1、系 统 工程 导论第二章 系统工程理论与方法论第一节： 系统工程理论基础 (自学）第二节：系统工程方法论及发展第三节：系统分析原理及应用第一节 :系统工程理论基础(1)系统科学体系(2)系统工程理论(1)系统科学的科学体系系统科学定义：系统科学定义： 系统科学是一门从总体上研究系统科学是一门从总体上研究（复杂）系统共同运动规律的学科。（复杂）系统共同运动规律的学科。系统科学属于基础科学层次，主要讨论系统的系统科学属于基础科学层次，主要讨论系统的概念、特征、类型及演化概念、特征、类型及演化 （动态）（动态） 规律，探讨规律，探讨系统分析的系统分析的 方法方法 和系统和系统 逻辑逻辑 的具体应用。
2、的具体应用。重点是复杂系统演化规律的研究，难点是整体重点是复杂系统演化规律的研究，难点是整体与局部关系（与局部关系（ 结构结构 ）的研究。）的研究。1、物性与系统性、物性与系统性 (个性与共性个性与共性 )物性物性 描述研究对象的物质特征；描述研究对象的物质特征；系统性系统性 描述研究对象的整体特征，即整体性描述研究对象的整体特征，即整体性。系统往往与一修饰词组成复合词，如自然系统、系统往往与一修饰词组成复合词，如自然系统、物理系统、生物系统、军事系统、经济系统。物理系统、生物系统、军事系统、经济系统。（ 物性物性 +系统性）系统性）传统科学研究物性传统科学研究物性 ：数、理、化、天、地、生数
3、、理、化、天、地、生 .系统科学研究系统性系统科学研究系统性 ：如如 整体与局部的关系整体与局部的关系结构与功能的关系结构与功能的关系 稳定与演化的关系稳定与演化的关系2、 整体与局部的关系：涌现整体与局部的关系：涌现 性性涌现的定义涌现的定义 （斯文森，（斯文森， 1989）涌现是一组元素（或广义粒子）在一个涌现是一组元素（或广义粒子）在一个 广义的广义的 “流流场场 ”作用下，从一种杂乱无章的状态向一种协调一致的作用下，从一种杂乱无章的状态向一种协调一致的状态的自发转变。从广义上讲，涌现包括了现实中所状态的自发转变。从广义上讲，涌现包括了现实中所有有 新系统的出现、序的产生和层次复杂性新系
4、统的出现、序的产生和层次复杂性 的增加。的增加。涌现性的特点：涌现性的特点：（ 1）微观不可预测性：即使对低层次元素有完备的知识，也不可）微观不可预测性：即使对低层次元素有完备的知识，也不可能推断出高层次的结构。能推断出高层次的结构。（ 2）新质特性：涌现性对元素的性质而言是全新的，处在一种更）新质特性：涌现性对元素的性质而言是全新的，处在一种更宏观的层次上，是在微观层次不存在的新质。宏观的层次上，是在微观层次不存在的新质。（ 3）不变性：涌现性相对于微观层次的元素状态而言，有一定的）不变性：涌现性相对于微观层次的元素状态而言，有一定的不变性，元素总是处于微涨落不断变化的状态中，但整体的特性相
5、对不变性，元素总是处于微涨落不断变化的状态中，但整体的特性相对不变。不变。（ 4）宏观约束性：系统的整体性约束元素的行为，即元素间的相）宏观约束性：系统的整体性约束元素的行为，即元素间的相互作用产生了宏观层次上涌现的整体或约束，这种宏观约束又反过来互作用产生了宏观层次上涌现的整体或约束，这种宏观约束又反过来支配元素的行为。支配元素的行为。 3、 钱学森提出的系统科学体系结构（钱学森提出的系统科学体系结构（ 1981）直接改造客观世界工程技术的理论基础。技术科学的概括，即为认识客观世界的基本理论。(2)SE理论系统工程是一门交叉学科。理论基础涉及老三论、新三论、 运筹学、数理统计、数学 等诸多学
6、科。钱学森 我 认为 把运筹学、控制 论 和信息 论 同贝 塔朗菲（一般系 统论 ）、普利高津（耗散 结构理 论 ）、哈肯（ 协 同学）、艾根（超循 环 理论 ）等人的工作融会 贯 通，加以整理，就可以写出系 统 学 这 本 书 了。可 见 ， 系 统论 、控制 论 、运筹学 的理 论 基 础 地位和重要性。运筹学 运筹学是应用分析、试验、 量化 的方法，对经营管理系统中的人、财、物等有限资源进行统筹安排，为决策者提供 有依据的最佳化方案 ，以实现最有效的管理 运筹学往往运用 模型 化的方法，将一个已确定研究范围的问题，依据预期的目标， 将问题中的主要因将问题中的主要因素及各种限制条件间的因果
7、关系、逻辑关系建立数素及各种限制条件间的因果关系、逻辑关系建立数学模型学模型 ，通过模型求解来找出最佳方案 运筹学的分支 线性规划、非线性规划、动态规划、排队理论、决策理论等q 一般系统论 （ general system theory)1924-1928;奥地利理论生物学家 L.VON 贝塔朗菲； 1945年发表关于一般系统论研究复杂系统一般规律的学科基本观点整体性开放性及目的性（有效性、适应性、寻的性）动态相关性（动态性取决于相关性）等级层次性有序性（结构或空间；发展或时间）启示：主张以整体论代替还原论。（ 思想作用更大 ）提出了系统的方法：核心在于优化， 整体最优？ 。1、老三论还原论和整体论之争 世纪基础科学的三大成就 相对论、量子论和复杂科学 的核心思想和结论分别从宇观 (时空折叠、速度与应力 )、微观（非连续性）和宏观尺度下证实了还原论的局限性：其中， 量子论从根本上动摇了还原 论。 复杂科学彻底动摇了还原论： 混沌理论（混沌理论（ 蝴蝶蝴蝶效应效应 ） 推动了复杂科学的诞生，排除了拉普拉斯决定论的 可预见性 的思想。因此，复杂科学的问世彻底动摇了还原论 能用还原论近似描述的仅仅是我们世界的很小的一部分。 整体性体现的是非还原性或非加和性。
