第2章环境系统思ppt课件

1、系统工程概述一.系统工程产生的背景二.系统工程的产生、 开展及运用三. 系统工程的研讨对象四. 系统工程的概念与特点系统工程产生的背景必要性社会开展产生的问题经济开展产生的问题技术开展产生的问题能够性运筹学控制论普通系统实际信息论耗散构造实际协同论突变论我国系统工程的开展古代朴素系统观念的自发运用：孙子兵法道、天、地、将、法 都江堰水利工程 鱼嘴、 “飞沙堰、“宝瓶口 皇宫修复工程一举三得 优化冶炼方法 元素的合理配比 都江堰水利工程丁谓的皇宫修复工程丁谓的皇宫修复工程北宋年间，丁谓担任修复大火烧毁的开封皇宫。他的施工方案是：先将皇宫前的一条大街挖成一条大沟，将大沟与汴水相通。运用挖出的土就地

2、制砖，令与汴水相连构成的河道承当繁重的运输义务；修复工程完成后，实施大沟排水，并将原废墟物回填，修复成原来的大街。丁谓将取材、消费、运输及废墟物的处置用“一沟三用巧妙地处理了。系统工程的产生、 开展及运用(一)系统思想及系统实际的产生与开展 系统思想的开展阅历了三个阶段，即：“只见森林朴素的系统思想阶段“只见树木阶段“先见森林，后见树木科学的系统思想阶段。 古代中国和古希腊在系统思想的产生与早期开展中具有突出位置和奉献。系统思想及系统实际的产生与开展 整体思想和联络思想是科学系统思想的中心与本质。 普通系统论、控制论、信息论、耗散构造实际、协同窗及自组织实际等是系统实际的重要内容和SE的实际根

3、底。 系统工程开展简史不同年代重要事件曼哈顿方案 ，北极星导弹、核潜艇方案和阿波罗登月方案 国际运用系统分析研讨所圣塔菲研讨所复杂、非线性系统研讨以及人机系统研讨 复杂顺应系统的提出 提出对于人们认识、了解、控制、管理复杂系统提供了新的思绪9系统工程的构成与开展:阿波罗登月方案阿波罗登月中的创建性任务:方案的开发和选择 详尽而明确的研制规划制定 总体性能目的的控制 处理系统内部接口问题系统分析与管理的新方法10方案开发和选择登月方案几十个挑选比较 直接登月 地球轨道交会 月球轨道交会月球轨道交会方案论证计算11系统总目的 详尽而明确的研制规划 功能分析 任务分解构造月球轨道交会方案具体化技术目

4、的技术活动12 20次飞行实验详细规划四大系统运载火箭系统载人飞船系统跟踪和数据系统发射和飞行指挥系统六项辅助方案水星方案双子星座方案飞马座方案彷徨者方案勘察者方案月球轨道环行器水星号13阿波罗登月方案:系统工程开展的里程碑目的：在10年内将人送上月球，并使其平安地前往地球。经费：250亿美圆 1969年6月，阿波罗飞船登上月球，标志着系统工程及其在配备研制中运用的日趋成熟 。(二)系统工程的开展概略(1)阶段年代（份）重大工程实践或事件重要理论与方法贡献I1930美国发展与研究广播电视正式提出系统方法（Systems approach）的概念1940美国实施彩电开发计划采用系统方法，并取得巨

5、大成功美国Bell电话公司开发微波通讯系统正式使用系统工程（Systems Engineering）一词II第二次世界大战期间英、美等国的反空袭等军事行动产生军事运筹学（Military Operations Research）,也即军事系统工程本世纪40年代美国研制原子弹的“曼哈顿计划”运用SE，并推动了其发展1945美国空军建立兰德（RAND）公司曾经提出系统分析（Systems analysis）概念，强调了其重要性III40年代后期到50年代初期运筹学的广泛运用与发展、控制论的创立与应用、电子计算机的出现，为SE奠定了重要的学科基础IV1957H.Good和 R.E.Machol发表第

6、一部名为系统工程的著作系统工程学科形成的标志1958美国研制北极星导弹潜艇提出PERT（网络优化技术），这是最早的系统工程技术之一。1965R.E.Machol编著系统工程手册表明系统工程的实用化和规范化美国自动控制学家L.A.Zedeh提出“模糊集合”概念为现代SE奠定了重要的数学基础1961-1972美国实施“阿波罗”登月计划使用了多种SE方法，其成功极大地提高了SE的地位(二)系统工程的开展概略(2)IV1957H.Good和 R.E.Machol发表第一部名为系统工程的著作系统工程学科形成的标志1958美国研制北极星导弹潜艇提出PERT（网络优化技术），这是最早的系统工程技术之一。19

7、65R.E.Machol编著系统工程手册表明系统工程的实用化和规范化美国自动控制学家L.A.Zedeh提出“模糊集合”概念为现代SE奠定了重要的数学基础1961-1972美国实施“阿波罗”登月计划使用了多种SE方法，其成功极大地提高了SE的地位V1972国际应用系统分析研究所（IIASA）在维也纳成立SE的应用开始从工程领域进入到社会经济领域，并发展到了一个重要的新阶段。70年代SE的广泛应用在国际上达到高潮VI80年代SE在国际上稳定发展、在中国的研究与应用达到高潮(二)系统工程的开展概略(3)曼哈顿方案 (Manhattan Project) 美国陆军部于1942年6月开场实施的利用核裂变

8、反响来研制原子弹的方案，亦称曼哈顿方案。为了先于纳粹德国制造出原子弹，该工程集中了当时西方国家(除纳粹德国外)最优秀的核科学家，发动了10万多人参与这一工程，历时3年，耗资20亿美圆，于1945年7月16日胜利地进展了世界上第一次核爆炸，并按方案制造出两颗适用的原子弹。整个工程获得圆满胜利。在工程执行过程中，担任人L.R.格罗夫斯和R.奥本海默运用了系统工程的思绪和方法，大大缩短了工程所耗时间。这一工程的胜利促进了第二次世界大战后系统工程的开展。曼哈顿方案有关视频tudou/programs/view/ueMoTlGqmOc/isRenhe=1tudou/programs/view/-MShK

9、YjkPZU/isRenhe=1jilutv/C19572/classpage/video/20210603/100350.shtmljilutv/C19572/classpage/video/20210624/100574.shtml我国系统工程的开展钱学森对我国系统工程开展的奉献 把运筹学的“种子从它的发源地美国带回了中国 创建了我国第一个军事运筹研讨机构“作战研讨处 积极建议我国军事部门将系统工程原理和方法，作为我军不断向现代化迈进的重要手段 倡导开展复杂系统的研讨倡导建立国民经济总体设计部我国系统工程的开展我国系统工程开展的几个阶段 50年代中期，中科院成立了“运筹、“优选、“统筹研讨

10、小组 7080年代，人口研讨领域、能源与经济协调开展和社会经济开展规划研讨90年代初期和中期 ，企业活力研讨和可继续开展研讨 90年代后期和21世纪初，系统工程研讨主要是复杂巨系统研讨 ，如复杂系统实际，系统论、定性到定量综合集成系统、大成智慧系统的研讨。系统工程在我国社会经济开展中的作用存在着很多急待处理的宏观、中观、微观层次的问题 ：开展现状与调和开展、可继续开展、循环利用、清洁消费之间的矛盾城市人口出生率低与人口老化问题，城市经济构造提升与城市普通居民就业难的问题，农业消费效率提高与乡村富有劳动力添加的问题，人与自然调和等问题 系统工程在我国社会经济开展中的作用系统工程在宏观研讨和微观研

11、讨中的作用定量分析是社会经济开展研讨的需求 现代仿真可替代部分社会实验 提升管理机构执行公务的才干 系统工程在我国的开展及运用(1) 上世纪50至60年代，我国的一些研讨机构和著名学者为SE的研讨与运用作了实际上的讨论、运用上的偿试和技术方法上的预备。其主要标志和集中代表是钱学森的、华罗庚的和许国志的。 我国大规模地研讨与运用SE是从70年代末、80年代初开场的。 系统工程在我国的开展及运用(2) 1978年9月27日，钱学森、许国志、王寿云在发表题为“组织管理的技术系统工程的长篇文章； 从1978年起，西安交大、天津大学、清华大学、华中理工大学、大连理工大学等国内著名大学开场招收了第一批SE

12、专业硕士研讨生； 1980年11月，中国系统工程学会在北京成立； 1980年10月至1981年1月，中国科协、中央电视台会同中国系统工程学会、中国自动化学会结合举行“系统工程电视普及讲座45讲，获得了良好的社会效果。系统工程在我国的开展及运用(3) 70年代末以来，运用SE实际和方法来研讨与处理我国的艰苦现实问题，在许多领域和方面获得了较好的效果，如： 人口问题的定量研讨及运用始于1978年 2000年中国的研讨(1983至1985年 全国和地域能源规划始于1980年 全国人才和教育规划始于1983年 农业系统工程始于1980年 区域开展战略始于1982年 投入产出表的运用始于60年代和197

13、6年 军事系统工程始于1978年 水资源的开发利用始于1978年等。系统工程在我国的开展及运用(4) 90年代以来，系统工程在与以下七个方面的结合上已具有初步结果和强劲势头：企业开展转型时期我国改革开展的艰苦现实问题 综合配套改革、调和社会建立、自主创新、资源能源问题、新乡村建立、城镇化、社会保证、应急管理等管文科学、经济科学、工程科学各种前沿问题落实科学开展观社会信息化变革艰苦投资和大型工程管理思想科学和生命科学 该类系统的主要特点有：规模庞大、构造复杂、属性及目的多样、普通为人-机系统、经济性突出等。二. 系统工程的研讨对象 (一)SE的研讨对象是大规模复杂系统第一节 系统的根本概念1.1

14、.1 系统的概念 (System Definition and Concepts) 解释：系统是由相互制约、相互作用的一些部分组成的具有某种功能的有机整体 A system is a set of interrelated components working together toward some common objectives. A system is a combination of elements or parts forming a complex or unitary whole such as a river system or a transportation syst

15、em. 29钱学森对系统的描画性定义：系统是由相互作用和相互依赖的假设干组成部分元素结合成的具有特定功能的有机整体，记为 S = 其中 Elements为系统 Systems中一切元素构成的集合， Relationship为系统 中一切关系的集合。1.1 系统的概念30系统定义的三个根本特征: (1) 系统是由假设干元素组成的； (2) 这些元素相互作用、相互依赖； (3) 由于元素间的相互作用，使系统作为 一个整体具有特定的功能1.1 系统的概念31系统的五个根本特性: 整体性 层次性 相关性 目的性 顺应性1.1 系统的概念1 目的性(Purposefulness ) 1.1.2系统的特性

16、(Characters of System )2 整体性(Entirety,Wholeness) 3 集合性(Assembly,Aggregate) 4 层次性(Hierarchy) 5 相关性(Relativity,corelation)6 环境顺应性(Circumstance adaptability) 33关于系统的整体性 系统的整体性就是强调“整体功能大于各部分功能之和 ，即 “112 系统具有整体的构造、整体的特性、整体的形状、整体的行为、整体的功能等。 1.1 系统的概念34关于系统的层次性1.1 系统的概念 任何一个系统 都可以分解为一系列的不同层次的子系统 ，而它本身又是它所从

17、属的一个更大系统 的子系统 。 子系统： 假设系统 的元素集合满足以下条件，那么称为系统 的一个子系统 ： 1 是 的子集合，即 2 本身是一个系统。 35关于系统的层次性1.1 系统的概念 系统的层次构造：组分子系统及组分子系统之间的关联方式的总和。 关联方式主要是因果关联数学和逻辑关系，表现方式有树状构造和网状构造两种。 36树状构造表示图关于系统的层次性1.1 系统的概念37网状构造表示图关于系统的层次性1.1 系统的概念38扁平化的网状构造表示图关于系统的层次性1.1 系统的概念39网络系统及层次性1.1 系统的概念40 系统的分类1.1 系统的概念 自然系统与人造系统 实体系统与概念

18、系统 动态系统和静态系统 控制系统与行为系统 开放系统与封锁系统411.1 系统的概念 开放系统指系统与环境之间进展物质、能量或信息交换。封锁系统那么相反，即系统与环境相互隔绝，它们之间没有任何物质、能量或信息交换。 这里定义的物质、能量和信息全面开放的系统，物理学尚无专门定义。 系统与环境之间具有边境，系统边境如何划分？系统的分类：开放系统与封锁系统421.1 系统的概念1、现代化与复杂性 构成客观世界的三个根本要素物质、能量和信息不断丰富，其结果使得事物之间的相互联络加强，整个世界朝着复杂性不断添加的方向开展，这是不依人的客观意志为转移的客观规律。 社会的演化方向 复杂性添加 空间狭窄 时

19、间缩短 普遍联络加强系统的分类：简单系统与复杂系统431.1 系统的概念 无论如何，我们将被迫在知识的一切领域中运用“整体或者“系统来处置复杂性问题，这将是对科学思想的一个根本改造。 贝塔朗菲系统的分类：简单系统与复杂系统441.1 系统的概念系统的分类：简单系统与复杂系统2、复杂系统的外部表现 系统规模大 复杂系统 系统行为复杂 系统规模大同时行为复杂451.1 系统的概念系统的分类：简单系统与复杂系统3、复杂系统的内在表现 开放性：思索系统与其环境之间的物质、能量或信息交换，更能反映客观世界的真实性； 非线性：具有多解、多稳态，可以描画稳定性交换，更能追踪客观世界的多样性； 随机性：微涨落

20、放大，更能表达系统从无序到有序或从有序到混沌的自发性； 涌现性(突现性)：经过整体与部分的关系，研讨系统整体的涌现行为，更能表达系统构造与行为演化的目的性。461.1 系统的概念系统的分类：简单系统与复杂系统4、钱学森关于系统的分类 小系统 简单系统 系 大系统 统 简单巨系统 巨 系 统 普通复杂巨系统 复杂巨系统 特殊复杂巨系统471.1 系统的概念系统的分类：简单系统与复杂系统4、钱学森关于系统的分类 小系统：大体上说，由几个、十几个元素或子系统组成的系统； 大系统：由上百个、上千个元素或子系统组成的系统； 巨系统：元素或子系统数量极大，成万上亿，上百亿，万亿。 481.1 系统的概念系

21、统的分类：简单系统与复杂系统4、钱学森关于系统的分类 巨系统 60年代末提出了大系统概念和大系统实际。随着社会经济、生态环境等系统成为研讨对象，人们发现还存在比大系统的规模大得多的系统。70年代末，钱学森在论述社会系统工程时第一次提出巨系统概念。巨系统的行为特性不同于小系统和大系统。1.1.3 系统的分类 Classification of System 1自然系统与人造系统 Natural and man-made systems 2实体系统与概念系统 Physical and Conceptual Systems 3静态系统和动态系统 Static and Dynamic Systems

22、4 封锁系统与开放系统 Closed and Open Systems 除此而外，还有其它一些分类的准那么，如控制系统和行为系统，延续系统和离散系统，确定性系统和随机性系统，白色系统、灰色系统和黑色系统等。思索题 要求结合某管理系统问题阐明： 系统的功能及要素； 系统的环境影响及输入、输出要素； 系统的构造最好能用框图表达； 系统功能与构造和环境的关系； 管理系统的主要特点。国家政策市场研讨技术经济预测竞争情况企业才干资金来源资源条件社会需求消费能够消费组织与控制物、财、人、信息消费控制库存控制质量控制本钱控制资金回收产品销售效力调查经 营 目 标产 品 开 发经 营 计 划消费技术预备技术文

23、件劳动力劳动手段劳动对象环境分析运营决策与方案投入转换产出图11 工业企业消费运营活动过程表示图管理系统问题举例 (三)系统的类型 自然系统与人造系统 实体系统与概念系统 动态系统与静态系统 封锁系统与开放系统 主要明确SE研讨什么样的系统问题三.SE的内容与特点 所谓SE，是用来开发、运转、革新一个大规模复杂系统所需思想、程序、方法的总和或总称。 SE强调以下根本观念： (1) 整体性和系统化观念前提 (2) 总体最优或平衡协调观念目的 (3) 多种方法综合运用的观念手段 (4) 问题导向及反响控制观念保证思索讨论题1、选择一个他所熟习的系统问题阐明：(1)系统的功能及其要素；(2)系统的环

24、境及输入、输出；(3)系统的构造(最好用框图表达)；(4)系统的功能与构造、环境的关系。2、阐明系统普通属性的含义，并据此归纳出假设干系统思想或观念；3、管理系统有何特点?与工程系统有何异同？为什么说现代管理系统是典型的(大规模)复杂系统?4、请总结系统工程的特点(结合第二讲或第二、三章内容)。5、结合系统工程运用领域及其特点，阐明系统工程在他所学专业领域的能够运用及其前景。 什么是懒蚂蚁效应 日本北海道大学进化生物研讨小组对三个分别由30只蚂蚁组成的黑蚁群的活动进展了察看。结果发现。大部分蚂蚁都很勤快地寻觅、搬运食物，而少数蚂蚁却整日无所事事、东张西望，人们把这少数蚂蚁叫做“懒蚂蚁。 有趣的

25、是，当生物学家在这些“懒蚂蚁身上做上标志，并且断绝蚁群的食物来源时，那些平常任务很勤快的蚂蚁表现得一筹莫展，而“懒蚂蚁们那么“挺身而出，带着众蚂蚁向它们早已侦查到的新的食物源转移 。 原来“懒蚂蚁们把大部分时间都花在了“侦查和“研讨上了。它们能察看到组织的薄弱之处，同时坚持对新的食物的探求形状，从而保证群体不断得到新的食物来源。这就是所谓的“懒蚂蚁效应-懒于杂务，才干勤于动脑。 相对而言，在蚁群中，“懒蚂蚁更重要；而在企业中.可以留意察看市场、研讨市场、分析市场、把握市场的人也更重要。启示：勤与懒相辅相成，“懒未必不是一种生存的智慧。懒于杂务，才干勤于思索。 破窗效应 ：及时矫正和补救正在发生

26、的问题。 破窗效应是犯罪学的一个实际，该实际由詹姆士威尔逊James Q. Wilson及乔治凯林George L. Kelling提出，此实际以为环境中的不良景象假设被放任存在，会诱使人们仿效，甚至变本加厉。以一幢有少许破窗的建筑为例，假设那些窗不被修缮好，能够将会有破坏者破坏更多的窗户。最终他们甚至会闯入建筑内，假设发现无人居住，也许就在那里定居或者纵火。又或想像一条人行道有些许纸屑，假设无人清理，不久后就会有更多渣滓，最终人们会视假设理所当然地将渣滓随手丢弃在地上。因此破窗实际强调着力打击细微罪行有助减少更严重罪案，应该以“零容忍的态度面对罪案。 破窗效应五个阶段1.社区开场出现失序的情

27、形，部分居民迁出社区。 2.未能迁离社区的居民因担忧本身平安，对区内的事务漠不关怀 3.地域的监察力下降，社区的治安进一步恶化。 4.区内更多的居民迁走，依然留在区内的居民那么更加退缩，减少外出时间。 5.外来的犯罪份子入侵社区，令犯罪数字继续上升。 番茄任务法 番茄任务法是简单易行的时间管理方法。番茄任务法是弗朗西斯科西里洛于1992年创建的一种相对于GTD(Get Things Done)更微观的时间管理方法。在番茄任务法一个个短短的25分钟内，收获的不仅仅是效率，还会有意想不到的成就感。 番茄任务法的根本原那么1、番茄钟不可分割 2、耗时超越3小时的义务需求再切分 3、每个番茄钟开场后就

28、不能暂停，一旦暂停，只能作废重来。 4、假设一项活动破费时间很短，不到一个番茄钟，可与其他活动合并。 5、番茄任务法不用于假期和休憩期的活动。 番茄任务法的目的1、减轻时间焦虑 2、提升集中力和留意力，减少中断 3、加强决策认识 4、唤醒鼓励和耐久鼓励 5、稳定达成目的的决心 6、完善预估流程，准确地保质保量 7、改良任务学习流程 8、强化决断力，快刀斩乱麻 番茄任务法的做法1、每天开场的时候规划今天要完成的几项义务，将义务逐项写在列表里或记在软件的清单里 2、设定他的番茄钟定时器、软件、闹钟等，时间是25分钟。 3、开场完成第一项义务，直到番茄钟响铃或提示25分钟到。 4、停顿任务，并在列表里该项义务后画个X。 5、休憩35分钟，活动、喝水、方便等等。 6、开场下一个番茄钟