系統工程學

第二次世界大戰以後，隨著工業化的進展，城市人口、就業、環境污染和資源等各種社會問題日趨嚴重，迫切需要用新的方法對這些問題進行綜合研究。

1955年以後，計算機技術漸趨成熟和普及，於是系統工程學應運而生。美國麻省理工學院的福雷斯特於1957年首次提出工業動力學，後來研究對象從工程系統發展到社會系統，運用這一方法建立了世界模型和美國國家模型。但各個領域的研究方法在本質上並沒有什麼區別，故於1972年定名為系統工程學。

系統工程學通過人和計算機的配合，能充分發揮人的理解、分析、推理、評價、創造等能力的優勢，又能利用計算機高速計算和跟蹤能力。以此來實驗和剖析系統，從而獲得豐富的信息，為選擇最優的或次優的系統方案提供有力工具。

系統工程學研究的對象是複雜的系統。除了一般大系統所具有的結構複雜、因素眾多、系統行為有時滯現象，以及系統內部諸參數隨時間而變化等特徵外。系統工程學認為的複雜系統還有一些其他特徵，比如系統都是高階數、多迴路、非線性的信息反饋系統；系統的行為具有“反直觀”性，即其行為方式往往與多數人們所預期的結果相反；系統內部諸反饋迴路中存在一些主要迴路；系統的非線性多次反饋以後，呈現出對外部擾動反映遲鈍的傾向，對系統參數變化不敏感等。

從系統方法論來說，系統工程學是結構方法、功能方法和歷史方法的統一。它有一套獨特的解決複雜系統問題的工具和技巧，如雙向因果環、反饋、流位和速率等概念。系統工程學模型中能容納大量的變數，一般可達數千個以上；它是一種結構模型，通過它可以充分認識系統結構，並以此來把握系統的行為，而不只是依賴數據來研究系統行為；它是實際系統的實驗室。

系統動力學模型主要是通過模擬實驗進行分析計算，主要計算結果都是未來一定時期內各種變數隨時間而變化的曲線。也就是說，模型能處理高階次、非線性、多重反饋的複雜時變系統(如社會經濟系統)的有關問題。

建立系統工程學模型首先是確定系統分析目的；其次是確定系統邊界，即系統分析涉及的對象和範圍；之後是建立因果關係圖和流圖；然後寫出 系統工程學方程；最後進行模擬試驗和計算。

常用的系統工程學模型有世界動力學模型，用於研究全球性的發展戰略；國家動力學模型，用以研究國家政治、經濟、軍事、對外關係等；城市動力學模型，研究城市發展戰略；區域動力學模型，研究特定地理區域的發展戰略；工業動力學模型，研究工業企業發展戰略；生長型動力學模型，包括研究疾病發生、發展及防治策略的醫療動力學模型；研究作物、園藝、家禽飼養、蟲害防治和生態保護等的系統工程學模型等。

用科學方法解決複雜問題 的一門技術。它的注意力集中在分析和設計與 其部分截然不同的整體。它堅持全面看問題，考慮所有的側面和一切可變因素，並且把問題 的社會方面與技術方面聯繫起來。採用這種方法的主要步驟包括對系統提出要求；根據要求 設計系統，評價設計方案；修改要求，再設計。如此反覆籌劃，經過若干循環，求得最佳 方案，即最後綜合成一個技術上合理、經濟上合算、研製周期短、能協調運轉的工程系統。

系統工程是從整體出發合理開發、設計、實施和運用系統科學的工程技術。它根據總體協調的需要，綜合應用自然科學和社會科學中有關的思想、理論和方法，利用電子計算機作為工具，對系統的結構、要素、信息和反饋等進行分析，以達到最優規劃、最優設計、最優管理和最優控制的目的。系統工程以複雜的大系統為研究對象，是在20世紀40年代美國貝爾電話公司首先提出和應用的。50年代在美國的一些大型工程項目和軍事裝備系統的開發中，又充分顯示了它在解決複雜大型工程問題上的效用。隨後在美國的導彈研製、阿波羅登月計劃中得到了迅速發展。60年代中國在進行導彈研製的過程中也開始應用系統工程技術。到了70、80年代系統工程技術開始滲透到社會、經濟、自然等各個領域，逐步分解為工程系統工程、企業系統工程、經濟系統工程、區域規劃系統工程、環境生態系統工程、能源系統工程、水資源系統工程、農業系統工程、人口系統工程等，成為研究複雜系統的一種行之有效的技術手段。

系統工程的

（2）社會系統：研究整個國家和社會系統的運行、管理問題。

（3）經濟系統：研究宏觀經濟發展戰略、經濟目標體系、宏觀經濟政策，進入投入產出分析等。

（4）農業系統：研究農業發展戰略、農業結構、農業綜合規劃等。

（5）企業系統：研究工業結構、市場預測、新產品開發、生產管理系統、全面質量管理系統等。

（6）科學技術管理系統：研究科學技術發展戰略、預測、規劃和評價等。

（7）軍事系統：研究國防總體戰略、作戰模擬、情報通訊指揮系統、參謀指揮系統和後勤保障系統等

（8）環境生態系統：研究環境系統和生態系統的規劃、建設、治理等。

（9）人才開發系統：研究人才需求預測、人才結構分佈、教育規劃、智力投資等。

（10）運輸系統：研究鐵路、公路、航運、空運等的運輸規劃、調度系統、運輸效益分析、城市交通網路優 化模型等。

（11）能源系統：研究能源合理利用結構、能源需求預測、能源發展戰略等。

（12）區域規劃系統：研究區域人口、經濟協調發展規劃、區域資源最優利用、區域經濟結構等。

建築學、建築光學、建築熱工學、建築聲學、建築經濟學、建築構造學、建築設計學、室內聲學、室內設計學、園林學、城市規劃、土木工程、工程力學、水力學、土力學、岩體力學、濱海水文學、道路工程學、交通工程學、橋樑工程學、水利工程學。

《系統工程學》圖書

內容簡介：

本書作為面向21世紀課程教材《系統工程理論、方法與應用》的第三版，主要是來研究系統工程教學實踐的基礎上修訂編寫的。全書共分13章，主要內容有：系統工程學理論及方法論(共3章)；系統工程學模型與技術(模型化原理及模型體系、投入產出模型、Petri網技術、系統動力學應用、系統模擬與管理實驗，共5章)；系統評價和決策的理論、原理、方法(共2章)；系統工程學在人口、物流、信息化等領域的專題應用(共3 章)。本書主要作為管理學及其相關學科碩士研究生及本科生教學參考書，也可供其他人員學習使用。

書籍目錄：

第一章 系統工程學概述

§1-1 複雜系統問題及其特徵

§l-2 系統科學及系統工程

一、系統科學及系統工程的發展

二、系統科學體系

三、系統工程學的特點

§1-3 系統工程學與管理研究

主要參考文獻

第二章 系統工程理論

§2-1 經典系統理論

一、一般系統論

二、控制論

三、資訊理論

§2-2現代系統理論

一、耗散結構與協同學

二、突變論

§2-3 系統理論的發展

一、系統複雜性研究的興起

二、複雜適應系統理論

三、複雜網路理論

. 四、系統理論的發展動向

主要參考文獻

第三章 系統工程方法論

§3-l 系統工程方法論概述

§3-2 初步分析階段

一、闡明問題

二、謀划備選方案

§3-3 規範分析階段

一、預測未來環境

二、建模和預計後果

§3-4 綜合分析階段

一、評比備選方案

二、調整與反饋

三、完成分析報告

§3-5 系統綜合集成方法論

主要參考文獻

第四章 系統模型化原理

§4-1系統模型化概述

一、基本概念及意義

二、模型韻分類

三、建模的基本步驟、一般原則以及模型的簡化

§4-2 常用建模方法

一、圖解法

二、擬合法

三、經驗法

四、機理法

§4-3系統模型體系

一、基於系統分析過程的系統模型體系

二、基於不同功能的系統模型體系

三、基於主模型的系統模型體系

主要參考文獻

第五章 投入產出技術及其應用

§5-1 投入產出技術的起源與發展

一、投入產出技術的理論來源

二、投入產出技術的發展

§5-2 投入產出技術在我國的應用

一、投入產出表的編製

二、投入產出技術的具體應用

§5-3 投入產出技術與其他技術方法的結合

一、投入產出技術與相關數學規劃方法結合

二、投入產出技術與CGE模型結合

三、投入產出技術與高速增長模型結合

四、投入產出技術與計量經濟模型結合

五、投入產出技術與SDA結合

主要參考文獻

第六章Petri網及其應用

§6-1 Petri網概述

一、基本概念

二、Petri網的行為特徵分析

§6-2 Petri網的擴展

一、著色Petri網

二、隨機Petri網

三、Petri網的化簡問題

§6-3 Petri網與其他方法的結合及應用

一、Petri網與排隊系統的結合

二、柔性製造系統建模中Petri網與一類啟髮式演演算法的結合

三、基於著色Petri網的供應鏈系統建模

主要參考文獻

第七章系統動力學的應用

§7-1 概述

§7-2系統動力學的典型應用

一、系統動力學在供應鏈管理中的應用

二、系統動力學與可持續發展

三、系統動力學與組織變革

§7-3系統動力學與其他理論和方法的結合

一、系統動力學與複雜系統理論

二、系統動力學與經濟學

三、系統動力學與軟計算方法(以遺傳演演算法為例)

主要參考文獻

第八章 系統模擬及管理實驗

§8-1系統模擬

一、概念及方法

二、離散事件系統模擬

三、細胞自動機(CA）

四、代理人及多代理人系統(MAS)

§8-2管理實驗

一、基本概念

二、管理實驗的發展歷程

三、管理實驗分類

四、管理實驗步驟

五、管理實驗應用

§8-3系統模擬與管理實驗實例

一、離散事件系統模擬實例：排隊系統模擬

二、細胞自動機模擬實例：流言模型

三、多代理人系統模擬實例：多代理人經濟模擬模型——AsPEN

四、管理實驗實例

主要參考文獻

第九章 系統評價原理與方法

第十章 決策理論與方法

第十一章 系統工程在人El領域的應用

第十二章 物流系統工程

第十三章 系統工程在信息化中的應用

主要參考文獻