系统工程是系统科学的重要组成部分，它与社会经济决策和管理工程密切相关。化工系统工程或称过程系统工程，属系统工程与化学工程的交叉学科。化工系统工程就是依据系统科学的观点和方法，综合、系统地运用现代科学技术的各种成就和计算手段来分析和解决化工中复杂系统或大系统的各种“软”、“硬”问题，力争发挥系统的最大效益和功能，达到对化工系统的最优设计、规划、决策、控制和管理。化工系统工程逐渐成为用现代信息技术改造提升传统化工和石油化工的有力工具。

清华大学化工系过程系统工程研究所的教学和科研工作涵盖了系统工程领域的各个方面，包括化工过程的综合、模拟和优化，人工智能的应用，动态仿真，数据校正，故障诊断，本质安全，软测量技术的开发与应用等，并逐渐向生物、材料等领域渗透。

1981年清华大学在国内率先成立了“化工系统工程教研组”，专门从事化工系统工程的教学、科研和学生的培养。1996年成立“过程系统工程研究所”,该研究所是中国系统工程学会过程系统工程专业委员会的理事单位，也是国际过程系统工程组织International Organization for Process Systems Engineering（IOPSE）会员。

清华大学化工系过程系统工程研究所特别注重理论上的不断创新和实践中的探索应用，始终认为创新是一个学科发展的生命力，并将该理念贯串于教学、科研之中。80年代末期，该研究所基于换热网络结构与热回收率对污垢的灵敏度之间的关系，提出了带有灵敏度要求的既适合新建也适用于现有换热网络改造的优化综合理论和综合方法，为我国石化企业的节能降耗做出巨大贡献。90年代提出带有信息反馈通道的闭环生产管理模式，并据此开发了石化企业生产多层次优化协调模型及算法，推动了石化企业运行-管理的一体化。针对石化系统机理复杂、不确定因素多等特点，开发了基于机理的石化系统操作优化和产品质量在线预测智能系统，很好地完成了国家“八五”攻关项目。在“八五”研究成果的基础上，“九五”期间进一步研究和开发了过程数据的校正技术，并将其与优化控制系统相集成，首次在我国炼油装置上实施了在线优化，实现了从离线优化到在线优化的根本性跨越。10多年来致力于乙烯裂解过程的裂解反应网络与算法研究，开发了国内首套乙烯工业裂解炉模拟与优化系统，成功用于乙烯裂解的设计和操作优化。2000年以后为适应我国安全生产的重大需求，利用人工智能技术开发了面向化工过程危害分析和安全管理的软件平台，并在中国石油集团等大型石油化工企业上线应用。

清华大学化工系过程系统工程研究所在教学、科研中取得了丰硕的成果，出版各种教材编、译著10余本；培养了博士生、博士后30多名，硕士生近60名；获国家级科技进步奖一项、省部级科技进步奖九项，为企业创造了巨大的经济效益。

清华大学化工系过程系统工程研究所特别注重国际交往，与美国卡耐基?梅隆大学、普度大学、宾夕法尼亚大学、德州农机大学，英国曼彻斯特大学、帝国理工大学，丹麦技术大学等有着经常性交流。参加了自1988年以来历届国际过程系统工程会议和与本领域相关的国际会议，密切掌握本领域前沿发展动向。随着国际影响力的扩大，2013年年初，联合国环境规划署（UNEP）决定在我所成立“负责任的生产和阿佩尔中心”。