通信工程设计导论.ppt

2020 4 7 1 通信工程设计导论主讲 翟应斌zhaiyingbin 2020 4 7 2 工程系统是以工程技术为核心的一种重要的人工系统 现代工程系统是由 研究 开发 设计 制造 运行 管理 等环节组成的工程链 每个环节都存在大量的技术 经济和社会等问题 需要培养大批能综合运用现代科学理论和技术手段 懂经营 会管理 兼备人文精神和科学精神的高素质的工程技术人才 2020 4 7 3 本课程是学习和研究一些相关的系统科学和系统工程理论 思考怎样把传统的工程专业技术与系统工程 工业工程等先进的思想相结合 而运用到工程系统的设计和实施中去 2020 4 7 4 系统工程专业人员需要具备的综合知识体系 1 哲学原理 自然哲学 管理哲学 系统哲学2 数学基础 高等数学 概率论与数理统计 数学分析 实变与泛函3 管理科学基础 普通管理学 决策分析 运筹学 预测学 统计学原理4 系统科学基础 现代控制理论 大系统理论 复杂系统理论5 心理学基础 普通心理学 管理心理学 组织行为学 2020 4 7 5 6 经济学基础 政治经济学 宏微观经济学 国民经济学 工程经济学7 计算机基础 计算机软硬件知识 管理信息系统 决策与支持系统8 其他系统研究知识 系统分析方法论 系统评价学9 相关专业知识 农业 医药 水利 运输 建筑 2020 4 7 6 一 工程系统有关概念及其系统结构二 工程系统设计和实施三 工程系统的决策与管理 试验 评定技术与运行保障四 现代通信工程设计五 工程教育与工程师培养 2020 4 7 7 一 工程系统有关概念及其系统结构 一 系统与系统工程知识 二 系统工程的理论基础 2020 4 7 8 一 系统与系统工程知识系统的概念与定义系统 System 的概念来源于人类长期的社会实践 系统的概念通常用系统的含义 系统的分类和系统的整体性质来表达 综合反映出系统的本质和规律 2020 4 7 9 我国系统工程与系统论研究的倡导者钱学森把极其复杂的研究对象称为系统 认为系统是由相互作用和相互依赖的若干组成部分 要素 结合而成的具有特定功能的有机体 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 2020 4 7 10 系统是由相互联系 相互依赖 相互制约 相互作用的要素组成的具有整体功能和综合作为的统一体 1 系统必须由两个或两个以上的要素组成 2 系统各要素之间存在着相互联系 相互依赖 相互制约 相互作用的关系 体现在他们之间进行的物质的 能量的 信息的交换上 3 系统必须具有目的性和完整性 2020 4 7 11 宇宙间的各种具体系统可分为自然系统和人工系统 自然系统是天然产生和存在的各种系统 如生物 生命 系统 物理系统等等 人工系统是由人类活动创造出来的各种系统 1 社会系统 文化 行政 教育 法律等 2 工程系统 交通 通信 计算机等等 3 概念系统 哲学体系 科学体系 经济指标体系等等 2020 4 7 12 系统的性质 1 相对性 2 相关性 3 目的性 4 进化性 创新性 5 整体性系统的现状是过去变化的终结状态 同时又是未来变化的初始状态 进化 创新是系统得以继往开来的延续关键 2020 4 7 13 系统工程是把系统科学的知识应用于实际的技术科学 为涉及社会 科技 经济的综合系统的规划 设计 建造 实施和革新的各种工程技术提供理论和方法 系统工程方法论是系统思想的具体化 是实施系统工程的行为规范 2020 4 7 14 工程 Engineering 是服务于某个特定目的的各项技术工作的总和 是人们根据设定的目标 应用有关的科学知识和技术手段 通过一系列有组织的活动将某些现有实体 自然的或人工的 转化为具有预期使用价值的物质产品的过程 2020 4 7 15 项目 Project 是要在一定时间 在预算规定范围内 达到预定质量水平的一项一次性任务 项目是有明确的目标 时间规划和预算约束的复杂的活动 是一项独特的 不是完全重复以前的活动 项目包括产品项目和工程项目 2020 4 7 16 产品项目是指具有批量生产价值的产品工程系统 包括产品整个生命周期中从概念形成到产品报废处理的所有因素和整个过程 产品的开发从产品决策 开发设计方法 生产制造方式到企业组织 控制生产过程和进行营销管理方法等 都从各方面影响着产品设计开发的目的 手段和思维方法 2020 4 7 17 工程项目是指具有特定的对象 有时间和资金限制 按照一定的组织程序和经济性要求 一次性规划设计完成的复杂的系统 工程项目的对象通常由可行性研究报告 项目任务书 设计图纸 规范 实物模型等定义和说明组成 工程项目的时间限制是工程项目管理的一个重要目标 而财务和经济性问题是关系到工程项目是否立项 能否取得成功的最关键问题 2020 4 7 18 工程项目管理的基本目标是在限定的时间内 在限定的资源条件下 以尽可能快的进度 尽可能低的费用完成项目任务 专业目标 功能 质量 生产能力等工期目标费用目标 成本或投资项目管理目标由项目任务书 技术设计和计划文件 合同文件 承包和咨询合同 具体定义 2020 4 7 19 系统工程是组织管理技术 也是工程技术 包含有许多不同的专业门类 其中 专门针对工程系统的规划和设计这一专业的系统工程 称为工程系统工程 工程系统工程是应用于工程项目的系统工程 是组织和管理工程系统的规划 研究 设计 发展 试验 生产 使用和保障的科学方法 也是解决工程活动全过程的工程技术 2020 4 7 20 工程项目是一个复杂的工程系统 工程系统运作是项目管理的部分内容 项目管理侧重于项目的实施与建设过程的管理 优化和控制 而工程系统工程则着眼于工程项目的技术方案构思 方案评估和设计优化等方面 工程系统工程属于工程技术范畴 并以 工程设计作为其特有的学科基础 工程系统工程主要由系统工程过程 工程专业的综合 技术性能的规划和控制三部分组成 2020 4 7 21 1 系统工程过程系统工程过程是一种技术处理过程 其主要功能是以一套规范化的方法和程序从任务需求中完整地导出量化的系统技术要求 并确定能满足这些技术要求的系统最优配置 系统工程过程的主要工程活动是系统分析和综合 2020 4 7 22 2 工程专业的综合工程专业的综合是将与工程系统的研制有关的各个工程专业 如可靠性 维修性 安全性 人因工程 生产工程 后勤工程 价值工程等工程专业的工作协调地纳入到系统的发展过程中 以保证它们能对设计工作施加影响 并最终满足对工程系统规定的要求 综合产品研制 IntegratedProductDevelopment IPD 2020 4 7 23 3 技术性能的规划和控制是对系统技术性能进行管理的过程 即从提出工程系统的任务需求发展到系统投入实际运行的全过程中 对所需进行的设计 发展 试验和鉴定工作实施管理 以确保系统的技术性能达到预期目标 技术性能的规划和控制包括系统的确定和控制 以及系统技术性能的严整和管理 2020 4 7 24 二 系统工程的理论基础系统的应用理论信息通信 包括信息处理和信息传递 控制运筹决策 2020 4 7 25 运筹决策一 从物理到事理1 作为科学研究对象的客观世界是由物和事两方面组成 人类的知识由物之理与事之理组成 物理是物质运动之理 事理是办成办好事情之理物又常规 事又定则2 技术科学与运筹学 1 技术科学撇开人的主观活动 仅仅研究自然现象 研究物质运动和能量交换 运筹学撇开物理过程 研究人的决策方式 即人们基于一定物质条件的办事策略 2020 4 7 26 2 技术科学提供的是问题的答案 运筹学提供的是活动的可选优化策略 3 技术科学使用数学工具研究如场论 势论 波动方程 散度 旋度等问题 运筹学使用数学工具研究如合作 竞争 联盟 顾客 服务 库存 策略等问题 2020 4 7 27 二 运筹问题 谋定而后动 凡需要通过定性谋划和定量计算而制定出行动方案的问题 都是运筹问题 1 规划问题资源是有限的 活动是多项的 规划问题就是解决有限资源的最优分配问题 2 排队问题3 对策问题如何在竞争中通过正确运用策略以赢得竞争 2020 4 7 28 4 决策问题决策人如何根据自然状态发生的统计规律来选择自己的最优策略 5 库存问题库存是由需求 供应 费用和存储策略构成的系统 如何在缺货损失和存储损失中寻找最佳的存储策略 2020 4 7 29 控制问题控制是一种有目的的活动 人类改造客观世界的实践活动的核心就是控制 广义的控制包括领导 指挥 支配 经营 管理 创作 设计 组建 制造 操纵 制裁 教育 调节 补偿 决策 优化等等 控制论研究一般控制规律 对各种系统实施控制 使系统的运行符合人们的期望 控制论既可应用于工程技术系统 也可应用于社会经济系统和生物系统 2020 4 7 30 控制过程是一个不断获取 处理 选择 传送 利用信息的过程 维纳强调 控制工程的问题和通信工程的问题是不能区分开来的 而且 这些问题的关键并不是围绕电工技术 而是围绕着更为基本的消息概念 而不论这消息是由电的 机械的或神经的方式传递的 2020 4 7 31 1 恒值控制2 程序控制3 随动控制控制任务是保证受控量按照某个只能在系统运行过程中实时测定的变化规律来变化 4 最优控制控制任务是 寻找并实现这样一个或一组控制变量 在满足系统的约束条件的情况下 保证所关心的系统性能指标或效益达到最佳值 2020 4 7 32 闭环控制在控制器和受控对象之间 不仅存在着正向作用 而且存在着反馈作用 即系统的输出量对控制量有直接的影响 信息的传递是双向的 2020 4 7 33 反馈 将检测出来的输出量回送到系统的输入端 并与输入信号比较的过程 正反馈 负反馈闭环控制的实质 就是利用负反馈的作用来减少系统的误差 反馈代表一种控制原理 一种控制技术 负反馈是系统稳定的重要机制 一个系统之所以具有受到干扰后能迅速消除偏差恢复恒定的能力 关键在于存在 负反馈调节 机制 2020 4 7 34 控制系统基本结构 2020 4 7 35 信息论基础信息 由一个系统发出的信号被某个主体接收到 通过该主体的某些处理程序形成对该主体有某种意义或价值的知识 信号 是指包括光 一般电磁波 声波或其它任何物质形式的物质流 是信息的实际载体 消息 是物质流在信号和信息之间的中间形态 消息能否成为信息 取决于主体的加工效果及其对主体的意义 2020 4 7 36 信息的属性信息是事物属性的反映 信息附着于一定的载体之上 1 信息具有整体性 2 信息有多种存在或存储形式 3 信息具有可复制性 4 信息存在变异的风险 2020 4 7 37 通信理论1 信源 信息的发送者 即通信过程中信息流通的起点 信宿 信息的接收者 即通信过程结束时信息的归宿 通信是由参与通信的诸事物和环节所构成的整体的一种运作过程 2020 4 7 38 二 工程系统设计和实施 一 工程系统分析与方法 二 工程系统设计与运作 2020 4 7 39 一 工程系统分析与方法工程系统的生命周期是指一个工程项目从开始筹划 立项 研究 设计 试验 生产 投入使用 维护运行 直到弃置为止的整个过程 工程系统的生命周期可以分为五个阶段 即 方案设计阶段 方案验证和初步设计阶段 工程发展阶段 生产阶段和使用阶段 2020 4 7 40 工程系统分析工程系统分析就是通过对项目系统的情况进行全面的了解和分析 对可能采取的方案进行优选 为决策者提供可靠的依据 工程系统分析必须从工程系统的总体最优出发 采用各种分析工具和方法 对工程系统进行定性和定量的分析 主要包括工程系统的模型化 工程系统的最优化分析和工程系统的综合评价 工程系统分析有六个基本要素 即 目标 可行性方案 模型 费用 效果和评价标准 2020 4 7 41 系统模型的基本概念1 系统模型是以某种形式对一个系统有关本质属性的描述 据以揭示系统的功能和作用 2 建立模型的目的在于解释 预测并控制被模型化的对象 便于操作 试验 模拟和优化 3 常用系统模型 1 实物模型 建筑物模型 地形沙盘 2 图形模型 电路图 生产流程图 网络图 3 数学模型 用数学符号 数值来描述工程 管理 技术 经济等系统中有关因素以及它们之间的数量关系 2020 4 7 42 可行性研究的概念1 可行性研究 按照各种有效的方法和工作程序 对拟建项目在技术上的先进性 适应性 经济上的合理性 盈利性 以及项目的实施等方面进行深入的分析 确定目标 提出问题 制定方案和项目评估 从而为决策提供科学依据 2020 4 7 43 2 可行性研究的内容技术可行性 根据现有的技术条件 能否达到所提出的要求 所需要的物理资源是否具备 能否得到经济可行性估计成本和效益 分析项目在经济上是否合理运作可行性 也称操作可行性 社会可行性 所建立的系统能否实现 并高效率地执行预期的功能 组织内外是否具备接受和使用新系统的条件 2020 4 7 44 可行性研究报告内容包括 1 引言 2 当前系统的初步调查与分析 3 新系统初步方案 4 可行性分析 5 可行性分析结论 2020 4 7 45 1 引言 摘要 新系统名称 目标 功能 背景 用户 开发者 参考资料2 当前系统的初步调查与分析企业的目标和任务 企业概况与企业外部环境 当前系统的概况 新系统的开发条件 当前系统存在的主要问题和薄弱环节 对用户提出的开发任务和要求的分析 2020 4 7 46 3 新系统初步方案 新系统的目标 范围 边界 主要目标 新系统的规模 投资方案 数量 来源 时间 其他4 可行性分析 新系统的必要性分析 新系统的可能性分析 几个方案的比较 分析 2020 4 7 47 5 可行性分析结论 可以立即开始进行 需对系统目标进行某些修改后才能进行 需等待某些条件具备后才能进行 不必要或不可能 2020 4 7 48 仿真的概念和作用1 仿真是通过实验来研究实际系统的一种技术 通过构造既能反映系统特征又能符合系统实验要求的系统模型 达到弄清系统内在结构变量和受环境条件影响的目的 计算机是系统仿真的主要工具 2 建模活动是通过对实际系统的观测和检测 在忽略次要因素及不可检测变量的基础上 用物理或数学方法进行系统描述 从而获得实际系统的简化近似模型 2020 4 7 49 仿真实验就是将系统的仿真模型置于计算机上运行的过程 系统仿真的实质是 1 仿真是一种人为的实验手段 2 仿真是一种对系统问题求数值解的计算技术 3 仿真过程是对系统状态或行为在时间序列内全过程的描述 可以比较真实地反映系统的运行 演变及其发展过程 2020 4 7 50 二 工程系统设计与运作设计是工程系统技术过程中的一个核心活动 也是一种典型的饱含创造性的工作 工程系统设计最本质的工程过程是进行分析和综合 分析是按照一定的逻辑推理顺序 得到对工程系统全局或局部本质的描述 综合是根据一定的条件确定出符合工程总体功能指标的各个组成部分的优化组合 2020 4 7 51 工程设计过程主要由任务要求分析 功能分析 技术要求分解 系统综合和权衡等多项工作内容组成 工程设计的结果虽然仅是一系列的技术文档和图纸 但它确定了整个工程系统实施的准则 在很大程度上决定了工程的质量 工程系统的成本 乃至工程系统的成败 2020 4 7 52 2020 4 7 53 概念设计阶段作为工程系统的开始阶段 设计工作主要是研究系统的目的 要求和所需资源 然后将其转化为系统的基本功能要求 从若干种备选方案中形成一种较为可行的设计方案 这一阶段主要做任务分析和方案确定两件事 2020 4 7 54 任务分析的目的是 在工程系统立项以后 根据其比较笼统的原始需求 转化为能够指导设计的具体的功能要求和技术指标要求 也就是说 根据需方提出的任务目标 环境条件 工程投资和工程进度等约束条件 通过定性和一定的定量分析 逐步形成一组以技术术语为基础的清晰明确的陈述 2020 4 7 55 初步设计阶段 1 验证概念设计方案的可行性 特别是对系统中的关键技术要进行理论分析 实验 试验或仿真 2 要进行功能分析 把工程系统的功能和技术要求逐层进行分解 直到最底层的元器件 子程序和接口 为设计人员进行工程系统的技术要求分配 进一步的系统综合和系统权衡研究创造条件 2020 4 7 56 技术要求的追溯性 1 现代工程系统设计过程实际上是一个设计 评估 修改 再设计 再评估 再修改的反复进行的迭代过程 每一次反复都使设计更深入 更完善 更准确 因此技术要求分配结果有其阶段性和时间性 2 随着工程的实施进展 一些技术要求会有修改 特别是一些产品开发过程 其设计贯穿了整个产品生命周期 因此技术要求分配结果是可变的 2020 4 7 57 工程系统综合就是采用一些适用的方式描述出系统各个工作单元的配置和组合方式 这些描述方式必须能清楚地表明系统与各子系统 各工作单元的性能 结构和配置关系 能明确表示系统内部各层次的具体技术要求和相互接口关系 也要阐明制造 试验 维修等其他因素的相互影响关系 目前这些描述方式有原理框图 计算机仿真和物理模型等手段 2020 4 7 58 工程化设计阶段设计人员要把选中的技术方案变成工厂可以生产 制造的图纸和文件 要详细到完全 按图施工 的要求 工程化设计阶段的主要步骤和内容归纳如下 1 对总体设计阶段的选中方案进行进一步分析 确认方案中所有技术要求 使用要求和资源要求等的合理性 2020 4 7 59 2 对机械 电气等独立性较强的专业分别进行工程总体设计和相互之间的接口设计 特别是对各层软件一定要做总体规划设计 3 进行零部件工程设计 应详细到生产单位基本上不用语言交流便能组织生产的水平 如机械系统中对材料选用 加工方法 加工精度 装配方式 表面防护 通用规范 限用标准等都有明确规定 2020 4 7 60 4 各工程专业必须密切协调配合 对可靠性 安全性 维修性等必须深化设计 5 完成对外购设备 外购零部件以及外购的系统软件 工具软件的选型工作 确保供货 6 完成相关文件的汇编 文件一般包括 工程设计报告 施工说明及图册 测试方案 应用软件手册 生产计划 操作手册 培训计划 维修方案等 7 进行生产或施工前的评审 确认风险已降至合理水平 经批准后可以组织生产 2020 4 7 61 工程实施运作阶段要把已经设计好的文件图纸变成可运行的工程系统 是一个生产制造或施工的艰巨过程 工程系统试验目的是及时发现系统设计中存在的问题 减少系统进行过程中的风险 直观地检查最后使用的系统的性能和各种技术要求 2020 4 7 62 三 工程系统的决策 管理与评价运行 一 工程系统的决策与管理 二 工程系统的试验 评价与运作 2020 4 7 63 一 工程系统的决策与管理方案决策过程任何一项工程系统 都有三个工程活动阶段 1 计划运筹阶段 2 决策制定阶段 3 工程实施阶段 决策是三个工程活动阶段中最具有难度 最具有风险的中间过渡阶段 工程系统目标 目标工程系统 工程决策 备选方案 实施方案 2020 4 7 64 决策过程一般是由工程系统的计划和组织机构向工程设计部门提出任务目标 设计部门提交工程决策的多个备用方案和相关技术资料 工程项目的总负责人组织或指派相应机构或人员针对备选方案进行决策准备 提出决策目标和决策策略 开展系统分析和决策分析 进行综合评价 权衡和优化 决策过程是一个逐步深化 循环反复的探索和创新过程 贯穿于整个工程系统的设计全过程 2020 4 7 65 决策目标框架对一般规模的工程系统 特别是机电工程系统 通常使用五角形决策目标框图 即性能 费用 时间 风险 环境 2020 4 7 66 风险决策工程系统的风险是指工程系统达不到预定目标的概率 在工程系统 产品 的开发设计阶段 特别是系统方案制定阶段 一定要进行风险分析和决策 1 风险与风险分析工程系统风险决策的基础是风险分析 风险分析主要研究三个方面问题 1 什么地方有风险 这是风险识别问题 2 这些风险有多大 这是风险评估问题 3 遇到风险怎么办 这是风险管理问题 2020 4 7 67 风险识别在工程系统的整个生命周期内 不管在项目立项 方案制定 制造生产 还是计划管理 实验运行各个阶段 总是存在风险的 在工程系统中 风险有以下几大类 1 技术性风险 主要是采用新概念 新技术或制定了更高要求的性能等产生的风险 2 制造性风险 主要是采用了新工艺 新材料 新设备或生产体制 制度改变后产生的风险 2020 4 7 68 3 工程性风险 主要是在可靠性 安全性 可维修性等方面综合不合理而产生的风险 4 计划性风险 主要是资金配套到位 进度计划制定落实和合同履行等方面产生的风险以上各类风险是可以相互转换的 3 风险评估风险评估主要是技术风险 进度风险和费用风险等方面进行定量的分析 2020 4 7 69 工程的协调管理包括设计 开发 测试和生产全过程中的计划 组织 招聘 监督和控制 通过有效管理 保证所有相关工程领域得到恰当整合 保证所开发系统中的相关硬件 软件 设备 人员 数据等被有机结合 系统工程管理的目的在于 在正确的时间和正确的地点 用最小的人力和物力支出 提供正确的事项 2020 4 7 70 2020 4 7 71 系统工程管理计划 通用型 2020 4 7 72 组织就是将人力资源有效组合以实现某一项需要 通过组织 形成由不同经验水平的人所组成的群体 从而以某种社会形式完成一项或多项职能 组织结构通常随着所要实现的职能的不同而不同 而组织的结果则会依赖于确定的目的 目标资源的有效性 所参与者之间的交流 员工的激励及许多其他方面 组织的最终目标是通过建立完成特定目标的决策和沟通程序来实现人力 物力 财力的最有效使用 2020 4 7 73 系统工程目标的完成高度依赖于资源的有效整合 良好沟通的建立及所有参与者良好个人技能的开发 系统的工程组织包括 1 组织结构的开发2 用户 生产商和供应商的关系3 生产者的组织及职能 2020 4 7 74 系统管理系统管理主要从四个方面研究企业经营管理系统的结构和组成 1 用系统论的观点和系统分析的方法研究和探讨管理系统的结构 功能 体系等问题 2 用控制论的观点和方法研究管理系统的人 机系统的协调 控制等问题 3 用信息论的观点和方法研究管理系统的信息传输和处理问题 4 用运筹学和其它优化理论与方法研究系统的最优管理问题 2020 4 7 75 管理系统具有三大特征 1 管理系统是一个多层次多目标的较大系统 可以按不同功能划分成若干子系统及其更下一级的子系统 以实现集中控制 分散控制和递阶控制 2 管理系统是一种人 机综合系统 是包括人在内的组织管理系统 在这种系统中 人 机之间的恰当分工将会从整体上促进系统的优化 3 管理系统是一个进行计划 实施和控制的综合系统 它通过计划 组织 执行和控制 以保证企业活动的连续性和均衡性 2020 4 7 76 系统管理的三个基本职能 2020 4 7 77 目标管理目标管理五大特征 1 参与导向目标管理是参与管理 上级与下级共同确定目标 目标的实现者同时也是目标的制定者 2 系统导向目标管理用总目标知道分目标 用分目标保证总目标 形成一个目标手段链 2020 4 7 78 3 控制导向强调自我控制 通过对机动的控制达到对行为的控制 4 授权导向促使下放过程管理的权利 5 结果导向目标管理注重成果第一的方针 2020 4 7 79 目标管理八大要素 1 目标是什么 2 达到什么程度 3 谁来完成目标 4 何时完成目标 5 怎么办 6 如何保证 7 是否达成了既定目标 8 如何对待完成情况 2020 4 7 80 传统管理与目标管理比较 2020 4 7 81 二 工程系统的试验 评价与运作系统评价的基本概念 2020 4 7 82 评价目的和评价目标评价目的是每一项系统评价活动的出发点和归宿 它对确定评价对象 选择评价内容 指标体系 和评价模式都有制约作用 评价目标是根据评价目的 提出的对评价活动任务的规定 指标 达到了评价目标就是完成了评价任务 2020 4 7 83 5W1H系统评价是多方面要素 5W1H 所构成的问题复合体 评价对象 What 评价主体 Who 评价目的 Why 评价时期 When 期初评价 期中评价 期末评价 跟踪评价评价地点 Where 评价方法 How 2020 4 7 84 系统评价的一般过程对于一个完整的评价过程 一般要经历以下几个阶段 1 评价需求确认阶段 2 评价目的和评价目标确认阶段 3 评价方案制定阶段 4 评价数据采集阶段 5 评价分析阶段 6 评价结论阶段 7 撰写评价报告阶段 2020 4 7 85 系统评价的程序和方法 2020 4 7 86 工程系统的试验与鉴定过程工程系统的试验与鉴定 是工程系统的评价环节 也是系统开发工作中的重要组成部分 在一定的操作环境和使用条件下 通过工程系统不同层次 不同阶段试验结果与设计预期值的比较 来评估工程系统的技术性能是否达到规范要求 及时发现设计中存在的问题 采取对策 减少资源浪费 提高工程系统研制开发的成功率 2020 4 7 87 现代工程系统的试验与鉴定 正由以研制方为主的研制性试验与鉴定 向以使用方为主转移 很多使用单位 对工程系统的使用要求日趋重视 并在技术 设备及使用规模等方面作好了充足准备 逐渐形成一个完整的试验与鉴定体系 市场经济的发展 使得使用方在产品和工程系统的研制和使用过程中 拥有更多的主动权 2020 4 7 88 可靠性的概念产品的可靠性是指产品在规定条件下和规定时间内 完成规定功能的能力 产品的属性 故障人总是要生病 从生理学上讲 人也可以看成是产品或机器研究可靠性的目的 持久保持其功能 性能的能力 不出现问题 不发生故障 为用户所用 2020 4 7 89 并行工程 ConcurrentEngineering CE 并行工程是对产品及其相关过程 包括制造 支持等过程 进行并行一体化设计的一种系统化的工作模式 这种工作模式力图使开发者从一开始就考虑产品全生命周期中的所有因素 包括质量 成本 进度 可靠性和用户需求 并行工程作为一种哲理 其中新技术不断更新 如网络上的异地协同设计 虚拟现实技术在设计中的应用 新的设计方法学等 2020 4 7 90 并行工程过程 2020 4 7 91 可靠性工程 RE 可靠性工程概念是指为达到产品的可靠性要求而进行的一套设计 研制 生产和试验工作 设计分析 试验与验证 管理 信息与评估 可靠性工程是可靠性系统工程的一个分支 是可靠性系统工程的核心 产品的可靠性是设计 生产和管理出来的 2020 4 7 92 产品特性 系统失效 不可靠 2020 4 7 93 2020 4 7 94 质量与可靠性关系 1 从广义质量观来看 质量涵盖可靠性 2 从狭义的质量观来看 就是 符合性质量 3 可靠性毕竟与狭义的质量管理还是有很大区别的 质量出了问题 往往批次性很强 4 可靠性是更深层次的与设计 工艺相关的根本性问题 有些企业对于可靠性工程有些错误观念 认为可靠性工程是质量部门的事情 而设计部门却很少人员参与 5 产品的可靠性是在设计阶段就已经决定了 6 在用户使用过程中 均是 可靠性 问题 2020 4 7 95 可靠性工程工作流程 2020 4 7 96 系统的运行保障 售后服务 工作包括 1 人员培训2 运行维护设备 包括各种工具 计量设备 检测设备 检验设备 搬运设备等3 备品备件及消耗材料4 技术资料 包括各种图纸 说明书 手册 标准 规范 操作规程及其他技术文件5 计算机资源 包括各种软件 硬件资料及技术文件6 搬运 存储及运输 2020 4 7 97 四 通信工程系统设计 2020 4 7 98 通信工程项目是通信运营商 业主 应客户的要求 外在要求 或为了扩大再生产 内在要求 而对专业通信系统的范围 规模和容量进行新建 改建和扩建的项目过程 按照投资规模和范围一般可分为 大中型工程项目 和 小型工程项目 2020 4 7 99 小型项目 分为 了解用户需求 设计工程方案并确认 组织项目实施并验收投产 等三个步骤 大中型工程项目 分为 前期准备 建设施工期 和 投产运行期 三个阶段 2020 4 7 100 项目前期 准备期 的内容立项研究期解决 为什么要建 能否建 如何建 的问题 包括编制 项目建议书 提出 项目可行性研究报告 业主组织 项目决策会审 和 编制设计任务书 四个内容 项目的设计准备期包括 组织工程项目设计 和 工程建设准备 两个内容 2020 4 7 101 通信工程设计 主要是由相应资质的设计单位 根据业主单位提供的 可行性研究报告 设计任务书 等设计依据文件 规定的目标任务 设计范围 技术系统要求和其它要求 在充分勘查了解用户情况 工程建设环境和现场资料的基础上 依据相关的工程专业设计规范要求 为工程项目建立最合适的专业通信方式的设计过程 2020 4 7 102 勘测设计工作的内容设计工作由三部分组成 一 是通过 现场勘测和基础资料调查 对具体的设计任务进行深入了解 与业主单位充分交换意见之后 形成 设计勘察报告 文件 2020 4 7 103 二 是在此基础上进行针对性的具体工程设计 将设计方案以 工程设计图 工程概预算表 和 设计说明 等三部分所组成的 设计文件 的形式 反映出设计成果 三 是参加由业主单位组织的 设计会审 会 根据设计会审的结果 对原设计版本加以修正 形成正式的设计文件 以指导施工 2020 4 7 104 工程建设的前期准备工程开工建设前 建设单位应做好施工前的下列四项准备工作 组建项目法人 建立施工 业主 管理机构 完成施工环境的前期建设 组织施工项目采购 设备采购和监理项目采购的招投标及签订合同 办理施工许可证等 2020 4 7 105 工程项目的建设施工主要是以工程项目的施工和安装工作为中心 通过项目的施工 在规定的造价 工期和质量要求范围内 按照设计文件要求实现项目目标 将项目从蓝图变成工程实体 此过程由 设备器材 监理机构与施工队伍进场 工程项目实施 工程验收 三个过程组成 2020 4 7 106 工程项目的建设施工工程项目实施在监理之下 由施工单位或设备厂商 按照规范化的施工流程 完成项目的施工和设备的安装调试工作 工程项目验收一般分为初验和终验两部分 施工安装和系统调试完成 即可进行工程初验 项目试运行 达到合同规定时间 各种指标符合设计或规范要求 即可进行项目终验 正式交付使用 2020 4 7 107 工程项目的投产运营包括三个过程 项目的投产运行与业务推广 项目的综合改进与进一步推广 项目的结束 2020 4 7 108 工程的主体建设单位1 工程项目的建设单位一般是通信运营商 是工程投资方和项目所有者 对于大型建设项目 应实行项目法人责任制 由项目法人对项目的策划 资金筹措 建设实施 生产经营 债务偿还和资产的保值增值 实行全过程负责的制度 2 工程的监理单位监理公司 应业主的邀请 按通信行业相关工程规范 为业主代行工程全过程或部分过程的监督管理职责 并收取相应监理费用 2020 4 7 109 工程的主体建设单位3 工程的投资咨询应业主的邀请 按通信行业相关工程投资咨询规范 进行工程项目的投资咨询 项目建议书 和可行性研究 报告 以文件的形式提供给业主 并收取相应投资咨询费用 2020 4 7 110 工程的主体建设单位4 工程的规划设计通信专业规划设计院 公司 应业主的邀请或以招投标等方式 以工程勘测设计合同的形式 按通信行业相关工程规划设计规范 在工程项目的前期投资咨询和可行性研究基础上 进行工程的勘测与规划设计 以规划设计文件的形式提供给业主 参与业主召开的规划设计会审和设计修正 2020 4 7 111 工程的主体建设单位5 工程的设备 器材的采购通信设备制造商 工程器材供应商 应业主的邀请或以招投标的形式 在工程项目的设计文件指导下 以销售合同的形式为工程项目提供设备和器材 6 工程的施工通信专业工程公司 应业主的邀请或以招投标等方式 以工程施工合同的形式 按通信行业相关工程施工规范 在工程的设计文件指导下 进行工程的设备安装和外线敷设 系统的测试与试运行 接受业主组织的工程初验和终验 2020 4 7 112 一个具体的 通信工程综合项目 可能由以下若干个单项工程组成 室外管线敷设项目 3种 1 通信管道工程建设项目 2 通信光 电 缆敷设安装工程项目 3 建筑物自动化与综合布线系统工程项目 2020 4 7 113 一个具体的 通信工程综合项目 可能由以下若干个单项工程组成 室内 设备安装项目 7种 1 通信节点机房设备安装综合工程项目 2 光通信系统设备安装工程项目 3 程控 交换系统工程项目 4 计算机宽带网络系统工程项目 5 移动通信系统工程项目 6 通信电源系统工程项目 7 电视通信系统工程项目 2020 4 7 114 五 工程教育与工程师培养 2020 4 7 115 对高等工程人才质量的总体要求应是 1 具备合理的知识结构 掌握现代工程与科学工作的一般方法 能正确判断和解决实际问题 2 具备较好的国际化交流能力 合作精神以及一定的组织能力 3 具备良好的科学精神和人文精神 创新精神与创业精神 具备现代工程素质 了解工程 科学与社会间的复杂关系 能参与跨学科的合作 4 具备终生学习的能力与习惯 能适应和胜任多变的工程职业领域 2020 4 7 116 工程教育的起源纵观世界工程教育的发展历史可以看到 工程教育发端于欧洲工业革命时期 为了适应工业革命对工程技术人才的需求 从18世纪中叶开始 英 法 美 德等西方国家相继建立了大批工程类高等学校 如著名的麻省理工学院 MIT 加州理工学院等 这种理论与实践紧密结合的工程教育模式有力地推动了产业革命和工业革命 推荐大家观看 大国崛起 2020 4 7 117 第二次世界大战后 由于各国经济 科技水平和发展模式不同 工程教育也出现了不同的发展方向 美国的工程教育从 工程化 走向 科学化 前苏联的工程教育由 工程化 走向 专业化 德国和日本则形成了 适用型工程技术教育 20世纪90年代以来 上述三种工程教育模式又出现趋同和整合的趋势 这主要是因为当代科技发展高度分化又高度综合的趋势对工程教育提出了新要求 同时 偏重科学或技术给工程教育造成的缺陷也使人们认识到工程教育必须回到其应有的实践性 综合性和人文化的要求上来 2020 4 7 118 新一轮工程教育改革在全世界方兴未艾 美国工程界和科学界最先提出 回归工程 日本工业界和教育界也发出了 回归工程 的呼声 而德国的严格规范工程师培养的务实工程教育做法得到了广泛的认可 中国和俄罗斯先后实行市场经济体制 传统的专业教育失去了存在的基础 计划经济模式 也都开始了工程教育改革 整个国际工程教育走上了整合工程的道路 2020 4 7 119 工程教育目标1 经济社会的快速发展既需要科学家 也需要工程师 但大量需要的是工程师 航空工程的先驱者美国加州理工学院冯 卡门教授有句名言 科学家研究已有的世界 工程师造就未来的世界 2 在社会分工中 从事发现 发明的科学家毕竟是少数 大量的是将科学成果转化为现实生产力的应用型人才 2020 4 7 120 应用型本科教育的目标就是为地方 区域以及相关行业培养在生产 工程一线从事工程实施和管理的合格的工程师级人才 他们的特点是 具有在知识 能力 素质结构上 理论基础扎实 专业知识面广 实践能力强 综合素质高 并有较强的科技运用 推广 转换能力 的特点 具有一张文凭 多张证书的准工程师 毕业后经过几年的工作实践 能够主持新产品的开发 能够解决生产第一线出现的工艺 技术管理问题 成为主持现场施工和管理的工程师 或是能将科学技术成果转化为技术产品的工艺型 实施型 应用开发型工程师 同时 还要具有正确的价值观和人文修养 2020 4 7 121 工程教育的灵魂是创新和创造力 创新精神应贯穿于工程教育的全过程 工程教育鼓励创造美好事物的愿望 并提供尝试的机会 懂得如何认识和评估市场机会并执行成功的商业计划是明天的工程师想要在新的环境下成为有价值的团队成员和领导者所需要的工具 工程教育中应该增加诸如谈判技能 金融和营销技能等 软技能 的训练 创新能力是获得知识 综合知识和应用知识的能力 并能够将发明和创新转移到市场中去 2020 4 7 122 创新能力的构成及培养创新能力是指在创建新事物的活动过程中表现出来的潜在的心理品质 创新能力的构成包括 1 创新思维能力是创新能力的核心2 创新技能3 智力与非智力因素 包括了提出问题 解决问题的能力 2020 4 7 123 创造性思维方式创造性思维是在实践和感性认识的基础上 利用人脑有意识的悟性思维和逻辑思维能力 深入研究和认识事物的具体细节 以获得和完善对事物的理性认识 又充分利用人脑意识和下意识活动能力 发挥想象 直觉 幻想 灵感的作用 对已有的理性认识作进一步的分解组合 以取得突破传统理论的新的发明发现 最后又运用逻辑思维等能力和通过实验来验证和扩展新认识的过程 2020 4 7 124 工程师的角色工程师的主要工作是将新的概念或发明转换成有用的产品 工作内容包括 研究 开发 设计 建厂 生产 运行维护 销售与管理 1 研究利用数学与科学原理 实验技术 演绎推理 以敏锐的想像力和创新性方法探索新原理与技术 使能解决问题2 开发把研究成果应用于新技术或产品开发 对开发工程师而言 成本是一項重要的因素 目标是未来新产品可以在市場中获利 2020 4 7 125 3 设计设计新产品所須的装置和工艺流程 指定材料以滿足技术需求与功能規格4 建厂负责准备生产场地 决定物流配置 安排人力与设备 制定流程以达到经济安全的生产过程并能控制产品的品质5 生产根据产能和需求 决定生产计划与作业流程 以达到设备 原料和人力等的最佳配合 2020 4 7 126 6 运行维护控制与维修机器设备 以及提供电力 运输 通信 并决定操作程序及人员管理 以确保复杂设备得以可靠运转7 销售与管理分析顾客的特定需求 据以提供合适的产品 同時決定符合经济性