系统工程方法论张鹏

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1、第二章系统工程方法论主要内容：1.系统工程的学科基础；2.西方系统工程方法论的发展；3.系统分析的原理及其应用；4系统工程方法论的新探素。学习重点：系统工程的学科基础；掌握几种典型的系统工程方法论；系统分析的应用。第一节系统工程的学科基础系统工程学科性质：在科学技术体系结构中，系统工程属于工程技术，是一门新兴的交叉学科。第一节系统工程的学科基础系统工程与一般工程比较的特点：研究的对象广泛，包括人类社会、生态环境、自然现象和组织管理等；系统工程是一门跨学科的边缘学科；在处理复杂的大系统时，常采用定性分析和定量计算相结合的方法。第一节系统工程的学科基础系统工程的发展：“孙子兵法”;四川都江堰工程

2、;系统工程的萌芽时期可追溯到20世纪初的F.W.泰勒(F.W.Taylor）系统;1940年，丹麦哥本哈根电话公司的厄兰（A.K.Erlang）和美国贝尔电话公司的莫利纳(E.C.Molina)将研制自动交换机的工作划分为规划、研究、开发、应用和通用工程五个阶段，提出排队论。系统工程的发展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，产生了运筹学；战后迅速扩展到一般经营管理方面；如“曼哈顿工程”。1945年,美国军部建立兰德公司(Rand),总结开发了许多系统数学分析法,奠定了今天系统工程的基础。1957年,美国学者顾杰(H.G

3、oode)和马可尔(R.Machol)合著《系统工程学》(SystemsEngineering),理论上首次总结。系统工程的发展60年代，电子计算机的普及，提供了强有力的运算工具和信息处理手段,系统工程在各领域开始形成独立的解决问题的体系,扩大了理论和实践的影响范围。历时11年的“阿波罗登月计划”成功,引起了人们对系统工程的广泛关注。70年代以来,系统工程得到迅速的普及与发展,各大专院校开设系统工程课程,各国成立系统工程研究所。系统工程在我国的发展20世纪50年代,中科院钱学森、许志国教授创导下，建立第一个运筹学小组。60年代著名数学家华罗庚大力推广优选法、统筹法；系统工程在国防武器装备研制

4、方面取得显著成效。1980年成立中国系统工程学会，系统工程在各个领域广泛应用并取得了许多成果。第一节系统工程的学科基础系统论、信息论、控制论（简称三论）、运筹学是系统科学的重要理论基础及工具。三论为系统科学的发展注入了新的思想，运筹学提供了定量分析的工具。第一节系统工程的学科基础一、控制论(cybernetics)1控制论的产生与发展1947年诺伯特·维纳创立的控制论（Cybernetics）是一门研究系统控制的学科。维纳于1948年出版了《控制论》一书，他对控制论的定义是“关于在动物和机器中控制和通讯的科学”第一节系统工程的学科基础维纳的《控制论》阐明了两个基本观念：一个是一切有生命、无生

5、命的系统都是信息系统；另一个是一切有生命、无生命的系统都是控制系统。第一节系统工程的学科基础2控制论经过了三个时期：(1)20世纪40年代末至50年代是第一时期，即经典控制理论时期;(2)20世纪60年代是第二时期，即现代控制理论时期;(3)20世纪70年代是第三时期，即大系统控制理论时期。第一节系统工程的学科基础3.控制论的核心问题是信息的提取、处理、传播、存储和利用等一般问题。第一节系统工程的学科基础4.控制论的基本概念(1)控制系统的构成控制系统是由施控器、受控器和控制作用的传递者组成(2)系统的稳定性第一类稳定性是指当外界变化不致使系统发生显著变化；第二类稳定性是指当系统所受到干扰偏

6、离正常的状态时，在干扰消失后自动恢复其正常状态第一节系统工程的学科基础二、信息论(informationtheory)1信息论的产生与发展信息论的研究始于1948年申农在贝尔系统技术杂志上发表的著名长篇论文《通信的数学理论》,及1949年发表的续篇《噪声下的通信》标志信息论的产生。第一节系统工程的学科基础2信息论的定义信息论是利用数学方法研究信息传输和信息处理一般规律的一门科学，是现代通信科学技术、现代计算机技术的理论基石之一。第一节系统工程的学科基础信息的特点（1）信息源于运动，无运动则无信息；（2）信息可以被感知、处理和利用，其符合人们认识事物的规律；（3）信息具有知识秉性，它能用以消除

7、人们对事物运动状态或存在方式的认识上的不确定性。第一节系统工程的学科基础信息的特点（4）信息依赖于物质而存在并在物质上传递、存储；（5）信息的使用价值具有相对性；（6）信息具有时效性；（7）信息不守恒。第一节系统工程的学科基础三、一般系统论1.一般系统论的产生美籍奥地利生物学家冯.贝朗菲在1945年《关于一般系统论》的发表，成为系统论的形成和发展。第一节系统工程的学科基础2.一般系统论的特点(1)系统整体性；