系统工程

什么是系统工程定义有很多种。

钱学森说它是一种科学方法，美国学者说是一门科学，还有说它是一门特殊工程学。

但大多数科学家认为是一种管理技术。

系统工程是从整体出发合理开发、设计、实施和运用系统科学的工程技术。

它根据总体协调的需要，综合应用自然科学和社会科学中有关的思想、理论和方法，利用电子计算机作为工具，对系统的结构、要素、信息和反馈等进行分析，以达到最优规划、最优设计、最优管理和最优控制的目的。

特点：⑴研究对象是工程系统。

⑵研究目标是让系统达到最优。

⑶系统工程学是工业工程学的发展，应用广泛。

后者只适用于中小规模。

⑷是横跨许多技术的交叉科学。

⑸数学要求高，离不开和计算机。

2、系统工程的步骤影响最大的是霍尔三维结构，它是美国通信工程师和系统工程专家A·D·霍尔于1969年提出的。

它以时间维、逻辑维、知识维组成的立体空间结构来概括地表示出系统工程的各阶段、各步骤以及所涉及的知识范围。

也就是说，它将系统工程活动分为前后紧密相连的七个阶段和七个步骤，并同时考虑到为完成各阶段、各步骤所需的各种专业知识，为解决复杂的系统问题提供了一个统一的思想方法。

系统工程的应用中国古代的都江堰是运用系统工程的成功的范例。

它主要由三项主体工程：“鱼嘴”岷江分水工程、“飞沙堰”分洪排沙工程、“宝瓶口”工程以及120个附属工程巧妙合成。

其中每一部分都是不可缺的。

系统工程以复杂的大系统为研究对象，是在20世纪40年代美国贝尔电话公司首先提出和应用的。

50年代在美国的一些大型工程项目和军事装备系统的开发中，又充分显示了它在解决复杂大型工程问题上的效用。

随后在美国的导弹研制、阿波罗登月计划中得到了迅速发展。

60年代我国在进行导弹研制的过程中也开始应用系统工程技术。

到了70、80年代系统工程技术开始渗透到社会、经济、自然等各个领域，逐步分解为工程系统工程、企业系统工程、经济系统工程、区域规划系统工程、环境生态系统工程、能源系统工程、水资源系统工程、农业系统工程、人口系统工程等，成为研究复杂系统的一种行之有效的技术手段。

什么是系统工程？随着科技的不断进步和发展，越来越多的领域需要系统性解决方案来解决问题，而系统工程正是为此而生。

系统工程是一种针对复杂问题的综合性技术和策略，通常涉及多个学科领域的知识，包括工程、数学、信息学、经济学和管理学等。

作为一种稳定且灵活的方法，系统工程能够将不同的领域知识整合起来，形成一种全面的解决方案。

下面我们将通过三点来解析什么是系统工程以及系统工程的实际应用。

一、系统工程的定义和原理1.系统工程是什么？系统工程是一种系统性思维的方法，以解决复杂问题为目标。

它通过建立数学模型、搜集数据、优化算法等方法，从系统总体设计的角度来解决问题。

它在工程领域、经济领域、管理领域等方面都有广泛的应用。

2.系统工程的原理系统工程原理是一种整体化的设计思想，它涉及到人、物、程序、设备、环境等多种因素。

应用系统工程原理，可以从根本上改变传统工程方式，节省时间、成本和资源。

其原理包括系统性思考和综合决策、模型建立和模拟、需求管理以及风险评估等。

二、系统工程的应用1.军事领域的应用军事领域是系统工程的最早应用之一，这主要因为军事问题往往更为复杂。

系统工程能够帮助军队领导人员从战略、战术等多维度进行综合决策，提高作战效率。

此外，系统工程还可以优化军队的组织结构、流程管理等，提高管理效率。

2.能源领域的应用在能源领域，系统工程可以被用来解决复杂的能源供需问题。

能源供应链是一个由多个环节组成的复杂系统，它需要通过多种技术手段来实现优化。

通过应用系统工程，能够得出最优的能源供需方案，更好地解决社会的能源需求问题。

3.交通领域的应用在交通领域，应用系统工程能够优化交通网络，提高交通流量效率。

例如，可以通过模拟交通流量、优化路线来减少交通拥堵。

同时，系统工程在交通安全、人员管理等方面也有广泛应用。

三、系统工程的未来系统工程是一种综合性技术和策略，它已经广泛应用于各个领域，并在未来有着更广泛的应用前景。

比如，在人工智能、互联网、区块链等领域，系统工程都有着广泛的应用前景。

1系统工程:起源：一次最早源于工程技术专家运功用综合技术手段处理一些复杂的系统问题。

在20世纪40年代初，为完成巨大规模的复杂工程和科学研究任务，一些科学技术工作者开始运用系统的观点和方法处理技术和工程问题。

美国贝尔电话公司在发展微波通信网络时，首先应用一套系统的方法，并首度提出了“系统工程”这个名词。

定义：系统工程是对系统，尤其是复杂系统实施组织与管理的综合技术。

狭义：指对系统进行分析、综合、仿真、优化、设计等比较理论话的技术。

广义：指开发和改造系统的规划、计划、设计、研制、生产、安装、运行等阶段所涉及的思想、程序、方法等的总和。

交叉学科（性质）：因为所研究的问题涉不同的学科，要解决这些问题，就需要不同学科的知识和不同领域的专家参加，因此系统工程具有跨学科或多学科交叉的学科性质，是一门综合性的横向技术科学；同时要研究的问题往往是多目标、多因素、类系错综复杂，求解困难，因此系统工程处理问题时要求人们全面的，综合的思考问题具有较好的专业知识背景。

2系统定义：由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合而成的具有特定功能的有机整体。

系统与系统要素的关系：1.系统与要素之间的关系非常密切：系统的功能和目标是通过每个要素的作用的才得以正常作用 2.要素与系统是对立统一的：性质不同，层次地位不同，发展规律不同 3.系统和要素存在着功能的转化：要素的功能---（系统结构与法则）--->系统的功能 4.系统和要素是相对的：一个系统可以组成更高层次的系统要素；一个要素可以是由更低层次的要素所组成的系统。

3系统的基本性质1.整体性：任何一个系统都是由不同要素依据一定逻辑要求构成的整体，而不是这些要素的简单凑合，或者说这些要素不相关的堆砌 2.涌现性：系统整体性反映系统要素与系统整体功能数量上的差异，而系统的涌现性则表现出质上的差异，即系统各个部分组成一个整体后，就会产生整体具有而各个部分原来没有的某些东西 3.相关性：是指构成系统的要素之间，系统内层次之间都是以一定的规律相互联系，相互作用，既相互依存，又相互制约 4.层次性：任何一个系统都可以在空间或时间上进行初步分解，分成次级，次次级等，分系统，子系统，直至元素，形成一系列的排列次序 5.目的性：任何一个人造系统或认为系统都具有特定的目的，为了总的目的，各子系统直至元素都具有各自的目的 6.成长性：任何系统都是从无到有，从小到大，经历孕育期，诞生期，发展期，成熟期，衰老期和更新期7.环境适应性：任何一个系统都处于一定的环境之中，或者说它是一个更大系统的子系统，他的形成与发展在不同的程度上会受到环境的制约4系统的研究内容——如何认识一个系统：1. 系统目标，系统目标是多样的，如经济、环境、社会、政治等，不同的目标有不同的权重；不同的阶段，目标权重会发生不断的变化；存在近期、中期、长期目标，具有层次性 2. 系统功能，系统在环境中所起的作用或系统完成的任务，通常以作用的大小和完成任务的能力来评价系统的功能 3.系统行为，指一个系统的输入作用于系统所引起的输出，反映系统对输入的响应程度 4. 系统结构：系统内部相互关系的总和 5.系统法则：指支配系统的各要素以及要素之间相互支持、联系、制约的一些规律 6. 系统环境：系统之外的一切与它相关联的事物的集合。

第一章系统工程的概述一、系统的定义系统是由两个或两个以上相互区别、相互依赖和相互制约的要素（或单元、组成部分）结合而成的具有特定功能、结构和环境的有机整体三、系统的特征系统的特征，是从各种具体的系统中抽象出来的系统的共性。

明确系统的特征是我们正确认识系统的关键。

一般具备五大特征：1．目的性通常系统都具有某种目的。

系统的目的就是系统要达到的终极形式。

2.多元性系统由多个元素构成，至少需要两个元素3．整体性系统是由相互联系的各个部分组成的有机整体。

4．相关性(1)各个组成部分是相互联系和制约的，这是系统内部的相关性5．层次性系统具有层次结构。

即系统由若干个子系统构成，而系统与其它系统可构成更大的系统6．环境适应性系统适应外部环境的变化，以获取生存和发展能力的性质，就是系统的环境适应性。

系统与环境的作用是相互的。

四．本课的定义系统工程系统工程是处理系统问题的工程技术。

它包含了开发、运行、革新系统所需思想、程序、方法的总和五．系统工程的概念-与其它工程学科的关系系统工程是以已经体系了的原有的科学和技术为基础，使各种管理技术融合起来，重新又体系化了的科学。

因此，系统工程与各方面工程技术、与先后发展起来的管理技术有密切的关系。

它是各工程学科的综合运用，同时，它又普遍适用于各特定的工程学科第二章系统工程方法论一.系统工程方法论特点:1.研究方法强调整体性 2.技术应用强调综合性 3.管理决策强调科学性1、霍尔的三维结构原理：系统的整个管理过程分为前后紧密相连的七个阶段和七个步骤，并同时考虑到为完成这些阶段和步骤的工作所需的各种专业管理知识。

三维结构由时间维、逻辑维、知识维组成步骤：1）时间维系统工程工作从规划到更新的整个过程或寿命周期，按时间顺序排列，用以表示系统工程的工作阶段和进程。

一般分为七个阶段：规划阶段——谋求系统工程工作在总体上、战略上、方针上的设想和规划；设计方案——根据规划提出具体的计划方案；研制阶段——实现系统的计划方案，并作出较为详细而具体的生产计划；生产制造阶段——生产出系统所需要的构件及整个系统，并提出较为详细而具体的安装计划；安装阶段（系统实施）——把系统安装好，通过试验运行作出较为具体的运行计划；运行阶段——系统投入运行，为预期用途服务；更新阶段——系统经过长时间运行后，改进旧系统，或取消旧系统，建立新系统。

一．概念题。

1.系统工程：是以系统为研究对象，以达到总体最佳效果为目标，为达到这一目标而采取组织、管理、技术等多方面的最新科学成就和知识的一门综合性的科学技术。

2.安全系统工程：安全系统工程就是应用系统工程的原理与方法，分析、评价及消除系统中的各种危险，实现系统安全的一整套管理程序和方法体系。

3.可靠性：指系统在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。

二．简答题。

1.系统具有哪些特征？①整体性。

②相关性。

③目的性。

④有序性。

⑤环境适应性2.安全系统有哪些特点？①系统性。

②开放性。

③确定性与非确定性。

④有序与无序的统一体。

⑤突变性或畸变性3.安全系统工程的主要技术手段是什么？①系统安全分析。

②系统安全评价。

③安全决策与事故控制4.安全系统工程的方法有哪些方法？①从系统整体出发的研究方法②本质安全方法③人-机匹配法④安全经济方法⑤系统安全管理方法5.安全系统工程的应用特点是什么？①系统性②预测性③层序性④择优性⑤技术与管理的融合性三．论述题1．谈谈你对安全系统工程的理解和认识。

安全系统工程是采用系统工程的基本原理和方法，预先识别、分析系统存在的危险因素，评价并控制系统风险，使系统安全性达到预期目标的工程技术。

⑴安全系统工程的理论基础是安全科学和系统科学。

它是工矿企业劳动安全卫生领域的系统工程。

⑵安全系统工程追求的是整个系统的安全和系统全过程的安全。

⑶安全系统工程的重点是系统危险因素的识别、分析，系统风险评价和系统安全决策与事故控制。

⑷安全系统工程要达到的预期安全目标将是系统风险控制在人们能够容忍的限度以内，也就是在现有经济技术条件下，最经济、最有效地控制事故，使系统风险在安全指标以下。

2．论述安全系统工程的研究内容。

⑴系统安全分析⑵系统安全评价⑶安全决策与事故控制四．计算题1、计算如下图所示的泵、阀门输送系统失败的概率：（5 分）失败的概率为：P=1-A1B1C1=1-0.7695=0.2305。

名词解释系统工程
系统工程是一种跨学科的方法论，旨在设计、建立和管理复杂系统。

它涵盖了多个领域，包括工程学、计算机科学、管理学和社会科学等。

系统工程师通过将系统的各个组成部分整合在一起，以实现特定的功能和目标。

系统工程的核心思想是将系统看作是由一系列相互关联的部分组成的整体。

这些部分可以是硬件、软件、人员、流程或其他资源。

系统工程师的任务是确定和理解每个部分之间的相互作用，以确保系统能够以最有效的方式运行。

系统工程的过程包括需求分析、系统设计、系统集成、验证和验证、系统部署和维护等阶段。

在需求分析阶段，系统工程师与用户和利益相关者合作，确定系统需要满足的功能和性能要求。

在系统设计阶段，工程师使用各种工具和技术，制定系统的整体结构和组成。

在系统集成阶段，工程师将各个组成部分相互连接，以确保它们能够协同工作。

在验证和验证阶段，工程师测试系统的功能和性能，以确保其符合需求。

最后，在系统部署和维护阶段，工程师负责确保系统的稳定性和可靠性，并在需要时进行修复和更新。

系统工程的一个关键目标是最大限度地提高系统的效率和可靠性。

通过将系统的各个部分整合在一起，并优化它们之间的相互作用，系统工程师可以减少资源的浪费，提高系统的性能。

此外，系统工程还可以帮助识别和解决系统中的潜在问题，防止系统故障和事故的发生。

总之，系统工程是一种综合性的方法论，用于设计、建立和管理复杂系统。

它通过整合各个组成部分，优化系统的功能和性能，并最大程度地提高系统的效率和可靠性。

系统工程师在各个阶段都需要运用各种工具和技术，以确保系统的成功实施和维护。

系统工程（systems engineering）1 什么是系统工程系统工程是一个用于实现产品的跨学科方法。

通过它，您能够把您的每个产品作为一个整体来理解－更好地构建你的产品规划、开发、制造和维护过程。

企业利用系统工程来对一个产品的需求、子系统、约束和部件之间的交互作用进行建模/分析，并进行优化和权衡－在整个产品生命周期做出重要决策。

在整个生命周期，系统工程师利用各种的模型和工具来捕捉、组织、优先分级、交付并管理系统信息。

例如，通过QFD、质量屋（House of Quality）、六个西格玛设计(DFSS)、TRIZ以及其它技术，系统工程能够在前端就捕捉并对客户要求进行优先分级；然后，用功能建模、面向对象方法、状态图表等进行上至替代评估，下至功能和物理划分。

系统工程是运用系统思想直接改造客观世界的一大类工程技术的总称。

系统是由互相关联、互相制约、互相作用的若干组成部分构成的具有某种功能的有机整体。

人们对于系统的认识，即关于系统的思想来源于社会实践，人们在长期的社会实践中逐渐形成了把事物的各个组成部分联系起来从整体角度进行分析和综合的思想，即系统思想。

系统思想古已有之，但系统工程的诞生却是近40年来的事。

随着科学技术的迅速发展和生产规模的不断扩大，迫切地需要发展一种能有效地组织和管理复杂系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用的技术，即系统工程。

系统工程是以研究大规模复杂系统为对象的新兴边缘科学，是处理系统的一门工程技术。

对新系统的建立或对已建立系统的经营管理，采用定量分析法（包括模型方法、仿真实验方法或优化方法）或定量分析和定性分析相结合的方法，进行系统分析和系统设计，使系统整个系统预定的目标。

系统工程的研究范围已由传统的工程领域扩大到社会、技术和经济领域，如工程系统工程、科学系统工程、企业系统工程、军事系统工程、经济系统工程、社会系统工程、农业系统工程、行政系统工程、法治系统工程等。

各门系统工程除特有的专业学科基础外，作为系统工程共同的基础技术科学，有运筹学、控制论、信息论、计算科学和计算技术。

简答1.系统工程的定义：系统工程有广义和狭义之分，广义系统工程是指开发和改造系统的规划、计划、设计、研制、生产、安装、运行等阶段所涉及的思想、程序、方法等的总和。

狭义系统工程是指对系统进行分析、综合、仿真、优化等比较理性的技术。

2.系统工程的特点：(1)从运用系统工程方法处理问题的基本原则方面，是把研究对象作为一个系统，从整体性角度去分析、组织和管理它。

(2)从系统工程的研究对象角度来说，可以是具有普遍意义的系统，尤其是大规模复杂系统，复杂系统的研究更能体现系统工程的价值。

(3)从系统工程要解决问题的手段来看，是以软为主，软硬结合。

(4)从系统工程研究要达到的目的来说，是使系统达到“最优的开发、最优的设计、最优的管理和最优的运行”。

3.系统工程与其他学科的关系：系统工程的产生与发展除了在哲学、系统科学等方面获得思想方法的源泉以外，同时也因为分析和处理各类系统的相关理论和技术的诞生和成熟得到支持，如运筹学、控制论、信息论、计算机科学和信息技术等学科的支持。

他的理论基础主要是自然科学、社会科学和工程技术。

4.系统的定义：(1)系统包含两个或两个以上的元素，这些元素可以称为要素，部分或子系统(2)系统的元素之间存在着各种简单或复杂的关系或联系(3)系统是其所有元素与全部关系综合而成的有机整体，或称为有机统一体。

5.建立系统模型的目的：对研究对象进行有效地，定量定性的分析研究，掌握其发展规律，并得到有说服力的结果。

6.一个适用的系统模型具有的特征：(1)它是现实系统的抽象或模仿(2)它是由反映系统本质或特征的只要因素构成的工程(3)它集中表现了这些主要因素之间的关系7.霍尔系统方法是系统工程的三维结构模型，从时间、逻辑、专业角度论述如何解决系统工程问题。

三维结构是专业维、时间维、逻辑维。

时间维包括规划阶段、计划阶段、研制阶段、生产阶段、安装阶段、运行阶段和更新阶段。

逻辑维包括明确内容、确定目标、系统综合、系统分析、系统优化、系统决策和系统实施。

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。