系統工程學的概念與應用

系統工程學是研究有關復雜信息反饋系統的動態趨勢的學科。

系統工程學以控制論、控制工程、系統工程、信息處理和計算機仿真技術等為基礎，分析研究復雜系統隨時間推移而產生的行為模式。

系統工程學把系統的行為模式看成是由系統內部的信息反饋機制決定的。通過建立系統工程學模型，可以研究系統的結構、功能和行為之間的動態關系，以便尋求較優的系統結構和功能。

系統工程學通過人和計算機的配合，能充分發揮人的理解、分析、推理、評價、創造等能力的優勢，又能利用計算機高速計算和跟蹤能力。以此來實驗和剖析系統，從而獲得豐富的信息，為選擇最優的或次優的系統方案提供有力工具。

系統工程學是研究分析有關復雜信息反饋系統的動態趨勢的學科。系統工程學以控制論、控制工程、系統工程、信息處理和計算機仿真技術為基礎，研究復雜系統隨時間推移而產生的行為模式。

系統工程學把系統的行為模式看成是由系統內部的信息反饋機制決定的。通過建立系統工程學模型，可以研究系統的結構、功能和行為之間的動態關系，以便尋求較優的系統結構和功能。

第二次世界大戰以后，隨著工業化的進展，城市人口、就業、環境污染和資源等各種社會問題日趨嚴重，迫切需要用新的方法對這些問題進行綜合研究。

1955年以后，計算機技術漸趨成熟和普及，于是系統工程學應運而生。美國麻省理工學院的福雷斯特于1957年首次提出工業動力學，后來研究對象從工程系統發展到社會系統，運用這一方法建立了世界模型和美國國家模型。但各個領域的研究方法在本質上并沒有什么區別，故于1972年定名為系統工程學。

系統工程學研究的對象是復雜的系統。除了一般大系統所具有的結構復雜、因素眾多、系統行為有時滯現象，以及系統內部諸參數隨時間而變化等特征外。系統工程學認為的復雜系統還有一些其他特征，比如系統都是高階數、多回路、非線性的信息反饋系統；系統的行為具有“反直觀”性，即其行為方式往往與多數人們所預期的結果相反；系統內部諸反饋回路中存在一些主要回路；系統的非線性多次反饋以后，呈現出對外部擾動反映遲鈍的傾向，對系統參數變化不敏感等。

從系統方法論來說，系統工程學是結構方法、功能方法和歷史方法的統一。它有一套獨特的解決復雜系統問題的工具和技巧，如雙向因果環、反饋、流位和速率等概念。

系統工程學模型中能容納大量的變量，一般可達數千個以上；它是一種結構模型，通過它可以充分認識系統結構，并以此來把握系統的行為，而不只是依賴數據來研究系統行為；它是實際系統的實驗室。

系統工程學通過人和計算機的配合，既能充分發揮人的理解、分析、推理、評價、創造等能力的優勢，又能利用計算機高速計算和跟蹤能力。以此來實驗和剖析系統，從而獲得豐富的信息，為選擇最優的或次優的系統方案提供有力工具。

系統動力學模型主要是通過仿真實驗進行分析計算，主要計算結果都是未來一定時期內各種變量隨時間而變化的曲線。也就是說，模型能處理高階次、非線性、多重反饋的復雜時變系統(如社會經濟系統)的有關問題。

建立系統工程學模型首先是確定系統分析目的；其次是確定系統邊界，即系統分析涉及的對象和范圍；之后是建立因果關系圖和流圖；然后寫出系統工程學方程；最后進行仿真試驗和計算。

常用的系統工程學模型有世界動力學模型，用于研究全球性的發展戰略；國家動力學模型，用以研究國家政治、經濟、軍事、對外關系等；城市動力學模型，研究城市發展戰略；區域動力學模型，研究特定地理區域的發展戰略；工業動力學模型，研究工業企業發展戰略；生長型動力學模型，包括研究疾病發生、發展及防治策略的醫療動力學模型；研究作物、園藝、家禽飼養、蟲害防治和生態保護等的系統工程學模型等。