系统工程第二章-系统科学与系统思维

1.课程简介:《管理系统工程》是以系统思想为中心的一类新型科学群。

它包括系统论、信息论、控制论、耗散结构论、协同学以及运筹学、系统工程、管理技术等。

该课程有三个特点:(1)研究对象广泛;(2)是一门跨学科的应用学科;(3)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。

2.教学目的:该课程在系统论、控制论、信息论思想指导下，以大型复杂系统为研究对象,通过对管理系统工程基本知识的介绍，使学生对管理系统工程的性质、任务、作用有一个初步的认识,了解系统管理的思想，能够运用系统的思维方式分析问题，掌握系统工程的基本方法和技巧,运用所学知识、观点、和方法解决实际问题，从整体观念出发探求管理活动的最优计划、最优组织、最优方案和最优控制,使管理系统发挥出整体优化功能，以获得最佳经济效益和社会效益。

第一章系统科学的形成及体系结构第一节系统科学的产生和发展系统科学( System Science )作为一门科学有它产生、发展、形成的过程，而且由于系统科学是一门横断科学,它既涉及自然科学、工程技术等领域，也与社会科学的很多学科有紧密联系,因此系统科学发展的历史与整个人类发展历史是紧密相连。

从总体上看来,系统科学的发展大体上经历了三个阶段，即系统思想产生和形成; 定量的系统科学方法的建立;综合的系统科学体系构建三个阶段。

一、系统科学产生的历史背景(系统思想产生和形成) (一)客观世界是一个多层次、多因素、多过程的大系统 从结构上看----多层次 从内容上看-----多因素 从时间上看-----多过程 特点:相对独立，互相关联。

(二)大规模改造世界的斗争使人们逐渐认识到必须从系统的角度考虑和处理问题 1中国古代朴素的系统思想及应用(1)阴阳八卦说《易》有太极，是生两仪,两仪生四象,四象生八卦。

太极:天地万物产生的本原两仪:阴:消极、退守、柔弱、地、秋、月、夜、女、黑、冷、降阳:积极、进取、刚强、天、春、日、昼、男、白、 热、.....四象:春夏秋冬、东西南北、阴阳刚柔、金木水火..八卦:乾、坤、震、巽(xun)、坎、离、艮(gen)、兑天、地、雷、风、 水、 火、山、 泽实质:a 强调观物取象，不是孤立地看待各种现象; 系统工程b.强调万物交感;C.将阴阳作为事物变化根据的基本范畴，是对自然界变化中不同系统力量或功能的概括。

《系统工程》课程教学大纲课程名称：系统工程课程代码：INDE2034英文名称：System Engineering课程性质：专业选修课程学分/学时：2学分/36学时开课学期：第5学期适用专业：电气工程及其自动化先修课程：计算机信息技术、C语言程序设计、计算机原理及应用、单片机原理与应用后续课程：无开课单位：机电工程学院课程负责人：杨歆豪大纲执笔人：郭镇宁大纲审核人：余雷一、课程性质和教学目标〔在人才培养中的地位与性质及主要内容，指明学生需掌握知识与能力及其应到达的水平〕课程性质：系统工程是以实际应用作为目的和特点的一门学科。

它以各类系统为研究对象，为各类系统提供分析、评价、优化及总体运筹的方法和手段，是一门跨越各专业领域从横向方面把它们组织起来的边缘性科学。

它为人们提供了思想方法论和工作方法论。

教学目的：1. 通过介绍一系列实用的系统工程方法，使学生熟练掌握有关系统分析方法、建模、评价及决策方法，理解系统工程解决复杂大系统的理论及方法；2. 使学生具备自觉利用系统的观点与思路解决现实问题的能力；3.结合行业特点及生产管理实际，使学生树立系统观念，为解决复杂的系统工程问题奠定坚实的根底。

教学目标与毕业要求的对应关系：二、课程教学内容及学时分配〔含课程教学、自学、作业、讨论等内容和要求，指明重点内容和难点内容。

重点内容： ；难点内容：∆〕第一章系统工程概述课时：1周，共2课时教学内容第一节系统工程的产生、开展与应用第二节系统工程的研究对象第三节系统工程的概念与特点一、本章的重点是深刻理解系统的含义及其相关概念如系统要素、结构、功能和环境等；二、掌握系统应具备的五个共性即目的性、整体性、相关性、层次性和环境适应性；三、通过这些特征的学习了解分析问题的有效方法；四、掌握系统的分类标准和类型；五、掌握系统思想的含义要点；六、了解系统工程的产生与开展及其方法的特点；七、能运用系统概念和系统思想解决实际问题。

系统科学与组织的系统思维一、引言人类的思维方式大体经历了一个由“朴素辩证思维”、“形而上学思维”到“辩证思维”的过程。

近代自然科学是以形而上学思维方式（体现于机械论的自然观、科学观和方法论中）取代朴素辩证思维（包括系统思维）方式的结果。

形而上学取得支配地位的“重大历史根据”，也是系统科学不能与近代自然科学同步产生的重大历史根据。

从19世纪中叶起，以一系列自然科学的伟大发现为突破口，开始了科学向辩证思维复归的历史进程，并在20世纪中叶达到高潮。

它体现在各个方面：从孤立地研究对象转向在相互联系中研究，从用静态的观点观察事物（存在的科学）转向用动态的观点观察事物（演化的科学），从强调用分析的、还原的方法处理问题转向强调整体地处理问题，从研究外力作用下的运动转向研究事物由于内在非线性作用导致的自组织运动，从实体中心论转向关系中心论，从排除目的性、秩序性、组织性、能动性等概念转向得新接纳这些概念，从偏爱平衡态、可逆过程和线性特性转向重点研究非平衡态、不可逆过程和非线性特性，从否定模糊性转向承认模糊性，等等。

这些变化都归结为要求建立系统科学。

系统科学诞生于自然科学，它建立起来后，在自然科学中得到普遍应用。

同样，系统科学以其对事物认识的一般性在社会科学中赢得了众多的知音。

系统论和控制论的产生和发展是和解决工程及管理问题紧密相联的。

把系统思维应用于工程和组织管理，就组成系统科学的重要分支领域。

按照系统思考的方法去观察、分析、控制、管理、协调某一个事物时，不能只见“树木”不见“森林”，也不能只见“森林”而不见“树木”，应该是既见树木又见森林。

因此，为了真正有效地研究解决包括企业管理在内的各类实际问题的时候应该做到既有分析，又有综合；既有分解，又有协调。

在实践中，人们用系统思考求解实际问题通常有三个方法特征，即：看长期处理近期，看全局掌握局部，看动态把握静态。

总之，系统思考要求人们运用系统的观点看待组织的发展。

它引导人们，从看局部到纵观整体，从看事物的表现到洞察其变化背后的结构，以及从静态的分析到认识各种因素的相互影响，进而寻找一种动态的平衡。

么是系统思维系统是一个概念，反映了人们对事物的一种认识论，即系统是由两个或两个以上的元素相结合的有机整体，系统的整体不等于其局部的简单相加。

这一概念揭示了客观世界的某种本质属性，有无限丰富的内涵和处延，其内容就是系统论或系统学。

系统论作为一种普遍的方法论是迄今为止人类所掌握的最高级思维模式。

系统思维就是把认识对象作为系统，从系统和要素、要素和要素、系统和环境的相互联系、相互作用中综合地考察认识对象的一种思维方法。

系统思维以系统论为思维基本模式的思维形态，它不同于创造思维或形象思维等本能思维形态。

系统思维能极大地简化人们对事物的认知，给我们带来整体观。

按照历史时期来划分，可以把系统思维方式的演变区分为四个不同的发展阶段：古代整体系统思维方式——近代机械系统思维方式——辩证系统思维方式——现代复杂系统思维方式。

[编辑]系统思维的基本特征系统思维方式的客观依据，就是系统乃是物质存在的普遍方式和属性，思维的系统性与客体的系统性是一致的。

现代思维方式特别是系统思维方式，主要以整体性、结构性、立体性、动态性、综合性等特点见长。

1、整体性系统思维方式的整体性是由客观事物的整体性所决定，整体性是系统思维方式的基本特征，它存在于系统思维运动的始终，也体现在系统思维的成果之中。

整体性是建立在整体与部分之辩证关系基础上的。

整体与部分密不可分。

整体的属性和功能是部分按一定方式相互作用、相互联系所造成的。

而整体也正是依据这种相互联系、相互作用的方式实行对部分的支配。

坚持系统思维方式的整体性，首先必须把研究对象作为系统来认识，即始终把研究对象放在系统之中加以考察和把握。

这里包括两个方面的含义：一是在思维中必须明确任何一个研究对象都是由若干要素构成的系统；二是在思维过程中必须把每一个具体的系统放在更大的系统之内来考察。

如解决城市交通问题，就要把城市交通问题作为一个由若干要素构成的系统来考察，不仅要考察系统内部车辆、客流量、道路等参数(要素)，还要考察车辆的运行情况。

系统科学的基本原理系统科学是一门研究复杂系统及其相互作用规律的学科，它的发展离不开一些基本原理。

本文将从系统科学的角度出发，探讨系统科学的基本原理。

系统科学的基本原理可以概括为整体观、系统思维、复杂性、动态性和相互作用。

一、整体观整体观是系统科学的基石，它认为一个系统是由多个相互关联的部分组成的，这些部分之间存在着相互依赖和相互作用的关系。

在研究一个系统时，我们不能仅仅关注系统的一部分，而是要将整个系统作为一个整体来考虑。

二、系统思维系统思维是系统科学的核心思想，它要求我们能够将问题看作一个系统，并从整体的角度去思考和分析问题。

系统思维强调系统内部各个部分之间的相互关系，以及系统与外部环境的相互作用。

通过系统思维，我们可以更好地理解和解决复杂问题。

三、复杂性复杂性是系统科学的重要特征之一。

一个系统往往由众多相互关联的元素组成，这些元素之间存在着非线性、非简单叠加的关系。

复杂性使得系统的行为难以预测和理解。

系统科学通过研究复杂性，探索系统的规律和行为。

四、动态性系统是一个动态的过程，它的状态随着时间的推移而不断变化。

系统科学强调对系统的动态行为进行建模和分析，以揭示系统的演化规律。

动态性使得系统科学能够研究系统的变化过程，预测系统的未来状态。

五、相互作用系统内部各个部分之间存在着相互作用的关系，这些相互作用会引起系统的变化和演化。

相互作用是系统科学研究的重要对象之一，通过研究相互作用，我们可以揭示系统的行为规律和演化机制。

系统科学的基本原理为我们研究和理解复杂系统提供了思路和方法。

在实际应用中，我们可以利用这些原理来解决各种复杂问题，例如气候变化、生态系统的稳定性、交通流量的优化等。

系统科学的基本原理也被广泛应用于管理学、经济学、生物学、工程学等领域，为我们深入理解和掌握复杂系统提供了有力的工具和理论支持。

系统科学的基本原理包括整体观、系统思维、复杂性、动态性和相互作用。

这些原理为我们研究和理解复杂系统提供了基础和指导，也为我们解决实际问题提供了思路和方法。

系统科学与工程专业学什么简介系统科学与工程专业是一门涵盖多学科知识并融合工程技术的综合性学科。

它旨在培养具备系统科学思维和工程实践能力的专业人才，以解决现实世界中的复杂系统问题。

学科内容1.系统科学基础知识：学习系统理论、系统建模与仿真、系统分析与优化等基础知识，掌握系统思维的基本原理和方法。

2.工程技术知识：学习相关工程项目的设计、开发和管理方面的知识，包括工程数学、工程力学、控制理论、信息技术等。

3.跨学科综合应用：学习多学科知识的融合应用，如系统生物学、系统工程管理、智能控制等，以解决现实世界中的复杂问题。

能力培养1.系统分析与设计能力：能够分析和设计复杂系统，提出创新性解决方案，并进行系统实现和优化。

2.工程实践能力：具备工程项目的实施和管理能力，能够合理分配资源、协调团队，并解决项目中的技术问题。

3.跨学科应用能力：能够将多学科知识应用于实际问题中，具备跨学科合作与交流能力。

4.创新思维能力：培养创新思维，具备提出新颖解决方案并推动创新的能力，促进科技进步与社会发展。

就业前景系统科学与工程专业毕业生具备广泛的就业方向，可在以下领域就业： 1. 信息技术行业：从事软件开发、数据分析、人工智能等技术工作。

2. 系统工程管理：担任项目经理、需求分析师、质量管理师等职位，负责系统工程项目的实施和管理。

3. 金融与保险行业：从事风险管理、数据分析和金融模型开发等工作。

4. 制造业与物流行业：参与制造过程优化、供应链管理和物流规划等工作。

总结系统科学与工程专业是一门涵盖多学科知识的综合性学科，培养能够解决复杂系统问题的专业人才。

通过学习系统科学基础知识、工程技术知识和跨学科综合应用，培养学生的分析、设计和实践能力，为他们未来的就业提供广阔的发展空间。

系统科学的体系结构系统科学是一门综合性学科，旨在研究和分析复杂系统的性质、结构、行为和相互作用。

它是一种跨学科的学科，综合运用数学、物理学、生物学、工程学、社会学等多个学科的理论和方法，以系统思维为核心，研究和解决各种复杂问题。

系统科学的体系结构主要包括系统思维、系统方法和系统工程三个方面。

首先，系统思维是系统科学的核心。

系统思维是一种从整体角度思考问题的方法，强调将事物看作一个相互联系的整体，而不是孤立的部分。

系统思维的基本原则包括整体性、辩证性、协同性和动态性。

整体性是指将事物看作一个整体来研究，而不是将其分割成若干独立的部分。

辩证性是指事物的发展过程中存在着矛盾和冲突，需要通过相互作用和调节来达到平衡。

协同性是指事物的各个部分相互依赖、相互作用，共同协同工作才能实现系统的目标。

动态性是指事物是处于不断变化和发展的过程中，需要不断适应和调整。

其次，系统方法是系统科学的理论和方法体系。

系统方法是一套用于研究和解决复杂问题的方法论，包括系统建模、系统分析、系统优化和系统评估等方法。

系统建模是将复杂问题抽象为系统模型的过程，通过建立系统模型来描述问题的结构和行为。

系统分析是对系统模型进行分析和研究，通过分析模型的输入、输出和相互作用来了解系统的性质和行为。

系统优化是通过调整系统的结构和参数来改进系统的性能和效果，以达到最佳状态。

系统评估是对系统的性能和效果进行评估和验证，以判断系统的质量和可行性。

最后，系统工程是系统科学的应用领域和实践方法。

系统工程是将系统科学的理论和方法应用于实际问题解决的过程，包括系统设计、系统集成和系统管理等方面。

系统设计是将系统科学的理论和方法应用于实际问题的解决方案设计，包括系统需求分析、系统结构设计和系统功能设计等。

系统集成是将各个子系统和部分组合在一起，形成一个完整的系统，以实现系统的整体功能。

系统管理是对系统进行规划、组织、协调和控制，以确保系统的有效运行和维护。

系统科学、思维科学与人体科学---钱学森研究现代科学技术的发展，也自然会提出科学技术体系的结构问题［1］。

在自然科学、数学科学和社会科学这三大部门之外，现在似乎应该考虑三个新的、正在形成的大部门：系统科学、思维科学和人体科学⑵.关于这三个部门，我在以前的几篇文章［2,3, 4］中曾讲了一些初步看法，也得到了同专们对这些看法的意见.这些意见促使我进一步考虑这三大部门科学的发展和结构问题，在这里我将谈谈一些想法，请大家讨论批评指正。

一先说系统科学这个大部门。

以前我看到大力发展一类新的工程技术一一系统工程的必要性，因而提议进一步发展和深入研究这类工程技术的理论基础。

目前系统工程，除了与各门系统工程专业有关的专门学问，如工程系统工程的应用力学、机械设计、电力工程等之外，各专业系统工程的共同理论基础是运筹学;而今后进一步发展也要用到与运筹学相关的控制论。

但是运筹学在现代科学技术体系中是紧靠工程技术实践的一般理论，属于我们称为技术科学的那类科学，技术科学是趋势为工程技术服务的；也可以说实践经验的理论总结，首先达到的台阶是技术科学.控制论这一门20世纪前半叶从自动控制技术成长起来的新科学也是技术科学。

但在技术科学这个台阶之上，应该还有一个台阶，即基础科学。

在自然科学这个大部门中，例如物理学是基础科学，化学是基础科学，系统工程这类工程技术迈到运筹学以及控制论这一级台阶不会就停止不动，上面还有它们的基础科学。

但什么是它们的基础科学呢？这是从观代科学技术体系这一观点或科学学［1］的观点不能不提出的课题。

换句话说，也就是要建立系统科学的结构体系［3］.关于系统科学的基础科学这一问题，我以前没有答案，而只是模糊地提问道［3］：运筹学的进一步精炼会不会出一门理论事理学?控制论（包括工程控制论、生物控制论、经济控制论和社会控制论）的进一步精炼会不会出一门理论控制论?这种提法，只引起我们思索，而没有指明途径，不解决问题。

要有进展，我们必须从系统工程的范围中走出来，在更大的视野中去考察我们看到生物学界的发展，正如罗申（R. Rosen）在不久前的一篇论文中［5］所讲的，18世纪以来的近代科学发展，在自然科学的研究中占主导地位的是还原论和经验论的方法，或形而上学的方法，这在当时是一个伟大的进步，是对古人的反击和革命；古代人们直观地以有机物或神灵主宰一切。

系统工程原理系统工程原理是指在系统工程领域中，系统工程师需要掌握的一系列基本原理和方法论。

系统工程是一门综合性学科，它涉及到多个学科领域的知识和技术，包括工程学、管理学、计算机科学、经济学等。

系统工程原理的学习和应用对于系统工程师的工作至关重要，下面将从系统工程原理的基本概念、核心原理和应用方法进行介绍。

首先，系统工程原理的基本概念是指系统工程所涉及的基本概念和基本理论。

系统工程是一种以系统思维为核心的综合性工程学科，它将各种学科领域的知识和技术进行整合，以解决复杂系统问题为目标。

系统工程原理的基本概念包括系统思维、系统工程方法论、系统工程的基本特征等。

系统思维是系统工程的核心，它强调整体性、综合性和协同性，要求系统工程师能够从整体的角度来看待问题，进行系统化的分析和设计。

系统工程方法论是系统工程师进行系统工程实践的方法和工具，它包括需求分析、系统建模、系统设计、系统集成、系统验证等一系列方法和技术。

系统工程的基本特征包括复杂性、动态性、多学科性、协同性等。

其次，系统工程原理的核心原理是指系统工程所依据的基本原理和规律。

系统工程的核心原理包括系统思维原理、系统分析原理、系统设计原理、系统集成原理、系统验证原理等。

系统思维原理是系统工程的核心，它要求系统工程师能够从整体的角度来看待问题，进行系统化的分析和设计。

系统分析原理是系统工程师进行系统需求分析的基本原理和方法，它包括需求获取、需求分析、需求建模等一系列方法和技术。

系统设计原理是系统工程师进行系统设计的基本原理和方法，它包括系统架构设计、模块化设计、接口设计等一系列方法和技术。

系统集成原理是系统工程师进行系统集成的基本原理和方法，它包括系统组装、系统测试、系统调试等一系列方法和技术。

系统验证原理是系统工程师进行系统验证的基本原理和方法，它包括系统验证计划、系统验证测试、系统验证评审等一系列方法和技术。

最后，系统工程原理的应用方法是指系统工程原理在系统工程实践中的应用方法。