系统工程绪论[稻谷书店]

1、管理系统工程导论管理系统工程导论 重庆大学经济与工商管理学院重庆大学经济与工商管理学院 张洪武张洪武 绪论绪论 学习目的学习目的 通过学习本课程，使学生掌握系统工程学的通过学习本课程，使学生掌握系统工程学的 基本概念、基本原理和典型技术方法，具备基本概念、基本原理和典型技术方法，具备 对各类社会经济系统进行系统分析和进行系对各类社会经济系统进行系统分析和进行系 统工程管理的能力。统工程管理的能力。 教学参考书教学参考书： 汪应洛主编，系统工程，机械工业出版社汪应洛主编，系统工程，机械工业出版社 课堂组织课堂组织及考核及考核 学时学分学时学分：32学时，学时，2学分学分 课程类型课程类型：专业必

2、修课专业必修课 教学方法教学方法：理论讲授理论讲授+分组讨论分组讨论+阅读阅读+课程论文课程论文 课堂组织课堂组织：将全班分成将全班分成5个组，以小组为单位进行学习，为个组，以小组为单位进行学习，为 了增加、锻炼同学们互相配合与小组协作的能力。了增加、锻炼同学们互相配合与小组协作的能力。 期末考试期末考试：闭卷考试闭卷考试 成绩评定成绩评定:课上考察课上考察(出勤情况、讨论表现、课程论文出勤情况、讨论表现、课程论文) 30分分+ 期末考试期末考试 70分分 学习要求学习要求：阅读教学参考书阅读教学参考书+听课并记录听课并记录+阅读资料阅读资料+认真参认真参 加讨论加讨论+联系实际思考问题联系实

3、际思考问题+考前复习考前复习 学习方法学习方法 注重系统思考注重系统思考 坚持问题导向坚持问题导向 采用系统化方法采用系统化方法 系统工程学科解决的两类主要问题 第一类第一类：“问题与解决问题” “工程性”的问题- “硬” 现有理论与技术应用 新问题理论、技术的创新 “社会经济社会经济”的问题的问题“软软” 人的价值观、世界观；协协调与妥协？ 利益相关者；环境、历史、未来；变化？ 第二类：理论、第二类：理论、技术与方法 研究“解决复杂工程问题”的“系统理论与方法” 如何解“复杂决技术问题”的； 复杂大系统的“运营与管理问题” 引题题 引题引题1-都江堰水利工程都江堰水利工程 引题引题2-华罗庚

4、泡茶问题华罗庚泡茶问题 引题引题3-产品结构优化产品结构优化 玉垒山玉垒山 岷江岷江 成都平原成都平原 岷江东岸的玉垒山阻碍了江水东流，造成东旱西涝。岷江东岸的玉垒山阻碍了江水东流，造成东旱西涝。 都江堰的历史都江堰的历史 全长735公里的岷江，是长江最重要 的一条支流，她从仙境般的阿坝州 走来，沿江两岸山高谷深，水流湍 急。到都江堰附近，岷江进入 成都平原，便像脱缰的野马一般， 一次次冲决堤岸，泛滥成灾，塑造 出了不稳定的河床和时分时合的汊 道。特别是在都江堰的西南面，有 一座玉垒山，阻碍江水东流，每年 夏秋洪水季节，常常造成东旱西涝， 给两岸生灵带来了无尽的灾难。怎 样能让岷江水经过成都，

5、使航道畅 通，同时在发洪水时控制水，不使 其泛滥平原呢？公元前270年，蜀郡 郡守李冰有了一个绝妙的方案 修建“都江堰”。 都江堰的历史都江堰的历史 四川有一句谚语叫“先有都江 堰，后有天府之国”。从公元前 256年这座世界水利史上的惊世之 作竣工至今已有2200多年，“无坝 引水”的奇迹把成都平原从“水 乡泽国”变成了“天府之国”。 可以这么说，如果没有都江堰， 就没有物产丰饶、水旱从人的成都平原，也就没有奇异瑰丽的巴蜀文明， 更不会有今天繁荣富庶的中国第四城成都。与平均寿命50年的现代大 坝相比，泽被千古的都江堰向世人证明了疏导治水的成功，也从很多方面 向我们展现了他对大自然神奇而又朴素的

6、力的利用。 造福千秋的都江堰造福千秋的都江堰 1、建造者：、建造者： 3、地点：地点： 秦国李冰父子秦国李冰父子 2、时间：、时间： 战国时期战国时期 蜀郡岷江流域蜀郡岷江流域 4、修建原因：修建原因：排涝防旱排涝防旱 成成 岷江 玉垒山玉垒山 成都平原成都平原 岷岷 江 江 内内 江江 外外 江江 都江堰平面示意图 分水鱼嘴分水鱼嘴 宝瓶口宝瓶口 飞飞 沙沙 堰堰 玉玉 垒垒 山山 5 5、都江堰的结构和运作原理、都江堰的结构和运作原理 分水鱼嘴：使江水分流分水鱼嘴：使江水分流 内江：灌溉内江：灌溉 外江：分洪外江：分洪 飞沙堰：飞沙堰： 泄洪排沙泄洪排沙 宝瓶口：引水灌溉宝瓶口：引水灌溉

7、（1）、结构）、结构 和运作原理和运作原理 （3）、治水特点：）、治水特点： 经验：经验：（2）、）、 重在疏导重在疏导 “深淘滩，低作堰深淘滩，低作堰” （1）分洪减灾、引水灌溉，使成都平原成分洪减灾、引水灌溉，使成都平原成 为为“天府之国天府之国”； （2）设计巧妙科学，做到人与自然的和谐。）设计巧妙科学，做到人与自然的和谐。 代表了我国当时水利工程的先进水平，是古代表了我国当时水利工程的先进水平，是古 代劳动人民智慧的结晶。代劳动人民智慧的结晶。 都江堰水利工程给我们的启发都江堰水利工程给我们的启发 古人相信河流的生命和灵性，从而没有把都江堰 当作一劳永逸的改变和控制河流，使人凌驾于自

8、然之上的工具，而是把他作为自然的一部分，作 为与人们息息相连的生命存在。这种崇尚自然的 工程设计和东方的哲学思想融为一体，浑然天成， 所以才生生不息，历久弥鲜。 我们相信人不能凌驾于自然之上是因为自然之力 的强大。而人决不能和自然背道而驰，只有充分 的利用自然的力量，才会造福于自己，施福于后 人。 世界遗产委员会对都江堰的评价世界遗产委员会对都江堰的评价： 建于公元前三世纪，位于四川成都平 原西部的岷江上的都江堰，是中国战国时 期秦国蜀郡太守李冰及其子率众修建的一 座大型水利工程，是全世界至今为止，年 代最久、惟一留存、以无坝引水为特征的 宏大水利工程。2200多年来，至今仍发挥 巨大效益，李

9、冰治水，功在当代，利在千 秋，不愧为文明世界的伟大杰作，造福人 民的伟大水利工程。 2000年，都江堰被列入年，都江堰被列入“世界文化遗产世界文化遗产”名录。名录。 引题引题2-泡茶问题泡茶问题 华罗庚先生的泡茶 “想泡壶茶喝。当时的情况是：开水没有， 开水壶要洗，茶壶茶杯要洗，火已升了， 茶叶也有了，怎么办?” 一、问题描述一、问题描述 1.目标：喝到一碗清新的热茶。目标：喝到一碗清新的热茶。 2.条件：已有一个茶壶、一包好茶叶、一条件：已有一个茶壶、一包好茶叶、一 个燃着的火炉和可用的凉水水源。个燃着的火炉和可用的凉水水源。 3.其它要求：以最节约资源的方式实现目其它要求：以最节约资源的方

10、式实现目 标。标。 4.系统工程研究任务：为解决喝茶问题设系统工程研究任务：为解决喝茶问题设 计一个行动计划系统计一个行动计划系统(设计一个解决泡茶设计一个解决泡茶 问题的行动计划问题的行动计划)。 引题引题2-泡茶问题泡茶问题 二、问题分析二、问题分析 1 资源需求资源需求 根据我们的日常经验，现代人类的活动通根据我们的日常经验，现代人类的活动通 常需要人、财、物等类资源。在这个泡茶常需要人、财、物等类资源。在这个泡茶 问题上，不涉及资金，所需的资源包括：问题上，不涉及资金，所需的资源包括： 凉水、茶壶、茶叶、茶碗、火炉。这些资凉水、茶壶、茶叶、茶碗、火炉。这些资 源目前都已齐备，且假设除人

11、外没有限制。源目前都已齐备，且假设除人外没有限制。 引题引题2-泡茶问题泡茶问题 2 目标要求目标要求 以以最节约资源最节约资源的方式泡一壶好茶。的方式泡一壶好茶。 这个问题中，前面提到的各项资源除了人力这个问题中，前面提到的各项资源除了人力 资源外，都是没有限制的。但实际上，茶壶资源外，都是没有限制的。但实际上，茶壶 的大小是确定的，因而所用水是确定的。的大小是确定的，因而所用水是确定的。 再假定炉火的发热量及热效率是确定的，那再假定炉火的发热量及热效率是确定的，那 么，一旦装满水的茶壶放到火上，其消耗的么，一旦装满水的茶壶放到火上，其消耗的 能源也是确定的。能源也是确定的。 茶叶使用量是有

12、定额的。茶叶使用量是有定额的。 引题引题2-泡茶问题泡茶问题 所以，在泡茶问题上，前述各项资源除随所以，在泡茶问题上，前述各项资源除随 机干扰外，不存在节约问题。这个问题，机干扰外，不存在节约问题。这个问题， 唯一涉及的节约问题是关于一种既无限又唯一涉及的节约问题是关于一种既无限又 有限的资源有限的资源时间的节约。时间的节约。 3 系统工程系统工程研究研究任务界定任务界定 设计一个解决泡茶问题的行动计划，要求设计一个解决泡茶问题的行动计划，要求 合理安排各道工序，最大限度节约时间。合理安排各道工序，最大限度节约时间。 引题引题2-泡茶问题泡茶问题 三、定性策划几个备选方案三、定性策划几个备选方

13、案 引题引题2-泡茶问题泡茶问题 根据日常经验，对以上泡茶问题可以有以下三种解法：根据日常经验，对以上泡茶问题可以有以下三种解法： 甲：甲：洗净水壶；灌上凉水；壶放在火上；等水洗净水壶；灌上凉水；壶放在火上；等水 开；水开后，以最快的速度洗茶杯，找茶叶；泡开；水开后，以最快的速度洗茶杯，找茶叶；泡 茶，待茶泡好；喝茶。茶，待茶泡好；喝茶。 乙：乙：洗净水壶；洗茶杯；找好茶叶；灌凉水；洗净水壶；洗茶杯；找好茶叶；灌凉水； 壶放火上；等水开；水开后，用准备好的茶杯、壶放火上；等水开；水开后，用准备好的茶杯、 茶叶泡茶；等待茶泡好；喝茶。茶叶泡茶；等待茶泡好；喝茶。 丙：丙：洗净水壶；灌凉水；壶放火

14、上；洗茶杯；洗净水壶；灌凉水；壶放火上；洗茶杯； 拿茶叶；水开之前，可干一些其它事；水开，拿茶叶；水开之前，可干一些其它事；水开， 泡茶；喝茶。泡茶；喝茶。 引题引题2-泡茶问题泡茶问题 四、方案分析与比较四、方案分析与比较 (系统分析系统分析) 1.列出泡茶所需的全部工序列出泡茶所需的全部工序 2.确定每道工序所需的时间确定每道工序所需的时间 3.确定各道工序之间的时间连接关系确定各道工序之间的时间连接关系 4.分析计算每种方案所需的总时间分析计算每种方案所需的总时间 5.做出比较结论做出比较结论 引题引题2-泡茶问题泡茶问题 工序列表工序列表 序号名称紧前工序工序时间(分) 1洗壶无1 2

15、灌水10.5 3放壶20.3 4等水开315 5洗杯无1 6找茶叶无1 7泡茶3，5，62.2 8喝茶7 引题引题2-泡茶问题泡茶问题 洗壶灌水放壶洗杯 泡茶 拿茶叶 等水开 1 15 1 10.30.5 喝茶 2.2 0.3 丙： 洗壶洗杯找茶叶灌水 等水开 放壶 泡茶 1 15 0.3 0.5 11 喝茶2.2 乙： 洗壶灌水放壶等水开 泡茶 洗杯，找茶叶 喝茶 1 2.2 2 150.30.5 甲： 图1 泡茶系统工程备选方案工序图 方案分析方案分析 甲方案总时间甲方案总时间=1+0.5+0.3+15+2+2.2=21 乙方案总时间乙方案总时间=1+1+1+0.5+0.3+15+2.2=

16、21 丙方案总时间丙方案总时间=1+0.5+(0.3+15)+2.2=19 分析结果：丙方案最节约时间。分析结果：丙方案最节约时间。 方案建议：丙方案建议：丙 引题引题2-泡茶问题泡茶问题 泡茶工程经验总结泡茶工程经验总结 引题引题2-泡茶问题泡茶问题 几大步骤：几大步骤： 确定问题确定问题 目标分析目标分析 需求分析需求分析 方案策划方案策划 系统分析（统计、计算、比较）系统分析（统计、计算、比较） 决策建议决策建议 方案实施方案实施 系统原理：系统原理：最优化、并行统筹、工序图法最优化、并行统筹、工序图法 引题引题3-产品结构优化产品结构优化 某工厂有某工厂有3种原料种原料B1、B2和和B

17、3，储量分别为，储量分别为 170kg、100kg和和150kg。现在用此。现在用此3种原料生种原料生 产两种产品产两种产品A1和和A2。已知，每生产。已知，每生产1kg A1需要需要 5kg B1、2kg B2和和1kg B3；每生产；每生产1kg A2需要需要 2kgB1、3kg B2和和5kg B3。又知，每千克。又知，每千克A1 的的 利润为利润为10元，每千克元，每千克A2的利润为的利润为18元。元。 问：在工厂现有原料储量条件下，应该如何安问：在工厂现有原料储量条件下，应该如何安 排生产，才可以使工厂获得最大的利润？排生产，才可以使工厂获得最大的利润？ 确定问题：确定问题： 实际是

18、公司产品结构的优化问题。实际是公司产品结构的优化问题。 即如何安排产品的结构，从而使工厂利润最大即如何安排产品的结构，从而使工厂利润最大 化。化。 确定问题确定问题 引题引题3-产品结构优化产品结构优化 设安排设安排A1、A2产品的产量分别为产品的产量分别为x1千克和千克和x2千克，则千克，则 产品的总利润为产品的总利润为（10 x118x2）元。元。 一般而言，产量越大利润越高，然而，公司产量要考一般而言，产量越大利润越高，然而，公司产量要考 虑到原料储量的限制。就原料虑到原料储量的限制。就原料B1来说，生产来说，生产x1千克千克A1 要消耗要消耗5x1千克千克B1，生产，生产x2千克千克A2要消耗要消耗2x2千克千克B1， 因此共消耗因此共消耗B1为（为（5x12x2）千克，由于）千克，由于B1的储量仅的储量仅 有有170kg，所以就有：，所以就有：5x12x2170。 同理根据同理根据B2、B3储量的限制，可得储量的限制，可得2x13x2 100，x1 5x2 150。最后，考虑到。最后，考虑到x1和和x2为产品的实际产量，为产品的实际产