 统论形成标志.
1948年再次讲授一 般系统论引起学术 界到度重视.
1968年发表专著:《一般系统理论—基础、发展和应 用》,被公认为是这门学科的代表作.
§1.5一般系统论
二、一般系统论的产生背景 在生物学史上，存在过机械论和活力论之争…… 机械论:生物→物理、化学;原因 结果.
出场顺序
田忌：上马２ 中马２ 下马２
比赛结果 ２：１
§1.3系统的结构与功能
系统思维
么是系统思维系统是一个概念，反映了人们对事物的一种认识论，即系统是由两个或两个以上的元素相结合的有机整体，系统的整体不等于其局部的简单相加。
这一概念揭示了客观世界的某种本质属性，有无限丰富的内涵和处延，其内容就是系统论或系统学。
系统论作为一种普遍的方法论是迄今为止人类所掌握的最高级思维模式。
系统思维就是把认识对象作为系统，从系统和要素、要素和要素、系统和环境的相互联系、相互作用中综合地考察认识对象的一种思维方法。
系统思维以系统论为思维基本模式的思维形态，它不同于创造思维或形象思维等本能思维形态。
系统思维能极大地简化人们对事物的认知，给我们带来整体观。
按照历史时期来划分，可以把系统思维方式的演变区分为四个不同的发展阶段：古代整体系统思维方式——近代机械系统思维方式——辩证系统思维方式——现代复杂系统思维方式。
[编辑]系统思维的基本特征系统思维方式的客观依据，就是系统乃是物质存在的普遍方式和属性，思维的系统性与客体的系统性是一致的。
现代思维方式特别是系统思维方式，主要以整体性、结构性、立体性、动态性、综合性等特点见长。
1、整体性系统思维方式的整体性是由客观事物的整体性所决定，整体性是系统思维方式的基本特征，它存在于系统思维运动的始终，也体现在系统思维的成果之中。
整体性是建立在整体与部分之辩证关系基础上的。
整体与部分密不可分。
整体的属性和功能是部分按一定方式相互作用、相互联系所造成的。
而整体也正是依据这种相互联系、相互作用的方式实行对部分的支配。
坚持系统思维方式的整体性，首先必须把研究对象作为系统来认识，即始终把研究对象放在系统之中加以考察和把握。
这里包括两个方面的含义：一是在思维中必须明确任何一个研究对象都是由若干要素构成的系统；二是在思维过程中必须把每一个具体的系统放在更大的系统之内来考察。
如解决城市交通问题，就要把城市交通问题作为一个由若干要素构成的系统来考察，不仅要考察系统内部车辆、客流量、道路等参数(要素)，还要考察车辆的运行情况。
系统科学的基本原理
系统科学的基本原理系统科学是一门研究复杂系统及其相互作用规律的学科，它的发展离不开一些基本原理。
本文将从系统科学的角度出发，探讨系统科学的基本原理。
系统科学的基本原理可以概括为整体观、系统思维、复杂性、动态性和相互作用。
一、整体观整体观是系统科学的基石，它认为一个系统是由多个相互关联的部分组成的，这些部分之间存在着相互依赖和相互作用的关系。
在研究一个系统时，我们不能仅仅关注系统的一部分，而是要将整个系统作为一个整体来考虑。
二、系统思维系统思维是系统科学的核心思想，它要求我们能够将问题看作一个系统，并从整体的角度去思考和分析问题。
系统思维强调系统内部各个部分之间的相互关系，以及系统与外部环境的相互作用。
通过系统思维，我们可以更好地理解和解决复杂问题。
三、复杂性复杂性是系统科学的重要特征之一。
一个系统往往由众多相互关联的元素组成，这些元素之间存在着非线性、非简单叠加的关系。
复杂性使得系统的行为难以预测和理解。
系统科学通过研究复杂性，探索系统的规律和行为。
四、动态性系统是一个动态的过程，它的状态随着时间的推移而不断变化。
系统科学强调对系统的动态行为进行建模和分析，以揭示系统的演化规律。
动态性使得系统科学能够研究系统的变化过程，预测系统的未来状态。
五、相互作用系统内部各个部分之间存在着相互作用的关系，这些相互作用会引起系统的变化和演化。
相互作用是系统科学研究的重要对象之一，通过研究相互作用，我们可以揭示系统的行为规律和演化机制。
系统科学的基本原理为我们研究和理解复杂系统提供了思路和方法。
在实际应用中，我们可以利用这些原理来解决各种复杂问题，例如气候变化、生态系统的稳定性、交通流量的优化等。
系统科学的基本原理也被广泛应用于管理学、经济学、生物学、工程学等领域，为我们深入理解和掌握复杂系统提供了有力的工具和理论支持。
系统科学的基本原理包括整体观、系统思维、复杂性、动态性和相互作用。
这些原理为我们研究和理解复杂系统提供了基础和指导，也为我们解决实际问题提供了思路和方法。
系统科学与工程专业学什么
系统科学与工程专业学什么简介系统科学与工程专业是一门涵盖多学科知识并融合工程技术的综合性学科。
它旨在培养具备系统科学思维和工程实践能力的专业人才，以解决现实世界中的复杂系统问题。
学科内容1.系统科学基础知识：学习系统理论、系统建模与仿真、系统分析与优化等基础知识，掌握系统思维的基本原理和方法。
2.工程技术知识：学习相关工程项目的设计、开发和管理方面的知识，包括工程数学、工程力学、控制理论、信息技术等。
3.跨学科综合应用：学习多学科知识的融合应用，如系统生物学、系统工程管理、智能控制等，以解决现实世界中的复杂问题。
能力培养1.系统分析与设计能力：能够分析和设计复杂系统，提出创新性解决方案，并进行系统实现和优化。
2.工程实践能力：具备工程项目的实施和管理能力，能够合理分配资源、协调团队，并解决项目中的技术问题。
3.跨学科应用能力：能够将多学科知识应用于实际问题中，具备跨学科合作与交流能力。
4.创新思维能力：培养创新思维，具备提出新颖解决方案并推动创新的能力，促进科技进步与社会发展。
就业前景系统科学与工程专业毕业生具备广泛的就业方向，可在以下领域就业： 1. 信息技术行业：从事软件开发、数据分析、人工智能等技术工作。
2. 系统工程管理：担任项目经理、需求分析师、质量管理师等职位，负责系统工程项目的实施和管理。
3. 金融与保险行业：从事风险管理、数据分析和金融模型开发等工作。
4. 制造业与物流行业：参与制造过程优化、供应链管理和物流规划等工作。
总结系统科学与工程专业是一门涵盖多学科知识的综合性学科，培养能够解决复杂系统问题的专业人才。
通过学习系统科学基础知识、工程技术知识和跨学科综合应用，培养学生的分析、设计和实践能力，为他们未来的就业提供广阔的发展空间。
系统科学的体系结构
系统科学的体系结构系统科学是一门综合性学科，旨在研究和分析复杂系统的性质、结构、行为和相互作用。
它是一种跨学科的学科，综合运用数学、物理学、生物学、工程学、社会学等多个学科的理论和方法，以系统思维为核心，研究和解决各种复杂问题。
系统科学的体系结构主要包括系统思维、系统方法和系统工程三个方面。
首先，系统思维是系统科学的核心。
系统思维是一种从整体角度思考问题的方法，强调将事物看作一个相互联系的整体，而不是孤立的部分。
系统思维的基本原则包括整体性、辩证性、协同性和动态性。
整体性是指将事物看作一个整体来研究，而不是将其分割成若干独立的部分。
辩证性是指事物的发展过程中存在着矛盾和冲突，需要通过相互作用和调节来达到平衡。
协同性是指事物的各个部分相互依赖、相互作用，共同协同工作才能实现系统的目标。
动态性是指事物是处于不断变化和发展的过程中，需要不断适应和调整。
其次，系统方法是系统科学的理论和方法体系。
系统方法是一套用于研究和解决复杂问题的方法论，包括系统建模、系统分析、系统优化和系统评估等方法。
系统建模是将复杂问题抽象为系统模型的过程，通过建立系统模型来描述问题的结构和行为。
系统分析是对系统模型进行分析和研究，通过分析模型的输入、输出和相互作用来了解系统的性质和行为。
系统优化是通过调整系统的结构和参数来改进系统的性能和效果，以达到最佳状态。
系统评估是对系统的性能和效果进行评估和验证，以判断系统的质量和可行性。
最后，系统工程是系统科学的应用领域和实践方法。
系统工程是将系统科学的理论和方法应用于实际问题解决的过程，包括系统设计、系统集成和系统管理等方面。
系统设计是将系统科学的理论和方法应用于实际问题的解决方案设计，包括系统需求分析、系统结构设计和系统功能设计等。
系统集成是将各个子系统和部分组合在一起，形成一个完整的系统，以实现系统的整体功能。
系统管理是对系统进行规划、组织、协调和控制，以确保系统的有效运行和维护。
系统科学、思维科学与人体科学---钱学森
系统科学、思维科学与人体科学---钱学森研究现代科学技术的发展，也自然会提出科学技术体系的结构问题［1］。
在自然科学、数学科学和社会科学这三大部门之外，现在似乎应该考虑三个新的、正在形成的大部门：系统科学、思维科学和人体科学⑵.关于这三个部门，我在以前的几篇文章［2,3, 4］中曾讲了一些初步看法，也得到了同专们对这些看法的意见.这些意见促使我进一步考虑这三大部门科学的发展和结构问题，在这里我将谈谈一些想法，请大家讨论批评指正。
一先说系统科学这个大部门。
以前我看到大力发展一类新的工程技术一一系统工程的必要性，因而提议进一步发展和深入研究这类工程技术的理论基础。
目前系统工程，除了与各门系统工程专业有关的专门学问，如工程系统工程的应用力学、机械设计、电力工程等之外，各专业系统工程的共同理论基础是运筹学;而今后进一步发展也要用到与运筹学相关的控制论。
但是运筹学在现代科学技术体系中是紧靠工程技术实践的一般理论，属于我们称为技术科学的那类科学，技术科学是趋势为工程技术服务的；也可以说实践经验的理论总结，首先达到的台阶是技术科学.控制论这一门20世纪前半叶从自动控制技术成长起来的新科学也是技术科学。
但在技术科学这个台阶之上，应该还有一个台阶，即基础科学。
在自然科学这个大部门中，例如物理学是基础科学，化学是基础科学，系统工程这类工程技术迈到运筹学以及控制论这一级台阶不会就停止不动，上面还有它们的基础科学。
但什么是它们的基础科学呢？这是从观代科学技术体系这一观点或科学学［1］的观点不能不提出的课题。
换句话说，也就是要建立系统科学的结构体系［3］.关于系统科学的基础科学这一问题，我以前没有答案，而只是模糊地提问道［3］：运筹学的进一步精炼会不会出一门理论事理学?控制论（包括工程控制论、生物控制论、经济控制论和社会控制论）的进一步精炼会不会出一门理论控制论?这种提法，只引起我们思索，而没有指明途径，不解决问题。
要有进展，我们必须从系统工程的范围中走出来，在更大的视野中去考察我们看到生物学界的发展，正如罗申（R. Rosen）在不久前的一篇论文中［5］所讲的，18世纪以来的近代科学发展，在自然科学的研究中占主导地位的是还原论和经验论的方法，或形而上学的方法，这在当时是一个伟大的进步，是对古人的反击和革命；古代人们直观地以有机物或神灵主宰一切。
系统工程原理
系统工程原理系统工程原理是指在系统工程领域中，系统工程师需要掌握的一系列基本原理和方法论。
系统工程是一门综合性学科，它涉及到多个学科领域的知识和技术，包括工程学、管理学、计算机科学、经济学等。
系统工程原理的学习和应用对于系统工程师的工作至关重要，下面将从系统工程原理的基本概念、核心原理和应用方法进行介绍。
首先，系统工程原理的基本概念是指系统工程所涉及的基本概念和基本理论。
系统工程是一种以系统思维为核心的综合性工程学科，它将各种学科领域的知识和技术进行整合，以解决复杂系统问题为目标。
系统工程原理的基本概念包括系统思维、系统工程方法论、系统工程的基本特征等。
系统思维是系统工程的核心，它强调整体性、综合性和协同性，要求系统工程师能够从整体的角度来看待问题，进行系统化的分析和设计。
系统工程方法论是系统工程师进行系统工程实践的方法和工具，它包括需求分析、系统建模、系统设计、系统集成、系统验证等一系列方法和技术。
系统工程的基本特征包括复杂性、动态性、多学科性、协同性等。
其次，系统工程原理的核心原理是指系统工程所依据的基本原理和规律。
系统工程的核心原理包括系统思维原理、系统分析原理、系统设计原理、系统集成原理、系统验证原理等。
系统思维原理是系统工程的核心，它要求系统工程师能够从整体的角度来看待问题，进行系统化的分析和设计。
系统分析原理是系统工程师进行系统需求分析的基本原理和方法，它包括需求获取、需求分析、需求建模等一系列方法和技术。
系统设计原理是系统工程师进行系统设计的基本原理和方法，它包括系统架构设计、模块化设计、接口设计等一系列方法和技术。
系统集成原理是系统工程师进行系统集成的基本原理和方法，它包括系统组装、系统测试、系统调试等一系列方法和技术。
系统验证原理是系统工程师进行系统验证的基本原理和方法，它包括系统验证计划、系统验证测试、系统验证评审等一系列方法和技术。
最后，系统工程原理的应用方法是指系统工程原理在系统工程实践中的应用方法。
系统工程 第2章 系统工程的基本方法和方法论
2.1.2 切克兰德方法论——软系统方法论3/4 (2)基本思路
– 1)阶段1和阶段2：表 达问题并理清关联因 素 – 2)阶段3：相关系统的 基本定义 – 3)阶段4：建立概念模 型 – 4)阶段5：概念模型与 现实的比较 – 5)阶段6和阶段7：实 施及系统更新
现实世界
系统思维 图2-2 切克兰德方法论工作流程
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2.1.2 切克兰德方法论——软系统方法论4/4 (3)特点
1) 根据不同的世界观定义不同的系统，建立不同的概念 模型，从而研究这些世界观的含义； 2)认为研究是一个不断深入的、开放的学习过程，以学 习、调查和认识为中心； 3)在寻找改善问题情景行为的过程中遵循着两个准则： 一是系统满意性，另一是文化可行性。； 4)在“硬”系统方法论中可以将问题或要求看成是给定 的，而在“软”系统方法论中必须通过研究问题情景并 将其与概念模型进行比较后才能明确问题以及问题情景 的可能改变。
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2.1.3 兰德方法论——系统分析方法论1/5
美国兰德公司（RAND Corporation）自1948年成立以后 ，主要为战后美国空军的发展战 略提供咨询服务。后来逐渐扩大 了工作范围，在长期经验积累的 基础上，创立了系统分析方法论 ，在人口、自动化技术、新式 武器系统等问题分析方面得到了很好的应用。到了1972年，在 美国、前苏联等12个国家的科学家倡导下，在奥地利拉克森堡 成立了“国际应用系统分析研究所（IIASA，International Institute for Applied Systems Analysis）”，其应用范围也随 之扩展到社会、经济、科技、生态、环境等领域。
从上世纪50年代起，许多系统工程学者有意识地描述 过使计划成功所需要的程序，包括必需的活动以及协 调专家工作的方法，即系统工程方法论的有关步骤、 工具和方法。 西方对现代系统工程的研究开始较早，形成了多个具 有代表性的方法论流派。
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欧姆定律
物理学家欧姆在研究电流流动时，将电与热进 行了对比，把通过导体的电势比作温度，把电流总 量比作一定的热量，应用傅立叶热传导理论的基本 思想再引入电阻的概念，提出了著名的欧姆定律。
第三节 思维的模式及应用 鸡蛋
如为了解决鸡蛋的保存难的问题，把鸡蛋作为强制联 想的起点，与奶粉强制地联系在一起。并强制联想思维：鲜 奶最不易保存，但可以通过固化——奶粉的形式解决。而鸡 蛋与鲜奶相比，仍然存在着保存问题。鲜奶可以通过固化形 式解决，鸡蛋能不能晒干？哈尔滨市的农民企业家李德库就 是把鸡蛋与奶粉强制地联系在一起，进行联想，鸡蛋固化技 术由此而产生，“晒干后的鸡蛋”不但能制成蛋黄粉、素汤、 蛋黄饮料和罐头等食品，还可以提取蛋黄油。
方案二的优点是可利用成熟的管道技术。存在 的问题是，一是要在沿途设加热站，这样一来管理 复杂，又要供给燃料；二是加热的输油管不能铺设 在冻土层里，因冻土受热融化后移动的压力会使输 油管变形甚至断裂。为避免这种危险，约有一半输 油管要架设在地面，这样架设输油管的成本又比铺 设在地下高出3倍。 考虑到安全和运输的稳定性，决定对方案二的 设想进一步研究，并请系统分析人员继续提出新的 竞争方案。
第一节 系统科学
4、动态逻辑系统观－－认为系统与变化、增长、发 展等特定概念有关。 5、技术系统观－－把系统视为由几个相互联系的部 分而构成的装置。 6、生物学系统观－－把系统及其部分划分为有机确 定的子系统。
第一节 系统科学
7、生态学系统观－－认为与生物物种栖息地及物种 之间的合作、交互作用等有关。 8、社会学系统观－－认为系统是由实际的文化、伦 理、政治等“问题”和“答案”之源中派生出来的。 9、秩序系统观－－把系统看成是在某种情形下，按 照七对于环境和感觉的作用、形式、内容、控制等 方面划分等级、层次的方式。
第三节 思维的模式及应用
罗素悖论 1919年，英国著名的哲学家、数学家、逻辑学家罗素提 出了一个十分有趣的问题，他说：“某村子里有一个理发师， 他规定：我只给那些不给自己刮胡子的人刮胡子。请问，这 个理发师该不该给自己刮胡子？” 这个问题，就是数学史上著名的“罗素悖论”。这个 悖论包含着逻辑矛盾。从逻辑上来看，只有两种可能性，即 这个理发师或者应该给自己刮胡子，或者不应该给自己刮胡 子。但是，这两种可能性都会导致逻辑矛盾。 如果这个理发师给自己刮胡子，那么按照他的规定，他 就不应该给自己刮胡子。因为他规定，他只为那些不给自己 刮胡子的人刮胡子。而如果这个理发师不给自己刮胡子，那 么按照他的规定，他就应该给自己刮胡子。也就是说，从应 该给自己刮胡子就会推出不应该给自己刮胡子，从不应该给 自己刮胡子就会推出应该给自己刮胡子，无论是应该给自己 刮胡子还是不应该给自己刮胡子，都会推出逻辑矛盾。这一 问题形式逻辑无法解决。
第二节 系统思维
四、系统思维方法的基本原则
1. 2. 3. 4. 5. 6. 整体协调原则 相关性原则 最优化原则 目的性原则 层次性原则 历时性原则
第三节 思维的模式及应用 一、思维的模式 1、线性思维与非线性思维模式
线性思维
因果思维模式：乌云密布---下雨、头痛—吃药 回溯思维模式：考古、破案
这一功能。
第二节 系统思维
3. 黑箱辨识法 黑箱辨识方法是在人们尚未了解系统内 部结构和变化规律的情况下，通过系统的输 入与输出来考察系统的整体功能或推测系统 内部整体结构的一种方法。 例：计算机
第二节 系统思维
黑箱辨识法优势 ： 它面对一些复杂的大系统或具有高度组织性 的生命系统具有独特的作用，它提供了有效的思 维工具和认识手段，它可以暂时回避一些技术上 的困难，绕过一些认识上的障碍 。
非线性思维
环型思维模式：军备竞赛 U型思维模式：曹冲称象 W型思维模式：兔子感冒
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第三节 思维的模式及应用
兔子感冒（W--以进为退，跳出定势）
狮王指定熊、猴子和兔子做它的大臣。后来，狮王跟它们一起呆腻了，想 要把它们吃掉。可是，得找个借口才行。因此，狮王就把这三个大臣召来，对 它们说：“你们当我的大臣有不少日子了，我现在得测验一下，看你们当了高 官以后有没有腐化。”说完，狮子张开了血盆大口，要熊说出它嘴里发出的是 什么气味。 熊直率地说：“大王，你嘴里的气味很不好闻。” “你犯了叛逆罪！”狮王怒吼道，“你竟敢当面毁谤国王。犯叛逆罪的应 该处以死刑。”说罢，就扑到熊的身上，把它咬死并吃掉了。 接着，狮王问猴子：“我嘴里发出的是什么气味？” 猴子亲眼看到熊的下场，赶忙回答道：“大王，这气味很香，就跟上等香 水一样好闻。” “你是个又会撒谎又会拍马屁的家伙！”狮王又怒吼道，“凡是不诚实的、 爱拍马屁的大臣，都是祸根，绝对不能留下。”说着，又扑到猴子身上，把它 咬死并吃了。 最后，狮王对兔子说：“我嘴里发出来的到底是什么味？” “真是抱歉，大王！”兔子回答说，“我最近伤风，鼻子都塞住了。你能 不能让我回家休息几天，等我伤风好了再说？” 狮王没有办法，只好放兔子回家。不用说，兔子乘此逃之夭夭，一去不复 返了。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第二节 系统思维
方案一的优点是每天仅需4－5艘超级油 轮就可满足运输量要求，比铺设油管输送投 资少。问题在于，要用破冰船引航，既不安 全又要增加成本。油轮运输的起点和终点都 要建造大型油库，油库的储量应在油田日产 量的10倍速以上，这又是一笔巨大的开支， 另外，考虑海运还要受到海上风暴的影响。
第二节 系统思维
局限性： 从系统外部功能到内部结构的认识只是一个 猜测，输出与输入信息的比较有时也并不一定精 确。
第二节 系统思维
三、系统思维的信息处理过程
思维的信息加工过程的三种变换：符号变换、内容变 换和表征层次的变换 。
第二节 系统思维
系统思维的信息加工方法
信息加工方法的本质是运用信息的观点， 把研究对象的运动抽象为信息的和信息变换 的过程，通过对信息的获取、传输、加工和 处理这一过程的研究来揭示对象的性质和规 律的一种方法。
第三节 思维的模式及应用
2、直觉思维与联想思维 直觉思维 灵感思维模式：发明蒸汽机
观察思维模式：招聘
联想思维
对比联想思维模式：欧姆定律 相似联想思维模式：挖沟机 自由联想思维模式：墨西哥疯牛病 强制联想思维模式：鸡蛋
第三节 思维的模式及应用
第一节 系统科学
系统科学改变了人类的思维方式， 为人们研究现代社会、经济和各个科学 领域中的复杂问题提供了新思路、新途 径。
第二节 系统思维
一、系统思维的概念
系统思维指的是人们必须把研究和处 理的对象看作是一个完整的系统，并辩证地 对待它的整体与部分、部分与部分、系统与 环境等的相互作用和相互联系，以求达到对 问题作出的最佳处理的一种思维方式。
第三节 思维的模式及应用
3、惯性思维与逻辑思维 惯性思维模式（从众）
四个1 15变16 股票
逻辑思维模式
书生丢钱 罗素悖论 海盗分钱
第三节 思维的模式及应用 书生丢钱
从前，有三个穷书生进京赶考，途中投宿在一 家旅店中。这间旅店的房价是每间450文，三人决 定合住一间，并一人向老板支付了150文钱。后来， 老板见三人可怜，又优惠了50文，让店里的伙计拿 着还给三人。伙计想三个人如何分？于是自己拿走 20文，将剩余的30文钱还给了三人书生。问题出来 了：每个秀才实际160文，合计420文。加上店小二 私吞的20文，等于440文。那么，还有10文钱去了 哪里？
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第二节 系统思维
例：这个例子说的是由阿拉斯加东北部的油田向美 国本土运输原油的问题。 任务和环境：要求每天运输原油200万桶。油 田位于北极圈内，海湾常年处于冰冻状态，陆地也 是常年冰冻，最低温度达到－500C。 最初提出了两个解决问题的设想： 一是用运油船运输 二是用带加温系统的油管输送
第二节 系统思维 方案三，果然又有了新的设想。方法是 将海水浓缩到含盐量10%－20%后加入到原油 中，降低原油在低温下的黏稠度，这样就可 以用普通的输油管运输。这一原理并非创新， 但是应用到输油工程的确具有独创性。
第二节 系统思维
正当人们称赞方案三的时候，马斯登和胡克两 人提出了方案四。两人对石油的生成和演化有丰富 的知识。他们注意到埋在地下的石油原来是油气合 一的，这时它的溶点是很低的。经过漫长年代，油、 气才逐渐分开。他们提出将天然气转换为甲醇后再 加入到原油中，以降低原油溶点，增加其流动性， 从而用普通的输油管就可同时运输石油和天然气。 与方案三相比，不仅不需要运输无用的附加混合剂 －－浓缩海水，而且也不必另外铺设天然气管道了。 由于采用这一方案，仅管道铺设费用就节省64亿美 元。
第二章 系统科学与系统思维
第一节 系统科学 第二节 系统思维 第三节 思维的模式及应用
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第一节 系统科学
一、系统思想 物质世界是由无数相互联系、相互依 赖、相互制约、相互作用的事物和过程形 成的统一整体。
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第一节 系统科学 系统思想－－在辨证唯物主义那里获得了哲 学的表达形式 系统思想－－在运筹学和其他学科中获得了 定量的表达方式 系统思想－－在系统工程应用中不断充实自 己实践的内容 系统科学－－是系统思想方法从哲学思 维中逐步形成的专门科学。
第二节 系统思维 二、系统思维的方法
1. 反馈控制思维法
反馈控制法，其核心思想是利用系统给定信息与反馈信息的差 异来解决系统确定性和不确定性之间的矛盾。
反馈有两大类型：一是负反馈系统。例：鹰抓兔子 二是正反馈系统。例：原子弹引爆
第二节 系统思维 2. 功能模拟法 功能模拟的核心思想是从机器能否代 替人类的思维和行为这一问题开始的。人 类发现要用机械的方式制造一个与人的内 部结构一致的生命组织是完全不可能的， 但是，机器可以通过对人的行为和功能的 模拟方法来完成某些任务。 例：起重机是完成人类需要对物体实施位移