《管理系统工程》PPT课件.ppt

管理系统工程,任课教师：钟映竑 Email: 手机本课程教学目的,通过本课程的学习，了解企业管理系统工程的一般概念、原理和研究内容，学会运用系统工程的方法论来思考和处理问题，掌握企业管理系统工程常用的方法和基本技术，具备分析复杂系统的基本能力。,基础知识,高等数学、线性代数、概率论与数理统计、运筹学、管理学、经济学。,参考书目推荐,企业管理系统工程 汪应洛主编 中央广播电视大学出版社 系统工程理论、方法与应用 汪应洛主编 高等教育出版社 系统工程方法论 杜玠 陈庆华编著 国防科技大学出版社 管理系统工程 李宝山，于秀慧主编 中国人民出版社 第五项修炼 彼得圣吉著 三联书店,本章主要内容,系统工程产生的背景 系统工程发展简史 我国系统工程的发展 系统工程在我国社会经济发展中的作用,系统工程产生的背景,20世纪40年代：美国贝尔电话公司首次提出“系统工程”（systems engineering）这个名称。 近代科学技术发展的一个重要特点是学科分类越来越细。 我国的学科门类：理学、工学、农学、医学、哲学、文学、经济学、管理学、历史学、法学、教育学、军事学，共12个门类。,亚当斯密的劳动分工理论，专业分工的好处有哪些？ 如何面对复杂问题？ 复杂问题的特征：规模庞大、结构复杂、功能综合、因素众多、目标多样,案例： 江西省赣江流域及鄱阳湖湖区（简称山江湖），共有64个市县，相当一部分地区是革命老区。上游赣南山区在文革中山林被毁，水土流失严重，河床抬高，生态被破坏。下游鄱阳湖地区土地肥沃，投入产出效益好。 面临的问题： 先开发鄱阳湖地区，还是先治理上游的山、江？ 在有限的资金条件下，开发资金和环境治理资金的比例怎么分配？,复杂系统问题的例子,广州市的经济发展 成功举办亚运会 神舟飞船的研制 如何度过大学时光？,如何解决复杂系统问题？,传统常用的分析方法，尤其是那种按专业分工的思路层层展开的方法通常难以胜任的，需要创造一种全新的、综合性思考、研究、处理这些问题的方法和技术。 必须采用多种理论和知识、技术综合集成的新方法，这就是系统工程。,推动系统工程发展的重要理论,系统哲学系统科学系统工程 以系统理论和系统工程理论为其哲学基础和方法论基础。 系统理论：一般系统理论，控制论，信息论，耗散结构论，协同论，突变论。 系统工程理论：系统工程的方法体系和程序。,系统理论的产生和发展,一、系统思想产生的条件 1、思想渊源 （1）古代被动的综合阶段 古代朴素系统观念 易经的阴阳论，五行论。 老子提出的“道生一，一生二，二生三，三生万”。 孙子兵法：从道、天、地、将、法五个方面来分析战争的全局。 中医的辩证思想 战国时期的都江堰水利工程,中药的辩证处方 一副重要一般由“君、臣、佐、使”四个部分组成。 “君药”，对主病起主要治疗作用，用量较大； “臣药”，辅助”君药“加强治疗作用； “佐药”，用来抑制”君药“可能产生的副作用； “使药”，对各种药物起调和作用。 四个部分合理配伍，一副重要就是一个具有一定功效的药物“系统”。,（2）近代分析发展阶段 还原论：主张把整体分解为部分去研究，相信客观世界是既定的，存在一个由所谓“宇宙之砖”构成的基本层次，只要把研究对象还原到那个层次，搞清楚最小部分即“宇宙之砖”的性质，那么一切高层次的问题就迎刃而解。 还原论强调为了认识整体，就必须认识部分。 还原论思想在近代科学史上具有重要意义。,还原论的产生背景： 文艺复兴以前，神学和形而上学占统治地位。 两位哲学家、思想家对人类近代文明产生深远影响 法国人勒内笛卡尔（RenDesCartes） 英国人弗朗西斯培根（Francis Bacon）,笛卡尔 普遍怀疑是笛卡尔方法论的起点，“我思故我在” 笛卡尔方法论可归纳为四条规则： 绝不承认任何事物为真，除非我明明白白知道它确实为真； 将我们所要检查的每一难题，尽可能分解成许多部分，以作为妥善解释这些难题的要害； 依照次序引导我们的思想，由最简单、最容易认识的对象开始，一步一步地上升到最复杂的知识； 处处做周全无误的核算与普遍不漏的检查，直到足够保证没有遗漏任何一件为止。 日常经验的元素具有“复合性”，必须把它们还原为“简单性”。,培根 他提出了以实验为基础的归纳法，以取代亚里士多德的老式纯粹的归纳逻辑。 他认为，科学的发展必须以大量的观察和科学实验为基础。这种实证论思想在当时使科学摆脱了宗教和形而上学，也极大地影响了后世的科学研究。 笛卡尔和培根的哲学思想和他们倡导的科学精神驱散了经院哲学和神学令人窒息的阴霾，带来了科学史上的一场革命，以科学理性为基础的自然科学得到了迅速发展，人类社会发生了天翻地覆的变化。 还原论思想为科学技术的发展奠定了基础。,分析的方法把自然界分解为各个部分，把自然界的各种过程和事物分成一定的门类，把复杂的事物分解成简单的要素，把统一的整体分解为各个组成部分，然后对各个要素的组成部分分别进行研究。,物理学：从宏观的宇宙到微观的原子、夸克。出现了经典力学、光学、电磁学、量子力学、狭义和广义相对论等。 化学：无机化学、有机化学、结构化学、分析化学等。 生物医学：解剖学，研究了系统、器官、组织、细胞等各层次，现代医学深入到分子（DNA）层次来研究。 近代分析发展阶段的一个重要特点是学科分类越来越细。,近100多年以来，科学技术迅猛发展，知识爆炸，信息量剧增。大多数人只能对某个或某几个领域的知识比较了解。“隔行如隔山”。 远古时期，达芬奇，亚里斯多德等人，精通多个领域。 分析方法（还原论思想）的缺点：人为地割裂了系统个要素之间的联系，堵塞了自己从了解部分到了解整体、洞察普通联系的道路。,（3）现代综合发展阶段 新的综合方法突破了传统分析和综合那种静态的、平面式的思维方式，它是一种动态的、立体式的思维。 新的综合方法突破了传统分析和综合的逻辑起点和顺序。,三大发现：能量转化、细胞学说、进化论。 机械论：把生物学简化为物理和化学问题。 活力论：存在“活力”。 海胆胚胎实验对机械论的挑战。,系统科学产生的理论前提生物机体论,英国：雷达系统、防空自动控制火炮系统、通信网络系统。 美国：奥本海默领导的曼哈顿工程，阿波罗登月计划，PERT，兰德公司的系统分析技术。 运筹学的大发展。 电子计算机的诞生和应用。,技术条件军事系统工程技术,产生 怀海特：1925年，科学与近代世界，提出用机体论代替机械论。 劳特卡：1925年发表物理生物学原理 克勒：1927年发表论调节问题。 贝塔朗菲：1924-1928年，提出生物学的有机概念。1932年发表理论生物学，1934年发表近代发展理论。1937年提出一般系统论概念。 提出系统观点、动态观点、等级观点。,系统理论的发展,发展 一般系统论在工程实践中广泛应用，在此基础上建立了系统工程学。 系统论与控制论、信息论、耗散结构论、突变论、协同学结合起来，建立了系统科学。 系统理论、系统方法应用于其它领域，加快了它们的发展。 在系统思想基础上，创立了系统哲学体系。,关于系统思考的例子：啤酒游戏,零售商 你经营了一家杂货店，啤酒是你销售的商品之一，从批发商订购啤酒需要四周，每周一次，会有批发商的卡车来送货。 你销售最稳定的一种啤酒叫作“情人啤酒”，它不是流行品牌，从没有在媒体上做广告，但你每周都能卖掉四箱。顾客大多是年轻人。 你的店里总是保持12箱“情人啤酒”的库存量。,第二周 情人啤酒的销售量突然增加到8箱，你不知道原因，也许有人举行宴会吧。为了补充额外卖出的4箱，你把订单数量提高为8箱，这将使你的库存量恢复为12箱。 第三周 这一周，你又卖掉8箱，这时你还剩下4箱，你想，至少得订8箱才行，为安全起见，你订了12箱。,第四周 有年轻的顾客告诉你，有一个新的流行音乐MV在电视台播出，这个乐队以“我喝下最后一口情人啤酒，投向太阳”，作为他们歌曲的结尾。 这时情人啤酒的送货员送来5箱。你想，可能需求会进一步上升，你订购了16箱。 这一周你又卖掉8箱，还剩下1箱。,第五周 周一，你就把仅存的一箱卖掉了。这时幸运的是，你又收到7箱情人啤酒。你订购了16箱。本周，你又卖掉了8箱。这时，你已经没有库存了。 第六周 本周一，有两位顾客订了两箱，留下电话号码。 周二，送货员送来6箱，你打电话给那两位顾客，他们很快拿走两箱。剩下4箱在周末前又卖光了。又有两位顾客留下电话号码订购两箱。你又向批发商订购了16箱。,第七周 这周，送货员只送来5箱，你把货交给预订的顾客，不到两天，剩下的3箱又卖光了，这一周更吓人，有五位顾客留下了电话号码。你另外订购了16箱。 第八周 你殷切地期待着送货员送来16箱啤酒，但他只送来5箱。他道歉：“我们接到的订单多于存货的数量，不过我想你几周后会收到货的。” 天哪！这周你货架上会连一瓶情人啤酒也没有。这次，你订购了24箱啤酒。真想不通为什么批发商这样对你？,零售商的库存量变化情况,批发商 你是一个批发商，啤酒就是你的生活，仓库里堆着各种啤酒，当然也包括情人啤酒。你从制造商那里进货，订货周期一般是四周。你每周向制造商订购4卡车情人啤酒，你的标准库存量是12卡车。 起初，库存量轻而易举地满足了额外订单的需要。第六周，你看到了一篇关于流行音乐MV在电视台播出的文章后，你提高了订购量，达到20卡车。 到第六周，你所有的库存啤酒都送出去了。 第八周，你把订单增加为30卡车量。,第九周 你每周接到约20卡车的定单，而你仍然没有货。然后，制造商只送来6卡车。 第十周 制造商只送来8卡车情人啤酒，而你接到了26卡车量的订单。于是你向制造商订购了40卡车量。 第十一周 制造商送来12卡车，而你有超过100卡车量的订单等着补货。于是你又订购了40卡车量。,第十二周 你再订购了60卡车量。 第十四周与第十五周 你终于从制造商那里收到大量的情人啤酒，同时，从零售商的订货量下降了一点点。 到了第十六周，你终于几乎拿到了前几周要求的所有啤酒：55卡车量。 一个星期下来，你接到的订单全是零。 第十七周 又送来60卡车的情人啤酒，但零售商的订单仍是零，109卡车量的货在你仓库里纹丝不动。,制造商 你是情人啤酒公司的销售经理。 从决定酿造一瓶啤酒，到出货，至少要两周，所以你的仓库总有一些库存。 但是，到第七周时，这些库存就出光了。 甚至到了第十四周，工厂仍然赶不上已订未交的订购量。你想象自己这一年的奖金不知会增加多少。 第十六周，你终于赶上已订未交的订购量。但到了第十七周，批发商们只订了19批货。,第十八周 他们完全不订了。 第十九周 你的仓库里有100批啤酒存货。 第二十一周 相同的情况又持续了四周。,第二十四周 你决定去拜访一下批发商们。批发商告诉你：“我们已经有两个月没有收到订单了，我们仓库还有220卡车量啊！” 你们讨论了半天，得出结论：消费大众的需求是反复无常的。 在回家的路上，你决定在一家沿途的零售商店停一下。 零售商告诉你：“你不知道几个月前我多么想勒死你，可现在我们后面仓库还有93箱没有卖掉。”,零售商说：“我们一直都是每周卖4箱情人啤酒，接下来的第二周我们卖掉8箱。” 你接着说：“然后销售量迅速上升。” 零售商说：“不，你不了解，需求量从来就没有迅速增加过，顾客也从未完全停止购买，我们仍然每周卖出8箱。” 反思：我们做决策的时候，总是习惯把自己作为一个系统来考虑，而把其它组织当作系统之外的东西。,摘自第五项修炼的一段话,在月球上看地球，地球变成如此微不足道，你甚至可以用拇指遮住这个小点。但这个蓝色的小点，对你而言就是一切。所有人类的历史文明、诗歌音乐、游戏欢乐、生死爱恨、战争迫害，都发生在你可以用拇指盖住的这个小点上。,直接体验地球是一个不可分割的整体，正如我们每个人也是不可分割的整体。大自然（包括我们在内）不是由整体之中的各个部分所组成的，它是由整体中的整体所构成的。所有界线，包括国界在内，基本上都是人们强行规定的。我们制造了它们，然后，很讽刺地发现自己最后被这些界限困住了。 某种新的事情正在发生，而它必然与我们全都有关只因为我们都属于那个不可分割的整体。,系统工程的产生和发展,一、产生与发展 1、萌芽（1940-1957） 源远流长，都江堰水利工程，齐王赛马 1940年代，美国贝尔电话公司首次提出系统工程一词； 二战，运筹学； 1945年，兰德公司。 本阶段特点：以个别研究、简单应用为主，实践先行。,2、起步（1957-1965） 1957年，哥德和麦科尔，系统工程，为本学科正式命名。 1958年，PERT。 本阶段特点：自觉运用理论与方法。 3、成长初期（1965-1985） 1965年，系统工程学手册，阿波罗登月计划，航天飞机。 1972年，成立国际应用系统分析研究所。 本阶段特点：形成理论体系，并由自然领域扩展到社会科学，应用于社会工程和经济社会领域。,4、中期（1985至今） 以NMD为代表，标志着系统工程开始走向成熟。 突出了系统工程“综合”的特点，“软”的综合，“硬”的综合。,发展过程中的实际案例,（一）曼哈顿计划 奥本海默领导，25000名科学家和工程师 ，12000名工人。六种方案。,“阿波罗”登月计划 美国的阿波罗载人登月飞行计划, 於1961 年提出, 其系统目标是: 10 年内把人送到月球表面并且安全返回地球, 并要求在最短的时间内, 以最少的费用, 胜利完成登月计划。 阿波罗载人登月飞船於1969 年7月16日发射, 4天后飞到月球着陆，两名宇航员在月球表面上活动长达2小时21分钟之久。 25日指令舱回地球, 在太平洋西南部溅落 名宇航员飞行153万公里, 平安返回。,1969年阿波罗登月计划，是系统工程应用的光辉典范。 860多万个零部件，42万人，120多所大学，2万多个公司，300亿美元，历时11年。 实施过程： 1.建立组织管理机构，明确职责分工 2.制订和选择方案 3.组织管理过程,阿波罗飞船的登月成功, 还证实了系统科学一个重要的命题“综合即创造”负责阿波罗计划实施的总指挥韦伯先生說过: “阿波罗计划中没有一项新发明的自然科学理论和技术, 全部工作都是现有技术的运用关键在於综合” 日本一些专家参观了阿波罗计划中所采用的硬件设备和工艺后, 均认为日本没有造不出來的东西，但作为一种系统的思维方式和科学方法以及把它作为一个整体來处理计划、设计和管理的技术系统工程, 日本却不如美国。,载人航天工程是我国航天史上规模最大、系统组成最复杂、技术难度最高的工程，工程可以划分为七个系统，分别是航天员、飞船应用、载人飞船、运载火箭、发射场、测控通信和着陆场。 2003年10月及2005年10月成功发射的“神舟五号”和神舟六号“飞船，是系统工程在航天领域里的成功应用。,直接参加神六工程的单位有100多家，涉及单位3000多家，参加的工程技术人员十万余人，涉及力学、地球科学、空间技术、微电子技术、自动控制等多个领域。,瓦良格号航空母舰,主尺寸：舰长304米、水线281米； 舰宽70.5米、吃水11米； 飞行甲板：长300米、宽70米； 排水量： 57000吨（标准） 64000吨（满载） 结构改装：取消舰首12单元反舰导弹发射筒，将士兵住仓前移合并，以获得更大机库空间； 武器装备：国产海红旗18联装近程舰对空导弹； 国产多管30毫米速射炮，3000发/分钟； 国产10管反潜火箭深弹发射器； 舰载机大于50架（因拆除大型反舰导弹发射单元，增大了甲板下的机库面积）： 国产海歼15舰载战斗机（原型苏33，技术来源俄罗斯/乌克兰）； 国产海直 9舰载反潜/多用途直升机（原型法国“海豚”）； 进口卡莫夫27反潜直升机； 进口卡莫夫31预警直升机； 搜索雷达：与052C驱逐舰相同的有源相控阵雷达, 备用雷达为“顶板”雷达系统, 安装在主桅顶端； 从电子设备的外形上看，基本与052C驱逐舰主桅顶的雷达相同,航空母舰是非常复杂的系统 动力系统，通信系统，导航系统，预警系统，防御系统，舰载机，,系统工程在中国的发展,（一）中国古代朴素的系统思想 宇宙之间万事万物是一个系统整体。 周易，道家 （二）中国古代的系统工程 1、都江堰水利工程,都江堰水利工程背景介绍 需要解决4个难题： 提高水资源利用率； 水量的季节分布很不均匀； 融化的雪水带来大量泥沙，不利于灌溉； 水利工程不要影响航道。 公元前250年，秦国太守李冰父子修都江堰水利工程。工程包括三个部分： 鱼嘴 飞沙堰 宝瓶口,“鱼嘴”,“飞沙堰,宝瓶口”,公元前250年，秦国太守李冰修建都江堰水利工程,鱼嘴：把岷江分为内江和外江，当岷江水量大时，大部分水量通过拐角的反弹流向外江；当水量小时，大部分江水流入内江，用于灌溉。 宝瓶口：把内江的水通过宝瓶口，引入成都平原的数百万亩农田。 飞沙堰：是一条岷江的内江通向外江的几乎与水面齐平的堤堰。当水量大时，一部分内江水可通过飞沙堰回到外江；大块沙石飘浮在江水上层，容易从堤堰上溢过回到外江。 都江堰水利工程使成都平原成为天府之国。,2、皇宫修复工程 宋真宗时期，皇宫失火，大臣丁谓主持修复。首先将皇宫前的大街挖成大沟，就地取土烧砖，然后把汴水引入大沟，用水路运输建筑器材，等皇宫修复后，再把碎砖废土填入沟中，修复大街。,三）中国当代系统工程 钱学森院士对我国系统工程的重要贡献 钱学森院士是我国系统工程的主要创始人。 1911年12月11日生于上海。祖籍浙江杭州。1959年8月加入中国共产党。1934年上海交通大学机械工程系毕业。1935年留学美国，入麻省理工学院航空系学习，翌年获硕士学位。后转入加州理工学院航空系学习。1939年获美国加州理工学院航空、数学博士学位，曾任加州理工学院副教授，麻省理工学院教授，加州理工学院喷气推进中心主任、教授。1955年冲破重重阻力返回祖国。,历任中国科学院力学研究所所长、研究员，国防部第五研究院院长、副院长，并兼任该院一分院院长（该分院后来发展为今天的中国运载火箭技术研究院）；中国科技大学近代力学系主任。1965年任第七机械工业部副部长，后兼任中国空间技术研究院院长。1970年任国防科学技术委员会副主任。1982年任国防科学技术工业委员会科学技术委员会副主任。,1950年代初，出版工程控制论； 1955年秋，回国，与许国志一起把运筹学引入中国； 1956年，创建我国第一个运筹学研究组； 1960年代初，在国防部第五研究院创建我国第一个军事运筹研究机构作战研究处； 1980年代，国防科研的”三大战役“（洲际导弹，远洋测量船研制，地球同步卫星）获得成功； 如今，系统工程已经广泛应用到我国各行各业、各个领域。,在钱学森的倡议和指导下，在1980年代初期，运用系统科学的理论与方法，对我国的经济建设计划与社会发展作出了科学的预测和研究。 钱学森对系统科学最重要的贡献