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。
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。
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。
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。
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。
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。