工程系统与系统工程

工程系统与系统工程

工程系统与系统工程 工程系统与系统工程 栾恩杰1，陈红涛2，赵 滟2，胡良元2 （1. 国家国防科工局，北京 100048； 2. 中国航天系统科学与工程研究院，北京 100037） 摘 要：从工程本体论出发，讨论系统工程这种“组织管理的方法”如何保障工程的顺利开展、如何保障工程系统的设计建造过程、如何确保工程目标的实现。着重讨论两个密切相关又容易混淆的概念：工程系统与系统工程。“工程系统”是指具体的某个工程及其产出物，并且该工程具有系统性；而“系统工程”不是工程系统本身，而是工程系统设计建造的方法及过程，两者统一于工程的进行过程之中，是实现工程目标的两个支柱。简要介绍了系统工程的新进展——基于模型的系统工程。 关键词：工程；工程系统；系统工程；基于模型的系统工程 引言 工程是人类的一项创造性实践活动，是人类为了改善自身生存、生活条件，根据当时对自然规律的认识而进行的一项物化劳动过程［1］5。一个完整的工程应当包括工程活动的全过程和工程活动的成果，工程过程和工程结果不可分离，最后的成果和产物是工程过程的组成部分［2］90。如何保障工程过程的顺利开展，得到符合人的要求的工程结果，则需要系统工程这一方法的保障。 1 工程系统与系统工程的概念辨析 工程系统和系统工程是容

易混淆的概念，需要对二者的概念进行明晰地区分。 1.1 工程系统的定义及特征 从三元论的观点看，科学、技术、工程是分不开的。科学技术是工程的支撑，同时也限制工程。当前科学技术与工程的发展，已经呈现出科学、技术、工程“无首尾逻辑”的局面［3］324。从科学、技术、工程的关系来看，工程具有以下特点。 1.1.1 工程的特点 1）工程必须关注结果和目标的实现 工程都有目标、指标、方案、投入、完成时间等具体内容和要求，而这些都应当是可实现、可检查、可验证的，而不是用诸如“应有好的质量、美观的设计、耐用的品质、安全放心”等描述性语句来表达。同样，也不能在一个具体的工程项目中开展探索研究，在工程阶段不允许“摸着石头过河”。 2）现代工程是多学科跨领域的科学技术复合体 工程是技术的组合性应用。如航天的运载火箭，就其动力而言，不论是固体推进，还是液体推进，都属于化工范畴；使火箭产生有效推力和有目的行为的，是其控制系统和相应的阀门、管路、传感器、执行机构，这些属于信息与控制范畴；火箭的最大部分是有极高的特殊要求的各种容器，如推进剂贮箱、各种高压的气体贮箱等，又属于材料、工艺、机械范畴。因此，火箭是一个综合体，是跨专业、跨学科综合的系统性成果。 3）重大工程必须有必要条件说明 重大工程的跨学科特性，要求我们跨出具体学科的视角，在确定一个工程的时候，一定要询问与它相关的技术准备的怎么样

了，这是工程确立的“必要条件说明”。比如现在有学者在谈论人类移居火星，要把火星变成适宜人类居住的星球，这是非常诱人的计划。但我们不能违背工程的特点——“必要条件说明”去决策。一旦讲到“工程”，如果没有经过“必要条件说明”就开展工程实践，则必然会碰壁。这种轰轰烈烈上马，凄凄惨惨收场的工程并不少见。 4）工程需建立责任制与问责机制 工程项目必须建立责任制，工程项目的责任制建设也与工程结构一样是一个树形结构，每个人都在责任体系中占有一个相应的位置。工程需要问责机制，所谓问责就是对工程所确定的那些具体内容进行全面审计、审查并进行补充完善的过程。工程必须有具体的时间表和明确的路线图，而且必须要在定义和说明的共识下完成这些目标，否则要问责。我国航天“定位准确，机理清楚，问题复现，措施有效，举一反三”的技术归零五条标准和“过程清楚，责任明确，措施落实，严肃处理，完善规章”的管理归零五条标准充分体现了工程的问责，共同构成了航天质量的责任制和问责机制，并作为标准在我国军工行业得到了推广应用，同时在2015年被国际标准化组织采纳为国际标准ISO 18238 Space systems－Closed Loop Problem Solving Management（航天质量问题归零）。 5）工程必须关注全寿命周期 工程不仅要关注建造过程，更要关注之前的设计过程、论证过程，以及工程完工之后的运行、保障甚至退役处置工作。工程首先要设计出来，

设计方案决定了建造过程；工程交付用户后，需要持续的维修保障工作，以使工程系统恢复、保持其良好的状态，持续为用户提供价值，所以工程必须注重维修保障工作，同时保障性需要在前期的设计中予以充分关注，并和功能性特征一并考虑、协调，在设计方案中体现出来。对于某些特殊的工程，还要注重退役处置、报废的工作，如卫星在寿命期满后要合理处置，避免其变成太空垃圾、空间碎片，核电站的退役处置也要关注核燃料的污染问题。 6）工程必须重视对自然环境和经济社会的影响 任何一项工程，特别是重大工程，一定会面临机会成本的权衡。工程总处于特定的自然和社会环境中，工程所用的原材料，来自特定的环境（自然环境）；工程的设计过程、建造过程，是对周围环境的适应和改造；工程的产出物要交付给用户，放在用户的业务流程中运行，处于用户的环境中。因此，在工程的全寿命周期，都必须充分地考虑环境条件的支持和制约作用，关注工程对自然资源的耗费，开展工程的伴生物分析，履行工程的社会责任。 1.1.2 工程系统的定义 工程系统是为了实现集成创新和建构等功能，由各种“技术要素”和诸多“非技术要素”按照特定目标及功能要求所形成的完整的集成系统［2］74。从工程哲学的视角来看，工程活动的核心是构建出一个新的存在物。工程活动中所采用（集成）的各种技术始终围绕着一个新的存在物展开，所以构建新的存在物是工程活动的基本标志。

简言之，工程系统是工程的成果、产出物、交付物，是能够为社会、为用户带来益处的人工创造物。例如卫星工程，经过策划、论证、设计、建造、在轨测试，最后交付给用户的是一个符合设计要求、可以持续提供天基信息服务的卫星系统，这就是卫星工程的成果、产出物、交付物。 工程系统之所以称为系统，是因为这一工程由许多部分组成，而且这些组成部分并不是各自独立的，它们之间具有紧密的关联性，即整个工程具有系统性。所有的组成部分构成了工程系统，这些组成部分包括各个系统及其部件，建造过程中的所有环节，工程所需要的各种资源，以及确保工程顺利实施的支持系统。从最终结果来看，工程系统是最终交付给工程需求者的客观存在物。工程系统具有整体性和层次性、统一性和协同性、目标一致性、匹配性等特征。 1.2 工程系统设计建造及运行的方法——系统工程 随着人们建造的工程系统越来越复杂、体系化更强，要求人们必须全面考虑建造过程中的各种影响因素，提前规划工程进展中遇到的各种问题，协调来自各单位的工程参与者，统筹考虑工程项目的质量、进度、成本问题。正如钱学森所说，“导弹武器系统是现代最复杂的工程系统之一，要靠成千上万人的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面临的基本问题是：怎样把比较笼统的初始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一个

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库工程系统与系统工程在线全文阅读。