系统工程的原理和方法_系统工程有哪些

背景

1.科技飞速进步和社会生产力的巨大提高使得“空间便狭窄”、“时间相对缩短”

2.大工程、大科学、大经济出现：

“只见森林、不见树木”—>”只见树木，不见森林”——>”既见树木又见森林“

• 原本不相关的事物联系起来
• 各种系统性问题的解决需要综合运用多学科的知识和各种专业技术的成果

研究对象变成了“系统”，产生了从“系统”角度来分析、解决问题的观点、理论、方法、手段，这就是系统工程。

一.系统

（一）系统的定义

系统是由相互作用和相互依赖的若干组成部分（元素）结合成的具有特定功能的有机整体，记为

S=<E,R>

要点：

1）系统是由若干元素组成的

2）这些元素之间是相互作用和相互依赖的

3）系统作为一个整体具有特定的功能。

组成要素：物质、能量、信息

（二）系统的基本特性

目的性、相关性、层次性、适应性、整体性

1.整体性(要整体的去看待)：

·组成部分不具备的整体功能

·体现整体大于部分功能之和1+1>2

2.层次性：

任何一个系统都可以分解为一系列的不同层次的子系统，而它本身又是它所从属的一个更大系统的子系统。

 3.相关性

组成系统的要素是相互联系、相互作用的。一个系统的各个子系统之间具有密切的关系，是相互影响、相互制约、相互作用的，真乃牵一发而动全身，所以要求系统内的各个子系统应根据整体目标，提高系统整体运行的效果。

4.目的性

系统都具有某种目的，为达到既定目的，系统都具有一定的功能。系统的目的一般用更具体的目标来体现，往往需要用一个目标体系来描述系统的目标，目标体系中各个子目标之间有时候是相互矛盾的，为此，要从系统整体出发，力求获得全局最优的效果，这就要求在矛盾的子目标之间做好协调工作，寻求平衡或这种方案。

5.适应性

任何一个系统都存在于一定的环境之中，因此外界环境的变化必然会引起系统内部各要素的变化，不能适应环境变化的系统是没有生命力的，只有能够经常与外界环境保持最优适应状态的系统，才是具有不断发展势头的理想系统。“适者生存，不适者亡”，生物的进化与淘汰，说明系统的适应性是极其重要的。

（三）系统的分类

 开放系统与封闭系统：

• ·开发系统是指与其环境之间由物质、能量或信息交换的系统，封闭系统则相反，既系统与环境相互隔绝，他们之间没有任何物质、能量和信息交换。照此定义，可把封闭系统当成与环境完全隔绝的孤立系统。
• 开放系统还可进一步区分为：只有能量交换的系统，同时进行物质、能量交换的系统和物质、能量、信息开放的系统。

（四）系统的结构与功能

• 系统内部各要素相互联系和相互作用的方式或秩序称为系统的结构
• 系统与外部环境相互联系和相互作用过程的秩序和能力称为系统的功能
• 系统功能的外部表现称为系统的行为

•  系统都有结构和功能，系统是结构和功能的统一体
• 系统结构和运行环境决定系统功能
• 系统的结构与功能之间不存在必然的一一对应关系

二.系统工程

（一）系统工程的定义

钱学森：系统工程是组织管理系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用的科学方法。简言之“系统工程是一门组织管理的技术”

系统工程即是一个技术过程，又是一个管理过程

• 技术过程：需求分析、系统分析、方案设计、实验、集成、效验、验证等活动。
• 管理过程：计划、需求管理、接口、配置管理、风险管理、数据管理、技术评估、决策分析等活动。

研究对象：大型复杂的人工系统和复合系统；

研究内容：组织协调，使各要素为整体目标发挥作用；

研究目的：系统整体目标最优化。

系统工程是一门现代化的组织管理技术

（二）系统工程的特点

1.研究方法整体化–系统性：

系统工程研究问题，总是把研究对象和研究过程看作一个整体，从整体出发考虑局部，要求系统的局部服从整体，同时又要兼顾和妥善处理局部之间的关系，而且系统本身还要与它所从属的更大的S相适应，这样才能保障系统总体效果最优。

2.处理关系协调化–关联性

用系统工程方法分析和处理问题，不仅要考虑系统内部部分与部分之间、部分与整体之间、系统与环境之间的相关关系，而且要协调处理好这些关系，使其达到密切配合、相辅相成。

3.科技应用综合化–交叉性

系统工程以大型复杂系统为研究对象，涉及的因素众多。涉及的学科领域广泛，因此系统工程分析和解决问题时必须综合运用社会科学、自然科学、工程技术的各门学科和各种技术领域的成就，以博采众长、集思广益，充分发挥跨学科、跨行业、跨部门的综合优势。

4.追求目标的最优化–满意性

系统工程是实现系统最优化的组织管理技术，因此系统工程不仅提出最优的系统目标，采用目标导向的方法寻求实现系统目标的可行方案，而且还要运用一系列最优化技术从可行方案中选择出社会认可、经济合算、技术先进、时间最省、系统总体效益最好的最优方案付诸实施。

5.处理问题定量化

系统工程通常要建立其描述系统结构及其功能关系的各种定性定量的数学模型，并采用优化、仿真、模拟等方法，借助于计算机手段，对系统的各种参数及性能进行计算，最后根据评价准则以选择能够最优化实现目标的系统方案。

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