系统工程入门专题讲座课件

1、系统工程讲座（2）系统概念定义：把极其复杂的研制对象称为“系统”，即由相互作用和相互依赖的若干个组成部分结合成的具有特定功能的有机整体，而且这个系统本身又是它所属的一个更大系统组成部分。系统的分类物理系统（人物系统）。例：工人和机器。事理系统（人事系统）。例：组织管理。 人理系统（人人系统）。 例：人的功能、作用。详细的分类：自然系统：由自然物（矿藏、植物、动物、海洋等）组成的系统。特点：自然形成的。是人造系统的基础。一般是环境系统。实例：海洋系统矿藏系统生态系统 大气系统等人造系统：由人工生成的系统。特点：利用自然规律建造的。以破坏自然系统为生成基础。人类需要的系统。实例：工程技术系统（水利

2、电力系统）管理系统科技系统等。实体系统：由物质实体组成的系统。特点：以硬件为主体的。以静态系统以及行为系统的形式出现。实例： 人机系统机械系统电力系统建筑物等概念系统：由非物质的实体（概念、原理、方法、制度、程序等）组成的系统。特点：以软件为主体的。为实体系统提供服务。实例：科技系统 教育系统 程序系统 制度宪法 管理系统 军事指挥系统 社会系统等 实体系统是概念系统的物质基础，而概念系统往往是实体系统的中枢神经，指导实体系统的行为。如军事指挥系统中的军事指挥员的思想、信息、原则、命令的概念系统，也包括计算机系统、通讯设备系统等实体系统。静态系统：状态不随时间变化的系统。特点：没有输入和输出属

3、于实体系统是动态系统的基础实例：车间、教室的布置。 封存的设备、仪器等。动态系统：状态随时间变化的系统。特点：有输入和输出以及转化过程。一般由人工的干预。需要概念系统配合 实例：生产系统（化工）社会系统服务系统等 静态系统是动态系统的一种极限状态，即处于平稳状态。封闭系统：与外部环境没有物质、能量、信息交换关系的系统。特点：不向环境输出，也不从环境输入。为研究的目的而制成实例：静态系统。 没有投入使用的其他技术系统。开放系统：与外部环境有物质、能量、信息交换关系的系统。特点：从环境输入，也向环境输出。系统受到环境系统影响。大部分是人造系统。具有自适应和自调节功能。实例：生产系统。 销售系统。

4、社会系统。技术系统 生态系统。 商业系统等。因果系统：输出完全决定于输入的系统。特点： 系统内容由单一因素决定，没有转换过程。 一般的测试系统。实例：信号系统。 测试系统。 记录系统等。实例：信号系统。 测试系统。 记录系统等。目的系统：按给定的目的而行动的系统。特点：系统有达到目的的必要手段。有自适应能力。实例：生产系统。 管理系统。 军队等。控制系统：有控制能力和手段的系统。特点：应用反馈原理。有测度和比较机构。实例：自动化系统。 自适应系统。 人体系统等。行动系统：把达成的目的的行动作为组成要素的系统。特点：不以组成要素而以行动特征相区别。以组织体为特征。实例： 军事系统。 劳动系统。

5、侦察系统等。对象系统：按对象区分的系统。特点：因对象不同而各有特点。 大部分是人参加的系统。实例： 经营系统 作业系统 管理系统等系统的特性整体性 系统是由二个或二个以上的可以区别的要素，按照作为系统所应具有的综合整体性而构成。任何一个要素不能离开整体去研究，要素之间的联系和作用也不能脱离整体的协调去考虑。在一个系统整体中，即使每个要素并不都很完善，但他们也可以协调、综合成为具有良好功能的系统。反之，即使每个要素都是良好的，但作为整体却不具备某种良好的功能，也不能称为完善的系统。例：古代中医研究人体科学，全面诊断，综合治疗。把人体作为一个整体来考察疾病，寻找最好的治疗方案。例：前苏联，米格-2

6、5歼击机，对付高空轰炸机性能优良，高度达到8万英尺，相当于20公里，起飞快、升空能力强。特别是仪表在短时间内经受地面温度到高空温度的变化的考验。美国、南韩专家进行解剖后发现：米格-25歼击机本身的制造飞机的材料非常一般性，其结构用材是一般的钢材（重且有生锈），用手工焊接，发动机重量比较大，能耗大。但发动机功率大且维修容易。同当时美国的技术不可比较。但是米格-25歼击机的关键部件：计算机，自动驾驶仪，雷达质量优良，总体性能有了新的提高。综合： 系统关键是部分与整体之间的有机结合。“综合就是创造”集合性例：一个计算机系统，一般都有计算器、存储器、输入输出设备等硬件组成，同时还包括有操作系统、程序设

7、计、数据库等软件组成。相关性例：城市是一个大系统，它有资源系统、市政系统、文化系统、教育系统、医疗卫生系统、商业系统、工业系统、交通运输系统、邮电通讯系统等相互联系的部分组成，通过系统内的相互协调的运转去完成城市生活和发展的特定目标。目的性“目的”是指人们在行动中所要达到的结果和意愿。系统的目的性原则要求人们正确地确定系统的目标，从而运用各种调节手段把系统导向预定的目标，达到系统最优的目的。例：法国的一个例子。“某年某月某日，这个空白广告牌的位置将会出现一位美女”。经过的人都很好奇，期望地想看看是什么样的美女。某日到了，这个空白广告牌的旁边真的出现了一个身材绝佳的美女，并在旁边有一排小字，上面

8、写着：“某年某月某日，这位美女会宽去外衣，只穿三点式泳装”。 这个广告吸引了很多男人，大家都期待着这天的到来，亲睹美女的身材。 某日到了，美女真的宽去外衣，只穿三点式泳装，绝美的身材，真是美不胜收。但旁边还有一排小字“某年某月某日，外加某时，这位美女将再度出现，并与大家坦诚相见！” 此信息一出，街谈港议，人们奔走相告，连女人也被吸引，大家都想了看个究竟。 某日某时快到了，现场早已涌现人潮，马路上也排去长龙。时间一到，那美女果然穿着三点式泳装走出来，所有的男人齐声欢呼，突然一阵安静，在那美女身后，有一辆某厂生产的新汽车款款开来，并从驾驶座走出一个英俊潇洒的绅士，抱起那美女，走进车内。这时，旁边立

9、即出现一排字，上面写着：“想要得到我，先要拥有它（汽车）。”环境适应性 环境适应性原则，是说我们不仅有注意系统内各要素之间相关性的调节，而且有考虑系统与环境的关系，只有系统内部和外部关系相互协调、统一，才能全面地发挥出系统的整体功能，保证系统整体向最优化方向发展。系统工程几种不同的定义：（P47）（1）（1967年美国切斯纳）（1978年钱学森）“把极其复杂的研制对象称为系统，即由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合才成具有特定功能的有机整体，而且这个系统本身又是它所从属的一个更大系统的组成部分。-系统工程则是组织管理这种系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用的科学方法，是一种对所有系统具有

10、普遍意义的科学方法。”（汪应洛） 传统工程=常识+专业知识 系统工程=传统工程+系统思想+数学方法+计算机技术系统工程的基本观点系统观点总体最优化的观点：整体最优与部分最优：部分最优服从整体最优，整体最优并不一定各部分最优，各部分最优并不一定组成整体最优。系统与环境：必须使环境不受不可忍受的损失，使环境得益或不受到损失，所以常常考虑不考虑最优。综合的观点：价值的观点定性研究与定量研究相结合。实践的观点层次观点。信息观点。发展观点。系统科学的三大基本定律系统学第一定律（整体性原则）：系统的属性总是多于组成它的各元素在孤立状态时的属性之和。系统学第二定律（最优性原则）：在保证实现环境允许系统达到的

11、功能前提下，使整个系统对空间、时间、物质、能量和信息的利用率最高。系统学第三定律（相似性原则）由于系统之间的相似性，从某个系统上总结出来的规律，可以推广和还原到与它相似的系统上。系统工程方法论内容HALL三维空间结构： 时间维 逻辑维 知识维 时间维（工作阶段）规划阶段：按系统的需求提出目标规划和战略。拟定方案：提出具体的系统开发计划方案。系统研制：实施系统的研制方案，并制订生产计划。生产阶段：生产出系统的零部件及系统各部分，并提出安装计划。时间维（工作阶段）安装阶段：进行系统的组合安装和调试，并提出系统的运行计划及维护说明。运行阶段：完成运行计划，交付使用。更新阶段：取消原系统代之以新系统或

12、改进原系统，使之更有效地运行工作。逻辑维（思维过程）明确问题选择目标系统综合系统分析系统优化系统决策实施计划知识维（专业知识） 工程技术、医学、建筑学、商学、法学、艺术、管理科学、社会科学、控制论、运筹学等。九、系统工程的技术内容 （1）运筹学 主要分支： 规划论（LP、FLP、DP） 对策论 排队论 决策论库存论 可靠性理论 网络计划法等（2）概率论与数理统计学控制论 控制论是自动控制、电子计算机、无线电通讯与神经生理学、数学等学科相互渗透的产物，它是研究各种控制系统的共同控制规律的学科，已形成了工程控制论、生物控制论、神经控制论等分支。目前已被应用于经济领域如经济控制论等。 虽然运筹学和控

13、制论都研究系统优化问题，但一般来说，运筹学主要研究系统静态优化问题（动态规划除外），而控制论研究系统动态优化。信息论 信息论是研究信息的提取、传递、变换、存储和流通的科学。随着系统自动化程度的提高，对信息传递的及时性和准确性的要求也相应提高，特别是计算机应用，使得信息加工处理变得更为有效。数量经济学 数量经济学研究的内容：国民经济最优计划和最优管理，资源的最优利用问题，远景规划中的预测技术，储备问题的经济数学分析，经济信息的组织管理和最大化体系的建立等。系统工程的应用工业系统工程过程系统：最优设计，最优控制，分级控制，过程模拟，过程最大化等。网络系统：交通、电力、通信、管道、广播等。自动化系统

14、：飞机场管理，自动仓库，大型企业的管理和综合自动化。管理系统工程经营管理系统：需求预测，经营组织，经营预算，经营计划，生产管理，质量管理，物资管理，库存管理，销售管理，财务管理，成本核算和效益分析等。管理系统工程信息管理系统：生产信息系统，管理信息系统，技术信息系统，工程项目管理系统等。科技管理系统：科技发展战略，预测、评价、规划、管理等。社会系统工程 经济系统：流通机构，资源分配，开发规划管理系统，经济模型，投入产出，产业经济结构，价格系统分析，投资分析，消费分析，综合分析，经济分析等。社会系统工程市政系统：都市设计，地区开发，公路规划，环境保护与污染控制系统等。教育系统：教育组织，教育机构

15、，智力开发等。服务系统工程预约业务系统：铁路、航运、旅馆等。银行系统：证券、业务联机自动化等。邮政系统：自动分检系统等。自然系统工程农业林业系统：农业资源，林业资源，人口农业，农业规划等。气象系统：天气预报，台风防洪等。资源开发系统：海洋开发，工农业用水，地下资源利用等。军事系统工程 大型武器研制系统的设计、规划，国防战略，作战模拟，情报、通讯和指挥系统，参谋系统，后勤保障系统，国防经济学，军事运筹学，坦克系统，反坦克系统，高炮系统等。交通运输系统工程研究铁路、公路、水运、航空综合运输规划及发展战略，铁路运输规划，铁路调度系统，公路运输规划，公路运输调度系统，航运规划，航运调度系统，空运规划，

16、空运调度系统，综合运输规划，综合运输优化模型，综合运输效益分析等。能源系统工程 研究能源合理的结构，能源图，能源需求预测，能源供应预测，能源开发规模预测，能源生产优化模型，能源合理利用模型，电力系统规划，节能规划，能源数据库等。农业系统工程 农业发展战略，农业战略规划，农业结构分析，农业综合规划，农业区域规划，农业政策分析，投资规划，农产品需求预测，农作物合理布局，农业多层次开发模型等。人口系统工程 人口总目标，人口指数，人口指标体系，人口系统数学模型，人口系统动态特性分析，人口参数辨识，人口系统仿真，人口普查系统设计，人口政策分析，人口区域规划，人口系统稳定性，人口模型生命表等。信息系统工程

17、 法制系统工程 智力开发系统工程林业系统工程 畜牧业系统工程系统分析系统分析的几个学说： 系统分析是利用系统科学原理，针对已有系统进行研究，探索，从中找出规律的具体方法，它为运用系统工程研究事物提供综合系统的科学依据。 系统分析是以系统观点明确所期望达到的目标，通过计算工具找出系统中各要素的定量关系，同时还依靠分析人员的直观判断和经验的定性分析，借助各种相互结合的分析方法，从许多可行方案中选优。 系统分析是一种辅助决策工具，它的基本内容是分析与建立系统有关的基本要素，即目的（目标），可行方案，模型，费用，效果，评价准则。系统分析组成的要素目标（目的）可行方案指标模型评价标准决策系统分析的准则外

18、部条件与内部条件相结合当前利益与长远利益相结合局部利益与整体利益相结合定量分析与定性分析相结合系统分析在管理中的应用范围制定管理系统规划方案。应对各种资源条件，统计资料和目标要求等，运用规划理论的分析方法寻求优化方案。重大工程项目的组织和管理。用应用网络技术分析进行全面的计划和安排，以保证工程项目中各个环节密切配合，按期完成。选择厂址和确定工厂规模。应考虑原材料的来源、能源、运输以及市场的客观条件与环境因素，进行技术论证，制定技术上先进、生产上可行、经济上合理的最优方案。新产品设计。厂内的生产布局和工艺路线组织。编制生产作业计划。库存管理。资金成本管理。质量管理。管理系统分析的主要作业系统的模型化系统的最优化系统的评价管理系统分析的方法相关数分析法生产要素优化分析（生产函数，等产量曲线）成本-效益分析成本相同，取效益大的；效益相同，取成本小的；效益/成本取大的。管理系统分析的方法经济寿命分析盈亏分析（线性、非线性）资源利用分析层次分析法（AHP）敏感度分析系统分析中容易出现的失误忽略明确的目标；过早地得出结论；过分强调模型的作用；抓不住重点；误用模型；忽略了人的主观能动性。系统设计系统综合评价概念 根据明确的目标，确定事物的属性，并将这种属性转变为主观效用的行为。评价指标体系的建立专家