系统工程的发展历程

系统工程的发展历程【摘要】：系统工程作为一门新兴的综合性边缘学科，在理论上、方法上和体系上都处于发展之中，它必将随着生产技术、基础理论、计算工具的发展而不断发展。现代科学与系统工程的发展，体现在系统哲学、系统方法、系统技术和系统实践各个层面上，系统工程思想已广泛应用于传统科学及人们日常生活管理的许多领域，它改变了人们观察世界的方法和角度，并丰富了人类对自然和社会的认识。系统工程的定义系统工程来源于英语(SystemsEngineering)，概括的讲，系统工程是在系统科学结构体系中，属于工程技术类，它是一门新兴学科，它是系统科学的一个分支，是以系统为研究对象的工程技术。系统工程是运用系统思想直接改造客观世界的一大类工程技术的总称。系统是由互相关联、互相制约、互相作用的若干组成部分构成的具有某种功能的有机整体。系统工程与其他工程不同之点在于它是跨越许多学科的科学，而且是填补这些学科边界空白的一种边缘学科，系统工程的目的是研制系统，而系统不仅涉及到工程学的领域，还涉及到社会、经济和政治等领域，为了适当解决这些领域的问题，除了需要某些纵向技术以外，还要有一种技术纵横的方向把他们组织起来我国著名的科学大师，系统科学的奠基者钱学森，他给系统工程的定义是：系统工程是在组织管理系统的规划、研究、设计、制造、实验与使用的科学方法。从以上的观点可以看出，系统工程是在系统思想的指导下，用近代数学方法和计算机工具来研究一般系统的分析、规划、开发、设计、组织、管理、调整、控制、评价等问题，使系统整体最佳地实现预期目标的一门综合性的工程技术。系统工程发展的形成与发展系统工程是以已有的科学和技术为基础，将各种科学和技术融合起来，而又重新体系化了的科学与方法。系统工程是在工业工程、质量管理、人机工程、价值工程以及计算机科学等学科的基础上发展起来的。系统工程的发展大致分为萌芽、发展和初步成熟三个时期。1.萌芽时期在古代，人们就有了系统工程思想的萌芽。我国战国时期的都江堰水力工程就孕育着系统工程的一些思想。本世纪初，美国的泰勒从合理安排工序、分析工人的操作、提高劳动生产率入手，研究管理科学的规律，到20年代逐步发展为工业工程，主要研究生产在时间和空间上的管理技术。系统工程产生于20世纪40年代，在60年代形成了基本学科体系。40年代，美国贝尔电话公司在发展通信网络时，为缩短科学技术才发明到投入使用的时间，认识到不能只注意电话机和交换台站等设备，更需要研究整个系统，于是采用了一套新方法，首次提出“系统工程”一词。第二次世界大战期间，由于战争的需要，人们提出并发展了运筹学，以后在应用中逐渐发展成为系统工程的理论基础。战后这种理论被迅速推广到经济和管理领域。1945年美国建立了兰德公司，研究复杂系统的数学分析方法。以后，美国对国防系统、宇航系统以及交通、电力、通信等大规模的系统进行了研究开发，取得了很多成果。在40年代后期，出现了控制论、信息论，并制造了世界上第一台电子计算机。这些都为系统工程的发展奠定了基础。运筹学的广泛应用是系统工程产生和发展的重要因素。美国在研制原子弹的“曼哈顿”计划的实践中，运用系统工程方法取得了显著成效，对推动系统工程的发展起到了一定的作用。1940年，英国研制了一种对付德国飞机空袭的新型警戒雷达。为此，成立了一个研究小组，并通过研究计算和战场实际统计分析，找到了雷达和高射武器合理运用和配合的方法，使击毁敌机的效率大大提高。1957年，美国密执安大学的哥德和麦科尔两位教授合作出版了第一部以“系统工程”命名的书。1958年，美国海军特种计划局在研制“北极星”导弹的实践中，提出并采纳了“计划评审技术”，是研制工作提前两年完成，从而把系统工程引进到管理领域。1965年美国科科学家R.E.Machol编写了《系统工程手册》一书，内容包括系统工程的方法论、系统环境、系统部件、系统理论、系统技术以及一些数学基础。始于1961年的美国阿波罗登月计划中广泛运用了系统工程，在此期间，日本引入系统工程并应用于质量管理等方面，取得了显著效果。前苏联则在发展控制论和自动化系统的基础上发展了系统工程。2.发展时期第二次世界大战以后。为适应社会化大生产和复杂的科学技术的需要．逐步把自然科学与社会科学中的某些理论和策略、方法联系起来．应用现代数学和电子计算机等工具．解决复杂系统的组织、管理相控制问题，以达到最优设计、最优控制和最优管理的目标。1957年，美国的H.H.Goode和R.E.Machol合著出版了《系统工程》一书，从此系统工程作为专门技术沿用至今。这时，许多运筹学的成果开始大量应用到民营系统中，成为经营管理的手段，同时运筹学本身也在不断发展。1958年美国在北极星导弹的研制中，首次采用了计划评审技术，有效地推进了计划管理。现在这种方法已为大多数先进企业采用。这种方法以及由他派生的方法已经成为系统工程的重要内容。60年代开始，计算机在西方普遍使用，为系统工程的发展与应用提供了强有力的手段。同时，人们对复杂的大系统采用分解和协调的方法解决具有多级逆阶控制结构的问题。70年代以来，随着微型计算机的发展，出现了分级分布控制系统和分散信号处理系统，扩展了系统工程理论方法的应用范围。系统工程发展的趋势是应用领域继续向社会、经济、生态等方面扩展和发展应用于软系统工程的方法论。1972年在一些国家科学院的倡议下，在维也纳成立了国际应用系统分析研究所。它是一个用系统工程方法研究复杂的社会、经济、生态等问题的国际性研究机构。该所先后选择了能源、环境、生态、城市建设、资源开发、医疗、工业生产等研究课题，在推动系统工程的发展和应用方面产生了重要影响。近年来，社会、经济与环境综合性的大系统问题日益增多，如环境污染、人口增长、交通事故、军备竞赛等。许多技术性问题也带有政治、经济的因素，如北欧跨国电网的供电问题，规模庞大，电网调度本身在技术上已相当复杂，而且还要受到各国经济利益冲突、地理条件限制、环境保护政策制约和人口迁移状况的影响，涉及多个国家社会经济因素。该电网的系统分析者要综合这些因素，对4500万千瓦的电力做出合理的并能被接受的调度方案，提交各国讨论、协调和决策，这是个典型的系统工程问题。系统工程在我国比较系统地、有组织地研究和运用始于60年代。中国科学院在钱学森教授的创导下，建立了第一个运筹学小组;60年代，著名数学家华罗庚大力推广了统筹法、优选法；与此同时，在著名科学家钱学森领导下，在导弹等现代化武器的总体设计组织方面，取得了丰富经验，国防尖端科研的《总体设计部取得显著成效。1977年以来，系统工程的推广和应用出现了新局面，1980年成立了中国系统工程学会，与国际系统工程界进行了广泛的学术交流。近年来，系统工程在各个领域都取得了许多成果。系统工程在“两弹一星”和“载人飞船”等国防尖端技术方面进行了成功运用，取得了显著效果。因此，系统工程在我国的研究和利用进入了一个前所未有的新时期：系统工程作为重点学科列入了全国科学技术发展规划；在高等学校设置了系统工程专业，培养了本科生、硕士生和博士生；中国自动化学会系统工程专业委员会和中国系统工程学会相继宣布成立。从此，系统工程在我国的研究工作便有初期的传播系统工程的理论、方法到独立开展系统工程的理论研究。在系统工程的应用方面，注重结合我国实际情况，开发系统工程的应用研究，已在能源系统工程、交通系统工程、军事系统工程和大型系统工程的研究和应用方面取得了一定的成效。目前，系统工程与我国现代化建设的密切关系正在为更多的人所认识，系统工程必将在我国的先兑换建设中发挥越来越大的作用。系统工程的方法与步骤系统工程作为一种相对独立完整的知识体系，应具有一套科学的工作方法和步骤。但是，由于系统工程所研究的系统各种各样，情况复杂，不可能有一种在任何情况下都能套用的不变的模式。因而它只是一种处理问题的一般步骤与方法，是一种基于原则的系统思考过程。在实际应用他的时候，虽然基本上遵循这一原则，但是由于每个人的具体情况不同，所运用的方法与步骤是多样的；由于具体的对象不同，所运用的方法与步骤也各不相同。通常情况下，系统工程思考问题和处理问题的方法，一般称为系统方法，它是在深入研究系统概念、系统的基本组成和性质的基础上，把研究对象作为系统来考虑进行分析、设计、创造和运用的基本思想方法，这种方法体系的实质就是运用系统思想和各种数学方法以及电子计算机工具来实现系统的模型化和最优化，以此进行系统分析和系统设计。系统工程思考问题和处理问题时是按一定的工作程序进行的。系统工程横跨了自然科学、数学、社会科学、技术科学和工程技术。发展系统工程需要各方面的科学技术工作者的通盘合作和大力协作。在运用系统工程解决问题时，非常强调组成综合学科小组，有各种学科的专家、有经验的工人和领导参与，共同研究并解决问题。系统工程是的实施包括以下几个步骤：1.建立管理组织机构，明确职责分工2.制定和选择方案3.组织管理过程系统工程发展的新领域现在要研究和解决的问题，如低碳经济、能源交通、环境保护、社会保障、网络信息、武器装备体系建设都涉及多个复杂的系统，集成这些复杂系统就形成了开放的复杂系统。体系工程要解决的问题和达到的目标是：1.实现体系的集成，满足在各种想定环境下的能力需求；2.对体系的整个寿命周期提供技术与管理支持；3.确定组分系统的选择与配比，达到体系中组分系统间的费用、性能、进度和风险的平衡；4.对体系问题求解并给出科学的分析及决策支持；5.组分系统的交互、协调与协同工作，实现互操作；6.管理体系的涌现行为，以及动态的演化与更新。系统工程应用研究是十分重要的，系统工程是系统科学体系中的工程技术，工程技术的生命力就在于应用，在应用中发挥其巨大威力，在应用中发展和完善系统工程自身。系统工程学科现有的理论与方法已经可以解决许多问题，其潜力还很大。对系统工程的认识系统思想是关于事物的整体性观念、相互联系的观念、演化发展的观念。它是经过长期社会实践形成的分析和综合的辨证思维的哲学形式、定性与定量相结合的科学方法，以及丰富的系统工程实践。系统是由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合的，具有特定功能的有机整体。系统通过整体目的控制部分的地位和作用，部分通过相互作用决定系统的特性和功能。根据研究问题的不同，系统与部分的划分是相对变化。按照观察系统的视角不同，可以将系统划分成不同的类型，以便于对系统的分析研究。系统工程是以大规模复杂系统为研究对象的一门交叉学科——它是从系统的整体出发，按既定目标对系统进行合理的规划、研究、设计、制造、试验和使用，以使其达到最优的工程技术。系统工程是系统科学的工程实践，具有非常丰富的内容。应用系统工程处理问题时，一般遵循着由粗到细的原则、相互结合的原则、定性分析和定量分析相结合的原则，以及分解协调和综合的原则。目前，系统工程的应用已经从工程系统领域扩展到自然系统领域、社会经济系统领域及人体系统工程领域，得到了非常广泛的应用。参考文献钱学森2001创建系统科学【M】太原山西科学出版社钱学森2007论系统工程【M】上海上海交通大学出版社谭跃进等2010系统工程原理北京科学出版社白思俊2006系统工程北京电子工业出版社周德群2007系统工程概论北京科学出版社顾基发2008系统科学、系统工程和体系的发展系统工程理论与实践期刊汪应洛1995系统工程（第二版）北京机械工业出版社许国志1994系统科学大辞典昆明云南科学技术出版社