系統(tǒng)工程是一個用于實現產品的跨學科方法。通過它，您能夠把您的每個產品作為一個整體來理解－更好地構建你的產品規(guī)劃、開發(fā)、制造和維護過程。企業(yè)利用系統(tǒng)工程來對一個產品的需求、子系統(tǒng)、約束和部件之間的交互作用進行建模/分析，并進行優(yōu)化和權衡－在整個產品生命周期做出重要決策。在整個生命周期，系統(tǒng)工程師利用各種的模型和工具來捕捉、組織、優(yōu)先分級、交付并管理系統(tǒng)信息。例如，通過QFD、質量屋（House of Quality）、六個西格瑪設計 (DFSS)、 TRIZ以及其它技術，系統(tǒng)工程能夠在前端就捕捉并對客戶要求進行優(yōu)先分級；然后，用功能建模、面向對象方法、狀態(tài)圖表等進行上至替代評估，下至功能和物理劃分。

系統(tǒng)工程是運用系統(tǒng)思想直接改造客觀世界的一大類工程技術的總稱。系統(tǒng)是由互相關聯(lián)、互相制約、互相作用的若干組成部分構成的具有某種功能的有機整體。人們對于系統(tǒng)的認識，即關于系統(tǒng)的思想來源于社會實踐，人們在長期的社會實踐中逐漸形成了把事物的各個組成部分聯(lián)系起來從整體角度進行分析和綜合的思想，即系統(tǒng)思想。系統(tǒng)思想古已有之，但系統(tǒng)工程的誕生卻是近40年來的事。隨著科學技術的迅速發(fā)展和生產規(guī)模的不斷擴大，迫切地需要發(fā)展一種能有效地組織和管理復雜系統(tǒng)的規(guī)劃、研究、設計、制造、試驗和使用的技術，即系統(tǒng)工程。

系統(tǒng)工程是以研究大規(guī)模復雜系統(tǒng)為對象的新興邊緣科學，是處理系統(tǒng)的一門工程技術。對新系統(tǒng)的建立或對已建立系統(tǒng)的經營管理，采用定量分析法（包括模型方法、仿真實驗方法或優(yōu)化方法）或定量分析和定性分析相結合的方法，進行系統(tǒng)分析和系統(tǒng)設計，使系統(tǒng)整個系統(tǒng)預定的目標。系統(tǒng)工程的研究范圍已由傳統(tǒng)的工程領域擴大到社會、技術和經濟領域，如工程系統(tǒng)工程、科學系統(tǒng)工程、企業(yè)系統(tǒng)工程、軍事系統(tǒng)工程、經濟系統(tǒng)工程、社會系統(tǒng)工程、農業(yè)系統(tǒng)工程、行政系統(tǒng)工程、法治系統(tǒng)工程等。各門系統(tǒng)工程除特有的專業(yè)學科基礎外，作為系統(tǒng)工程共同的基礎技術科學，有運籌學、控制論、信息論、計算科學和計算技術。相應的基礎科學為系統(tǒng)學。任何一種社會活動都會形成一個系統(tǒng)，這個系統(tǒng)的組織建立、有效運轉就成為一項系統(tǒng)工程。因此，系統(tǒng)工程可以解決的問題涉及到改造自然，提高社會生產力，增強國防力量，直至改造整個社會活動。

系統(tǒng)工程是關于生產、建設、交通、儲運、通信、商業(yè)、科學研究以及人類其他活動的規(guī)劃、組織、協(xié)調和控制的科學方法。系統(tǒng)工程以系統(tǒng)為對象，從系統(tǒng)的整體觀念出發(fā)，研究各個組成部分，分析各種因素之間的關系，運用數學方法，尋找系統(tǒng)的最佳方案，是系統(tǒng)總體效果達到最佳。

系統(tǒng)工程在我國建設事業(yè)、生產管理、商業(yè)經營、資源利用、環(huán)境保護、經濟體制改革和科學研究等諸多領域均以取得了顯著成效，其重要作用以被人們廣泛認識和接受。

系統(tǒng)工程的含義

系統(tǒng)工程在系統(tǒng)科學結構體系中，屬于工程技術類，它是一門新興的學科，國內外有 一些學者對系統(tǒng)工程的含義有過不少闡述，但至今仍無統(tǒng)一的定義。 1978年我國著名學者錢學森指出:"系統(tǒng)工程是組織管理系統(tǒng)的規(guī)劃、研究、設計、制造、試驗和使用的科學方法，是一種對所有系統(tǒng)都具有普遍意義的方法"。 1977年日本學者三浦武雄指出:"系統(tǒng)工程與其他工程學不同之點在于它是跨越許多學科的科學，而且是填補這些學科邊界空白的一種邊緣學科。因為系統(tǒng)工程的目的是研制一個系統(tǒng)，而系統(tǒng)不僅涉及到工程學的領域，還涉及社會、經濟和政治等領域，所以為了適當地解決這些領域的問題，除了需要某些縱向技術以外，還要有一種技術從橫的方向把 它們組織起來，這種橫向技術就是系統(tǒng)工程"。 1975年美國科學技術辭典的論述為:"系統(tǒng)工程是研究復雜系統(tǒng)設計的科學，該系統(tǒng)由許多密切聯(lián)系的元素所組成。設計該復雜系統(tǒng)時，應有明確的預定功能及目標，并協(xié)調各個元素之間及元素和整體之間的有機聯(lián)系，以使系統(tǒng)能從總體上達到最優(yōu)目標。在設計 系統(tǒng)時，要同時考慮到參與系統(tǒng)活動的人的因素及其作用。" 從以上各種論點可以看出，系統(tǒng)工程是以大型復雜系統(tǒng)為研究對象，按一定目的進行 設計、開發(fā)、管理與控制，以期達到總體效果最優(yōu)的理論與方法。

系統(tǒng)工程是一間工程技術，用以改造客觀世界并取得實際成果，這與一般工程技術問題有共同之處。但是，系統(tǒng)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，與一般工程比較，系統(tǒng)工程有三個特點:

(1)研究的對象廣泛，包括人類社會、生態(tài)環(huán)境、自然現象和組織管理等。

(2)系統(tǒng)工程是一門跨學科的邊緣學科。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(yī)學等與人的思想、行為、能力等有關的學科，是自然科學 和社會科學的交叉。因此，系統(tǒng)工程形成了一套處理復雜問題的理論、方法和手段，使人們 在處理問題時，有系統(tǒng)的整體的觀點。

(3)在處理復雜的大系統(tǒng)時，常采用定性分析和定量計算相結合的方法。因為系統(tǒng)工程所研究的對象往往涉及到人，這就涉及到人的價值觀、行為學、心理學、主觀判斷和理性推理，因而系統(tǒng)工程所研究的大系統(tǒng)比一般工程系統(tǒng)復雜得多，處理系統(tǒng)工程問題不僅要 有科學性，而且要有藝術性和哲理性。

系統(tǒng)工程作為一間科學技術雖然形成于本世紀中葉，但系統(tǒng)工程的思想方法和實際應用可追溯到遠古時代。中華民族的祖先在了解和改造自然的辛勤實踐和大量的社會活動中，早有許多樸素的系統(tǒng)概念和應用實例。在軍事方面，早在公元前500年的春秋時期，就有著名的軍事家孫武寫出了"孫子兵法"十三篇，指出戰(zhàn)爭中的戰(zhàn)略和策略問題，如進攻與防御、速決和持久、分散和集中等之間的相互依存和相互制約的關系，并依此籌劃戰(zhàn)爭的對策，以取得戰(zhàn)爭的勝利。其著名論點，"知已知彼，百戰(zhàn)不殆"，"以我之長，攻敵之短"等，不僅在古代，而且在當代的戰(zhàn)爭中都有指導意義，在當今激烈的國際市場競爭和社會經濟各個領域的發(fā)展中，這些論斷也有現實意義。戰(zhàn)國時期，著名軍事家孫臏繼承和發(fā)展了孫武的學說，著有"孫臏兵法"，在齊王與田忌賽馬中，孫臏提出的以下、上、中對上、中、下對策，便處于劣勢的田忌戰(zhàn)勝齊王，這是 從總體出發(fā)制定對抗策略的一個著名事例。在水利建設方面，戰(zhàn)國時期，秦國太守李冰父子主持修建了四川都江堰工程。這一偉大水利工程巧妙地將分洪、51水和排沙結合起來，使各部分組成一個整體，實現了防洪、灌溉、行舟、漂木等多種功能，至今，該工程仍在發(fā)揮著重大的經濟效益，是我國古代水利建 設的一大杰出成就。在建設施工方面，北宋真宗年間，皇城失火，宮殿燒毀，大臣丁謂主持了皇宮修復工程。他采用了一套綜合施工方案，先在需要重建的通衢大道上就近取土燒磚，在取土后的通衢深溝中引入汴水，形成人工河，再由此水路運人建筑材料，從而加快了工程進度。皇宮修復后，又將碎磚廢土填入溝中，重修通衢大道。使燒磚、運輸建筑材料和處理廢墟三項繁重工程任務協(xié)調起來，從而在總體上得到了最佳解決，一舉三得，節(jié)省了大量勞力、費用和時間。在醫(yī)學、農業(yè)等方面，我國古代也有許多著名學者用樸素的系統(tǒng)思想和方法取得了偉大成就，這些都為我們今天研究和發(fā)展系統(tǒng)工程的理論體系，提供了寶貴的借鑒和重要的 啟示。近代科學技術的發(fā)展，特別是計算機的出現和廣泛使用，使系統(tǒng)工程在世界范圍內迅 速發(fā)展起來，許多國家有不少成功的重大研究成果。

第一次提出"系統(tǒng)工程"這一名詞的是1940年在美國貝爾電話公司試驗室工作的E．C·莫利納(E·C·Molina)和在丹麥哥本哈根電話公司工作的A·K，厄朗(A·K，Erlang)，他們在研制電話自動交換機時，意識到不能只注意電話機和交換臺設備技術的研究，還耍從通信網絡的總體上進行研究。他們把研制工作分為規(guī)劃、研究、開發(fā)、應用和通用工程等 五個階段，以后又提出了排隊論原理，并應用到電話通信網絡系統(tǒng)中，推動了電話事業(yè)的飛速發(fā)展。

系統(tǒng)工程的萌芽時期可追溯到本世紀初的泰勒系統(tǒng)(F·W·Taylor)，為了提高工效，泰勒研究了合理工序和工人活動的關系，探索了管理的規(guī)律，1911年他的 "科學管理的原理"一書問世后，工業(yè)界出現了"泰勒系統(tǒng)"。在第二次世界大戰(zhàn)時期，一些科學工作者以大規(guī)模軍事行動為對象，提出了解決戰(zhàn)爭問題的一些決策和對策的方法和工程手段，出現了運籌學。當時英國為防御德國的突然空襲，研究了雷達報警系統(tǒng)和飛機降落排隊系統(tǒng)，取得了很多戰(zhàn)果。在這一時期中，英、美等國在反潛、反空襲、商船護航、布置水雷等項軍事行動中，應用了系統(tǒng)工程方法，取得了良好的效果。

1940年至1945年，美國制造原子彈的"曼哈頓"計劃，由于應用了系統(tǒng)工程方法進行協(xié)調，在較短的時間內取得了成功。1945年，美國建立了蘭德公司(RAND Corp.)，應用運籌學等理論方法研制出了多種應用系統(tǒng)，在美國國家發(fā)展戰(zhàn)略、國防系統(tǒng)開發(fā)、宇宙空間技術以及經濟建設領域的重大決策中，發(fā)揮了重要作用，"蘭德"又被譽為"思想庫" 和"智囊團"。

50年代后期和60年代中期，美國為改變空間技術落后于蘇聯(lián)的局面，先后制定和執(zhí)行了北極星導彈核潛艇計劃和阿波羅登月計劃，這些都是系統(tǒng)工程在國防科研中取得成果的著名范例。阿波羅登月計劃是一項巨大的工程，從1961年開始，持續(xù)了U 年。該工程有三百多萬個部件，耗資244億美元，參加者有兩萬多個企業(yè)和120個大學與研究機構。整個工程在計劃進度、質量檢驗、可靠性評價和管理過程等方面都采用了系統(tǒng)工程方法，并創(chuàng)造了"計劃評審技術(PERT)"和"隨機網絡技術"[又稱"圖解評審技術(GERT)"]，實現了時間進度、質量技術與經費管理三者的統(tǒng)一。在實施該工程的過程中及時向各層決策機構提供信息和方案，供各層決策者使用，保證了各個領域的相互平衡，如期完成了總體目標。計算機的迅速發(fā)展，為該復雜大系統(tǒng)的分析提供了有力的 工具。

70年代以來。隨著微型計算機的發(fā)展，出現了分級分布控制系統(tǒng)和分散信號處理系統(tǒng)，擴展了系統(tǒng)工程理論方法的應用范圍。近年來，社會、經濟與環(huán)境綜合性的大系統(tǒng)問題日益增多，如環(huán)境污染、人口增長、交通事故、軍備競賽等。許多技術性問題也帶有政治、經濟的因素，如北歐跨國電網的供電問題。這個電網有水、火、核等多種能源形式，規(guī)模龐大，電網調度本身在技術上已相當復雜，而且還要受到各國經濟利益沖突、地理條件限制、環(huán)境保護政策制約和人口遷移狀況的影響，因此，負荷調度的目標和最佳運行方式的評價標準十分復雜，涉及多個國家社會經濟因素。該電網的系統(tǒng)分析者要綜合這些因素，對4500 萬千瓦的電力做出合理的并能被接受的調度方案，提交各國討論、協(xié)調和決策，這是個典 型的系統(tǒng)工程問題。我國近代的系統(tǒng)工程研究可追溯到50年代。

1956年，中國科學院在錢學森、許國志教授的創(chuàng)導下，建立了第一個運籌學小組;60年代，著名數學家華羅庚大力推廣了統(tǒng)籌法、優(yōu)選法;與此同時，在著名科學家錢學森領導下，在導彈等現代化武器的總體設計組織方面，取得了豐富經驗，國防尖端科研的《總體設計部"取得顯著成效。1977年以來，系統(tǒng)工程的推廣和應用出現了新局面，1980年成立了中國系統(tǒng)工程學會，與國際系統(tǒng)工程界進行了廣泛的學術交流。近年來，系統(tǒng)工程在各個領域都取得了許多成果。

系統(tǒng)開發(fā)過程也是對系統(tǒng)的認識不斷深化的過程。人們不可能一開始就對系統(tǒng)所涉及的專業(yè)技術，各部分之間的信息、能量、物質溝通關系有清晰的認識，所以必須遵循分析-實踐-再分析-再實踐的反復認識過程。這里的實踐常常是指對分析結論的驗證試驗。開發(fā)過程中分析、綜合的思維過程和系統(tǒng)工程活動如下圖所示，常稱為系統(tǒng)工程過程（SEP）。

系統(tǒng)工程過程是一個自頂層開始，依次反復應用于開發(fā)全過程的、規(guī)范化的問題解決過程，它把要求逐步轉化為系統(tǒng)規(guī)范和一個相應的體系結構。

1.在系統(tǒng)研制過程中始終要保持對要求的跟蹤。系統(tǒng)工程過程的第一步是任務分析。任務分析活動是要澄清和確認用戶的需求和工作的目標，明確限制條件，然后依此提出對系統(tǒng)的功能和性能要求。

通過任務分析得到的共識是后續(xù)成功的功能和物理設計的基礎。

2.經過任務分析得到的系統(tǒng)級功能和性能，通過功能分析和分配活動進一步分解成為低層次功能。結果得到的是對一個系統(tǒng)功能的全面描述，即系統(tǒng)的功能結構。這個功能結構不僅描述了必須具有的全部功能，還反映了各種功能和性能要求之間的邏輯關系。

3.設計綜合或稱系統(tǒng)設計，是按照從功能分析與分配過程中得到的系統(tǒng)功能和性能描述，在綜合考慮各種相關工程技術的基礎上發(fā)揮工程創(chuàng)造力，研制出一個能夠滿足要求的、優(yōu)化的系統(tǒng)物理結構。

4.驗證活動的目的是確認所設計的各個層次的系統(tǒng)物理結構滿足系統(tǒng)要求，保證能夠在預定的性能指標下實現所要求的功能。

驗證方法包括分析（建模和仿真）、演示驗證和試驗。

系統(tǒng)工程過程的每一個步驟都可以是一個循環(huán)過程，對前一個步驟進行重新訪問。系統(tǒng)工程過程的輸出是一套明確定義系統(tǒng)設計、研制和試驗的文件。