系统工程第一章

这种“普遍联系及其整体性思想”就是现代的 S 概 念， 为S理论的创立奠定了基础。
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系统思想的发展与系统科学
（3） 20世纪40年代S理论创立 L.V.Bertalaffy（贝塔朗菲），美籍奥地利理论生物学家。
• • • • 1925年，提出生物学机体理论； 1928年，发表《现代发展理论》； 1932年，发表《理论生物学》； 1937年，在芝加哥大学讲课中口头提出一般系统理论 (General Systems Theory, GST)； 1945年，《关于GST》在《德国哲学周刊》第18期发表； 1954年，在美国创立“一般系统理论（GST）学会”； 1968年，发表《 GST：基础、发展和应用》；
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What (三)SE的特点 (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”课程学习宗旨
围绕：解决社会、经济、教育等系统性问题 理解“系统工程”概念、思想
掌握“系统工程”方法 应用“系统工程”理论和方法
How? 建议
注重系统思考 坚持问题导向 采用系统化方法
教学要求
上课+考核+作业
第1讲 系统工程概述(理解并记忆) 第2讲 系统工程理论(了解) 第3讲 系统工程方法论(理解并掌握) 第4讲 系统模型与模型化 (掌握并应用) 第5讲 系统仿真及系统动力学方法(掌握) 第6讲 系统评价方法 (掌握并应用) 第7讲 决策分析方法 (掌握并应用) 第8、9、10讲 系统工程应用实例
第一讲
系统工程概述
一.系统工程的产生、 发展及应用 二.系统工程的研究对象（重点） 三.系统工程的概念与特点
第一讲
系统工程概述
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。
(二)系统的概念 1.系统的定义
＝
∑（部分）
> ∑（部分）
（2）被动反应观点 有机体只有受到刺激时才作出反应，否 则便静止不动。 （3）机器观点 把生命现象比作机器，认为“动物即机 器”，“人即机器”。
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（2）动态观点 一切有机体均处于积极的运动状态之中， 均是一个开放S。
（3）等级（层次）观点 有机体均按严格的等级层次组织起来，生 物S是等级森严、层次分明的。
III
40年代后期到50 年代初期 1957
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 H.Good和 系统工程学科形成的标志 R.E.Machol发表第一 部名为《系统工程》 的著作 美国研制北极星导弹 提出PERT（网络优化技 潜艇 术），这是最早的系统工 程技术之一。 R.E.Machol编著《系 表明系统工程的实用化和 统工程手册》 规范化 美国自动控制学家 L.A.Zedeh提出“模 糊集合”概念 为现代SE奠定了重要的数 学基础
70年代末以来，应用SE理论和方法来研究与解决 我国的重大现实问题，在许多领域和方面取得了较好 的效果，如：人口问题的定量研究及应用（始于
1978年）、2000年中国的研究(1983至1985 年）、全国和地区能源规划（始于1980年）、 全国人才和教育规划（始于1983年）、农业系 统工程（始于1980年）、区域发展战略（始于 1982年）、投入产出表的应用（始于60年代和 1976年）、军事系统工程（始于1978年）、水 资源的开发利用（始于1978年）等。
引子
Why？
客观世界三要素：物质、能量和信息不断丰富，事物间联系加 强。世界朝复杂性增加的方向发展，各项工作需抓总。 阿波罗登月计划（1961~1972年） 历时11年，涉及20000多 家企业、 420000工程技术人 员、120所大学 和科研机构、 1000多万个零部 件……涉及 火箭工程、控制工程、 通信工程、电子工程、计算机工程、 医学、心理学等学科。 但该计划的 成功未采用 一项新技术，完全是综 合运 用现有技术成果的结果，是大 型系统工程成功的典范。 2016/12/1 3
学一点系统工程！
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What (一) SE的内容 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 的总和（或总称）。
What (二) 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。
系统工程的发展
系统工程的整个发展过程可以分为如下三个阶段： 萌芽阶段（1940年～1957年）： 由于科学技术、经济发展以及战争的需要，使得人们面对 的问题越来越庞大、越来越复杂。为了将这些的问题解决好， 人们开始不自觉地利用系统的思想，从整体上来把握和分析 问题。 发展阶段（1957年～1965年）： 控制论、信息论和运筹学等相关学科都有了比较迅速的发 展，为系统工程的快速发展和更为广泛的运用，提供了理论 上和技术上的支持。 基本成熟和继续发展阶段（1965年至今）： 系统工程的应用已经进入到实现社会工程和经济管理等具 体领域的各种复杂系统的最优控制、最优管理的阶段。
引子
Why？
要求： • 具有从整体、全局驾驭工作的能力和习惯，能统筹策划； • 在知识结构上，是“T”型人才；
• 善于和上下级、左右机构与同志联系工作，沟通思想，能 够团结不同专业、不同观点的专家一道工作； • ……
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引子
Why？
• 用系统观、整体观去认识问题；
• 用系统科学、系统工程方法论的观点来思考问题； • 用系统工程技术来处理问题。 无论如何，我们将被迫在知识的一切领域中运用 “整体”或者“系统”来处理复杂性问题，这将是对科 学思 维的一个根本改造。 ——贝塔朗菲
(二)系统的概念
1.系统的定义
(二)系统的概念 1.系统的定义
美国的《韦氏（Webster）大辞典》：“有组织的或被组织化的整体； 结合着的整体所形成的各种概念和原理的结合；由有规则的相互作用、 相互依赖的形式组成的诸要素集合。” 日本的JIS（日本工业标准）中：“许多组成要素保持有机的秩序向同 一目的的行动的集合体。” 前苏联大百科全书中：“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。”
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系统思想的发展与系统科学
•（4） 第二次世界大战以后SE开始出现 SE与S科学的区别：前者是工程技术，后者是基础理论。
系统思想的发展与系统科学
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系统思想的发展与系统科学
系统思想及系统理论的产生与发展
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。
1958
IV
1965
1961-1972 美国实施“阿波罗” 使用了多种SE方法，其成 登月计划 功极大地提高了SE的地位
1957
H.Good和 R.E.Machol发表第 系统工程学科形成的标志 一部名为《系统工程》的著 作
美国研制北极星导弹潜艇 R.E.Machol编著《系统工程 手册》 提出PERT（网络优化技术）， 这是最早的系统工程技术之一。 表明系统工程的实用化和规范化
产生军事运筹学（Military Operations Research）,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
运用SE，并推动了其发展 本世纪40年 美国研制原子弹 的“曼哈顿计划” 代 1945 曾经提出系统分析（Systems 美国空军建立兰 德（RAND）公司 analysis）概念，强调了其重要 性
(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 正式提出系统方法（Systems approach）的概念 采用系统方法，并取得巨大成 功
1930
I
美国发展与研究 广播电视 美国实施彩电开 发计划
1940
美国Bell电话公司 正式使用系统工程（Systems Engineering）一词 开发微波通讯系 统
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； 1980年11月，中国系统工程学会在北京成立； 1980年10月至1981年1月，中国科协、中央电视台会 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）”，取得了良好的社会 效果。
系统工程
（Systems Engineering, SE）
课程摘要
系统工程是20世纪中期开始兴起的一门综合性学科， 内容涉及系统论、控制论、信息论、耗散结构、协同学、 突变论、运筹学、决策理论、大系统理论、建模与仿真技 术等诸多方面。 系统工程是从总体出发，合理规划、开发、运行、管 理及保障一个系统所需思想、理论、方法与技术的总称。
90年代以来，系统工程在与企业发展结合、与现 代信息技术结合、与实施可持续发展战略结合、与思 维科学结合等方面已具有初步结果和强劲势头。
第一讲:系统工程概述
二. 系统工程的研究对象 (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。
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系统思想的发展与系统科学
《GST》中批判了旧生物学受“机械论”影响，存在三大错误， 提出“有机论”生物学的三个基本观点。二者主要区别：
“机械论”旧生物学 （1）简单相加观点 把有机体分解为各个部分，并用简单相 加来描述其功能和特性： 整体 “有机论”生物学 （1）S观点 一切有机物均是一个S，其功能和特性是： 整体
系统思想的发展与系统科学
孙武的《孙子兵法》：道天地将法，智信仁勇将 秦汉之际成书的医学典籍《内经》把自然界和人体看由 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。
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系统思想的发展与系统科学
•（2）19世纪上半叶辨证唯物主义诞生，奠定S理论基础

近代自然科学发展了研究自然界的独特方法，包括实验、解 剖和观察，把自然界的细节从自然联系中抽出来分别研究。 这种方法移植到哲学中，成为形而上学的思维方式，阻碍了 对系统整体的了解。 自然科学三大发现（细胞学说、生物进化论、能量守恒与转 化定律）使人类对自然过程的相互联系的认识显著提高； 马克思、恩格斯——“我们已能近乎S的形式描绘出一幅自然 界联系的清晰图画”，“世界是由无数相互联系、依赖、制约、 作用的事物和过程形成的统一整体” 。
1958 IV 1965
美国自动控制学家L.A.Zedeh 为现代SE奠定了重要的数学基础 提出“模糊集合”概念 19611972 使用了多种SE方法，其成功极大 美国实施“阿波罗”登月计 划 地提高了SE的地位 1972 国际应用系统分析研究 SE的应用开始从工程领域 所（IIASA）在维也纳 进入到社会经济领域，并 成立 发展到了一个重要的新阶 段。 70年代 VI 80年代 SE的广泛应用在国际上达到高潮 SE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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(三)系统工程在我国的发展及应用
上世纪50至60年代，我国的一些研究机构和 著名学者为SE的研究与应用作了理论上的探讨、 应用上的偿试和技术方法上的准备。其主要标志 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》。 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。