| 单词 | 系统工程 |
| 释义 | 【系统工程】 拼译：systerns engineering 是从整体出发合理开发、设计、实施和运用系统的一门工程技术。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，采用定性研究和定量研究相结合的方法，利用电子计算机等现代化工具，对系统的结构、要素、信息等进行分析，以达到最优规划、最优设计、最优管理和最优控制的目的。 系统工程的研究对象是复杂的大系统。系统是具有特定功能的、相互间具有有机联系的许多要素(Element)所构成的一个整体。一个构成系统的诸要素的集合一般都具有一定的特性，或者表现为一定的行为，而这些特性或行为是它的任何一个要素都不具备的。在物质世界中，一个系统中的任何部分可以被看为一个子系统，而每一个系统又可以成为一个更大规模的系统中的一部分。这是一种分析与综合有机结合的思想方法。系统的复杂性主要体现在：(1)构成系统的要素本身就是一个系统，从而体现了系统的多层次；(2)系统是由不同质的要素集合而成的；(3)系统涉及的影响因素是多维的，既有外部环境的，也有内部结构等方面的诸多影响因素；(4)系统可以是自然形成的，也可能是人工造成的，还可以是包含人在内的人机系统。如长江三峡水利电力工程这个特大型工程是由防洪、灌溉系统、水力发电系统和长距离输变电系统、长江航运系统和生态环境系统等系统组成的。它们之间有着相互支持的关系。例如，长江三峡水利电力工程的大坝高度，既与水力发电系统的发电量有关，又与长江航运的水道状况以及泥沙淤积等情况有密切关系，同时，坝高又与淹没面积和移民数量相互制约，因此，必须从总体上统筹兼顾，选择兼顾各方面的满意解释。系统工程是一门新兴学科，20世纪40年代，美国贝尔电话公司在设计电话通讯网络时，应用了一些科学方法，按时间顺序把工作划分为规划、研究、开发，开发过程中的研究和通用工程等5个阶段，各个阶段相互联系、相互配合，取得了良好的效果。他们把这种工作方法称为系统工程。50年代中，美国密执安大学的H．H．古德和R．E．迈克霍尔(H．H．Goode and R．E．Michol)发表了第1本以系统工程命名的专著，并于60年代中编著了《系统工程手册》。60年代初，A．D．霍尔(A．D．Hall)发表了《系统工程方法论》。1969年，他又提出了著名的霍尔三维结构，即系统工程形态图，为系统工程提供了一种广泛采用的方法论。50年代以来，系统工程在大型工程项目的军事装备系统的开发中充分显示了它在解决复杂问题时的效用。50年代末，美国在研制北极星导弹时首先创用了计划协调技术(PERT)。60年代，美国国家航空航天局(NASA)在执行阿波罗登月计划中又把PERT发展成图解协调技术(GERT)，并应用计算机仿真技术，确保各项试验项目按期完成。60年初，美国国防部长麦克纳马拉运用系统分析与方法提出了美国国防新战略，取得了成效。电子计算机的出现和发展，为系统工程提供了强有力的运算工具和信息处理手段，并且促进了运筹学和大系统理论的广泛应用。60年代以后，对于复杂的大系统问题，采用分解与协调两个过程而形成多级递阶控制结构，它的基本方法是将整体控制问题分解成若干子系统，然后按照整体控制目标，协调各个子系统的运行，以达到整个系统的最优运行。70年代以来，随着微型计算机的发展，出现了分散控制系统和分散信息处理的理论和方法，实现了多级分散的计算机管理、控制和信息处理系统，这就进一步提高了在系统的灵活性、扩展性和可靠性。由于计算机的广泛应用，如何解决人－机系统的问题成为一个崭新的课题。人们在作出决策时，往往带有思维过程中固有的模糊和不严格性，但计算机只能接受确切的指令，这就需要研究消除“人－机”语言障碍的方法，1965年美国查德(Zadeh)提出了“模糊集合”(Fuzzysets)的概念，奠定了“模糊理论”的基础，它给人的思维过程以一种严格的数学形式。由于人的智能有一种特殊的性质，使得它能在模糊的环境中进行推理，并对照需要精确和定量的数据，去作出只有不确切数据的决策。70年代以后，系统工程的应用，已远远地超出了传统“工程”的概念，从大型工程的应用进入到解决各种复杂的社会－技术系统和社会－经济系统的最优规划、最优控制和最优管理问题。以跨地区的大型电网为例，在电网中有水电、火电和核电等多种能源形式。这样规模庞大、复杂的发电和输变电系统，必须协调发电、供电和选择最佳的运行方式。而这种现代复杂的电网系统的设计，需要上百种专业的配合，需要综合考虑国家的经济地理、工业布局、能源资源、环境保护，以及人口的状态和分布等复杂因素，然后才能作出合理的规划和设计。此外，系统工程还广泛应用于研究社会经济战略和规划，能源发展战略和能源规划，水资源的合理开发和利用，科学技术预测与发展战略，交通运输的规划、布局和合理调运等方面，并且都取得了显著的效果。当今世界正进入一个信息化的时代，大量信息存在于系统中，需要通过对信息的处理，实现最佳选择。由于实现现代化有多种选择的可能性，因而要进行合理的选择，就需要有效的选择手段，这就是系统工程方法。电子计算机和通信卫星的应用，以及系统科学、运筹学、现代控制理论、信息论、经济控制论等理论方法的综合发展，推动了系统工程的飞跃发展，使系统工程研究的范围扩展到自然的、工程技术的和社会经济的复杂大系统。系统工程在中国的发展始于20世纪50年代中期，那时，中国有计划按比例的经济建设需要科学的组织管理技术。1960年在中国科学院数学研究所成立了运筹学研究室，华罗庚大力推广“统筹法”、“优选法”，取得了显著的成绩。在这同时，随着国防尖端技术科研工作的发展，在钱学森的指导下，在工程系统的总体设计组织方面也取得卓著的成效和丰富的实践经验，在中国导弹武器系统的研制和发射方面取得了显著的成就。从1978年以来，系统工程在中国的推广和应用出现了新局面，在全国科学技术长远发展规划中，把系统工程的理论研究和应用作为重点学科列入了规划，先后在一些重点高等院校成立了系统工程研究所(室)，并招收了系统工程专业的研究生和本科生。1978年中国自动化学会成立系统工程专业委员会，1979年10月成立了中国系统工程学会，系统工程的研究逐步开展起来，从初期的传播国外的理论方法和应用情况，进而独立开展系统工程理论和方法的研究，并且注意联系中国实际，积极开展系统工程应用工作，其中如“2000年中国”、“人口预测与人口政策分析”等项目获得了国家科技进步奖一等奖，又如能源规划、区域发展战略、宏观经济模型、人才规划系统方法、教育规划模型、农业系统规划、军事系统工程等方面都做了大量研究工作，取得显著的成效。系统工程的应用领域十分广阔。主要有：(1)工程系统：研究大型工程项目的规划、设计、制造和运行。(2)社会系统：研究整个国家和社会系统的有关问题，如人口系统等。(3)经济系统：研究宏观经济发展战略、经济指标体系、宏观经济政策、投入产出分析等。(4)农业系统：研究农业发展战略、农业结构优化、农业综合规划等。(5)企业系统：研究工业结构优化、市场预测、新产品开发、生产管理系统、质量保障体系等。(6)科技管理系统：研究科技发展战略、预测、规划和评价、研究科技成果转化机制等。(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体系等。(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)交通运输系统：研究铁路、公路、航运、空运等的运输规划、调度系统、运输效益分析以及综合运输网络、城市交通网络优化模型等。(11)能源系统：研究能源合理结构、能流图、能源需求预测、能源供应预测、能源生产优化模型、节能规划、能源数据库等。(12)区域规划系统：研究区域人口、经济协调发展规划、区域工业布局、农业区划及城镇布局和发展规划、区域资源优化利用、区域产业结构优化等。【参考文献】：1 钱学森．论系统工程．长沙：湖南人民出版社，19832 Miser H J，Quade E S．Handbook of systems Analysis，North Holland，19833 Derek W B，Applied Decision Anlysis，McGraw-Hill book Company，1984，4 汪应洛．系统工程．北京：机械工业出版社，19865 Geoffrey G，Decision Analysis，Pitman Pullishing，19886 Sage A P．Systems Engineering，New York：McGraw-Hill，1992(西安交通大学汪应洛教授撰) |
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