系统工程引论（第4版）

前言

感谢2018年度国家科学技术奖获得者、中国工程院院士钱七虎教授！
感谢国际系统与控制科学院院士、副院长，国际系统研究联合会前主席、中国系统工程学会前理事长、中国科学院数学与系统科学研究院顾基发研究员！
感谢中国工程院院士、中国系统工程学会前副理事长、中国系统科学与系统工程终身成就奖获得者、大连理工大学王众托教授！ 
感谢他们写书评，对本书给予高度评价与鼓励！

前言是作者与读者的思想交流平台。我们在这里向读者说说“心里话”，包括本书的编写宗旨、内容安排，谈谈自己的“良苦用心”。本书第1版于2004年出版，第2版是2008年，第3版是2014年，每一版都有一个“前言”，希望读者们放在一起看看。这样，可以看出十多年来本书的“不变”与“变”。首先是“基本不变”，一开始的选材与编排是经过慎重考虑的，所以本书的框架一直没有大的变化； 其次是“略有改变”，与时俱进，紧紧跟上系统工程学科的发展变化，每一版都有一些增删。
第4版的改动比较大： 叙述了若干新情况与新观点，一些老观点说得更加明晰； 总字数增加了3万多。
1. 教材修订与内容更新
这里说几个要点。
1） 系统工程实践与系统工程学科
1978年被称为“中国系统工程元年”。这一年的9月27日，钱学森、许国志、王寿云联合署名在上海《文汇报》上发表重要文章《组织管理的技术——系统工程》。登高一呼，应者云集，系统工程在中国蓬蓬勃勃发展起来了。
其实，中国系统工程的起点要早得多。中国系统工程的起点，可以大幅度推移到几千年之前。先往前小幅度推移到“两弹一星”与钱学森归国时期。“两弹一星”是系统工程的中国范例，其研制时期是1956—1970年，钱学森院士是“两弹一星”元勋之一。在“两弹一星”研制过程中产生了“综合集成”思维模式与“总体设计部”工作模式，这两者都是原创性的，是系统工程中国学派的特征性内容。钱学森1950年启程回国，不幸被美国政府扣留，失去自由5年多。在此期间，他开辟新的研究方向，取得重大成果： 1954年出版了Engineering Cybernetics（《工程控制论》）一书。该书很快就赢得很高的国际声誉，吸引大批数学家和工程技术专家从事工程控制论研究，在20世纪50至60年代形成研究高潮。1955年10月，钱学森终于回到祖国。1956年该书中文版出版，荣获中国科学院一等科学奖。这本书创建的新学科工程控制论，是系统工程直接的技术科学基础之一。
我们区分了两个概念： 一是系统工程学科，二是系统工程实践。理论来源于实践，先有实践，实践经验不断积累，上升到理论层次； 理论成果积累到一定程度，就产生某一门学科。这是一般规律，系统工程也不例外。
系统工程实践先于系统工程理论，更是先于系统工程学科。系统工程学科是20世纪50年代中期产生于美国，而系统工程实践是古已有之，尤其是在历史悠久的华夏文明中。今天，用系统工程学科框架考察大禹治水、都江堰、万里长城等大型工程，毫无疑问，它们都是古人当时的系统工程实践的杰作。北京故宫建筑群、西湖风光带、苏州园林，以及中医中药、中餐美食等，都凝聚了系统思想、系统工程的基本要素。孙东川等人在1987年出版的《系统工程简明教程》（湖南科学技术出版社），就独具一格地写入一节“古例分析”，现在，本书把这些古例明确称为“系统工程实践的古代案例”。自公元前221年秦始皇完成统一大业以来，中国一直是大一统的东方大国，秦始皇实现的书同文、车同轨、统一货币与度量衡等文治武功，今天的欧盟与之相比还有较大差距。我们可以理直气壮地说： 中国是系统工程文明古国，华夏文明是系统工程文明！
2） 系统工程中国学派迅速形成的三个原因
1978年以来，系统工程在中国蓬勃发展，突飞猛进，20世纪90年代初就形成了系统工程中国学派——钱学森学派，其原因有三个。一是学术界积极努力： 以钱学森院士为代表的系统工程学术界一直积极开展理论研究与应用研究，取得一系列标志性成果； 二是中央领导人和各级领导人大力支持。这两个原因在本书前几版中都说了。
现在，要说第三个原因： 广泛的群众基础与深厚的文化底蕴。自古以来，中华民族的系统思想、系统工程实践是非常突出和优秀的，并且代代相传，不断发展。今天的中国人普遍深受其熏陶，考虑问题和做事情基本上都比较中规中矩、不离谱，这是举世无双的。
可以说，在神州大地的文化沃土上，钱老等人播下了系统工程学科的种子，然后，他们与从中央到地方的各级领导人一起带领全国老百姓辛勤耕耘、浇灌，在改革开放的春风中，系统工程之花遍地开放，万紫千红，硕果累累，蔚为壮观。
3） 与时俱进，适度更新
教材需要与时俱进、不断修订，及时更新内容。但是，教材总是存在滞后性的，跟不上研究对象的发展。系统工程作为新兴学科，作为紧密联系各种社会系统发展变化的学科，尤其如此。例如，本书第3章“系统工程若干专业简介”，介绍工程系统工程、军事系统工程、信息系统工程与社会系统工程等几个系统工程专业，在第1版的时候，这些内容都是当时的，第2版（2009年）、第3版（2014年）都作了部分更新。现在出第4版，对第3版“回头看”，发现更新任务比较艰巨： 不但要反映2014年以后的发展与变化，还要重新审视2014年以前的实际情况。这几个系统工程专业都是发展与变化比较快的，把发展与变化都写进去要花费大量的劳动，而且，明后年恐怕又有部分内容陈旧了。怎么办？审视第3版的内容，我们认为无须做“大手术”，适当作一些修订即可，同时，建议读者关注新的发展与变化，在学习过程中自行继续更新。教材的内容更新与读者的知识更新是有区别的，前者是教材编写者的责任，修订之后内容是相对固定的、“凝固的”； 后者是读者的自觉行为与主观努力，是生动活泼的、可以随时更新的。读者与作者两个方面的努力要结合起来。
本书的使用方法： 对于大学本科生是以课堂教学为主，2~3个学分（可以不包含打*号的内容）； 对于研究生是自学为主、课堂教学为辅，也是2~3个学分（包含打*号的内容）； 对于其他人员，则以自学为主，比较好的方法是连续地阅读与思考，好是在两三个月内完成，不要时断时续。
感谢清华大学出版社，感谢责任编辑陈国新（第1版、第2版）、盛东亮（第3版、第4版）和他们的同事！他们对本书素有厚爱，编辑与出版工作认真负责，及时向我们反馈读者意见与销售情况，督促与鼓励我们修订、出新版。如果说本书获得了成功，那是作者与编辑同志共同努力的结果！
2. 学习钱学森，弘扬系统工程中国学派
2018年，在中国是一个具有特殊意义的年份： 改革开放40周年，系统工程在中国蓬勃发展40周年，两者共生共荣。“40”这个数字，在汉语、俄语、阿拉伯语中都比较特别，有许多典故，例如，孔子曰“四十而不惑”。本书在2018年做修订工作，准备出第4版，是一件令人高兴的事情。
2018年9月25日、27日，上海与北京分别举行隆重的学术性纪念活动，纪念钱老等人的重要文章《组织管理的技术——系统工程》发表40周年。上海的纪念活动是由上海交通大学钱学森图书馆与《文汇报》报社共同举办，北京的纪念活动是由中国航天系统科学与工程研究院、中国系统工程学会共同举办。
本教材的宗旨很明确： 弘扬系统工程中国学派——钱学森学派。书中的基本概念、基本术语，均以钱老的论述为基准。主要参考书是《论系统工程》（新世纪版）、《创建系统学》（新世纪版），以及《钱学森系统科学思想研究》，三本书均由中国系统工程学会与上海交通大学编辑，上海交通大学出版社2007年出版。
本书2.7节全面梳理了“系统工程中国学派——钱学森学派”。孙东川教授与柳克俊教授是早提出“系统工程中国学派——钱学森学派”这一科学概念的。两位教授是资深的系统工程工作者，在1980年前后就正式从事系统工程的教学与研究工作了，他们一直是中国系统工程学会的积极分子，多年担任学会的常务理事兼系统工程教育与普及工作委员会副主任委员等职务。2008年是钱老的重要文章《组织管理的技术——系统工程》发表30周年，当年10月，中国系统工程学会第15届学术年会在南昌大学召开，两位教授联名撰文《试论系统工程中国学派与系统科学中国学派》作大会报告，明确提出： 系统工程中国学派与系统科学中国学派都是钱学森学派。2010年10月，中国系统工程学会第16届学术年会在成都召开，两位教授又撰文阐述系统工程中国学派，并且提出若干工作建议。2015年是钱学森归国60周年，中国航天系统科学与工程研究院与上海交通大学钱学森图书馆联合编辑纪念文集《高山仰止，风范永存》，由中共党史出版社与科学出版社共同出版，两位教授联名撰文《学习钱学森，弘扬系统工程中国学派》，2.6万多字，收录该文集。
在本书中，“系统工程中国学派”“钱学森学派”与“系统工程中国学派——钱学森学派”三个术语是完全等同的，视行文方便而书写其中之一。
我们提出“系统工程中国学派”与“系统科学中国学派”术语，是借鉴了“管理科学中国学派”这个术语。孙东川教授早就开展管理科学研究，2004年发表文章《洋为中用，古为今用，近为今用——创建有中国特色的现代管理科学》（孙东川，林福永）。2005年8月，国家自然科学基金委员会管理科学部提出： 在未来10~20年内，奠定管理科学中国学派的学科基础。我们觉得“管理科学中国学派”这个术语很好，就用它取代“有中国特色的现代管理科学”的提法。然后，以“管理科学中国学派”为主题词，先后申请并承担了国家自然科学基金研究项目4个、广东省科技厅计划项目5个，取得了一系列研究成果。由“管理科学中国学派”术语联想到“系统工程中国学派”，于是就有了2008年在南昌大会的报告。
基于《组织管理的技术——系统工程》的界定，系统工程与管理工作、管理科学是零距离。系统工程中国学派早已形成，内容丰富，可以纳入管理科学中国学派。
1991年10月，国务院、中央军委授予钱学森院士“国家杰出贡献科学家”称号和“一级英雄模范”奖章。钱老在授奖大会上说： “我们完全可以建立起一个科学体系，而且运用这个科学体系去解决我们社会主义建设中的问题。我在今后的余生中就想促进这件事情。”钱老说的科学体系就是内含系统工程的系统科学体系，他认为系统科学体系在21世纪将会发挥巨大作用，超出他对中国航天和“两弹一星”的贡献。钱老大力“促进这件事情”，直至生命的终点。
3. 系统工程一定要有领导人的支持
本书第3版前言中有一个标题是“党和国家领导人对系统工程寄予厚望”，摘引了中央领导人论述系统工程的十几段语录。现在，第4版2.3.3节有更多的篇幅介绍“领导人的大力支持”，增加了中央领导人的新论述。随着时间推移，中央领导人对于系统工程还会有新的论述，请读者们密切关注。
中央领导人与各级干部的大力支持，是中国系统工程发展壮大的重要原因，是系统工程中国学派与中国模式的重要特征。
系统工程项目是在某一个系统中开展的工程研究。有了该系统领导人的支持，系统工程项目才做得起来。中国是这样，任何国家做大事情都是这样，美国也不例外。
美国研制原子弹的曼哈顿工程（Manhattan Project），是著名科学家爱因斯坦面见美国总统罗斯福，提出建议、陈述利害关系之后，罗斯福总统拍板决定的。罗斯福总统赋予该计划“高于一切行动的特别优先权”。该计划从1942年6月到1945年7月，总计耗资25亿美元，时期动用53.9万人，其中科学家1000多名。1945年8月6日和9日，美国在日本广岛和长崎上空分别投下原子弹，日本天皇大惊，于8月15日宣布日本无条件投降。
美国的阿波罗登月计划（Apollo Program）是公认的系统工程范例，它是由美国总统肯尼迪决策的，始于1961年5月，历时11年半，耗资255亿美元。从1969年7月到1972年12月，先后有12名美国宇航员登上月球。在工程高峰时期，有2万家企业、200多所大学和80多个科研机构参加，总人数超过30万人。
我国在1956—1970年研制“两弹一星”（导弹、核弹、人造卫星），尽管当时国力比较薄弱，但是，实行举国体制，集中力量办大事，只用了14年就完全成功了。“两弹一星”奠定了中国在世界上的大国地位。
在宏观层面（国家层面）开展系统工程项目需要领导人支持，在中观层面（行业或地区层面）开展系统工程项目也是这样，即便在微观层面，一个企业或事业单位开展系统工程项目也是这样。没有系统的领导人拍板，调动足够的资源，系统工程项目是做不成的。
学科与学科不一样。有些学科的事情，可以是少数人，甚至一个人在小房间里关起门来做（称为“躲进象牙塔”），例如数学家陈景润研究哥德巴赫猜想，又如棋类比赛或者乒乓球、羽毛球比赛等，涉及的人员与资源也不多。这些事情与系统工程项目是大不一样的。
做系统工程项目需要项目组。项目组不是坐在办公室里冥思苦想就可以拿出多种备选方案的，需要与该系统的领导人多次对话，需要调查研究与实地考察、查找资料、建立数学模型进行一系列计算等。没有该系统的领导人支持是不行的。所以，系统工程项目常常被称为“领导人工程”“一把手工程”。
中国的领导人支持系统工程，这是中国特色，是中国系统工程“得天独厚”、举世无双的优势。
从2.3.3节摘引的中央领导人语录来看，他们对系统工程很内行，讲得很到位。在中国，中央领导人和各级领导人的工作能够一任又一任衔接与延续，所以，系统工程在中国大有作为。
从实际情况来看，“两个一百年”的奋斗目标、“两个十五年”的安排、五年规划等，除了中国，世界上还有谁能做到？京津冀协调发展、长江经济带建设、粤港澳大湾区等大范围的区域发展战略、规划与计划，以及港珠澳大桥这样的跨区域工程等，除了中国，世界上还有谁能做到？粤港澳大湾区面积5.6万平方公里，人口7000万，含“一国两制”的三地区九城市、三种货币、三种司法制度等； 港珠澳大桥也涉及“一国两制”，还包括汽车右行与左行的不同交通规则； 这样的大事情只有中国才能做得起来。中国的系统工程学术界一定要认识这个优势，珍惜这个优势，充分发挥这个优势！
4. 把系统工程纳入干部培训体系
中央领导人非常重视干部培训，从中共中央党校、国家行政学院到省市委党校与行政学院，都积极开展干部培训工作，这是很有意义、十分重要的工作。系统工程应该与干部培训工作挂钩，作为一门重要课程纳入干部培训课程体系。
2012年，《系统工程干部读本》（孙东川，柳克俊，赵庆祯）由华南理工大学出版社，社会反映很好，得到了中央党校省部级学员的充分肯定与高度赞扬。该书2014年重印，现在准备出版修订版。
《系统工程干部读本》在体例与内容上与本教材大不一样，两本书可以互为参考书。
5. 系统工程与中华民族伟大复兴
中华民族伟大复兴，是炎黄子孙自鸦片战争以来强烈的心声，一代又一代志士仁人为之顽强奋斗，抛头颅、洒热血，前赴后继，艰苦卓绝。现在比以前任何时候都靠近中华民族伟大复兴的目标。
2012年11月29日，*总书记提出中华民族伟大复兴的“中国梦”，包含“两个一百年”的奋斗目标，即： 到2021年中国共产党成立100周年时，在中国全面建成小康社会，到2049年中华人民共和国成立100周年时，把中国建成富强、民主、文明、和谐的社会主义现代化国家。
2013年9月与10月，*总书记提出“一带一路”倡议。2015年12月25日，亚洲基础设施投资银行（Asian Infrastructure Investment Bank，AIIB，简称“亚投行”）正式成立，它是实施“一带一路”倡议的重大举措。2017年10月18日，*总书记在中共十九大报告中提出： 坚持和平发展道路，推动构建人类命运共同体。
我们完全有理由说： 
实现中华民族伟大复兴的“中国梦”是一项伟大的系统工程！
实施“一带一路”倡议是一项伟大的系统工程！
逐步推进构建人类命运共同体是一项伟大的系统工程！
这三项伟大的系统工程依次递进，逐步扩大，良性互动。中国好，世界好！世界好，中国更好！ 
中华民族的先哲在2500多年前就提出了“天下为公”与“大同”的理想。中国民主革命的伟大先行者孙中山先生在1894年组建的个革命团体“兴中会”章程中就提出了“振兴中华”的目标，“天下为公”与“世界大同”是孙先生喜爱的座右铭。这些光辉思想鼓舞着近代与当代中国人民努力奋斗，开拓前进。
作者笃信： 
系统工程中国学派——钱学森学派，是中国人民的宝贵财富，是中国对于世界的贡献！
各级各类干部与管理者应该具备“系统工程自觉”，成为自觉的系统工程工作者！
系统工程在中国已经取得了伟大的成功，将会实现更加灿烂的辉煌！
人类社会一万年以后也需要系统工程，系统工程学科要与时俱进，永葆青春！
附电子信箱： 孙东川 sdch111@139.com
欢迎大家提出宝贵意见和建议！
作者谨识

2019年5月

本书的主旨是讲述系统概念和系统工程原理，包括基本的和若干深化的系统概念，基本的和若干深化的系统工程理论；运筹学方法涉及不多。在内容的阐述上，作者既注意概念的准确性、条理性，又注意深入浅出、循序渐进。这样，本书的读者面很宽：不但适用于理工科大学生和研究生，而且适用于经管类专业大学生和研究生，以及政府机关工作人员和企业管理人员。

孙东川，于1980年开始从事系统工程教学与研究，先后任教于南京理工大学、华南理工大学和暨南大学。1992年晋升教授，1993年荣获国务院特殊津贴。多年担任中国系统工程学会常务理事兼教育与普及工作委员会副主任、社会经济系统工程专业委员会副主任等职务，是江苏省系统工程学会和珠海市系统工程学会的主要创建人。指导系统工程、管理科学与工程的硕士生、博士生、博士后共计120多名。第二、第三作者都是后起之秀，有博士学位，做过博士后研究，积极参与中国系统工程学会的学术活动和学会工作。

院士书评( 一 )
院士书评(二)
院士书评(三)
序
前言
第 3版前言
第 2版前言
第 1版前言
第 1 章    系统的基本概念
1.1   引言
1.1.1   人类社会当今所处的时代
1.1.2   世界潮流,浩浩荡荡
* 1.1.3   五个特征的历史渊源
1.2   系统的定义与属性
1.2.1   系统的定义
1.2.2   系统的属性
1.3   系统的分类
1.3.1   按照系统属性分类
1.3.2   按照系统的综合复杂程度分类
1.3.3   钱学森院士的分类
1.4   系统的结构与功能
1.4.1   系统的结构
1.4.2   系统的功能
1.5   系统思想的演变
习题
第 2 章    系统工程的基本概念
2.1   引言
2.2   系统工程的定义
2.3   系统工程的产生与发展
2.3.1   系统工程实践先于系统工程学科
2.3.2   系统工程学科是工业生产和科学技术发展的必然产物
2.3.3   系统工程学科在中国的发展
2.4   系统工程的主要特点
2.5   系统工程在现代科学技术体系中的地位
2.5.1   系统工程与其他工程技术的关系
2.5.2   现代科学技术体系
2.6   我国的航天事业及相关事业
2.6.1   神舟五号飞船
2.6.2   我国航天事业捷报频传:从神舟一号到神舟十号飞船
2.6.3   与航天事业相关的其他事业
2.7   系统工程中国学派— 钱学森学派
2.7.1   系统工程中国学派的两个里程碑
2.7.2   系统工程中国学派的标志性成果
* 2.8   管理科学中国学派的研究
2.8.1   管理科学中国学派与系统工程中国学派的关系
* 2.8.2   管理工作与管理科学基本问题探讨
2.8.3   管理科学中国学派研究概述
2.9   系统工程要为实现"中国梦”与中国的国