系統(tǒng)工程學(xué)緒論

系統(tǒng)工程學(xué)緒論2系統(tǒng)工程原理

E-mail：電話：84573540(O)，3引子-0頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳中國的建設(shè)--開拉鎖工程和破壞性建設(shè)2008年初的冰雪災(zāi)害江西南昌高層建筑物的爆破45引子-1二戰(zhàn)中的英國17分鐘6啟示一個(gè)問題的解決涉及多個(gè)方面，是一個(gè)“系統(tǒng)性”的問題僅僅某個(gè)方面的解決是不夠的如何解決？全面分析7樹立系統(tǒng)思想！8引子-2曼哈頓工程美國1942年6月開始實(shí)施的研制原子彈的計(jì)劃10萬多人，歷時(shí)3年，耗資20億美元，于1945年7月16日成功地進(jìn)行第一次核爆炸，并按計(jì)劃制造出兩顆實(shí)用的原子彈9使科學(xué)技術(shù)充分發(fā)揮威力的是科學(xué)的組織管理----奧本海默10阿波羅計(jì)劃：

1961年5月25日，美國總統(tǒng)肯尼迪發(fā)誓10年實(shí)現(xiàn)登月引子-3曾經(jīng)有過三個(gè)登月方案直接登月法地球軌道交會(huì)法月球軌道交會(huì)法11登月方案幾十個(gè)篩選比較

直接登月地球軌道交會(huì)月球軌道交會(huì)月球軌道交會(huì)方案論證計(jì)算引子12引子月球軌道交會(huì)方案OK13第一種方案所需技術(shù)簡單方便，容易控制，但需昂貴復(fù)雜的特大功率火箭第二種方案雖不需大型火箭，但總發(fā)射費(fèi)用并不低，而且交會(huì)次數(shù)過多，不易控制第三種方案最佳阿波羅計(jì)劃14阿波羅計(jì)劃：歷時(shí)11年（1969年第一次登月），涉及20000多家企業(yè)、420000工程技術(shù)人員、120所大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)、1000多萬個(gè)零部件……涉及火箭工程、控制工程、通信工程、電子工程、計(jì)算機(jī)工程、醫(yī)學(xué)、心理學(xué)等等學(xué)科。阿波羅計(jì)劃15Why？

構(gòu)成客觀世界的三個(gè)基本要素——物質(zhì)、能量和信息不斷豐富，事物之間的相互聯(lián)系日益加強(qiáng)。世界朝復(fù)雜性增加的方向發(fā)展，復(fù)雜問題“剪不斷，理還亂”，各項(xiàng)工作需要抓總。系統(tǒng)工程--要求：具有能從整體、全局考察與駕馭工作的能力和習(xí)慣，善于統(tǒng)籌策劃；善于和上下級(jí)、左右機(jī)構(gòu)與同志聯(lián)系工作，溝通思想，能夠團(tuán)結(jié)不同專業(yè)、不同觀點(diǎn)的專家一道工作；在知識(shí)結(jié)構(gòu)上，是“T”型人才；……

用系統(tǒng)觀、整體觀去認(rèn)識(shí)問題；用系統(tǒng)科學(xué)、系統(tǒng)工程方法論的觀點(diǎn)來思考問題；用系統(tǒng)工程技術(shù)來處理問題。16學(xué)一點(diǎn)系統(tǒng)工程！17系統(tǒng)工程--通過課程學(xué)習(xí)，掌握系統(tǒng)工程方法論，能用系統(tǒng)的觀點(diǎn)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(yùn)用系統(tǒng)建模、系統(tǒng)分析、系統(tǒng)預(yù)測、系統(tǒng)評價(jià)、系統(tǒng)決策與系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃等系統(tǒng)工程方法分析解決實(shí)際問題的能力醫(yī)學(xué)的意義？--大家回答What？18參考書：汪應(yīng)洛，系統(tǒng)工程，機(jī)械工業(yè)出版社，2003王眾托，系統(tǒng)工程引論，電子工業(yè)出版社，2006白思俊，系統(tǒng)工程，電子工業(yè)出版社，2006陳宏民，系統(tǒng)工程導(dǎo)論，高等教育出版社，2006苗東升，系統(tǒng)科學(xué)大學(xué)講稿，中國人民大學(xué)出版社，2007教材：譚躍進(jìn)等，系統(tǒng)工程原理，國防科大出版社，1999How網(wǎng)絡(luò)資源系統(tǒng)工程網(wǎng)站、錢學(xué)森網(wǎng)19When？2011秋季學(xué)期，48學(xué)時(shí)。周五：1，2，3Where？305-207教室Who？大家為主體，教員為主導(dǎo)。考試時(shí)間：20周二上午，2011年1月18日要求：積極主動(dòng)，不拋棄、不放棄How？209第十章系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)3第四章系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型第六章投入產(chǎn)出分析3習(xí)題、復(fù)習(xí)課3第二章系統(tǒng)工程方法論3第一章緒論6第九章系統(tǒng)決策6第八章系統(tǒng)評價(jià)9第七章系統(tǒng)預(yù)測3第五章層次分析法3第三章系統(tǒng)建模與系統(tǒng)分析學(xué)時(shí)數(shù)內(nèi)容課程計(jì)劃How？21第一章緒論22約定縮寫系統(tǒng)工程（SystemsEngineering）=SE系統(tǒng)（Systems）=S23主要內(nèi)容1.1S的概念S的定義S概念、S理論、S科學(xué)S的特性S的分類S的結(jié)構(gòu)與功能1.2SE的概念SE的研究對象SE定義SE的特點(diǎn)SE的形成與發(fā)展SE的應(yīng)用與價(jià)值24主要內(nèi)容1.1S的概念S的定義S概念、S理論、S科學(xué)S的特性S的分類S的結(jié)構(gòu)與功能1.2SE的概念SE的研究對象SE定義SE的特點(diǎn)SE的形成與發(fā)展SE的應(yīng)用與價(jià)值25一、S的定義英文SystemsS拉丁文

Syn+histemi“在一起”+“放置”直觀理解：把一些東西有條理、有秩序的“放置”“在一起”，就形成了“S”。26中文理解系：多，系列。單一對象不構(gòu)成系列聯(lián)系，多個(gè)對象捆綁在一起統(tǒng)：統(tǒng)合，統(tǒng)一系統(tǒng)意味著合多為一，一統(tǒng)領(lǐng)多，即系多而成一統(tǒng)27S的定義（錢學(xué)森）:

由相互作用和相互依賴的若干組成部分結(jié)合的具有特定功能的有機(jī)整體。基本特征：S是由若干元素組成的；這些元素之間是相互作用和相互依賴的；S作為一個(gè)整體具有特定的功能。一、S的定義28二、S概念、S理論與S科學(xué)只見樹木不見森林只見森林不見樹木（樸素的系統(tǒng)思想）先見森林后見樹木（科學(xué)的系統(tǒng)思想）S思想的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)過程:skip29二、S概念、S理論與S科學(xué)只見森林不見樹木（樸素的系統(tǒng)思想）S思想的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)過程:樸素的S觀念自古有之、源遠(yuǎn)流長—古中國、古希臘的樸素唯物主義思想家都認(rèn)為：

“自然界是一個(gè)統(tǒng)一體（S）”如：

《道德經(jīng)》

“理一分殊”思想

《孫子兵法》《黃帝內(nèi)經(jīng)》

都江堰水利工程30樸素的系統(tǒng)思想道德經(jīng)：老子道者，自然之理，萬物之所由也；行之萬物者，道也。理一分殊：南宋陳亮理一為天地萬物理的整體，分殊為這個(gè)整體中每個(gè)事物的功能，試圖從整體的立場來論證部分與整體的關(guān)系。

強(qiáng)調(diào)對自然界整體性、統(tǒng)一性的認(rèn)識(shí)。31樸素的系統(tǒng)思想孫子兵法強(qiáng)調(diào)“經(jīng)五事”，即從道、天、地、將、法五個(gè)方面來分析戰(zhàn)爭的全局。32樸素的系統(tǒng)思想黃帝內(nèi)經(jīng)通過對經(jīng)絡(luò)、脈象、穴位等的研究，深化了對人體“系統(tǒng)”的認(rèn)識(shí)，并將系統(tǒng)思想集中體現(xiàn)在中藥的“辯證處方”中。中藥一般由“君、臣、佐、使”四部分組成.33二、S概念、S理論與S科學(xué)只見森林不見樹木（樸素的系統(tǒng)思想）S思想的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)過程:不見樹木？34二、S概念、S理論與S科學(xué)只見森林不見樹木（樸素的系統(tǒng)思想）S思想的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)過程:樸素的S思想缺乏對整體中各個(gè)細(xì)節(jié)的認(rèn)識(shí)不見樹木？朦朧、初略35二、S概念、S理論與S科學(xué)只見樹木不見森林只見森林不見樹木（樸素的系統(tǒng)思想）S思想的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)過程:近代科學(xué)的興起，發(fā)展了研究自然界的分析方法，如實(shí)驗(yàn)方法、解剖和觀察的方法將自然界的細(xì)節(jié)從總的自然聯(lián)系中抽出來，分門別類加以研究還原論--將物質(zhì)的高級(jí)運(yùn)動(dòng)形式（如生命運(yùn)動(dòng)）歸結(jié)為低級(jí)運(yùn)動(dòng)形式（如機(jī)械運(yùn)動(dòng)），用低級(jí)運(yùn)動(dòng)形式的規(guī)律代替高級(jí)運(yùn)動(dòng)形式的規(guī)律的形而上學(xué)方法形而上學(xué)的思維方法,阻礙了對系統(tǒng)整體的了解36二、S概念、S理論與S科學(xué)只見樹木不見森林只見森林不見樹木（樸素的系統(tǒng)思想）先見森林后見樹木（科學(xué)的系統(tǒng)思想）S思想的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)過程:自然科學(xué)的三大發(fā)現(xiàn)（細(xì)胞學(xué)說、生物進(jìn)化論、能量守恒與轉(zhuǎn)化定律）使人類對自然過程的相互聯(lián)系的認(rèn)識(shí)有了顯著的提高恩格斯，1836年對系統(tǒng)的哲學(xué)概念的論述：物質(zhì)世界由許多相互聯(lián)系、相互制約、相互依賴、相互作用的事物和過程形成的一個(gè)整體,為S理論的創(chuàng)立奠定了基礎(chǔ)比較完整地提出系統(tǒng)理論的，則是奧地利的貝塔朗菲

37（貝塔朗菲），美籍奧地利理論生物學(xué)家。20世紀(jì)40年代S理論創(chuàng)立1925年，提出生物學(xué)機(jī)體理論；1928年，發(fā)表《現(xiàn)代發(fā)展理論》；1932年，發(fā)表《理論生物學(xué)》；1937年，在芝加哥大學(xué)講課中口頭提出一般系統(tǒng)理論(GeneralSystemsTheory,GST)；1945年，《關(guān)于GST》在《德國哲學(xué)周刊》第18期發(fā)表；1954年，在美國創(chuàng)立“一般系統(tǒng)理論（GST）學(xué)會(huì)”；1968年，發(fā)表《GST：基礎(chǔ)、發(fā)展和應(yīng)用》；1972年，臨終前發(fā)表《GST的歷史與現(xiàn)狀》。二、S概念、S理論與S科學(xué)明確：GST的任務(wù)是確立適用于系統(tǒng)的一般原則，并對系統(tǒng)的共性作了一定的概括。38《GST》中批判了舊生物學(xué)受“機(jī)械論”影響，存在三大錯(cuò)誤，提出“有機(jī)論”生物學(xué)的三個(gè)基本觀點(diǎn)。二、S概念、S理論與S科學(xué)39《GST》中批判了舊生物學(xué)受“機(jī)械論”影響，存在三大錯(cuò)誤，提出“有機(jī)論”生物學(xué)的三個(gè)基本觀點(diǎn)。二者主要區(qū)別：“機(jī)械論”舊生物學(xué)“有機(jī)論”生物學(xué)（1）簡單相加觀點(diǎn)把有機(jī)體分解為各個(gè)部分，并用簡單相加來描述其功能和特性：整體＝

∑（部分）（1）S觀點(diǎn)一切有機(jī)物均是一個(gè)S，其功能和特性是：整體>

∑（部分）（2）被動(dòng)反應(yīng)觀點(diǎn)有機(jī)體只有受到刺激時(shí)才作出反應(yīng)，否則便靜止不動(dòng)。（2）動(dòng)態(tài)觀點(diǎn)一切有機(jī)體均處于積極的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)之中，均是一個(gè)開放S。（3）機(jī)器觀點(diǎn)把生命現(xiàn)象比作機(jī)器，認(rèn)為“動(dòng)物即機(jī)器”，“人即機(jī)器”。（3）等級(jí)（層次）觀點(diǎn)有機(jī)體均按嚴(yán)格的等級(jí)層次組織起來，生物S是等級(jí)森嚴(yán)、層次分明的。二、S概念、S理論與S科學(xué)40第二次世界大戰(zhàn)以后SE開始出現(xiàn)錢學(xué)森倡導(dǎo)建立S科學(xué)的基礎(chǔ)理論—S學(xué)

錢學(xué)森主張將老三論SCI(系統(tǒng)論、控制論、信息論)和新三論DSC(耗散結(jié)構(gòu)論、協(xié)同論、突變論)等的廣泛學(xué)科成就，進(jìn)行全面總結(jié)后，建立S科學(xué)的基礎(chǔ)理論叫做S學(xué)。

二、S概念、S理論與S科學(xué)SE與S科學(xué)的區(qū)別：前者是工程技術(shù)，后者是基礎(chǔ)理論。41三論新三論Dissiptivestructuretheory(耗散結(jié)構(gòu)論)，1969，普里高津Synergetics（協(xié)同論），1977，哈肯Changesuddentheory（突變論），1972，湯姆老三論Systemstheory（S論），1945，貝塔朗菲Cybernetics（控制論），1948，維納Informationtheory（信息論），1948，香農(nóng)SCIDSC錢學(xué)森提出的S科學(xué)體系結(jié)構(gòu)（1981）：現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)體系可以分為九大門類三個(gè)層次各門系統(tǒng)工程運(yùn)籌學(xué)控制論信息論系統(tǒng)學(xué)基礎(chǔ)科學(xué)工程技術(shù)技術(shù)科學(xué)

系統(tǒng)科學(xué)行為科學(xué)軍事科學(xué)文藝科學(xué)人體科學(xué)思維科學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)自然科學(xué)社會(huì)科學(xué)馬克思主義哲學(xué)4312大門類地理、建筑、信息----苗東升錢學(xué)森提出的S科學(xué)體系結(jié)構(gòu)（1981）：現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)體系各門系統(tǒng)工程運(yùn)籌學(xué)控制論信息論系統(tǒng)學(xué)基礎(chǔ)科學(xué)工程技術(shù)技術(shù)科學(xué)

系統(tǒng)科學(xué)行為科學(xué)軍事科學(xué)文藝科學(xué)人體科學(xué)思維科學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)自然科學(xué)社會(huì)科學(xué)馬克思主義哲學(xué)技術(shù)科學(xué)的概括，即為認(rèn)識(shí)客觀世界的基本理論。地理科學(xué)建筑科學(xué)信息科學(xué)4512大門類的區(qū)別在于它們觀察客觀世界的角度或觀點(diǎn)不同自然科學(xué)—物質(zhì)運(yùn)動(dòng)角度社會(huì)科學(xué)—社會(huì)運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)科學(xué)—數(shù)量關(guān)系和空間形式角度思維科學(xué)—思維運(yùn)動(dòng)角度錢學(xué)森提出的S科學(xué)體系結(jié)構(gòu)（1981）：現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)體系各門系統(tǒng)工程運(yùn)籌學(xué)控制論信息論系統(tǒng)學(xué)基礎(chǔ)科學(xué)工程技術(shù)技術(shù)科學(xué)

系統(tǒng)科學(xué)行為科學(xué)軍事科學(xué)文藝科學(xué)人體科學(xué)思維科學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)自然科學(xué)社會(huì)科學(xué)馬克思主義哲學(xué)工程技術(shù)的理論基礎(chǔ)。地理科學(xué)建筑科學(xué)信息科學(xué)錢學(xué)森提出的S科學(xué)體系結(jié)構(gòu)（1981）：現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)體系各門系統(tǒng)工程運(yùn)籌學(xué)控制論信息論系統(tǒng)學(xué)基礎(chǔ)科學(xué)工程技術(shù)技術(shù)科學(xué)

系統(tǒng)科學(xué)行為科學(xué)軍事科學(xué)文藝科學(xué)人體科學(xué)思維科學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)自然科學(xué)社會(huì)科學(xué)馬克思主義哲學(xué)直接改造客觀世界地理科學(xué)建筑科學(xué)信息科學(xué)48S科學(xué)是一門從總體上研究S共同運(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué)，它主要討論S的概念、特征、分類及演化規(guī)律。

S科學(xué)的建立不僅會(huì)極大地增強(qiáng)人類改造客觀世界的能力，而且必將有力地推動(dòng)其他科學(xué)技術(shù)部門迅速發(fā)展。二、S概念、S理論與S科學(xué)49系統(tǒng)科學(xué)的特點(diǎn)是一種橫斷科學(xué)，研究對象存在于其他11大門類之中方法性，屬于一種方法論學(xué)科。從可操作的知識(shí)層面而言，為其他學(xué)科提供了一套普遍適用的研究方法、技術(shù)和程序從智慧層面，提供了一種思維方式，即能夠超越傳統(tǒng)分析思維的系統(tǒng)思維。50現(xiàn)代科學(xué)體系的錢學(xué)森框架哲學(xué)橋梁學(xué)科（地理哲學(xué)、數(shù)學(xué)哲學(xué)）基礎(chǔ)科學(xué)揭示科學(xué)工程技術(shù)社會(huì)實(shí)踐51系統(tǒng)科學(xué)體系哲學(xué)系統(tǒng)論系統(tǒng)學(xué)控制論、運(yùn)籌學(xué)、事理學(xué)系統(tǒng)工程、控制工程社會(huì)實(shí)踐52思考題醫(yī)學(xué)的三個(gè)層次是什么？53人體科學(xué)—醫(yī)學(xué)的三個(gè)層次基礎(chǔ)科學(xué)：細(xì)胞學(xué)、組織學(xué)、人體學(xué)、藥理學(xué)技術(shù)科學(xué)：血液循環(huán)學(xué)、神經(jīng)組織學(xué)、解剖學(xué)、病理學(xué)工程技術(shù)：麻醉技術(shù)、胸外科手術(shù)技術(shù)、血管擴(kuò)張技術(shù)（手術(shù)）、肝膽外科手術(shù)技術(shù)、降壓技術(shù)社會(huì)實(shí)踐—急診、手術(shù)、藥物治療、保健54（1）整體性

S是由兩個(gè)或兩個(gè)以上的能夠相互區(qū)別的要素組成的集合體，但它又是一個(gè)不可分割的有機(jī)整體。三、S的特征整體與部分的關(guān)系（林定夷）：整體的新質(zhì)性（涌現(xiàn)）整體改變了組分的特性，如2H2+O2=2H2O（改變了H2+O2的特性）可加性（質(zhì)量和）55具有獨(dú)立功能的S要素以及要素間的相互關(guān)系是根據(jù)邏輯統(tǒng)一性的要求，協(xié)調(diào)存在于S整體之中。S非各個(gè)要素簡單集合，否則它就不會(huì)具有作為整體的特定功能。脫離了整體性，要素的機(jī)能和要素之間的作用便失去了原有的意義，研究任何事物的單獨(dú)部分不能得出有關(guān)整體性的結(jié)論。三、S的特征56兩類整體性簡單地強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)科學(xué)是關(guān)于整體性的科學(xué)，可能會(huì)引起誤解。貝塔朗菲指出兩類整體性：加和性整體性物體的重量、分子數(shù)目的多少、學(xué)校人員的數(shù)目和工資組合性整體性水、汽車、軍隊(duì)、工廠57整體涌現(xiàn)性的來源組分效應(yīng)巧婦難為無米之炊規(guī)模效應(yīng)人多勢眾、眾人拾柴火焰高結(jié)構(gòu)效應(yīng)碳與金剛石、環(huán)境效應(yīng)系統(tǒng)與環(huán)境互動(dòng)、抗美援朝與改革開放、六方會(huì)談58拿破侖的著名論斷：馬木留克兵——

法國兵

2>3(馬兵單個(gè)格斗能力強(qiáng))100約等于1001500<1000(法兵紀(jì)律嚴(yán)明、相互協(xié)調(diào))即使每個(gè)要素都良好，但作為整體卻無某種良好功能，就不能稱之為完善S；相反，一個(gè)S中即使每個(gè)要素并不都很完善，但它們也可協(xié)調(diào)、綜合成為具有良好功能的S。三、S的特征59人是一個(gè)系統(tǒng)這個(gè)S作為一個(gè)整體，具有其各要素所不具有的特性和功能；整體的性質(zhì)和功能不是其要素性質(zhì)和功能的疊加；整體的運(yùn)動(dòng)特性，只有在比其要素所處層次更高的層次上才能進(jìn)行描述；整體與要素分別遵從不同描述層次上的規(guī)律。60S的特性整體性:

整體出現(xiàn)了各組成部分單獨(dú)存在時(shí)所不具有的性質(zhì)和功能（手表）整體喪失了或改變了其組成部分本來所具有的某些性質(zhì)（H2O）整體保留了其組成部分單獨(dú)存在時(shí)所具有的某些性質(zhì)（H2O質(zhì)量=H質(zhì)量+O質(zhì)量）

61（2）層次性

任何一個(gè)S都可以分解為一系列的不同層次的子S，而它本身又是它所從屬的一個(gè)更大S的子S。

即任何S向上可合，向下可分三、S的特征63例：人類的層次圖世界人類國家城市市鎮(zhèn)鄉(xiāng)村家庭有機(jī)體人器官系統(tǒng)器官組織細(xì)胞生理學(xué)范圍心理學(xué)范圍社會(huì)學(xué)范圍三、S的特征64關(guān)于系統(tǒng)的層次性

系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)：組分（子系統(tǒng)）及組分（子系統(tǒng)）間關(guān)聯(lián)方式的總和。關(guān)聯(lián)方式主要是因果關(guān)聯(lián)（數(shù)學(xué)和邏輯關(guān)系），表現(xiàn)形式有樹狀結(jié)構(gòu)和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)兩種。三、S的特征65樹狀結(jié)構(gòu)示意圖關(guān)于系統(tǒng)的層次性三、S的特征66網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)示意圖關(guān)于系統(tǒng)的層次性三、S的特征67扁平化的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)示意圖關(guān)于系統(tǒng)的層次性三、S的特征68（3）相關(guān)性

組成S的要素(或子系統(tǒng))是相互聯(lián)系、相互作用的，相關(guān)性說明這些聯(lián)系之間的特定關(guān)系和演變規(guī)律。

S的各要素間有密切關(guān)系，相互影響、相互制約、相互作用，牽一發(fā)而動(dòng)全身。所以要求系統(tǒng)內(nèi)各要素應(yīng)根據(jù)整體目標(biāo)，盡量避免S的“內(nèi)耗”，設(shè)法提高S整體運(yùn)行的效果。三、S的特征69（4）目的性

通常S都具有某種目的。為達(dá)到既定目的，S都具有一定功能，這是區(qū)別各種S的標(biāo)志。

S的目的一般用更具體的目標(biāo)來體現(xiàn)，而比較復(fù)雜的社會(huì)S往往需要用一個(gè)目標(biāo)體系來描述S的目標(biāo)。目標(biāo)體系中各個(gè)子目標(biāo)之間有時(shí)是相互矛盾的。為此，要從S整體出發(fā)，力求獲得全局最優(yōu)的效果，就要求在矛盾的子目標(biāo)之間做好協(xié)調(diào)，尋求平衡或折衷方案。許多系統(tǒng)的重要目的：和諧、有序三.S的特征70

三、S的特征例：提高某流域人民生活水平的目標(biāo)體系71（5）適應(yīng)性

任何一個(gè)S都存在于一定的環(huán)境之中，因此它必然要與外界環(huán)境產(chǎn)生物質(zhì)、能量和信息的交換，外界環(huán)境的變化必然會(huì)引起S內(nèi)部各要素的變化。不能適應(yīng)環(huán)境變化的S是沒有生命力的，只有能夠經(jīng)常與外界環(huán)境保持最優(yōu)適應(yīng)狀態(tài)的S，才是具有不斷發(fā)展勢頭的理想S?！斑m者生存，不適者亡”是生物的進(jìn)化與淘汰規(guī)律，也說明S的適應(yīng)性極其重要。三、S的特征72自然S人工S開放S封閉S實(shí)體S概念S動(dòng)態(tài)S靜態(tài)S確定S隨機(jī)S其形成是否與人類有關(guān)YN其構(gòu)成要素是否為實(shí)體其狀態(tài)是否隨時(shí)間而變化是否含有概率現(xiàn)象與外界環(huán)境是否存在相互交換YNYNYNSNY四、S的分類太陽系、地質(zhì)構(gòu)造、森林，不是SE直接研究對象工廠、學(xué)校，農(nóng)業(yè)系統(tǒng)、工業(yè)系統(tǒng)。有的稱社會(huì)系統(tǒng)礦物、生物、工廠、學(xué)校等物質(zhì)實(shí)體學(xué)科體系、規(guī)章制度、指揮系統(tǒng)…，是實(shí)體S在人腦中的反映。73錢學(xué)森關(guān)于系統(tǒng)的分類：小系統(tǒng)(幾個(gè)、十幾個(gè)元素或子系統(tǒng))

簡單系統(tǒng)系大系統(tǒng)(上百、上千個(gè)元素或子系統(tǒng))

統(tǒng)簡單巨系統(tǒng)巨系統(tǒng)一般復(fù)雜巨系統(tǒng)復(fù)雜巨系統(tǒng)特殊復(fù)雜巨系統(tǒng)(成萬上億，上百億，萬億個(gè)元素)(社會(huì)系統(tǒng))四、S的分類74四、S的分類簡單環(huán)境中的簡單系統(tǒng)，如自行車簡單環(huán)境中的復(fù)雜系統(tǒng)，如晚清末年的中國社會(huì)復(fù)雜環(huán)境中的簡單系統(tǒng)，如家務(wù)機(jī)器人復(fù)雜環(huán)境中的復(fù)雜系統(tǒng)，如當(dāng)代中國社會(huì)錢學(xué)森關(guān)于系統(tǒng)的另一種分類--75從醫(yī)學(xué)的角度而言，認(rèn)識(shí)一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)人的功能，不同側(cè)面表現(xiàn)不同，如社會(huì)的人、家庭的人，是老師、學(xué)生、家長、兒女；是男人、女人；是健康的人、是病人；76S內(nèi)部各要素相互聯(lián)系和相互作用的方式或秩序稱為S的結(jié)構(gòu)。

S與外部環(huán)境相互聯(lián)系和作用過程的秩序和能力稱為S的功能。故結(jié)構(gòu)是從內(nèi)部對S的整體性的刻畫，而功能是從外部刻畫了S對象的整體性質(zhì)。凡S都有結(jié)構(gòu)和功能，即S是結(jié)構(gòu)和功能的統(tǒng)一體。要素是S形成的基礎(chǔ)，但要素不能直接形成S的功能，它必須通過結(jié)構(gòu)這個(gè)中介，才能獲得S的功能。五、S的結(jié)構(gòu)與功能77部分（組分）與整體（系統(tǒng)）的關(guān)系結(jié)構(gòu)部分或組分整體或系統(tǒng)還原涌現(xiàn)78S=f(E，R)S（Systems）——系統(tǒng)

E（Elements）——要素的集合

R（Relationship）——要素之間各種關(guān)系的集合S的功能和結(jié)構(gòu)的關(guān)系：由上式可知，作為一個(gè)S，必須包括其要素的集合與要素之間關(guān)系的集合，兩者缺一不可。兩者結(jié)合起來，才能決定一個(gè)S的結(jié)構(gòu)與功能。五、S的結(jié)構(gòu)與功能79補(bǔ)充說明：要素不同，決定了S的功能的范圍；要素相同，但要素之間的關(guān)系不同，也會(huì)產(chǎn)生不同的S；相同的功能可以用不同的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，如人腦與電腦具有不同的結(jié)構(gòu)，但在某些方面卻具有相同的功能；S的結(jié)構(gòu)與功能之間不存在必然的一一對應(yīng)關(guān)系。五.S的結(jié)構(gòu)與功能80結(jié)構(gòu)是指系統(tǒng)內(nèi)各要素間相互關(guān)系（因果、時(shí)空、隸屬等關(guān)系）的總和。組成元素相同，結(jié)構(gòu)不同功能不同組成元素不同，結(jié)構(gòu)不同功能相同S的結(jié)構(gòu)與功能81小結(jié)要實(shí)現(xiàn)S功能或總體效果最優(yōu)，并不要求S所有組成要素都各自達(dá)到最優(yōu)；S所有組成要素都各自達(dá)到最優(yōu)，并非一定會(huì)S功能或總體效果最優(yōu)。S的合理組織與科學(xué)管理—系統(tǒng)工程82主要內(nèi)容1.1S的概念S的定義S概念、S理論、S科學(xué)S的特性S的分類S的結(jié)構(gòu)與功能1.2SE的概念SE的研究對象SE定義SE的特點(diǎn)SE的形成與發(fā)展SE的應(yīng)用與價(jià)值83一、SE的研究對象大型復(fù)雜的人工S和復(fù)合S（簡稱為大型復(fù)雜S）84一、SE的研究對象二戰(zhàn)后科技發(fā)展一日千里、突飛猛進(jìn)由于科技是生產(chǎn)力規(guī)模龐大、因素眾多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能綜合的各類“大工程”、“大科研”、“大生產(chǎn)”項(xiàng)目（即所謂的大型復(fù)雜S）不斷涌現(xiàn)?？臻g變狹窄，時(shí)間相對縮短，事物間的普遍聯(lián)系更加密切，事物的“整體化”或稱“系統(tǒng)化”日益突出。工程進(jìn)入了S發(fā)展時(shí)代重大發(fā)現(xiàn)或發(fā)明的總數(shù)急劇增長科研成果的“物化周期”迅速縮短世界知識(shí)總量翻番周期迅速縮短促使社會(huì)生產(chǎn)力極大提高

使得85一、SE的研究對象

在工程進(jìn)入S發(fā)展時(shí)代以后，如單純依靠傳統(tǒng)的工程技術(shù)方法去解決這類大型復(fù)雜S的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)和使用問題，已經(jīng)不行了。

案例：阿斯旺高壩1972年聯(lián)合國環(huán)境大會(huì)稱其為“一個(gè)完全失敗的工程”。86阿斯旺高壩預(yù)期效果：控制河水泛濫灌溉發(fā)電發(fā)展淡水養(yǎng)殖內(nèi)河航運(yùn)87一、SE的研究對象效益：灌溉，電力，旅游。阿斯旺高壩的得失：苦果：失去肥源漁業(yè)損失河口三角洲平原向陸地退縮；血吸蟲軍事安全88一、SE的研究對象歸納：大型復(fù)雜系統(tǒng)——規(guī)模龐大因素眾多結(jié)構(gòu)復(fù)雜功能綜合為組織管理好大型復(fù)雜S的規(guī)劃、研制和運(yùn)用，須有一門新的工程技術(shù)為其提供新手段和方法，這門新的工程技術(shù)即SE。89二、SE的定義SE處于發(fā)展過程中，尚無統(tǒng)一定義錢學(xué)森關(guān)于SE的定義：“SE是組織管理S的規(guī)劃、研究、設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)和使用的科學(xué)方法”“SE是一門組織管理的技術(shù)”90與其他工程學(xué)科不同之處是跨越許多學(xué)科的科學(xué)，而且是填補(bǔ)這些學(xué)科邊界空白的一種邊緣科學(xué)橫向技術(shù)三浦武雄（日本），1977年91理解----SE就是綜合運(yùn)用社會(huì)科學(xué)、自然科學(xué)知識(shí)和工程技術(shù)手段，對大型復(fù)雜S的開發(fā)、研制和運(yùn)用進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃、組織和管理的技術(shù)。SE是一大門類組織管理技術(shù)的總稱，根據(jù)其應(yīng)用對象的不同，可以分為社會(huì)SE、經(jīng)濟(jì)SE、環(huán)境生態(tài)SE、能源SE，企業(yè)SE，軍事SE等等。二、SE的定義92三、SE的特點(diǎn)整體性(系統(tǒng)性)—研究方法關(guān)聯(lián)性(協(xié)調(diào)性)—組織關(guān)系綜合性(交叉性)—技術(shù)應(yīng)用滿意性(最優(yōu)化)—追求目標(biāo)93把研究對象和過程看作一個(gè)整體，從整體出發(fā)考慮局部，局部服從整體，兼顧和處理局部之間的關(guān)系，S本身還要與“父”S相適應(yīng)，才能保證S總體效果最優(yōu)。1、研究方法整體化三、SE的特點(diǎn)94用SE方法分析和處理問題，不僅要考慮S內(nèi)部部分與部分之間、部分與整體之間、S與環(huán)境之間的相互關(guān)系，且要協(xié)調(diào)處理好這些關(guān)系，使其密切配合、相輔相承。2、處理關(guān)系協(xié)調(diào)化三、SE的特點(diǎn)95SE以大型復(fù)雜S為研究對象，涉及因素多，涉及學(xué)科領(lǐng)域廣。因此須綜合運(yùn)用自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)、工程技術(shù)等各門學(xué)科和領(lǐng)域的成就，充分發(fā)揮跨學(xué)科、跨行業(yè)、跨部門的綜合優(yōu)勢。3、科技應(yīng)用綜合化如：阿波羅計(jì)劃。三、SE的特點(diǎn)96SE是實(shí)現(xiàn)S最優(yōu)化的組織管理技術(shù)。因此，SE不僅提出最優(yōu)的S目標(biāo)，采用目標(biāo)導(dǎo)向的方法尋求實(shí)現(xiàn)S目標(biāo)的可行方案，且要運(yùn)用最優(yōu)化技術(shù)從中選擇社會(huì)認(rèn)可、經(jīng)濟(jì)合算、技術(shù)先進(jìn)、時(shí)間最省、S總體效益最好的最優(yōu)方案（或滿意方案）付諸實(shí)施。4、追求目標(biāo)最優(yōu)化三、SE的特點(diǎn)97SE的主要特點(diǎn)—

孫東川，系統(tǒng)工程引論，清華大學(xué)出版社，2009年5月一個(gè)系統(tǒng)，兩個(gè)最優(yōu)以軟為主，軟硬結(jié)合跨學(xué)科多，綜合性強(qiáng)從定性到定量的綜合集成研究以宏觀研究為主，兼顧微觀研究實(shí)踐性與咨詢性98四、SE的形成與發(fā)展1940s末，貝爾公司發(fā)展微波通信網(wǎng)時(shí)首次提出“SE”一詞，提出工程應(yīng)按S思想分階段進(jìn)行的工作方式；1957年，的《SE——一個(gè)正在成長的新概念》發(fā)表在美《電工工程》雜志57-2期上；1957年，Goode和Machol合作出版SE第一本書《SE》1、二次大戰(zhàn)后SE開始出現(xiàn)991958年，美海軍特種計(jì)劃局在北極星導(dǎo)彈潛艇研制中創(chuàng)造了計(jì)劃評審技術(shù)“PERT”（ProgramEvaluationandReviewTechnique）,使該計(jì)劃提前兩年完成，轟動(dòng)了美國。A3-4-5開始節(jié)點(diǎn)T2節(jié)點(diǎn)T1節(jié)點(diǎn)T7節(jié)點(diǎn)T10節(jié)點(diǎn)T5節(jié)點(diǎn)T9節(jié)點(diǎn)T4結(jié)束節(jié)點(diǎn)T8節(jié)點(diǎn)T6節(jié)點(diǎn)T11B2-3-4C3-4-5H2-3-4E1-2-4L30-36-45D1-2-3F2-3-5G1-2-3J7-8-12K1-2-3O2-3-5P1-2-4N1-2-4I2-4-8M1-3-5T2-3-4S10-12-16Q6-8-12R3-4-6“計(jì)劃評審技術(shù)”(PERT)計(jì)劃評審技術(shù)100四、SE的形成與發(fā)展1962年，麥克納馬拉任美國防部長時(shí)，提出“PPBS”(PlanningProgrammingBudgetingSystem)，要求三軍統(tǒng)一預(yù)算，武器的開發(fā)研制必須進(jìn)行費(fèi)效分析，強(qiáng)制性地推行SE。節(jié)約軍費(fèi)數(shù)百億美元，改變了空間技術(shù)落后于蘇聯(lián)的局面2、20世紀(jì)60年代中期SE形成體系1964年前后美國召開首次SE學(xué)術(shù)年會(huì)，會(huì)后出版了文集；1964年發(fā)行全國性雜志《SE》；麻省理工等校設(shè)立SE專業(yè)或系；正式批準(zhǔn)設(shè)立SE博士學(xué)位并開始授予。101四、SE的形成與發(fā)展編寫《SE使用手冊》，1965年；A.D.Hall:《SystemsEngineeringMethodology》,1962年；《Three-DimensionMorphologyofSE》,1969年；H.Chestnut:《SE方法》，1964年；《SE工具》，1967年；1961~1972年實(shí)施的阿波羅計(jì)劃中用到的SE方法主要有：PERT、CPM、SASMM(S分析和S管理方法)、MIS等102四、SE的形成與發(fā)展1965年，英國蘭徹斯特大學(xué)開始開設(shè)SE課程；日本從60年代起步，70年代掀起高潮；前蘇聯(lián)SE研究由自控專業(yè)起步，發(fā)展迅速。1969.7.16~24，提前兩年實(shí)現(xiàn)了人類登月，標(biāo)志著人類組織管理技術(shù)上迎來了一個(gè)新時(shí)代，因此阿波羅計(jì)劃的成功被贊譽(yù)為“SE的輝煌成就”。103阿波羅登月計(jì)劃阿波羅登月中的創(chuàng)建性工作:方案的開發(fā)和選擇詳盡而明確的研制規(guī)劃制定總體性能指標(biāo)的控制解決系統(tǒng)內(nèi)部接口問題系統(tǒng)分析與管理的新方法104系統(tǒng)思想到系統(tǒng)工程古代系統(tǒng)思想貝塔朗菲的一般系統(tǒng)論社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)的大型化和復(fù)雜化，要求系統(tǒng)方法不僅能定性，而且能定量計(jì)算機(jī)為定量分析提供了強(qiáng)大的工具以上兩點(diǎn)，使得系統(tǒng)思想和方法從一種哲學(xué)思維發(fā)展為專門的學(xué)科—系統(tǒng)工程105四、SE的形成與發(fā)展應(yīng)用范圍擴(kuò)展到社會(huì)、政治、經(jīng)濟(jì)、軍事、生態(tài)環(huán)境等復(fù)雜巨S的開發(fā)研究和長遠(yuǎn)規(guī)劃上，并開始了戰(zhàn)略研究、政策研究等高層次問題的解決3、70年代以后SE應(yīng)用更加深入廣泛如：1972年10月，IIASA(InternationalInstituteofAppliedSystemAnalysis)正式成立；70年代末，西歐10國200多專家開展《2000年的歐洲》；日本《21世紀(jì)的日本》從而派生出田中首相的“日本列島改造論”。106日本列島改造論前日本首相田中角榮在競選自民黨總裁時(shí)，作為候選人政治主張?zhí)岢龅母脑烊毡玖袓u方案。該方案集中體現(xiàn)了田中的對內(nèi)政策構(gòu)想。后來，日刊工業(yè)新聞社以田中角榮的政論專著形式于1972年6月出版《日本列島改造論》一書。田中設(shè)想改造的具體辦法主要包括：1、以高速交通網(wǎng)將日本列島結(jié)成一個(gè)以東京為中心的整體，為此擴(kuò)大、興建高速公路和新干線；2、主張工廠遠(yuǎn)離大城市，鼓勵(lì)、支持在地方興辦工業(yè)；3、整頓地方生活環(huán)境，培養(yǎng)“中堅(jiān)城市”(即人口在25萬人左右的新型城市)，以穩(wěn)定地方人口。107日本列島改造論這是一個(gè)新的國土開發(fā)計(jì)劃，旨在同時(shí)解決大城市人口過剩與地方鄉(xiāng)村人口稀疏的所謂“過密”、“過疏”問題。當(dāng)時(shí)作為田中首相“決斷與實(shí)施”的政治目標(biāo)，曾被國民寄予很大期望，得到廣泛支持。但是，由于土地政策的前期準(zhǔn)備不完備，引起全國地價(jià)暴漲，一度受到輿論界的嚴(yán)厲譴責(zé)。其后輿論逐漸平息。當(dāng)日本經(jīng)濟(jì)進(jìn)入“低成長時(shí)期”后，曾再次出現(xiàn)實(shí)施這一構(gòu)想的呼聲。108四、SE的形成與發(fā)展4、SE在我國

我國比較系統(tǒng)地、有組織地研究和運(yùn)用系統(tǒng)工程始于1960年代，在兩彈一星和載人飛船有成功的探索。109四、SE的形成與發(fā)展

，錢學(xué)森等三人發(fā)表《SE—組織管理的技術(shù)》；1979.10，首次SE大會(huì)召開，21位專家建議成立中國SE學(xué)會(huì)；1980.11，中國SE學(xué)會(huì)成立；1981.11，第一個(gè)省級(jí)SE學(xué)會(huì)—湖南省SE學(xué)會(huì)成立；1980，建立中國人口模型并完成百年人口預(yù)測。4、SE在我國110四、SE的形成與發(fā)展普遍認(rèn)識(shí)到：要對我國改革開放和國防現(xiàn)代化建設(shè)中的重大戰(zhàn)略問題作出明智而有遠(yuǎn)見的正確決策，真正實(shí)現(xiàn)決策民主化、科學(xué)化和管理現(xiàn)代化，需要廣泛運(yùn)用SE方法統(tǒng)籌規(guī)劃、S分析、綜合論證、科學(xué)決策，以確保我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定、協(xié)調(diào)、快速發(fā)展。111五、SE的應(yīng)用與價(jià)值社會(huì)SE——研究對象是整個(gè)社會(huì)，這是一個(gè)開放的復(fù)雜巨S。目前正在探討一種從定性到定量，綜合運(yùn)用多種學(xué)科處理復(fù)雜巨S的方法論。經(jīng)濟(jì)SE——主要研究宏觀經(jīng)濟(jì)問題，如國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略、綜合發(fā)展規(guī)劃、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)體系、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)分析、資源合理配置、經(jīng)濟(jì)政策分析、綜合國力分析、世界經(jīng)濟(jì)模型等。環(huán)境生態(tài)SE——主要研究大氣生態(tài)S、大地生態(tài)S、流域生態(tài)S、森林與生物生態(tài)S、城市生態(tài)S的規(guī)劃建設(shè)問題。1、應(yīng)用112五、SE的應(yīng)用與價(jià)值企業(yè)SE——主要研究市場預(yù)測、新產(chǎn)品開發(fā)、CIMS及并行工程、全面質(zhì)量管理、成本—效益分析等；農(nóng)業(yè)SE——主要研究農(nóng)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略、大農(nóng)業(yè)和立體農(nóng)業(yè)的戰(zhàn)略規(guī)劃、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)分析、農(nóng)業(yè)區(qū)域規(guī)劃、農(nóng)產(chǎn)品需求預(yù)測、農(nóng)業(yè)政策分析等；教育SE——主要研究人才需求預(yù)測、人才與教育發(fā)展規(guī)劃、人才結(jié)構(gòu)分析、教育政策分析等。軍事SE——主要研究國防發(fā)展戰(zhàn)略、作戰(zhàn)模擬、情報(bào)、通信和指揮自動(dòng)化S、武器裝備發(fā)展規(guī)劃、國防經(jīng)濟(jì)學(xué)、軍事運(yùn)籌學(xué)等。113水資源系統(tǒng)工程的熱點(diǎn)話題：“南水北調(diào)”工程分西線、東線、中線三條調(diào)水方案，是對長江、黃河流域水資源的全局性和戰(zhàn)略性結(jié)構(gòu)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)市場經(jīng)濟(jì)下水資源的合理利用，構(gòu)成“四橫三縱、南北調(diào)配、東西互濟(jì)”的格局，是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。四.SE的應(yīng)用與價(jià)值114五、SE的應(yīng)用與價(jià)值2、價(jià)值SE的價(jià)值SE具有的地位——是S發(fā)展的戰(zhàn)略SE所能發(fā)揮的作用——是科學(xué)決策的有效工具115五、SE的應(yīng)用與價(jià)值1)SE是S發(fā)展的戰(zhàn)略意向方案產(chǎn)品效益潛在價(jià)值S開發(fā)S研制S使用S退出S的全生命期SE工作主要是在S開發(fā)階段完成的，即立足于S全生命期最優(yōu)去選擇S開發(fā)的方案，這一方案的優(yōu)劣決定了S發(fā)展的前途和命運(yùn)，制約著S研制、S使用和S退出階段的工作。因此，SE工作在S發(fā)展過程中具有全局和長遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。116五、SE的應(yīng)用與價(jià)值由于SE工作主要處在S發(fā)展的起始階段，占據(jù)了決定S全局和以后發(fā)展進(jìn)程的有利區(qū)位優(yōu)勢，因此它所能發(fā)揮作用是最大的?？ㄖZ（Carroll）博士曾提供過如下數(shù)據(jù)：1:110:11000:1效益:成本S使用階段S研制階段S