1.5 系统工程学科的定义与学科特点

1.5.1 系统工程学科的定义

作为学科的系统工程，是人们在社会实践中，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，借鉴和吸收了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，所以对系统工程学科的定义也还没有公认的一致说法。下面列举其中一些有代表性的定义，供对比参考。

系统工程：“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、信息流动和控制机理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地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中的人的因素与作用”（1975年《美国科学技术辞典》）。

“系统工程是一门研究复杂系统的设计、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。为了解决这些领域的问题，除了需要某些纵向技术外，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、方法和理论体系化的总称”（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的行业和领域，又吸收了不同的邻近学科的理论，所以造成了系统工程定义上的多样性。但是，我们还是能从这些定义中归纳出系统工程这门学科的若干特点，得到对系统工程这样的理解：系统工程是一门纵览全局，着眼整体，综合利用各学科的思想与方法，从不同方法和视角来处理系统各部分的配合与协调，借助于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、社会要求得以满足的方法性学科。

1.5.2 系统工程的学科特点与学科位置

系统工程既然是一门“工程”学科，那就应该强调它在改造客观世界方面的作用与效果，因此它是一门应用技术。这里的“工程”，是泛指为了完成某项任务而提供的决策、计划、方案、方法、工作步骤等，因而可以说系统工程是一门方法性的应用学科。

系统工程还是一门跨越各个学科领域的横断性的共性技术学科，一方面是因为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与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。

系统工程同时又是一门“软”技术，因为它综合处理的系统问题不仅涉及各种技术方面的“硬”因素，而且由于要以人为本，还涉及社会、心理等“软”因素，或者说人的因素，这些因素是难以形成普遍的客观规律和精确加以描述的。

系统工程研究和处理问题应从整体着眼，要从不同的方面综合进行分析，借助于不同学科的思想与方法，特别要利用数学方法与计算机工具。

要想认识系统工程在系统学科中的位置，就得追溯系统学科的历史。人类在很早以前，就通过自己的实践逐渐产生了系统思想，即有关事物的整体性、相互联系与演化发展的观念。但是，科学的系统思想还是在现代科学、技术、文化发展的基础上形成的。现在众所公认，直接把系统明确地作为研究对象是以贝特朗菲提出“一般系统论”为标志的。系统学科的发展和维纳提出的“控制论”也是密切相关的。这都是20世纪40年代的事。从那时开始，出现了一批与系统有关的学科，如运筹学、系统工程、控制理论，等等。到目前为止，这些理论构成了“工程技术—技术科学—基础科学”这样一个有层次的学科体系结构。

从这样一个学科层次来看，系统工程属于工程技术层次。它本身又可以分成两个分层。

第一个分层是更接近实际的分层，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（有人统称其为系统工程方法论），其中也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的系统都是通用的。现在许多不加行业、领域名称的系统工程教材与专著（包括本书在内），就是讲述上面这些内容的。

近年来，由于信息技术的发展，特别是互联网的迅速发展，使得信息技术工具也成为系统工程不可缺少的工程工具。

作为技术科学层次的系统学科，有下列几门。

（1）运筹学：这是从20世纪40年代以来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、调度等问题，它包括规划论、决策论、对策论、搜索论、随机服务理论、可靠性理论等分支。

（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（有目的之干预行为）的共同规律，其中应用于工程技术的分支—工程控制论（包括传统所称的自动控制理论）是发展得比较成熟的，而生物控制论、经济控制论则正在发展初期。如果说运筹学目前处理的多半是系统的静态问题，则控制理论处理的多是系统的动态问题，二者相辅相成，又互相渗透，结合起来进行系统的分析与优化，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，更是做到了二者的进一步融合。

（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、存储以及复杂信息（如语音、图像或其他模式）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。

上面三门学科全是系统学科在技术科学层次上的成员，向系统工程提供了方法和工具。现在的系统工程教材（包括本书在内），也有一些章节涉及上述三门学科中的概貌，以求学科间的衔接。

至于基础科学层次，现在开始出现“系统科学”这样的一门新学科，它研究一般系统的基本概念、基本性质，以及系统的发展演化等。目前虽无法明显地划定它的学科范围，但大致可以认为它应该包括：

① 系统概念。

② 系统思想。

③ 系统方法。

④ 系统复杂性。

⑤ 动态系统与混沌。

⑥ 系统演化理论。

⑦ 系统自组织理论。

⑧ 复杂适应系统理论。

⑨ 复杂网络与超网络理论等。

这些基本理论来自贝塔朗菲创立的一般系统论以及其他关于系统的基础研究成果，是它的基础组成部分。而耗散结构理论、协同学、超循环理论等，以及非线性科学、复杂性研究等新兴学科，都逐步成为其构筑成分。我国学者正在创立的“系统学”应该是包含这些内容在内的更加概括、更为广泛的一门学科。

至于像数学与统计学、物理学、生命科学、经济学、行为科学等，也是系统学科的基础。

有些著作把系统科学理解为系统学科的总称，甚至把系统工程也包括在内，这样反而混淆了学科的层次性。

如果再向抽象理论跨一步，就涉及哲学了。因为“系统”已经不仅是一个学科名词，而且也逐渐成为哲学名词了。在系统学科和哲学之间搭起桥梁的“系统论”（国外也有人称之为系统哲学），正是在更加抽象概括的层次上研究系统的规律和性态的。它包括系统本体论、系统认识论、系统方法论。它的发展不但对系统学科有重大意义，而且对哲学本身的发展也将有着很大的影响。

可能由于历史原因，国外多数学者对系统工程的理解主要针对传统的各工程领域，他们把以技术为主的、把“硬”系统作为对象的称为系统工程，而把社会经济这类“软系统”作为对象的称为系统分析，或者政策分析。在我国，由于系统工程的思想比较普及，许多领导已经习惯于把所有这些任务都称为系统工程，因此对系统工程含义的理解是更加宽泛的。

系统学科目前正在发展过程中，它们的内容和范围，特别是它们彼此之间的分工都在不断发展变化，因此无法做出严格界定。当然，这并不妨碍我们去掌握、使用和发展这些学科。