系统工程systems engineering

运用现代系统理论和方法研究系统的开发、组织、管理与评价，使系统更好地实现预期目标的工程技术。有时也称系统分析。应用于社会、经济和工程技术的各个方面就形成各专业系统工程，如农业系统工程、军事系统工程等。
20世纪40年代美国贝尔电话公司在发展微波通讯网络时首先应用系统的方法，并提出了“系统工程”这个名词。第二次世界大战期间为对付德国飞机轰炸，英国于1940年8月建立了世界上第一个按系统观点，用运筹学方法分析和研究作战问题的小组。1942年3月美国建立了类似组织。两国在反潜艇、反空袭、商船护航、布置水雷等军事行动中应用运筹学方法，取得了良好效果。美国组织一万五千多人参加研制原子弹的曼哈顿计划的顺利实现是系统工程的成功实践。1957年美国学者古德(H. Goode)和迈克尔(R. E.Machol)出版《系统工程》(Systems Engineering)。1964年美国召开首次系统工程年会，在美国宾夕法尼亚大学和亚利桑那大学先后建立系统工程专业和系，设置系统工程学的学位。此后，系统工程迅速应用于社会、经济、政治、技术、生态等各个方面。
1969年美国学者霍尔(A. D. Hall)提出系统工程的三维结构即时间维、逻辑维和知识维（见图）。时间维表示系统工程工作从规划到更新的各阶段。逻辑维表示系统工程每一阶段要经历的步骤。知识维表示完成上述各阶段、各步骤所需要的专业知识和技术素养。
1972年10月美、苏等12国的有关科学部门组成国际应用系统分析研究所(International Institute ofApplied System Analysis，简称IIASA)，总部设在奥地利的维也纳。
系统工程在中国的发展开始于1956年中国科学院力学研究所建立中国第一个运筹学研究组。60年代初华罗庚教授在中国推广“统筹法”，取得显著成就。中国国防科研部门建立了“总体设计部”，运用计划协调技术组织研制工作，开始有组织地应用系统工程的理论和方法。1978年9月钱学森等在《文汇报》发表文章《组织管理的技术——系统工程》。1979年10月国防科委、中国科学院等单位在北京举行系统工程学术交流会。这次会上，钱学森、关肇直等21位学者联合倡议成立中国系统工程学会。1980年11月中国系统工程学会成立，钱学森、薛暮桥任名誉理事长，关肇直任理事长。出版会刊《系统工程理论与实践》。先后在一些院校设立了系统工程专业。1980年中国科学院系统科学研究所成立。1980年下半年举办全国性的系统工程广播讲座和电视讲座。1988年7月中国系统工程学会与国际应用系统研究所发起，中国系统工程学会主办了第一届国际系统科学与系统工程会议。

霍尔三维结构图

系统工程systems engineering

以总体最优为目标，对大型复杂系统进行分析和设计的综合性科学技术。包括系统分析和系统设计两个方面。系统是由若干个相互联系、相互影响的、具有特定功能的有机整体组成。在大型复杂系统中，其组成部分往往包括人、各种机械设备和环境因素。系统分析是在特定的约束条件下，对已有能完成指定任务的不同系统进行全面的定性和定量分析，通过对比按确定的目标(如最大经济效益、最少劳力、最少资金、最少能量等)从中选出最佳系统的方法。系统设计则是根据需要设计一个新的系统，并通过对设计方案的分析、反复修改和优化，确定最佳方案并付诸实施。
沿革 古希腊哲学家德谟克利特(Demokritus)在他的《世界大系统》一书中，最早提出“系统”的概念。中国约在公元前250年，由李冰父子主持修建的都江堰水利工程，就是古代一项巨大的系统工程。近代系统工程萌芽于20世纪30年代。奥地利生物学家贝塔兰菲(Von Bertalanffy)提出“一般系统论，主张从整体、从单元的普遍联系上去认识客观世界。40年代初，美国贝尔电话公司实验室首先采用“系统工程”一词。1957年在美国出版的第一本《系统工程学》，初步奠定了系统工程学科的基础。中国在1979年成立了系统工程学会。1980年创办了《系统工程理论与实践》刊物。
理论基础 是现代数学方法，特别是运筹学、概率论和数理统计等。此外还涉及哲学、经济学、管理科学、控制论、工效学、试验和模拟技术等学科，以及运用系统工程的相关技术学科，如机械学、农学等。电子计算机为进行系统工程的大量复杂运算提供了必要的工具。
基本程序 一项系统工程通常要经历规划、拟定方案、研制、生产、安装、运行和更新阶段。而在每一阶段大体要完成以下基本程序：❶搜集资料和数据，掌握历史、现状和发展趋势；
❷确定系统的目标；
❸系统综合，使整个系统概念化、条理化；
❹系统分析，根据系统内部的相互关系建立数学模型；
❺运用数学模型使系统优化或选出最佳系统；
❻作出决策；
❼实施并在实施过程中不断修改和完善。
在农业机械化领域，大至一个国家或地区发展农业机械化的规划或预测，小至机器性能或结构参数的优化选择，都可运用系统工程的方法解决。各国实际应用的项目如：一个地区或一个农场机器系统的选择，玉米生产、大豆生产、黄瓜生产、棉花收获等机器系统，太阳能取暖系统，谷物干燥系统，奶牛场废料处理系统，干草生产系统，肉畜生产系统等。

系统工程

系统工程systems engineering

在系统思想指导下，对系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用等进行组织管理，使系统整体最佳地实现预期目标的一种科学方法。它是在运筹学、控制论、信息论、模糊数学、计算机技术和现代管理科学等的基础上相互渗透而发展起来的一门新兴的边缘科学。其基本特点是把系统作为一个整体，综合应用各种科学技术，定性分析和定量分析紧密结合，实现系统的模型化和最优化。工作程序大体是：提出一个系统的目标和要求；根据目标和要求进行系统设计，建立系统模型；评价比较系统设计方案；进行系统选择，选出最优方案；最后综合成一个最佳的能协调运转的实际系统。系统工程已应用于社会经济和工程技术各个方面，形成了各个专业的系统工程，如农业系统工程、宏观经济系统工程、军事系统工程、环境系统工程、企业系统工程等。

系统工程

从根本上说，“系统工程的思想和方法，是千百年来人们生产实践的总结”。在人类历史上，人们在从事复杂的建设时，已经开始摸索并运用了系统工程的一些方法。系统工程这一术语，是1940年由美国的贝尔电话公司提出来的。美国贝尔电话公司在发展微波通讯网络时，为了缩短科学发明和投入应用的时间，在全国电讯网络中采取了新技术，从而提出了“系统工程”的名称。第二次世界大战后，系统工程被广泛运用于战略研究并迅速推广到电子、通讯、交通等领域。1945年，美国军部设立了兰德公司，研制出各种高水平的系统的数学解析方法，并在各种系统的研制中获得了许多成果。美国在国防系统和产品开发的研究中，提炼出了大规模系统的分析和设计方法，从而形成了现代系统工程的基础。1950年，美国麻省理工学院试验了系统工程的教育。1954年，美国范·帕拉克大学开设了一门“工程分析”课程，以培养学生运用系统工程基本理论创造性地解决各类问题的能力。1957年，美国人古德与迈克尔出版了《系统工程学》 一书，他们将一类对象作为系统进行研制、分析和处理的技术概括为系统工程，这一专著的出现标志着这门新兴科学的产生。1965年，美国出版的《系统工程学手册》 一书，较详细地阐述了系统工程的方法论、系统环境、系统元件、系统理论、系统技术和系统教学等，较全面地概括了系统工程的研究范围，从而使这门学科日趋成熟。自此以后，系统工程在全世界范围内被公认为是一门先进的科学方法，并在许多工业先进国家得到了应用和发展。虽然发展道路各有特点，例如，美国是由运筹学基础发展起来的，日本从美国大量引入系统工程理论通过质量管理而发展，前苏联则是着眼于控制论而发展系统工程，但目标是一致的，即采用科学管理方法与技术，谋求系统总体的最优化。
70年代以来，随着系统工程这门工程技术的蓬勃发展，更扩大了系统科学的应用范围，加速促使它成为多科群的一门基础科学。系统工程的方法——运筹学（或系统分析）、手段——计算机和理论基础——系统论与信息论，早在50年代中期就已经传播到我国，尤以计算机和运筹学的发展为迅速。例如，在1958—1959年间，将运筹学广泛应用到交通运输、水库调度等许多领域，并且结合我国国情创造出图上作业法和统筹法等许多行之有效的简易方法。但是从总的方面来看，由于受到某种思潮的束缚，自从1957年出现系统工程学以后20年来，对于我国搞理论工作的同志或搞生产实际工作的同志却没有引起反响，当然更谈不上把它运用到企业管理方面。粉碎“四人帮”后，1977年开始，系统工程在我国的推广和应用出现了新局面，有关系统工程的学术会议频频召开，相应的研究机构陆续成立，在一些大专院校广泛开设了这方面课程，并通过广播、电视、学术刊物大量传播了系统工程学及其在国民经济中应用的报导。近年来，国内一些工业企业已开始用计算机来建立管理信息系统，并取得了显著成效。在1978年9月，钱学森等同志提出了利用系统思想把运筹学和管理科学统一起来的见解，提出了系统工程是组织管理技术的思想。我国科技工作者已经逐步认识到：系统工程同现代化建设各个领域的组织工作是紧密联系在一起的。目前迫切需要从社会主义建设整体出发，全面规划，统筹安排，力求用有限的资金和先进的技术，实现宏伟的四个现代化的历史任务。毫无疑问，这具有十分重要的现实意义。
什么是系统工程呢？ 系统工程不仅是一门综合性很强的技术科学，也是一门组织管理技术。它以系统特别是复杂系统为研究对象，以系统理论和方法去开发、创造人们所需要的各种系统，或者对已有的系统进行改造和管理，使之能够更好地按照人们的意愿进行工作。系统工程作为当代正处在发展和逐步完善的新兴科学，对其定义和范围，国内外至今没有统一的看法。不同领域的学者，从各自的背景和不同角度出发，对系统工程自然会有不同的理解。日本学者三浦武雄，在1977年《现代系统工程学概念》 一书中指出：“系统工程与其他工程不同之点在于它是跨越许多学科的科学，而且是填补这些学科边界空白的一种边缘科学。因为系统工程的目的是研究系统，而系统不仅涉及到工程学的领域，还涉及到社会、经济和政治等领域。为了适当解决这些领域的问题，除了需要某些纵向技术以外，还要有一种技术从横的方向把它们组织起来，这种横向技术就是系统工程。亦即，研究系统所需的思想、技术、手法和理论等体系化的总称”。我国著名学者钱学森等同志，在《组织管理的技术——系统工程》 一文中则认为“‘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，是一种对所有系统都具有普遍意义的科学方法”。在这里，明确地表述了三层意义：系统工程属于工程技术，主要是组织管理技术； 系统工程是组织管理系统全过程的科学方法； 这种技术和方法具有普遍的实用性。总之，系统工程有自己独特的思考方法，即系统方法。它是“把定量化的系统思想方法应用于组织管理的工程实践，寻求实践效果的优化”。简言之，就是用搞工程的办法进行组织管理。它在具体处理问题时，要把组织和管理的事物视为系统，运用概率、统计、运筹学、模拟等方法，经过分析、推理、判断、综合，建成某种系统模型，进而成最优化的方法，求得系统整体的最优规划、最优管理和最优控制。

《系统工程》

由湖南省科技协会主办。创刊于1983年，双月刊，16开，72页。该刊的宗旨是： 面向经济建设，促进科技进步，推动社会发展，使系统工程的思想在提高我国决策科学化、管理现代化水平方面，发挥其重要作用。该刊着重刊登和报道系统科学和系统工程理论与应用方面的最新研究成果，在系统工程、管理科学、应用数学界颇具影响，是国家科委科技论文统计源数学类的27种核心期刊之一。主要栏目有：“理论与评述”、“方法与应用”、“经济系统分析”、“模糊数学方法”、“层次分析法研究”、“城市与环境系统工程”、“交通系统工程”、“实践与经验”、“管理信息系统”、“灰色系统与层次分析法”等。期发行2000余册。

系统工程

本刊是在钱学森等著名科学家的倡导与支持下创办的综合性科技期刊。创刊于1983年。初为季刊，1986年改为双月刊，2004年起改为月刊，16开本。湖南省政府经济研究信息中心主管、湖南省系统工程学会主办。邮局发行。主要刊登系统科学与系统工程前沿领域的理论、方法和应用研究成果。现有栏目主要有理论与综述、运筹学与管理、经济系统分析、信息系统与信息管理、企业系统工程、金融系统工程、物流系统工程、方法与应用等。

系统工程

从根本上说，“系统工程的思想和方法，是千百年来人们生产实践的总结”。在人类历史上，人们在从事复杂的建设时，已经开始摸索并运用了系统工程的一些方法。系统工程这一术语，是1940年由美国的贝尔电话公司提出来的。美国贝尔电话公司在发展微波通讯网络时，为了缩短科学发明和投入应用的时间，在全国电讯网络中采取了新技术，从而提出了“系统工程”的名称。第二次世界大战后，系统工程被广泛运用于战略研究并迅速推广到电子、通讯、交通等领域。1945年，美国军部设立了兰德公司，研制出各种高水平的系统的数学解析方法，并在各种系统的研制中获得了许多成果。美国在国防系统和产品开发的研究中，提炼出了大规模系统的分析和设计方法，从而形成了现代系统工程的基础。1950年，美国麻省理工学院试验了系统工程的教育。1954年，美国范·帕拉克大学开设了一门“工程分析”课程，以培养学生运用系统工程基本理论创造性地解决各类问题的能力。1957年，美国人古德与迈克尔出版了《系统工程学》一书，他们将一类对象作为系统进行研制、分析和处理的技术概括为系统工程，这一专著的出现标志着这门新兴科学的产生。1965年，美国出版的《系统工程学手册》一书，较详细地阐述了系统工程的方法论、系统环境、系统元件、系统理论、系统技术和系统教学等，较全面地概括了系统工程的研究范围，从而使这门学科日趋成熟。自此以后，系统工程在全世界范围内被公认为是一门先进的科学方法，并在许多工业先进国家得到了应用和发展。虽然发展道路各有特点，例如，美国是由运筹学基础发展起来的，日本从美国大量引入系统工程理论通过质量管理而发展，前苏联则是着眼于控制论而发展系统工程，但目标是一致的，即采用科学管理方法与技术，谋求系统总体的最优化。70年代以来，随着系统工程这门工程技术的蓬勃发展，更扩大了系统科学的应用范围，加速促使它成为多科群的一门基础科学。
什么是系统工程呢？系统工程不仅是一门综合性很强的技术科学，也是一门组织管理技术。它以系统特别是复杂系统为研究对象，以系统理论和方法去开发、创造人们所需要的各种系统，或者对已有的系统进行改造和管理，使之能够更好地按照人们的意愿进行工作。系统工程作为当代正处在发展和逐步完善的新兴科学，对其定义和范围，国内外至今没有统一的看法。不同领域的学者，从各自的背景和不同角度出发，对系统工程自然会有不同的理解。日本学者三浦武雄，在1977年《现代系统工程学概念》一书中指出： “系统工程与其他工程不同之点在于它是跨越许多学科的科学，而且是填补这些学科边界空白的一种边缘科学。因为系统工程的目的是研究系统，而系统不仅涉及到工程学的领域，还涉及到社会、经济和政治等领域。为了适当解决这些领域的问题，除了需要某些纵向技术以外，还要有一种技术从横的方向把它们组织起来，这种横向技术就是系统工程。亦即，研究系统所需的思想、技术、手法和理论等体系化的总称”。我国著名学者钱学森等同志，在《组织管理的技术——系统工程》一文中则认为“ ‘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，是一种对所有系统都具有普遍意义的科学方法”。在这里，明确地表述了三层意义： 系统工程属于工程技术，主要是组织管理技术； 系统工程是组织管理系统全过程的科学方法； 这种技术和方法具有普遍的实用性。总之，系统工程有自己独特的思考方法，即系统方法。它是“把定量化的系统思想方法应用于组织管理的工程实践，寻求实践效果的优化”。简言之，就是用搞工程的办法进行组织管理。它在具体处理问题时，要把组织和管理的事物视为系统，运用概率、统计、运筹学、模拟等方法，经过分析、推理、判断、综合，建成某种系统模型，进而成最优化的方法，求得系统整体的最优规划、最优管理和最优控制。

系统工程

就是研究系统的工程技术。它以系统为对象，把要研究和管理的事与物用运筹学、应用数学等现代数学的理论与方法，通过分析、判断、推理等程序，建立某种系统模型，进而采用最优化的方法求得系统的最佳化结果。也就是通过工程过程，使系统的各组成部分互相协调，互相配合，以达到所要求的最佳性能。
各种系统工程所研究的对象众多，但从系统的组织管理角度来看共同的要素不外乎有以下六个：
首先是人。任何系统都离不开人，当前随着生产和科学技术活动的规模日益扩大，技术装备越来越复杂，专业分工越来越细，人的因素也更加重要。目前已经有一些新的学科来专门研究这方面的问题，如人的因素工程学，把机器和驾驭机器的人看作“人—机系统”，来加以研究；人体工程学则是研究各种仪器、设备如何在各种环境和条件下适应人的要求和人的操作特点；工效学是研究人在工作环境中的解剖学、生理学、心理学等各类因素，即研究人的因素在于如何达到“人尽其才，才尽其用”。
其次设备、物资和资金是三个物的要素。对于这三个要素，系统工程要研究的是如何以有限的资源达到最佳化的效果，或者为达到预期的目标所消耗的资源最少。即所谓“物尽其用，货畅其流”。
任务指标是第五个要素，是进行任一工作所不可缺少的内容。
最后一个要素是信息。任何系统既然都由许多子系统和部分所构成，而它们之间又都存在着相互依赖，相互制约的关系，这就必须借信息的传送来实现它们之间的联系，这种信息的传递和反馈在系统工程中起着很重要的作用。
系统工程不是内容单一的技术，而是横跨了自然科学、社会科学的一门综合性技术，可以应用于广泛的领域。把系统论运用于各个专业领域，就形成了各种专业系统工程。
在工业交通方面，工业企业的经营管理，生产过程的最优设计，最优控制，生产过程的模拟，自动生产线和“无人工厂”，以及各种网络系统，如交通运输网、水电管道网、油气输送网、邮电通信网等，都属于工业系统工程或交通系统工程。
在农业生产中，农业区域的合理划分，水利资源的综合利用，病虫害的综合防治，排灌系统的优化设计等，都属于农业系统工程的应用范畴。
科学系统工程应用于科学研究中，特别是在科研项目的组织管理中。如人造地球卫星，航天飞机，宇宙飞船等的制造、发射和控制都是极为复杂的项目。系统工程的运用，可以协调好各个部门的工作，使之达到最佳状态。
在军事和国防中，新式武器的试制和生产，武器的配备和使用，国防体系的建立，兵种和兵力的配置，以及部队的部署和调动，都要有总体的设计和安排。这些叫做军事系统工程。
为了解决环境保护问题，人们运用系统方法分析自然条件、气象气候的变化和人的活动，合理部署工业生产，保证自然生态平衡，使人类保持良好的生产和生活环境，这就是环境系统工程。
系统工程还广泛应用于社会，用以解决经济管理，行政管理，教育文化等方面的问题，这就形成了社会系统工程。
随着社会生产方式和科学技术日新月异的发展，系统工程日益深入到社会生活的各个领域，通过系统分析，合理部署，成功地解决了计划、规划、组织、协调、管理、预测等各方面的问题，它的效果使得各个领域的人力，物力，资金和时间等各种资源发挥出了更大作用。
系统工程的主要数学工具是运筹学。它具体分析每个系统的构成，定量地处理系统内部的关系，以达到最优化的目标。