第2章系统工程理论.ppt

系统工程导论（Introduction to Systems Engineering, ISE）第二章 系统工程理论Chapter 2 Systems Engineering?Theory 同济大学机械工程学院 周炳海 博士 教授 bhzhou@tongji.edu.cn 第二章 系统工程理论 控制系统: 控制系统由施控器、受控器和控制作用的传递者三者组成，形成一个整体的控制功能和行为，但这又是相对于某种环境而言。因而可以把施控器、受控器和控制作用的传递者三个部分所组成的、相对于某种环境而具有控制功能与行为的系统，称为控制系统。 思考讨论题 * * 系统科学的学科体系(Disciplinary Architecture of Systems Science ) 系统工程的理论基础(Theoretical Foundation of Systems Engineering ) 系统工程理论的新发展(New Development of Systems Engineering ) 主要内容(Contents) 2.1 系统科学的学科体系 我国著名科学家钱学森提出了一个清晰的现代科学技术的体系结构，认为从应用实践到基础理论，现代科学技术可以分为四个层次： 首先是工程技术这一层次(Engineering Technology) 然后是直接为工程技术提供理论基础的 技术科学这一层次(Technological Sciences ) 再就是基础科学这一层次(Fundamental Sciences) 最后通过进一步综合、提炼达到最高概 括的马克思主义哲学(Marxist Philosophy ) 现代科学技术(Modern science and technology ) 马克思主义哲学 自然科学 数 学 社会科学 工 程 技 术 技 术 科 学 现代科学技术体系 在此基础上他又进一步提出了一个系统科学的体系结构。认为系统科学是由系统工程这类工程技术，系统工程的理论方法（像运筹学、大系统理论等）这一类技术科学（统称为系统学），以及它们的理论基础和哲学层面的科学所组成的一类新兴科学。 2.1 系统科学的学科体系 现代科学技术(Modern science and technology ) 马克思主义哲学 社会科学 数学科学 数 学 突变论 自然科学 基础科学 物 理 学 生 物 学 其它技术科学 系 统 学 运筹学 巨系统 理论 控制论 信息论 各门系统工程 自动化 技 术 通信 技术 （系统观） 系统科学 人体科学 思维科学 哲 学 基础科学 技术科学 工程技术 系统科学的体系 系统学主要研究内容: 系统的普遍属性和运动规律， 系统演化、转化、协同和控制的一般规律， 系统间复杂关系的形成法则、结构和功能的关系、有 序、无序状态的形成规律以及系统仿真的基本原理等。 随着科学的发展，它的内容也不断在丰富。由于其尚属于起步阶段，还不够成熟，因而学者们对系统科学的学科体系的认识仍有较大差异。系统工程是从实践中产生的，它用系统的思想与定量和定性相结合的系统方法处理大型复杂系统的问题，它是一门交叉学科。 2.1 系统科学的学科体系 系统学 (Systematic) Systems engineering generates from practice, it uses the systems thinking and quantitative and qualitative systems approach to deal with the problem of large complex systems, it is a cross-disciplinary. 系统工程是： 把自然科学和社会科学的某些思想、理论、方法、策略和手段等根据总体协调的需要，有机地联系起来；(Some ideas, theories, methods, strategies and means of the natural sciences and social sciences are organically linked according to the need for overall coordination; ) 把人们的生产、科研、经济和社会活动有效地组织起来； 应用定量和定性分析相结合的方法和计算机等技术工具，对系统的构成要素、组织结构、信息交换和反馈控制等功能进行分析、设计、制造和服务，从而达到最优设计、最优控制和最优管理的目的，以便最充分地发挥人力、物力和信息的潜力，通过各种组织管理技术，使