《系统工程导论》PPT课件.ppt

系统工程 授课教师：唐海萍 北京师范大学资源学院 联系电话：58802108（o） 电子邮件： 首先看看石墨和金刚石 再来看看齐王赛马的故事 最后说说系统工程 系统的功 能 F（C，S，E） F 功能 C 组成要素 S 结构 E 环境. 系统的要素 系统的结构 环境因素 系 统 概 述 系统工程课程简介 系统工程是一门新兴学科 系统工程是一门实用性很强的工程技术 系统工程是一门以系统为研究对象，以运筹学、信 息论、控制论、管理科学等科学理论为基础，高 度综合地运用电子计算机等各种现代技术，担负 总体协调使命的管理与设计学科。 本课程讲授重点是： 力图将这门组织管理的技术与运筹决策的艺术 结合起来介绍给学生。 系统工程方法论 计算机技术 模型库 信息库 专家 经验 统计数据 和资料 大型复杂人工系统和复合系统研究对象 研究内容 组织协调系统内部各要素的活动， 使各要素为实现整体发挥适当作用 研究目的 实现系统整体目标最优化 参考教材 谭跃进、陈英武、易进先编著.1999.系统工程原理.湖南长 沙:国防科技大学出版社. 顾培亮编著.1998. 系统分析与协调.天津:天津大学出版社. 林定夷编著.1998.系统工程概论.广州:中山大学出版社. 汪应洛主编.1999.系统工程.北京:机械工业出版社. Modeling the Environment-An introduction to system dynamics models of environmental systemsAndrew Ford ed. Island Press,1999. 第一章 导 论 第一节 系统工程的定位 第二节 系统工程的发展概况 第三节 学习系统工程的意义 第四节 系统工程方法论 一、系统工程与与其他相近学科的关系 二、系统概述 三、系统工程定义 第一节 系统工程的定位 四、系统工程在资源学科中的地位 系统分析运筹学 系统工程 系统科学 系统工程的定位 系统工程与与其他相近学科的关系 奥地利理论生物学家贝塔朗菲将系统论分为： 一般系统论 - 关于“系统”的科学，对各种不同的具体 科 学（物理学、生物学、经济学等）的系统进行科学 的理论研究，要求用精确的数学语言描述各种系统 系统技术 涉及系统工程的内容，着重研究系统思想 与系统方法在 现代科学技术和社会的各种系统中的 实际应用 系统哲学 包括系统本体论、系统认识论、以及人与 世界关系的价值观、人本主义等等 系统工程的定位 系统科学 系统工程 系统科学 : 一门从总体上研究复杂系统共同运动规 律的科学 系统工程 : 一门系统科学、工程技术学、经济学和 管理学等相结合的 组织管理技术，是 一种改造客观世界的工程技术，同时也 一种运筹与决策的艺术。 系统分析 系统工程 系统工程系统分析 系统工程包括在系统方法之中，与系统分析并列 系统工程包括系统分析、系统设计和决策分析 本课程体系：系统工程系统分析系统决 策 系统工程的定位 运筹学和系统工程可以看作是属于一个领域中的两个姐妹学科， 都是系统思想方法定量化的实际应用研究。 运筹学的目的：增加现有系统效率的分析工作，通常涉及现已存在 系统的运营情况，如工厂、市场等系统；以专业技术为导向，分析 程序由下而上（战术） 系统工程：对若干可供选择的执行特定任务的系统方案进行选 择比较；以问题状况为导向，分析程序由上而下（战略） 系统工程：设计新系统的科学方法。（钱学森） 运筹学 系统工程 系统工程的定位 部件及属性、 环境及界 限、输入与输 出 系统概述 西方传统系统思想 中国传统系统思想 系统的定义 系统的构成要素 系统的分类 基本特性 3 近代对世界、整体和部分的看法有了更深一步认识，但是逐 渐把 世界看成是机械的、可以分解为若干独立的部分；还原论占了统治 地位。到后来，这些学者也形成了有机体的概念，同时认为宇宙系 统是自组织演化的。 4 马克思、恩格斯的系统思想是辨证唯物的。在恩格斯看来，整个 世界是一个有机联系起来的复杂的系统，物质世界是有层次的；马 克思认为整体不等于部分的简单相加，各个部分之间协同配合好时 可以产生新的东西，新的力量。 也就是说，整体可以发挥局部所不具有的功能，比如碳 的含量不同可以组成铁、钢 ，等 整体和部分关系 系 统 概 述 一 西方传统系统思想演化 1公元前五、六百年，古希腊的哲学家和科学 家们就 探索了系统的基本思想，认识到世界是一个系统，由 一些基本要素组成 ；并认识到 整体和部分的辨证关 系。 2著名古希腊哲学家亚里士多德（Aristotle）在公元 前三百多年就提出整体是由部分组成，但是整体效益 却大于各个部分的效益总和。 二 中国传统系统思想 中国古代朴素的系统思想早在公元前一千多年前甚至 更早就已经形成了。 最早是八卦与周易 公元前五百多年前，以老子为创始人的道家对系统提出 了精辟的看法 黄帝内经“天人相应” 孙子兵法，李冰父子建造都江堰均含系统的思想 （参见顾基发, 唐锡晋. 2000. 从古代系统思想到现代东方系统方法论. 系统工程理论与实践, (1): 8992.） 系 统 概 述 小资料：都江堰水的顺势疗法 参见：中国国家地理，2003年第9期（四川专辑） 公元前272年，李冰担任蜀郡郡守，一是让岷江水经过成都，使航道畅 通，同时在发洪水时控制水，不使其泛滥平原：在岷江河道上建立一 个既能引水又能防洪的水利工程。 中国古人为实现战争目的而在岷江上修建的都江堰，是世界上 最早的无坝引水工程，从建成至今的2258年间生生不息，把成 都平原从“水乡泽国”变成了“天府之国”。与平均寿命50年 的现代大坝相比，都江堰足以证明“疏导治水”理念的成功。 用竹片编成笼，笼内装满卵石，用渡船抛至江心，4年后，在岷江河道中 间出现了一个类似大鱼嘴的江心坝，岷江水被一分为内外两江； 在2000多年前的战国时代，生产工具的局限使得人们只能使用棍棒和铁 锤把大山凿开，李冰妙计为：用火烧岩石，直烧到岩石发红，再用冰凉 的江水浇在滚烫的岩石上，岩石在热胀冷缩中裂成碎块，这时民工再用 棍棒和锤子凿开石壁，工程进度会快的多。历经8年，玉垒山山体上劈开 一条宽为20米、长80米的水路，后人将此进水口称为“宝瓶口”。 系 统 概 述 系 统 概 述 现代水利学中的“弯道 环流”原理。凹岸、凸 岸、泥沙沉积 系 统 概 述 系统具有的独立的三个判别特征：界限、组成部件、用途 钱学森：系统是由相互作用和相互依赖的若干 组成 部分结合的具有特定功能的有机整体。 系 统 概 述 三 系统的定义 图1.1 系统的基本概念图 系 统 概 述 系统的诸部件及其属性 ：结构部件、操作部件、流部 件 S（C，S，F，E） S 结构 C 组成要素 F 功能 E 环境. 【1】 【2】 【3】 系 统 概 述 四 系统的构成要素 系统的环境及其界限 系统的输入与输出 图1.2 系统结构图 系 统 概 述 f Y 处理器 反 馈 输出 输入 原材料 生产车间 办公室 成品库 商品销 售系统 社会供 应系统 成品输出 原材料等输入 外界社会系统环境 图1.3 系统活动结构图 物质流 信息流 指令流 工厂生产系统 系 统 概 述 自然系统 人造系统 实体系统 概念系统 动态系统 静态系统 控制系统 行为系统 开放系统 封闭系统 系 统 概 述 五 系统的分类 六 系统的基本特性 适应性 动态性 相关性 目的性 层次性 整体性 系 统 概 述 【1】 对象 【2】 内容 【3】 目的 【4】 特点 整体性（系统性） 关联性（协调性） 综合性（交叉性） 满意性（最优化） 运用系统科学的一般规律和数学方法， 通过各要素的合理组合以及适当的控制 、协调技术，使系统的功能最优化。 系统工程定义 系统工程定义 第二节 系统工程的发展概况 一、系统工程的形成与发展 二、系统工程在我国发展的概况 三、系统工程的应用 系统工程的发展概况 系统工程的形成与发展 形成：20世纪40年代。初期是在现代科学技术和军事需 要的推动下，作为一门以系统为研究对象，以运筹学、信 息论、控制论、管理科学等科学理论为基础，高度综合 地 运用电子计算机等各种现代技术，担负总体协调使 命的管理与设计学科而产生的。 1938年英国正面临着德国飞机空袭（film: 伦敦上空的鹰）防空作战系统（雷达站、高 炮阵地、机场和飞机等）运行问题 曼哈顿计划 贝尔电报电话公司 成熟：20世纪70年代，系统工程进入到解决各种复杂大系 统的最优控制阶段，特别是在国民经济的计划、 协 调方面。 系统工程的发展概况 发展： 系统工程真正形成为一门独立的学科，通常以1957 年美国学者H.Goode y 增加8倍； 各自会怎样？ 系统工程原则上是一门“参谋课”，“顾问课” ，工具课；需要结合专业知识。 正确成功 学习系统工程的意义 国内外许多事例表明，运用科学的管理方法 ，决策的可靠性可提高一倍以上，节约时间和总 投资平均在15以上，而用于管理的费用一般只 占总投资的36。潜移默化中提高处理问题的能力