系统工程

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2024年1月22日发(作者：)

系统工程

摘要：系统工程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。本文介绍了系统工程的产生和发展，系统工程所包含的学科，以及应用系统工程解决社会生产生活中的问题。

关键字：系统工程 学科 生活

1. 系统工程的产生

系统工程作为一间科学技术虽然形成于本世纪中叶，但系统工程的思想方法和实际应用可追溯到远古时代。中华民族的祖先在了解和改造自然的辛勤实践和大量的社会活动中，早有许多朴素的系统概念和应用实例。

早春秋时期，就有著名的军事家孙武写出了《孙子兵法》，指出战争中的战略和策略问题，如进攻与防御、速决和持久、分散和集中等之间的相互依存和相互制约的关系，并依此筹划战争的对策，以取得战争的胜利。

在近代，"系统工程"这一名词是1940年美国贝尔试验室的莫利纳和厄朗提出来的，他们在研制电话自动交换机时，意识到不能只注意电话机和交换台设备技术的研究，还耍从通信网络的总体上进行研究。他们把研制工作分为规划、研究、开发、应用和通用工程等 五个阶段，以后又提出了排队论原理，并应用到电话通信网络系统中，推动了电话事业的飞速发展。

2. 系统工程的发展

系统工程发展的萌芽时期可追溯到本世纪初的泰勒系统，为了提高工效，泰勒研究了合理工序和工人活动的关系，探索了管理的规律，1911年他的《科学管理的原理》一书问世后，工业界出现了"泰勒系统"。在第二次世界大战时期，一些科学工作者以大规模军事行动为对象，提出了解决战争问题的一些决策和对策的方法和工程手段，出现了运筹学。当时英国为防御德国的突然空袭，研究了雷达报警系统和飞机降落排队系统，取得了很多战果。在这一时期中，英、美等

国在反潜、反空袭、商船护航、布置水雷等项军事行动中，应用了系统工程方法，取得了良好的效果。

1940年至1945年，美国制造原子弹的曼哈顿计划，由于应用了系统工程方法进行协调，在较短的时间内取得了成功。

50年代后期和60年代中期，美国为改变空间技术落后于苏联的局面，先后制定和执行了北极星导弹核潜艇计划和阿波罗登月计划，这些都是系统工程在国防科研中取得成果的著名范例。

在我国，1956年，中国科学院在钱学森教授的领导下，建立了第一个运筹学小组；60年代，著名数学家华罗庚大力推广了统筹法、优选法；与此同时，在著名科学家钱学森领导下，在导弹等现代化武器的总体设计组织方面，取得了丰富经验，国防尖端科研取得显著成效。1977年以来，系统工程的推广和应用出现了新局面，1980年成立了中国系统工程学会，与国际系统工程界进行了广泛的学术交流。近年来，系统工程在各个领域都取得了许多成果。

3. 系统工程包含的学科

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至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。

4. 系统工程的应用

系统工程是从整体出发合理开发、设计、实施和运用系统科学的工程技术。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。60年代我国在进行导弹研制的过程中也开始 应用系统工程技术。到了70、80年代系统工程技术开

始渗透到社会、经济、自然等各个领域，逐步分解为工程系统工程、企业系统工程、经济系统工程、区域规划系统工程、环境生态系统工程、能源系统工程、水资源系统工程、农业系统工程、人口系统工程等，成为研究复杂系统的一种行之有效的技术手段。系统工程的应用十分广泛，主要有：

（1）工程系统：研究大型工程项目的规划、设计、制造和运行。

（2）社会系统：研究整个国家和社会系统的运行、管理问题。

（3）经济系统：研究宏观经济发展战略、经济目标体系、宏观经济政策，进入投入产出分析等。

（4）农业系统：研究农业发展战略、农业结构、农业综合规划等。

（5）企业系统：研究工业结构、市场预测、新产品开发、生产管理系统、全面质量管理系统等。

（6）科学技术管理系统：研究科学技术发展战略、预测、规划和评价等。

（7）军事系统：研究国防总体战略、作战模拟、情报通讯指挥系统、参谋指挥系统和后勤保障系统等。

（8）环境生态系统：研究环境系统和生态系统的规划、建设、治理等。

（9）人才开发系统：研究人才需求预测、人才结构分布、教育规划、智力投资等。

（10）运输系统：研究铁路、公路、航运、空运等的运输规划、调度系统、运输效益分析、城市交通网络优化模型等。

（11）能源系统：研究能源合理利用结构、能源需求预测、能源发展战略等。

（12）区域规划系统：研究区域人口、经济协调发展规划、区域资源最优利用、区域经济结构等。

5.系统工程最新的发展

当前，系统科学和系统工程研究的主要领域有：复杂系统结构和功能的涌现

机制及其演化、进化规律；复杂群体系统的行为机制、建模、模拟与调控；复杂

网络的结构功能性质及其应用；复杂性研究方法及方法论；复杂系统的计算机仿

真和模拟；复杂网络的结构功能性质及其应用；复杂性研究方法及方法论；复杂

系统的计算机仿真和模拟；大型集成系统的体系结构；面向复杂任务的规划、调

度与决策的理论及方法；复杂供应链系统的理论及应用研究等。

通过对系统思想、系统工程方法论、系统工程方法、相应技术发展脉络的分析，可以梳理出系统学科整体、动态发展的过程。 在人类科学技术不断发展的促进作用下，系统思想由早期的朴素思想，逐步发展为以复杂系统为熏点研究对象的科学化、理论化的思想体系。在系统思想的指引下，系统工程方法论也经历了一个不断发展和丰富的过程，即由以定性分析为主到以定量分析为主再到从定性到定量的综合集成方法的过程，这与系统思想发展所体现的规律是一致的。此外，系统工程方法的发展经历了硬系统方法、软系统方法、批判系统方法、整合系统方法的过程，它的发展也符合方法论由单到综合的过程。系统工程所使用的技术由系统工程学科发展所推动，同时，当其运用于实践中时又促进新的系统思想的产生。综合而言，系统工程学科正是在这种互相促进的动态发展过程中不断向前迈进。 由系统工程方法的发展脉络去探寻其未来发展的趋势， 从而明确系统工程方法的改进目标，是以上分析的最终目的。就宏观层面，整合型方法的研究应该加强，未来的方法应用不再是局限于某一模型或算法，而是针对不同系统类型的整合使用。 此外，随着神经网络、遗传算法这些仿生系统方法在实践中的成功运用，可以预料，以人工智能为主的生物方法必将在深度与广度上有新的突破

参考文献

【1】 胡保生，彭勤科. 系统工程原理与应用. 北京：化学工业出版社.2007

【2】 汪应洛. 系统工程. 北京：国防工业出版社.2004

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