系統(tǒng)工程
——工程項(xiàng)目的總體技術(shù)與管理

曹 松，郭寶柱

（1. 中國航天系統(tǒng)科學(xué)與工程研究院，北京，100048；2. 中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心，北京，100190）

系統(tǒng)工程
——工程項(xiàng)目的總體技術(shù)與管理

曹 松1,2，郭寶柱1

（1. 中國航天系統(tǒng)科學(xué)與工程研究院，北京，100048；2. 中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心，北京，100190）

當(dāng)前在中國工程領(lǐng)域存在系統(tǒng)工程與項(xiàng)目管理概念混淆的問題。從辨析工程的本質(zhì)入手，理清了系統(tǒng)工程的基本概念，分析了系統(tǒng)工程和項(xiàng)目管理之間的區(qū)別與聯(lián)系，提出系統(tǒng)工程是工程項(xiàng)目的技術(shù)總體與管理的觀點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)加強(qiáng)總體及管理的重要性，以保證重大工程項(xiàng)目的成功。

系統(tǒng)工程；系統(tǒng)工程管理；項(xiàng)目管理

0 引 言

系統(tǒng)工程和項(xiàng)目管理起源于第2次世界大戰(zhàn)以后的重大國防和航天工程。隨著 “曼哈頓工程”（Manhattan Project）以及五六十年代北極星導(dǎo)彈計(jì)劃（Polaris Missile Project）和阿波羅工程（Apollo Project）的成功實(shí)施，系統(tǒng)工程和項(xiàng)目管理開始逐步形成獨(dú)立的方法體系，并在實(shí)踐與研究中不斷發(fā)展，成為項(xiàng)目特別是重大高技術(shù)工程項(xiàng)目取得成功的兩大“法寶”。

“工程項(xiàng)目”是指以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜技術(shù)系統(tǒng)為目標(biāo)的研發(fā)項(xiàng)目，例如，人造衛(wèi)星、運(yùn)載火箭、深潛器、新一代戰(zhàn)斗機(jī)，以及超級計(jì)算機(jī)、無人駕駛汽車、智能機(jī)器人及新型手機(jī)等。重大高技術(shù)工程項(xiàng)目實(shí)施的全部努力就在性能、成本、進(jìn)度等制約條件下完成項(xiàng)目目標(biāo)；而系統(tǒng)工程則是從需求出發(fā)研制出能夠在真實(shí)環(huán)境中滿足使用要求的技術(shù)系統(tǒng)。

在中國，系統(tǒng)工程的概念被擴(kuò)展到是對所有系統(tǒng)都有普遍意義的組織管理方法[1]，例如，軍事系統(tǒng)工程、農(nóng)業(yè)系統(tǒng)工程、法制系統(tǒng)工程等[2]。不同領(lǐng)域的專家學(xué)者提出了多種對系統(tǒng)工程的認(rèn)識和觀點(diǎn)。有的學(xué)者認(rèn)為“廣義的解釋是把系統(tǒng)分析作為系統(tǒng)工程的同意語”[3]，或者將系統(tǒng)工程等同于運(yùn)籌學(xué)；有的學(xué)者認(rèn)為系統(tǒng)工程的主攻方向是研究社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的組織管理問題，“系統(tǒng)工程活動是一種決策咨詢活動”[4]；也有的學(xué)者提出了“系統(tǒng)工程科學(xué)”的概念，強(qiáng)調(diào)“系統(tǒng)工程是一個包含從思想、理論、方法論到方法、技術(shù)、應(yīng)用的完整學(xué)科體系”[5]。

特別是“某工作是一項(xiàng)系統(tǒng)工程”已經(jīng)成為一種普遍的說法。這說明在中國系統(tǒng)工程與項(xiàng)目管理這兩個概念經(jīng)常會被混淆。主要表現(xiàn)為系統(tǒng)工程與項(xiàng)目管理的邊界不清晰，從屬關(guān)系不明確，甚至認(rèn)為二者是等同的?；谶@樣的認(rèn)識，在系統(tǒng)工程的研究和實(shí)踐中，經(jīng)常被納入項(xiàng)目管理的工作內(nèi)容，例如，質(zhì)量管理、經(jīng)費(fèi)管理、進(jìn)度管理甚至人力資源管理等。在這種情況下，系統(tǒng)工程所強(qiáng)調(diào)的總體技術(shù)與總體管理工作就被通用的項(xiàng)目管理要求淹沒和削弱了，導(dǎo)致重大高技術(shù)工程項(xiàng)目在組織實(shí)施過程中只重視項(xiàng)目管理而忽略了系統(tǒng)工程，從而面臨失敗的巨大風(fēng)險(xiǎn)。

1 系統(tǒng)工程內(nèi)涵辨析

1.1 從工程的概念出發(fā)辨析系統(tǒng)工程的本質(zhì)

科學(xué)以探索發(fā)現(xiàn)為核心，主要是發(fā)現(xiàn)、探索研究事物運(yùn)動的客觀規(guī)律，是解決“是什么”的問題；技術(shù)意為工藝或技能，以發(fā)明革新為核心，著重解決“怎么做”的問題。

工程是工程師的工作或活動，著重解決“做出了什么”的問題[6]，強(qiáng)調(diào)改造客觀世界的實(shí)際效果[2,6]。技術(shù)是工程活動的基本要素，技術(shù)從知識形態(tài)向?qū)嵨镄螒B(tài)轉(zhuǎn)化的過程就是工程活動。例如，電子與電氣工程、機(jī)械工程、通信工程等均是工程實(shí)踐，是利用技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的工程活動。

重大高技術(shù)工程項(xiàng)目都需要多種專業(yè)技術(shù)的綜合集成，由此在二戰(zhàn)以后系統(tǒng)工程的概念應(yīng)運(yùn)而生。因此，系統(tǒng)工程的基本性質(zhì)首先是工程活動，只不過電子工程、機(jī)械工程或軟件工程等是專業(yè)工程活動，是專業(yè)工程師的工作，而系統(tǒng)工程是系統(tǒng)工程師的工作，是總體技術(shù)的工程活動。從歐洲空間標(biāo)準(zhǔn)化組織（European Coorperation for Space Standardizaton，ECSS）的標(biāo)準(zhǔn)能很清晰地看出系統(tǒng)工程與其他專業(yè)工程技術(shù)之間的關(guān)系（見圖1）。

圖1 ECSS標(biāo)準(zhǔn)樹[7]

幾百年來特別是近代，眾多工程活動的最佳實(shí)踐通過積累、總結(jié)和提升，不斷凝煉為工程活動實(shí)施的有效方法。這些方法與其相關(guān)背景理論、知識、工具等一起構(gòu)建出了完整的知識體系，形成了現(xiàn)代大學(xué)里的各種工程專業(yè)，例如，電子工程專業(yè)、機(jī)械工程專業(yè)、通信工程專業(yè)等，而系統(tǒng)工程則是總體設(shè)計(jì)和總體集成專業(yè)。為了顯性地表征出系統(tǒng)工程的方法本質(zhì)，本文將系統(tǒng)工程表述為系統(tǒng)工程方法。

美國電子工業(yè)協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)EIA 632工作組主席James曾用圖 2[8]來描述各種專業(yè)技術(shù)方法與系統(tǒng)工程方法在工程項(xiàng)目實(shí)施中的關(guān)系。

圖2 EIA632標(biāo)準(zhǔn)中系統(tǒng)工程方法與其他專業(yè)工程方法對比

1.2 從系統(tǒng)工程的發(fā)展演化認(rèn)識系統(tǒng)工程的概念

1.2.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 應(yīng)用SPSS 13.0統(tǒng)計(jì)軟件包，計(jì)量資料用均數(shù)、百分比進(jìn)行描述，組間比較采用t檢驗(yàn)。

從20世紀(jì)50年代開始，國外已經(jīng)開始關(guān)于系統(tǒng)工程概念的討論。1957年出版的《系統(tǒng)工程：大規(guī)模系統(tǒng)設(shè)計(jì)導(dǎo)論》是第1本專門討論系統(tǒng)工程方法的書籍；1962年，霍爾（Arthur Hall）的《系統(tǒng)工程方法論》[9]強(qiáng)調(diào)要把系統(tǒng)工程看作一種解決實(shí)際問題的程序；1969年，霍爾又提出了系統(tǒng)工程的三維形態(tài)分析模型[10]；同年7月，美國空軍頒布了第1個系統(tǒng)工程管理標(biāo)準(zhǔn) MIL-STD-499 （USAF）；1974年經(jīng)過修訂的499A標(biāo)準(zhǔn)正式發(fā)布，它定義系統(tǒng)工程是“一系列邏輯相關(guān)的活動和決策，把使用要求轉(zhuǎn)換為一組系統(tǒng)性能參數(shù)和一個適當(dāng)系統(tǒng)配置”；NASA認(rèn)為“系統(tǒng)工程是設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一個系統(tǒng)并對其進(jìn)行技術(shù)管理、運(yùn)行和退役處置的嚴(yán)格方法（Approach）”[11]；歐洲航天標(biāo)準(zhǔn)化組織將系統(tǒng)工程定義為“一個跨學(xué)科的方法，支配將需求轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的全部技術(shù)工作”[12]；國際系統(tǒng)工程協(xié)會定義系統(tǒng)工程是“成功研制系統(tǒng)的一種跨學(xué)科的方法（Approach）和手段（Means）[13]”。

中國的系統(tǒng)工程起源于國防科技工業(yè)的重大航天工程項(xiàng)目。1962年，中國第1枚自行研制的導(dǎo)彈發(fā)射失利以后，經(jīng)過研究、分析和總結(jié)，形成了“重視總體設(shè)計(jì)”、“充分進(jìn)行地面試驗(yàn)”、“嚴(yán)格執(zhí)行研制程序”等具有重要啟發(fā)意義的寶貴經(jīng)驗(yàn)。此后，主管部門將航天科研機(jī)構(gòu)從“專業(yè)院”改為“型號院”，并在各院建立了“總體設(shè)計(jì)部”。1978年，錢學(xué)森總結(jié)說：“總體設(shè)計(jì)部的實(shí)踐，體現(xiàn)了一種科學(xué)方法，這種科學(xué)方法就是系統(tǒng)工程”[2]。這表明在國外對系統(tǒng)工程概念熱烈討論的同時，中國航天也在工程研制實(shí)踐中逐步形成了中國系統(tǒng)工程的概念。

中國的系統(tǒng)工程方法從需求出發(fā)，綜合多種專業(yè)技術(shù)，通過全壽命周期分析-綜合-試驗(yàn)的反復(fù)迭代過程，開發(fā)出一個滿足使用要求、整體性能優(yōu)化的系統(tǒng)[14]。

1.3 系統(tǒng)工程既是技術(shù)過程也是管理過程

現(xiàn)代幾乎所有人造技術(shù)產(chǎn)品都是多個專業(yè)技術(shù)共同實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)，重大高技術(shù)工程項(xiàng)目更是如此。系統(tǒng)工程方法在所有相關(guān)工程技術(shù)活動中，側(cè)重于對系統(tǒng)總體問題（即系統(tǒng)構(gòu)成要素、結(jié)構(gòu)、環(huán)境，以及信息交換和反饋機(jī)制等）的研究[15]。系統(tǒng)工程方法要求從需求以及系統(tǒng)真實(shí)運(yùn)行環(huán)境的約束條件出發(fā)，通過分析、權(quán)衡和綜合得到系統(tǒng)整體方案，進(jìn)行功能、性能要求分配，經(jīng)過從部件、分系統(tǒng)的逐級研制，系統(tǒng)工程方法進(jìn)行系統(tǒng)集成和系統(tǒng)驗(yàn)證，最終得到滿足用戶需求的系統(tǒng)產(chǎn)品。這就是系統(tǒng)工程的總體技術(shù)活動。

復(fù)雜技術(shù)系統(tǒng)的研發(fā)涉及多個門類的專業(yè)技術(shù)，綜合成千上萬甚至更多的部件和元器件，歷經(jīng)由多個階段組成的壽命周期，需要不同團(tuán)隊(duì)人員的參與和協(xié)作，因此各種工程技術(shù)活動的有序開展，必須通過管理工作的支撐和保證，這是總體技術(shù)工程活動的必然要求，這就是系統(tǒng)工程方法的另一個方面：系統(tǒng)工程管理。系統(tǒng)工程管理包括技術(shù)流程的確定和系統(tǒng)工程管理計(jì)劃，要求管理、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)控制、技術(shù)狀態(tài)控制等。技術(shù)管理是項(xiàng)目管理和技術(shù)團(tuán)隊(duì)之間的紐帶[11]。

綜上可知，系統(tǒng)工程既是技術(shù)過程也是管理過程。以NASA為例，其系統(tǒng)工程手冊[11]定義了17個系統(tǒng)工程過程，其中9個為技術(shù)過程，8個為管理過程；而國際系統(tǒng)工程協(xié)會系統(tǒng)工程手冊[13]則介紹了 14個技術(shù)過程、8個管理過程。

2 系統(tǒng)工程與項(xiàng)目管理的關(guān)系

當(dāng)工程活動，特別是二戰(zhàn)以后規(guī)模龐大、復(fù)雜的工程技術(shù)活動，需要考慮經(jīng)濟(jì)目標(biāo)，對其施加具體的時間、經(jīng)費(fèi)等約束條件的時候，工程活動就變成了以性能指標(biāo)、成本、進(jìn)度三要素優(yōu)化為目標(biāo)的項(xiàng)目活動。

項(xiàng)目是為創(chuàng)造獨(dú)特的產(chǎn)品、服務(wù)或成果而進(jìn)行的階段性工作[16]。項(xiàng)目經(jīng)理是項(xiàng)目的責(zé)任人。項(xiàng)目管理的內(nèi)容包括整合管理、范圍管理、時間管理、成本管理、質(zhì)量管理、人力資源管理、溝通管理、風(fēng)險(xiǎn)管理、采購管理和干系人管理。

工程項(xiàng)目的實(shí)施需要開展兩類工作：一類是項(xiàng)目的計(jì)劃與控制工作，由項(xiàng)目管理人員完成，包括制定項(xiàng)目工作計(jì)劃、控制成本和進(jìn)度、組織與激勵項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)、保證產(chǎn)品質(zhì)量、實(shí)施合同管理、控制項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)等[18]；另一類是工程技術(shù)活動，由各級系統(tǒng)工程師負(fù)責(zé)，包括要求分析、軟硬件設(shè)計(jì)、制造生產(chǎn)、裝配、集成和試驗(yàn)等。

系統(tǒng)工程管理本質(zhì)上是工程項(xiàng)目管理中的技術(shù)管理。項(xiàng)目管理的技術(shù)、進(jìn)度和成本目標(biāo)，是系統(tǒng)工程管理約束條件；系統(tǒng)工程又從技術(shù)層面提出對項(xiàng)目管理提供支持，其關(guān)系如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)工程管理與項(xiàng)目管理的關(guān)系

以系統(tǒng)工程管理與項(xiàng)目管理之間的關(guān)系為基礎(chǔ)，同時綜合考慮系統(tǒng)工程所涉及的技術(shù)總體工作，圖 4描述了系統(tǒng)工程、項(xiàng)目管理與工程項(xiàng)目之間的關(guān)系。

圖4 系統(tǒng)工程、項(xiàng)目管理與項(xiàng)目之間的關(guān)系

在漢語中，“工程”一詞既可以表示“項(xiàng)目”（Project或Program），例如，三峽工程、南水北調(diào)工程、載人航天工程等，也可以表示工程技術(shù)活動（Engineering），例如電子工程、控制工程、機(jī)械工程?！澳彻ぷ魇且豁?xiàng)系統(tǒng)工程”的說法實(shí)際上就是指一項(xiàng)以系統(tǒng)科學(xué)觀點(diǎn)與方法為指導(dǎo)的工程項(xiàng)目，一方面強(qiáng)調(diào)該項(xiàng)工作非常復(fù)雜艱巨，另一方面指出要完成好該項(xiàng)目必須采用系統(tǒng)思維，不僅要從整體出發(fā)考慮問題，而且要處理方方面面的關(guān)系。這里的“系統(tǒng)”強(qiáng)調(diào)項(xiàng)目管理的系統(tǒng)觀點(diǎn)，使管理者以整體的視野去認(rèn)識管理的復(fù)雜性，退后一步審視“大畫面”，從而避免就事論事以及“片面”和“近視”的局部思維方式；在技術(shù)上重視總體設(shè)計(jì)，避免技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，在新技術(shù)不斷涌現(xiàn)的形勢下，持續(xù)提升整體的競爭能力。

但是，將“系統(tǒng)性工程項(xiàng)目”混同于系統(tǒng)工程方法，就會把總體技術(shù)及技術(shù)管理為核心的系統(tǒng)工程方法淹沒在項(xiàng)目管理之中，以至于被忽視。系統(tǒng)工程方法是研制復(fù)雜技術(shù)系統(tǒng)的成功途徑，是工程項(xiàng)目管理的重要組成部分。在國外國防、航天等工業(yè)領(lǐng)域的手冊、指南和標(biāo)準(zhǔn)里，項(xiàng)目管理和系統(tǒng)工程方法兩者都是重要的內(nèi)容，而且相互關(guān)聯(lián)。NASA強(qiáng)調(diào)，應(yīng)自覺將系統(tǒng)工程方法置于項(xiàng)目管理的背景下，在項(xiàng)目各制約因素下實(shí)踐系統(tǒng)工程方法[11]。所有工程項(xiàng)目必須采用嚴(yán)格系統(tǒng)工程方法是美國國防部的強(qiáng)制性政策[19]。系統(tǒng)工程方法幾十年來在工程技術(shù)領(lǐng)域迅速發(fā)展，在軍用和民用領(lǐng)域都取得了很大的成功。中國航天科技工業(yè)管理體制歷經(jīng)調(diào)整變化，研制任務(wù)不斷更新?lián)Q代，而以強(qiáng)調(diào)總體設(shè)計(jì)為核心的系統(tǒng)工程方法一直是中國航天系統(tǒng)研制與管理實(shí)踐不變的主旋律，是航天彈、箭、星、船等成功發(fā)射的保證。

3 結(jié)束語

目前，中國已經(jīng)確立了建設(shè)世界科技強(qiáng)國的宏偉目標(biāo)，一系列對國家安全、國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技進(jìn)步具有深遠(yuǎn)影響的重大科技專項(xiàng)和重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃正在組織實(shí)施。面對現(xiàn)代大型高科技工程項(xiàng)目的技術(shù)復(fù)雜性和風(fēng)險(xiǎn)日益增加的挑戰(zhàn)，系統(tǒng)工程是保障項(xiàng)目成功的重要方法。

明確系統(tǒng)工程與項(xiàng)目管理的關(guān)系，特別是強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)工程方法所代表的總體技術(shù)及總體管理的重要性，使其不被淹沒于通用的項(xiàng)目管理要求之中，促進(jìn)系統(tǒng)工程與項(xiàng)目管理兩種方法體系在研究與實(shí)踐中的有機(jī)結(jié)合，對國家重大專項(xiàng)工程項(xiàng)目的成功和現(xiàn)代化發(fā)展具有重要的意義。

[1]錢學(xué)森, 許國志, 王壽云. 組織管理的技術(shù)——系統(tǒng)工程[N]. 文匯報(bào), 1978-09-27(6).

[2]錢學(xué)森. 論系統(tǒng)工程[M]. 長沙：湖南科學(xué)技術(shù)出版社, 1988.

[3]許國志, 顧基發(fā), 車宏安. 系統(tǒng)科學(xué)[M]. 上海: 上?？萍汲霭嫔? 2000.

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[5]薛惠鋒, 張駿. 現(xiàn)代系統(tǒng)工程導(dǎo)論[M]. 北京: 國防工業(yè)出版社, 2006.

[6]白春禮. 創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略靠什么支撐？——從科學(xué)、技術(shù)、工程的概念說起[N]. 光明日報(bào), 2014-5-15(16).

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[15]林益明, 袁俊剛. 系統(tǒng)工程內(nèi)涵、過程及框架探討[J]. 航天器工程, 2009, 18(1): 8-12.

[16]項(xiàng)目管理協(xié)會. 項(xiàng)目管理知識體系指南（第5版）[M]. 許江林, 等譯.北京: 電子工業(yè)出版社, 2013.

Systems Engineering: System Integration & Technical Management in Engineering Projects

Cao Song1,2, Guo Bao-zhu1
(1. China Aerospace Academy for Systems Science and Engineering, Beijing, 100048；2. National Space Science Center, Chinese Academy of Sciences, Beijing, 100190)

The concept of systems engineering based on the essence of engineering is clarified, the difference and relation between systems engineering and project management are analyzed, and it is concluded that systems engineering is the system design, integration and the technical management in engineering projects. This paper pays emphasis on the importance of systems engineering approach for the successful realization of a major engineering project.

Systems engineering; Systems engineering management; Project management

V57

A

1004-7182(2017)01-0001-04

10.7654/j.issn.1004-7182.20170101

2016-01-09；

2016-01-13

曹 松（1977-），男，博士研究生，副研究員，主要研究方向?yàn)榭臻g科學(xué)戰(zhàn)略研究、項(xiàng)目管理與系統(tǒng)工程