什么叫系统工程 _系统工程

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系统工程从整体出发合理开发、设计、实施和运用系统的工程技术。它根据总体协调的需要，综合应用自然科学和社会科学中有关的思想、理论和方法，利用电子计算机作为工具，对系统的结构、要素、信息和反馈等进行分析，以达到最优规划、最优设计、最优管理和最优控制的目的。系统工程是组织管理系统的规划、设计、制造、试验和使用的科学方法，是一种对所有系统都具有普遍意义的科学方法。
基本简介
系统工程尽管经历了半个多世纪的发展，但它仍然是一门年轻的科学，还在不断地发展中。它的普遍适用
性吸引了许多原来从事不同学科的学者来研究它，并做出了各自的贡献，于是，系统工程出现了不同的流派。其中主要的流派有两个：管理流派和自动化流派。
系统工程的主要任务是根据总体协调的需要，把自然科学和社会科学中的基础思想、理论、策略和方法等从横的方面联系起来，应用现代数学和电子计算机等工具，对系统的构成要素、组织结构、信息交换和自动控制等功能进行分析研究，借以达到最优化设计，最优控制和最优管理的目标。
发展历程
第二次世界大战以后。为适应社会化大生产和复杂的科学技术体系的需要．逐步把自然科学与社会科学中的某些理论和策略、方法联系起来．应用现代数学和电子计算机等工具．解决复杂系统的组织、管理相控制问题，以达到最优设计、最优控制和最优管理的目标。系统工程是一门高度综合性的管理工程技术，涉及自然科学棚社会科学的多门学科。构成系统工程的基本要素是：人、物、财、目标、机器设备、信息等六大因素。各个因素之间是互相联系、互相制约的关系。系统工程大体上可分为系统开发、系统制造和系统运用三个阶段，每个阶段又可划分为若干小阶段或步骤。系统工程的基该方法是：系统分析、系统设计相系统的综合评价。具体地说，就是用数学模型和逻辑模型来描述系统，通过模拟反映系统的运行、求得系统的最优组合方案和最优的运行方案。70年代以来，系统工程已广泛地应用于交通运输、通讯、企业生产经营等部门，在体育领域亦有应用价值和广阔的前景。它的基本特点是：把研究对象作为整体看待，要求对任一对象的研究都必须从它的组成、结构、功能、相互联系方式、历史的发展和外部环境等方面进行综合的考察．做到分析与综合的统一。最常用的系统工程方法，是系统工程创始人之一霍尔创立的，称为三维结构图：1.时间维。对一个具体工程，从规划起一直到更新为止．全部程序可分为规划、拟定方案、研制、生产、安装、运转和更新七个阶段。2.逻辑维。对一个大型项目可分为明确目的、指标设计、系统方案组合、系统分析、最优化、作出决定和制定方案七个步骤。3.知识维。系统工程需使用各种专业知识，霍尔把这些知识分成工程、医药、建筑、商业、法津、管理、社会科学和艺术等，把这些专业知识称为知识维。
系统工程(Systems Engineering)是系统科学的一个分支，实际是系统科学的实际应用。可以用于一切有大系统的方面，包括人类社会、生态环境、自然现象、组织管理等，如环境污染、人口增长、交通事故、军备竞赛、化工过程、信息网络等。系统工程是以大型复杂系统为研究对象，按一定目的进行设计、开发、管理与控制，以期达到总体效果最优的理论与方法。系统工程是一门工程技术，但是，系统工程又是一类包括了许多类工程技术的一大工程技术门类，涉及范围很广，不仅要用到数、理、化、生物等自然科学，还要用到社会学、心理学、经济学、医学等与人的思想、行为、能力等有关的学科。系统工程所需要的基础理论包括，运筹学、控制论、信息论、管理科学等。20世纪80-90年代，中国科学与哲学界翻译出版了系列国外系统科学、系统哲学与系统工程名著，举办了系列科学学、科学史与经济系统管理等学术探讨，从1983年到1993年在生物物理学和心理生物学等领域的系统论探讨中产生了系统生物工程等概念与原理等。90年代以来，系统工程在与企业发展结合、与现代信息技术结合、与实施可持续发展战略结合、与思维科学结合等方面已具有初步结果和强劲势头。
一、什么是系统工程
系统工程是以处理（包括规划、设计、建立、管理及研究等方面）一个系统为对象的一类工程技术的总称。它是第二次世界大战期间，英国为了减少德国轰炸伦敦所造成的损失，协调各种防空力量及救护力量而产生的，然后逐步推广到军事决策和战争指挥。当时叫“运筹学” 。本世纪40年代，美国贝尔电话公司率先使用了“系统工程”这一科学名词，初步运用了系统工程的方法，发展微波通讯网络。
现在，系统工程已发展为把自然科学和社会科学中某些思想、理论方法、策略和手段等，根据总体协调的需要，有机地联系起来，把人们的生产、科研或经济活动有效地组织起来，应用数学方法及计算技术，对系统的构成要素，组织结构，信息交换和反馈控制等功能进行分析、设计、制造和服务，从而达到最优设计、最优控制和最优管理的目标，以便最充分地发挥人力、物力的潜力，通过各种组织管理技术，使局部和整体之间的关系协调配合，使人类能建立一个好的系统，管理好一个系统，促使社会进步，更好地利用自然，为促进社会精神文明和物质文明两方面的建设服务。
系统工程既是一类工程技术的总称，它可以分成许多不同的门类。根据表2—1对系统的分类，应用不同门类人造系统及混系统的系统工程，称作某某门类系统工程。例如用于研究战争、指挥战争的叫做军事系统工程；用于规划国民经济发展计划及管理国民经济发展计划的叫社会经济工程系统；用于规划地质找矿工作及管理地质找矿工作的叫地质找矿工程系统等。
一个门类的系统工程，因系统的大小即级别不同而内容不同，但其主要之点则一样。例如在个人找矿时代，一个找矿者要想找到矿，除了运气以外，其工作步骤应该是：
第一步：收集信息，了解社会上要什么矿，到哪里可能找到这种矿，并将这些信息储存在他的大脑中（信息库）。
第二步：作出一个具体行动的设想，并根据这个设想，筹集资金，备好设备，包括罗盘、锤子及放大镜等，如果是找放射性矿，还应有一个放射性测量仪。
第三步：去事先规划好的地区，收集待找矿产可能存在的信息，包括访问牧民、自己亲自去岩石出露地区观察及沿山谷、河沟和山坡寻找转石等。
第四步：根据所获得的信息，规划下一步的工作，例如发现了待找矿的转石，下一步工作就是追踪转石，直到发现露头。这就是根据反馈的信息及时调整下一步的找矿行动。
上述四步工作，都是在一个人的大脑指挥下进行的，反应快，也不存在配合的问题。如果不是一个人找矿，而是一个地质队找矿，基本工作还是上述四步，但每步工作的内容则复杂多了。例如为了收集待找矿产存在的信息，要收集工作地区过去的地质及物化探资料，要作地表地质调查、物探、化探及山地工程等。这就涉及不同工种的配合，资金的筹措及运用，设备的选购及维修，资料的处理、解译、储存及输送等一系列问题。在这种情况下，一个人的大脑就不够用了，而要用到一组人，这组人用系统工程来指挥找矿工作。
现在，系统工程已发展到解决各种复杂的社会技术系统和社会经济系统的最优控制、最优管理阶段即巨系统中的应用。例如跨国的北欧电网，网内有水电、火电和核电等多种形式能源。这种复杂的电力系统与电力厂的设计需要上百种专业的配合，需要综合考虑各国的自然地理、工业布局、能源条件、环境保护、以及人口的状态和分布等复杂因素，才能提出最合理的规划和设计布局。如果规划和设计布局存在问题，这个系统建成以后就有先天不足的问题，即使每个发电厂都造得很好，也不能解决这个问题。
二、系统工程的目的及中心问题
从上述简单的讨论中可以看出，系统工程的目的是使系统规划好、设计好、建设好及管理好，因此，其中心问题是系统的最优化问题。
最优化不是绝对意义下的最好，而是指在给定条件下能得到的最好结果。这种结果不会自动产生，而是要经过人们的努力工作才能得到。在以体力劳动创造社会财富为主的时代，努力工作意味着强体力劳动。现在，在以脑力劳动创造社会财富为主的时代，努力工作则意味着紧张的脑力劳动。科教兴国，其道理即在此。因此，努力工作不仅意味着勤奋工作，而且意味着努力学习，不仅学习好专业知识，而且要学习信息论、系统论及控制论等横向技术知识，不仅要学科学技术知识及基础理论知识，而且要学习自然辩证法及历史唯物论等马克思哲学思想。有造就的科技专家都具有朴素的辩证唯物主义世界观，学习马克思的哲学则将使这些有成就的科技专家从具有朴素的辩证唯物主义世界观变为自觉的辩证唯物主义者，这对他们在科技工作中取得更大的成就会有帮助的。
由于系统的最优化是在给定条件下求得最好的结果，因此，最优化的内容可分作两方面，第一方面是充分利用现有的条件进行工作，第二方面是改变现在的条件，建立更有利于工作的条件。例如一个工厂，建立一个好的规章制度，充分利用现有设备及人力，把生产搞好。另一方面，则要筹集（包括积累）资金，引进新技术、新设备，培训工人及技术人员，大的企业，则应自己研究技术，研制新设备，使工厂总是处于不断的发展之中，站在使用最新生产技术的企业的行列中，在市场竞争中立于不败之地。
系统的最优化，要求其全部要素最优化。要素最优化的目的是保证系统的最优化，因此，系统的最优化是要素最优化的先决条件，它决定要素最优化的目标及方案。例如，国外许多大企业实行分层决策，分层管理，其道理即在此。
为了使系统的最优化，可能要取消某个要素，新增某个要素。常见的情况是，由于科学技术的进步，工矿企业不得不采用新技术，有的工种要建立和发展，有的工种要限制发展以至淘汰，企业内部的组成和结构也相应的发生变化。所以要素本身的最优化也包括其本身的消失而不是发展。这点，对地质找矿工作也是如此。有关这方面的问题，将在第十一章有关信息技术在地质找矿中的应用中详细讨论。
系统的最优化意味着一个人造系统总是在不断发展，由于一个具体人造系统又是一个更大系统的子系统，因而这个人造系统的发展包含它的被淘汰。这就是新陈代谢，不仅生物界如此，人造系统也如此。国家作为一个人造系统，其发展前途是作为一个大同世界的子系统，一个局部地区的管理机构，功能和现在将大不一样。科学技术的发展，使人们之间的距离缩小，共同利益增长促进局部利益增长的作用越来越大，人们管理大系统的能力增强，社会经济体系的范围将逐步扩大，如目前世界上地区性的经济合作，乃是一种不可避免的发展趋势。
三、系统工程的理论方法
系统工程所以能解决复杂的系统问题，得力于它有广泛的理论方法。这些理论方法使各门类的系统工程得以定量化，求得最优化的数字解。它包括运筹学、概率论、数理统计、模糊数学、控制论、信息论、大系统理论、经济计量学等。按照钱学森的意见，运筹学的具体内容包括线性规划论、非线性规划论、博弈论、排队论、搜索论、库存论、决策论及可靠性论等。因此，这里的运筹学已不是原来意义上的运筹学了。由于这些理论方法涉及许多数学问题，就不在此叙述。有兴趣的读者，可参阅有关专著。
系统工程是为了最好地实现系统的目的，对系统的组成要素、组织结构、信息流、控制机构等进行分析研究的科学方法。它运用各种组织管理技术，使系统的整体与局部之间的关系协调和相互配合，实现总体的最优运行。系统工程不同于一般的传统工程学，它所研究的对象不限于特定的工程物质对象，而是任何一种系统。它是在现代科学技术基础之上发展起来的一门跨学科的边缘学科。
主要特点
系统工程方法的主要特点是：一、把研究对象作为一个整体来分析，分析总体中各个部分之间的相互联系和相互制约关系，使总体中的各个部分相互协调配合，服从整体优化要求在分析局部问题时，是从整体协调的需要出发，选择优化方案，综合评价系统的效果二、综合运用各种科学管理的技术和方法，定性分析和定量分析相结合三、对系统的外部环境和变化规律进行分析，分析它们对系统的影响，使系统适应外部环境的变化。
系统工程与一般工程技术的区别
【什么叫系统工程】系统工程与一般工程技术的区别是：系统工程不仅研究物质系统，也研究非物质系统，如教育、文化、新闻宣传等系统，应用广泛而一般工程技术以具体的物质系统为对象。系统工程从全局、整体上处理系统。要以系统论、控制论、信息论为理论基础，又必须具备每一类系统工程的专业理论而一般工程技术主要处理具体技术门类，以专业理论为主。系统工程工作者是系统工程师，是决策人的委托人、参谋、助手，为社会服务而一般工程师是专门技术人员。二者有不同的业务素质要求。