电子系统工程简介

电子系统工程的最初应用，可以追溯到20世纪初对商用电话通信网络的研究，其中较著名的是电信工程师对电话排队问题的研究。系统工程概念的具体化，是从1930年美国无线电公司在研制电视广播系统时开始的。

1940年美国贝尔电话公司在发展微波通信网时，正式采用系统工程这一名词，应用了一套系统工程的方法，并按时间顺序把工作划分为规划、研究、研制、工程应用和通用工程等五个阶段。在第二次世界大战中出现了运筹学，英国首先用它来确定防空雷达的配置和潜艇搜索。

50～60年代，一些大型电子信息系统和航天测控系统的研究，大大推进了系统工程的发展。

从1961年起，美国应用系统工程的方法，完成了历时11年的“阿波罗”号登月计划，使系统工程进入了比较成熟的阶段。

建造一个复杂的大型电子系统，分阶段有计划地进行是十分重要的。在工程的不同阶段，采取合适的分析、优化、评价和决策方法，就能以最小的风险和很高的效率达到预定的目标。一般说来，电子系统工程可以分为七个阶段。

①系统规划：对现有系统进行分析研究，并根据较长远的需要和技术发展的前景而制定出带战略性的技术发展规划。

②系统计划：按严密的计划把各项工作组织起来，互相协调以保证整个系统的实现。它包括提出整个系统的范围和基本要求，总的进度计划等。

③系统设计：它是电子系统工程的中心环节，要对一个拟建的大型电子系统的技术经济指标和使用效率进行论证，其中系统的总体设计十分重要。

总体设计过程可以分为几个阶段。首先是提出系统的任务和要求。在此基础上进行系统的可行性论证，提出方案设想，选择设计参数；通过仿真研究制定总体技术方案，进行系统功能设计，提出总体框图和全系统流程图。随后根据总体方案的要求，提出分系统的技术要求和分系统之间的对接技术要求。

从系统的全局来看，对于由计算机、通信系统、信息获取处理设备和控制分系统所组成的大型电子系统，各种设备和分系统的互连方式，比单项设备和分系统的工作方式和特性更为重要。

因此,在总体设计过程中,在系统内部制定严格的标准和各种接口约定，实现各种软件和硬件资源的共享是十分重要的。大型复杂电子系统的设计往往是一个反复精化的过程。

④系统实现：指研制和生产活动，其中包括进行系统的技术设计和制造结果的分析和评价；进行生产过程的质量控制，确定系统工艺规程等。

⑤系统实验：在外场的实际使用条件下或可控制的外部环境中进行全系统的运行试验，对系统的总体使用性能进行评价，培养系统操作人员。

⑥系统运行：把系统移交给使用部门使用，其中包括制定严格的使用维护制度，对系统运行维护的结果进行分析和评价，提供改进系统需要的信息。

⑦系统改进：根据系统运行中存在的问题和技术发展、功能扩充而进行的技术改造工作。

电子系统工程 - 系统方法

在长期的工程实践中形成和发展起来的各种定量化系统方法，是保证系统全局取得成功的重要手段。在电子系统工程中，常用的方法或技术有预测法、系统评价法、决策分析、模型化与仿真技术、管理技术等。模型化和仿真技术是电子系统工程最重要的方法。大型电子系统由于其组成、信息关系的复杂性和包含着人的决策过程，往往只能通过仿真来研究系统全局的动态行为。系统评价是根据评价的目标对评价对象的功能、特性和效果进行科学的测定，并把测定结果变换成价值，作为领导者决策的参考。大型电子系统的评价，一般是通过在计算机上建立各种评价模型并进行仿真来完成的。计划评审法(PERT)和关键路径法 (CPM)作为科学管理方法在电子系统工程中获得了广泛的应用。在电子系统工程中，可靠性设计和可靠性评价也是十分重要的课题。

电子系统工程 - 理论

运筹学和信息论是电子系统工程的主要理论基础。运筹学是各种优化法的基础，其中主要有规划论、决策论、排队论、库存论、分配论、网络理论等。信息论是信息（信号）检测、编码、传输、处理、识别的基础。

电子系统工程 - 应用

电子系统的规划、设计和使用，一般受到经济、技术、时间、资源、环境等多种因素的制约。在这些条件下，如何制造出满足要求的优化电子系统，是电子系统工程要解决的问题。例如，仿真和评价技术可以用于电子系统的综合评价，系统或某个功能部件有效性的评价，系统各部分和它们之间的相互作用对系统总体性能影响的研究,设计方案的评价和选择,系统在各种对抗条件下的有效性的评价，系统在随机输入条件下的响应行为，系统的人-机特性评价和人-机功能分配等。

优化是电子系统工程的重要概念和主要方法，它可以用来解决总体动态信息过程的优化，如具有最小反应时间的系统设计，具有最小信息延迟和最大吞吐能力的系统信息流程,网络中的路径选择和流程控制等。

此外,优化法还可用来解决防空雷达、通信交换中心、网络节点、测控站的合理布局，目标威胁估计和火力分配，武器系统满足作战要求所必需的最低限度的弹药储备量和电子战中的对策等问题。

在电子系统工程中，传输网络、交通管制、数据处理、兵器射击都可以看作是随机服务系统。排队论可以用来提高服务系统的工作能力，得到良好的运行效果。2100433B

电子系统规模巨大，由多个分系统、多种电子设备组成，并在一个广阔的空间完成信息采集、传递、处理、分析和控制等任务。这种系统的工作好坏可能对国家和社会的政治、经济、军事和科学技术工作有较大的影响。因此,在系统总体,各分系统和各设备的关系，系统同外界政治、经济、军事和科技的关系等方面的研究设计中，要重视系统工程方法，以实现最优的电子系统。常用的方法有决策分析、系统仿真和计划评审技术。

决策分析在研究设计电子系统的过程中,从不同的作法和方案中挑选最优者。过去的直观经验决策，主要是根据决策者的经验、阅历、知识和推理判断能力，而现代的科学系统决策则运用在第二次世界大战中发展起来的运筹学的思想和方法，以优化理论为指导，定量地进行分析，使决策由“艺术”上升为科学。

评价一种决策（或称选择）的优劣，可以用决策问题的目标函数加以描述。根据目标是单一的还是多重的，每种决策是否有明确的结果或是明确的概率，可把决策问题分成许多不同的类型（见电子系统工程理论）。 　对于比较复杂的决策问题,用“决策树”（图1）有助于得出清晰的结果。决策树是一种有根分支网络，反映每作出一种选择所产生的种种后果。这种选择可以是多层次的，例如，某一电子系统为了达到某个目的，系统技术要求可以有几种不同的组合。对于每组技术要求，又可设计出几种不同的实现方案，对应于每一方案，又可选用不同的设备配置等。分析比较每一分支在技术、经济或其他方面的优劣，就可以找出最好的方案。

系统仿真　在电子系统的方案论证、设计和试验的各个阶段都要采用这种技术。为了仿真，首先需要建立系统的模型。所谓模型，就是对客观存在的系统的某种抽象，对所研究的问题来说，它和实际系统具有相同的或类似的特性，因而这种研究可转为对简化模型的研究。如果用数学方程来描述系统中有意义的物理量的相互关系，则称这组方程为系统的数学模型。所研究的量是连续的或是离散的，则构成连续的或离散的模型；所研究的事件是确定的或是有概率的，则构成确定模型或统计模型；所研究的过程是静态的或是动态的，则构成静态模型或动态模型等。

模拟电子计算机技术为连续系统仿真提供了有力的工具,它能直接反映系统结构,人们对它的输出形式比较习惯,解题速度相当快,因而在50年代得到了广泛应用。但是，它的精度不高。数字电子计算机在软件和硬件技术上发展很快，自60年代起已逐渐取代了模拟电子计算机，而用于连续系统和各种其他模型的模拟。根据所研究的系统的数学模型，可用适当的高级语言,如FORTRAN，PASCAL等编写仿真程序。70年代以来，发展了一些专用的仿真语言,如离散系统仿真用的GPSS与SIMSCRIPT等语言，连续系统用的MIMIC等语言。

计划评审技术　电子系统涉及到各种各样的电子设备和各种支援设施的研究、设计、安装和试验，牵涉到很多不同的研制部门。为了使整个工程协调地进行，采用计划评审技术(PERT)，即可用最短的时间和最少的投资完成预定的任务。

计划评审技术利用网络模型对整个工程项目进行规划和控制，能作到统筹兼顾，协调一致。

计划网络图由三个基本要素组成：作业、完成作业所需时间和表示作业起始或结束的时间分界点──事项。在计划网络图中，前两项用线段表示，事项用结点表示。这样,按照系统的研制过程画出的网络图（图2）叫作计划评审技术网络。 　根据网络图上所标出的每项作业所需的时间，很容易找出哪些作业是影响全局的关键性作业，哪些作业可以放宽进度，以节约人力和物力。从某个事项到某个事项如有多条路径时，必有一条所需时间最长，这条路径叫作关键路径，应尽可能增加人力、物力，以缩短关键路径,并对其他路径以关键路径作参考进行统筹调整,尽可能缩短整个工程的进度。

前言

第一章 系统工程概述

第一节 系统工程的产生、发展及应用

第二节 系统工程的研究对象

第三节 系统工程的概念与特点

第四节 系统工程的应用领域

思考题

第二章 系统工程方法论

第一节 系统工程的基本工作过程

第二节 系统分析原理

第三节 创新思维与方案创造技术

第四节 系统工程方法论的新发展

思考题

第三章 系统模型与模型化

第一节 系统模型与模型化概述

第二节 系统结构模型化技术

第三节 主成分分析及聚类分析

第四节 状态空间模型

第五节 系统工程模型技术的新进展

思考与练习题

第四章 系统仿真及系统动力学方法

第一节 系统仿真概述

第二节 系统动力学结构模型化原理

第三节 基本反馈回路的DYNAMO仿真分析

第四节 DYNAMO函数

第五节 Vensim_PLE仿真软件使用简介

思考与练习题

第五章 系统评价方法

第一节 系统评价原理

第二节 关联矩阵法

第三节 层次分析法

第四节 模糊综合评判法

思考与练习题

第六章 决策分析方法

第一节 管理决策概述

第二节 风险型决策分析

第三节 冲突分析

思考与练习题

第七章 战略研究与管理

第一节 战略研究与管理概述

第二节 战略研究方法论

第三节 企业战略管理面临的挑战

第四节 战略管理的发展趋势

思考题

第八章 系统工程应用实例

实例一 技术引进及其消化吸收的系统分析

实例二 CH公司外购玻壳进厂入库搬运路线方案分析

实例三 某地区能源重化工科技发展规划研究

实例四 基于实物期权的ERP不确定性投资决策分析

实例五 某台资电子加工企业生产能力扩充决策分析

主要参考文献 2100433B

2020年10月，中国电子系统工程第四建设有限公司北京生物制品研究所新冠病毒疫苗车间项目团队被国有资产监督管理委员会表彰为”中央企业抗击新冠肺炎疫情先进集体“。

2021年4月，中国电子系统工程第四建设有限公司北京生物制品研究所新冠病毒疫苗车间项目部入选2021年全国工人先锋号拟表彰集体。