5.1 系统工程

5.1.1 系统工程概念

系统工程是在社会实践中，特别是在大型工程或经济活动的规划、组织，生产的管理，自动化项目的开发与使用过程中，发现综合考虑系统总体时所要解决的共性问题，总结实践经验，借鉴和吸收邻近学科的理论方法，逐步建立起来的。由于它的产生和发展比较晚，目前还不能说已经成熟，对系统工程的定义也还没有公认的一致说法。其中一些比较有代表性的定义如下。

“系统工程是运用先进的科学方法，进行组织管理，以求最佳效果的技术。”（2002年，《现代汉语字典》）

“系统工程是组织管理系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用的科学方法，是一种对所有系统都具有普遍意义的方法。”（1978年，钱学森、许国志、王寿云《组织管理的技术——系统工程》）

“系统工程是为了更好地达到系统目标，而对系统的构成要素、组织结构、信息流动和控制机制等进行分析与设计的技术。”（1967年，《日本工业标准JIS》）

“系统工程是应用科学知识设计和制造系统的一门特殊工程学。”（1969年，美国质量管理学会系统工程委员会）

“系统工程是一门把已有学科分支中的知识有效组合起来用以解决综合性的工程问题的技术。”（1974年，《大英百科全书》）

“系统工程是研究由许多密切联系的要素组成的复杂系统的设计科学。设计该复杂系统时，应有明确的预定目标与功能，并使各要素以及要素与系统整体之间有机联系，配合协调，以使系统总体能够达到最优目标。但在设计时，要同时考虑到参与系统的人的因素与作用。”（1975年，《美国科学技术词典》）

“系统工程是一门复杂系统的设计、建立、试验和运行的科学技术。”（1976年，《苏联大百科全书》）

“系统工程是为了合理开发、设计和运用系统而采用的思想、程序、组织和方法的总称。”（1991年，日本寺野寿郎《系统工程学》）

“系统工程与其他工程学不同之处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。因为系统工程的目的是研究系统，而系统不仅涉及工程技术学科的领域，还涉及社会、经济和政治等领域。为了解决这些领域问题，除了需要某些纵向技术，还需要有一种技术从横向方面把它们组织起来，这种横向技术就是系统工程，也就是研制系统的思想、技术、方法和理论体现化的总称。”（1977年，日本三浦武雄《现代系统工程学概论》）

由于系统工程的思想和方法来自不同领域和行业，又吸收了不同邻近学科的理论，造成了系统工程定义的多样性。但是可以从这些定义中归纳出系统工程的理解：系统工程是一门总览全局、着眼整体、综合利用各学科的思想和方法，以不同的方法、从不同的视角来处理系统各部分的配合与协调，借助数学方法与计算机工具，来规划和设计、组建、运行整个系统，使系统的技术、经济和社会要求得以满足的方法性学科。

系统工程是一门跨越各个学科领域的横断性的共性技术学科，一方面，这套思想与方法适用于许多领域，因为每个领域都有一些带有整体、全局性的问题需要综合处理；另一方面，系统工程所使用的方法和工具又多来自各门学科，只是把它们综合起来加以运用。系统工程是沟通各学科的桥梁。系统工程属于工程技术层次。它本身又可以分为两个分层。

第一个分层更接近实际分层，由于它的应用领域不同，和相应的行业专门技术结合起来，形成了一门门的具体行业系统工程学科，例如：

（1）农业系统工程；

（2）工业系统工程；

（3）服务系统工程；

（4）航天系统工程；

（5）军事系统工程；

（6）环境系统工程；

（7）教育系统工程；

（8）信息系统工程；

（9）知识系统工程等。

第二个分层包括系统工程所独具的概念、原理、思路以及工作步骤和方法（有人称其为系统工程方法论），其中包括从技术科学层次提取出来并加以实用化的方法和工具。这些概念、思路、原理、方法和工具对各行业都是通用的。作为技术学科层次的系统学科，有以下几门：

（1）运筹学：这是从20世纪40年代发展起来的一门技术科学（也有人认为是一门应用数学）。它研究如何使系统做到最优运行。它使用各种数学工具（代数、分析、概率论、数理统计、图论等）和逻辑判断方法，也使用带有实验性质的模拟仿真方法，来处理组织、管理、规划和调度等问题，它包括规划论、决策论、对策论、搜索论、随机过程、可靠性理论等。

（2）控制论：这是一门研究机器、生物体和社会中的控制过程的科学，它研究包括管理、调度在内的广义控制行为（有目的干预行为）的共同规律，其中应用于工程技术的分支——工程控制论（包括自动控制）发展比较成熟，而生物控制论、经济控制论则正处于发展期。如果说运筹学目前处理的多半是系统的静态问题，则控制论处理的多是系统的动态问题，二者相辅相成，又相互渗透，结合起来进行系统分析与优化，尤其是后来从双方结合发展起来的处理复杂系统问题的大系统理论，更是二者的进一步融合。

（3）信息科学：狭义的信息科学只涉及信息的采集、传输和处理，而广义的信息科学则包括计算机科学在内，研究信息的复杂处理和检索、分类、存储以及信息的识别等。进行系统分析是离不开信息的，因此信息科学也是系统工程的基础之一。

随着人类社会的发展和技术的进步，人们认识世界和改造世界的不断深入，出现了复杂系统（开放复杂巨系统——钱学森）和智能型复杂自适应系统，人们提出了复杂系统工程和复杂适应系统工程等。