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系统工程 C类 系统工程概述 1 课程主要内容 导入案例 丁谓造宫系统工程的定义系统工程的研究对象系统工程的发展历史工程案例 普拉德霍湾油田原油运输 2 我国古代系统工程案例 北宋真宗祥符年间 皇城开封失火 连片宫阙被大火吞噬 宋真宗下令宰相丁渭立即修缮宫室 希望工期越短越好 丁渭造宫 3 丁渭造宫 工程施工有三个问题 砖 京城内无土烧砖 且外面的砖也难以运进城内 大宗建材 除了砖 其他的大宗建材也难以运进城内 建筑垃圾 清墟时大量建筑垃圾在城内无处堆放 另外 当时的运输手段也非常落后丁谓怎么办 4 丁谓造宫 史书记载 一举而三役济 并且 省费以亿万计 汴水 宫殿 砖窑 殿前街道 土 砖瓦 木石 挖渠 引水 进船 木石 废墟 5 包含至少两个组成部分 要素 具有一定的功能 且功能是系统中任何一个要素所都不具备的 要素之间存在着相互联系 作用 结构 系统 2 系统的概念 系统 由两个以上相互联系 相互作用的要素所组成的具有特定结构 功能和环境的整体 环境 6 1系统工程的定义 7 系统工程的定义 8 系统工程是一门交叉学科 建立在运筹学 系统理论和现代管理学等学科的基础上 思想来源 提供跨学科的程序性技术 提供跨学科的方法性技术 9 系统工程的定义 系统工程是用来开发 运行 更新一个大规模复杂系统所需思想 程序 方法的总和 或总称 10 系统工程的研究对象 系统工程研究对象大规模复杂系统怎么理解 大规模 复杂 多个目标要素众多关联众多结构复杂 功能复杂 环境复杂 11 系统工程的发展概况 12 13 案例 普拉德霍湾油田原油运输 问题 美国阿拉斯加产油 但北面的普拉德霍湾油田位于北极圈内最低气温达零下50摄氏度 海湾常年冰封 陆地常年冰冻 如何将油田开采的原油向美国本土运输 需要解决的问题 14 案例 普拉德霍湾油田原油运输 目的与目标 目的 将油田开采的原油输送到美国本土目标 行动方向 1 技术上可行 2 投资费用省 3 运行安全 4 对恶劣环境的适应性好 15 案例 普拉德霍湾油田原油运输 模型 设计模型管道系统受力分析模型成本估算模型风险分析模型运行仿真模型 16 案例 普拉德霍湾油田原油运输 方案评价 方案1 油轮运输为了保证技术上可行 需要破冰船引航 费用高采用油轮运输 安全问题一旦出现沉船溢油事故 应急救援费用也很高海上运输受恶劣天气 风暴 影响起点和终点都需要建大型油库 由于海上运输的不确定性 油库储量需要保持10日产量 油库体积巨大 投资额也巨大 17 方案2 管道运输 加热保持原油流动性 为了保证技术上可行 需要沿途加热原油 加热站建设费用高 特别在北极冻土地带 加热站管理复杂 消耗燃料 运行费用高加热后 输油管里的热量影响周围环境将向周围土层传导 冻土受热后 对管道的支撑作用改变 引起管道过度变形以致断裂为了避免断裂 有一半的管道需要用底部托架支撑 费用比普通地下埋管高出3倍 案例 普拉德霍湾油田原油运输 方案评价 18 案例 普拉德霍湾油田原油运输 方案评价 方案3 管道运输 浓缩海水保持原油流动性 优化方案2 抓住问题的关键 不是怎么加热和怎么优化管道结构系统 这是创新的开端类比创新 汽车油箱怎么防冻的 防冻液将海水浓缩到含盐量10 20 掺入原油中 降低其低温下粘性 避免加热及由于加热造成的管道铺设费用增加 综合即创造 19 案例 普拉德霍湾油田原油运输 方案评价 方案4 管道运输 天然气转化成液体后与原油混合 保持原油流动性 继续优化方案2 抓住问题的关键 在降低原油粘性的同时 还能做什么 石油的知识 埋藏在地下的石油原来是油气合一的 这时油气混合物的熔点很低 在低温下也能保持较好的流动性将开采出的天然气转换为甲醇 代替方案3中的浓缩海水不需要另外铺设支架型天然气管道了 比方案3节省一半费用 20 案例 普拉德霍湾油田原油运输 方案 方案1 油轮运输方案2 管道运输 加热保持原油流动性 方案3 管道运输 浓缩海水保持原油流动性 方案4 管道运输 天然气转化成液体后与原油混合 保持原油流动性 试想如果在找到方案2后 就只是专注于优化管道运输工程的规划与设计问题 管道的管径 加温设施设计 燃料库选址 铺设路线等 情况会怎样 21 案例 普拉德霍湾油田原油运输 决策者收益主体和行为主体 获得开发权的石油公司组成了阿拉斯加财团 负责设计 兴建和管理输油管 创新能够成功源于决策者的管理理念 22 案例 普拉德霍湾油田原油运输 要兴建这条全长1 286公里 799英里 的管道面对种种挑战 除了要面对恶劣的环境外 管道还要越过三座山脉 无数大小河流 以及永冻层 只是测量和地质样本测试就花了五年之久 施工期间还要不时找来考古学家研究未受挖掘的地点 近半管道要架空兴建 而非埋于地下 以防止冻土融化和因而产生的移动 管道在地面是 之 字走向的 由于管道在地面比在地下更容易移动 这种的设计为管道横向和纵向移动保留了空间 可以由地震 或者热涨冷缩引发移动 在设计管道时已经把地震的因素考虑在内 使之抵御了数次地震 其中一次发生在2002年的地震强度更高达里氏地震规模7 9级 23 案例 普拉德霍湾油田原油运输 面对人为破坏或者森林火灾时就变得无能为力 自1995年泄漏次数大幅减少 而1997至2000年间总泄漏量仅为6 89桶 1 1立方米 以钢铁制成的管道可以抵挡枪击 但在2001年10月4日 一位名为DanielCarsonLewis的醉酒枪手在利文古附近把一处焊接部位射穿了一个洞 导致约6 000桶 25万加仑或950立方米 原油泄漏 事后需要把两公顷 约1英亩 冻原土挖出并清除 24 都江堰 鱼嘴 岷江分流 飞沙堰 分洪排沙 宝瓶口 引水 25 作业 1 通过分析丁谓造宫的案例 你认为应用系统工程思想解决问题的最大困难是什么 2 完成悬索桥摇晃的案例分析 26 2 案例分析资料 大峡谷中的悬索桥上有车驶过峡谷中的强风经常造成桥晃动桥上司机紧张事故率高发过桥车辆少影响路桥公司的收益怎么解决问题 到底要解决什么问题 1 桥梁加固 2 驾驶行为心理 3 企业管理 4 交通安全 27 2 案例分析问题 目标是什么 到底要解决什么问题 系统 问题