三、系統(tǒng)工程的方法
在系統(tǒng)工程中，用什么方法來(lái)完成總體設(shè)計(jì)、經(jīng)營(yíng)管理等組織管理工作，解決“協(xié)調(diào)”問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)“最優(yōu)化” 呢？
一般來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)工程的工作步驟如下：
1.確定目標(biāo)函數(shù)
如武器系統(tǒng)的戰(zhàn)略目標(biāo)、戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)；工業(yè)企業(yè)的產(chǎn)量、質(zhì)量指標(biāo)。
2.提出可能方案
提出達(dá)到目標(biāo)的各種可能的總體方案、規(guī)劃或策略、技術(shù)途徑與實(shí)施方案。
3.建立數(shù)學(xué)模型
根據(jù)系統(tǒng)方案，對(duì)象特性，環(huán)境條件，原始資料，建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型或網(wǎng)絡(luò)模型，這項(xiàng)工作稱(chēng)為系統(tǒng)的“模型化”。
4.進(jìn)行系統(tǒng)分析
應(yīng)用有關(guān)系統(tǒng)分析方法，如運(yùn)籌學(xué)方法，圖論方法，根據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、網(wǎng)絡(luò)模型，利用電子計(jì)算機(jī)，對(duì)系統(tǒng)的戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)性能，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，運(yùn)行可靠性，壽命等，進(jìn)行分析、比較、評(píng)價(jià)與協(xié)調(diào)。
5.選取最優(yōu)方案
根據(jù)系統(tǒng)分析結(jié)果，從各種可能的總體方案中，選取最優(yōu)方案或最優(yōu)決策，決定相應(yīng)的技術(shù)途徑與實(shí)施計(jì)劃。這項(xiàng)工作稱(chēng)為系統(tǒng)的“最優(yōu)化”。
6.系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)
將最優(yōu)的系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案或經(jīng)營(yíng)管理決策計(jì)劃付諸實(shí)現(xiàn)，進(jìn)行計(jì)劃協(xié)調(diào)與指標(biāo)協(xié)調(diào)，落實(shí)組織、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)措施，完成規(guī)定的任務(wù)，達(dá)到預(yù)定的目標(biāo)。
當(dāng)然，上述步驟不是死板的?？赡苄枰磸?fù)、穿插地進(jìn)行。如在技術(shù)實(shí)現(xiàn)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，就可能要修改目標(biāo)或方案，重新進(jìn)行系統(tǒng)分析和計(jì)劃、指標(biāo)的協(xié)調(diào)工作。
系統(tǒng)工程的理論方法主要是“運(yùn)籌學(xué)”，是關(guān)于“最優(yōu)化”的數(shù)學(xué)方法，它包括許多分支，如：
1.規(guī)劃論
系統(tǒng)工程中的最優(yōu)化問(wèn)題在數(shù)學(xué)上?？杀硎龀梢?guī)劃問(wèn)題，即在一定的約束條件下，求某種目標(biāo)函數(shù)的極值（極大值或極小值）。當(dāng)目標(biāo)函數(shù)達(dá)到極值時(shí)，相應(yīng)的規(guī)劃就是最優(yōu)的規(guī)劃。如果約束條件與目標(biāo)函數(shù)都是線性的，稱(chēng)為“線性規(guī)劃”，應(yīng)用較廣泛。當(dāng)約束條件或目標(biāo)函數(shù)為非線性的，稱(chēng)為“非線性規(guī)劃”。
2.對(duì)策論
“對(duì)策論”也稱(chēng)為“博奕論”。是用于對(duì)抗、競(jìng)爭(zhēng)的系統(tǒng)工程，尋求最優(yōu)對(duì)策的理論方法。最簡(jiǎn)單的是“二人零和”對(duì)策，即只有“敵、我二方” 參加對(duì)抗，一方所失為另一方所得。對(duì)策論在軍事上研究戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)，有重要用途。
3.搜索論
在某種搜索、探查過(guò)程中（如搜索潛艇、探查石油、礦藏等），用來(lái)制訂最優(yōu)搜索方案的理論方法，以便用最少的人力、物力、資金和時(shí)間，取得最好的搜索效果。
4.排隊(duì)論
是關(guān)于公共服務(wù)系統(tǒng)，如公共電話局、旅館、食堂、商店、車(chē)站等，減少排隊(duì)擁擠，提高服務(wù)質(zhì)量的系統(tǒng)工程方法。通過(guò)對(duì)用戶(hù)、顧客排隊(duì)規(guī)律的統(tǒng)計(jì)分析，合理組織服務(wù)機(jī)構(gòu)、人員，減少排隊(duì)長(zhǎng)度、等待時(shí)間，最大限度地滿足用戶(hù)需要，又使服務(wù)系統(tǒng)的效率最高，收益最大。
5.庫(kù)存論
這是關(guān)于倉(cāng)庫(kù)總體設(shè)計(jì)、經(jīng)營(yíng)管理的系統(tǒng)工程方法。研究在什么時(shí)間，以多大數(shù)量，從什么來(lái)源，用什么方式來(lái)補(bǔ)充倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存的元件、器材、設(shè)備，使庫(kù)存量最優(yōu)化，既保證供應(yīng)又不積壓浪費(fèi)，并使倉(cāng)庫(kù)運(yùn)轉(zhuǎn)、維護(hù)費(fèi)用最少。
6.決策論
這是運(yùn)籌學(xué)的新分支。在系統(tǒng)工程中要做出一項(xiàng)決策，需要根據(jù)預(yù)定的目標(biāo)、系統(tǒng)狀態(tài)、環(huán)境條件、運(yùn)行數(shù)據(jù)、原始資料等，對(duì)各種可能的決策方案，進(jìn)行戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)，技術(shù)、經(jīng)濟(jì)，社會(huì)效果的全面綜合分析，比較、評(píng)價(jià)，從中選取最優(yōu)決策。其主要內(nèi)容是統(tǒng)計(jì)決策理論。
除了上述運(yùn)籌學(xué)方法外，在系統(tǒng)工程中當(dāng)采用網(wǎng)絡(luò)模型時(shí)（如工藝流程圖、信號(hào)流程圖等），為了進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)圖分析，需要用到各種圖論方法。如：
1.“PERT”圖方法
計(jì)劃評(píng)審技術(shù)，也稱(chēng)為計(jì)劃協(xié)調(diào)技術(shù)，是用來(lái)組織管理大型科研任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)圖方法。應(yīng)用步驟如下：
根據(jù)研制計(jì)劃，繪出流程圖——PERT網(wǎng)絡(luò)圖，估算每項(xiàng)任務(wù)所需時(shí)間；進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分析，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，采用協(xié)調(diào)辦法。
TL——允許任務(wù)完成時(shí)間，Te——估計(jì)最早完成時(shí)間，S＝（TL-TL）——允許任務(wù)推遲時(shí)間。將S＝0的各項(xiàng)任務(wù)用雙線聯(lián)接，表示計(jì)劃中的主要矛盾線，即關(guān)鍵路線，這就是在計(jì)劃協(xié)調(diào)過(guò)程中主要注意的問(wèn)題。
2.“GERT”圖方法
稱(chēng)為圖解評(píng)審技術(shù)，這是PERT圖的改進(jìn)和發(fā)展，可以用來(lái)表示有回路，有隨機(jī)性，有多個(gè)結(jié)果的研制計(jì)劃或生產(chǎn)流程。比如，用于有返工、報(bào)廢的生產(chǎn)流程。
在“北極星”導(dǎo)彈研制中，應(yīng)用“PERT”圖方法，縮短了研制周期，后來(lái)，在“民兵”、“潘興”、“奈基”等導(dǎo)彈研制中也應(yīng)用了這種方法。在“阿波羅”登月計(jì)劃中，應(yīng)用了“GERT”圖方法。
系統(tǒng)工程的理論方法很多，還在研究發(fā)展之中，除上述之外，還有“控制理論”，用來(lái)研究系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性、穩(wěn)定性等問(wèn)題；“可靠性理論”，用來(lái)研究系統(tǒng)的可靠性，分析可靠性指標(biāo)，設(shè)計(jì)最可靠系統(tǒng)。近來(lái)，又發(fā)展了“大系統(tǒng)理論”，研究各種大系統(tǒng)的分解與協(xié)調(diào)方法，大系統(tǒng)的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)最優(yōu)化、穩(wěn)定化等問(wèn)題。
除了理論方法，系統(tǒng)工程的重要技術(shù)工具就是電子計(jì)算機(jī)。一方面應(yīng)用上述理論方法時(shí)，有許多計(jì)算工作要用電子計(jì)算機(jī)，另一方面，在系統(tǒng)數(shù)字仿真，數(shù)學(xué)模擬和物理模擬中，都要用電子數(shù)字計(jì)算機(jī)或模擬計(jì)算機(jī)，這是系統(tǒng)工程中十分有效的技術(shù)方法。當(dāng)然，沒(méi)有電子計(jì)算機(jī)，也可以做系統(tǒng)工程工作，比如，我國(guó)著名的“都江堰” 水利工程，就是2000多年前完成的一項(xiàng)很出色的系統(tǒng)工程。因?yàn)橄到y(tǒng)工程的基本概念、觀點(diǎn)并不難了解，有了電子計(jì)算機(jī)這種先進(jìn)的計(jì)算分析、管理控制的工具，就可以使系統(tǒng)工程做得更快、更多、更好。
四、武器系統(tǒng)工程
系統(tǒng)工程在武器系統(tǒng)方面大有用武之地，從小型的戰(zhàn)術(shù)武器，到大型的戰(zhàn)略武器系統(tǒng)，都可以應(yīng)用系統(tǒng)工程的理論概念和科學(xué)方法。實(shí)際上，各種現(xiàn)代化的大型武器系統(tǒng)都離不開(kāi)系統(tǒng)工程。例如：
1.雷達(dá)網(wǎng)
雷達(dá)是對(duì)空監(jiān)視，探測(cè)空中目標(biāo)的方位、航向、速度、距離的無(wú)線電設(shè)備。為了某地區(qū)或整個(gè)國(guó)土的防空任務(wù)，需要建立由許多雷達(dá)站組成的雷達(dá)網(wǎng)。要根據(jù)地形、地理?xiàng)l件，合理布置雷達(dá)站，建立各雷達(dá)站與指揮中心的通訊網(wǎng)，進(jìn)行指揮、管理與控制，處理大量雷達(dá)觀測(cè)數(shù)據(jù)，完成日標(biāo)捕獲、跟蹤、識(shí)別的任務(wù)。
二戰(zhàn)時(shí)期的英國(guó)GCI（地面引導(dǎo)截?fù)衾走_(dá)）雷達(dá)組成的雷達(dá)網(wǎng)
2.預(yù)警網(wǎng)
預(yù)警網(wǎng)也是一種雷達(dá)網(wǎng)，主要用來(lái)預(yù)警敵方導(dǎo)彈武器。在預(yù)警網(wǎng)中一般都采用超遠(yuǎn)程、多功能的雷達(dá)，以便及早地發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，發(fā)出警報(bào)。
莫斯科周邊的反導(dǎo)網(wǎng)
3.“賽其”（SAGE）
這是半自動(dòng)化地面防空系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱(chēng)。它由雷達(dá)網(wǎng)、防空武器網(wǎng)、指揮中心等組成。
地面防空指揮中心根據(jù)來(lái)自雷達(dá)網(wǎng)的情報(bào)，進(jìn)行大量的信息處理和分析判斷，作出戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)決策，指揮殲擊機(jī)、高射炮、地空導(dǎo)彈等，對(duì)入侵的敵機(jī)進(jìn)行攔截，摧毀目標(biāo)。
4.反導(dǎo)彈系統(tǒng)
反導(dǎo)彈系統(tǒng)的任務(wù)是攔截、摧毀入侵的敵方導(dǎo)彈。它由預(yù)警網(wǎng)、反導(dǎo)彈指揮中心、導(dǎo)彈武器系統(tǒng)組成。必須根據(jù)預(yù)警網(wǎng)的情報(bào)，進(jìn)行大量的分析、計(jì)算，在最短時(shí)間內(nèi)作出最優(yōu)決策，指揮我方導(dǎo)彈及時(shí)地、有效地?cái)r截?cái)撤綄?dǎo)彈，這是一種龐大的現(xiàn)代化、自動(dòng)化的武器系統(tǒng)。
A-135反導(dǎo)系統(tǒng)作戰(zhàn)示意圖
由此可見(jiàn)，為了多、快、好、省地建成各種現(xiàn)代化的武器系統(tǒng)，充分發(fā)揮它們的效能，都需要應(yīng)用系統(tǒng)工程的科學(xué)方法和電子計(jì)算機(jī)等信息處理與自動(dòng)控制設(shè)備。
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