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张冲冲南京南京邮电大学大学 管理学院管理学院EmailEmail：系系统工程工程1Copyright 2014 Czhang.All rights reserved.About Myself代号：代号：张冲冲 性性别：男男 老巢：老巢：山山东 绰号：冲哥号：冲哥 Email：教学安排教学安排n 总学学时-32-32学学时n 讲课2828学学时，实验4 4学学时n 答疑：答疑：杨教教13161316，周五第，周五第5 5节课 nEmailEmail：3课程性程性质l 经济与管理学科的必修与管理学科的必修课l 专业基基础课4考核方式考核方式 笔笔试闭卷卷平平时成成绩 30%30%（出勤，案例分析情况，（出勤，案例分析情况，课堂表堂表现，实验）期末考期末考试 70%70%-题型型：名：名词解解释、简答答题、计算算题、案例分析、案例分析题5教材教材n系系统工程（第四版）工程（第四版）汪应洛 主编机械工业出版社n系系统工程理工程理论、方法与、方法与应用（第二版）用（第二版）汪应洛 主编高等教育出版社6主要参考主要参考书钱学森学森.论系系统工程工程:新世新世纪版版.上海上海:上海交通大学出版社上海交通大学出版社,2007,2007 陈宏民宏民.系系统工程工程导论.北京：高等教育出版社北京：高等教育出版社.2006.4.2006.4喻湘存湘存.系系统工程教程工程教程.北京：清北京：清华大学出版社，大学出版社，20062006塞奇塞奇.系系统工程工程导论.陕西：西安交通大学出版社，西：西安交通大学出版社，20062006赵杰杰.管理系管理系统工程工程.北京：科学出版社，北京：科学出版社，20062006梁迪梁迪,董海董海.系系统工程工程.北京：机械工北京：机械工业出版社出版社.2005.6.2005.67课程学程学习的目的和要求的目的和要求理解和掌握系理解和掌握系统工程理工程理论与方法与方法应用系用系统工程思想、理工程思想、理论和方法解决和方法解决实际问题8引例：引例：华罗庚先生泡茶庚先生泡茶u“想泡想泡壶茶喝。当茶喝。当时的情况是：开水没有，开水的情况是：开水没有，开水壶要洗，茶要洗，茶壶茶杯要洗，火已生了，茶叶也有了，茶杯要洗，火已生了，茶叶也有了，怎么怎么办？”9一、一、问题描述描述目的目的-解渴解渴条件条件其他要求其他要求-一个茶一个茶壶、一包好茶叶、一个燃着、一包好茶叶、一个燃着的火炉和可用的凉水水源的火炉和可用的凉水水源-以最以最节约资源的方式源的方式实现目目标研究任研究任务-为解决喝茶解决喝茶问题设计一个行一个行动计划系划系统(设计一个解决泡茶一个解决泡茶问题的行的行动计划划)目目标-喝到一碗清新的喝到一碗清新的热茶茶10二、二、问题分析分析1 1 资源需求源需求2 2 目目标要求要求3 3 系系统工程研究任工程研究任务界定界定设计一个解决泡茶一个解决泡茶问题的行的行动计划，要求合理安划，要求合理安排各道工序，最大限度排各道工序，最大限度节约时间。11三、定性策划几个备选方案根据日常经验，对以上泡茶问题可以有以下三种解法：甲：洗净水壶；灌上凉水；壶放在火上；等水开；水开后，以最快的速度洗茶杯，找茶叶；泡茶，待茶泡好；喝茶。乙：洗净水壶；洗茶杯；找好茶叶；灌凉水；壶放火上；等水开；水开后，用准备好的茶杯、茶叶泡茶；等待茶泡好；喝茶。丙：洗净水壶；灌凉水；壶放火上；洗茶杯；拿茶叶；水开之前，可干一些其它事；水开，泡茶；喝茶。12四、方案分析与比四、方案分析与比较 (系系统分析分析)1.1.列出泡茶所需的全部工序列出泡茶所需的全部工序 2.2.确定每道工序所需的确定每道工序所需的时间3.3.确定各道工序之确定各道工序之间的的时间连接关系接关系4.4.分析分析计算每种方案所需的算每种方案所需的总时间5.5.做出比做出比较结论13u工序列表工序列表序号序号名称名称紧前工序前工序工序工序时间(分分)1洗壶无12灌水10.53放壶20.34等水开3155洗杯无16找茶叶无17泡茶3，5，62.28喝茶714泡茶系泡茶系统工程工程备选方案工序方案工序图洗洗壶灌水灌水放放壶洗杯洗杯泡茶泡茶拿茶叶拿茶叶等水开等水开115 1 10.30.5喝茶喝茶2.20.3丙：丙：洗洗壶洗杯洗杯找茶叶找茶叶灌水灌水等水开等水开放放壶泡茶泡茶1150.30.5 11喝茶喝茶2.2乙：乙：洗洗壶灌水灌水放放壶等水开等水开泡茶泡茶洗杯，找茶叶洗杯，找茶叶喝茶喝茶12.22150.30.5甲：甲：图1 1 泡茶系泡茶系统工程工程备选方案工序方案工序图15u 方案分析方案分析甲方案甲方案总时间=1+0.5+0.3+15+2+2.2=21=1+0.5+0.3+15+2+2.2=21乙方案乙方案总时间=1+1+1+0.5+0.3+15+2.2=21=1+1+1+0.5+0.3+15+2.2=21丙方案丙方案总时间=1+0.5+(0.3+15)+2.2=19=1+0.5+(0.3+15)+2.2=19分析分析结果：果：丙丙方案最方案最节约时间。方案建方案建议：丙：丙16u 泡茶工程泡茶工程经验总结几大步几大步骤：确定确定问题目目标分析分析需求分析需求分析方案策划方案策划系系统分析（分析（统计、计算、比算、比较）决策建决策建议方案方案实施施系系统原理：原理：最最优化、并行化、并行统筹、工序筹、工序图法法17系系统工程的工程的应用用举例例p三峡水利工程三峡水利工程是是我我国国建建国国以以来来最最大大的的工工程程项目目，这项工工程程涉涉及及到到了了国国家家及及地地方方的的众众多多部部门，如如水水利利、电力力、能能源源、文文物物、生生态、移移民民等等等等，涉涉及及到到几几个个省省的的上上百百个个县市市，同同时实施施过程程要要由众多由众多单位共同努力，位共同努力，时间横跨将近横跨将近2020年。年。p“阿波阿波罗”登月登月计划划 阿波阿波罗飞船的登月成功，船的登月成功，还证实了系了系统科学一个重要的科学一个重要的命命题“综合即合即创造造”。负责阿波阿波罗计划划实施的施的总指指挥韦伯先生伯先生说过：“阿波阿波罗计划中没有一划中没有一项新新发明的自然科学理明的自然科学理论和技和技术，全部工作都是，全部工作都是现有技有技术的运用。关的运用。关键在于在于综合。合。”18系系统工程的工程的应用用举例例对于于我我们今今天天生生活活中中所所关关心心的的各各种种社社会会经济问题，如如经济改改革、价格革、价格问题、体制改革及各种政策的出台等，例如：、体制改革及各种政策的出台等，例如：粮粮食食价价格格的的调整整：影影响响肉肉、菜菜、生生活活用用品品等等等等，从从而而影影响响整整个社会的物价。个社会的物价。燃料能源价格燃料能源价格：影响原材料、：影响原材料、产品及整个物价品及整个物价银行利率行利率：影响消：影响消费与与积累，反累，反应了国家的了国家的经济政策政策外外汇牌牌价价：主主要要用用于于调节进出出口口政政策策，同同时反反应了了一一个个国国家家的的经济实力力19系系统工程的工程的应用用举例例将将来来在在我我们的的实际工工作作中中，我我们会会遇遇到到许许多多多多的系的系统工程工程问题，比如：，比如：企企业的的长远规划划：综合合考考虑企企业发展展、实力力、原原材料、能源、技材料、能源、技术、市、市场、国家政策等。、国家政策等。新新产品品开开发：考考虑市市场、企企业开开发技技术与与实力力、销售网售网络、经济条件等条件等区域区域规划划：考：考虑区域特征、交通、区域特征、交通、历史、地理等史、地理等大大项目管理目管理：经过立立项、论证、实施、施、20课程主要内容程主要内容v 第一章第一章 系系统与系与系统工程工程v 第二章第二章 系系统工程方法工程方法论v 第三章第三章 结构化模型技构化模型技术v 第四章第四章 分析模型分析模型v 第五章第五章 系系统仿真仿真v 第六章第六章 系系统评价价v 第七章第七章 综合案例分析合案例分析21张冲冲南京南京邮电大学大学 管理学院管理学院EmailEmail：第一章第一章 系系统与系与系统工程工程22第一章第一章 系系统与系与系统工程工程u 第一第一节 系系统的基本概念的基本概念u 第二第二节 系系统工程的基本概念工程的基本概念u 第三第三节 系系统工程的工程的发展展历史与史与趋势u 第四第四节 系系统工程的理工程的理论基基础23 系系统工程是以系工程是以系统为研究研究对象的工程技象的工程技术，它涉及到，它涉及到“系系统”与与“工程工程”两个两个侧面面 (System Engineering，SE)所所谓系系统，即是由相互作用和相互依，即是由相互作用和相互依赖的若干的若干组成部分成部分结合而成合而成的具有特定功能的有机整体。如的具有特定功能的有机整体。如计算机系算机系统、企、企业管理系管理系统等等系系统工程学中的工程学中的“工程工程”概念，是指不概念，是指不仅包含包含“硬件硬件”的的设计与与制造，而且制造，而且还包含与包含与设计和制造和制造“硬件硬件”紧密相关的密相关的“软件件”，诸如如预测、规划、决策、划、决策、评价等社会价等社会经济活活动过程，故称它程，故称它为“软工程工程”，它，它扩充了充了传统“工程工程”概念的含概念的含义。两方面有机地两方面有机地结合在一起，即合在一起，即为系系统工程工程。24第一第一节 系系统的基本概念的基本概念p1.11.1、系、系统的定的定义p1.21.2、系、系统的特征的特征p1.31.3、系、系统的的结构构p1.41.4、系、系统的分的分类251.11.1、系、系统的定的定义u“系系统”一一词最最早早出出现在在古古希希腊腊哲哲学学家家德德谟克克利利特特所所著著世世界大系界大系统。u系系统(System)(System):系系统是是由由两两个个以以上上有有机机联系系、相相互互作作用用的的要要素素组成成，具具有有特特定定功功能能、结构构和和环境的整体。境的整体。261.2 1.2 系系统的特征的特征（1 1）系）系统的整体性的整体性（2 2）关）关联性性（3 3）系）系统的目的性的目的性（4 4）有序性）有序性（5 5）环境适境适应性性（6 6）动态性性反映系反映系统的功能，确的功能，确定系定系统和和环境的境的边界界确定系确定系统的的组成要素成要素反映要素之反映要素之间的关系的关系明确了系明确了系统与与环境之境之间的关系的关系反映了系反映了系统的的变化化趋势反映了系反映了系统的的结构形构形态系系统特性之特性之间的关系？的关系？27 （1 1）整体性）整体性 系系统是由相互依是由相互依赖的若干部分的若干部分组成，各部分之成，各部分之间存在存在着有机的着有机的联系，构成一个系，构成一个综合的整体，以合的整体，以实现一定的功能。一定的功能。这表表现为系系统具有集合性，即构成系具有集合性，即构成系统的各个部分可以具有的各个部分可以具有不同的功能，但要不同的功能，但要实现系系统的整体功能。系的整体功能。系统不是各部分的不是各部分的简单组合，而要有合，而要有统一性和整体性，因此，要充分注意各一性和整体性，因此，要充分注意各组成部分或各成部分或各层次的次的协调和和连接，提高系接，提高系统的有序性和整体的的有序性和整体的运行效果，保运行效果，保证1 11212的效果。的效果。28拿破仑的著名论断马木留克兵 VS 法国兵 2 3 (马兵兵单个格斗能力个格斗能力强)100 约等于100 1500 1000(法兵法兵纪律律严明、相互明、相互协调)即使每个要素都良好，但作即使每个要素都良好，但作为整体却无某种良好功能，不能整体却无某种良好功能，不能称称为完善完善S S；相反，一个；相反，一个S S 中即使每个要素并不都很完善，中即使每个要素并不都很完善，但它但它们也可也可协调、综合成合成为具有良好功能的具有良好功能的S S。29 点火系点火系统，传动系系统，控制系控制系统，制制动系系统，辅助系助系统，汽汽车系系统30日常生活中，常听人日常生活中，常听人说：1 1、“一个和尚挑水吃，二个和尚抬水吃，一个和尚挑水吃，二个和尚抬水吃，三个和尚没水吃三个和尚没水吃”2 2、“三个臭皮匠等于一个三个臭皮匠等于一个诸葛亮葛亮”3 3、“丢卒保卒保车”4 4、“一着不慎，全一着不慎，全盘皆皆输”5 5、“头痛医痛医头脚痛医脚脚痛医脚”31（2 2）关）关联性性 系系统中相互关中相互关联的部分或部件形成的部分或部件形成“部件集部件集”，“集集”中各部分的特性和行中各部分的特性和行为相互相互联系、相互依系、相互依赖、相互制、相互制约和相互作用，和相互作用，这种相关性确定了系种相关性确定了系统的性的性质和形和形态。32（3 3）目的性）目的性 大多数系大多数系统的活的活动或行或行为可以完成一定的功可以完成一定的功能，但不一定所有系能，但不一定所有系统都有目的，例如太阳系或都有目的，例如太阳系或某些生物系某些生物系统。人造系。人造系统或复合系或复合系统都是根据系都是根据系统的目的来的目的来设定其功能的，定其功能的，这类系系统也是系也是系统工工程研究的主要程研究的主要对象。象。33（4 4）环境适境适应性性 一个系一个系统和包和包围该系系统的的环境之境之间通常都有通常都有物物质、能量和信息的交、能量和信息的交换，外界，外界环境的境的变化会引化会引起系起系统特性的改特性的改变，相，相应地引起系地引起系统内各部分相内各部分相互关系和功能的互关系和功能的变化。化。为了保持和恢复系了保持和恢复系统原有原有特性，系特性，系统必必须具有具有对环境的适境的适应能力，例如反能力，例如反馈系系统、自适、自适应系系统和自学和自学习系系统等。等。34（5 5）有序性）有序性 由于系由于系统的的结构、功能和构、功能和层次的次的动态演演变有有某种方向性，因而使系某种方向性，因而使系统具有有序性的特点。一具有有序性的特点。一般系般系统论的一个重要成果是把生物和生命的一个重要成果是把生物和生命现象的象的有序性和目的性同系有序性和目的性同系统的的结构构稳定性定性联系起来，系起来，也就是也就是说，有序能使系，有序能使系统趋于于稳定，有目的才能定，有目的才能使系使系统走向期望的走向期望的稳定系定系统结构。构。35363738（6 6）动态性性 物物质和运和运动是密不可分的，各种物是密不可分的，各种物质的特性、形的特性、形态、结构、功能及其构、功能及其规律律 性，都是通性，都是通过运运动表表现出来的，要出来的，要认识物物质首先要研究物首先要研究物质的运的运动，系，系统的的动态性使其具有生命性使其具有生命周期。开放系周期。开放系统与外界与外界环境有物境有物质、能量和信息的交、能量和信息的交换，系系统内部内部结构也可以随构也可以随时间变化。一般来化。一般来讲，系，系统的的发展展是一个有方向性的是一个有方向性的动态过程。程。39实例：城市交通综合系统 城市交通综合系统是一个庞大的动态系统，它本身的状态是随时间变化而变化的。其结构如下图所示：城市交通综合系统 交通环境条件 道路交通条件路段交通系统路口交通系统交通设施系统行人交通系统公共交通系统交通管理系统公共场所分布居民住宅分布公交站点分布停车场分布企事业单位分布第三产业网点分布40系系统的划分和的划分和边界界（1 1）系）系统划分划分划分：多个小系划分：多个小系统划分作用：划分作用：为了研究了研究问题划分的形式：确定哪一些因素划分的形式：确定哪一些因素应划划归那个子系那个子系统，可根据，可根据研究状况和研究状况和现有条件有条件进行行41（2 2）系）系统的的边界界系系统边界界，即系，即系统包含的功能与系包含的功能与系统不包含的功能之不包含的功能之间的的界限。一般在系界限。一般在系统分析分析阶段定段定义，只有明确了系，只有明确了系统边界，界，才能才能继续进行下面的分析、行下面的分析、设计等工作。等工作。系系统具有有限的具有有限的边界界边界划分的作用：有助于解决界划分的作用：有助于解决问题边界划分：确定界划分：确定哪一些因素哪一些因素应划划归系系统，人，人为作用，根据作用，根据研究状况研究状况进行。行。42系系系系统统环环境境境境系系统统的的边边界界431.3 1.3 系系统结构构u 系系统结构构 是是指指系系统的的构构成成要要素素在在时空空连续区区上上的的排列排列组合方式和相互作用方式。合方式和相互作用方式。u 系系统结构的普遍形式决定了系构的普遍形式决定了系统的基本特征。的基本特征。目的性目的性作作为构造系构造系统结构的出构的出发点点集合性集合性相关性相关性阶层性性作作为系系统结构的主要内涵特性构的主要内涵特性整体性整体性环境适境适应性性分分别作作为系系统内、外部内、外部综合合协调的表征的表征44系系统结构分析的目的：构分析的目的：系系统结构构分分析析就就是是寻求求构构筑筑系系统合合理理结构构的的规律律和途径。和途径。是指在是指在对应系系统总目目标和和环境因素的境因素的约束条件下，系束条件下，系统的的组成要素集、要素成要素集、要素间的相互关系集以及它的相互关系集以及它们在在阶层分布上的分布上的最最优结合，并使得系合，并使得系统有最有最优的或最的或最满意的意的输出。出。45系系统结构分析的作用：构分析的作用：通通过明明确确一一切切和和问题有有关关的的要要素素同同实现目目标之之间的的关关系系，提提供供完完整整的的资料料，以以便便决决策策者者选择最最合合理的决策方案。理的决策方案。46系系统结构分析的内容构分析的内容构成系构成系统的要素集的要素集要素要素间的相互关系的相互关系要素在系要素在系统中的排列方式中的排列方式系系统的整体性的整体性47系系统的的结构分构分类 （1 1）框架）框架结构与运行构与运行结构构 当当系系统处于于尚尚未未运运行行或或停停止止运运行行的的状状态时各各元元素素之之间的的基基本本联接方式，称接方式，称为系系统的的框架框架结构构。系系统处于于运运行行过程程中中相相互互依依存存、相相互互支支持持、相相互互制制约的的方方式式，称称为系系统的的运行运行结构构。（2 2）空）空间结构与构与时间结构构 元素在空元素在空间的排列或配置方式，称的排列或配置方式，称为系系统的的空空间结构构。元素在元素在时间流程中的关流程中的关联方式，称方式，称为系系统的的时间结构构。48系系统的功能与的功能与结构的关系构的关系 系系统的功能的功能实际就是指系就是指系统的功用和效能。的功用和效能。系系统的功能与的功能与结构的关系：构的关系：系系统的的功功能能与与结构构关关系系密密切切，结构构决决定定功功能能，但但功功能能对结构构也也有有重重要要影影响响，只只有有系系统的的结构构合合理理，系系统才才有有可可能能发挥出出最最佳佳功功能能。另另外外，系系统的的功功能能不不仅取取决决于于结构构，它它还取取决决于于系系统所所处的的环境境及及其其组织管管理理水水平平。系系统结构构相相同同，由由于于所所处的的环境境和和组织管管理理水水平平的的不不同同，可可能能表表现出出不不同同的的功功能能，同同时结构构不不同同的的系系统，也也可可能能表表现出出相相同同的的功功能能。也也就就是是说，系系统的的功功能能是是由由系系统的的结构构、所所处的的环境境和和组织管管理理与与生生产水水平平等等共共同同作用决定的。作用决定的。491.4 1.4 系系统形形态的分的分类、依据、依据分分类依据依据系系统是否人是否人为系系统的复的复杂程度如何程度如何系系统状状态是否随是否随时间变化化系系统要素是否是物要素是否是物质系系统与与环境境间是否有交流是否有交流系系统形形态自然、人造系自然、人造系统复复杂、简单系系统动态、静、静态系系统实体、抽象系体、抽象系统开放、封开放、封闭系系统50 自然系自然系统和人造系和人造系统自自然然系系统就就是是主主要要由由自自然然物物所所自自然然形形成成的的系系统，像海洋系像海洋系统、矿藏系藏系统等；等；人人造造系系统则是是根根据据特特定定的的目目标，通通过人人的的主主观努努力所建成的系力所建成的系统，如生，如生产系系统、管理系、管理系统等。等。51普通系普通系统、大系、大系统、巨系、巨系统、简单系系统与复与复杂系系统 从从系系统的的规模模进行行分分类，系系统有有大大小小之之分分，可可分分为普通系普通系统、大系、大系统及巨系及巨系统；从从系系统的的复复杂程程度度来来分分，系系统又又可可分分为简单系系统与复与复杂系系统。52 动态系系统和静和静态系系统动态系系统就就是是系系统的的状状态变量量是是随随时间不不断断变化化的的，即即系系统的的状状态变量量是是时间的的函函数数。例例如如，学学校校就就是是一一个个动态系系统，它它不不仅有有建建筑筑物物，还有有教教师和和学学生生。企企业也也是是动态系系统的一个典型例子的一个典型例子静静态系系统则是是表表征征系系统运运行行规律律的的数数学学模模型型中中不不含含有有时间因因素素，即即模模型型中中的的变量量不不随随时间而而变化化，它它是是动态系系统的的一一种种极极限限状状态，即即处于于稳定定的的系系统。例例如如大大桥、公公路路、房房屋等。屋等。53实体系体系统与概念（抽象）系与概念（抽象）系统 所所谓实体体系系统，是是指指以以物物理理状状态的的存存在在物物作作为组成成要要素素的的系系统，这些些实体体占占有有一一定定空空间，如如自自然然界界的的矿物物、生生物物，生生产部部门的的机机械械设备、原原始始材材料料等等。由由于于自自然然物物都都为实实在在的存在物，因此，在在的存在物，因此，实体系体系统亦称亦称为硬件系硬件系统。与与实体体系系统相相对应的的是是概概念念系系统，它它是是由由概概念念、原原理理、假假说、方方法法、计划划、制制度度、程程序序等等非非物物质实体体构构成成的的系系统，如如管管理理系系统、科科学学技技术体体系系、教教育育系系统、文文化化系系统等等。由由于于概概念念系系统，对应着着的的多多是是人人们对自自然然界界的的认识和和假假设，因此概念系因此概念系统亦称亦称为软件系件系统。54封封闭系系统与开放系与开放系统 封封闭系系统是是指指系系统与与外外界界环境境之之间可可以以进行行信信息息、能能量量交交换，但但不不能能进行行物物质交交换。环境境仅仅为系系统提提供供了了一一个个边界界，不不管管外外部部环境境有有什什么么变化化，封封闭系系统仍仍表表现为其其内内部部稳定定的的均均衡特性。衡特性。开放系开放系统是指系是指系统与外界与外界环境有信息、物境有信息、物质和能量交互作用和能量交互作用的系的系统。开放系。开放系统常是自常是自调整或自适整或自适应的系的系统。55第二第二节 系系统工程的基本概念工程的基本概念p 2.1 2.1、系、系统工程的定工程的定义p 2.22.2、系、系统工程的特征工程的特征p 2.32.3、系、系统工程的任工程的任务p 2.42.4、系、系统工程与工程技工程与工程技术等的区等的区别与与联系系p 2.52.5、系、系统工程的工程的总体思想体思想562.1 2.1 系系统工程的定工程的定义“系系统工程是工程是为了合理开了合理开发、设计和运用系和运用系统而采用的思想、而采用的思想、程序、程序、组织和方法的和方法的总称。称。”（19711971年日本寺野寿朗年日本寺野寿朗“系系统工程学工程学”）“系系统工程是工程是为了研究由多数子系了研究由多数子系统构成的整体系构成的整体系统所具有所具有的多种不同目的多种不同目标的相互的相互协调，使系，使系统的功能达到最的功能达到最优化，最化，最大限度地大限度地发挥系系统组成部分的能力而成部分的能力而发展起来的一展起来的一门科学。科学。”（19771977年美国恰斯年美国恰斯诺特特“系系统工程方法工程方法”）57“系系统工程是一工程是一门研究复研究复杂系系统的的设计、建立、建立、试验和运和运行的科学技行的科学技术。”（19761976年年苏联大百科全大百科全书）19781978年我国著名学者年我国著名学者钱学森指出学森指出:“:“系系统工程是工程是组织管理管理系系统的的规划、研究、划、研究、设计、制、制 造、造、试验和使用的科学方法和使用的科学方法，是一种，是一种对所有系所有系统都具有普遍意都具有普遍意义的方法的方法”。582.2 2.2 系系统工程的特征工程的特征（1 1）系）系统工程的工程的应用和研究跨越多个学科用和研究跨越多个学科领域，不以某一域，不以某一专门的的技技术领域域为研究研究对象。象。（2 2）系）系统工程的研究与工程的研究与应用需要把自然科学与社会科学用需要把自然科学与社会科学结合起来。合起来。（3 3）系）系统工程的目工程的目标是是实现系系统的整体最的整体最优。（4 4）在系）在系统工程的工程的观点和方法中，点和方法中，观点、概念、原点、概念、原则是本是本质的，的，是第一位的，一些数学方法是手段，是从属于是第一位的，一些数学方法是手段，是从属于观点和原点和原则的。的。59小小结系系统工程工程是以大型复是以大型复杂系系统为研究研究对象，按一定象，按一定目的目的进行行设计、开、开发、管理与控制，以期达到、管理与控制，以期达到总体效果最体效果最优的理的理论与方法。与方法。系系统工程工程是一是一门立足整体，立足整体，统筹全局，使整体与筹全局，使整体与部分部分辩证地地统一，将分析和一，将分析和综合有机地合有机地结合，运合，运用数学方法和用数学方法和电子子计算机工具，使系算机工具，使系统达到整体达到整体最最优的方法性学科。的方法性学科。602.3 2.3 系系统工程的任工程的任务（1 1）在开）在开发新的系新的系统（如太空（如太空飞船系船系统、地、地铁系系统、新型、新型工程系工程系统）过程中，解决系程中，解决系统的最的最优设计、最、最优管理、管理、最最优控制、最控制、最优制造等一系列制造等一系列问题。（2 2）用系）用系统的思想和方法重新的思想和方法重新评价、价、预测、分析和、分析和规划划现有的系有的系统，使其充分挖掘潜力，具有新的功能，或找出改，使其充分挖掘潜力，具有新的功能，或找出改进完善的方向，一般称之完善的方向，一般称之为“系系统化化”。612.4 2.4 系系统工程与工程技工程与工程技术的的联系与区系与区别 系系统工程也是一工程技工程也是一工程技术，用以改造客，用以改造客观世世界并取得界并取得实际成果。成果。联系：系：62系系统工程与工程技工程与工程技术的区的区别研究的研究的对象广泛象广泛，包括人，包括人类社会、生社会、生态环境、自然境、自然现象和象和组织管理等。管理等。系系统工程是一工程是一门跨学科的跨学科的边缘学科。不学科。不仅要用到数、理、化、生物等要用到数、理、化、生物等自然科学，自然科学，还要用到社会学、心理学、要用到社会学、心理学、经济学、医学等与人的思想、学、医学等与人的思想、行行为、能力等有关的学科，是自然科学、能力等有关的学科，是自然科学 和社会科学的交叉。和社会科学的交叉。在在处理复理复杂的大系的大系统时，常采用定性分析和定量，常采用定性分析和定量计算相算相结合合的方法。的方法。系系统工程所研究的大系工程所研究的大系统比一般工程系比一般工程系统复复杂得多，得多，处理系理系统工程工程问题不不仅要有科学性，而且要有要有科学性，而且要有艺术性和哲理性。性和哲理性。63系系统工程与工程与传统工程工程传统工程工程解决解决问题的方法一清二楚的方法一清二楚，称称“内容明确的内容明确的问题”大目大目标具体化具体化评价方法具体化价方法具体化目目标分解分解层次化次化系系统工程工程解决解决问题的方法不明确的方法不明确，称称“内容不明确的内容不明确的问题”系系统工程大目工程大目标是抽象的是抽象的评价方法是抽象的价方法是抽象的系系统目目标多方面、多多方面、多层次的次的评价方法多方面、多价方法多方面、多层次的次的642.5 2.5 系系统工程的工程的总体思想体思想 从系从系统总体出体出发，充分考，充分考虑“输入入”和和“输出出”的各种因素开的各种因素开发内部系内部系统（1 1）最）最优思想思想（2 2）组合思想合思想（3 3）分解）分解协调思想思想65 （1 1）最）最优思想思想系系统工程要追求系工程要追求系统的的总体最体最优，不是局部最，不是局部最优。系系统工程的主要任工程的主要任务是开是开发整体（整体（综合）最合）最优系系统。为达到系达到系统整体最整体最优建立目建立目标体系和体系和评价体系。价体系。66（2 2）组合思想合思想组合思想：合理合思想：合理选择要素，既能要素，既能满足系足系统目目标、又、又没有不必要的要素。没有不必要的要素。选择要素的原要素的原则尽可能尽可能选已有要素、尽可能已有要素、尽可能选标准化、准化、规格化、格化、通用化的要素。通用化的要素。67（3 3）分解和）分解和协调思想思想复复杂系系统可以分解可以分解为结构相构相对简单的若干子系的若干子系统，简化化处理理同一同一级的子系的子系统相互关相互关联，要求相互之，要求相互之间密切配合，密切配合，协调完成完成大系大系统的任的任务目目标分解，功能分解，功能协调68 北宋末年皇城失火，一夜之北宋末年皇城失火，一夜之间皇城皇城变成断壁残垣；成断壁残垣；皇帝皇帝诏令大臣丁渭令大臣丁渭组织民工限期修复民工限期修复烧毁的的宫殿。殿。背景背景资料：料：北宋：公元北宋：公元9609601127 1127 年；年；皇皇宫位于河南开封，近汴河。位于河南开封，近汴河。丁渭修丁渭修宫p 案例分析案例分析169当时，使丁渭头痛的三个主要问题是：1.1.京城内京城内烧砖无土，无土，2.2.大量建筑材料很大量建筑材料很难运运进城内，城内，3.3.清墟清墟时无无处堆放大量的建筑垃圾。堆放大量的建筑垃圾。如何在规定时间内按圣旨完成皇宫修复任务，做到又快又好呢？丁渭经过反复思考，终于想出了一个巧妙的施工方案，不但提前完成了这项修筑工程，而且“省费以亿万计”节省了大量金银。丁渭修丁渭修宫70丁渭修丁渭修宫-系统工程中统筹安排、优选方案的佳作挖沟取土烧砖引水灌沟成河水路运输建材完宫添砖复街71 载人航天是一人航天是一项庞大的系大的系统工程，包括：工程，包括：载人人飞船、运船、运载火箭、航天火箭、航天员、测控通信网、控通信网、发射射场、着、着陆场以及有效以及有效载荷等荷等7 7个分系个分系统。其中火箭又包含：箭体其中火箭又包含：箭体结构、构、动力装置、控制、推力装置、控制、推进剂利用、故障利用、故障检测处理、逃逸救生、遥理、逃逸救生、遥测、外、外测安全、地面安全、地面设备和附加系和附加系统共共1010个分系个分系统。载人航天人航天1111年（截止年（截止20032003年）耗年）耗资180180亿元，元，“神五神五”一次一次发射耗射耗资1010亿元。元。载人航天是中国航天史上的里程碑。人航天是中国航天史上的里程碑。中国的成功范例中国的成功范例载人航天工程人航天工程p 案例分析案例分析272“阿波罗”登月计划 阿波阿波罗计划划顺利利实施，是施，是现代系代系统科学研究的成功典科学研究的成功典范。此范。此项工程工程组织了了2 2 万多个公司、万多个公司、120 120 多所大学，多所大学，动用用了了42 42 万人参加，投入了万人参加，投入了300 300 亿美元的巨美元的巨资，用了近，用了近10 10 年年的的时间，终于于实现了人了人类征服地球引力，遨游太空，登上征服地球引力，遨游太空，登上月球探月球探险的梦想。的梦想。整体阿波整体阿波罗登月登月计划之所以能如期完成，关划之所以能如期完成，关键在于运在于运用系用系统方法方法进行有效的行有效的组织管理。管理。p 案例分析案例分析373阿波罗登月中的创建性工作:方案的开发和选择 详尽而明确的研制规划制定 总体性能指标的控制 解决系统内部接口问题系统分析与管理的新方法74 方案开发和选择登月方案登月方案几十个几十个筛选比比较 直接登月直接登月 地球地球轨道交会道交会 月球月球轨道交会道交会月球月球轨道交会方案道交会方案论证计算算75系系统总目目标 详尽而明确的研制规划 功能分析功能分析 工作分解工作分解结构构月球月球轨道道交会交会方案方案具具体体化化技技术目目标技技术活活动76 2020次次飞行行试验详细规划四大系四大系统运运载火箭系火箭系统载人人飞船系船系统跟踪和数据系跟踪和数据系统发射和射和飞行指行指挥系系统六六项辅助助计划划水星水星计划划双子星座双子星座计划划飞马座座计划划徘徊者徘徊者计划划勘察者勘察者计划划月球月球轨道道环行器行器水星号水星号77 阿波阿波罗飞船的登月成功，船的登月成功，还证实了系了系统科学一个重要的命科学一个重要的命题“综合即合即创造造”。负责阿波阿波罗计划划实施的施的总指指挥韦伯先生伯先生说过：“阿波阿波罗计划中没有一划中没有一项新新发明的自然科学理明的自然科学理论和技和技术，全部工作都是，全部工作都是现有技有技术的运用。关的运用。关键在于在于综合。合。”系系统工程的一个重要任工程的一个重要任务，就是，就是综合运用合运用现代科学技代科学技术各个各个领域域的学的学术成果，如运用控制成果，如运用控制论、信息、信息论以及工程技以及工程技术、经济学、心理学等学、心理学等各方面的理各方面的理论与与应用研究成果用研究成果为己所用。系己所用。系统方法通常只不方法通常只不过是平凡的是平凡的常常识，每个概念、每个步，每个概念、每个步骤在常在常识上都是合理可行的。系上都是合理可行的。系统方法的价方法的价值就在于它使你能就在于它使你能够把所有把所有这些常些常识性的思想性的思想汇集起来，集起来，协调一致，集中一致，集中解决复解决复杂环境中的复境中的复杂问题。78从南京火车站重建谈系统工程（1）南京老火车站 1999 1999年年1111月月1212日凌晨日凌晨，一，一场大火将南京火大火将南京火车站站的候的候车大楼（即站房）全大楼（即站房）全部部烧毁。此后一个多月，每天两此后一个多月，每天两三万旅客只得在站前广三万旅客只得在站前广场候候车。2002.6.182002.6.18南京新火南京新火车站开工站开工2005.9.292005.9.29南京新火南京新火车站启用站启用 老火车站p 案例分析案例分析4795.从南京新火车站谈系统工程（2 2）临时候候车“蒙古包蒙古包”一个多月后，站前广一个多月后，站前广场搭起了象蒙古包一搭起了象蒙古包一样的的临时候候车室，并使用了室，并使用了两年半两年半 80（3）临时候车室20022002年年6 6月，月，临时候候车室搬迁至室搬迁至车站西站西侧200200米外的一座楼内。米外的一座楼内。815.从南京新火车站谈系统工程（4）工程工期对比南京禄口国南京禄口国际机机场，工期，工期2 2年五年五个月。个月。京九京九铁路全路全长23972397公里，有公里，有车站站210210多座，多座，桥梁梁11001100多座，隧多座，隧道道5656公里，从开工到全公里，从开工到全线运运营的工期的工期为3 3年年4 4个月。个月。南京禄口国际机场京九铁路82（5）分析u施工负责分工l站房工程：铁道部门l站前广场：南京建委u各自解释l南京建委：为给站房建设留作通道，广场推迟开工。而且“蒙古包”拆除太迟l铁道部门：抱怨南京方面没有及时通知拆除“蒙古包”。838485京沪高京沪高铁 20082008年年4 4月月1616日开工日开工20112011年年6 6月月3030日运日运营86第三第三节 系系统工程的工程的发展展历史与史与趋势u 3.1 3.1、系、系统思想思想阶段段u 3.23.2、系、系统工程工程发展展阶段段u 3.33.3、系、系统工程工程发展展望展展望87系统思想产生系系统工工程程作作为一一门科科学学技技术虽然然形形成成于于上上世世纪中中叶叶，但但系系统工程的思想方法和工程的思想方法和实际应用可追溯到用可追溯到远古古时代。代。公公元元前前500500年年的的春春秋秋时期期，就就有有著著名名的的军事事家家孙武武写写出出了了“孙子子兵兵法法”十十三三篇篇，指指出出战争争中中的的战略略和和策策略略问题，如如进攻攻与与防防御御、速速决决和和持持久久、分分散散和和集集中中等等之之间的的相相互互依依存存和和相相互互制制约的的关关系系，并并依依此此筹筹划划战争争的的对策策，以以取取得得战争争的的胜利利。其其著著名名论点点，知知已已知知彼彼，百百战