合肥工业大学系统工程导论第1章 绪论

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1、第1章绪论在客观世界中，“系统”这一概念可以说是无处不在，例如自动控制系统、企业生产管理系统、教育系统、生态系统等，其规模有大有小。随着社会的发展，系统的复杂性也日益增加，在这种情况下，“系统工程”也就应运而生且不断发展。那么，什么是系统？什么是系统工程？这是我们应该首先明确的两个最基本的概念。一、系统1.系统的定义系统这个词来自拉丁语的Systema，含有“群”与“集合”的意思。关于系统的定义，多种多样，但是目前还没有形成统一的定论。例如，一般系统论的创始人，贝塔朗菲（L.V.Bertalanffy）把“系统”定义为“相互作

2、用诸要素的综合体”。美国著名学者阿柯夫（R.L.Ackoff）认为：“系统是由两个或两个以上相互联系的任何种类的要素所构成的集合”。钱学森等学者对系统的定义是，“系统是由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合成的、具有特定功能的有机整体”。因此，系统可定义为具有一定功能的、相互间具有有机联系的、由许多要素或构成部分组成的整体。2.系统的特征尽管关于系统的定义表述各不相同，但是上述定义中都表明了系统的三个基本特征：（1）系统是由元素所组成的；（2）元素间具有相互影响、相互作用、相互依赖的元素关系；（3）由元素及元素间关系构成的整体

3、具有特定的功能。3.系统的分类系统的种类纷繁多样，则我们可以从不同的角度对其进行分类：（1）自然系统和人造系统原始的系统都是自然系统，如天体、海洋、生态系统等。而人造系统都是存在于自然系统之中的，如人造卫星、海运船只、机械设备等。系统工程所研究的对象，大多是既包含人造系统又包含自然系统的复合系统。从系统的观点来说，对系统的分析应是自上而下地进行而不是自下而上。例如，研究系统与所处环境，环境是最上一级，先注意系统对环境的影响，然后再进行系统本身的研究。（2）实体系统和抽象（概念）系统所谓实体系统，是指以物理状态的存在作为组成要素

4、的系统，这些实体占有一定空间，如自然界的矿物、生物，生产部门的机械设备、原始材料等。与实体系统相对应的是抽象系统，它是由概念、原理、假说、方法、计划、制度等非物质实体构成的系统，如管理、法制、教育、文化系统等。近年来，逐渐将抽象系统称之为软科学系统，并日益受到重视。（3）静态系统和动态系统系统的静和动是相对的。从某种意义上说，可以认为在宏观上没有活动部分的结构系统或相对静止的结构系统为静态系统，例如大桥、公路、房屋等。而动态系统是指既有静态实体又有活动部分的系统，例如学校就是一个动态系统，它不仅有建筑物，还有教师和学生。（4）

5、开放系统和封闭系统封闭系统是一个与外界无明显联系的系统，不管外部环境有什么变化，封闭系统仍表现为其内部稳定的均衡特性。例如，密闭罐中的化学反应系统就是一个封闭系统的实例。开放系统是指在系统边界上与环境有信息、物质和能量交互作用的系统。例如商业系统、生产系统或生态系统，这些都是开放系统。二、系统工程-1-4-1.系统科学体系系统工程属于系统科学的学科范畴。所谓系统科学，是指依据系统思想建立的完整科学体系。按照钱学森的观点，它包含“基础科学、技术科学和工程技术”三个层次。其中基础科学是指系统科学的理论基础——系统学；技术科学是指系

6、统科学的技术基础——运筹学、控制理论和信息理论；工程技术是指系统科学的应用技术——系统工程。所以，系统工程在系统科学的学科体系结构中处在工程技术层次。2.系统工程的发展历史系统工程作为一门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却可以追溯到远古时代。例如，在我国，早在战国时期，秦国太守李冰父子主持修建了四川都江堰工程，巧妙地将分洪、引水和诽沙结合起来，使各部分组成一个整体，实现了防洪、灌溉、行舟、漂木等多种功能，具有朴素的系统概念。在西方，亚里士多德提出的“整体大于各部分的总和”的观点，更是具备了系统论的基

7、本思想。在近代，随着科学技术的发展，特别是计算机技术的出现和广泛使用，使系统工程在世界范围内迅速发展起来，许多国家有不少成功的重大研究成果。第一次提出“系统工程”一词的是1940年在美国贝尔电话公司试验室工作的莫利纳（E.C.Molina）和在丹麦哥本哈根电话公司工作的厄朗（A.K.Erlang），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，还要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，从而推动了电

8、话事业的飞速发展。在第二次世界大战期间，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，应用系统工程的方法，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。1945年，美国建立了兰德公