钱学森“系统工程学”学习摘要

侯玥辰

钱学森“系统工程学”学习摘要

——《系统工程引论（第四版）》读书笔记

继《系统思考初探》一帖后，此篇是对系统思维的又一次求索，只不过这回的我换了一个身份——“钱学森迷”。
钱老的一生有三大贡献：一是研制“弹、箭、星”；二是发展载人航天；三是系统科学。 其实，他一生的科学事业都与系统工程密切相关，可以归纳为：第一章是序曲，第二乐章是以实践为主的系统工程，第三乐章是以理论研究为主的系统工程，并且拓展为系统科学体系。
《系统工程引论》一书是介绍系统工程中国学派（钱学森学派）的教材，书中的基本概念和术语均以钱老的论述为基准，主要参考了《论系统工程》、《创建系统学》、《钱学森系统科学思想研究》。我认为是学习钱学森“系统工程学”理论的很好参考，所以读完之后立刻对书中精要进行了归纳，希望有助于我们一起进一步理解和应用系统学方法。

（一）概述
什么是系统工程？

• 系统科学体系中的工程技术。
• 组织管理系统的技术，是具有普遍意义的科学方法。
  

简单来讲，可以解释为两句话：用系统思想开展工程项目，用工程方法解决系统问题。

（二）背景

系统是永恒的存在，系统工程是人类社会永恒的需求。

1.当今世界潮流有五个特征：

系统化	世界上已经没有孤立于系统之外的事物了。 人类活动的系统范围在宏观和微观尺度上都在不断延伸——宏观上越来越大，人类活动不仅全球化，而且已经延伸到太空；微观上越来越小，如基因工程、纳米技术等。
工程化	工程项目越来越多，规模越来越大。 除传统的工程问题外，社会系统的许多问题也作为工程项目来做。
信息化	组织和管理规模巨大、结构复杂的系统，必须有效处理和利用海量信息。工程项目是系统的躯体，信息流是系统的血脉。 系统化+工程化→产生了系统工程 系统化+工程化+信息化→发展了系统工程
智能化	事物在网络、大数据、物联网和人工智能等技术的支持下，被赋予能动地满足人的各种需求的属性。
综合集成	（钱学森提出的系统工程方法论术语）从定性到定量综合集成。

2. 系统工程学科是工业生产和科学技术发展的必然产物。一方面，现代科学技术的学科划分越来越细，高度专业化。另一方面，学科的综合化、整体化趋势在加强。

（三）系统工程基本原理

1. （最优性原理）：一个系统，两个最优。

• “一个系统”：系统工程项目研究任何问题，都把要研究解决的问题进行系统化处理——确定系统边界，区分系统与环境。
• “两个最优”：研究的目标是系统总体效果最优+实现总体目标最优的方案最优。
  

2.（涌现性原理）：系统大于部分之和（1+1＞2）

• 系统具有涌现性，诸要素相互作用可能产生新的要素。
• 系统工程的着眼点：调整关系以提高系统功能。
  

3.（升降原理）：系统工程项目研究要顾及三个层次 。
研究系统A，需要“几上几下”：

• 上升一个层次——把系统A与它的环境合起来作为一个更大的系统B进行研究。
• 下降一个层次——研究系统A内部的各个子系统C如何为实现系统A的总体目标而努力。
  

4.（四维空间原理）：系统工程项目研究要在四维空间中开展。
四维空间=三维空间+时间维。

• 三维空间：应该立体化研究问题，而不是平面化。
• 时间维：要考虑事物的前因后果，预计发展与变化，实现可持续发展。
  

5.（加减法原理）：系统工程项目研究要做好加减法。
找到改善系统A的多种备选方案，也有益于解决系统A+的相关问题。

• 可以减去某些部分，系统A-将会怎么样？
• 可以加上某些部分，系统A+将会怎么样？
  

例：疏解北京非首都功能，在北京做减法，在天津市、河北省做加法。以“疏解北京非首都功能、推进京津冀协同发展”的系统目标为导向，推演最优方案。

6.（系统论原理）：坚持整体论与还原论相结合。
系统论是把整体论与还原论相结合所得到的创新。
还原论：把整体分解为若干部分去研究；认为把细节搞清楚了，整体问题就搞清楚了。没有还原论就没有近现代的自然科学。
整体论：必须从整体上把握系统，而整体是不可分割的。难以揭示事物的运动规律和提供把握事物发展的有效措施。

7.（宏观微观原理）：宏观调控，微观搞活。
复杂巨系统具有多个层次，高层次是低层次的宏观，低层次是高层次的微观。
“宏观调控，微观搞活”是他组织机制与自组织机制的适当结合。

宏观调控	微观搞活
他组织机制：系统的组建与运行是在外力干预下进行的，是被动的，如国有企业。	自组织机制：系统的组建与运行是自发的、主动的，没有外力干预，如民营企业。
要做到“控而不死” 有了宏观调控，才能维护全局利益，保持系统的凝聚力和整体性。	要做到“活而不乱” 发挥积极性、主动性和创造性。

（四）系统工程方法论
依照时间顺序，有介绍霍尔系统工程方法论、软系统方法论、钱学森综合集成方法论和物理—事理—人理（WSR）系统方法论。最后两者是中国人的创造，东方智慧的结晶。

1.WSR系统方法论

1995年，由中国系统工程学会理事长朱志昌提出——一个好的领导者或管理者应该懂物理，明事理，通人理。
在处理复杂问题时，既要考虑对象系统的物的方面（物理），又要考虑如何更好使用这些物的方面，即事的方面（事理），还要考虑由于认识问题、处理问题、实施管理与决策都离不开的人的方面（人理）。把这三方面结合起来，利用人的理性思维的逻辑性和形象思维的综合性与创造性，去组织实践活动，以产生最大的效益和效率。

2.钱学森综合集成方法论
实质是把专家体系、数据和信息体系以及计算机体系结合起来，构成一个高度智能化的人机结合系统，是处理开放的复杂巨系统的从定性到定量的方法。是“大成智慧工程”的方法论。

定量研究	定性研究
马克思：“一门学科只有当它成功地运用数学，才能成熟起来。” 运筹学方法、统计学方法	更多的是经验与直觉 层次分析法，SWOT分析
定性研究为定量研究提供指导、把握方向；定量研究为定性研究提供依据、打牢基础，两者交叉进行，多次反复，实现从定性到定量综合集成。

应用这个方法的集体称为总体设计部。


（五）现代科学技术体系
钱学森指出，系统科学在现代科学技术体系中的地位是“三个层次和一个桥梁”。
三个层次：

• 直接用来改造世界的应用技术/工程技术，即系统工程
• 为应用技术直接提供理论方法的技术科学，如运筹学、控制论、信息论
• 再往上一个层次是揭示客观世界规律的基础理论，也就是基础科学，即系统学。
  

“一个桥梁”是指系统论是系统科学通向辩证唯物主义的桥梁。

侯玥辰

刘勇 发表于 2021-4-4 19:46
玥辰可以重新上传一下图片嗷~

谢谢刘老板提醒~重新上传了下，看看现在是否OK嘞？

刘勇

玥辰可以重新上传一下图片嗷~

闫昭实

懂物理，明事理，通人理~

侯玥辰

闫昭实 发表于 2021-4-4 20:54
懂物理，明事理，通人理~

我也觉得这个讲得很精辟！
物、事、人都考虑到，才是真正站在系统角度去解决问题。感觉这对我们所有人都有启发——管理工作需要明晰客观规律，并以人为本；科研在探索物质世界的同时，也需要系统学方法论和哲学的指引，同样离不开人文修养和艺术的启迪。