农业系统工程

工程技术

农业系统工程是应用系统工程的理论和技术，对农业系统的规划、设计、试验、研究、调控及其应用过程进行科学管理的一门工程技术。

基本信息

它既属国民经济系统，又是一定范围生态系统的组成部分。包括农业资源、能源和资金的投入，农业生命物质能量转化，农产品输出和农业信息反馈等。农业系统工程设计，包含农业系统功能、结构分析、环境分析和系统控制等。其关键是农业系统分析。

运用现代科学方法（运筹学和现代数学）和技术手段（电子计算机和信息技术等），对农业系统进行系统分析、综合平衡，为选择最优设计提供定量、定性依据的工程技术。是介于农业科学和系统科学之间的一门新兴的边缘科学，系统工程学的一个分支学科。在现代农业的组织管理中应用系统工程，能在创造人们需要的高效能生态系统过程中找到最佳的发展途径，达到最优的综合效果。

农业系统工程作为一门综合性的管理工程技术，除以运筹学作为理论基础外，还涉及应用数学（如最优化方法、概率论、网络理论等）、基础理论（如信息论、控制论、可靠性理论等）、系统技术（如系统模拟、通信系统等），以及农业经济学、经营管理学、社会学、心理学等多种学科。

主要内容

主要内容包括：①系统目标的确定。总目标为创造更多的农产品和改善农业生态。系统各组成部分的具体目标如高产、优质、养地、防止水土流失和环境污染等；②系统模型的建立。如农业系统优化，可采用线性规划、非线性规划或多目标规划模型；农业系统预测，可采用回归模型、动态规划模型、系统仿真模型或灰色系统模型等；③系统求解及其结果评价。通过在计算机上的反复调试，可获得满意结果。而对结果的解释，主要依靠研究者本身的实践经验和在农业生产方面的知识素养。要正确处理定量与定性的关系，理论与实践的关系，寻求最佳方案。农业系统工程可在制定全国及各地区实现农业现代化的优化方案、农业规划、农业布局等方面起积极作用。地理学中通过系统模型将农业系统工程的设计同地理条件和区域特征结合起来。因自然、环境、人文等因素复杂，可变性大，进行定量分析难度较大，故需进行不断探索。

发展历史

系统工程萌芽于20世纪30年代。中国于1955年开始发展运筹学，1962年把运筹学和电子计算机技术用于机械化规划的研究工作。1979年11月中国农业工程学会成立时,同时成立了农业系统工程专业委员会。1985年 7月中国系统工程学会也成立了农业系统工程委员会。在各行政部门、科研单位和学会的推动下，中国农业系统工程的研究工作发展很快，应用农业系统工程的项目有水稻栽培规范化，小麦病害的预测预报，黄土丘陵地区为防止水土流失、改善农林结构模式的研究，以及应用数学模型对全国种植业的发展和结构变化进行的研究等。由于中国农业生产条件复杂，农业系统工程的应用在很多方面还处于探索试验阶段。

特点

农业是一个“生物-自然环境-人类社会”的复杂系统。它的生产对象是生物。生态系统是农业系统的基础。在这个系统中，生物和生物、生物和自然环境（水、土、光、气、热）之间存在着物质和能量的交换关系，彼此之间相互依存、相互制约。同时这个系统又经常受人类生产活动和科学实验活动的干预，他们力求对之加以控制和改造，以达到提高生产力的目的。而农产品的生产、收获、贮藏、加工、运输、销售又与各种社会条件有多种复杂的联系，要按照国家计划和社会经济发展的需要，并受市场价格的影响。农业系统工程的目的就在于对上述复杂系统的内、外各方面、各因素之间的关系进行研究，从中找出其内在的规律，以便采取各种措施（包括规划、预测、计划、设计、组织、管理等），使农业的发展能满足人类社会发展的需要。这样就决定了它的下列特点：①实践性。农业系统工程要紧密结合农业生产的实际，经受实践的检验。②综合性。它涉及到与农业生产有关的许多方面和因素，因此，必须强调多学科的协作。③整体性。农业系统是一个统一的整体，任何部分或因素都要从整体出发，以求得整体的最优化。④关联性。系统内各分系或因素都是相互依存、互相制约的，具有规律性和层次性，并可定性或定量地加以表述。⑤有序性。系统内各分系统或因素在时间和空间上都是有序的，如生物的生长发育有一定的过程、各种管理措施在季节上有先后、各种作物有不同的分布区域等。⑥最优性。系统要完成的特定功能可以最优化，从诸方案中选择出最佳系统方案。

除以上特点外，农业系统工程由于气象、土壤、生物等自然因素变化幅度较大，市场、价格等社会因素也极为复杂。因此，在收集基础数据时，往往要依靠数理统计和概率论来进行处理。数据的选取不当时会引起计算结果偏离实际，降低实用价值，因此，对工作的每一个步骤，都需要慎重地作出评价。

方法

一般的步骤是：明确问题,选择评价目标,系统综合(形成可能的系统方案),系统分析,系统选择，并确定最优化方案，决策和确定实施方案。

其中，系统分析即通过建立模型，估计各备选系统可能达到的效果，并加以比较，是关键性的一步。模型可分为图式模型和数学模型。图式模型用以说明农业系统中各个因子之间的相互联系和制约，是系统地认识问题和进一步建立数学模型的基础。数学模型是以数学方程式表明系统的目标及各因素间的相互关系，用以对各种自然现象和社会现象进行模拟，可借助电子计算机求解，迅速便捷地求出各因子或现象之间的因果关系，对系统进行深入的定量研究。从而为探索事物的发展规律，预测可能发生的结果。

应用

农业系统工程常被应用于以下一些方面：①用于研究一个农场、地区、国家，甚至全世界的农业发展规划和农业政策问题。如水、土资源的最佳分配，农业机械的最佳配备，解决粮食问题的优化方案等。②预测农业生产的前景，研究改进农业的经营管理。③研究不同农业技术措施对动、植物生长发育的影响，从而设计最佳的农业生产过程。④确定农业工程设施的最佳设计方案等。

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