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系统工程学

一种组织管理技术

系统工程学实际上是一种组织管理技术。所谓系统，首先是把要研究的对象或工程管理问题看做是一个由很多相互联系相互制约的组成部分构成的总体，然后运用运筹学的理论和方法以及电子计算机技术，对构成系统的各组成部分进行分析、预测、评价，最后进行综合，从而使该系统达到最优。系统工程学的根本目的是保证最少的人力、物力和财力在最短的时间内达到系统的目标，完成系统的任务。

研究简史
第二次世界大战以后，随着工业化的进展，城市人口、就业、环境污染和资源等各种社会问题日趋严重，迫切需要用新的方法对这些问题进行综合研究。
1955年以后，计算机技术渐趋成熟和普及，于是系统工程学应运而生。美国麻省理工学院的福雷斯特于1957年首次提出工业动力学，后来研究对象从工程系统发展到社会系统，运用这一方法建立了世界模型和美国国家模型。但各个领域的研究方法在本质上并没有什么区别，故于1972年定名为系统工程学。
研究内容
系统工程学通过人和计算机的配合，能充分发挥人的理解、分析、推理、评价、创造等能力的优势，又能利用计算机高速计算和跟踪能力。以此来实验和剖析系统，从而获得丰富的信息，为选择最优的或次优的系统方案提供有力工具。
系统工程学研究的对象是复杂的系统。除了一般大系统所具有的结构复杂、因素众多、系统行为有时滞现象 ，以及系统内部诸参数随时间而变化等特征外。系统工程学认为的复杂系统还有一些其他特征，比如系统都是高阶数、多回路、非线性的信息反馈系统；系统的行为具有“反直观”性，即其行为方式往往与多数人们所预期的结果相反；系统内部诸反馈回路中存在一些主要回路；系统的非线性多次反馈以后，呈现出对外部扰动反映迟钝的倾向，对系统参数变化不敏感等。
从系统方法论来说，系统工程学是结构方法、功能方法和历史方法的统一。它有一套独特的解决复杂系统问题的工具和技巧，如双向因果环、反馈、流位和速率等概念。系统工程学模型中能容纳大量的变量，一般可达数千个以上；它是一种结构模型，通过它可以充分认识系统结构，并以此来把握系统的行为，而不只是依赖数据来研究系统行为；它是实际系统的实验室。
系统动力学模型主要是通过仿真实验进行分析计算，主要计算结果都是未来一定时期内各种变量随时间而变化的曲线。也就是说，模型能处理高阶次、非线性、多重反馈的复杂时变系统(如社会经济系统)的有关问题。
建立系统工程学模型首先是确定系统分析目的；其次是确定系统边界，即系统分析涉及的对象和范围；之后是建立因果关系图和流图；然后写出 系统工程学方程；最后进行仿真试验和计算。
常用的系统工程学模型有世界动力学模型，用于研究全球性的发展战略；国家动力学模型，用以研究国家政治、经济、军事、对外关系等；城市动力学模型，研究城市发展战略；区域动力学模型，研究特定地理区域的发展战略；工业动力学模型，研究工业企业发展战略；生长型动力学模型，包括研究疾病发生、发展及防治策略的医疗动力学模型；研究作物、园艺、家禽饲养、虫害防治和生态保护等的系统工程学模型等。
方法
用科学方法解决复杂问题 的一门技术。它的注意力集中在分析和设计与 其部分截然不同的整体。它坚持全面看问题， 考虑所有的侧面和一切可变因素，并且把问题 的社会方面与技术方面联系起来。采用这种方法的主要步骤包括对系统提出要求；根据要求 设计系统，评价设计方案；修改要求，再设计。如此反复筹划，经过若干循环，求得最佳 方案，即最后综合成一个技术上合理、经济上合算、研制周期短、能协调运转的工程系统。
应用
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。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年代中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。
系统工程的
（2）社会系统：研究整个国家和社会系统的运行、管理问题。
（3）经济系统：研究宏观经济发展战略、经济目标体系、宏观经济政策，进入投入产出分析等。
（4）农业系统：研究农业发展战略、农业结构、农业综合规划等。
（5）企业系统：研究工业结构、市场预测、新产品开发、生产管理系统、全面质量管理系统等。
（6）科学技术管理系统：研究科学技术发展战略、预测、规划和评价等。
（7）军事系统：研究国防总体战略、作战模拟、情报通讯指挥系统、参谋指挥系统和后勤保障系统等
（8）环境生态系统：研究环境系统和生态系统的规划、建设、治理等。
（9）人才开发系统：研究人才需求预测、人才结构分布、教育规划、智力投资等。
（10）运输系统：研究铁路、公路、航运、空运等的运输规划、调度系统、运输效益分析、城市交通网络优 化模型等。
（11）能源系统：研究能源合理利用结构、能源需求预测、能源发展战略等。
（12）区域规划系统：研究区域人口、经济协调发展规划、区域资源最优利用、区域经济结构等。
相关学科
建筑学、建筑光学、建筑热工学、建筑声学、建筑经济学、建筑构造学、建筑设计学、室内声学、室内设计学、园林学、城市规划、土木工程、工程力学、水力学、土力学、岩体力学、滨海水文学、道路工程学、交通工程学、桥梁工程学、水利工程学。
相关图书
《系统工程学》图书
内容简介：
本书作为面向21世纪课程教材《系统工程理论、方法与应用》的第三版，主要是来研究系统工程教学实践的基础上修订编写的。全书共分13章，主要内容有：系统工程学理论及方法论(共3章)；系统工程学模型与技术(模型化原理及模型体系、投入产出模型、Petri网技术、系统动力学应用、系统仿真与管理实验，共5章)；系统评价和决策的理论、原理、方法(共2章)；系统工程学在人口、物流、信息化等领域的专题应用(共3 章)。本书主要作为管理学及其相关学科硕士研究生及本科生教学参考书，也可供其他人员学习使用。
书籍目录：
第一章 系统工程学概述
§1-1 复杂系统问题及其特征
§l-2 系统科学及系统工程
一、系统科学及系统工程的发展
二、系统科学体系
三、系统工程学的特点
§1-3 系统工程学与管理研究
主要参考文献
第二章 系统工程理论
§2-1 经典系统理论
一、一般系统论
二、控制论
三、信息论
§2-2现代系统理论
一、耗散结构与协同学
二、突变论
§2-3 系统理论的发展
一、系统复杂性研究的兴起
二、复杂适应系统理论
三、复杂网络理论
. 四、系统理论的发展动向
主要参考文献
第三章 系统工程方法论
§3-l 系统工程方法论概述
§3-2 初步分析阶段
一、阐明问题
二、谋划备选方案
§3-3 规范分析阶段
一、预测未来环境
二、建模和预计后果
§3-4 综合分析阶段
一、评比备选方案
二、调整与反馈
三、完成分析报告
§3-5 系统综合集成方法论
主要参考文献
第四章 系统模型化原理
§4-1系统模型化概述
一、基本概念及意义
二、模型韵分类
三、建模的基本步骤、一般原则以及模型的简化
§4-2 常用建模方法
一、图解法
二、拟合法
三、经验法
四、机理法
§4-3系统模型体系
一、基于系统分析过程的系统模型体系
二、基于不同功能的系统模型体系
三、基于主模型的系统模型体系
主要参考文献
第五章 投入产出技术及其应用
§5-1 投入产出技术的起源与发展
一、投入产出技术的理论来源
二、投入产出技术的发展
§5-2 投入产出技术在我国的应用
一、投入产出表的编制
二、投入产出技术的具体应用
§5-3 投入产出技术与其他技术方法的结合
一、投入产出技术与相关数学规划方法结合
二、投入产出技术与CGE模型结合
三、投入产出技术与高速增长模型结合
四、投入产出技术与计量经济模型结合
五、投入产出技术与SDA结合
主要参考文献
第六章Petri网及其应用
§6-1 Petri网概述
一、基本概念
二、Petri网的行为特征分析
§6-2 Petri网的扩展
一、着色Petri网
二、随机Petri网
三、Petri网的化简问题
§6-3 Petri网与其他方法的结合及应用
一、Petri网与排队系统的结合
二、柔性制造系统建模中Petri网与一类启发式算法的结合
三、基于着色Petri网的供应链系统建模
主要参考文献
第七章系统动力学的应用
§7-1 概述
§7-2系统动力学的典型应用
一、系统动力学在供应链管理中的应用
二、系统动力学与可持续发展
三、系统动力学与组织变革
§7-3系统动力学与其他理论和方法的结合
一、系统动力学与复杂系统理论
二、系统动力学与经济学
三、系统动力学与软计算方法(以遗传算法为例)
主要参考文献
第八章 系统仿真及管理实验
§8-1系统仿真
一、概念及方法
二、离散事件系统仿真
三、细胞自动机（CA）
四、代理人及多代理人系统(MAS)
§8-2管理实验
一、基本概念
二、管理实验的发展历程
三、管理实验分类
四、管理实验步骤
五、管理实验应用
§8-3系统仿真与管理实验实例
一、离散事件系统仿真实例：排队系统仿真
二、细胞自动机仿真实例：流言模型
三、多代理人系统仿真实例：多代理人经济仿真模型——AsPEN
四、管理实验实例
主要参考文献
第九章 系统评价原理与方法
第十章 决策理论与方法
第十一章 系统工程在人El领域的应用
第十二章 物流系统工程
第十三章 系统工程在信息化中的应用
主要参考文献
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