管理系统工程 课件 第1章 系统与系统工程

第1章系统与系统工程学习目标思维导图掌握系统的定义及特性，了解系统的分类掌握系统的结构和功能，并厘清系统结构和功能的关系掌握系统工程的定义与特点，了解系统工程的应用领域了解管理系统工程的概念及内容Content目录011.1系统概述021.2系统的结构与功能031.3系统工程概述041.4管理系统工程概述1.1系统概述011.1.1系统的概念System一词最早出现于古希腊语中，原意是指事物中共性部分和每一事物应占据的位置，也就是部分组成的整体的意思。一般系统论的奠基者贝塔朗费（L.Von.Bertalanffy）将系统定义为：相互作用的诸要素的综合体。钱学森院士将系统定义为：由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合而成的具有特定功能的有机整体。

本书引用汪应洛院士在《系统工程（第五版）》（2015.12，机械工业出版社）一书中给出的定义：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。1.1.2系统的特性整体性系统最基本、核心的属性。系统整体大于部分之和，“1+1>2”。相关性要素间相互联系、相互作用，任一变化将影响整体，构成系统结构的基础。目的性目的性不是单一的，一般系统都具有多个目的，以实现系统整体最优为目的。层次性要素之间按照整体与部分的构成关系而形成的不同质态的分系统及其排列次序。环境适应性系统与环境之间具有物质、能量和信息的交换。系统要获得生存与发展，必须适应外界环境变化。1.1.3系统的类型（1）按照系统属性分类按自然属性：自然系统、人造系统按物质属性：实体系统、概念系统按变化属性：静态系统、动态系统按系统与环境的关系：开放系统和封闭系统1.1.3系统的类型（2）按照系统的复杂性分类（3）钱学森院士的分类content目录011.1系统概述021.2系统的结构与功能031.3系统工程概述041.4管理系统工程概述1.2系统的结构与功能021.2.1系统的结构的概念及特点各种系统的具体结构是大不一样的，许多系统的结构是很复杂的。从一般的意义上说，系统的结构可以用以下式子表示：

S＝{E,R}

式中，S表示系统(system)；E表示要素(elements)的集合；R表示建立在集合E上的各种关系(relations)的集合。作为一个系统，必须包括其要素的集合与关系的集合，两者缺一不可。两者结合起来，才能决定一个系统的具体结构与特定功能。（1）结构的概念1.2.1系统的结构的概念及特点（2）结构的特点稳定性系统结构层次性相对性开放性1.2.2系统的功能的概念及特点系统功能可以理解为是一种处理与转换机构，它把输入转变为实现其目的所需要的输出。因此，也可将系统功能看成一种函数关系，用数学公式表示为：

Y＝F(X)

式中，自变量X是来自环境的输入，因变量Y是向环境的输出。X与Y都是矢量，也就是说是多种输入、多种输出的；F也是矢量函数，即系统具有多种处理和转换功能。（1）功能的概念1.2.2系统的功能的概念及特点根据Fx>

F1+F2+F3+…+Fn，即系统的整体功能大于各组成部分功能的简单相加的基本要求，系统功能具有以下三个特点：

易变性。一个系统对外部环境发挥功能总要遵循一定的规律，随着环境条件的不同，将相应地引起系统功能的变化。相对性。功能关系和结构关系在一定条件下可以互相转化。控制性。系统功能的发挥需进行有效的控制。（2）功能的特点1.2.3系统的结构与功能的关系动态统一关系结构是功能的内在依据，功能是结构的外在表现，二者相互依存、动态协调。结构决定功能系统功能由内部结构决定，特定结构形成特定功能，结构不变则功能稳定。功能反作用结构功能需求可推动结构调整，环境变化促使系统优化结构以适应新功能目标。content目录011.1系统概述021.2系统的结构与功能031.3系统工程概述041.4管理系统工程概述1.3系统工程概述031.3.1系统工程的概念及特点用定量与定性相结合的系统思想和方法处理大规模复杂系统的问题，无论是系统的设计或组织建立，还是系统的经营管理，都可以统一地看成是一类工程实践，统称为系统工程。系统工程：从总体出发，合理开发、运行和革新一个大规模复杂系统所需思想、理论、方法论、方法与技术的总称，是一门综合性的组织管理技术。以达到最优设计、最优控制和最优管理为目标，通过各种组织管理技术，最充分地运用人力、物力资源，使局部和整体之间的关系协调配合，以实现系统综合最优化。（1）系统工程的概念1.3.1系统工程的概念及特点（2）系统工程的特点系统性系统工程交叉性协调性最优化1.3.2系统工程的产生与发展系统工程的大事记阶段年代（份）重大工程实践或事件重要理论与方法贡献Ⅰ1930年美国发展与研究广播电视正式提出系统方法（Systems

Approach）的概念1940年美国实施彩电开发计划采用系统方法，并取得巨大成功美国贝尔（Bell）电话公司开发微波通讯系统正式使用系统工程（Systems

Engineering，缩写为SE）一词Ⅱ二战期间英、美等国的反空袭等军事行动产生军事运筹学,也即军事系统工程20世纪40年代美国研制原子弹的“曼哈顿计划”运用SE，并推动了其发展1945年美国空军建立兰德（RAND）公司提出系统分析（Systems

Analysis）概念，并强调了其重要性Ⅲ20世纪40年代后期到50年代初期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Ⅳ1957年古德(H.Good)和

迈克尔(R.E.Machol)出版第一部名为《系统工程》的著作系统工程学科形成的标志1958年美国研制北极星导弹潜艇提出PERT（网络优化技术），这是最早的系统工程技术之一。1965年迈克尔（R.E.Machol）编著《系统工程手册》表明系统工程的实用化和规范化美国自动控制学家查德（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1961-1972年美国实施“阿波罗”登月计划使用了多种SE方法，其成功极大地提高了SE的地位V1972年国际应用系统分析研究所（IIASA）在维也纳成立SE的应用开始从工程领域进入到社会经济领域，并发展到了一个重要的新阶段。20世纪70年代SE的广泛应用在国际上达到高潮VI20世纪80年代SE在国际上稳定发展，在中国的研究与应用达到高潮VII20世纪90年代以来系统工程在国内外呈现出社会化、特色化、专业化、集成化、精细化、实用化等特点1.3.3系统工程的应用领域在人类发展史上，系统思想被不断地应用于社会活动和生产活动中，其应用领域几乎遍及工程技术和社会经济的各个方面：1）社会系统工程8）农业系统工程2）经济系统工程9）管理系统工程3）区域规划系统工程10）工程项目系统工程4）环境生态系统工程11）科技管理系统工程5）能源系统工程12）教育系统工程6）水资源系统工程13）人口系统工程7）交通运输系统工程14）军事系统工程1.3.4系统工程的主要技术内容—运筹学运筹学的各主要分支：1）线性规划（linearprogramming）2）非线性规划（nonlinearprogramming）3）动态规划（dynamicprogramming）4）图论与网络分析（graphtheoryandnetworkanalysis）5）存储论（inventorytheory）6）排队论（queuingtheory）7）博弈论（gametheory）8）决策论（decisiontheory）content目录011.1系统概述021.2系统的结构与功能031.3系统工程概述041.4管理系统工程概述1.4管理系统工程概述041.4.1管理与系统工程关系密切人类的管理实践活动自古有之。为了充分利用有限的资源，最大化满足欲望，人们形成组织，通过管理活动整合资源、协调合作，取得1＋1>2的效果。科学管理之父泰勒（E.W.Taylor）认为，管理就是指挥他人用最好的工作方法高效率地完成工作任务。赫伯特·西蒙教授（HerbertAlexanderSimon）认为，管理者所做的一切工作归根结底是在面对现实与未来、面对环境与员工时不断地作出各种决策，直到获取满意的结果，实现令人满意的目标。亨利·法约尔（HenryFayol）在其名著《工业管理和一般管理》中认为，管理是所有的人类组织（不论是家庭、企业或政府）都有的一种活动。（1）管理与管理活动1.4.1管理与系统工程关系密切管理科学作为一门科学萌芽于20世纪初。第一个发明是“工时定额”法，其本质上是关于工序管理的方法，研究在一定的设备和条件下，某一道工序的最合理的加工时间。第二个发明是线条图，也称甘特图，是后面“计划评审技术”（简称PERT）的先驱。再后来出现了质量控制，不是只关注个体部件的属性，而是一个统计概念，是一批同一种部件的属性。钱学森院士在“系统思想和系统工程”讲座中提到，系统工程的初衷是利用系统思想把运筹学与管理科学统一起来，认为系统工程是组织管理的技术。系统工程是一门组织管理技术，从事系统工程工作，也是在研究管理科学，在做管理工作，因此从事系统工程的相关工作也就是在从事管理工作。而将系统工程的技术和方法运用于管理实践，也可以使管理者如虎添翼。（2）系统工程与管理活动、管理科学有密切的关系1.4.2管理系统工程的概念及内容管理系统工程是以企业系统为研究对象的一门组织管理技术，其基本思想是坚持整体观念、统筹兼顾，运用有关优化分析方法，实现管理系统整体功能的提高。管理系统工程旨在利用系统工程的观点和方法来研究管理系统，其内容体系既包含系统工程中的系统理论、方法和技术，也包含管理科学的理论、方法和技术。（1）管理系统工程的概念管理系统工程遵循系统科学的思想，运用系统工程的原则和方法，为管理活动提供最优规划、有效协调和控制，并使之获得最佳经济效益和社会效益的组织管理技术，因此，从内容构成上讲，管理系统工程是一门以系统科学、运筹学、计算机应用技术为主体的综合交叉性课程。1.4.2管理系统工程的概念及内容随着经营环境的日益多变及企业组织及运作过程的日益复杂，管理系统工程在企业管理中得到迅速发展和广泛应用。其主要内容包括：（2）管理系统工程的主要内容

1）系统分析

2）系统评价

3）系统决策

4）网络计划技术

5）系统仿真无论是自然界还是人类社会中系统都无处不在。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。系统的结构是指系统内部各组成部分之间在空间、时间等方面的有机联系，包括相互作用的组织机构、方式和秩序。功能是指系统诸要素在一定结构下形成的效应或作用。系统功能是由系统要素及其关系所决定的，并通过系统整体的行为表现出来。结构是系统的内在根据，功能是要素与结构的外在表现。一定的结构总是表现为一定的功能，一定的功能总是由具有一定结构的系统实现的。系统结构说明的是系统的内部状态和内部作用，而系统功能所说明的是系统的外部状态和外部作用。系统工程是从总体出发，合理开发、运行和革新一个大规模复杂系统所需思想、理论、方法论、方法与技术的总称，是一门综合性的组织管理技术。系统工程以问题为导向，根据总体协调的需要，把自然科学、社会科学、数学、管理学、工程技术等领域的相关思想、理论、方法等有机地综合起来，通过各种组织管理技术，充分地运用人力、物力资源，使局部和整体之间的关系协调配合，以实现系统的综合最优化。管理系统工程是以企业系统为研究对象的一门组织管理技术，其基本思想是坚持整体观念、统筹兼顾，运用有关优化分析方法，实现管理系统整体功能提高。管理系统工程旨在利用系统工程的观点和方法来研究管理系统