论系统工程（系统工程与武器系统）

三、系统工程的方法
在系统工程中，用什么方法来完成总体设计、经营管理等组织管理工作，解决“协调”问题，实现“最优化” 呢？
　　一般来说，系统工程的工作步骤如下：
　　1.确定目标函数
　　如武器系统的战略目标、战术指标；工业企业的产量、质量指标。
　　2.提出可能方案
　　提出达到目标的各种可能的总体方案、规划或策略、技术途径与实施方案。
　　3.建立数学模型
　　根据系统方案，对象特性，环境条件，原始资料，建立系统的数学模型或网络模型，这项工作称为系统的“模型化”。
　　4.进行系统分析
　　应用有关系统分析方法，如运筹学方法，图论方法，根据系统的数学模型、网络模型，利用电子计算机，对系统的战略、战术性能，技术经济指标，运行可靠性，寿命等，进行分析、比较、评价与协调。
　　5.选取最优方案
　　根据系统分析结果，从各种可能的总体方案中，选取最优方案或最优决策，决定相应的技术途径与实施计划。这项工作称为系统的“最优化”。
　　6.系统技术实现
　　将最优的系统总体设计方案或经营管理决策计划付诸实现，进行计划协调与指标协调，落实组织、技术、经济措施，完成规定的任务，达到预定的目标。
　　当然，上述步骤不是死板的。可能需要反复、穿插地进行。如在技术实现中发现问题，就可能要修改目标或方案，重新进行系统分析和计划、指标的协调工作。
　　系统工程的理论方法主要是“运筹学”，是关于“最优化”的数学方法，它包括许多分支，如：
　　1.规划论
　　系统工程中的最优化问题在数学上常可表述成规划问题，即在一定的约束条件下，求某种目标函数的极值（极大值或极小值）。当目标函数达到极值时，相应的规划就是最优的规划。如果约束条件与目标函数都是线性的，称为“线性规划”，应用较广泛。当约束条件或目标函数为非线性的，称为“非线性规划”。
　　2.对策论
　　“对策论”也称为“博奕论”。是用于对抗、竞争的系统工程，寻求最优对策的理论方法。最简单的是“二人零和”对策，即只有“敌、我二方” 参加对抗，一方所失为另一方所得。对策论在军事上研究战略、战术，有重要用途。
　　3.搜索论
　　在某种搜索、探查过程中（如搜索潜艇、探查石油、矿藏等），用来制订最优搜索方案的理论方法，以便用最少的人力、物力、资金和时间，取得最好的搜索效果。
　　4.排队论
　　是关于公共服务系统，如公共电话局、旅馆、食堂、商店、车站等，减少排队拥挤，提高服务质量的系统工程方法。通过对用户、顾客排队规律的统计分析，合理组织服务机构、人员，减少排队长度、等待时间，最大限度地满足用户需要，又使服务系统的效率最高，收益最大。
　　5.库存论
　　这是关于仓库总体设计、经营管理的系统工程方法。研究在什么时间，以多大数量，从什么来源，用什么方式来补充仓库储存的元件、器材、设备，使库存量最优化，既保证供应又不积压浪费，并使仓库运转、维护费用最少。
　　6.决策论
　　这是运筹学的新分支。在系统工程中要做出一项决策，需要根据预定的目标、系统状态、环境条件、运行数据、原始资料等，对各种可能的决策方案，进行战略、战术，技术、经济，社会效果的全面综合分析，比较、评价，从中选取最优决策。其主要内容是统计决策理论。
　　除了上述运筹学方法外，在系统工程中当采用网络模型时（如工艺流程图、信号流程图等），为了进行网络图分析，需要用到各种图论方法。如：
　　1.“PERT”图方法
　　计划评审技术，也称为计划协调技术，是用来组织管理大型科研任务的网络图方法。应用步骤如下：
　　根据研制计划，绘出流程图——PERT网络图，估算每项任务所需时间；进行网络分析，发现问题，采用协调办法。
　　TL——允许任务完成时间，Te——估计最早完成时间，S＝（TL-TL）——允许任务推迟时间。将S＝0的各项任务用双线联接，表示计划中的主要矛盾线，即关键路线，这就是在计划协调过程中主要注意的问题。
　　2.“GERT”图方法
　　称为图解评审技术，这是PERT图的改进和发展，可以用来表示有回路，有随机性，有多个结果的研制计划或生产流程。比如，用于有返工、报废的生产流程。
　　在“北极星”导弹研制中，应用“PERT”图方法，缩短了研制周期，后来，在“民兵”、“潘兴”、“奈基”等导弹研制中也应用了这种方法。在“阿波罗”登月计划中，应用了“GERT”图方法。
　　系统工程的理论方法很多，还在研究发展之中，除上述之外，还有“控制理论”，用来研究系统的动态特性、稳定性等问题；“可靠性理论”，用来研究系统的可靠性，分析可靠性指标，设计最可靠系统。近来，又发展了“大系统理论”，研究各种大系统的分解与协调方法，大系统的静态与动态最优化、稳定化等问题。
　　除了理论方法，系统工程的重要技术工具就是电子计算机。一方面应用上述理论方法时，有许多计算工作要用电子计算机，另一方面，在系统数字仿真，数学模拟和物理模拟中，都要用电子数字计算机或模拟计算机，这是系统工程中十分有效的技术方法。当然，没有电子计算机，也可以做系统工程工作，比如，我国著名的“都江堰” 水利工程，就是2000多年前完成的一项很出色的系统工程。因为系统工程的基本概念、观点并不难了解，有了电子计算机这种先进的计算分析、管理控制的工具，就可以使系统工程做得更快、更多、更好。
四、武器系统工程
　　系统工程在武器系统方面大有用武之地，从小型的战术武器，到大型的战略武器系统，都可以应用系统工程的理论概念和科学方法。实际上，各种现代化的大型武器系统都离不开系统工程。例如：
　　1.雷达网
　　雷达是对空监视，探测空中目标的方位、航向、速度、距离的无线电设备。为了某地区或整个国土的防空任务，需要建立由许多雷达站组成的雷达网。要根据地形、地理条件，合理布置雷达站，建立各雷达站与指挥中心的通讯网，进行指挥、管理与控制，处理大量雷达观测数据，完成日标捕获、跟踪、识别的任务。

二战时期的英国GCI（地面引导截击雷达）雷达组成的雷达网

　　2.预警网
　　预警网也是一种雷达网，主要用来预警敌方导弹武器。在预警网中一般都采用超远程、多功能的雷达，以便及早地发现目标，发出警报。

莫斯科周边的反导网

　　3.“赛其”（SAGE）
　　这是半自动化地面防空系统的简称。它由雷达网、防空武器网、指挥中心等组成。
　　地面防空指挥中心根据来自雷达网的情报，进行大量的信息处理和分析判断，作出战略战术决策，指挥歼击机、高射炮、地空导弹等，对入侵的敌机进行拦截，摧毁目标。
　　4.反导弹系统
　　反导弹系统的任务是拦截、摧毁入侵的敌方导弹。它由预警网、反导弹指挥中心、导弹武器系统组成。必须根据预警网的情报，进行大量的分析、计算，在最短时间内作出最优决策，指挥我方导弹及时地、有效地拦截敌方导弹，这是一种庞大的现代化、自动化的武器系统。

A-135反导系统作战示意图

　　由此可见，为了多、快、好、省地建成各种现代化的武器系统，充分发挥它们的效能，都需要应用系统工程的科学方法和电子计算机等信息处理与自动控制设备。

【作者：涂序彦】