系统工程历史

系统工程历史系统工程的产生与发展系统工程的含义系统工程在系统科学结构体系中，属于工程技术类，它是一门新兴的学科，国内外有一些学者对系统工程的含义有过不少阐述，但至今仍无统一的定义。1978年我国著名学者钱学森指出: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。1977年日本学者三浦武雄指出:系统工程与其他工程学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。因为系统工程的目的是研制一个系统，而系统不仅涉及到工程学的领域，还涉及社会、经济和政治等领域，所以为了适当地解决这些领域的问题，除了需要某些纵向技术以外，还要有一种技术从横的方向把它们组织起来，这种横向技术就是系统工程。1975年美国科学技术辞典的论述为:系统工程是研究复杂系统设计的科学，该系统由许多密切联系的元素所组成。设计该复杂系统时，应有明确的预定功能及目标，并协调各个元素之间及元素和整体之间的有机联系，以使系统能从总体上达到最优目标。在设计系统时，要同时考虑到参与系统活动的人的因素及其作用。从以上各种论点可以看出，系统工程是以大型复杂系统为研究对象，按一定目的进行设计、开发、管理与控制，以期达到总体效果最优的理论与方法。系统工程是一间工程技术，用以改造客观世界并取得实际成果，这与一般工程技术问题有共同之处。但是，系统工程又是一类包括了许多类工程技术的一大工程技术门类，与一般工程比较，系统工程有三个特点:(1)研究的对象广泛，包括人类社会、生态环境、自然现象和组织管理等。(2)系统工程是一门跨学科的边缘学科。不仅要用到数、理、化、生物等自然科学，还要用到社会学、心理学、经济学、医学等与人的思想、行为、能力等有关的学科，是自然科学和社会科学的交叉。因此，系统工程形成了一套处理复杂问题的理论、方法和手段，使人们在处理问题时，有系统的整体的观点。(3)在处理复杂的大系统时，常采用定性分析和定量计算相结合的方法。因为系统工程所研究的对象往往涉及到人，这就涉及到人的价值观、行为学、心理学、主观判断和理性推理，因而系统工程所研究的大系统比一般工程系统复杂得多，处理系统工程问题不仅要有科学性，而且要有艺术性和哲理性。系统工程的发展历史系统工程作为一间科学技术虽然形成于本世纪中叶，但系统工程的思想方法和实际应用可追溯到远古时代。中华民族的祖先在了解和改造自然的辛勤实践和大量的社会活动中，早有许多朴素的系统概念和应用实例。在军事方面，早在公元前500年的春秋时期，就有著名的军事家孙武写出了孙子兵法十三篇，指出战争中的战略和策略问题，如进攻与防御、速决和持久、分散和集中等之间的相互依存和相互制约的关系，并依此筹划战争的对策，以取得战争的胜利。其著名论点，知已知彼，百战不殆，以我之长，攻敌之短等，不仅在古代，而且在当代的战争中都有指导意义，在当今激烈的国际市场竞争和社会经济各个领域的发展中，这些论断也有现实意义。战国时期，著名军事家孙膑继承和发展了孙武的学说，著有孙膑兵法，在齐王与田忌赛马中，孙膑提出的以下、上、中对上、中、下对策，便处于劣势的田忌战胜齐王，这是从总体出发制定对抗策略的一个著名事例。在水利建设方面，战国时期，秦国太守李冰父子主持修建了四川都江堰工程。这一伟大水利工程巧妙地将分洪、51水和排沙结合起来，使各部分组成一个整体，实现了防洪、灌溉、行舟、漂木等多种功能，至今，该工程仍在发挥着重大的经济效益，是我国古代水利建设的一大杰出成就。在建设施工方面，北宋真宗年间，皇城失火，宫殿烧毁，大臣丁谓主持了皇宫修复工程。他采用了一套综合施工方案，先在需要重建的通衢大道上就近取土烧砖，在取土后的通衢深沟中引入汴水，形成人工河，再由此水路运人建筑材料，从而加快了工程进度。皇宫修复后，又将碎砖废土填入沟中，重修通衢大道。使烧砖、运输建筑材料和处理废墟三项繁重工程任务协调起来，从而在总体上得到了最佳解决，一举三得，节省了大量劳力、费用和时间。在医学、农业等方面，我国古代也有许多著名学者用朴素的系统思想和方法取得了伟大成就，这些都为我们今天研究和发展系统工程的理论体系，提供了宝贵的借鉴和重要的启示。近代科学技术的发展，特别是计算机的出现和广泛使用，使系统工程在世界范围内迅速发展起来，许多国家有不少成功的重大研究成果。第一次提出系统工程这一名词的是1940年在美国贝尔电话公司试验室工作的E．C·莫利纳(E·C·Molina)和在丹麦哥本哈根电话公司工作的A·K，厄朗(A·K，Erlang)，他们在研制电话自动交换机时，意识到不能只注意电话机和交换台设备技术的研究，还耍从通信网络的总体上进行研究。他们把研制工作分为规划、研究、开发、应用和通用工程等五个阶段，以后又提出了排队论原理，并应用到电话通信网络系统中，推动了电话事业的飞速发展。系统工程的萌芽时期可追溯到本世纪初的F·W·泰勒(F·W·Taylor)系统，为了提高工效，泰勒研究了合理工序和工人活动的关系，探索了管理的规律，1911年他的科学管理的原理一书问世后，工业界出现了泰勒系统。在第二次世界大战时期，一些科学工作者以大规模军事行动为对象，提出了解决战争问题的一些决策和对策的方法和工程手段，出现了运筹学。当时英国为防御德国的突然空袭，研究了雷达报警系统和飞机降落排队系统，取得了很多战果。在这一时期中，英、美等国在反潜、反空袭、商船护航、布置水雷等项军事行动中，应用了系统工程方法，取得了良好的效果。1940年至1945年，美国制造原子弹的曼哈顿计划，由于应用了系统工程方法进行协调，在较短的时间内取得了成功。1945年，美国建立了兰德公司(RANDCorp·)，应用运筹学等理论方法研制出了多种应用系统，在美国国家发展战略、国防系统开发、宇宙空间技术以及经济建设领域的重大决策中，发挥了重要作用，兰德又被誉为思想库和智囊团。50年代后期和60年代中期，美国为改变空间技术落后于苏联的局面，先后制定和执行了北极星导弹核潜艇计划和阿波罗登月计划，这些都是系统工程在国防科研中取得成果的著名范例。阿波罗登月计划是一项巨大的工程，从1961年开始，持续了U年。该工程有三百多万个部件，耗资244亿美元，参加者有两万多个企业和120个大学与研究机构。整个工程在计划进度、质量检验、可靠性评价和管理过程等方面都采用了系统工程方法，并创造了计划评审技术(PERT)和随机网络技术[又称图解评审技术(GERT)]，实现了时间进度、质量技术与经费管理三者的统一。在实施该工程的过程中及时向各层决策机构提供信息和方案，供各层决策者使用，保证了各个领域的相互平衡，如期完成了总体目标。计算机的迅速发展，为该复杂大系统的分析提供了有力的工具。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。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。这个电网有水、火、核等多种能源形式，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，因此，负荷调度的目标和最佳运行方式的评价标准十分复杂，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。我国近代的系统工程研究可追溯到50年代。1956年，中国科学院在钱学森、许国志教授的创导下，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。系统工程史(historyofsystemsengineering)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。人们对于系统的认识，即关于系统的思想来源于社会实践，人们在长期的社会实践中逐渐形成了把事物的各个组成部分联系起来从整体角度进行分析和综合的思想，即系统思想。系统思想古已有之，但系统工程的诞生却是近40年来的事。随着科学技术的迅速发展和生产规模的不断扩大，迫切地需要发展一种能有效地组织和管理复杂系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用的技术，即系统工程。美国贝尔电话公司在建成美国微波中继通信网后,于1951年正式提出系统工程这个名词1972年，历时11年的美国载人登月的阿波罗工程自始至终运用系统工程取得了圆满成功。此后，系统工程被世界各国普遍接受。它的应用范围也逐渐地从军事系统和工程系统扩展到经济系统、生态系统和社会系统等，并从解决部门和国家范围内的问题进展到探讨全球性的重大问题。系统思想的形成系统思想的形成可追溯到古代。中国古代著作《易经》、《尚书》中提出了蕴含有系统思想的阴阳、五行、八卦等学说。中国古代经典医著《黄帝内经》把人体看作是由各种器官有机地联系在一起的整体，主张从整体上研究人体的病因。古希腊哲学家赫拉克利特在《论自然界》一书中指出：“世界是包括一切的整体。”古希腊哲学家德谟克利特认为一切物质都是原子和空虚组成的。他的《世界大系统》一书是最早采用系统这个名词的著作。古希腊哲学家亚里士多德提出整体大于部分之和的观点。古代系统思想还表现在一些著名的古代工程中。埃及的金字塔和中国的长城、大运河、都江堰以及《梦溪笔谈》中叙述的皇宫重建工程无不体现朴素的系统思想(见中国古代系统思想)。古代系统思想常用猜测的和臆想的联系代替尚未了解的联系，是自然哲学式的。16世纪，近代自然科学兴起。在当时的条件下难以从整体上对复杂的事物进行周密的考察和精确的研究。因此，近代自然科学的研究方法是把整体的系统逐步地分解,研究每个较简单的组成部分,排除臆想的东西。这种方法后来被称为还原论和机械唯物论。但是，在当时这种方法还是先进的。它的进步作用曾得到F.恩格斯的肯定。到19世纪，科学的系统思想才逐渐形成。恩格斯在《路德维希?费尔巴哈和德国古典哲学的终结》一文中指出：“一个伟大的基本思想，即认为世界不是一成不变的事物的集合体，而是过程的集合体。其中各个似乎稳定的事物以及它们在我们头脑中的思想反映即概念，都处在生成和灭亡的不断变化中。在这种变化中，前进的发展，不管一切表面的偶然性，也不管一切暂时的倒退，终究会给自己开辟出道路。”恩格斯的这段话标志着科学的现代系统思想的产生。系统思想在历史上的发展贯穿于从自然哲学到辩证唯物主义的发展过程中。系统工程的萌芽19世纪末，电力、石油等新能源的开发大大促进了工业的发展。电气化工业和化学工业的出现又使生产技术设备日趋复杂，并进一步促使交通和通信系统大规模扩建。同时,物质的生产开始丰富,市场的需求成为制约生产发展的重要因素，企业间的竞争开始出现。在这种情况下，人们开始重视生产与经营之间的协调和综合，即开始运用系统思想来研究这类问题。另一方面，经典物理学的最终完成使人们认识到，只有通过对客观事物的数学描述才能深入分析事物的本质、了解它的构成机理和各种变异。人们开始用数学模型和分析的方法去研究工程、经济、生物、军事和社会等方面的系统。排队论的产生1910年，丹麦数学家A.K.埃尔朗受热力学统计平衡理论的启发而建立了电话系统统计平衡模型。1925年，美国电话电报公司成立贝尔电话实验室时，就在该室内设立了系统开发部。贝尔电话实验室发展了埃尔朗的电话系统模型，创造了一套电话系统分级复联的科学方法，并利用概率模拟装置，经过理论计算和实验验证来求出最佳通话服务方式。30年代，瑞典数学家巴尔姆和苏联数学家欣钦又对电话呼叫过程进行深入的数学分析，提出呼