[科普中国]-系统工程

定义

从系统观念出发，以最优化方法求得系统整体的最优的综合化的组织、管理、技术和方法的总称。钱学森教授在1978年指出：“‘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。”(《论系统工程》，1982年)2

历史它产生于第二次世界大战期间，在战后50年代，开始有了初步发展。60年代，美国的阿波罗登月计划成功地运用了系统工程的科学方法，按预定目标第一次把人送到了月球。以此为转机，系统工程受到了世界各国的高度重视，获得迅速发展，被广泛应用到自然科学和社会科学的各个领域，开创了系统工程发展的新时期。系统工程是运用系统方法，对系统进行规划、研究、设计、制造、试验和使用的组织管理技术。1930年，美籍奥地利生物学家L·V·贝塔朗菲的系统论思想，对系统工程的形成产生了直接的影响。作为一门横跨许多学科的高度综合性的新兴技术，系统工程的形成还与一系列基础科学有着十分密切的联系。这些基础学科主要有：运筹学、控制论、信息理论、基础数学和计算机科学。60年代以来，系统工程发展的显著特点是开始突破自然科学和工程技术领域，向社会科学领域不断渗透。随着70年代的“大系统理论”的兴起，使系统工程与社会科学的联系更加密切了。目前，系统工程已在经济、社会、人口、军事、行政、法制、科学、教育、人才、情报和未来研究等社会科学领域得到越来越广泛的运用， 充分显示了它无限广阔的发展前景。80年代，系统工程发展的显著趋势是巨大化、复杂化、社会化，它意味着系统工程将进一步向社会科学各领域广泛渗透，社会工程的开发与研究，将成为今后系统工程发展的主要方向之一。3

系统工程是在现代化的“大企业”、“大工程”、“大科学”出现后，产品构造复杂、换代周期短、生产社会化、管理系统化、科学技术高度分化又高度综合等历史背景下产生的。在本世纪40年代末，首先由美国贝尔电话公司在研制电话自动交换中提出“系统工程”这一名词。1957年美国密执安大学高德和迈克两教授写了第一本《系统工程——大系统导论》。1965年美国学者编写了《系统工程手册》，至此初步形成了较完整的理论体系。2

步骤和方法系统工程的步骤和方法因处理对象不同而异。对一般步骤和方法的研究比较有影响的是美国贝尔电话公司系统工程师A·D·Hall于1969年提出的三维空间法：(一)时间维。表示工程活动从规划到更新阶段按时间顺序安排的7个阶段，即规划阶段;拟定计划方案阶段;研制阶段(并制订生产计划);生产阶段(生产系统零件、提出安装计划);安装阶段;运动阶段;更新阶段。(二)逻辑维。指完成上述7个阶段工作的思维程序。包括：明确问题，即搜集本阶段资料，提供目标依据;系统指标设计，即提出目标的评价标准;系统综合，即设计出所有待选方案或对整个系统进行综合;系统分析，即运用模型比较方案，进行说明;实行优化，即从可行方案中选优;进行决策;实施计划。(三)知识维。完成各步工作需要的各种知识、技能。2

这一方法，在逻辑上，把运用系统工程解决问题的整个过程分成问题阐述、目标选择、系统综合、系统分析、最优化、决策和实施计划七个环环紧扣的步骤;在时间上，把系统工程的全部进程分为规划、设计、研制、生产、安装、运行和更新七个依次循进的阶段;在专业知识上，运用系统工程除需要某些共性知识外，还需要使用各科专业知识，如工程、医药、建筑、商业、法律、管理、社会科学和艺术等等。与此同时，在系统工程发展中还确立了一系列系统技术方法。主要有：模拟技术、最优化技术、评价技术和计算机技术。3

三维结构图法：一、逻辑维(解决问题的逻辑过程)。在使用系统工程方法解决问题时，可按下述七个步骤进行;(一)提出问题;(二)选择目标;(三)系统综合;(四)系统分析;(五)选择解决问题的最佳方案;(六)决策;(七)实施计划。二、时间维(工作阶段)。对一个具体工程，从规划到更新，全部程序分为：(一)规划制定阶段，指调研、程序设计等;(二)初步设计阶段，即具体计划阶段;(三)研制阶段，即系统开发阶段;(四)生产阶段;(五)安装阶段;(六)运行阶段;(七)更新阶段。三、知识维(专业学科知识)。系统工程除有某些共性知识外，还涉及各种专业知识，这些专业知识称为知识维。11

主要特点系统工程方法的主要特点是：一、把研究对象作为一个整体来分析，分析总体中各个部分之间的相互联系和相互制约关系，使总体中的各个部分相互协调配合，服从整体优化要求;在分析局部问题时，是从整体协调的需要出发，选择优化方案，综合评价系统的效果;二、综合运用各种科学管理的技术和方法，定性分析和定量分析相结合;三、对系统的外部环境和变化规律进行分析，分析它们对系统的影响，使系统适应外部环境的变化。1

系统工程与一般工程技术的区别系统工程与一般工程技术的区别是：系统工程不仅研究物质系统，也研究非物质系统，如教育、文化、新闻宣传等系统，应用广泛;而一般工程技术以具体的物质系统为对象。系统工程从全局、整体上处理系统。要以系统论、控制论、信息论为理论基础，又必须具备每一类系统工程的专业理论;而一般工程技术主要处理具体技术门类，以专业理论为主。系统工程工作者是系统工程师，是决策人的委托人、参谋、助手，为社会服务;而一般工程师是专门技术人员。二者有不同的业务素质要求。2