中南大学网络教育课程考试复习题及参考答案；安全系统工程；一、单项选择题：；1.()是系统安全的主要观点；A.安全是绝对的；B.安全只是系统运行阶段的要考虑的工作；C.在系统各个阶段都要进行危险源的辨识、评价和控；D.事故是系统的危险源；2.故障类型和影响分析（FMEA）与故障类型和影；A.前者是后者的基础；B.后者仅进行危险度分析；C.前者是定量分析，后者是
中南大学网络教育课程考试复习题及参考答案
安全系统工程
一、单项选择题：
)是系统安全的主要观点。
A.安全是绝对的
B.安全只是系统运行阶段的要考虑的工作
C.在系统各个阶段都要进行危险源的辨识、评价和控制
D.事故是系统的危险源
2.故障类型和影响分析（FMEA）与故障类型和影响、危险度分析（FMECA）的区别是
A.前者是后者的基础
B.后者仅进行危险度分析
C.前者是定量分析，后者是定性分析
D.后者是以前者为基础的定性分析
3.事故树分析中最小割集表示
A.能使顶事件发生的基本事件集合
B.能使顶事件发生的最小基本事件集合
C.能使顶事件不发生的基本事件集合
D.能使顶事件不发生的最小基本事件集合
4.以下不属于系统安全分析方法的是
A.预先危害分析
B.事故树分析
C.危险性和可操作性研究
D.安全经济效益分析
5.不适用于方案设计阶段的系统安全方法是
A.预先危险分析
B.因果分析
C.安全检查表法
D.事故树分析
6.表述事故树中基本原因事件的符号是
A.矩形符号
B.房形符号
C.圆形符号
D.菱形符号
7.在预先危险分析中属于Ⅲ级危险源的情况不包括
A.造成人员伤亡或财物损失
B.会造成破坏性灾难事故
C.必须采取措施控制
D.可能导致事故
8.在工业领域引进安全系统工程方法有很多优越性，对其特点叙述正确的是
A.通过安全系统分析，可了解系统薄弱环节及可能导致事故的条件,从而采取措施预防事故发生
B.通过安全系统评价和优化决策，可以用较大的投资去获得基本的安全效果
C.安全系统工程的方法仅适用于工程技术优化，不适用于安全管理
D.安全系统工程与安全标准的制定无关，且不需要特意收集任何可靠性数据
9.以下关于安全检查表方法的叙述，正确的是
A.按查隐患要求列出检查项目，同类性质的问题不需要列在一起
B.安全检查表应列举需查明的所有能导致工伤或事故的不安全状态和行为
C.各类检查表都有其适用对象，虽然内容各有侧重，但可以通用
D.安全检查表格式有统一规定，不同的要求都可采用相同的安全检查表
10.预先危险性分析法（PHA）可以用于工程活动的
A.方案设计阶段
B.建造投产阶段
C.事故调查期间
D.日常运行阶段
11.故障类型及影响分析（FMEA）方法对辨识与分析工业系统中潜在危险有良好效果，以下概念在该方法表格构建中基本没被应用的是
A.故障类型
B.检查标准
C.故障原因
D.校正措施
12.事件树分析法是我国国家标准局规定的事故分析技术方法之一，对该方法分析步骤描述正确的是
A.确定初始事件-画事件树-找出与初始事件有关的环节事件-说明分析结果
B.确定顶上事件-画事件树-计算事件发生概率-说明分析结果
C.确定初始事件-找出有关的环节事件-以逻辑门连接各个事件-计算事件发生概率
D.确定初始事件-找出与初始事件有关的环节事件-画事件树-说明分析结果
13.事故树分析中最小径集表示
A.能使顶事件发生的基本事件集合
B.能使顶事件发生的最小基本事件集合
C.能使顶事件不发生的最小基本事件集合
D.能使顶事件不发生的基本事件集合
14.根据国家安全生产行业标准《安全评价通则》（AQ），按项目实施阶段分类，安全评价类型不包括下列选项中的
A.安全预评价
B.安全验收评价
C.安全现状评价
D.专项安全评价
15.安全决策可通过对系统过去、现在发生的事故进行分析的基础上，运用预测技术手段，对系统未来事故变化规律作出合理判断，以下所列决策方法不属于安全决策的是
A.量本利分析决策
B.确定性多属性决策
D.模糊决策
二、填空题：
1.系统就是由
结合成的具有特定功能的有机整体。安全系统工程是应用系统工程的基本原理和方法,预先辨识、分析系统中存在的
,评价并控制
,使系统安全性达到预期目标的工程技术。
2.安全检查表的定义是运用安全系统工程的方法，发现系统以及
、组织措施中的各种不安全因素，列成表格进行分析。
3.系统的危险性除了物理和化学模式，还可能由以下一些因素造成：
4.安全系统工程是专门研究如何用系统工程的原理和方法确保实现系统安全功能的科学技术，其主要研究内容有
5.预先危险性分析的一般步骤为：确定系统，调查收集资料，
，制定措施，措施实施。
6.安全评价按照实施阶段的不同分为三类：
三、名词解释：
1.故障类型和影响分析（FMEA）：
2.成功树：
3.安全评价：
4.相关性原理:
5.模糊决策：
四、简答题：
1.简述安全系统工程的研究对象和研究内容。
2.简述最小割集和最小径集在事故树分析中的作用。
3.简要说明安全系统及其特点。
4.安全系统有何灰色特征？灰色系统理论在安全系统工程中有哪些应用？
5.安全预测是运用各种知识和科学手段，分析研究历史资料，对安全生产发展的趋势或可能的结果进行事先的推测和估计，这是安全决策的基础，那么安全预测的基本原理有哪些？
6.系统安全分析的目的不是分析系统本身，而是预防、控制或减少危险性，提高系统的安全性和可靠性，因此预先危险性分析（PHA）方法有其明确的分析内容，请对其分析内容归纳说明。
7.解释故障类型和影响分析方法，简单说明FMEA的步骤？
8.安全决策源于人类的安全需要和正确的风险分析，其中应包含哪些决策要素？
9.事物变化的因果关系可用一组变量来描述，即自变量与因变量之间的关系。这些依从关系一般可以分为哪两类？每一类关系的特点是什么？回归预测分析法是根据哪种关系建立回归方程的？
10.根据系统工程的特征，在处理问题时，哪些系统工程的基本观点是值得强调的？
11.请说明在做安全决策的过程中，决策规则是什么？有哪两种类型？
五、计算题：
1.某事故树有三个最小割集：G1＝{X1}，G2＝{X2，X3}，G3＝{X4，X5}，求顶上事件发生的概率P(t)。已知：qi＝0.1，其中i＝1，2，3，4，5。
2.某企业需要对安全投入进行决策，预期产生安全效益是5万元。首先，调研厂区安全设施需求与市场上相应产品供应的费用是2000元，不调研则省去这笔费用；如果决定调研，那么调研后所购安全设施能够产生预期安全效益的概率为0.8，不能产生预期安全效益的概率为0.2。接下来是购置警示标志还是增添照明设施，如购置警示标志，费用是1.5万元，成功实现预期安全效益的概率为0.7，失败概率为0.3；如增添照明设施，费用2万元，成功概率0.9，失败概率0.1。请画出上述安全投入的决策树，并确定最优决策方案。
3.某专家组10人对电磁辐射危险源S进行模糊评判以形成安全决策，评判因素集U=（发射功率u1，发射时间u2），相应因素的权重集W=（0.75，0.25），划分评判等级V=（严重危害v1，肯定危害v2，可能危害v3，很难危害v4，几乎不危害v5），对电磁辐射源S伤害人员健康可能性的专家评判情况见下表，请用M(∧,∨)
六、分析题：
1.某城市拟对部分供水系统进行改造，改造工程投资2900万元，改造主要内容包括：沿主要道路敷设长度为15km的管线，并穿越道路，改造后的管网压力为0.5MPa；该项目增设2台水泵，泵房采用现有设施。改造工程的施工顺序为：先挖管沟，管线下沟施焊，泵房设备安装，最后将开挖的管沟回填、平整。据查，管线经过的城市道路地下敷设有电缆、煤气等管线。管沟的开挖、回填和平整采用人工、机械两种方式进行，管沟深1.5m，管道焊接采用电焊。
请根据给定的条件，(1) 采用预先危险性分析法分析说明该项目施工过程中存在的危险、有害因素； (2) 按所分析危险、有害因素，从中任意选择两种以上，制作其相应的预先危险性分析表。
2.某石灰岩地下矿山生产企业为提高其生产系统安全性，需要安全员设计安全检查表作为企业安全管理机构在生产现场安全检查依据，该安全员对矿山安全系统进行了分析，从《金属非金属矿山安全规程》中抽取相关技术标准编制安全检查表，其部分内容节录如下：
“6.1.1.3 每个矿井至少应有两个独立的直达地面的安全出口，安全出口的间距应不小于30m。
6.2.2.1 采用房柱采矿法采矿，回采过程中应认真检查顶板，处理浮石。
6.4.1.1 井下采掘工作面进风流中的空气成分，氧气应不低于20％，二氧化碳应不高于0.5％。
6.5.6.1 井下所有电气设备的金属外壳及电缆的配件、金属外皮等，均应接地。
6.6.3.4 对接近水体的地带或可能与水体有联系的地段，应坚持“有疑必探，先探后掘”的原则探水。
6.7.1.6 井下各种油类，应单独存放于安全地点，装油的铁桶应有严密的封盖。
7.1.1 矿山企业应加强职业危害的防治与管理，做好作业场所的职业卫生和劳动保护工作。”
请根据上述内容回答如下问题：（1）分析该矿山有哪些危险有害因素，只需列出其中五种并说明该类危险的特征；（2）按照题中已列出节录安全规程要求，编制简易的安全检查表，要求表格格式完整，内容只需选择其中五条或五条以上。
一、单项选择题：
二、填空题：
1.相互作用和相互依赖的若干组成部分
系统风险（或：可能发生的事故）
2.设备、机器装置
3.有害因素
4.系统安全分析
系统安全评价
安全决策与控制
5.系统功能分解
分析识别危险源
确定危险等级
6.安全预评价
安全验收评价
安全现状评价
三、名词解释：
1.采取系统分割的概念，根据实际需要分析的水平，把系统分割成子系统或进一步分割成元件，找出它们可能产生的故障和故障类型，然后进一步分析各种故障类型对子系统及整个系统产生的影响，以便采取措施加以解决的方法。
2.原事故树中的逻辑或门改成逻辑与门,将逻辑与门改成逻辑或门,并将全部事件符号加上“′”, 变成事件补的形式, 这样得到的原事故树的对偶树，就是成功树。
3.(以实现安全为目的，)应用安全系统工程原理和方法，辨识与分析工程、系统、生产经营活动中的危险、有害因素，预测发生事故造成职业危害的可能性及其严重程度，提出科学、合理、可行的安全对策措施建议，做出评价结论的活动。
4.(系统工程的原理之一，)在分析和处理问题时，要恰当地分析和处理系统内外因素、各层次之间的联系(即相关性)，以达到强化整体效应的目的。
5.利用模糊数学的办法将模糊的安全信息定量化，从而对多因素进行定量评价与决策。
四、简答题：
1.[答题要点]：安全系统工程的研究对象就是“人-机-环境”系统，这三个部分就是从事生产活动的操作人员和管理人员（人子系统）,生产必需的机器设备（机子系统）、厂房等物质条件,以及生产活动所处的环境（环境子系统）。
安全系统工程是专门研究如何用系统工程的原理和方法确保实现系统安全功能的科学技术。其主要技术手段有系统安全分析、系统安全评价和安全决策与事故控制。
2.[答题要点]：最小割集在事故树分析中的作用, 归纳起来有四个方面:(1) 表示系统的危险性。(2) 表示顶事件发生的原因组合。(3) 为降低系统的危险性提出控制方向和预防措施。(4) 利用最小割集可以判定事故树中基本事件的结构重要度和方便地计算顶事件发生的概率。
最小径集在事故树分析中的作用与最小割集同样重要, 主要表现在以下三个方面: (1)表示系统的安全性。(2)选取确保系统安全的最佳方案。(3)利用最小径集同样可以判定事故树中基本事件的结构重要度和计算顶事件发生的概率。
3.[答题要点]:安全系统是客观存在的相关事物体系中,影响人员或财物的危险因素的总和。其特点主要有:(1)系统性:与安全有关的影响因素构成了安全系统。(2)开放性：安全系统总是寄生在客体(另一个系统)中,通过客体的能量流、物流和信息流的流入――流出的非线性变化趋势,确认安全和事故发生的可能性。(3)确定性与非确定性:安全系统中各因素的动态变化既有确定性的,也有随机性和模糊性的。
(4)安全系统是有序与无序的统一体：安全系统序的转化结果是否引发灾害或使灾害扩大,取决于序结构的类型及系统对特定序结构下的运动的(灾害意义上的)承受能力。(5)突变性或畸变性：安全系统的渐变也可能孕育着事故,而突变、畸变则肯定对应于灾害事故的启动,是致灾物质,或能量的突然释放。
4.[答题要点]：安全系统具有典型的灰色特征：（1）表征系统安全的参数是灰数；（2）影响系统安全的因素是灰元；（3）构成系统安全的各种关系是灰关系。
灰色系统理论在安全系统工程重的应用主要有：（1）系统内各安全因素相互影响分析的灰色关联度分析法；（2）建立安全系统微分方程模型的灰色建模法；（3）对系统安全度动态趋势的数列预测、灾变预测、季节灾变预测、拓扑预测、系统预测的灰色预测法；（4）从对付某个事件的各对策中挑选一个效果最好的安全对策所用的灰色决策法；（5）应用于安全管理和设备的，以安全系统行为预测为基础的灰色提前控制法等。
5.[答题要点]：安全预测遵循的基本原理有：（1）系统原则：应从系统的观点考虑系统安全预测问题，把系统中影响安全的因素用集合性、相关性和阶层性协调起来。类推和概率推断原则：根据不同事件之间相互制约或共同联系规律，利用先导事件发展规律预测迟发事件的发展趋势；或根据小概率事件推断准则，事故发生概率小则系统安全，事故发生概率大则系统不安全。惯性原理：根据相同事物的发展都带有一定的延续性来推断系统未来发展趋势。
6.[答题要点]：分析的内容可归纳几个方面：（1）识别危险的设备、零部件，并分析其发生的可能性条件。（2）分析系统中各子系统、各元件的交接面及其相互关系与影响。（3）分析原材料、产品、特别是有害物质的性能及储运。（4）分析工艺过程及其工艺参数或状态参数。（5）人、机关系（操作、维修等）。（6）环境条件。（7）用于保证安全的设备、防护装置等。
7.[答题要点]：故障类型和影响分析是采取系统分割的概念，根据实际需要分析的水平，把系统分割成子系统或进一步分割成元件。然后对系统的各个组成部分进行逐个分析，寻求各组成部分中可能发生的故障、故障因素，以及可能出现的事故，可能造成的人员伤亡的事故后果，查明各种故障类型对整个系统的影响，并提出防止或消除事故的措施。
其步骤简要说明如下：（1）调查所分析系统的情况，收集整理资料。（2）危险源初步辨识。（3）故障类型、影响及组成因素分析。（4）故障危险程度和发生概率分析。（5）检测方法与预防措施。（6）按故障危险程度与概率大小，分先后次序，轻重缓急地逐项采取预防措施。
8.[答题要点]：决策的要素有（1）决策单元和决策者：决策单元常常包括决策者及共同完成决策分析研究的决策分析者，以及用以进行信息处理的设备；决策者是指对所研究问题有权利、有能力做出最终判断与选择的个人或集体。（2）准则体系：准则常具有层次结构，包含有目标和属性两类，形成多层次的准则体系。（3）决策结构和环境：必须尽量清楚地识别决策问题（系统）的组成、结构和边界，以及所处的环境条件；（4）决策规则等：一般可分为两大类：最优规则和满意规则。
9.[答题要点]：一类是确定的关系，它的特点是：自变量为已知时就可以准确地求出因变量，变量之间的关系可用函数关系确切地表示出来。
另一类是相关关系，或称为非确定关系，它的特点是：虽然自变量与因变量之间存在密切的关系，却不能由一个或几个自变量的数值准确地求出因变量，在变量之间往往没有明确的数学表达式，但我们可以通过观察，应用统计方法大致地或平均地说明自变量与因变量之间的统计关系。
回归分析法是根据相关关系（或后一种关系）建立回归方程的。
10.[答题要点]：（1）全局性的观点：把要研究和处理的对象看成一个系统，从整个系统(全局)出发，而不是从某一个子系统(局部)出发。（2）总体最优化的观点：在一些互相矛盾的功能要求中，必须有一个合理的妥协和折中，获得某种“满意性”的观点。（3）实践性的观点：注重实用，应和具体的项目和工程相结合。（4）综合性的观点：综合应用各方面的学科知识和吸收各方面的人员组成联合攻关和研讨小组开展工作。（5）定性和定量分析相结合的观点：脱离定性研究来进行定量分析，不能说明系统的本质问题；只注意对系统进行定性分析，就不可能得到最优化的结果。
11.[答题要点]：决策就是要从众多的备选方案中选择一个用以付诸实施的方案，作为最终的抉择。在做安全决策的过程中，要按照多准则问题方案的全部属性值的大小进行排序并依序择优，这种促使方案完全序列化的规则，便称为决策规则。
决策规则一般可分为两大类：最优规则和满意规则。
五、计算题：
1.某事故树有三个最小割集：G1＝{X1}，G2＝{X2，X3}，G3＝{X4，X5}，求顶上事件发生的概率P(t)。已知：qi＝0.1，其中i＝1，2，3，4，5。
解：由题意可知事故树的布尔表达式：
T = X1 + X2 X3 + X4 X5
则顶上事件发生的概率
P (t) = 1 - (1- q1) (1 - q2 ? q3) (1 - q4 ? q5)
= 1 - (1- 0.1) (1 C 0.1?0.1) (1 - 0.1?0.1)
（或按最小割集法
P (t) = q1 + q2q3 + q4q5 - q1q2q3 - q2q3q4q5 C q1q4q5 + q1q2q3q4q5
= 0.1 + 0.01 + 0.01 - 0.001 - 0.0001 - 0.001 + 0.00001
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系统工程（systems engineering）
　　系统工程是一个用于实现产品的跨学科方法。通过它，您能够把您的每个产品作为一个整体来理解－更好地构建你的、开发、制造和维护过程。企业利用系统工程来对一个产品的需求、子系统、约束和部件之间的交互作用进行建模/分析，并进行优化和权衡－在整个做出重要决策。在整个生命周期，系统工程师利用各种的模型和工具来捕捉、组织、优先分级、交付并管理系统信息。例如，通过、（）、 ()、 以及其它技术，系统工程能够在前端就捕捉并对客户要求进行优先分级；然后，用、、等进行上至替代评估，下至功能和物理划分。
　　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。
　　系统工程是以研究大规模复杂系统为对象的新兴边缘科学，是处理系统的一门工程技术。对新系统的建立或对已建立系统的，采用（包括模型方法、仿真实验方法或优化方法）或和相结合的方法，进行系统分析和系统设计，使系统整个系统预定的目标。系统工程的研究范围已由传统的工程领域扩大到社会、技术和经济领域，如工程系统工程、科学系统工程、、军事系统工程、、社会系统工程、农业系统工程、行政系统工程、法治系统工程等。各门系统工程除特有的专业学科基础外，作为系统工程共同的基础技术科学，有、、、计算科学和计算技术。相应的基础科学为系统学。任何一种社会活动都会形成一个系统，这个系统的组织建立、有效运转就成为一项系统工程。因此，系统工程可以解决的问题涉及到改造自然，提高社会生产力，增强国防力量，直至改造整个社会活动。
　　系统工程是关于生产、建设、交通、储运、通信、商业、科学研究以及人类其他活动的规划、组织、协调和控制的科学方法。系统工程以系统为对象，从系统的整体观念出发，研究各个组成部分，分析各种因素之间的关系，运用数学方法，寻找系统的最佳方案，是系统总体效果达到最佳。
　　系统工程在我国建设事业、、商业经营、资源利用、环境保护、改革和科学研究等诸多领域均以取得了显著成效，其重要作用以被人们广泛认识和接受。
　　系统工程的含义
　　系统工程在结构体系中，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。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、、、医学等与人的思想、行为、等有关的学科，是自然科学 和的交叉。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、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""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，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，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年在美国试验室工作的()和在丹麦工作的()，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，还需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，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()，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""。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。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，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(RAND Corp.)，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、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"" 和""。
　　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244亿，参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、、评价和管理过程等方面都采用了系统工程方法，并创造了"()"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状况的影响，因此，负荷调度的目标和最佳运行方式的十分复杂，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，在、教授的创导下，建立了第一个运筹学小组;60年代，著名数学家大力推广了、;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、 、 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、、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的肯定。到19世纪，科学的系统思想才逐渐形成。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。
　　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。
　　一、的产生
　　1910年，丹麦数学家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，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，提出呼叫过程的普遍性、平稳性、有限性和无后效性等4个特征,奠定了关于系统中随机聚散现象的基本理论 ──排队论的理论基础。在近代工程技术中对系统工程的产生和发展影响最大的首推电话通信工程。
　　二、的早期研究
　　美国继承前人对劳动工时的研究，从系统的角度来研究提高。他通过实验发现减轻能使生产量成倍增长以及和超产奖励的优点，并在此基础上制定、合理安排工序。1911年，泰勒发表《科学管理》一书,创立了著名的。1939年,苏联数学家发表《生产组织与计划的数学方法》。他认为提高工业生产率的途径除改进技术（即改进设备、工艺和寻找优质原料等）外，还需要在生产组织计划方面寻求改进，即正确分配设备、订货、原料和燃料等。他采用了与经典数学分析求解极值迥然不同的解乘数法。这些工作与运筹学结合起来为现代的形成创造了条件。
　　三、经济系统建模的早期工作
　　19世纪出现的和是运用数学研究经济的早期尝试。1936年，把供求模型的平衡方程应用到集中计划经济的情况，提出了投入产出模型。此后投入产出模型成为系统工程应用于和的重要工具。30年代初，荷兰物理学家J.廷伯赫等人将建模和数学方法引入，建立了。1928年,数学家在与维也纳经济学家讨论经济问题中竞争现象的博弈对策时，完成了（又称博弈论）的奠基性工作。1944年和合作发表了对策论的专著《竞赛理论与经济行为》。1936年和先后发表了关于经济平衡方程与不动点原理的文章，为建立了严谨的数学基础。这项工作后来被发展成。
　　四、、信息论和
　　30年代，生物学界提出了生命有机体论，把生命看成是一个有机整体用以解释复杂的生命现象。 () 百用协调、有序、目的性等概念来研究生命有机体，并把系统定义为相互作用的诸要素的复合体，具有特殊的整体水平的功能和属性。他还提出开放系统概念，认为要从有机体与环境的相互作用来说明生命的本质。1937年，贝塔朗菲首先提出的原理，并于1945年发表《关于一般系统论》。他指出这个理论属于逻辑和数学的领域，任务是建立适用于系统的一般原则。40年代以来，随着通信技术的发展和的兴起，出现了研究系统中信息和控制的基本规律的信息论和控制论。N.维纳提出的控制论和提出的信息论几乎是与一般系统论同时出现的。一般系统论提出的对系统的描述性的研究方法为后来系统学的形成做了先导。而信息论和控制论则为系统工程的发展提供了养分。
　　五、军事系统模型和运筹学
　　在第一次和第二次世界大战期间，军事上的需要促使人们去研究提高作战指挥能力和武器效能的方法。1914年～1916年期间，英国F.W.兰彻斯特提出描述作战双方兵力变化过程的数学方程式，后称兰彻斯特方程。30年代后期，英国成立了世界上第一个运筹学研究小组，研究雷达配置和高炮效率。后来又在陆、海、空三军分别设置研究组织，研究雷达的合理配置和运用、飞机出击时间和队形编列的效能以及有效的后勤保障等问题。美国和加拿大等国也相继成立运筹学研究组织。美国数学家用和方法研究反潜问题，提出了舰艇躲避或攻击潜艇的最优战术。第二次世界大战以后，运筹学迅速推广到经济管理部门，为制定政策提供依据，取得了良好的。1951年，美国和合著《运筹学》一书的出版标志着运筹学的成熟。
　　在第二次世界大战结束前的半个世纪中，数学家、物理学家、工程师、、生物学家们所作的大量开创性和学科交叉性的工作，为系统工程的诞生准备了充分的条件。其中特别是运筹学的产生更具有重要意义。运筹学研究实际系统的有效运用问题，可为系统优化提供一整套。运筹学后来成为系统工程方法论最主要的思想和方法的源泉。
　　第二次世界大战以来，科学技术迅猛进步，社会经济空前发展，同时资源和生态环境也严重恶化。人们面临着越来越复杂的大系统的组织、管理、协调、规划、计划、和控制等问题。这些问题的特点是在空间活动规模上越来越大，时间上变化越来越快，层次结构上越来越复杂，后果和影响上越来越深远和广泛。要解决这样高度复杂的问题，单靠人的经验已显得无能为力，需要采用科学的方法。信息科学和计算机的发展又大大提高了信息的收集、存储、传递和处理的能力，为实现科学的组织和管理提供了强有力的手段。系统工程正是在这样的情况下，首先从军事和大型工程系统的研制中产生和发展起来的。
　　一、美国微波中继通信网
　　美国贝尔电话实验室在1940年开始建立横跨美国东西部的微波中继通信网时就充分利用当时的科学技术成就来规划和设计新系统。这项工作因第二次世界大战而停顿。战后分别于1947年和1951年完成该网的TD-X和TD- 2系统，并投入使用。贝尔电话实验室遂于1951年正式把研制微波通信网的方法命名为系统工程。
　　二、兰德公司和系统分析
　　1945年，美国国防部和科学研究开发署与订立了称为兰德计划的合同，为美国空军研究洲际战争，并提出有关技术和设备的建议。1947年，在的支持下，成立了兰德公司，继续为战后美国空军的发展战略和规划提供咨询服务。50年代以后，扩大了工作范围，成为一个非营利的咨询机构。在多年积累的研究经验的基础上创立了系统分析。系统分析的目的是根据系统目标和来寻求最优方案。系统分析几乎是同系统工程并行地发展起来的，这两个名词之间也常出现混用现象。创造的系统分析以及、、等方法丰富了系统工程方法论。
　　三、网络技术和系统管理
　　50年代末，为了管理大型工程项目，在的基础上发展了用于系统管理的。1957年，发展了协调大企业内各部门工作的。1958年，美国海军特别计划局在执行“北极星”导弹核潜艇计划中发展了控制工程进度的新方法──，使“北极星”导弹提前两年研制成功。这些方法用网络技术来进行系统管理，可在不增加人力、物力和的情况下使工程进度提前、成本降低。
　　四、阿波罗工程
　　美国1961年开始进行的阿波罗工程，由地面、空间和登月三部分组成，于1972年成功结束。在工程高峰时期有两万多家厂商、 200余所高等院校和80多个研究机构参予研制和生产,总人数超过30万人,耗资255亿美元。完成阿波罗工程不仅需要火箭技术,还需要了解宇宙空间和月球本身的环境。为此又专门制定了“水星”计划和“双子星座”计划，以探明人在宇宙空间飞行的生活和工作条件。为了完成这项庞大和复杂的计划，成立了总体设计部以及系统和分系统的型号办公室，以对整个计划进行组织、协调和管理。在执行计划过程中自始至终采用了系统分析、网络技术和，并把计划协调技术发展成随机协调技术。由于采用了成本估算和分析技术，使这项无前例的庞大工程基本上按预算完成。阿波罗工程的圆满成功使世界各国开始接受系统工程。
　　1957年，美国的和合作发表了第一本完整的系统工程教科书── 《系统工程》。麦克霍尔又于1965年发表了《系统工程手册》一书。这两本书以丰富的军事素材论述了系统工程的原理和方法。1962年，发表的《系统工程方法论》一书反映了作者长期从事通信系统工程的成果，内容涉及系统环境、系统要素、、系统技术、系统数学等方面。A.D.霍尔还于 1969年提出著名的，即系统工程形态图。60年代末关于军事和工程等硬系统的系统工程方法论已臻于完善。
　　系统工程教育
　　系统工程教育始于50年代。当时已开始在高等院校开设有关，成立系统工程系或者在公司企业内部办培训班来培养人才。60年代以来，许多国家已开始大量培养系统工程师、和系统科学家。
　　70年代以来，系统工程发展的趋势是应用领域继续向社会、经济、生态等方面扩展和发展应用于软系统工程的方法论。1972年在一些国家科学院的倡议下，在维也纳成立了国际应用系统分析研究所。它是一个用系统工程方法研究复杂的社会、经济、生态等问题的国际性研究机构。该所先后选择了能源、环境、生态、城市建设、资源开发、医疗、工业生产等研究课题，在推动系统工程的发展和应用方面产生了重要影响。
　　一、系统建模和系统仿真
　　系统工程作为一门定量技术，可概括为系统建模、系统仿真、系统分析和系统优化 4个方面。系统建模是将一个实际系统的结构、输入输出关系和系统功能用数学模型加以描述。系统仿真是在计算机上对系统模型进行实验和研究。便于改变模型参数以获得各种方案，以便选择最优方案和设计最合理的系统。随着系统工程应用领域的扩展，首先需要发展系统建模和系统仿真，这项工作需要融合多学科的知识和不同领域的专家通力合作。60年代提出的模糊子集合理论，70年代出现的、队决策理论和以前建立的运筹学、、控制论、、信息论以及有关应用领域的学科都可为系统建模提供素材、方法和原理。
　　1952年，提出了适用于静态和平稳的线性镇定策略理论。1953年，首先采用自动控制理论的观点来解决经济问题。 1954年，又采用 PID（比例-积分-微分）来改善的稳定性。50年代中期，等人研究了的最优控制问题。60年代，美国教授应用和计算机仿真研究复杂系统时创立了。它是一种适用于的建模和仿真方法，可用于对社会、经济等复杂系统进行初步的研究。1965年，罗马尼亚出版了《》一书。1978年,在第4届国际控制论和系统大会上讨论了控制论和社会的关系，提出了社会控制论。在经济方面的主要建模方法已有、、和等。由于人们对经济规律的掌握还不很充分，经济系统建模尚处在初级阶段。70年代以来，人们试图对世界范围内的资源、生态环境和经济发展模式等重大问题进行定量研究和预测，构造了大量模型。和分别在1971年和1972年提出著名的世界模型Ⅱ和世界模型Ⅲ。此后，不少国家的学者纷纷提出各种世界模型，诸如生存战略模型、发展新景世界模型、重建新秩序世界模型、、人类发展目标世界模型等。
　　在社会、经济、管理等有人参与的复杂系统中，人的行为受心理、经验等因素偶然变化的影响，使系统有很大的不确定性。人的思维本身也具有模糊性，需要用模糊子集合描述。在现代社会中，人类活动范围日益广阔，制定完善策略所需知识和信息迅速增加，已经达到任何一个决策人或机构无法完全收集和处理的程度。信息和决策功能的分散化势在必行。社会系统是迄今为止最复杂的系统。1972年，和把队决策理论的研究范围从静态推广到动态情况。队决策理论可为大型（管理）系统的信息结构（即信息在处于不同层次和空间位置上的决策人之间的分配）和相应的控制（管理）策略提供设计的参考。对策论与和等结合起来在主从对策(又称斯塔克尔贝格对策) 和激励对策方面的研究，提供了一种适用于社会、经济和管理系统的建模方法。这种建模方法反映了系统中的层次结构，可用于宏观控制政策的制定。对策论就理论框架而言，是研究社会系统的理想工具。但是，对策论把人的社会性、复杂性、心理和行为的不确定性大大简化了。对策论目前的成就还不能处理社会系统的复杂性问题。对于社会系统，需要采用定性和定量相结合的系统研究方法（见系统学）。
　　二、软系统工程方法论
　　70年代以来，人们开始重视对软系统的系统工程方法论的研究。来源于硬系统。硬系统或称良结构系统是指机理清楚，能用明确的数学模型描述的系统，如物理系统和工程系统。对于硬系统已有较好的定量研究方法，可以计算出系统行为和最优的结果。软系统或称不良结构系统是指机理不清，很难用明确的数学模型描述的系统，如社会系统和生物系统。软系统的系统工程方法论一般处理较粗的信息，而且以定性为主。80年代，英国系统科学家提出了一套以学习、调查过程为主的软系统工程方法论。常用软系统工程方法有、、、、等。此外，、、和[[聚类分析]、等数理统计方法以及心理学和社会学中的不少方法都可借鉴使用。
　　三、系统工程应用软件
　　70年代以来，计算机技术，特别是的发展促进了系统工程的发展。的发展，特别是和的出现为系统工程的定性和定量研究方法提供了有力的工具。现在已出现许多高效率的系统工程算法和软件。例如，已有、、、排队排序、、／、计划协调、系统建模、实时仿真、作战模拟、、决策室等成套应用软件和完整的系统作为商品出售。系统工程采用网络技术并配以大屏幕图形显示和系统，可以显示全部或局部网络,还可以实时地用光笔修改,经把修改过的传送给各个执行单位。这种系统是上级部门进行决策和指挥协调的有力工具。
　　四、系统科学体系的形成
　　70年代以来,一批数学家、物理学家、化学家、生物学家和计算机科学家从不同的侧面研究系统的，取得了丰硕的成果。其中较有代表性的是70年代初联邦德国理论物理学家H.哈肯创立的，1969年比利时统计物理学家I.普里戈金创立的和1971年联邦德国生物物理学家M.艾根提出的。这些理论和早在30年代由()创立的一般系统论以及60年代由法国数学家R.托姆建立的一起为系统学的建立提供了初步基础。
　　1979年，中国科学家提出建立系统科学体系的完整思想。他认为是以系统为研究和应用对象的一个科学技术部门。如同自然科学和一样，它是由三个层次组成的，即：
　　①系统工程，它是系统科学的下层技术层次，是用系统思想直接改造客观世界的技术；
　　②系统科学的技术科学层次，包括运筹学、控制论、等；
　　③系统学，是的基础科学。系统学是研究系统一般演化规律的学科，目前尚处于形成阶段。系统科学与哲学之间的桥梁则称为或系统观，它为发展和深化提供素材。系统科学体系的形成标志着系统工程已经逐步成熟。
　　系统开发过程也是对系统的认识不断深化的过程。人们不可能一开始就对系统所涉及的专业技术，各部分之间的信息、能量、物质沟通关系有清晰的认识，所以必须遵循分析-实践-再分析-再实践的反复认识过程。这里的实践常常是指对分析结论的验证试验。开发过程中分析、综合的思维过程和系统工程活动如下图所示，常称为系统工程过程（SEP）。
　　系统工程过程是一个自顶层开始，依次反复应用于开发全过程的、的问题解决过程，它把要求逐步转化为系统规范和一个相应的体系结构。
　　1.在系统研制过程中始终要保持对要求的跟踪。系统工程过程的第一步是。任务分析活动是要澄清和确认用户的需求和工作的目标，明确限制条件，然后依此提出对系统的功能和性能要求。
　　通过任务分析得到的共识是后续成功的功能和物理设计的基础。
　　2.经过任务分析得到的系统级功能和性能，通过功能分析和分配活动进一步分解成为低层次功能。结果得到的是对一个系统功能的全面描述，即系统的功能结构。这个功能结构不仅描述了必须具有的全部功能，还反映了各种功能和性能要求之间的逻辑关系。
　　3.设计综合或称系统设计，是按照从功能分析与分配过程中得到的系统功能和性能描述，在综合考虑各种相关工程技术的基础上发挥工程，研制出一个能够满足要求的、优化的系统物理结构。
　　4.验证活动的目的是确认所设计的各个层次的系统物理结构满足系统要求，保证能够在预定的性能指标下实现所要求的功能。
　　验证方法包括分析（建模和仿真）、演示验证和试验。
　　系统工程过程的每一个步骤都可以是一个循环过程，对前一个步骤进行重新访问。系统工程过程的输出是一套明确定义系统设计、研制和试验的文件。
　　铁道部《改善铁路内部经济管理机制的研究》课题研究,在研究中,发现铁路企业存在选择生产方案不合理的问题,影响到企业的利润下降,采用系统工程方法中的对以上问题进行定量分析,解决如何进行生产管理中的优化问题,为决策者寻求方案提供科学依据。
　　例如：经研究，铁路下属一工厂决定生产A、B两种产品，它们的生产条件、见表1所示，求工厂取得最大利润的生产方案。
　　1.建立数学模型。设该工厂生产A、B两种产品的计划产量分别为X1、X2件，它们必须满足约束条件：的限制情况;人力的限制情况为：;预测市场销售限制情况;X1、X2必须为非负。其目标函数式可表达为:maxZ = 50X1 + 100X2。经整理上述的线性规划问题可建立如下的数学模型：
　　目标函数　　maxZ = 50X1 + 100X2
　　约束条件
　　2.用单纯性求解。将上述模型变形为标准形式：
　　目标函数maxZ = 50X1 + 100X2 + 0X3 + 0X4 + 0X5
为松弛变量
　　3.建立初始单纯性表，如下表所示，进行迭代，求得最优解。
　　解单纯形表的步骤:先计算初始表的检验数Cj = Cj & Cbaj并找出关键列(↑)。关键列应找检验数行绝对值最大的值数。从本例初始表中看出，X2是关键列，X2应调入到Xb栏（基本变量栏）的变量。再找出关键行（←）。关键行由常数项列与关键列数值的最小比值（Q）决定，见表右端。关键行上的变量就是调出的变量。从初始表中看出X5是应调出的变量。经迭代，在极大化问题中，当检验数行的数值均为零或正值；在极小化问题中，当检验数行的数值均为零或负值，表明最优解已找到，本案例是经过二次迭代之后找到最优解的。
　　4.结论
　　通过以上分析得最优解为:X1 = 50,X2 = 250,最优目标函
数值Z=27500（元）。
郭宝柱.再谈系统工程方法.航天工业管理.2007年05期
傅莉萍;.系统工程方法在企业管理中应用的探讨.商场现代化.2006年29期
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