《系统工程概论》教学大纲 课程名称（中文英文）：系统工程概论Introduction toSystem Engineering 课程编号：1203002 学分：2学分 学时：总学时32理论教学32学时 开设学期：第7学期 授课对象：环境工程专业本科 课程级别：专业教有选修 课程负贵人：印春生 一、课程性质与目的 本课程为环境工程本科的专业相关选修课。本门课程主要讲授系统和系统工程的基本概 念、系统工程方法论、系统结构分析、系统的演化与优化、系统建模、系统结构模型化方法、 系统仿真、系统动力学、系统评价和系统决策等内容。使学生了解系统工程学科所涉及到的 各类知识，掌握系统和系统工程的概念，掌握系统分析过程中所使用的各类数学方法的原理 和运用技巧，并能初步使用系统工程的方法分析和解决实际问题。 二、课程简介 本课程主要讲授系统工程和系统分析的基本原理、概念和方法，通过理论教学，使学生 了解系统工程的基本知识、基本理论和基本方法，了解系统工程学科的发展过程，掌握系统 工程工作中所使用到的各类数学方法的原理，为学生进一步学习相关的课程打好基础。并通 过本课程的学习，使学生建立以系统工程理论分析和解决复杂问题的观念。 三、教学内容 第一章绪论(2学时) 主要内容：系统及其一般理论：系统工程的产生及发展：系统工程的概念：系统工程的学科 基础：系统工程技术 重点：系统及其一般理论：系统工程的概念 难点：系统工程的学科基础 教学目标：要求学生了解系统的一般理论：了解系统工程的产生及发展、系统工程的学科基 础以及系统工程技术：理解系统及系统工程的概念
7 《系统工程概论》教学大纲 课程名称（中文/英文）：系统工程概论/Introduction to System Engineering 课程编号：1203002 学 分：2 学分 学 时：总学时 32 理论教学 32 学时 开设学期：第 7 学期 授课对象：环境工程专业本科 课程级别：专业教育选修 课程负责人：印春生 一、课程性质与目的 本课程为环境工程本科的专业相关选修课。本门课程主要讲授系统和系统工程的基本概 念、系统工程方法论、系统结构分析、系统的演化与优化、系统建模、系统结构模型化方法、 系统仿真、系统动力学、系统评价和系统决策等内容。使学生了解系统工程学科所涉及到的 各类知识，掌握系统和系统工程的概念，掌握系统分析过程中所使用的各类数学方法的原理 和运用技巧，并能初步使用系统工程的方法分析和解决实际问题。 二、课程简介 本课程主要讲授系统工程和系统分析的基本原理、概念和方法，通过理论教学，使学生 了解系统工程的基本知识、基本理论和基本方法，了解系统工程学科的发展过程，掌握系统 工程工作中所使用到的各类数学方法的原理，为学生进一步学习相关的课程打好基础。并通 过本课程的学习，使学生建立以系统工程理论分析和解决复杂问题的观念。 三、教学内容 第一章 绪论 (2 学时) 主要内容：系统及其一般理论；系统工程的产生及发展；系统工程的概念；系统工程的学科 基础；系统工程技术 重 点：系统及其一般理论；系统工程的概念 难 点：系统工程的学科基础 教学目标：要求学生了解系统的一般理论；了解系统工程的产生及发展、系统工程的学科基 础以及系统工程技术；理解系统及系统工程的概念
第二章系统工程方法论(2学时) 主要内容：以兰德公司为代表的系统分析方法论：以Hl为代表的硬系统工程方法论：以 Checkland为代表的软系统工程方法论：以钱学森为代表的从定性到定量的缘合 集成方法论 重点：以Hal为代表的硬系统工程方法论 难点：以Checkland为代表的软系统工程方法论 教学目标：要求学生了解以兰德公司为代表的系统分析方法论、以兰德公司为代表的系统分 析方法论、以钱学森为代表的从定性到定量的综合集成方法论：理解和掌握以 Hal为代表的硬系统工程方法论。 第三章系统结构分析(4学时) 主要内容：系统结构的概念：系统结构的特性：系统结构的对比与比例分析方法：系统结构 的罗辑关系分析方法 重点：系统结构的概念：系统结构的特性：系统结构的逻辑关系分析方法 难点：系统结构的逻辑关系分析方法 教学目标：要求学生了解系统结构的对比与比例分析方法：理解系统结构的特性：掌握系统 结构的概念和系统结构的逻辑关系分析方法。 第四章系统的演化与优化、稳定与控制(4学时) 主要内容：系统的优化演化规律：系统优化的技术方法：系统的稳定：系统的控制 重点：系统的优化演化规律：系统优化的技术方法：系统的控制 难点：系统优化的技术方法 教学目标：要求学生了解系统的稳定性相关理论：理解系统优化的技术方法：掌握系统的优 化演化规律和系统控制的方式。 第五章系统建棋(4学时) 主要内容：系统建模在系统分析中的作用：系统建模的一般原理：系统建模的分类：常用的 几类经济数学模型 重点：系统建模在系统分析中的作用 难点：系统建模的一般原理 教学目标：要求学生了解系统建模在系统分析中的作用、系统建模的一般原理、系统建模的 分类和常用的几类经济数学模型
8 第二章 系统工程方法论（2 学时） 主要内容：以兰德公司为代表的系统分析方法论；以 Hall 为代表的硬系统工程方法论；以 Checkland 为代表的软系统工程方法论；以钱学森为代表的从定性到定量的综合 集成方法论 重 点：以 Hall 为代表的硬系统工程方法论 难 点：以 Checkland 为代表的软系统工程方法论 教学目标：要求学生了解以兰德公司为代表的系统分析方法论、以兰德公司为代表的系统分 析方法论、以钱学森为代表的从定性到定量的综合集成方法论；理解和掌握以 Hall 为代表的硬系统工程方法论。 第三章 系统结构分析（4 学时） 主要内容：系统结构的概念；系统结构的特性；系统结构的对比与比例分析方法；系统结构 的逻辑关系分析方法 重 点：系统结构的概念；系统结构的特性；系统结构的逻辑关系分析方法 难 点：系统结构的逻辑关系分析方法 教学目标：要求学生了解系统结构的对比与比例分析方法；理解系统结构的特性；掌握系统 结构的概念和系统结构的逻辑关系分析方法。 第四章 系统的演化与优化、稳定与控制（4 学时） 主要内容：系统的优化演化规律；系统优化的技术方法；系统的稳定；系统的控制 重 点：系统的优化演化规律；系统优化的技术方法；系统的控制 难 点：系统优化的技术方法 教学目标：要求学生了解系统的稳定性相关理论；理解系统优化的技术方法；掌握系统的优 化演化规律和系统控制的方式。 第五章 系统建模（4 学时） 主要内容：系统建模在系统分析中的作用；系统建模的一般原理；系统建模的分类；常用的 几类经济数学模型 重 点：系统建模在系统分析中的作用 难 点：系统建模的一般原理 教学目标：要求学生了解系统建模在系统分析中的作用、系统建模的一般原理、系统建模的 分类和常用的几类经济数学模型
第六章系统结构模型化方法(4学时) 主要内容：系统结构模型化方法概述；系统的结构表述：DEMATEL方法：ISM法 重点：系统的结构表述 难点：系统的结构表述：DEMATEL方法：ISM法 教学目标：要求学生了解系统结构模型化的基本概念：理解DEMATEL方法和ISM法：掌 握系统的结构表述。 第七章系统仿真(2学时) 主要内容：系统仿真概论：系统仿真的建模过程：连续系统仿真：离散事件系统仿真 重点：系统仿真的建模过程 难点：离散事件系统仿真 教学目标：要求学生了解系统仿真的基本知识：理解连续系统仿真和离散事件系统仿真的基 本方法：掌握系统仿真的建模过程。 第八章系统动力学(2学时) 主要内容：系统动力学概述：因果关系与反馈环：系统动力学模型：DYNAMO语言编程： 流图绘制与方程设计实例：系统动力学仿真软件sim及其应用 重点：因果关系与反馈环 难点：因果关系与反馈环 教学目标：要求学生理解系统动力学的基本概念：了解系统动力学模型及编程的相关知识： 掌握因果关系与反馈环的概念和判断。 第九章系统评价(4学时) 主要内容：系统评价的原理：系统评价的指标体系：评价指标的权重：系统综合评价：层次 分析法：模糊评价法：可能一满意度法：主成分分析法：数据包网络分析 重点：评价指标的权重：系统综合评价 难点：层次分析法：可能一满意度法：主成分分析法：数据包网络分析 教学目标：要求学生了解层次分析法、可能一满意度法、主成分分析法和数据包网络分析方 法：掌握系统评价的原理、评价指标的权重的确定、系统综合评价和模糊评价 方法。 第十章系统决策(4学时) 主要内容：系统决策模型与方法：风险型决策分析：贝叶斯决策：效用与决策分析：决策分 析系统与专家系统：冲突分析： 9
9 第六章 系统结构模型化方法（4 学时） 主要内容：系统结构模型化方法概述；系统的结构表述；DEMATEL 方法；ISM 法 重 点：系统的结构表述 难 点：系统的结构表述；DEMATEL 方法；ISM 法 教学目标：要求学生了解系统结构模型化的基本概念；理解 DEMATEL 方法和 ISM 法；掌 握系统的结构表述。 第七章 系统仿真（2 学时） 主要内容：系统仿真概论；系统仿真的建模过程；连续系统仿真；离散事件系统仿真 重 点：系统仿真的建模过程 难 点：离散事件系统仿真 教学目标：要求学生了解系统仿真的基本知识；理解连续系统仿真和离散事件系统仿真的基 本方法；掌握系统仿真的建模过程。 第八章 系统动力学（2 学时） 主要内容：系统动力学概述；因果关系与反馈环；系统动力学模型；DYNAMO 语言编程； 流图绘制与方程设计实例；系统动力学仿真软件 Vensim 及其应用 重 点：因果关系与反馈环 难 点：因果关系与反馈环 教学目标：要求学生理解系统动力学的基本概念；了解系统动力学模型及编程的相关知识； 掌握因果关系与反馈环的概念和判断。 第九章 系统评价（4 学时） 主要内容：系统评价的原理；系统评价的指标体系；评价指标的权重；系统综合评价；层次 分析法；模糊评价法；可能－满意度法；主成分分析法；数据包网络分析 重 点：评价指标的权重；系统综合评价 难 点：层次分析法；可能－满意度法；主成分分析法；数据包网络分析 教学目标：要求学生了解层次分析法、可能－满意度法、主成分分析法和数据包网络分析方 法；掌握系统评价的原理、评价指标的权重的确定、系统综合评价和模糊评价 方法。 第十章 系统决策（4 学时） 主要内容：系统决策模型与方法；风险型决策分析；贝叶斯决策；效用与决策分析；决策分 析系统与专家系统；冲突分析；
重点：风险型决策分析 难点：贝叶斯决策：效用与决策分析：决策分析系统与专家系统：冲突分析： 教学目标：要求学生了解贝叶斯决策、效用与决策分析、决策分析系统与专家系统和冲突分 析：理解系统决策的模型与方法：掌握风险型决策分析的各种激学方法， 四、教学基本要求 教师在教学过程中应该以系统工程的基本概念为基础，向学生讲授系统分析的基本原 理、过程和方法，结合实例向学生讲授系统分析过程中用到的各类数学方法。在此基础上， 向学生讲授使用系统工程方法在工业生产、经济学和社会学领域中的各类应用。由于本课程 完全是理论教学，因此教学过程中要充分利用各类实例，通过实例的讲解，加深学生对相关 内容的理解。 教学过程中应注重培养学生的自学能力，课程中所涉及到的数学方法如果没有详细讲解 的，都应给学生一定的参考资料目录，方使学生对相关的内容进行自学。同时应鼓励学生阅 读一定的参考书籍，以弥补课堂讲授的不足，拓宽知识面。 五、教学方法 本课程主要是理论教学。理论教学在讲述系统工程基本概念的基础上，主要分为九个部 分，即系统工程方法论，系统结构分析、系统的演化与优化，系统建模，系统结构模型化方 法，系统仿真，系统动力学，系统评价和系统决策。讲授过程中应多结合实例强化学生对知 识点的理解和掌据。 本课程采用的教学媒体主要有文字教材（包括主教材和学习指导书）和课件（包含课程 PPT以及图片)。课程的答疑主要是课后答疑以及电子邮件和手机通讯等形式。 考试主要采用闭卷方式，考试范围应涵盖所讲述知识点中的重点内容，考试内容应能客 观考查学生对系统工程的基本概念、系统分析过程中各个环节的原理和方法的理解程度。 总评成绩：平时作业占20%、课堂讨论和出勤占20%、闭卷考试成绩占60%。 六、参考教材和阅读书目 参考教材： 周德群编著，《系统工程概论》，科学出版社，2007年。 阅读书目： 1.白思俊编若，《系统工程》，电子工业出版社，2006年。 2.喻湘存主编，《系统工程教程》，清华大学出版社，2006年 3.胡运权等编著，《运筹学基础及应用》，高等教育出版社，2005年
10 重 点：风险型决策分析 难 点：贝叶斯决策；效用与决策分析；决策分析系统与专家系统；冲突分析； 教学目标：要求学生了解贝叶斯决策、效用与决策分析、决策分析系统与专家系统和冲突分 析；理解系统决策的模型与方法；掌握风险型决策分析的各种数学方法。 四、教学基本要求 教师在教学过程中应该以系统工程的基本概念为基础，向学生讲授系统分析的基本原 理、过程和方法，结合实例向学生讲授系统分析过程中用到的各类数学方法。在此基础上， 向学生讲授使用系统工程方法在工业生产、经济学和社会学领域中的各类应用。由于本课程 完全是理论教学，因此教学过程中要充分利用各类实例，通过实例的讲解，加深学生对相关 内容的理解。 教学过程中应注重培养学生的自学能力。课程中所涉及到的数学方法如果没有详细讲解 的，都应给学生一定的参考资料目录，方便学生对相关的内容进行自学。同时应鼓励学生阅 读一定的参考书籍，以弥补课堂讲授的不足，拓宽知识面。 五、教学方法 本课程主要是理论教学。理论教学在讲述系统工程基本概念的基础上，主要分为九个部 分，即系统工程方法论，系统结构分析、系统的演化与优化，系统建模，系统结构模型化方 法，系统仿真，系统动力学，系统评价和系统决策。讲授过程中应多结合实例强化学生对知 识点的理解和掌握。 本课程采用的教学媒体主要有文字教材（包括主教材和学习指导书）和课件（包含课程 PPT 以及图片）。课程的答疑主要是课后答疑以及电子邮件和手机通讯等形式。 考试主要采用闭卷方式，考试范围应涵盖所讲述知识点中的重点内容，考试内容应能客 观考查学生对系统工程的基本概念、系统分析过程中各个环节的原理和方法的理解程度。 总评成绩：平时作业占 20%、课堂讨论和出勤占 20%、闭卷考试成绩占 60%。 六、参考教材和阅读书目 参考教材： 周德群编著，《系统工程概论》，科学出版社，2007 年。 阅读书目： 1．白思俊编著，《系统工程》，电子工业出版社，2006 年。 2．喻湘存主编，《系统工程教程》，清华大学出版社，2006 年。 3．胡运权等编著，《运筹学基础及应用》，高等教育出版社，2005 年
4.刘承平主编，《数学建模方法》，高等教有出版社，2002年。 七、本课程与其它课程的联系与分工 《系统工程概论》课程，涉及的学科很多，包括一般系统论、信息论、控制论、运筹学、 耗散结构理论、协同学理论、混沌系统理论、突变理论等等。本课程教学中涉及比较多的课 程是《概率论与数理统计》、《高等数学》、《微分方程数值解》、《运筹学》、《计算机程序设计 语言》，这些课程是学习《系统工程概论》课程的基础，建议学生先进行这些课程的学习。 主撰人：印春生 审核人：刘洪生 分管教学院长：杨红 2011年10月7日
11 4．刘承平主编，《数学建模方法》，高等教育出版社，2002 年。 七、本课程与其它课程的联系与分工 《系统工程概论》课程，涉及的学科很多，包括一般系统论、信息论、控制论、运筹学、 耗散结构理论、协同学理论、混沌系统理论、突变理论等等。本课程教学中涉及比较多的课 程是《概率论与数理统计》、《高等数学》、《微分方程数值解》、《运筹学》、《计算机程序设计 语言》，这些课程是学习《系统工程概论》课程的基础，建议学生先进行这些课程的学习。 主撰人：印春生 审核人：刘洪生 分管教学院长：杨红 2011 年 10 月 7 日