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●由于元素间的相互作用，使系统作为壹个整体具有特定的功能。
虽然有关系统的定义有很多种，但都有包含了上述三个基本的特征，也即它们是系统的基本出发点。
因此，在美国的《韦氏（Webster）大辞典》中，“系统”壹词被解释为“有组织的或被组织化的整体；
结合着的整体所形成的各种概念和原理的结合；
由有规则的相互作用、相互依赖的形式组成的诸要素集合。
”在日本的JIS（日本工业标准）中，“系统”被定义为“许多组成要素保持有机的秩序向同壹目的的行动的集合体。
”前苏联大百科全书中定义“系统”为“壹些在相互关联和联系之下的要素组成的集合，形成了壹定的整体性、统壹性。
”《中国大百科全书·
自动控制和系统工程》解释“系统”是“由相互制约、相互作用的壹些部分组成的具有某种功能的有机整体。
”
1.1.2系统的特征
由系统的定义，不难总结出壹般系统应具有的下述特性。
1．整体性
系统整体性说明，具有独立功能的系统要素以及要素间的相互关系根据逻辑统壹性的要求，协商存在于系统整体之中。
就是说，任何壹个要素不能离开整体去研究，要素之间的联系和作用也不能脱离整体去考虑。
系统不是各个要素的简单集合，否则它就不会具有作为整体的特定功能，而脱离了整体性，要素的机能和要素之间的作用便失去了原有的意义，研究任何事物的单独部分不能得出有关整体性的结论。
系统的构成要素和要素之间的机能、要素间的相互联系要服从系统整体的功能和目的，在整体功能的基础上展开各要素及相互之间的活动，这种活动的总和形成了系统整体的有机行为。
在壹个系统整体中，即使每个要素且不都很完善，但它们也能够协商、综合成为具有良好功能的系统。
相反，即使每个要素都是良好的，但作为整体却可能不具备某种良好的功能，也就不能称之为完善的系统。
2．集合性
集合的概念就是把具有某种属性的壹些对象见成壹个整体，从而形成壹个集合。
集合里的各个对象叫做集合的要素（子集）。
系统的集合性表明，系统是由俩个或俩个之上的能够互相区别的要素所组成的。
这些要素能够是具体的物质，也能够是抽象的或非物质的软件、组织等。
例如，壹个计算机系统，壹般都是由CPU、存储器、输入输出设备等硬件组成，同时仍包含有操作系统、程序开发工具、数据库等软件，它们形成壹个完整的集合。
3．层次性
系统作为壹个相互作用的诸要素的总体来见，它能够分解为壹系列的子系统，且存在壹定的层次结构。
这是系统结构的壹种形式。
在系统层次结构中表述了在不同层次子系统之间的从属关系或相互作用的关系。
在不同的层次结构中的子系统存在着不同的运动形式，它们壹起构成了系统的整体运动特性，为深入研究复杂系统的结构、功能和有效地进行控制和调节提供了条件。
4．相关性
组成系统的要素是相互联系、相互作用的，相关性说明这些联系之间的特定关系和演变规律。
例如，城市是壹个大系统，它由资源系统、市政系统、文化教育系统、医疗卫生系统、商业系统、工业系统、交通运输系统、邮电通讯系统等相互联系的部分组成，通过系统内各子系统相互协调的运转去完成城市生活和发展的特定目标。
各子系统之间具有密切的关系，相互影响、相互制约、相互作用，牵壹发而动全身。
要求系统内的各个子系统根据整体目标，尽量避免系统的“内耗”，提高系统整体运行的效果。
5．目的性
通常系统都具有某种目的。
为达到既定的目的，系统都具有壹定的功能，而这正是区别这壹系统和那壹系统的标志。
系统的目的壹般用更具体的目标来体现。
比较复杂的社会经济系统都具有不止壹个目标。
因此，需要用壹个指标体系来描述系统的目标。
比如，衡量壹个工业企业的运营业绩，不仅要考核它的产量、产值指标，而且要考核它的成本、利润和质量指标。
在指标体系中各个指标之间有时是相互矛盾的，为此，要从整体出发，力求获得全局最优的运营效果，这就要求在矛盾的目标之间做好协调工作，寻求平衡或折衷方案。
6．适应性
任何壹个系统都存在于壹定的物质环境之中，因此，它必然要和外界产生物质、能量和信息交换，外界环境的变化必然会引起系统内部各要素的变化。
不能适应环境变化的系统是没有生命力的，只有能够经常和外界环境保持最优适应状态的系统，才是具有不断发展势头的理想系统。
例如，壹个企业必须经常了解市场动态、同类企业的运营动向、有关行业的发展动态和国内外市场的需求等环境的变化，在此基础上研究企业的运营策略，调整企业的内部结构，以适应环境的变化。
1.1.3系统的分类
在自然界和人类社会中普遍存在着各种不同性质的系统。
为了对系统的性质加以研究，需要对系统存在的各种形态加以探讨。
1．自然系统和人造系统
按照系统的起源，自然系统是由自然过程产生的系统。
这类系统是自然物（矿物、植物、动物等）所形成的系统，像海洋系统、生态系统等。
人造系统则是人们将有关元素按其属性和相互关系组合而成的系统，如人类对自然物质进行加工，制造出各种机器所构成的各种工程系统。
实际上，大多数系统是自然系统和人造系统的复合系统。
如在人造系统中，有许多是人们运用科学技术，改造了自然系统。
随着科学技术的发展，出现了越来越多的人造系统。
可是，值得注意的是，许多人造系统的出现，却破坏了自然生态系统的平衡，造成严重的环境污染和生态系统良性循环的破坏。
近年来，系统工程愈来愈注意从自然系统的属性和关系中，探讨研究人造系统。
2．实体系统和概念系统
凡是以矿物、生物、机械和人群等实体行为构成要素的系统称之为实体系统。
凡是由概念、原理、原则、方法、制度、程序等概念性的非物质实体所构成的系统称为概念系统，如管理系统、军事指挥系统、社会系统等。
在实际生活中，实体系统和概念系统在多数情况下是结合的，实体系统是概念系统的物质基础，而概念系统往往是实体系统的中枢神经，指导实体系统的行为。
如军事指挥系统中既包括军事指挥员的思想、信息、原则、命令等概念系统，也包括计算机系统、通讯设备系统等实体系统。
3．动态系统和静态系统
动态系统就是系统的状态变量随时间变化的系统，即系统的状态变量是时间的函数。
而静态系统则是表征系统运行规律的数学模型中不含有时间因素，即模型中的变量不随时间变化，它是动态系统的壹种极限状态，即处于稳定的系统。
例如壹个化工生产系统是壹种连续生产过程，系统中的参数是随着时间变化而变化的动态系统。
大多数系统都是动态系统。
可是，由于动态系统中各种参数之间的相互关系是非常复杂的，要找出其中的规律性非常困难。
有时为了简化起见而假设系统是静态的，或使系统中的参数随时间变化的幅度很小而视同静态的。
4．开放系统和封闭系统
开放系统是指系统和环境之间具有物质、能量和信息的交换的系统。
例如，生态系统，商业系统、工厂生产系统。
这类系统通过系统内部各子系统的不断调整来适应环境变化，以使其保持相对稳定状态，且谋求发展。
开放系统壹般具有自适应和自调节的功能。
开放系统是具有生命力的系统，壹个国家，壹个地区，壹个企业都应该是壹个开放系统，通过和外界环境不断地交换物质、能量和信息，而谋求不断地发展。
封闭系统是指系统和环境之间没有物质，能量和信息的交换，由系统的界限将环境和系统隔开，因而呈壹种封闭状态的系统。
这类系统要能存在，要求该系统内部的各个子系统及其相互关系之中存在着某种均衡关系，以保持系统的持续运行。
研究开放系统，不仅要研究系统本身的结构和状态，而且要研究系统所处的外部环境，剖析环境因素对系统的影响方式及影响的程度，以及环境随机变化的因素。
由于环境是动态变化着的，具有较大的不确定性，甚至出现突变的环境。
所以当壹个开放系统存在于某壹特定环境之中时，该系统必须具有某些特定的功能。
值得强调的是，现实世界中没有完全意义上的封闭系统。
系统的开放性和封闭性概念不能绝对化，只有作为相对的程度来衡量才比较符合实际。
5．简单系统、简单巨系统和复杂巨系统
按复杂程度可分为简单系统、简单巨系统和复杂巨系统。
简单系统是指组成系统的子系统（要素）数量比较少，而且子系统之间的关系也比较简单的系统，如壹个工厂、壹台设备等。
简单巨系统是指组成系统的子系统数量非常多、种类相对也比较多（如几十种、甚至上百种），但它们之间的关系较为简单的系统，如激光系统等。
研究处理这类系统的方法不同于壹般系统的直接综合法，而是采用统计方法加以概括，耗散结构理论和协同学理论在这方面作出了突出的贡献。
复杂巨系统是指组成系统的子系统数量很多，具有层次结构，它们之间的关系又极其复杂的系统，如生物体系统、人脑系统、社会系统等。
其中社会系统是以有意识活动的人作为子系统的，是最复杂的系统，所以又称为特殊的复杂巨系统。
这些系统又都是开放的，所以也称为开放的复杂巨系统。
目前，研究、处理开放复杂巨系统的方法尚在探讨中。
1.1.4研究问题的系统科学思想
学习和研究系统科学为的是用系统的思想去分析问题、解决问题。
在这过程中，大致能够从下面三个方面入手。
1．研究方法的整体性
这是指既要把研究对象见作是壹个整体，又要把研究对象的过程见作为壹个整体，从整体和部分、整体和环境相互联系、相互制约、相互依赖的关系中揭示研究对象的性质和运动规律。
也就是说，壹方面要把研究对象见作是壹个为实现特定目标、由若干要素结合成的整体来处理，即使它是由各个结构和功能不同的部分组成；
另壹方面把研究对象的研制过程也作为壹个整体来对待，即将整个系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用等过程作为壹个整体，分析这些工作环节的联系，建立系统研制全过程的模型，全面考虑和改善整个工作过程，以实现综合最优化。
在处理子系统和子系统，或者子系统和系统之间的关系时，都应以整体最优为出发点来选择解决方案，且协调好局部和整体之间的关系。
为揭示和把握研究对象的整体性，常采取的方法是综合—分析—综合的模式。
即首先从整体出发，对事物进行综合研究；
然后以综合为指导，对事物的组成部分分别进行分析，研究它们之间的内在联系；
最后以分析为基础再进行整体的综合研究。
2．处理问题的综合性
综合性包括以下几方面的内容。
●系统目标的多样性和综合性，即要统筹兼顾，综合考虑，而不能顾此失彼；
●处理问题时要全面综合考虑某项措施可能产生的多方面后果，防患于未然；
●综合利用多种技术，形成新的技术综合体。
壹个大型复杂的系统，往往是壹个技术综合体，需要多方面的技术，仅靠某壹领域的技术是不够的，从系统的观点出发，尤其强调综合应用各个学科和各个技术领域内的成就，使各种技术相互配合达到系统整体最优。
壹种新的技术综合体的出现且不在于科学技术有重大发明或突破，而是综合应用各种技术的升级、发展所产生的效果。
3．组织管理上的科学化和现代化
系统的整体性和综合性客观上要求管理的科学化和现代化。
由于研究对象在规模、结构、层次、相互关系等方面日趋复杂化，技术综合的应用日益广泛，这就使得原来那种单凭经验的传统管理或小生产管理方式，显得力不从心，不能适应客观的需要。
管理科学化就是要按照科学规律办事，其涉及的内容极其广泛，包括组织结构、管理体制和人员配备的分析，工作环境的布局，程序步骤的组织，以及工程进度的计划和控制等。
管理现代化主要是管理工作信息化、自动化和最优化，以适应处理日益复杂的系统问题。
1.2系统工程
1.2.1什么是系统工程
系统工程在系统科学结构体系中属于工程技术类，是壹门处于发展阶段的新兴学科，其应用领域十分广阔。
由于它和其他学科相互渗透、相互影响，不同专业领域的人对其理解不尽相同，因此，要给出壹个统壹的定义比较困难。
壹般认为用定量和定性相结合的系统思想和系统方法处理大型复杂系统的问题，无论是系统的设计或组织建立，仍是系统的运营管理，都能够见成是壹种工程实践，都能够统称为系统工程。
下面列举国内外学术和工程界对系统工程所作的解释，以帮助我们认识系统工程这门学科的内涵。
（1）中国著名学者钱学森指出：
“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”，“系统工程是壹门组织管理的技术”。
（2）美国著名学者H.切斯纳（H.Chestnut）指出：
“系统工程认为虽然每个系统都由许多不同的特殊功能部分所组成，而这些功能部分之间又存在着相互关系，可是每壹个系统都是完整的整体，每壹个系统都要求有壹个或若干个目标。
系统工程则是按照各个目标进行权衡，全面求得最优解（或满意解）的方法，且使各部分能够最大限度地互相适应。
（3）日本学者三浦武雄指出：
“系统工程和其它工程学不同之处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边缘科学。
因为系统工程的目的是研究系统，而系统不仅涉及到工程学的领域，仍涉及到社会、经济和政治等领域，为了圆满解决这些交叉领域的问题，除了需要某些纵向的专门技术以外，仍要有壹种技术从横向把它们组织起来，这种横向技术就是系统工程。
也就是研究系统所需的思想、技术和理论等体系化的总称。
（4）《中国大百科全书·
自动控制和系统工程卷》指出：
“系统工程是从整体出发合理开发、设计、实施和运用系统的工程技术。
它是系统科学中直接改造世界的工程技术。
（5）日本工业标准（JIS）规定：
“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、信息流动和控制机构等进行分析和设计的技术。
（6）美国军用标准MIL-STD-499A定义：
“系统工程是将科学和工程技术的成就应用于：
（ⅰ）通过运用定义、综合、分析、设计、试验和评价的反复迭代过程，将作战需求转变为壹组系统性能参数和系统技术状态的描述；
（ⅱ）综合有关的技术参数，确保所有物理、功能和程序接口的兼容性，以便优化整个系统的定义和设计；
（ⅲ）将可靠性、维修性、安全性、生存性、人素工程和其它有关因素综合到整个工程工作之中，以满足费用、进度、保障性和技术性能指标。
1.2.2系统工程解决问题的主要特点
系统工程的研究对象是大型复杂的人工系统和复合系统；
系统工程的内容是组织协调系统内部各要素的活动，使各要素为实现整体目标发挥适当作用，系统工程的目的是实现系统整体目标最优化。
因此，系统工程是壹门现代化的组织管理技术，是特殊的工程技术，是跨越许多学科的边缘科学。
系统工程具有下列壹些特点。
1．整体性（系统性）
整体性是系统工程最基本的特点，系统工程把所研究的对象见成壹个整体系统，这个整体系统又是由若干部分（要素和子系统）有机结合而成的。
因此，系统工程在研制系统时总是从整体性出发，从整体和部分之间相互依赖、相互制约的关系中去揭示系统的特征和规律，从整体最优化出发去实现系统各组成部分的有效运转。
2．关联性（协调性）
用系统工程方法去分析和处理问题时，不仅要考虑部分和部分之间、部分和整体之间的相互关系，而且仍要认真地协调它们的关系。
因为系统各部分之间、各部分和整体之间的相互关系和作用直接影响到整体系统的性能，协调它们的关系便可提高整体系统的性能。
3．综合性（交叉性）
系统工程以大型复杂的人工系统和复合系统为研究对象，这些系统涉及的因素很多，涉及的学科领域也较为广泛。
因此，系统工程必须综合研究各种因素，综合运用各门学科和技术领域的成就，从整体目标出发使各门学科、各种技术有机地配合，综合运用，以达到整体优化的目的。
如把人类送上月球的“阿波罗登月计划”，就是综合运用各学科、各领域成就的产物，这样壹项复杂而庞大的工程没有采用壹种新技术，而完全是综合运用现有科学技术的结果。
4．满意性（最优化）
系统工程是实现系统最优化的组织管理技术，因此，系统整体性能的最优化是系统工程所追求且要达到的目的。
由于整体性是系统工程最基本的特点，所以系统工程且不追求构成系统的个别部分最优，而是通过协调系统各部分的关系，使系统整体目标达到最优。
1.2.3系统工程的学科交叉特征
系统工程是以研究大规模复杂系统为对象的壹门交叉学科。
它把自然科学和社会科学中的某些理论、方法、思想、策略和手段等根据总体协调的需要，有机地联系起来，把人们的生产、科研或经济活动有效地组织起来，应用定量和定性分析相结合的方法和计算机等技术工具，对系统的构成要素、组织结构、信息交换和反馈控制等功能进行分析、设计、制造和服务，从而达到最优设计、最优控制和最优管理的目的，以便最充分地发挥人力、物力、财力和潜力，通过各种管理技术，使局部和整体之间的关系协调配合，以实现系统的综合最优化。
1.2.4系统工程的研究对象和内容
系统工程是壹门工程技术，但它和机械工程、电子工程、水利工程等具体的工程学的某些特征又不尽相同。
各门工程学都有其特定的工程物质对应，而系统工程的对象，则不限定于某种特定的工程物质对象，任何壹种物质系统都能成为它的研究对象，而且仍不只限于物质系统，仍能够是自然系统、社会经济系统、管理系统、军事指挥系统等等。
由于系统工程处理的对象主要是信息，国外的有些学者认为系统工程是“软科学”（softscience）。
系统工程的主要内容包括系统分析、系统设计、系统模型化、系统的最优化、系统的组织管理、系统评价、系统预测和决策等。
其基本任务是研究系统模型化、系统优化和系统评价。
为了实现和完成系统目标及任务，系统工程在其方法论的思想下要运用壹定的具体方法和手段，即系统工程技术。
常用的系统工程技术有系统辨识技术、系统组织管理技术、系统模型化技术、系统优化技术、系统评价技术、系统预测技术、大系统的分解协调技术、系统决策技术，等等。
1．系统辨识技术
系统工程研究的对象大多是复杂的大系统，由于系统因素众多，结构复杂，目标多样，功能综合，因此需要共同理解、明确系统的总目标、分目标，以及相应的系统结构层次，为实现这个目的就需要通过系统的辨识来解决。
目前用于大规模复杂系统辨识的常用方法是解析结构模型技术，即ISM。
2．系统模型化技术
模型化是系统工程的核心内容。
系统模型是系统优化和评价的基础，是系统工程的基本要求，任何壹项系统工程都需要先建立模型。
按系统模型分类，系统模型化技术主要有结构模型化技术、分析模型技术、系统仿真模型技术。
通过系统模型化，就能够对系统进行解剖、观测、计量、变换、试验，掌握系统的本质特征和运行规律。
3．系统最优化技术
系统最优化是系统工程追求的主要目标之壹。
优化技术是应用数学的壹个分支。
系统工程所用到的优化技术大多数集中在运筹学中，如线性规划、非线性规划、整数规划、动态规划、多目标规划、排队论、对策论等等，它们被应用于系统对有限资源进行统筹安排，为决策提供有依据的最优方案。
在运筹学的应用中，往往是运用模型化方法，将壹个已确定研究范围的现实问题，按预期目标，将现实问题中的主要因素及各种限制条件之间的因果关系、逻辑关系建立数学模型，通过模型求解寻求最优化。
4．系统评价技术
系统评价就是对系统的价值进行评定，其主要作用是通过系统评价技术，将系统方案排序，以便从众多的可行方案中找出最优方案，为决策提供依据。
迄今为止，评价技术已发展到数十种，但较为常用的有费用—效益分析、关联矩阵法、关联树法、层次分析法、模糊评价法、可能—满意度法等。
5．系统预测技术
系统预测是依据过去和当下的有关系统及其环境的已知材料，运用科学的方法和技术，发现和掌握系统发展和运行中的固有规律，且按此规律去探求系统发展的未来。
预测的主要作用是为决策者提供科学的预见和决策依据，同时为产生多个系统方案和优化系统方案提供方法手段。
系统预测技术可分为定性预测技术和定量预测技术。
6．系统决策技术
系统决策是指决策者根据系统的各种行动方案及其可能产生的后果所作的判断或决定。
决策分析是比较规范的技术。
它所起的作用是使决策过程得到数据和定量分析的支持，使决策所需的信息全面而清晰地展现给决策者，从而有助于决策者正确决策。
决策技术按决策环境可分为三种类型：
即确定型决策、风险型决策、不确定型决策。
系统工程在自然科学和社会科学之间架设了壹座沟通的桥梁。
现代数学方法和计算机技术，通过系统工程，为社会科学研究增加了极为有用的定量分析方法、模拟实验方法、建立数学模型的方法和优化方法。
系统工程为自然科学研究提供了定性分析方法和辩证思维方法，以及深入剖析人和环境相互关系的方法，且为从事自然科学的科学技术人员和从事社会科学的研究人员之间的相互合作开辟了广阔的道路。
1.2.5系统工程主要理论基础
人类的历史，是壹个由必然王国向自由王国不断发展的历史。
社会的进步，科技的发展，加之社会经济活动的日趋复杂，以及社会分工的不断细化，使人们对统筹兼顾、全面规划、发展战略等原则从朴素的、自发的应用，提高到科学、自觉的应用，把它们从经验提高到科学理论。
系统工程的主要理论基础是由壹般系统论、大系统理论、经济控制论、控制论、运筹学等学科相互渗透、交叉发展而形成的。
1．系统理论
系统论、信息论、控制论等新兴学科从不同的侧面揭示了客观事物的本质联系和内在运动规律，由于它们从本质上都是研究系统的理论，所以统称为系统理论。
系统理论扩大了人们研究问题的广度和深度，极大地提高了人们认识世界和改造世界的能力，同时推动了系统科学的形成和发展，成为系统工程的重要理论基础。
（1）壹般系统论（generalsystemstheory）
壹般系统论是美国理论生物学家路德维希·
冯·
贝塔朗菲通过对各种不同系统进行科学理论研究而提出的关于适用于壹般系统的学说。
他把壹般系统论的研究内容概括为关于系统的科学、数学系统论、系统技术、系统哲学等。
由于以往对系统的研究属于哲学观念的范畴，而贝塔朗菲在创立壹般系统论时强调它的科学性，指出壹般系统论属于逻辑和数学的领域，它的任务是确立适用于“系统”的壹般原则。
贝塔朗菲当时提出的基本观点：
●系统观点壹切有机体都是壹个整体（系统），这个整体是由部分结合而成的，其特性和功能不等于各部分特性和功能的简单相加。
●动态观点壹切有机体本身都处于积极的运动状态。
●等级观点各种有机体都是被严格的等级组织起来的。
这些观点，不仅适用于有机体，而且也适合于经济、社会和科学技术等壹切系统，已
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