科普-中华学生百科全书-第4章

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每一个局部来实现房屋的建造；他既是管理者又是劳动者，两者是合为一体
的。后来生产进一步发展了，房屋越建越大，参加的人越来越多，于是出现
了分工。犹如一个单独的小提琴手可以自己指挥自己演出，而一个乐队就必
须有乐队指挥。因此，在一切规模较大的工程中，必须有一个“总工程师”，
由这个总工程师负责从整体、全局的角度来指挥、协调其他人的个人活动。
这就好比乐队指挥必须指挥乐队成员统一“步调”，才能奏出和谐优美的音
乐。
　　　　随着科学技术的不断发展，出现了更多庞大复杂的系统，例如联合生产
企业、现代化农场、纵横交错的铁路网、通讯网以及大型的水利工程等，它
们具有更加复杂的综合性的功能和目标，单纯从一门科学技术着眼已不能解
决问题，需要从结构组成、技术性能、经济效益、社会效果、生态影响等多
方面来加以综合考虑。从另一方面来看，由于工程装置复杂程度的不断提高，
涉及的人员与因素也更多。像美国研制原子弹的“曼哈顿”计划，参加人数
有　15000　多人，历时约　6　年，而参加“阿波罗载人登月计划”的各类工程技
术人员达　42　万多人，历时约　10　年。直接和间接参加我国第一颗通信卫星研
制和发射的有　20　个省市、30　多个部委、1000　多个单位、20　多万人，历时将
近　10　年。显然，要指挥规模如此巨大的社会劳动，涉及如此广泛复杂的科学
技术知识，单靠一个“总工程师”或“总设计师”的能力与知识是远远不够
的。因此，如何在最短的时间里，以最少人力、物力和资金，最有效地利用
科学技术的最新成就，来完成一项大型的科研、建设任务，这就是“系统工
程”所要解决的问题。
　　　　导弹武器系统是现代最复杂的工程系统之一，要靠成千上万的人大力协
同工作才能研制成功。研制这样一种复杂工程系统所遇到的基本问题是：怎
样把比较笼统抽象的研制要求逐步地变为成千上万个研制任务参加者的具体
工作，以及怎样把这些工作最终综合成为一个技术上合理、经济上合算、研
制时间短、能协调运转（命中率高）的实际系统，并使这个系统成为它所从
属的更大系统的有效组成部分。这样复杂的总体协调任务不可能单靠一个“总
工程师”来完成，它要求以一种组织、一个集体来代替这原属于“总工”的
工作，以对这种大规模社会劳动进行协调指挥。在我国，这种组织叫做“总
体设计部”。
　　　　总体设计部负责设计的是系统的“总体”，即研究制订系统的“总体方
案”以及实现这个方案的“技术途径”。总体设计部虽不承担具体部件的设
计工作，却是整体系统研制工作中必不可少的技术单位。总体设计部把系统
作为若干子系统有机结合成的整体来设计，对每个子系统的技术要求都首先
从实现整体系统技术协调的观点来考虑：总体设计部对研制过程中子系统与
子系统之间的矛盾、子系统与系统之间的矛盾，都首先从总体协调的需要来
选择解决方案，然后留给子系统研究单位自己去实践。总体设计部的工作，
体现了一种科学方法，这种科学方法就是“系统工程”。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，是一种对所
有“系统”都具有普遍意义的科学方法。
　　　　系统工程是一门“工程”，而且是“好工程”。与以往其他工程（如土
木工程、水利工程等）相比，系统工程不仅限于“物”的建造或改造，还为
完成某项任务而提供决策、计划、方案、方法和工作程序。系统工程与传统
工程相比，是一门以“软”为主的技术，而传统工程则是一门以“硬”技术
为主的工程技术。
　　　　系统工程最显著的特点是，以“系统”为研究对象，追求系统目标的整
体优化并使实现系统目标的方法和途径最优。换句话说，即在最短的时间内，
以最少的人力、物力和资金来实现系统的最好目标。
　　　　总而言之，系统工程是一门总揽全局、着眼整体的方法性学科，它要求
综合运用已有学科的思想和方法处理系统内部各部分的配合与协调，并借助
数学方法与计算机工具来规划、设计、组建、运行整体系统，使系统的技术、
经济、社会效果达到最优。

　　　　　　　　“阿波罗”登月计划

　　　　　──系统工程的成功典范

　　　　　嫦娥奔月是中国人民家喻户晓、妇孺皆知的神话故事。自古以来，多少
人幻想着摆脱地球束缚飞奔月宫。这些神话和幻想在　20　世纪　60　年代末，终
于成为实现。1969　年　7　月　21　日，人类破天荒向月球表面迈出了具有历史意
义的一步。
　　　　　阿波罗是古希腊神话中的太阳神。以阿波罗命名的载人登月航天飞船，
由运载火箭“土星”　5　号和阿波罗飞船本体两大部分组成，火箭有　85　米多
高，飞船有　25　米多高。总长有　110．640　米，差不多相当于　40　层楼那样高；
它们直径有　10　米；总重量有　3200　吨。飞船由登月舱、指令舱、服务舱和脱
险装置　4　部分组成。带有阿波罗宇宙飞船和发射支座设备的“土星”　5　号就
有零部件　1500　万个。
　　　　　阿波罗载人登月飞船于　1969　年　7　月　16　日发射，4　天后飞到月球着陆。
两名宇航员在月球表面上活动长达　2　小时　21　分钟之久。呈现在宇航员面前的
是棕色的尘土、深黑的天空、满目荒凉、没有生命气息的一个死寂的世界。
25　日指令舱回地球，在太平洋西南部溅落。3　名宇航员飞行　153　万公里，安
然无恙地返回人间。
　　　　　美国的阿波罗载人登月飞行计划，于　1961　年提出，其系统目标是：10
年内把人送到月球表面并且安全返回地球，并要求在最短的时间内，以最少
的费用，胜利完成登月计划。
　　　　　阿波罗计划顺利实施，是现代系统科学研究的成功典范。此项工程组织
了　2　万多个公司、120　多所大学，动用了　42　万人参加，投入了　300　亿美元的
巨资，用了近　10　年的时间，终于实现了人类征服地球引力，遨游太空，登上
月球探险的梦想。
　　　　　整体阿波罗登月计划之所以能如期完成，关键在于运用系统方法进行有
效的组织管理。
　　　　　首先，建立强有力的管理组织，明其职责分工。其次，用系统方法加强
对阿波罗计划整体过程的管理工作，将其管理工作全过程划分为编制计划、
分析评价、控制指导及督促检查等阶段，创造性地运用了新的管理方法，推
广使用了电子计算机从事生产与科研的管理，从根本上保障了阿波罗计划的
顺利完成。
　　　　　阿波罗计划的成功，充分显示了系统工程的作用与威力。例如在飞行设
计中，科学家陷入了大量的权衡工作中。这些权衡牵涉到运载火箭和宇宙飞
船的不同重量对推力的要求；每种可供选择的飞行方案所需燃料的数量（以
及燃料的重量）；此外，还牵涉到经费、人员的管理与协调，阿波罗飞船的
安全可靠性等等一系列问题。科学家运用系统科学的原理与方法，一一解决
了工程研究中所遇到的各类复杂问题。
　　　　　阿波罗飞船的登月成功，还证实了系统科学一个重要的命题——“综合
即创造”。负责阿波罗计划实施的总指挥韦伯先生说过：“阿波罗计划中没
有一项新发明的自然科学理论和技术，全部工作都是现有技术的运用。关键
在于综合。”
　　　　　日本一些专家参观了阿波罗计划中所采用的硬件设备和工艺后，均认为

日本没有造不出来的东西。实现阿波罗计划所要求的　4　个主要系统技术——
大型运载火箭，在宇宙空间飞行的飞船弹道线路分析，轨道测定系统以及通
讯系统——在　20　世纪　60　年代已达到成熟，但作为一种系统的思维方式和科
学方法以及把它作为一个整体来处理计划、设计和管理的技术——系统工
程，日本却不如美国。因此，即使日本政府作出登月计划的决策，也不可能
实现这一计划。
　　　　系统工程的一个重要任务，就是综合运用现代科学技术各个领域的学术
成果，如运用控制论、信息论以及工程技术、经济学、心理学等各方面的理
论与应用研究成果为己所用。系统方法通常只不过是平凡的常识，每个概念、
每个步骤在常识上都是合理可行的。系统方法的价值就在于它使你能够把所
有这些常识性的思想汇集起来，协调一致，集中解决复杂环境中的复杂问题。
　　　　至此，我们已对“系统”和“系统工程”有了一个初步的印象。那么，
系统工程作为一门技术性学科，具有哪些独特的方法与手段呢？它自　40　年代
诞生以来，在哪些领域得到了成功的应用呢？当代系统科学的前沿领域又是
什么呢？……

　　　　　　系统工程的原理和方法

　　　　　　　　　　　系统优化思想

　　　　春秋末期（公元前　6　世纪），我国古代最杰出的军事家孙武在著名的兵
书《孙子兵法》中，提出了“上兵伐谋，其次伐交，其次伐兵，其下攻城。
攻城之法为不得已而用之”的指导思想。他的意思是，在战争中最好的胜利
办法是利用自己的谋略去挫败敌人，不战而屈人之兵。也就是在敌人尚在计
划或刚刚开始执行某项谋划时，便能窥破其计谋，揭穿其计谋并破其计谋，
借此运用自己的计谋实现己方的军事目的。对一个高明而理智的高级指挥官
来说，两军对垒交锋，“不战而胜”自然是他寻觅的最优方案，而“兵临城
下”、血刃敌兵或一举歼灭只是在不得已的情况下才勉强为之。
　　　　古今中外的军事家都很重视“上兵伐谋”这一谋略的运用。如在公元前
204　年，历史上有名的大将军韩信在消灭赵国后，就没有直接去攻打燕国，
而是按甲休兵，以胜利之师的气势炫耀军威与武力，同时遣派谋士带劝降书
向燕国君臣陈晓厉害，最终迫使燕国屈从于汉，做到了不战而屈人之兵。
　　　　“上兵伐谋”这一谋略，体现了“以最小的代价，取得最大的胜利”的
系统优化思想。这一思想不仅在军事上得到了广泛运用，在我们的日常社会
生活中也时时刻刻地、灵活地运用着。如人们都向往美好的东西——漂亮的
衣裳、可口的饭菜、优异的学习成绩、强健的身体、良好的社会风气、舒适
惬意的生活环境……在对这些美好事物的追求过程中就有意或无意地运用了
系统优化思想——用最少的精力，最短的时间，最省的花费，达到最好的效
果。
　　　　有的青少年朋友就很会安排时间。他们利用早上的空暇时间学习外语，
背诵课文；在零星时间里记诵外语单词；朋友们在一起不是瞎扯而是相互交
流学习经验与体会，互相帮助，互相充实；每次课前认真预习，上课时集中
精力理解和消化老师讲述的新知识，及时完成作业；余下的时间锻炼身体，
参加有益且适度的文娱活动，使自己身体健康、精力充沛，反过来又促进学
习效率的提高；此外，根据自己的爱好与特长，还可安排时间开辟第二课堂，
参加一定的社会活动，开阔自己的思路与眼界