系統(tǒng)工程經濟管理學院工業(yè)工程系孫其龍當前1頁，總共66頁。教材：

汪應洛主編：《系統(tǒng)工程》（第4版）機械工業(yè)出版社出版社

2008年8月當前2頁，總共66頁。參考書籍王眾托等，系統(tǒng)工程引論，電子工業(yè)出版社，2006白思俊等，系統(tǒng)工程，電子工業(yè)出版社，2006陳宏民等，系統(tǒng)工程導論，高等教育出版社，2006譚躍進等，系統(tǒng)工程原理，國防科大出版社，1999孫東川等，系統(tǒng)工程導論，清華大學出版社，2004當前3頁，總共66頁。教學過程考核作業(yè)或實踐報告（15分）：2-3次。均為下次上課前交，否則，作業(yè)成績一律為零。出勤要求（15分）：三次未到，平時成績?yōu)榱憧荚囆问剑洪]卷平時成績（30%）+考試成績（占70%）當前4頁，總共66頁。課程學習目的、要求

通過課程學習，掌握系統(tǒng)工程方法論，能用系統(tǒng)的觀點分析問題，并掌握系統(tǒng)工程分析解決問題的基本概念、基本原理和基本方法，初步具有運用系統(tǒng)建模、系統(tǒng)分析、系統(tǒng)預測、系統(tǒng)評價、系統(tǒng)決策與系統(tǒng)網絡計劃等系統(tǒng)工程方法分析解決實際問題的能力。當前5頁，總共66頁。當前6頁，總共66頁。7第一章系統(tǒng)工程概述SystemsEngineering（SE）第一節(jié)系統(tǒng)工程的產生、發(fā)展及應用第二節(jié)系統(tǒng)工程的研究對象第三節(jié)系統(tǒng)工程的概念與特點第四節(jié)系統(tǒng)工程的應用領域當前7頁，總共66頁。第一節(jié)系統(tǒng)工程的產生、發(fā)展及應用一、系統(tǒng)思想的產生與發(fā)展系統(tǒng)思想的發(fā)展經歷了三個階段，即：“只見森林”（樸素的系統(tǒng)思想）階段→“只見樹木”階段→“先見森林，后見樹木”（科學的系統(tǒng)思想）階段。古代中國和古希臘在系統(tǒng)思想的產生與早期發(fā)展中具有突出地位和貢獻。

整體思想和聯(lián)系思想是科學系統(tǒng)思想的核心與實質。一般系統(tǒng)論、控制論、信息論、耗散結構理論、協(xié)同學及自組織理論等是系統(tǒng)理論的重要內容和SE的理論基礎。當前8頁，總共66頁。樸素的系統(tǒng)思想哲學認識：把世界當作統(tǒng)一的整體“宇宙大系統(tǒng)”---德謨克利特“世界是包括一切的整體”---赫拉克利特“整體大于部分”---亞里士多德當前9頁，總共66頁。中國系統(tǒng)思想老子：“無為而治”、道法自然西周：五行說金木水火土傳統(tǒng)思想：天時、地利、人和以和為貴、家和萬事興中醫(yī)：望聞問切，形、氣、色飲食：色、香、味、鮮當前10頁，總共66頁。中國軍事孫子兵法十三篇打仗要把道（義）、天時、地利、將才、法治綜合起來考慮《內經》《易經》古代工程：都江堰都江堰的創(chuàng)建，以不破壞自然資源，充分利用自然資源為人類服務為前提，變害為利，使人、地、水三者高度協(xié)調統(tǒng)一。當前11頁，總共66頁。當前12頁，總共66頁。當前13頁，總共66頁。啟示：將所面對的事物或問題，作為一個系統(tǒng)來加以思考分析，從而獲得對事物整體的認識，或找到解決問題的恰當?shù)霓k法?，F(xiàn)實生活中，不善于進行系統(tǒng)思維就容易遭受挫折或造成損失，而善于著眼于系統(tǒng)就能夠獲得巨大成功。當前14頁，總共66頁。都江堰位于四川省中部岷江中，已有2000多年歷史，是當今世界上唯一留存的以無壩引水為特征的宏大水利工程，由戰(zhàn)國時期秦國的李冰設計修造。都江堰包括“魚嘴”分水工程、“飛沙堰”分洪排沙工程、“寶瓶口”引水工程三大主體工程和120個附屬渠堰工程，工程之間的聯(lián)系處理得恰到好處，形成一個協(xié)調運轉的工程總體。它充分利用當?shù)匚鞅备?、東南低的地理條件，根據(jù)江河出山口處特殊的地形、水脈、水勢，乘勢利導，無壩引水，自流灌溉，使堤防、分水、泄洪、排沙、控流相互依存，共為體系，保證了防洪、灌溉、水運和社會用水綜合效益的充分發(fā)揮。都江堰的創(chuàng)建，以不破壞自然資源，充分利用自然資源為人類服務為前提，變害為利，使人、地、水三者高度協(xié)調統(tǒng)一。當前15頁，總共66頁。都江堰建堰2250多年來，依舊保存完好，經久不衰，發(fā)揮著巨大的效益。都江堰創(chuàng)建時的魚嘴分水堤、飛沙堰溢洪道、寶瓶口引水口三大主體工程和百丈堤、人字堤等附屬工程至今猶存。隨著科學技術的發(fā)展和灌區(qū)范圍的擴大，從1936年開始，逐步改用混凝土漿砌卵石技術對渠首工程進行維修、加固，增加了部分水利設施，古堰的工程布局和“深淘灘、低作堰”，“乘勢利導、因時制宜”，“遇灣截角、逢正抽心”等治水方略沒有改變，都江堰發(fā)揮的效益越來越大。截至1998年，灌溉面積達到了6.87萬公頃，同時，為四川50多個大、中城市，數(shù)百家工礦企業(yè)提供了工業(yè)和生活用水，成為世界最佳水資源利用的典范。當前16頁，總共66頁?？茖W系統(tǒng)思想“只見森林”（樸素的系統(tǒng)思想）階段缺乏實踐的檢驗→“只見樹木”階段形而上的思想→“先見森林，后見樹木”辯證唯物主義世界是相互聯(lián)系、相互依賴、相互制約和相互作用的過程所形成的統(tǒng)一整體。當前17頁，總共66頁。18二、系統(tǒng)工程的發(fā)展概況當前18頁，總共66頁。二、系統(tǒng)工程的發(fā)展概況當前19頁，總共66頁。二、系統(tǒng)工程的發(fā)展概況當前20頁，總共66頁。三、系統(tǒng)工程在中國的發(fā)展及應用上世紀50至60年代，我國的一些研究機構和著名學者為SE的研究與應用作了理論上的探討、應用上的償試和技術方法上的準備。錢學森《工程控制論》華羅庚《統(tǒng)籌法》許國志《運籌學》當前21頁，總共66頁。70年代末、80年代初我國大規(guī)模地研究與應用SE是從70年代末、80年代初開始《文匯報》關于系統(tǒng)工程的文章招收第一批系統(tǒng)工程專業(yè)碩士研究生中國系統(tǒng)工程學會在北京成立當前22頁，總共66頁。管理科學與工程管理學工學控制科學與工程系統(tǒng)工程理學系統(tǒng)科學系統(tǒng)理論系統(tǒng)分析與集成博士學位國內與系統(tǒng)相關學科研究生學位授予

當前23頁，總共66頁。1201管理科學與工程清華大學北京大學

北方交通大學…….山東大學山東師范大學……..共計68個單位

當前24頁，總共66頁。系統(tǒng)工程理論和方法的應用 人口問題能源規(guī)劃人才和教育規(guī)劃農業(yè)系統(tǒng)工程區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略軍事系統(tǒng)工程水資源的開發(fā)利用………..當前25頁，總共66頁。90年代以來90年代以來，系統(tǒng)工程在與企業(yè)發(fā)展結合、與現(xiàn)代信息技術結合、與實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略結合、與思維科學結合等方面已具有初步結果和強勁勢頭。當前26頁，總共66頁。27第二節(jié)系統(tǒng)工程的研究對象一、系統(tǒng)的概念及特點系統(tǒng)工程的研究對象是組織化的大規(guī)模復雜系統(tǒng)。而“系統(tǒng)”作為系統(tǒng)理論、系統(tǒng)工程和整個系統(tǒng)科學的基本研究對象，需要正確理解和深刻認識。研究對象：當前27頁，總共66頁。一、系統(tǒng)的概念及特點系統(tǒng)的定義：系統(tǒng)是由兩個以上有機聯(lián)系、相互作用的要素所組成，具有特定功能、結構和環(huán)境的整體。該定義有以下四個要點：(1)系統(tǒng)及其要素(2)系統(tǒng)和環(huán)境(3)系統(tǒng)的結構(4)系統(tǒng)的功能當前28頁，總共66頁。實例人和高等動物有8個系統(tǒng)，即消化系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)、運動系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)、內分泌系統(tǒng)等。以上系統(tǒng)構成了人體和動物體，并且在神經系統(tǒng)調節(jié)下，互相聯(lián)系、互相制約，共同完成整個生物體的全部生命活動，以保證生物體個體生存和種族綿延。

當前29頁，總共66頁。1、系統(tǒng)及其要素系統(tǒng)是由兩個以上要素組成的整體，構成這個整體的各個要素可以是單個事物（元素），也可以說一群事物組成的分系統(tǒng)、子系統(tǒng)等當前30頁，總共66頁。2、系統(tǒng)與環(huán)境環(huán)境是對系統(tǒng)有影響但與系統(tǒng)任何要素的相互聯(lián)系或相互作用又都弱于系統(tǒng)要素間任何相互聯(lián)系或相互作用的那些實體的集合。當前31頁，總共66頁。3、系統(tǒng)的結構一個系統(tǒng)的結構就是所有組分間關聯(lián)方式的總和。當前32頁，總共66頁。4、系統(tǒng)的功能任何系統(tǒng)都有其存在的作用和價值，也即有其特定的功能系統(tǒng)功能的實現(xiàn)受到其環(huán)境和結果的影響當前33頁，總共66頁。系統(tǒng)的功能各種系統(tǒng)的特定功能是大不一樣的，從一般意義上講，系統(tǒng)的功能如圖1.1圖1.1處理與轉換輸入

物質、能量和信息輸出

物質、能量和信息當前34頁，總共66頁。其他系統(tǒng)舉例物流系統(tǒng)運輸系統(tǒng)航空系統(tǒng)交通系統(tǒng)教學系統(tǒng)當前35頁，總共66頁。一、系統(tǒng)的概念及特點系統(tǒng)的一般屬性:（1）整體性（2）關聯(lián)性（3）環(huán)境適應性當前36頁，總共66頁。系統(tǒng)特性（1）整體性。整體恒大于各孤立部分的簡單之和。（2）目的性。系統(tǒng)工作者進行系統(tǒng)的構思、設計、分析與控制、運轉時，必須事先弄清其目的性，否則是無法構成一個良好和有序的現(xiàn)實系統(tǒng)的。（3）有序性

。由于系統(tǒng)的結構、功能和層次的動態(tài)演變有某種方向性，因而使系統(tǒng)具有有序性。（4）相關性。科學發(fā)展的全部成就證明了現(xiàn)實世界普遍聯(lián)系的觀點。系統(tǒng)中相互關聯(lián)的要素集中了各部件或要素的特性和行為相互制約與相互影響的關系，正是這種相關性確定了系統(tǒng)性特有的整體形態(tài)與功能。37當前37頁，總共66頁。（5）復雜性?，F(xiàn)代系統(tǒng)一般是多結構、多目標、多功能、多參數(shù)、多層次、多輸入、多變化的系統(tǒng)。（6）適應性。系統(tǒng)與周圍環(huán)境之間通常都有物質、能量和信息交換。因此，一般結構良好的系統(tǒng)必須具有反饋系統(tǒng)、自適應和自學習系統(tǒng)，以保持對客觀環(huán)境的適應能力。（7）動態(tài)性。系統(tǒng)的動態(tài)性是指其狀態(tài)與時間的關系。開放系統(tǒng)因與外界的物質能量和信息交換，而系統(tǒng)內部結構也可隨時變化，系統(tǒng)的發(fā)展是一個有方向性、周期性的動態(tài)反饋過程。（8）開放性。系統(tǒng)與環(huán)境的關系。

當前38頁，總共66頁。SWOT分析從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，分析系統(tǒng)所處的環(huán)境SWOT分析代表分析企業(yè)優(yōu)勢（strength）、劣勢（weakness）、機會（opportunity）和威脅（threats）。因此，SWOT分析實際上是將對企業(yè)內外部條件各方面內容進行綜合和概括，進而分析組織的優(yōu)劣勢、面臨的機會和威脅的一種方法。

當前39頁，總共66頁。選擇一個你所熟悉的系統(tǒng)問題說明1、系統(tǒng)的功能及其要素2、系統(tǒng)的環(huán)境及輸入、輸出3、系統(tǒng)的結構（最好用框圖表達）4、系統(tǒng)的功能與結構、環(huán)境的關系當前40頁，總共66頁。二、系統(tǒng)的分類型1、自然系統(tǒng)與人造系統(tǒng)2、實體系統(tǒng)與概念系統(tǒng)3、動態(tài)系統(tǒng)和靜態(tài)系統(tǒng)4、封閉系統(tǒng)與開放系統(tǒng)當前41頁，總共66頁。第三節(jié)系統(tǒng)工程的概念與特點一、系統(tǒng)工程的概念定義：用定量與定性相結合的系統(tǒng)思想和方法處理大型復雜系統(tǒng)的問題，無論是系統(tǒng)的設計或組織建立，還是系統(tǒng)的經營管理，都可以統(tǒng)一地看成是一類工程實踐，統(tǒng)稱為系統(tǒng)工程。當前42頁，總共66頁。43錢學森對系統(tǒng)工程的定義：系統(tǒng)工程是組織管理系統(tǒng)的規(guī)劃、研究、設計、制造、試驗和使用的科學方法。簡言之“系統(tǒng)工程是一門組織管理的技術”。當前43頁，總共66頁。一般認為，系統(tǒng)工程是從整體出發(fā)，分析各單元的內在聯(lián)系和約束條件（關系），作統(tǒng)籌安排，發(fā)揮各單元的功能，基于系統(tǒng)思想的定量和定性相結合的系統(tǒng)方法及計算機等技術工具處理大規(guī)模復雜系統(tǒng)的問題，從而達到系統(tǒng)整體最優(yōu)的目的。當前44頁，總共66頁。例子泡茶問題華羅庚先生的泡茶“想泡壺茶喝。當時的情況是：開水沒有，開水壺要洗，茶壺茶杯要洗，火已升了，茶葉也有了，怎么辦?”當前45頁，總共66頁。一、問題描述1.目標：喝到一碗清新的熱茶。2.條件：已有一個茶壺、一包好茶葉、一個燃著的火爐和可用的涼水水源。3.其它要求：以最節(jié)約資源的方式實現(xiàn)目標。4.系統(tǒng)工程研究任務：為解決喝茶問題設計一個行動計劃系統(tǒng)(設計一個解決泡茶問題的行動計劃)。泡茶問題當前46頁，總共66頁。二、問題分析1資源需求根據(jù)我們的日常經驗，現(xiàn)代人類的活動通常需要人、財、物等類資源。在這個泡茶問題上，不涉及資金，所需的資源包括：涼水、茶壺、茶葉、茶碗、火爐。這些資源目前都已齊備，且假設除人外沒有限制。泡茶問題當前47頁，總共66頁。2目標要求以最節(jié)約資源的方式泡一壺好茶。這個問題中，前面提到的各項資源除了人力資源外，都是沒有限制的。但實際上，茶壺的大小是確定的，因而所用水是確定的。再假定爐火的發(fā)熱量及熱效率是確定的，那么，一旦裝滿水的茶壺放到火上，其消耗的能源也是確定的。茶葉使用量是有定額的。泡茶問題當前48頁，總共66頁。所以，在泡茶問題上，前述各項資源除隨機干擾外，不存在節(jié)約問題。這個問題，唯一涉及的節(jié)約問題是關于一種既無限又有限的資源—時間的節(jié)約。3系統(tǒng)工程研究任務界定設計一個解決泡茶問題的行動計劃，要求合理安排各道工序，最大限度節(jié)約時間。泡茶問題當前49頁，總共66頁。三、定性策劃幾個備選方案泡茶問題根據(jù)日常經驗，對以上泡茶問題可以有以下三種解法：甲：⑴洗凈水壺；⑵灌上涼水；⑶壺放在火上；⑷等水開；⑸水開后，以最快的速度洗茶杯，找茶葉；⑹泡茶，待茶泡好；⑺喝茶。乙：⑴洗凈水壺；⑵洗茶杯；⑶找好茶葉；⑷灌涼水；⑸壺放火上；⑹等水開；⑺水開后，用準備好的茶杯、茶葉泡茶；⑻等待茶泡好；⑼喝茶。丙：⑴洗凈水壺；⑵灌涼水；⑶壺放火上；⑷洗茶杯；⑸拿茶葉；⑹水開之前，可干一些其它事；⑺水開，泡茶；⑻喝茶。當前50頁，總共66頁。泡茶問題四、方案分析與比較(系統(tǒng)分析)1.列出泡茶所需的全部工序2.確定每道工序所需的時間3.確定各道工序之間的時間連接關系4.分析計算每種方案所需的總時間5.做出比較結論當前51頁，總共66頁。泡茶問題工序列表當前52頁，總共66頁。泡茶問題洗壺灌水放壺洗杯泡茶拿茶葉等水開115110.30.5喝茶2.20.3丙：洗壺洗杯找茶葉灌水等水開放壺泡茶1150.30.511喝茶2.2乙：洗壺灌水放壺等水開泡茶洗杯，找茶葉喝茶12.22150.30.5甲：圖1泡茶系統(tǒng)工程備選方案工序圖當前53頁，總共66頁。方案分析甲方案總時間=1+0.5+0.3+15+2+2.2=21乙方案總時間=1+1+1+0.5+0.3+15+2.2=21丙方案總時間=1+0.5+(0.3+15)+2.2=19分析結果：丙方案最節(jié)約時間。方案建議：丙泡茶問題當前54頁，總共66頁。泡茶工程經驗總結泡茶問題幾大步驟：確定問題目標分析需求分析方案策劃系統(tǒng)分析（統(tǒng)計、計算、比較）決策建議方案實施系統(tǒng)原理：最優(yōu)化、并行統(tǒng)籌、工序圖法當前55頁，總共66頁。系統(tǒng)工程強調以下觀點：

(1)整體性和系統(tǒng)化觀點（前提）

(2)總體最優(yōu)或平衡協(xié)調觀點（目的）

(3)多種方法綜合運用的