第1章绪论

1.1机械发展的历史分期

1.1.1古代(公元前5000年左右至欧洲文艺复兴)

1.1.2近代(文艺复兴至第二次工业革命结束)

1.1.3当代(19世纪末的新物理学革命以来)

1.2自然、社会、科学和技术间的几个重要关系

1.2.1第一个重要关系： 社会、科技和自然

1.2.2第二个重要关系： 科技发展背后的推动力

1.2.3第三个重要关系： 经济、科技的发展和整个社会的发展、变革密不可分

1.2.4第四个重要关系： 自然科学基础与相关科技领域的作用

1.3关于技术革命和工业革命

1.3.1几种革命的概念与关系

1.3.2关于第三次工业革命的提法

1.4为什么要学习一些科技发展史？

1.4.1扩大知识面要从横向和纵向两个方向进行

1.4.2回溯历史，了解自然、社会和科技之间的关系

1.4.3回溯历史，激发创新精神

1.5关于机械工程学科

参考文献

第2章古代机械的发展

2.1概述

2.1.1古代人类使用工具的三个时代

2.1.2古代机械发展的三个主要区域

2.1.3中国的辉煌与落伍

2.1.4欧洲发展中的曲折

2.2各种古代机械发展简介

2.2.1简单机械

2.2.2冶炼设备

2.2.3舟与车

2.2.4农业机械

2.2.5纺织机械

2.2.6计时器与天文仪器

2.2.7起重运输机械

2.2.8兵器

2.2.9礼仪与娱乐性机械

2.2.10各种机构与传动

2.3古代的机械制造技术

2.3.1铸造技术

2.3.2锻造和其他压力加工技术

2.3.3焊接技术

2.3.4切削加工技术

2.3.5热处理技术

2.4关于古代机械的几个问题

2.4.1古代机械的动力

2.4.2依靠直觉和灵感的巧妙创造

2.4.3古代与现代相通

2.4.4关于中国古代科技的两个深层次问题

参考文献

第3章工业革命前欧洲社会和科技的进步

3.1文艺复兴至工业革命期间的社会发展

3.1.1资本主义生产方式的出现

3.1.2地理大发现

3.1.3文艺复兴运动

3.1.4宗教改革运动

3.1.5启蒙运动

3.1.6资产阶级革命

3.2文艺复兴至工业革命前欧洲的机械科学技术

3.2.1列奥纳多·达·芬奇

3.2.2工业革命前力学、机械理论的若干进展

3.2.3工业革命前的机械技术

3.3经典力学的创立和发展

3.3.1天文学的突破和科学精神的解放

3.3.2经典力学创立之前的理论准备

3.3.3经典力学的创立

3.3.4经典力学的局限性

3.4微积分理论与微分方程理论的建立

3.4.1微积分理论的建立

3.4.2微分方程理论的建立和发展

参考文献

第4章第一次工业革命

4.1第一次工业革命发展概况

4.1.1英国发生工业革命的背景

4.1.2第一次工业革命概述

4.2蒸汽机的发明和交通运输革命

4.2.1蒸汽机发明的漫长过程

4.2.2瓦特的贡献

4.2.3瓦特——优秀的创新型人才

4.2.4蒸汽机发明的划时代意义

4.2.5铁路时代

4.2.6蒸汽远洋轮船

4.2.7交通运输革命的重要意义

4.3第一次工业革命中的机械发明

4.3.1蒸汽动力的广泛应用

4.3.2纺织和缝纫机械

4.3.3工程机械与矿山机械

4.3.4农业机械

4.3.5制冷机械

4.3.6流体机械

4.3.7武器

4.3.8信息机械

4.4近代机械制造业的诞生和早期发展

4.4.1瓦特时代机械加工的状况

4.4.2机床的改进和发明

4.4.3互换性生产的出现

4.4.4标准化的开端

4.5永动机问题的理论解决

参考文献

第5章第二次工业革命

5.1第二次工业革命发展概况

5.1.1第二次工业革命的历史背景

5.1.2电气时代

5.1.3钢铁时代

5.1.4第二次工业革命期间机械发展概况

5.1.5第二次工业革命的特点

5.2内燃机的发明和新的交通运输革命

5.2.1内燃机的发明和进步

5.2.2汽车的发明和早期发展

5.2.3飞机的发明和早期发展

5.2.4交通工具方面的其他变革

5.3第二次工业革命期间的机械发明

5.3.1动力机械

5.3.2矿山机械

5.3.3工程机械

5.3.4泵和压缩机

5.3.5信息机械

5.3.6武器

5.3.7其他机械

5.4第二次工业革命期间的机械制造业

5.4.1机床的发展

5.4.2刀具材料的进步和切削速度的提高

5.4.3测量水平的提高

5.4.4泰勒的科学管理制度

5.4.5福特首创的大批量生产模式

5.4.6标准化、系列化的发展

5.5机械发展的若干趋势

5.5.1机械和运载工具的高速化和大功率化

5.5.2机械的精密化

5.5.3机械的轻量化

5.5.4机械的半自动化

参考文献

第6章工业革命期间数学和力学的进一步发展

6.1与机械工程密切相关的数学领域的进展

6.1.1变分法

6.1.2微分几何

6.1.3线性代数

6.1.4概率论

6.1.5图论

6.2力学学科的进一步发展

6.2.1分析力学

6.2.2弹性力学

6.2.3塑性力学

6.2.4材料力学

6.2.5振动理论

6.2.6流体力学

6.2.7小结： 力学与数学的关系

参考文献

第7章近代机械工程学科的诞生和发展

7.1机械工程学科的诞生

7.1.1机构学的诞生

7.1.2法国的理论运动学研究

7.1.3机械工程师学会的成立

7.2近代机构学学科的发展

7.2.1机构学的德国学派和俄苏学派

7.2.2连杆机构的应用和理论

7.2.3凸轮机构的演进、分析与设计

7.3机械振动理论与应用的发展

7.4近代的机械动力学

7.4.1机械动力学分析方法的形成

7.4.2转子动力学研究的起步

7.4.3关于机构动力平衡的研究

7.5机械传动与液压传动的演进

7.5.1机械传动的演进

7.5.2流体传动的出现和发展

7.6近代的机械设计学科

7.6.1古代和近代机械设计发展的几个阶段

7.6.2图纸设计法出现

7.6.3机械设计从应用力学中独立出来

7.6.4近代的机械结构强度学

7.6.5主要机械零件设计方法的形成

7.7近代的机械制造学科

7.7.1概述

7.7.2关于金属切削理论的研究

7.7.3机械加工精度理论

参考文献

第8章第三次技术革命概貌

8.1第三次技术革命的科学基础

8.1.1新的物理学革命

8.1.2信息论、控制论和系统论的诞生

8.1.3非线性科学的诞生和发展

8.2第三次技术革命的背景和概貌

8.2.1第二次世界大战对新技术革命的催生作用

8.2.2战后世界形成了有利于经济和科技发展的环境

8.2.3第三次技术革命的概貌

8.2.4第三次技术革命的特点

8.2.5第三次技术革命的影响

8.3第三次技术革命的主要内容

8.3.1航天事业

8.3.2生物技术

8.3.3海洋工程技术

8.3.4新能源技术

8.4信息技术

8.4.1微电子技术

8.4.2电子计算机技术

8.4.3人工智能

8.4.4信号分析

8.4.5网络技术

8.4.6传感技术

8.5新材料技术

8.5.1新材料作用重大

8.5.2各种新材料的发展

8.6与机械工程相关的数学、力学的新进步

8.6.1数值计算方法的巨大进步

8.6.2振动理论的新进展

8.6.3多体动力学的诞生

参考文献

第9章第三次技术革命中的机械工程概述

9.1新时期的机械工程概述

9.1.1新时期推动机械工程发展的四大因素

9.1.2新时期机械工程的全面大发展

9.2新时期机械产品发展的总趋向

9.2.1机械和运载工具进一步的高速化和大功率化

9.2.2对机械的精密化要求提高到更高的水平

9.2.3对机械的可靠性要求提高到更高的水平

9.2.4对机械和运载工具轻量化的要求更为迫切

9.2.5追求产品的性能价格比

9.2.6降低机器对环境的不良影响

9.2.7机器应安全、舒适、怡人

9.2.8产品的多样化与个性化

9.3新时期机械的重大发明与改进

9.3.1机电一体化产品

9.3.2机器人

9.3.3高速铁路车辆

9.3.4大型工程机械

9.3.5信息机械

9.3.6动力机械

9.3.7纺织机械

9.3.8农业机械

9.4机械制造业几个重点领域的迅速发展

9.4.1汽车工业

9.4.2航空航天工业

9.4.3大型发电设备制造业

9.4.4IC制造业

9.4.5机床制造业

9.5关于复杂机电系统

参考文献

第10章新时期机械学理论的发展

10.1机构学

10.1.1机构学的美国学派

10.1.2现代机构学的进展： 机构运动学

10.1.3现代机构学的进展： 新的机构类型

10.1.4现代机构学的进展： 机构动力学

10.1.5机构学在中国的发展简介

10.2机械传动学

10.2.1齿轮强度计算标准的建立

10.2.2齿轮动力学与减振降噪的研究

10.2.3啮合理论研究的新进展

10.2.4新型啮合传动的发展

10.2.5其他机械传动

10.2.6机械传动的信息化和智能化

10.3机器人学

10.3.1机器人机构学

10.3.2机器人动力学

10.4机械动力学

10.4.1新时期机械动力学发展概述

10.4.2机械动力学分析模型

10.4.3动力学建模的精细化

10.4.4动力学分析与仿真的发展

10.4.5机械动力学在横向形成几个分支领域

10.5机械强度学

10.5.1疲劳设计方法的建立

10.5.2断裂力学的发展

10.5.3智能结构与健康监测

10.6摩擦学

10.6.1近代关于摩擦、磨损和润滑的研究

10.6.2当代的摩擦学研究

10.7微机械学

10.7.1MEMS的技术革命历程

10.7.2MEMS的应用前景

10.7.3关于微机械系统的研究

10.8流体传动与控制

参考文献

第11章新时期机械设计的全新面貌

11.1新时期机械设计概述

11.1.1新时期机械设计的全面大发展

11.1.2设计理论和方法学

11.2机械创新设计的理论和方法

11.2.1创造学在美国的诞生和发展

11.2.2苏联的TRIZ理论和方法

11.2.3机械创新设计

11.2.4反求设计

11.2.5仿生设计

11.3计算机图形学和计算机辅助设计

11.3.1计算机图形学

11.3.2计算机辅助设计

11.4保证产品主要性能的现代设计方法

11.4.1优化设计

11.4.2可靠性设计

11.4.3保值设计

11.5动态设计与振动控制

11.5.1静态设计与动态设计

11.5.2动态设计方法的发展

11.5.3振动控制技术的发展

11.6其他现代设计方法

11.6.1价值工程

11.6.2工业设计与人机工程

参考文献

第12章新时期机械制造的全新面貌

12.1新时期机械制造概述

12.1.1新时期对机械制造技术提出的新挑战

12.1.2新时期机械制造技术发展的总趋向

12.2自动化——先进制造技术发展的主线

12.2.1数控加工和数控机床的诞生和发展

12.2.2工艺编制技术的进步

12.2.3CAD/CAPP/CAM的集成

12.2.4柔性制造系统

12.2.5机器人在制造中的应用

12.3切削加工技术的进步

12.3.1刀具材料的新进步

12.3.2高速切削技术

12.3.3精密与超精密加工技术

12.3.4难加工材料的加工技术

12.3.5干式加工技术

12.3.6关于加工振动控制的理论与实践

12.3.7与切削加工的进步相适应的机床技术

12.4特殊表面的加工技术

12.4.1自由曲面加工

12.4.2螺旋锥齿轮齿面的加工

12.5特种加工技术的出现和发展

12.5.1电火花加工

12.5.2电化学加工

12.5.3超声波加工

12.5.4高能束流加工

12.5.5水射流加工

12.6增量制造技术

12.6.1快速原型技术

12.6.23D打印技术

12.7绿色制造技术

12.7.1绿色制造——从认识到行动

12.7.2绿色制造技术的内容

12.7.3再制造技术

12.8企业活动的信息化、智能化和网络化

12.8.1计算机集成制造系统

12.8.2制造活动的网络化

参考文献

第13章毛坯生产技术的历史发展

13.1铸造技术的历史发展

13.1.1工业革命期间铸造技术的进步

13.1.2新技术革命中的现代铸造技术

13.2压力加工技术的历史发展

13.2.1锻造

13.2.2轧制

13.2.3冲压

13.2.4挤压

13.2.5冷锻

13.2.6旋压

13.3焊接技术的历史发展

13.3.119世纪焊接技术的发展

13.3.220世纪上半叶焊接技术的发展

13.3.3第三次技术革命中的焊接技术

13.4其他毛坯成形方法和热处理技术的历史发展

13.4.1爆炸成形

13.4.2粉末冶金

13.4.3塑料成形

13.4.4热处理技术

参考文献

第14章近代的高等机械工程教育

14.1近代工程教育的诞生和发展(19世纪)

14.1.1英国： 走向落伍

14.1.2法国： 近代机械工程教育的先锋

14.1.3德国： 建立现代大学，领先机械科技

14.1.4美国： 工程教育的崛起

14.2近代工程教育的发展(20世纪)

14.2.1苏联： 专才教育的极端化

14.2.2前所未有的知识难民潮

14.2.3美国成为当代科学技术和工程教育的中心

14.3近代的两种工程教育模式

14.3.1通才教育和专才教育的基本概念

14.3.2实例对比

14.3.3两种教育模式的区别和选择

参考文献

第15章近当代中国的机械工程

15.1洋务运动中的机械工程

15.1.1鸦片战争以前西方机械技术的传入

15.1.2洋务运动概况

15.1.3中国近代机械工业的诞生

15.1.4中国近代高等工程教育的诞生

15.1.5洋务运动的失败

15.2民国时期的机械工程

15.2.1民国时期的机械工业

15.2.2民国时期的机械工程教育与研究

15.2.3中国机械工程学会的成立

15.3当代中国的机械工程(改革开放以前)

15.3.1新中国成立后的机械工业与机械科技

15.3.2新中国成立后的高等机械工程教育

15.3.3文化大革命中的机械工业和教育

15.4当代中国的机械工程(改革开放以来)

15.4.1改革开放以来中国机械工业的跨越式发展

15.4.2改革开放以来中国的机械科学与技术

15.4.3改革开放以来中国的高等机械工程教育

参考文献

跋

附录A人名表

附录B术语的汉英对照和索引

我毕生从事机械工程的教学与研究，同时也对社会科学，特别是历史感兴趣。

2006年，我从天津大学本部退休，到天津大学仁爱学院工作。我给学生开设的“机械创新设计”课程与所有其他学校都不同。我认为，历史上的所有机械发明都是创新设计，机械创新设计这门课最好是结合机械发明史来讲述。所以，我的课程的全名应该称作“机械发明简史与机械创新设计”。这门课我讲了三轮，后来把讲稿给了青年教师去讲。当时便萌生了一个想法： 写一本与众不同的教材。

2013年初春，国家开放大学邀请我去给他们的教师培训班做个讲座，我就选择了机械工程简史这个题目，并准备以此为契机，开始写一本专著。从那时起，专著的撰写和讲座的准备同时并举。2013年6月在开放大学做的两个多小时的报告受到欢迎，校方当即邀请我做一次5~6学时的讲课录像。于是，专著的撰写又和录像的准备同时并举。

本书主要是给学校的教师和学生写的，当然也可以供研究人员和工程技术人员参考。本书编写的宗旨和思路已经在绪论中表达清楚。我特别注意不能就科技论科技，而要把机械工程的发展放到社会的发展、经济的发展和整个科技进步的大背景下加以论述。

多年来，学界同人普遍认为，应对学生加强科技史方面的教育，加强人文素质方面的培养。我很赞同这种意见，教师和学生都应该知道一些机械发展的历史，其理由在本书的绪论中做了论述。我主张对机械类专业的本科生应开设“机械工程史”的选修课（学时8~16）或讲座（学时4~8）； 对研究生则要求自学相关的三级学科的发展史（不是所做课题的发展史），并撰写读书报告。这件事目前做起来的难度主要是没有教材。如果有学校开设“机械工程简史”这门选修课，本书应该是一本可用的教师参考书。反之，我也期望本书的出版能有助于把科技史的教育开展起来。笔者也已完成一本20万字的学生用书，很快即可出版。

杨廷力教授、申永胜教授和戴建生教授等学界同人对本书的撰写给予了热情鼓励和大力支持。

戴建生教授多次向笔者提供了机构学领域发展的书籍和其他文献。天津第一机床厂原总工程师、天津大学兼职教授林汉元先生是从事螺旋锥齿轮研究数十年的专家。他将自己多年积累、且未曾面世的关于螺旋锥齿轮发展历史的资料无私地提供给笔者，并择其要者给笔者做了讲述。天津大学胡绳荪教授无私地将自己撰写的内部讲稿《高科技引领下的焊接前沿技术》提供给作者参考。北京大学武际可教授、天津大学王振东教授在力学资料方面给予了帮助。合肥工业大学王章豹教授，天津大学张世昌、林彬、张俊红、李午申等各位教授也都对本书的撰写给予了资料方面的支持和帮助。

清华大学出版社理工分社社长张秋玲同志对本书的出版给予了大力支持。责任编辑庄红权同志为保证本书的如期出版、提高书的质量做了许多工作。

谨对上述同志给予我的鼓励、支持和帮助表示衷心的感谢！

由于时间和精力有限，本书仍大有可提高之处，也请读者多多理解，提出宝贵建议。

张策

2015年3月于天津大学新园村

系统工程的萌芽19世纪末，电力、石油等新能源的开发大大促进了工业的发展。电气化工业和化学工业的出现又使生产技术设备日趋复杂，并进一步促使交通和通信系统大规模扩建。同时,物质的生产开始丰富,市场的需求成为制约生产发展的重要因素，企业间的竞争开始出现。在这种情况下，人们开始重视生产与经营之间的协调和综合，即开始运用系统思想来研究这类问题。另一方面，经典物理学的最终完成使人们认识到，只有通过对客观事物的数学描述才能深入分析事物的本质、了解它的构成机理和各种变异。人们开始用数学模型和分析的方法去研究工程、经济、生物、军事和社会等方面的系统。

排队论的产生1910年，丹麦数学家A.K.埃尔朗受热力学统计平衡理论的启发而建立了电话系统统计平衡模型。1925年，美国电话电报公司成立贝尔电话实验室时，就在该室内设立了系统开发部。贝尔电话实验室发展了埃尔朗的电话系统模型，创造了一套电话系统分级复联的科学方法，并利用概率模拟装置，经过理论计算和实验验证来求出最佳通话服务方式。30年代，瑞典数学家巴尔姆和苏联数学家欣钦又对电话呼叫过程进行深入的数学分析，提出呼叫过程的普遍性、平稳性、有限性和无后效性等4个特征,奠定了关于系统中随机聚散现象的基本理论──排队论的理论基础。在近代工程技术中对系统工程的产生和发展影响最大的首推电话通信工程。

企业管理的早期研究美国管理学家F.W.泰勒继承前人对劳动工时的研究，从系统的角度来研究提高劳动生产率。他通过实验发现减轻劳动强度能使生产量成倍增长以及计件工资和超产奖励的优点，并在此基础上制定劳动定额、合理安排工序。1911年，泰勒发表《科学管理》一书,创立了著名的泰勒制。1939年,苏联数学家Л.В.康托罗维奇发表《生产组织与计划的数学方法》。他认为提高工业生产率的途径除改进技术（即改进设备、工艺和寻找优质原料等）外，还需要在生产组织计划方面寻求改进，即正确分配设备、订货、原料和燃料等。他采用了与经典数学分析求解极值迥然不同的解乘数法。这些工作与运筹学结合起来为现代管理科学的形成创造了条件。

经济系统建模的早期工作19世纪出现的埃杰维斯合同曲线和瓦尔拉经济系统平衡模型是运用数学研究经济的早期尝试。1936年，W.列昂捷夫把瓦尔拉供求模型的平衡方程应用到集中计划经济的情况，提出了投入产出模型。此后投入产出模型成为系统工程应用于经济分析和经济预测的重要工具。30年代初，荷兰物理学家J.廷伯赫等人将建模和数学方法引入经济学，建立了计量经济学。1928年,数学家J.von诺伊曼在与维也纳经济学家讨论经济问题中竞争现象的博弈对策时，完成了对策论（又称博弈论）的奠基性工作。1944年诺伊曼和经济学家O.莫根施特恩合作发表了对策论的专著《竞赛理论与经济行为》。1936年诺伊曼和瓦尔德先后发表了关于经济平衡方程与不动点原理的文章，为瓦尔拉模型建立了严谨的数学基础。这项工作后来被发展成数理经济学。

一般系统论、信息论和控制论30年代，生物学界提出了生命有机体论，把生命看成是一个有机整体用以解释复杂的生命现象。 L.von贝塔朗菲用协调、有序、目的性等概念来研究生命有机体，并把系统定义为相互作用的诸要素的复合体，具有特殊的整体水平的功能和属性。他还提出开放系统概念，认为要从有机体与环境的相互作用来说明生命的本质。1937年，贝塔朗菲首先提出一般系统论的原理，并于1945年发表《关于一般系统论》。他指出这个理论属于逻辑和数学的领域，任务是建立适用于系统的一般原则。40年代以来，随着通信技术的发展和工业自动化的兴起，出现了研究系统中信息和控制的基本规律的信息论和控制论。N.维纳提出的控制论和C.E.香农提出的信息论几乎是与一般系统论同时出现的。一般系统论提出的对系统的描述性的研究方法为后来系统学的形成做了先导。而信息论和控制论则为系统工程的发展提供了养分。

军事系统模型和运筹学在第一次和第二次世界大战期间，军事上的需要促使人们去研究提高作战指挥能力和武器效能的方法。1914年～1916年期间，英国F.W.兰彻斯特提出描述作战双方兵力变化过程的数学方程式，后称兰彻斯特方程。30年代后期，英国成立了世界上第一个运筹学研究小组，研究雷达配置和高炮效率。后来又在陆、海、空三军分别设置研究组织，研究雷达的合理配置和运用、飞机出击时间和队形编列的效能以及有效的后勤保障等问题。美国和加拿大等国也相继成立运筹学研究组织。美国数学家用概率论和数理统计方法研究反潜问题，提出了舰艇躲避或攻击潜艇的最优战术。第二次世界大战以后，运筹学迅速推广到经济管理部门，为制定政策提供依据，取得了良好的经济效果。1951年，美国P.M.莫尔斯和G.E.金布尔合著《运筹学》一书的出版标志着运筹学的成熟。

在第二次世界大战结束前的半个世纪中，数学家、物理学家、工程师、经济学家、生物学家们所作的大量开创性和学科交叉性的工作，为系统工程的诞生准备了充分的条件。其中特别是运筹学的产生更具有重要意义。运筹学研究实际系统的有效运用问题，可为系统优化提供一整套定量研究方法。运筹学后来成为系统工程方法论最主要的思想和方法的源泉。

系统工程的产生第二次世界大战以来，科学技术迅猛进步，社会经济空前发展，同时资源和生态环境也严重恶化。人们面临着越来越复杂的大系统的组织、管理、协调、规划、计划、预测和控制等问题。这些问题的特点是在空间活动规模上越来越大，时间上变化越来越快，层次结构上越来越复杂，后果和影响上越来越深远和广泛。要解决这样高度复杂的问题，单靠人的经验已显得无能为力，需要采用科学的方法。信息科学和计算机的发展又大大提高了信息的收集、存储、传递和处理的能力，为实现科学的组织和管理提供了强有力的手段。系统工程正是在这样的情况下，首先从军事和大型工程系统的研制中产生和发展起来的。

美国微波中继通信网美国贝尔电话实验室在1940年开始建立横跨美国东西部的微波中继通信网时就充分利用当时的科学技术成就来规划和设计新系统。这项工作因第二次世界大战而停顿。战后分别于1947年和1951年完成该网的TD-X和TD-2系统，并投入使用。贝尔电话实验室遂于1951年正式把研制微波通信网的方法命名为系统工程。

兰德公司和系统分析1945年，美国国防部和科学研究开发署与道格拉斯飞机公司订立了称为兰德计划的合同，为美国空军研究洲际战争，并提出有关技术和设备的建议。1947年，在福特基金会的支持下，成立了兰德公司，继续为战后美国空军的发展战略和规划提供咨询服务。50年代以后，扩大了工作范围，成为一个非营利的咨询机构。兰德公司在多年积累的研究经验的基础上创立了系统分析。系统分析的目的是根据系统目标和评价指标来寻求最优方案。系统分析几乎是同系统工程并行地发展起来的，这两个名词之间也常出现混用现象。兰德公司创造的系统分析以及规划计划预算编制法（见规划计划预算系统）、特尔斐法、社会实验法等方法丰富了系统工程方法论。

网络技术和系统管理50年代末，为了管理大型工程项目，在线条图的基础上发展了用于系统管理的网络技术。1957年，美国杜邦公司发展了协调大企业内各部门工作的关键路线法。1958年，美国海军特别计划局在执行“北极星”导弹核潜艇计划中发展了控制工程进度的新方法──计划协调技术，使“北极星”导弹提前两年研制成功。这些方法用网络技术来进行系统管理，可在不增加人力、物力和财力的情况下使工程进度提前、成本降低。

阿波罗工程美国1961年开始进行的阿波罗工程，由地面、空间和登月三部分组成，于1972年成功结束。在工程高峰时期有两万多家厂商、 200余所高等院校和80多个研究机构参予研制和生产,总人数超过30万人,耗资255亿美元。完成阿波罗工程不仅需要火箭技术,还需要了解宇宙空间和月球本身的环境。为此又专门制定了“水星”计划和“双子星座”计划，以探明人在宇宙空间飞行的生活和工作条件。为了完成这项庞大和复杂的计划，美国航空航天局成立了总体设计部以及系统和分系统的型号办公室，以对整个计划进行组织、协调和管理。在执行计划过程中自始至终采用了系统分析、网络技术和计算机仿真技术，并把计划协调技术发展成随机协调技术。由于采用了成本估算和分析技术，使这项无前例的庞大工程基本上按预算完成。阿波罗工程的圆满成功使世界各国开始接受系统工程。

系统工程方法论的形成1957年，美国的H.H.古德和R.E.麦克霍尔合作发表了第一本完整的系统工程教科书──《系统工程》。麦克霍尔又于1965年发表了《系统工程手册》一书。这两本书以丰富的军事素材论述了系统工程的原理和方法。1962年，A.D.霍尔发表的《系统工程方法论》一书反映了作者长期从事通信系统工程的成果，内容涉及系统环境、系统要素、系统理论、系统技术、系统数学等方面。A.D.霍尔还于1969年提出著名的霍尔三维结构，即系统工程形态图。60年代末关于军事和工程等硬系统的系统工程方法论已臻于完善。

系统工程教育系统工程教育始于50年代。当时已开始在高等院校开设有关专业课，成立系统工程系或者在公司企业内部办培训班来培养人才。60年代以来，许多国家已开始大量培养系统工程师、系统分析师和系统科学家。

系统工程的发展70年代以来，系统工程发展的趋势是应用领域继续向社会、经济、生态等方面扩展和发展应用于软系统工程的方法论。1972年在一些国家科学院的倡议下，在维也纳成立了国际应用系统分析研究所。它是一个用系统工程方法研究复杂的社会、经济、生态等问题的国际性研究机构。该所先后选择了能源、环境、生态、城市建设、资源开发、医疗、工业生产等研究课题，在推动系统工程的发展和应用方面产生了重要影响。

系统建模和系统仿真系统工程作为一门定量技术，可概括为系统建模、系统仿真、系统分析和系统优化 4个方面。系统建模是将一个实际系统的结构、输入输出关系和系统功能用数学模型加以描述。系统仿真是在计算机上对系统模型进行实验和研究。系统仿真便于改变模型参数以获得各种方案，以便选择最优方案和设计最合理的系统。随着系统工程应用领域的扩展，首先需要发展系统建模和系统仿真，这项工作需要融合多学科的知识和不同领域的专家通力合作。60年代提出的模糊子集合理论，70年代出现的大系统理论、队决策理论和以前建立的运筹学、对策论、控制论、现代控制理论、信息论以及有关应用领域的学科都可为系统建模提供素材、方法和原理。

1952年，J.廷伯赫提出了适用于静态和平稳经济结构的线性镇定策略理论。1953年，A.塔斯庭首先采用自动控制理论的观点来解决经济问题。1954年，A.W.菲利普斯又采用 PID（比例-积分-微分）控制原理来改善经济政策的稳定性。50年代中期，H.A.西蒙等人研究了宏观经济的最优控制问题。60年代，美国麻省理工学院教授J.W.福雷斯特应用控制理论和计算机仿真研究复杂系统时创立了系统动力学。它是一种适用于长期预测的建模和仿真方法，可用于对社会、经济等复杂系统进行初步的研究。1965年，罗马尼亚出版了《经济控制论》一书。1978年,在第4届国际控制论和系统大会上讨论了控制论和社会的关系，提出了社会控制论。在经济方面的主要建模方法已有投入产出模型、计量经济模型、系统动力学模型和经济控制论模型等。由于人们对经济规律的掌握还不很充分，经济系统建模尚处在初级阶段。70年代以来，人们试图对世界范围内的资源、生态环境和经济发展模式等重大问题进行定量研究和预测，构造了大量模型。J.W.福雷斯特和D.梅多斯分别在1971年和1972年提出著名的世界模型Ⅱ和世界模型Ⅲ。此后，不少国家的学者纷纷提出各种世界模型，诸如生存战略模型、发展新景世界模型、重建新秩序世界模型、世界经济模型、人类发展目标世界模型等。

在社会、经济、管理等有人参与的复杂系统中，人的行为受心理、经验等因素偶然变化的影响，使系统有很大的不确定性。人的思维本身也具有模糊性，需要用模糊子集合描述。在现代社会中，人类活动范围日益广阔，制定完善策略所需知识和信息迅速增加，已经达到任何一个决策人或机构无法完全收集和处理的程度。信息和决策功能的分散化势在必行。社会系统是迄今为止最复杂的系统。1972年，何毓琦和祝开景把队决策理论的研究范围从静态推广到动态情况。队决策理论可为大型分散控制（管理）系统的信息结构（即信息在处于不同层次和空间位置上的决策人之间的分配）和相应的控制（管理）策略提供设计的参考。对策论与决策论和行为科学等结合起来在主从对策(又称斯塔克尔贝格对策)和激励对策方面的研究，提供了一种适用于社会、经济和管理系统的建模方法。这种建模方法反映了系统中的层次结构，可用于宏观控制政策的制定。对策论就理论框架而言，是研究社会系统的理想工具。但是，对策论把人的社会性、复杂性、心理和行为的不确定性大大简化了。对策论目前的成就还不能处理社会系统的复杂性问题。对于社会系统，需要采用定性和定量相结合的系统研究方法（见系统学）。

软系统工程方法论70年代以来，人们开始重视对软系统的系统工程方法论的研究。霍尔的系统工程方法论来源于硬系统。硬系统或称良结构系统是指机理清楚，能用明确的数学模型描述的系统，如物理系统和工程系统。对于硬系统已有较好的定量研究方法，可以计算出系统行为和最优的结果。软系统或称不良结构系统是指机理不清，很难用明确的数学模型描述的系统，如社会系统和生物系统。软系统的系统工程方法论一般处理较粗的信息，而且以定性为主。80年代，英国系统科学家P.B.切克兰德提出了一套以学习、调查过程为主的软系统工程方法论。常用软系统工程方法有特尔斐法、智暴、想定情景法、生活质量法、层次分析法等。此外，模糊子集合理论、对策论、系统动力学和聚类分析、相关分析等数理统计方法以及心理学和社会学中的不少方法都可借鉴使用。

系统工程应用软件70年代以来，计算机技术，特别是软件工程的发展促进了系统工程的发展。人工智能的发展，特别是专家系统和决策支持系统的出现为系统工程的定性和定量研究方法提供了有力的工具。现在已出现许多高效率的系统工程算法和软件。例如，已有线性规划、非线性规划、动态规划、排队排序、库存管理、计划协调技术/关键路线法、计划协调实时控制、系统建模、实时仿真、作战模拟、决策支持系统、决策室等成套应用软件和完整的系统作为商品出售。系统工程采用网络技术并配以大屏幕图形显示和实时控制系统，可以显示全部或局部网络,还可以实时地用光笔修改,经计算机网络把修改过的网络计划传送给各个执行单位。这种系统是上级部门进行决策和指挥协调的有力工具。

系统科学体系的形成70年代以来,一批数学家、物理学家、化学家、生物学家和计算机科学家从不同的侧面研究系统的演化规律，取得了丰硕的成果。其中较有代表性的是70年代初联邦德国理论物理学家H.哈肯创立的协同学，1969年比利时统计物理学家I.普里戈金创立的耗散结构理论和1971年联邦德国生物物理学家M.艾根提出的超循环理论。这些理论和早在30年代由 L.von贝塔朗菲创立的一般系统论以及60年代由法国数学家R.托姆建立的突变论一起为系统学的建立提供了初步基础。

1979年，中国科学家钱学森提出建立系统科学体系的完整思想。他认为系统科学是以系统为研究和应用对象的一个科学技术部门。如同自然科学和社会科学一样，它是由三个层次组成的，即：①系统工程，它是系统科学的下层技术层次，是用系统思想直接改造客观世界的技术；②系统科学的技术科学层次，包括运筹学、控制论、信息论等；③系统学，是系统科学的基础科学。系统学是研究系统一般演化规律的学科，目前尚处于形成阶段。系统科学与哲学之间的桥梁则称为系统论或系统观，它为发展和深化马克思主义唯物辩证法提供素材。系统科学体系的形成标志着系统工程已经逐步成熟。2100433B

乱世演武，盛世修文。今改革开放，国泰民安；水利建设入列国家发展战略，引酉二期工程也已相继开工。抚今追昔，更加怀念当年官民同心以赴、共创现代水利神话的峥嵘岁月。回望工程上马三十七载沧桑巨变，可纪念者三。

引酉者惊天地、泣鬼神之壮举，前有几代仁人志士为之踏勘筹划、殚精竭虑，后有地方党政领导果断决策、勉力躬行，继有十万建设大军前仆后继、背水决战，期间涌现出罗曲铁姑娘排等。

今百年梦想成真，人工天河穿云破雾而前出，为千年旱区引得源头活水，此足以告慰引酉先躯和烈士于地下，又可抚慰几代工程建设者于当世。

自工程上马以来，历经十二年艰苦奋斗，1987年一期工程竣工验收，又历经多年延伸加固，于今引灌体系日臻完善，灌区生民赖引酉以安居乐业，我县今日之富庶安定，端赖引酉工程甚巨。而况既为震古烁今之水利巨构，当如古之都江堰、今之红旗渠，势成不朽人造胜景，且为华阳景区必经，必将拉动旅游业和新农村建设，诚所谓功在当代、利在千秋，

岁月不居，来者可追，当年百里工地你追我赶、奋勇争先的忘我劳动场面，早已织入这一片大地的记忆深处，然而以鲜血和生命锻造而成的引酉精神，恰如一座光华四射的丰碑，时刻诠释着“艰苦创业、乐于奉献、顽强拼搏、敢于胜利”的精神内涵，将激励来者从前人的标高起步，以强势进取的姿态开创新纪拥抱未来。

爰立此碑，以彰其事；勒石作歌，镌以永志。2100433B

人们对于系统的认识，即关于系统的思想来源于社会实践，人们在长期的社会实践中逐渐形成了把事物的各个组成部分联系起来从整体角度进行分析和综合的思想，即系统思想。系统思想古已有之，但系统工程的诞生却是近40年来的事。随着科学技术的迅速发展和生产规模的不断扩大，迫切地需要发展一种能有效地组织和管理复杂系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用的技术，即系统工程。美国贝尔电话公司在建成美国微波中继通信网后,于1951年正式提出系统工程这个名词。1972年，历时11年的美国载人登月的阿波罗工程自始至终运用系统工程取得了圆满成功。此后，系统工程被世界各国普遍接受。它的应用范围也逐渐地从军事系统和工程系统扩展到经济系统、生态系统和社会系统等，并从解决部门和国家范围内的问题进展到探讨全球性的重大问题。

系统思想的形成系统思想的形成可追溯到古代。中国古代著作《易经》、《尚书》中提出了蕴含有系统思想的阴阳、 五行、 八卦等学说。中国古代经典医著<黄帝内经>把人体看作是由各种器官有机地联系在一起的整体，主张从整体上研究人体的病因。古希腊哲学家赫拉克利特在《论自然界》一书中指出：“世界是包括一切的整体。”古希腊哲学家德谟克利特认为一切物质都是原子和空虚组成的。他的《世界大系统》一书是最早采用系统这个名词的著作。古希腊哲学家亚里士多德提出整体大于部分之和的观点。古代系统思想还表现在一些著名的古代工程中。埃及的金字塔和中国的长城、大运河、都江堰以及《梦溪笔谈》中叙述的皇宫重建工程无不体现朴素的系统思想(见中国古代系统思想)。古代系统思想常用猜测的和臆想的联系代替尚未了解的联系，是自然哲学式的。

16世纪，近代自然科学兴起。在当时的条件下难以从整体上对复杂的事物进行周密的考察和精确的研究。因此，近代自然科学的研究方法是把整体的系统逐步地分解,研究每个较简单的组成部分,排除臆想的东西。这种方法后来被称为还原论和机械唯物论。但是，在当时这种方法还是先进的。它的进步作用曾得到F.恩格斯的肯定。到19世纪，科学的系统思想才逐渐形成。恩格斯在《路德维希·费尔巴哈和德国古典哲学的终结》一文中指出：“一个伟大的基本思想，即认为世界不是一成不变的事物的集合体，而是过程的集合体。其中各个似乎稳定的事物以及它们在我们头脑中的思想反映即概念，都处在生成和灭亡的不断变化中。在这种变化中，前进的发展，不管一切表面的偶然性，也不管一切暂时的倒退，终究会给自己开辟出道路。”恩格斯的这段话标志着科学的现代系统思想的产生。