第1章　系统工程概述

系统工程系统工程江江 兵兵合肥工业大学管理学院合肥工业大学管理学院2教材：教材： 汪应洛主编：汪应洛主编： 系统工程系统工程 （第（第 4版）版） 机械工业出版社出版社机械工业出版社出版社 2011年年 6月月3参考书籍 王众托等，系统工程引论，电子工业出版社，王众托等，系统工程引论，电子工业出版社，2006 白思俊等，系统工程，电子工业出版社，白思俊等，系统工程，电子工业出版社， 2006 陈宏民等，系统工程导论，高等教育出版社，陈宏民等，系统工程导论，高等教育出版社，2006 谭跃进等，系统工程原理谭跃进等，系统工程原理 ，国防科大出版社，国防科大出版社， 1999 孙东川等，系统工程导论，清华大学出版社，孙东川等，系统工程导论，清华大学出版社，20044课程学习目的、要求课程学习目的、要求通过课程学习，掌握系统工程方法通过课程学习，掌握系统工程方法论，能用系统的观点分析问题，并掌握论，能用系统的观点分析问题，并掌握系统工程分析解决问题的基本概念、基系统工程分析解决问题的基本概念、基本原理和基本方法，初步具有运用系统本原理和基本方法，初步具有运用系统建模、系统分析、系统评价、系统决策建模、系统分析、系统评价、系统决策等系统工程方法分析解决实际问题的能等系统工程方法分析解决实际问题的能力。力。5内容 学时数第一章 系 统 工程概述 2第二章 系 统 工程方法 论 4第三章 系 统 模型与模型化 8第五章 系 统评 价方法 8第六章 决策分析方法 6第八章 系 统 工程 应 用 实 例 (自 选 ) 4合 计 3266第一章第一章 系统工程概述系统工程概述第一节第一节 系统工程的产生、发展及应用系统工程的产生、发展及应用第二节第二节 系统工程的研究对象系统工程的研究对象第三节第三节 系统工程的概念与特点系统工程的概念与特点第四节第四节 系统工程的应用领域系统工程的应用领域7第一节第一节 系统工程的产生、发展及应用系统工程的产生、发展及应用一、系统思想的产生与发展一、系统思想的产生与发展系统思想的发展经历了三个阶段，即：系统思想的发展经历了三个阶段，即： “ 只见森林只见森林 ”（朴素的系统思想）阶段（朴素的系统思想）阶段 “ 只见树木只见树木 ” 阶段阶段 “ 即见树即见树木，又见森林木，又见森林 ” （科学的系统思想）阶段。（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。有突出地位和贡献。 易经易经 把八卦（天、地、雷、风、水、火、山、泽把八卦（天、地、雷、风、水、火、山、泽）看作是万物之源，）看作是万物之源， 尚书尚书 洪范洪范 把五行（金、木、水把五行（金、木、水、火、土）作为构成万物的基本要素。这些学说都把宇宙、火、土）作为构成万物的基本要素。这些学说都把宇宙看作一个整体。看作一个整体。 “只见森林只见森林 ”。 近代科学：近代科学： 物质物质 -分子分子 -原子原子 -原子核和电子，原子核原子核和电子，原子核 -质质子和中子子和中子 -介子介子 -变子变子 -超子超子 -光子光子 。 单纯采用分析方法会单纯采用分析方法会导致导致 “只见树木，不见森林只见树木，不见森林 ”。19世纪世纪 “从局部的割裂到整体的综合从局部的割裂到整体的综合 ”， “即见树木，即见树木，又见森林又见森林 ” 。整体思想和联系思想是科学系统思想的核心与实质。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理论基础。学及自组织理论等是系统理论的重要内容和理论基础。一般系统论： 是一门跨学科的学说，侧重研究一般系统的理论和方法，它超然于具体学科之外，是概括各学科普遍具有的基本规律性的理论。控制论： 是研究系统的调节与控制的一般规律的科学。控制论的基本思想是通过把一个系统或系统的一部分量化，找出系统中主要要素之间的关系，然后用适当的模型来模拟它，进而对系统的未来或未知状态进行预测和估计。信息论： 是一门研究信息传输和信息处理系统中一般规律的学科。信息论的基本思想撇开了物质与能量的具体运动形态，系统有目的的运动被抽象为信息变换过程，系统的控制过程通过信息传递完成。耗散结构理论 : 一个远离平衡态的开放系统，通过不断地与外界环境交换物质和能量，在外界条件的变化达到一定的阈值时，由于非线性的复杂因素而出现涨落 (系统的非稳定状态 )，系统会突然出现以新的方式组织起来的现象，产生新的质变，从原来混沌无序的混乱状态，转变为在时空或功能上的有序状态。协 同学理 论 :一个开放系 统 能否从无序 进 化 为 有序，关 键不在于它是不是 处 在平衡状 态 ，也不在于系 统 距离平衡状态 有多 远 ，而在于系 统 内部是否存在大量子系 统 之 间 的物质 交 换 、能量交 换 或信息交 换 的相互 协 同作用，在此作用下能否最 终 形成一种整体效 应 或者一种新型 结 构。突变理论 : 非线性系统从某一个平衡态到另一个平衡态的转化，是以突变形式发生的。 11第二节第二节 系统工程的研究对象系统工程的研究对象一、系统的概念及特点一、系统的概念及特点系系 统工程的研究对象是组织化的大规模复杂系统。而统工程的研究对象是组织化的大规模复杂系统。而 “系统系统 ”作为系统理论、系统工程和整个系统科学的基本研作为系统理论、系统工程和整个系统科学的基本研究对象，需要正确理解和深刻认识。究对象，需要正确理解和深刻认识。 研究对象研究对象 ：12一、一、 系统的概念及特点系统的概念及特点系统的定义系统的定义 ：系统是由相互作用和相互依赖的若干：系统是由相互作用和相互依赖的若干部件或要素构成，并具有特定功能的有机整体部件或要素构成，并具有特定功能的有机整体 。由此由此 定义有以下四个要点：定义有以下四个要点：系统具有目的性、相关性、层次性、整体性和环境系统具有目的性、相关性、层次性、整体性和环境适应性等特征适应性等特征 13二、系统的类型二、系统的类型1、 自然系统与人造系统自然系统与人造系统2、 实体系统与概念系统实体系统与概念系统3、 动态系统和静态系统动态系统和静态系统4、 封闭系统与开放系统封闭系统与开放系统14第三节第三节 系统工程的概念与特点系统工程的概念与特点一、系统工程的概念一、系统工程的概念定义： 系统工程是用系统科学的观点，合理地结合控制论、信息论、经济管理科学、现代数学的最优化方法、电子计算机及其它有关工程技术，按照系统开发的程序和方法去研究和建造最优化系统的一门综合性的管理工程技术，是一种对所有系统具有普遍意义的科学方法。15第三节第三节 系统工程的概念与特点系统工程的概念与特点二二 、系统工程、系统工程 特点特点（ 1）研究思路的整体性运用系统工程理论与方法研究系统问题时，坚持融合整体论的思想方法和还原论的分析方法，即在详细了解组成系统各要素间相互关系的基础上，再从整体出发，研究系统与要素之间的关联关系，认识系统的整体涌现性，揭示系统的内在特征与运动规律，科学地把握全局。16第三节第三节 系统工程的概念与特点系统工程的概念与特点二二 、系统工程、系统工程 特点特点（ 2）研究方法的多样性研究系统工程问题时，必须根据实际问题的需要灵活地选择科学方法。描述系统工程问题的方法一般是定性描述与定量描述相结合、整体描述与局部描述相结合、确定性描述与不确定性描述相结合。分析研究系统工程问题的方法一般是模型分析与仿真实验相结合、系统分析与系统集成相结合、系统预测与系统控制相结合、系统评价与系统设计相结合。17第三节第三节 系统工程的概念与特点系统工程的概念与特点二二 、系统工程、系统工程 特点特点（ 3）运用知识的综合性系统工程的研究对象主要是由人主导或有人参与的复杂大系统，所以处理系统工程问题既要有科学性又要有艺术性。系统工程作为一个学科，它是由自然科学与社会科学交叉融合所形成的边缘学科，所以在研究系统工程问题时，既要运用数学、物理、化学、生物、信息、技术等自然科学和技术科学知识，又要运用经济学、社会学、心理学、行为科学等