本章内容概要第一节系统概述第二节系统工程概述第三节农业系统工程概述
本章内容概要 第一节 系统概述 第二节 系统工程概述 第三节 农业系统工程概述
第一节系统概述一、系统的概念(一)系统思想的形成与发展系统概念来源于古代人类的社会实践和科学总结，系统这个词早在古希腊时代就已使用。★公元前古希腊的唯物主义哲学家德谟克利特（Democritus)就曾论述了“宇宙大系统”他认为世界是由原子和虚空所组成，原子组成万物，形成不同的系统和有层次的世界。?古希腊的伟大学者亚里士多德（Aristoteles)关于整体性、目的性、组织性的观点，以及关于事物相互关系的思想，是古代关于系统的一种朴素概念。个我国古代著名思想家老子就曾阐明自然界的统一性，他用古代朴素的唯物主义哲学思想，描述了对自然界的整体性和统一性的认识
第一节 系统概述 一、系统的概念 （一）系统思想的形成与发展 系统概念来源于古代人类的社会实践和科学总结，系统这个词早在古希腊时代就已使用。 公元前古希腊的唯物主义哲学家德谟克利特(Democritus)就曾论述了“宇宙大系统”， 他认为世界是由原子和虚空所组成，原子组成万物，形成不同的系统和有层次的 世界。 古希腊的伟大学者亚里士多德(Aristoteles)关于整体性、目的性、组织性的观点，以 及关于事物相互关系的思想，是古代关于系统的一种朴素概念。 我国古代著名思想家老子就曾阐明自然界的统一性，他用古代朴素的唯物主义哲 学思想，描述了对自然界的整体性和统一性的认识
?西周时代，已用阴阳二气的矛盾统一来解释自然现象，认为金、木、水、火、土“五行”是构成世界大系统的五种基本要素。个在东汉时期，古代天文学家张衡提出了“浑天说”，揭示了天体运行和季节变化的联系，编制出历法和指导农业活动的廿四气节。个在北魏时期，著名学者贾思鳃在其名著“齐民要术”一书中，叙述了气侯诸因素与农业发展的关系，对农作与种子、地形、耕种、土壤、水分、肥料，季节、气候诸因素的相互关系，都有辩证的叙述，并提出了如何根据天时、地利和生产条件合理地安排农事活动。?周秦至西汉初年古代医学总集的“黄帝内经”，强调人体各器官的有机联系，生理现象与心理现象的联系，以及身体健康与自然环境的联系。系统这一概念来源于人类长期的实践活动，但由于古代科学技术不发达，往往只能得到分散的认识，不够深化。古代朴素唯物主义哲学思想虽然强调对自然界整体性、统一性的认识，却缺乏对这一整体各个细节的认识能力，因而对整体性和统一性的认识也是不完全的
西周时代，已用阴阳二气的矛盾统一来解释自然现象，认为金、木、水、火、土 “五行”是构成世界大系统的五种基本要素。 在东汉时期，古代天文学家张衡提出了“浑天说”，揭示了天体运行和季节变化的 联系，编制出历法和指导农业活动的廿四气节。 在北魏时期，著名学者贾思勰在其名著“齐民要术”一书中，叙述了气侯诸因素与 农业发展的关系，对农作与种子、地形、耕种、土壤、水分、肥料，季节、气候诸 因素的相互关系，都有辩证的叙述，并提出了如何根据天时、地利和生产条件合 理地安排农事活动。 周秦至西汉初年古代医学总集的“黄帝内经”，强调人体各器官的有机联系，生理 现象与心理现象的联系，以及身体健康与自然环境的联系。 系统这一概念来源于人类长期的实践活动，但由于古代科学技术不发达，往 往只能得到分散的认识，不够深化。古代朴素唯物主义哲学思想虽然强调对自然 界整体性、统一性的认识，却缺乏对这一整体各个细节的认识能力，因而对整体 性和统一性的认识也是不完全的
对自然界这个统一体各个细节的认识，是近代自然科学的任务。19世纪以来，自然科学取得了伟大的成就，特别是能量守恒、细胞和进化论的发现，使人类对自然过程的相互联系的认识有了很大的提高。马克思、恩格斯的辩证唯物主义认为，件物质世界是由无数相互联系，相互依赖、相互制约、相互作用的事物和过程所形成的统一整体。这也就是系统概念的实质。钱学森在“系统思想和系统工程”一文中指出：“系统思想是进行分析和综合的辩证思维工具，它在辩证唯物主义那里取得了哲学的表达形式，在运筹学和其它系统科学那里取得了定量的表述形式，在系统工程那里获得了丰富的实践内容”。他还说明：“20世纪中期现代科学技术的成就，为系统思维提供了定量方法和计算工具，这就是系统思想如何从经验到哲学到科学，从思辩到定性到定量的大致发展情况
对自然界这个统一体各个细节的认识，是近代自然科学的任务。19 世纪以 来，自然科学取得了伟大的成就，特别是能量守恒、细胞和进化论的发现，使人 类对自然过程的相互联系的认识有了很大的提高。马克思、恩格斯的辩证唯物主 义认为，物质世界是由无数相互联系，相互依赖、相互制约、相互作用的事物和 过程所形成的统一整体。这也就是系统概念的实质。 钱学森在“系统思想和系统工程”一文中指出：“系统思想是进行分析和 综合的辩证思维工具，它在辩证唯物主义那里取得了哲学的表达形式，在运筹学 和其它系统科学那里取得了定量的表述形式，在系统工程那里获得了丰富的实践 内容”。他还说明：“20 世纪中期现代科学技术的成就，为系统思维提供了定量方 法和计算工具，这就是系统思想如何从经验到哲学到科学，从思辩到定性到定量 的大致发展情况
(二)系统的定义系统这个词来自拉丁语的systema，一般认为是“群”与“集合”的章思。★在韦氏（webster)大辞典中，“系统”一词定义为“有组织的或被组织化的整体”，是“形成集和整体的各种概念、原理的综合”，是“以有规律的相互作用或相互依存形式结合起来的对象的集合”。★一般系统论的创始人贝塔朗菲（L.V.bertalanffy)把“系统”定义为“相互作用诸要素的综合体”。美国著名学者阿柯夫(R.L.Ackoff)认为：“系统是由两个或两个以上相互联系的任何种类的要素所构成的集合”。在日本工业标准（JIS）中则系统定义为“许多要素保持有机秩序，向同一目的行动的东西”。我国学者钱学森认为“系统就是由相互作用和相互联系的若干组成部分结合而成的具有特定功能的整体”。系统的反义词是混沌或混乱（chaos），混沌是指无序或杂乱无章的集合。系统的同义词是组织、体系等，但这些同义词还不能完全反映各部分的有机联系
（二）系统的定义 系统这个词来自拉丁语的 systema，一般认为是“群”与“集合”的章思。 在韦氏(webster)大辞典中，“系统”一词定义为“有组织的或被组织化的整体”，是 “形成集和整体的各种概念、原理的综合”，是“以有规律的相互作用或相互依存 形式结合起来的对象的集合”。 一般系统论的创始人贝塔朗菲(L. V. bertalanffy)把“系统”定义为“相互作用诸要 素的综合体”。 美国著名学者阿柯夫(R. L. Ackoff)认为：“系统是由两个或两个以上相互联系的任 何种类的要素所构成的集合”。 在日本工业标准（JIS）中则系统定义为“许多要素保持有机秩序，向同一目的行 动的东西”。 我国学者钱学森认为“系统就是由相互作用和相互联系的若干组成部分结合而成 的具有特定功能的整体”。 系统的反义词是混沌或混乱(chaos)，混沌是指无序或杂乱无章的集合。 系统的同义词是组织、体系等，但这些同义词还不能完全反映各部分的有机联系
二、系统的分类为了研究系统的性质，人们常常需要根据系统的性质进行分类。1、自然系统和人造系统原始的系统都是自然系统，如天体、海洋、生态系统等。人造系统都是存在于自然系统之中的，如人造卫星、海运船只、机械设备等。人造系统和自然系统之间存在着界面，两者互相影响和渗透。近年来，人造系统对自然系统的不良影响已成为人们关注的重要问题，如核军备、化学武器、环境污染等。自然系统是一个高阶复杂的均衡系统，如季节周而复始地变化形成的气象系统、食物链系统、水循环系统等。自然系统中的有机物、植物与自然环境保特了一个平衡态。在自然界中，物质流的循环和演变是最重要的，自然环境系统没有尽头，没有废止，只有循环往复，并从一个层次发展到另一个层次
二、系统的分类 为了研究系统的性质，人们常常需要根据系统的性质进行分类。 1、自然系统和人造系统 原始的系统都是自然系统，如天体、海洋、生态系统等。人造系统都是存在于自 然系统之中的，如人造卫星、海运船只、机械设备等。人造系统和自然系统之间存在 着界面，两者互相影响和渗透。近年来，人造系统对自然系统的不良影响已成为人们 关注的重要问题，如核军备、化学武器、环境污染等。 自然系统是一个高阶复杂的均衡系统，如季节周而复始地变化形成的气象系统、 食物链系统、水循环系统等。自然系统中的有机物、植物与自然环境保特了一个平衡 态。在自然界中，物质流的循环和演变是最重要的，自然环境系统没有尽头，没有废 止，只有循环往复，并从一个层次发展到另一个层次
原始人类对自然系统的影响不大，但近几百年来，科技发展很快，它既造福于人类，又带来危害，甚至灾难，引起了人们极大的关注。例如，埃及阿斯旺水坝是一个典型的人造系统，水坝解决了埃及尼罗河洪水泛滥问题，但也带来一些不良影响，如东部的食物链受到破坏，渔业减产；尼罗河流域土质盐碱化加快，发生周期性干旱，影响了农业；由于河水污染使附近居民的健康受到影响等。但如能运用系统工程方法来全面考虑，统筹安排，有可能得到一个既解决洪水问题又尽量减少损失的更好方案。系统工程所研究的对象，大多是既包含人造系统又包含自然系统的复合系统。从系统的观点讲，对系统的分析应自上而下地而不是自下而上地进行。例如研究系统与所处环境，环境是最上一级，先注意系统对环境的影响，然后再进行系统本身的研究，系统的最下层上组成系统的各个部分或要素。自然系统常常是复合系统的最上一级
原始人类对自然系统的影响不大，但近几百年来，科技发展很快，它既造福于人 类，又带来危害，甚至灾难，引起了人们极大的关注。例如，埃及阿斯旺水坝是一个 典型的人造系统，水坝解决了埃及尼罗河洪水泛滥问题，但也带来一些不良影响，如 东部的食物链受到破坏，渔业减产；尼罗河流域土质盐碱化加快，发生周期性干旱， 影响了农业；由于河水污染使附近居民的健康受到影响等。但如能运用系统工程方法 来全面考虑，统筹安排，有可能得到一个既解决洪水问题又尽量减少损失的更好方 案。 系统工程所研究的对象，大多是既包含人造系统又包含自然系统的复合系统。 从系统的观点讲，对系统的分析应自上而下地而不是自下而上地进行。例如研究 系统与所处环境，环境是最上一级，先注意系统对环境的影响，然后再进行系统 本身的研究，系统的最下层上组成系统的各个部分或要素。自然系统常常是复合 系统的最上一级
2、实体系统和抽象（概念）系统所谓实体系统，是指以物理状态的存在作为组成要素的系统，这些实体占有一定空间，如自然界的矿物、生物，生产部门的机械设备、原始材料等。与实体系统相对应的是抽象概念系统，它是由概念、原理、假说、方法、计划、制度、程序等非物质实体构成的系统，如管理系统、法制，教育、文化系统等。近年来，逐渐将概念系统称之为软科学系统，并日益受到重视。以上两类系统在实际中常结合在一起，以实现一定功能。实体系统是概念系统的基础，而概念系统又往往对实体系统提供指导和服务。例如，为实现某项工程实体，需提供计划，设计方案和目标分解，对复杂系统还要用数学模型或其他模型进行仿真，以便抽象出系统的主要因素，并进行多个方案分析，最终付诸实施，在这一过程中，计划、设计、仿真和方案分析等都属于概念系统
2、实体系统和抽象(概念)系统 所谓实体系统，是指以物理状态的存在作为组成要素的系统，这些实体占有 一定空间，如自然界的矿物、生物，生产部门的机械设备、原始材料等。 与实体系统相对应的是抽象概念系统，它是由概念、原理、假说、方法、计 划、制度、程序等非物质实体构成的系统，如管理系统、法制，教育、文化系统 等。近年来，逐惭将概念系统称之为软科学系统，并日益受到重视。 以上两类系统在实际中常结合在一起，以实现一定功能。实体系统是概念系 统的基础，而概念系统又往往对实体系统提供指导和服务。例如，为实现某项工 程实体，需提供计划，设计方案和目标分解，对复杂系统还要用数学模型或其他 模型进行仿真，以便抽象出系统的主要因素，并进行多个方案分析，最终付诸实 施，在这一过程中，计划、设计、仿真和方案分析等都属于概念系统
3、静态系统和动态系统系统的静和动都是相对的，从某种意义上讲，可以认为在宏观上没有活动部分的结构系统或相对静止的结构系统为静态系统，例如大桥、公路、房屋等。而动态系统指的是既有静态实体又有活动部分的系统，例如学校就是一个动态系统它不仅有建筑物，还有教师和学生。在中世纪以前，人们曾认为宇宙现象是水恒不变的，习惯将事物看成是恒定的，静止的，这种看法在哲学上是唯心的或机械唯物论的。随着科学的发展和人类的进步，才逐渐认识到世界不是恒定事物的集合体，而是动态过程的集合体运动是永恒的。宇宙是一个动态系统，静态是相对的
3、静态系统和动态系统 系统的静和动都是相对的．从某种意义上讲，可以认为在宏观上没有活动部 分的结构系统或相对静止的结构系统为静态系统，例如大桥、公路、房屋等。而 动态系统指的是既有静态实体又有活动部分的系统，例如学校就是一个动态系统， 它不仅有建筑物，还有教师和学生。 在中世纪以前，人们曾认为宇宙现象是水恒不变的，习惯将事物看成是恒定 的，静止的，这种看法在哲学上是唯心的或机械唯物论的。随着科学的发展和人 类的进步，才逐渐认识到世界不是恒定事物的集合体，而是动态过程的集合体， 运动是永恒的。宇宙是一个动态系统，静态是相对的
4、开放系统和封闭系统封闭系统是一个与外界无明显联系的系统，环境仅仅为系统提供了一个边界，不管外部环境有什么变化，封闭系统伤表现为其内部稳定的均衡特性。封闭系统的一个实例就是密闭罐中的化学反应，在一定初始条件下，不同反应物在罐中经化学反应达到一个平衡态。开放系统是指在系统边界上与环境有信息、物质和能量交互作用的系统。例如商业系统、生产系统或生态系统，这些都是开放系统。在环境发生变化时，开放系统通过系统中要素与环境的交互作用以及系统本身的调节作用，使系统达到某一稳定状态。因此，开放系统常是自调整或自适应的系统。此外，依据系统的其他特性还可把系统化分为：可控系统和不可控系统、线性系统和非线性系统、确定系统和随机系统、连续系统和离散系统、定常系统和时变系统等等
4、开放系统和封闭系统 封闭系统是一个与外界无明显联系的系统，环境仅仅为系统提供了一个边界，不 管外部环境有什么变化，封闭系统仍表现为其内部稳定的均衡特性。封闭系统的一个 实例就是密闭罐中的化学反应，在一定初始条件下，不同反应物在罐中经化学反应达 到一个平衡态。开放系统是指在系统边界上与环境有信息、物质和能量交互作用的系 统。例如商业系统、生产系统或生态系统，这些都是开放系统。在环境发生变化时， 开放系统通过系统中要素与环境的交互作用以及系统本身的调节作用，使系统达到 某一稳定状态。因此，开放系统常是自调整或自适应的系统。 此外，依据系统的其他特性还可把系统化分为：可控系统和不可控系统、线 性系统和非线性系统、确定系统和随机系统、连续系统和离散系统、定常系统和 时变系统等等