系统工程课件第一章

(2)系统和环境 系统和环境 任一系统又是它所从属的一个更大系统 (环境或超系统)的组成部分，并与其相互作用， 保持较为密切的输入输出关系。系统连同其环 境超系统一起形成系统总体。系统与环境也是 两个相对的概念。
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(3)系统的结构 系统的结构 在构成系统的诸要素之间存在着一定的有 机联系，这样在系统的内部形成一定的结构和 秩序。结构即组成系统的诸要素之间相互关联 的方式。Βιβλιοθήκη Baidu(4)系统的功能 系统的功能 任何系统都应有其存在的作用与价值，有 其运作的具体目的，也即都有其特定的功能。 系统的功能受到其环境和结构的影响。
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人口问题的定量研究及应用(始于 人口问题的定量研究及应用 始于1978年) 始于 年 2000年中国的研究 年中国的研究(1983至1985年) 年中国的研究 至 年 全国和地区能源规划(始于 始于1980年) 全国和地区能源规划 始于 年 全国人才和教育规划(始于 始于1983年) 全国人才和教育规划 始于 年 农业系统工程(始于 始于1980年) 农业系统工程 始于 年 区域发展战略(始于 始于1982年) 区域发展战略 始于 年 投入产出表的应用(始于 年代和1976年) 始于60年代和 投入产出表的应用 始于 年代和 年 军事系统工程(始于 军事系统工程 始于1978年) 年 始于 水资源的开发利用(始于 始于1978年) 水资源的开发利用 始于 年
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任何一个系统都存在于一定的环境之中， 任何一个系统都存在于一定的环境之中， 并与环境之间产生物质、能量和信息的交流。 并与环境之间产生物质、能量和信息的交流。 环境的变化必然会引起系统功能及结构的变化。 环境的变化必然会引起系统功能及结构的变化。 系统必须首先适应环境的变化， 系统必须首先适应环境的变化，并在此基础上 使环境得到持续改善。 使环境得到持续改善。 管理系统的环境适应性要求更高， 管理系统的环境适应性要求更高，通常应 区分不同的环境类(技术环境 经济环境、 技术环境、 区分不同的环境类 技术环境、经济环境、社 会环境等)和不同的环境域 外部环境、 和不同的环境域(外部环境 会环境等 和不同的环境域 外部环境、内部环 境等)。 境等 。
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都江堰于公元前256年由蜀郡太守李冰父 年由蜀郡太守李冰父 都江堰于公元前 子组织建造，该工程由鱼嘴(岷江分流 岷江分流)、 子组织建造，该工程由鱼嘴 岷江分流 、飞沙 分洪排砂)和宝瓶口 引水)等三大设施组成 堰(分洪排砂 和宝瓶口 引水 等三大设施组成， 分洪排砂 和宝瓶口(引水 等三大设施组成， 整个工程具有总体目标最优化 选址最优和 总体目标最优化、 整个工程具有总体目标最优化、选址最优和自 动分级排沙、利用地形并自动调节水量、 动分级排沙、利用地形并自动调节水量、就地 取材及经济方便等特点 等特点。 取材及经济方便等特点。 早期系统思想具有 只见森林” 具有“ 早期系统思想具有“只见森林” 比较抽象的特 点。
第一章 系统与系统工程
系统工程的产生、 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
第一节 系统工程的产生、 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
系统工程的产生、 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 1、朴素的系统思想及其初步实践 、 哲学： 哲学：把世界当作统一的整体 宇宙大系 古希腊唯物主义哲学家德谟克利特 “宇宙大系 统” 辨证法奠基人之一的赫拉克利特认为 世界是包括一切的整体 整体” “世界是包括一切的整体”； 后人把亚里士多德的名言归结为 “整体大于部分的总和”， 整体大于部分的总和”
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19世纪自然科学取得了巨大成就，尤其 世纪自然科学取得了巨大成就， 世纪自然科学取得了巨大成就 能量转化、细胞学说、进化论这三大发现 这三大发现， 是能量转化、细胞学说、进化论这三大发现， 使人类对自然过程相互联系的认识有了质的飞 跃，为辩证唯物主义的科学系统观奠定了物质 基础。 基础。 这个阶段的系统思想具有 先见森林、 具有“ 这个阶段的系统思想具有“先见森林、后见 树木”的特点。 树木”的特点。 辨证唯物主义认为， 辨证唯物主义认为，世界是由无数相互关 相互依赖、 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。 形成的统一整体。
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1、系统的定义 、 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。 该定义有四个要点： 该定义有四个要点： (1)系统及其要素 系统及其要素 系统是由两个以上要素组成的整体，构成 这个整体的各个要素可以是单个事物(元素)， 也可以是一群事物组成的分系统、子系统等。 系统与其构成要素是一组相对的概念，取决于 所研究的具体对象及其范围。 Return
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第五、六阶段： 第五、六阶段：
阶段 五 年代 1972 重大工程实践 或事件 重要理论与方法贡献
六
国际应用系统 系统工程的应用重点开始 分析研究所 从工程领域进入到社会经 (IIASA)在维 济领域，并发展到了一个 也纳成立 重要的新阶段。 70年代 系统工程的广泛应用在国际上达到高潮 80年代 系统工程在国际上稳定发展，在中国的 研究与应用达到高潮
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古代中国 春秋末期的思想家老子曾阐明自然界的统一性 统一性； 春秋末期的思想家老子曾阐明自然界的统一性； 西周时代，出现了世界构成 世界构成的 五行说” 西周时代，出现了世界构成的“五行说” ； 东汉时期张衡提出了“浑天说” 东汉时期张衡提出了“浑天说”。 最著名的医学典籍《内经》 最著名的医学典籍《内经》把自然界和人体看成 由金、 土五种要素相生相克、 由金、木、水、火、土五种要素相生相克、相 互制约而形成的有秩序、有组织的整体。 互制约而形成的有秩序、有组织的整体。人与 天地自然又是相应、相生而形成的更大系统。 天地自然又是相应、相生而形成的更大系统。 易经》也被认为是朴素系统思想的结晶。 《易经》也被认为是朴素系统思想的结晶。
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2、科学系统思想的形成 、 15世纪下半叶以后，力学、天文学、物 世纪下半叶以后，力学、天文学、 世纪下半叶以后 理学、化学、 理学、化学、生物学等相继从哲学的统一体中 分离出来，形成了自然科学。 分离出来，形成了自然科学。这时的系统思想 具有“只见树木”和具体化的特点。 具有“只见树木”和具体化的特点。
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四、系统工程在中国的发展及应用 1950-1960年 1950-1960年，钱学森《工程控制论》、华罗 庚《统筹法》许国志《运筹学》。 1978年 1978年西安交通大学、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 开始招收了第一批系统工程专业硕士研究生； 1980年11月 1980年11月，中国系统工程学会在北京成立； 1988年 1988年7月，第一届国际系统科学与系统工程 会议在北京召开。
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2、系统的一般属性 、 集合性： 集合性：由两个或两个以上相互区别的元素构成系统 整体性： 非加和原则。 整体性：系统整体不等于各元素之和，即非加和原则 非加和原则 阶层性： 阶层性：系统存在一定结构层次。 相关性： 相关性：系统的各元素相互联系、相互作用、相互影响 目的性： 目的性：系统有明确的目的和目标。 动态性： 动态性： 系统的发展是一个有向的动态过程（永恒运动） 环境适应性： 环境适应性：
只见树木 只见森林
先见森林、后见树 先见森林、 木
15世纪下半叶 世纪下半叶
19世纪 19世纪
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二、系统理论的形成与发展 世纪初中叶， 到20世纪初中叶，随着科学技术的兴起 世纪初中叶 与发展，系统思想也发展到(一般 系统论、 一般) 与发展，系统思想也发展到 一般)系统论、控 制论、信息论等系统理论。 制论、信息论等系统理论。 系统理论对管理科学与工程实践产生了深 刻影响，系统工程学为组织管理系统的规划 规划、 刻影响，系统工程学为组织管理系统的规划、 研究、设计、制造、试验和使用提供了一种有 研究、设计、制造、试验和使用提供了一种有 效的科学方法。 效的科学方法。
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第二阶段： 第二阶段：
年代 第二次 世界大 战期间 20世纪 40年代 1945 重大工程实践或事件 重要理论与方法贡献 英、美等国的反空袭等 产生军事运筹学 军事行动 (Military O. R)， 也即军事系统工程 美国研制原子弹的“曼 运用系统工程，并推 哈顿计划” 动了其发展 美国空军建立研究与开 提出系统分析(Systems 发(RAND)机构，此即兰 Analysis)概念,强调了 德(RAND)公司的前身 其重要性。，
第二节 系统工程的研究对象
一、系统的概念及特点 二、系统的类型
一、系统的概念及特点
“系统”一词来源于拉丁语:systema。 系统” 系统 1937年，奥地利理论生物学家冯·贝塔朗菲提出： “系统是相互作用的诸要素的综合体” ，第一 次将系统作为一个科学概念进行研究。 针对不同研究领域系统有不同的定义。（40多个） 我国系统科学界对系统的定义 钱学森） 系统科学界对系统的定义（ 我国系统科学界对系统的定义（钱学森）是： 系统是由相互作用 相互作用相互依赖的若干 若干组成部分 结合而成，具有特定功能 特定功能的有机整体，而且这 个整体又是它所从属的更大的系统的组成部分.
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第三阶段： 第三阶段：
年代 40年代 后斯到 50年代 初期 重大工程实践或事件 重要理论与方法贡献
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，为系统工程奠定 了重要的学科基础。
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第四阶段： 第四阶段：
年代 1957 1958 1965 重大工程实践或事件 重要理论与方法贡献 H·Good和R·E· Machol 系统工程学科形成的标志 《系统工程》 美研制北极星导弹潜艇 PERT(网络优化)－系统工程技术 R·E·Machol编著《系 表明系统工程的实用化和规范化 统工程手册》 美国自动控制学家 为现代系统工程奠定了重要的数 L·A·Zedeh提出“模糊 学基础 集合”概念 1961 － 1972 美国实施 “阿波罗”登月计划 使用多种系统工程方法， 其成功极大地提高了 系统工程的地位
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能量转化、细胞学说、 能量转化、细胞学说、 进化论使人类对自然 过程相互联系的认识 有了质的飞跃， 有了质的飞跃， 天文学、力学、化学、 天文学、力学、化学、 物理学、 物理学、生物学等形 成了自然科学。 成了自然科学。 古代朴素的系统思想， 古代朴素的系统思想， 没有建立在对自然现 象具体剖析的基础上。 象具体剖析的基础上。
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系统工程国内外发展及应用新特点： 系统工程国内外发展及应用新特点：
1、研究应用的范围、对象系统规模朝着“巨系统”发 、研究应用的范围、对象系统规模朝着“巨系统” 展； 2、系统工程在具体应用中形成特有的方法论、模型体 方法论、 、系统工程在具体应用中形成特有的方法论 专用计算机软件； 系及专用计算机软件； 3、现代工业工程 、现代工业工程(IE)就是系统工程在企业生产系统和 就是系统工程在企业生产系统和 产业经济系统中运用的结果； 产业经济系统中运用的结果； 4、系统工程与 技术紧密结合，开发出常用系统工程 技术紧密结合， 、系统工程与IT技术紧密结合 开发出常用系统工程 软件包、决策支持系统及建立政策模拟实验室等 室等； 软件包、决策支持系统及建立政策模拟实验室等； 5、系统工程方法论通过集成化等途径，不断形成新的 、系统工程方法论通过集成化等途径，不断形成新的 技术应用综合体； 技术应用综合体； 6、关注和着力于系统工程工作成果的真正和有效实施。 、关注和着力于系统工程工作成果的真正和有效实施。 Return
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三、系统工程的发展概况
第一阶段： 第一阶段：
年代 1930 1940 重大工程实践或事件 美国发展与研究广播 电视系统 美国实施彩电 开发计划 重要理论与方法贡献 正式提出系统方法的概 念(systems approach) 采用系统方法，并取得 巨大成功
美国Bell电话公司开 正式使用系统工程 发微波通讯系统 (Systems Engineering)