8.3係統工程
係統工程是一個跨多學科領域的工程，通常專注於如何設計和管理複雜的工程專案。當處理大型、複雜的專案時，所麵臨的相關問題（如物流、不同團隊的協調和機器的自動控製）更加困難。係統工程借由工作流程和工具來處理此一類型的專案，並且與技術和以人為本的學科相互重疊。為了去識別和操控一個係統的整體特性（對於複雜的工程專案而言，可能大於這些零件組成特性的總合）的需求，激發了美國國防部、美國國家航空航天局（NASA）和其他工業采用這門學科的應用。
係統工程是一門高度綜合性的管理工程技術，涉及自然科學、社會科學等多門學科。係統工程盡管經曆了半個多世紀的發展，但它仍然是一門年輕的科學，還在不斷地發展中。它的普遍適用性吸引了許多原來從事不同學科的學者來研究它，這些學者做出了各自的貢獻。於是，係統工程出現了不同的流派。其中主要的流派有兩個：管理流派和自動化流派。第二次世界大戰以後，為適應社會化大生產和複雜的科學技術體係的需要，逐步把自然科學與社會科學中的某些理論、策略和方法聯係起來，應用現代數學和電子計算機等工具，解決複雜係統的組織、管理相控製問題，以達到最優設計、最優控製和最優管理的目標。
8.3.1係統工程方法和應用
係統工程研究問題一般采用先決定整體框架而後進入詳細設計的程序，即一般是先進行係統的邏輯思維過程總體設計，然後進行各子係統或具體問題的研究。係統工程方法是以係統整體功能最佳為目標，通過對係統的綜合、係統分析構造係統模型來調整改善係統的結構，使之達到整體最優化。研究強調係統與環境的融合，近期利益與長遠利益相結合，社會效益、生態效益與經濟效益相結合。
構成係統工程的基本要素是人、物、財、目標、機器設備、信息等六大因素。各個因素之間是互相聯係、互相製約的關係。係統工程大體上可分為係統開發、係統製造和係統運用三個階段，每個階段又可劃分為若幹小階段或步驟。係統工程的基本方法是：係統分析、係統設計相關聯的綜合評價。具體地說，就是用數學模型和邏輯模型來描述係統，通過模擬反映係統的運行，求得係統的最優組合方案和最優的運行方案。20世紀70年代以來，係統工程已被廣泛地應用於交通運輸、通信、企業生產經營等部門，在體育領域亦有應用價值和廣闊的前景。它的基本特點是：把研究對象作為整體看待，要求對任一對象的研究都必須從它的組成、結構、功能、相互聯係方式、曆史的發展和外部環境等方麵進行綜合的考察，做到分析與綜合的統一。最常用的係統工程方法是係統工程創始人之一霍爾創立的，稱為三維結構圖：①時間維。對一個具體工程，從規劃起一直到更新為止，全部程序可分為規劃、擬訂方案、研製、生產、安裝、運轉和更新七個階段。②邏輯維。對一個大型項目可分為明確目的、指標設計、係統方案組合、係統分析、最優化、做出決定和製訂方案七個步驟。③知識維。係統工程需使用各種專業知識，霍爾把這些知識分成工程、醫藥、建築、商業、法律、管理、社會科學和藝術等，把這些專業知識稱為知識維。
係統工程實際是係統科學的實際應用，可以用於一切有大係統的方麵，包括人類社會、生態環境、自然現象、組織管理等，如環境汙染、人口增長、交通事故、軍備競賽、化工過程、信息網絡等。係統工程是以大型複雜係統為研究對象，按一定目的進行設計、開發、管理與控製，以期達到總體效果最優的理論與方法。係統工程是一門工程技術，但是，係統工程又是一類包括了許多類工程技術的一大工程技術門類，涉及範圍很廣，不僅要用到數、理、化、生物等自然科學，還要用到社會學、心理學、經濟學、醫學等與人的思想、行為、能力等有關的學科。係統工程所需要的基礎理論包括運籌學、控製論、信息論、管理科學等。20世紀80～90年代，中國科學與哲學界翻譯出版了係列國外係統科學、係統哲學與係統工程名著，舉辦了係列科學學、科學史與經濟係統管理等學術探討，從1983～1993年，在生物物理學和心理生物學等領域的係統論探討中產生了係統生物工程等概念與原理等。
係統工程的主要任務是根據總體協調的需要，把自然科學和社會科學中的基礎思想、理論、策略和方法等從橫的方麵聯係起來，應用現代數學和電子計算機等工具，對係統的構成要素、組織結構、信息交換和自動控製等功能進行分析研究，借以達到最優化設計、最優控製和最優管理的目標。
8.3.2係統工程的評價
係統工程研究強調多學科協作，根據研究問題涉及的學科和專業範圍，組成一個知識結構合理的專家體係。各類係統問題均可以采用係統工程的方法來研究，係統工程方法具有廣泛的適用性，強調多方案設計與評價。而其中的關鍵點之一是係統評價。
（1）評價的分類
評價是指按照目標測定對象係統的屬性，把它變成客觀定量或主觀效用（滿足主體要求的程度）的行為，即明確係統價值的過程。係統評價的分類有以下幾種。
1）按評價項目分類。
目標評價。確定係統的目標後，要進行目標評價，以確定目標是否合理。
方案評價。確定目標之後，要進行方案評價，選擇最優方案。
設計評價。對係統設計進行評價。
計劃評價。
規劃評價。
2）按評價的時間順序分類。
事前評價。係統開發之前進行的評價，是為了提高係統性能，在進行係統規劃研究時進行的評價。由於沒有係統實體，一般用預測或仿真的方法。
中間評價。在係統計劃實施過程中期進行的評價。
事後評價。在開發完成之後進行的評價，評價係統是否達到了預期目標。
跟蹤評價。係統運行一段時間後才會發現有些意想不到的後效，因此要重新評價。
3）按評價內容分類。
技術評價。技術評價圍繞係統功能來進行，評定係統技術方案能否實現所需的功能。
經濟評價。經濟評價是圍繞經濟效益進行的，內容主要是以成本-效益為代表的經濟可行性分析。
社會評價。社會評價是針對係統給社會帶來的利益或影響而進行的評價。
綜合評價。綜合評價是在上述三個方麵評價的基礎上，對係統方案價值的大小所做的綜合評定。
（2）評價的原則
評價的原則是要保證評價具有一定的客觀性，要保證方案的可比性，評價指標要成體係評價準則與效用函數。多目標係統中，不同目標要用不同的準則來衡量。如果要從總體上評價某一備選方案對於全體目標的合意程度，那就有必要將上述用各種度量單位表示的準則規劃為統一的數量標度或測度。
（3）評價的方法
評價方法有：
1）單項評價法。單項評價方法主要指利用經濟理論和技術水平對係統的某個方麵做出定量評價的方法。
2）經濟評價方法。主要有價值分析法、成本效益法、利潤評價法等。
3）技術評價方法。主要有可行性分析法、可靠性評價法等。
評價過後，則需要進行決策。狹義地說，決策指的是在幾種行為方案中做出選擇；廣義地講，決策還包括在做出最後選擇前所進行的一切思維活動。決策分析包括收集可行性方案、對未來進行預測、建立目標集、優化分析各種可行方案並給出結果，等等，每個環節的工作都要依靠決策者和專家的知識、經驗和膽識。
至此，相信大家對自動化理念有了更深的理解，這種理念不僅僅應用在工業領域，在生物、通信、經濟、社會等領域都有涉及，而且通過人們的不斷探索、研究，也在相關領域取得了驕人的成績，同時如果同學們能多多學習相關學科，對自動化專業的學習也是很有幫助的。
數學家維納當年給“研究動物與機器的控製與通信的科學”起了個名字，叫作控製論，從此奠定自動化技術的概念基礎。今天，控製論依舊處於幼年時期。但是它的內容大大地豐富了，範圍大大地擴大了，所研究的係統大大地複雜了。有人曾這樣描述控製論：控製論是一門多學科的邊緣科學，它有許多腳，一隻腳在大腦，一隻腳在計算機，一隻腳在生態學，一隻腳在經濟學……也有人說：控製論借助通信與控製理論來描述生物係統與其他係統。所謂係統，是指由一些相互關聯著的部分組成的一個整體的總稱。那麼，控製論就是研究這些係統中的信息的傳播、加工、存儲、處理及控製的科學。從控製論的角度對控製係統感興趣的是環節之間的信息傳遞，而且也隻有以信息的概念才能理解發生在各種各樣控製係統中的過程。控製論是用模型來描述係統的。從實驗提取模型，又用實驗檢驗模型。從實驗提出模型的方法稱為綜合方法，用實驗檢驗模型的方法稱為解析方法。綜合與解析過程的循環往複，就會使模型一步步提高。因此，在各種拓展領域中的應用發展，才是自動化這門學科發展輝煌時期的到來。