系统工程过程系统工程1

系统工程系统工程是将多个组件或部分组装成一个整体的过程，以实现某种特定目标。

该过程涉及到多个学科领域，包括工程学，计算机科学，数学，物理学，管理学，社会学等。

系统工程是设计，开发，运营和维护复杂系统的工艺，它通常应用于大型，高度复杂的系统。

系统工程可以应用于各种行业和领域，包括军事，航空航天，交通，医疗保健，工业，金融等。

本文将展开以下几个方面对系统工程作出深入剖析：系统工程的定义，系统工程模型，系统工程的生命周期，以及成功的系统工程实践。

一、系统工程的定义系统工程是一个涉及到多个学科领域的工程过程，其目的是设计，开发，部署和维护一个系统以满足特定目标。

该系统可以是物理系统，如大型机器，汽车，电子设备等；也可以是非物理系统，如信息系统，管理系统等。

系统工程的目标是整合多个组件或部分，将其组装形成整体，以实现某种特定目标。

系统工程可以分为多个阶段，包括需求分析，系统设计，系统建模，系统实现，系统测试和维护等多个重要环节。

二、系统工程模型在系统工程过程中，有很多具体工具和技术可以用于支持系统的设计、开发、部署和维护等多个方面。

其中最常见的就是系统工程模型。

系统工程模型是指用于描述系统工程过程中的各个活动和关键任务的一种工具。

系统工程模型包括多个子模型，如需求分析模型，系统设计模型，系统建模模型，系统实现模型，系统测试模型和维护模型等。

需求分析模型是指对系统所需的各种功能和性能进行详细分析和规划，从而确定系统设计的最基本需求。

系统设计模型是指根据需求分析模型建立的系统设计的基本框架，包括系统架构，功能设计，结构设计等；系统建模模型则是指通过系统建模工具或方法，将系统设计模型用图形化的方式展示出来，方便人们进行理解和沟通。

三、系统工程的生命周期系统工程生命周期是指从系统设计到系统实施和维护整个过程。

生命周期侧重于整个系统的生命周期和维护，以确保系统的有效性和可用性。

系统工程生命周期包括多个阶段，如需求分析，系统设计，系统建模，系统实现，系统测试和维护等。

系统工程（1）1、○1系统的功能及其要素。

○2系统的环境及输入、输出。

○3系统的结构（框图表示）。

○4系统的功能与结构、环境的关系。

系统是由两个以上有机联系、相互作用的要素组成，具有特定功能、结构和环境的整体。

2、说明系统的一般属性的含义，并据此归纳出若干系统思想或观点。

整体性是系统最基本、最核心的特性，是系统性最集中的体现。

系统的构成要素和要素的机能、要素的相互联系和作用要服从系统整体的目的和功能，在整体功能的基础上展开各要素及相互之间的活动，这种活动的总和形成了系统整体的有机行为。

关联性。

构成系统的要素是相互联系、相互作用的；同时，所有要素均隶属于系统整体，并具有互动关系。

关联性表明这些联系或关系的特性，并且形成了系统结构问题的基础。

环境适应性。

任何一个系统都存在于一定的环境中，并与环境之间产生物质、能量和信息的交流。

环境的变化必然引起系统功能及结构的变化。

系统必须首先适应环境的变化，并在此基础上使环境得到持续改善。

比如：从综合系统的整体性和目的性，可归纳出整体最优的思想。

3、系统工程的研究对象是大规模复杂系统。

其复杂性主要表现在：○1系统的功能和属性多样，由此而带来的多重目标间经常会出现相互消长或冲突的关系。

○2系统通常由多维且不同质的要素所构成。

○3一般为人机系统，而人及其组织或群体表现出固有的复杂性。

○4由要素间相互作用关系形成的系统结构日益复杂化和动态化。

4、系统工程是从总体出发，合理开发、运行和革新一个大规模复杂系统所需思想、理论、方法论、方法与技术的总称，属于一门综合性的工程技术。

它是按照问题导向的原则，根据总体协调的需要，应用定量分析和定性分析相结合的基本方法。

系统工程是一门交叉学科。

由于系统工程处理的对象主要是信息，并着重为决策服务，“软科学”。

系统工程学是以大规模复杂系统问题为研究对象，在运筹学、系统理论、管理科学等学科的基础上逐渐发展和成熟起来的一门交叉学科。

5、系统工程方法解决问题时，系统工程工作的前提：需要确立系统的观点；系统工程的目的：总体最优及平衡协调的观点；系统工程解决问题的手段：综合运用方法与技术的观点；系统工程有效性的保障：问题导向和反馈控制的观点。

第1章系统与系统工程1系统的基本概念1。

1系统的概念系统这一概念来源于人类长期的社会实践,朴素的系统概念，在古代的哲学思想中得到了反映.公元前古希腊的唯物主义哲学家德漠克利特（Democritus）就曾论述了“宇宙大系统”，他认为世界是由原子和真空所组成，原子组成万物，形成不同的系统和有层次的世界。

古希腊的伟大学者亚里士多德（Aristoteles）关于整体性、目的性、组织性的观点，以及关于事物相互关系的思想,可以说是古代朴素的系统概念。

我国古代著名思想家老子就曾阐明自然界的统一性，他用古代朴素的唯物主义哲学思想，描述了对自然界的整体性和统一性的认识.西周时代，已用阴阳二气的矛盾统一来解释自然现象，认为金、木、水、火、土“五行”是构成世界大系统的五种基本要素。

在东汉时期,古代天文学家张衡提出“浑天说”,揭示了天体运行和季节变化的关系，编制出历法和指导农业活动的二十四气节.在北魏时期,著名学者贾思勰在其名著“齐民要术”一书中，叙述了气候因素与农业发展的关系，对农业与种子、地形、耕种、土壤、水分、肥料、季节、气候诸因素的相互关系,都有辩证的叙述，并提出了如何根据天时、地利和生产条件合理地安排农事活动。

周秦至西汉初年古代医学总集的“黄帝内经"，强调人体各器官的有机联系,生理现象与心理现象的联系，以及身体健康与自然环境的联系。

系统概念来源于人类长期的实践活动，但是由于古代科学技术不发达，往往只能得到分散的认识，不够深化。

古代朴素唯物主义哲学思想虽然强调对自然界整体性、统一性的认识，却缺乏对这一整体各个细节的认识，因而对整体性和统一性的认识也是不完全的。

19世纪以来。

自然科学取得了伟大的成就，特别是能量守恒、细胞和进化论的发现，使人类对自然过程的相互联系的认识有了很大的提高。

马克思、恩格斯的辩证唯物主义认为，物质世界是由无数相互联系、相互依赖、相互制约、相互作用的事物和过程所形成的统一整体。

这也就是系统的实质.钱学森在“系统思想和系统工程”一文中指出：“系统思想是进行分析和综合的辩证思维和工具，它在辩证唯物主义那里取得了哲学的表达形式,在运筹学和其它系统科学那里取得了定量的表述形式，在系统工程那里获得了丰富的实践内容”。

第一章系统工程概述第一节系统工程的产生，发展及应用1、科学系统思想的形成：古代朴素的系统思想用自发的系统概念考察自然现象，其理论是想象的，有时是凭灵感产生出来。

这种普遍的联系和整体性的思想，就是科学系统思想的实质。

2、系统理论的形成与发展：从系统思想发展到系统论，控制论、信息论等系统理论。

a)系统论（一般系统论）是研究系统的模式、原则和规律，并对其功能进行数学描述的理论。

代表人物为奥地利理论生物学家贝塔朗菲。

b)控制论是研究各类系统的控制和调节的一般规律的综合性理论，信息与控制等是其核心，他是继承一般系统论之后，有数学家维纳在20实际40年代创立的。

c)信息论是研究信息的提取、变换、存储与流通等特点和规律的理论。

20世纪60年代中国科学家钱学森对系统理论和系统科学的发展有独到的贡献。

第二节系统工程的研究对象1、系统的概念及特点：系统工程的研究对象是组织化的大规模复杂系统。

系统作为系统原理论、系统工程和整个系统科学的基本研究对象。

2、系统的定义：系统由两个以上有机联系、相互作用的要素所组成，具有特定功能、结构和环境的整体。

3、系统的四要素包括：简称要、环、结、功a)系统及其要素b)系统和环境c)系统的结构d)系统的功能4、系统的一般属性简称：整、关、环、目、层a)整体性：是系统最基本、最核心的特性、是系统性最集中的体现。

b)关联性：构成系统的要素是相互联系、相互作用，所有要素均隶属于系统整体，并具有互动关系，c)环境适应性：环境的变化必然会引起系统功能及结构的变化，系统必须首先适应环境的变化，并在基础上使环境得到持续改善。

除了三个基本的属性之外，系统还具有目的性、层次性等特征。

5、大规模复杂系统的特点：表现在a)系统的功能和属性多样，b)系统通常由多维且不同性质的要素所构成c)一般为人—机系统，而人及其组织或群体表现出固有的复杂性d)由要素间相互作用关系所形成的系统结构日益复杂化和动态化。

6、系统的类型简称：自然和人造、实体和概念、动态和静态、封闭和开发a)自然系统和人造系统：自然系统是由自然物所自然形成的系统，人造系统是根据特定目标，通过人的主观努力所建成的系统。

系统⼯程教案--中国矿⼤第三章第三章系统⼯程⽅法论第⼀节系统⼯程基本⼯作过程⼀、霍尔三维结构A ·D ·霍尔(A ·D ·Hall)三维结构是由美国学者A ·D ·霍尔等⼈在⼤量⼯程实践基础上，于1969年提出的，其内容反映在可以直观展⽰系统⼯程各项⼯作内容的三维结构图中，具体如图3—1所⽰。

霍尔三维结构集中体现了系统⼯程⽅法的系统化、综合化、最优化、程序化和标准化等特点，是系统⼯程⽅法论的重要基础内容。

1、时间维时间维表⽰系统⼯程的⼯作阶段或进程。

系统⼯程⼯作从规划到更新的整个逻辑维时间维划述计题图3—1 霍尔三维结构⽰意图过程或寿命周期可分为以下七个阶段：(1)规划阶段。

根据总体⽅针和发展战略制订规划。

(2)计划阶段。

根据规划提出具体计划⽅案。

(3)分析或研制阶段。

实现系统的研制⽅案，分析、制定出较为详细⽽具体的⽣产计划。

(4)运筹或⽣产阶段。

运筹各类资源及⽣产系统所需要的全部“零部件”，并提出详细⽽具体的实施和“安装”计划。

(5)系统实施或“安装”阶段。

把系统“安装”好，制定出具体的运⾏计划。

(6)运⾏阶段。

系统投⼊运⾏，为预期⽤途服务。

(7)更新阶段。

改进或取消旧系统，建⽴新系统。

其中规划、计划与研制阶段共同构成系统的开发阶段。

2、逻辑维逻辑维是指系统⼯程每阶段⼯作所应遵从的逻辑顺序和⼯作步骤，⼀般分为以下七步：(1)明确问题。

同提出任务的单位对话，明确所要解决的问题及其确切要求，全⾯收集和了解有关问题历史、现状和发展趋势的资料。

(2)确定⽬标并据此设计评价指标体系。

确定任务所要达到的⽬标或各⽬标分量，拟定评价标准。

在此基础上，⽤系统评价等⽅法建⽴评价指标体系，设计评价算法。

(3)系统综合。

设计能完成预定任务的系统结构，拟定政策、活动、控制⽅案和整个系统的可⾏⽅案。

(4)模型化。

针对系统的具体结构和⽅案类型建⽴分析模型，并初步分析系统各种⽅案的性能、特点、对预定任务能实现的程度以及在⽬标和评价指标体系下的优劣次序。

系统工程：从全局观点出发，用定量和定性相结合的方法，从技术经济和社会的角度，对一个大系统做全面的模拟分析评价优化和控制。

过程系统工程：是研究如何制定复杂化工过程系统的最优决策—最优规划、设计、操作、控制。

管理—的工程学科。

模拟：利用一个更为方便、经济的具有模拟性能的B来代替A系统。

数学模拟：如果系统B是一台电子计算机，它所演算的数学方程组可以足够准确地描述生产系统A的过程。

为了知道系统A的特性和效果，在电子计算机上对“数学模型”B进行试验研究（数学试验）。

数学模型：是指具有某种关系的数学表达，是由描述过程的数学方程（组）及限制条件所组成的。

数学模型三种常用模型：1.机理模型：完全从过程机理出发，通过数学推导建立，经实验验证符合实际的模型。

2.统计模型：根据实验室或工厂实际装置实测数据，通过数据回归分析得到的纯经验数学关系式，与过程机理无关。

3.混合模型：对实际过程合理简化，然后通过机理分析建立模型，模型中的某些参数根据实验数据，通过数据回归方法得到。

过程模拟的优越性及限制：1优越性：试验的经济性、加大放大倍数、工艺的瓶颈分析、优化工艺条件、研究稳定性和灵敏度、研究控制方式、提供深入系统的技术资料。

2限制：数据的完备性和准确性、解算数学模型的手段限制、数学模型适用范围的限制。

模型的自由度：描述一个系统的状态所需的变量的数目与建立这些变量间关系的独立方程数目之差。

过程模拟、优化、综合之间的关系：流程结构的矩阵表述：1.过程矩阵2.关联矩阵：将流线和单元各视为一类事物，某单元上连接着的流线，就属于同该单元有关联，否则就无关联。

3.邻接矩阵：在一个具有网格结构的事物中，网中两个结构点之间，或者互相邻接，或者互不邻接，用来表述这种关系的矩阵。

序贯模块法流程模拟的主要环节：1将系统分隔成不可再分块2确定不可再分块的计算次序3对包含循环流的不可再分块，确定切断流股4确定不可再分块内的计算次序。

序贯模块法的基本思想：按照有各种单元模块组成的过程系统稀有度结构，序贯的对对各单元模块进行计算，从而完成该过程系统的模拟计算。