研究簡史
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。
研究內容
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仿真實驗進行分析計算,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;最後進行仿真試驗和計算。
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。
方法
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,即最后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。
套用
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,綜合套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套用的。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。隨後在美國的飛彈研製、阿波羅登月計畫中得到了迅速發展。60年代中國在進行飛彈研製的過程中也開始套用系統工程技術。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:研究巨觀經濟發展戰略、經濟目標體系、巨觀經濟政策,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、人才結構分布、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。
相關學科
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。
相關圖書
《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、方法與套用》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、系統動力學套用、系統仿真與管理實驗,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套用(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、謀劃備選方案
§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 投入產出技術及其套用
§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套用
一、投入產出表的編制
二、投入產出技術的具體套用
§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網及其套用
§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套用
一、Petri網與排隊系統的結合
二、柔性製造系統建模中Petri網與一類啟發式算法的結合
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套用
§7-1 概述
§7-2系統動力學的典型套用
一、系統動力學在供應鏈管理中的套用
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(以遺傳算法為例)
主要參考文獻
第八章 系統仿真及管理實驗
§8-1系統仿真
一、概念及方法
二、離散事件系統仿真
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、管理實驗套用
§8-3系統仿真與管理實驗實例
一、離散事件系統仿真實例:排隊系統仿真
二、細胞自動機仿真實例:流言模型
三、多代理人系統仿真實例:多代理人經濟仿真模型——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領域的套用
第十二章 物流系統工程
第十三章 系統工程在信息化中的套用
主要參考文獻