采矿系统工程1

采矿系统工程魏世明：1997~2001，山东科技大学，采矿工程，学士；

2001~2004，西安科技大学，采矿工程，硕士；

2004~2008，西安科技大学，矿业工程，博士；2008~至今，河南理工大学，采矿工程教研室。

研究方向：矿山压力与岩层控制，矿山开采技术与理论，光纤传感监测技术与理论，等。TELE-mail：sming2002cn@163.com，系统工程解决什么样的问题？1+1=?2>2<2系统工程是一门如何实现1+1>2的技术与科学！系统工程

（SystemsEngineering）

为什么要学系统工程？

1、时代特征及社会发展趋势所决定全球化动态市场带来挑战和机会（变化）社会加速信息化技术与管理紧密结合、深度融合创新开始成为时代的最强音社会进入合作竞争新时代科学发展观、可持续发展

企业发展面临系统问题引言

2、管理科学的发展与管理人才培养

管理科学发展的“制高点”——系统化管理

3、我国管理学的学科优势

钱学森、许国志、汪应洛……什么是系统工程？

系统工程（SystemEngineering，SE）是以大规模复杂系统（特别是管理系统）为研究对象，在系统理论、管理科学及其运筹学等学科基础上形成的一门交叉学科。通过学习，掌握分析与解决各种管理系统问题的思想、程序和方法。如何学习？

建议

注重系统思考

坚持问题导向 采用系统化方法教学要求

上课，考核，考试平时成绩形成制度：1、平时成绩以课堂考勤作为依据，占期末总成绩的20~30%；2、平时成绩总分为100分，实行减分制计算；3、无故缺课一次者减10分，缺课5次以上者平时成绩为零，缺课6次及以上者取消期末考试资格；4、请假者上课之前可由同学向老师告知并出示有效的请假条，任何点名开始或结束后的请假无效；5、点名时替同学答“到”者，一经发现，答“到”者与被答“到”者平时成绩一次性扣除20分；6、对课程讲授及学习过程中提建设性意见的同学，根据意见的作用程度，一次可考虑奖励10分；7、本制度自第二次课开始实行至本课程结束，本授课老师对此制度有全部解释权。教学参考书：

1.汪应洛主编，系统工程理论、方法与应用（第2版），高等教育出版社，1999.10

2.张幼蒂，王玉浚主编，采矿系统工程，中国矿业大学出版社，2000年；3.汪应洛主编，系统工程（第3版），机械工业出版社，2007.1系统工程与运筹学

目前，有些人把运筹学和系统工程混淆起来，甚至认为二者是一个内容。国外的运筹学与国内系统工程有相似的内容，因此被称为“狭义系统工程”；而按钱学森教授所建立的系统科学体系，系统工程是由运筹学、控制论和信息论理论等为基础组成的一类技术科学，其基本工具是计算机以及为其提供计算方法的计算科学。

运筹学和系统工程理论的联系、区别：

1、运筹学是从系统工程中提炼出来的基础理论，属于技术科学；系统工程是运筹学的实践内容属工程技术。

2、运筹学解决具体的“战术问题”；而系统工程侧重于研究战略性的“全局问题”。

3、运筹学只对已有系统进行优化；系统工程从系统规划设计开始就运用优化的思想，是研究整个过程的理论。

4、运筹学是系统工程的数学理论，是实现系统工程实践的计算手段，是为系统工程服务的；系统工程是方法论，着重于概念、原则、方法的研究，只把运筹学作为手段和工具使用。第一章系统工程概述系统工程的产生、发展及应用系统工程的研究对象系统工程的概念与特点第一章

系统工程概述(一)系统思想及系统理论的产生与发展

系统思想的发展经历了三个阶段，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发展中具有突出地位和贡献。

一、

系统工程的产生、发展及应用第一阶段：只见森林（朴素的系统思想）第二阶段：只见树木第三阶段：既见森林，又见树木（科学系统思想

整体思想和联系思想是科学系统思想的核心与实质。

一般系统论、控制论、信息论、耗散结构理论、协同学及自组织理论等是系统理论的重要内容和SE的理论基础。(二)系统工程的发展概况阶段年代（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（Systemsapproach）的概念1940美国实施彩电开发计划采用系统方法，并取得巨大成功美国Bell电话公司开发微波通讯系统正式使用系统工程（SystemsEngineering）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（MilitaryOperationsResearch）,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（Systemsanalysis）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(三)系统工程在我国的发展及应用上世纪50至60年代，我国的一些研究机构和著名学者为SE的研究与应用作了理论上的探讨、应用上的偿试和技术方法上的准备。其主要标志和集中代表是钱学森的《工程控制论》、华罗庚的《统筹法》和许国志的《运筹学》。我国大规模地研究与应用SE是从70年代末、80年代初开始的。

1978年9月27日，钱学森、许国志、王寿云在《文汇报》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始招收了第一批SE专业硕士研究生；

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、中国自动化学会联合举办“系统工程电视普及讲座（45讲）”，取得了良好的社会效果。

70年代末以来，应用SE理论和方法来研究与解决我国的重大现实问题，在许多领域和方面取得了较好的效果，如：人口问题的定量研究及应用（始于1978年）、2000年中国的研究(1983至1985年）、全国和地区能源规划（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）、区域发展战略（始于1982年）、投入产出表的应用（始于60年代和1976年）、军事系统工程（始于1978年）、水资源的开发利用（始于1978年）等。90年代以来，系统工程在与企业发展结合、与现代信息技术结合、与实施可持续发展战略结合、与思维科学结合等方面已具有初步结果和强劲势头。(一)SE的研究对象是大规模复杂系统

该类系统的主要特点有：规模庞大、结构复杂、属性及目标多样、一般为人-机系统、经济性突出等。二、系统工程的研究对象(二)系统的概念

1.系统的定义

系统是由两个以上相互联系的要素所构成，且具有特定功能、结构、环境的整体。2.系统的属性

整体性、关联性、环境适应性和目的性。3.管理系统

管理系统问题举例国家政策市场研究技术经济预测竞争状况企业能力资金来源资源条件社会需求生产可能生产组织与控制物、财、人、信息生产控制库存控制质量控制成本控制资金回收产品销售服务调查经营目标产品开发经营计划生产技术准备技术文件劳动力劳动手段劳动对象环境分析经营决策与计划投入转换产出图1—1工业企业生产经营活动过程示意图

(三)系统的类型

1、自然系统与人造系统这是按照自然起源对系统进行的分类。自然系统是自然物在自然过程中产生的。原始的系统都是自然系统，如：天体、海洋、生态系统等。人造系统是人们将有关元素按属性和关系组合而成的。而且人造系统都是存在与自然系统之中，如：海洋船只、机械设备、社会经济系统、科学技术系统、各种工程系统等等。实际上，多数系统都是自然系统和人造系统相结合的复合系统。因为许多系统是有人参与活动，由人们运用科学力量，认识、改造了的自然系统。如社会系统，看起来是一个人造系统，但是它的发展是不以人的意志为转移的，并有其内在的规律性。2、实体系统与概念系统按系统的物质属性分类，可以将系统分为实体系统和概念系统。实体系统是指以矿物、生物、机械、能量和人等实体为构成要素所组成的系统，如：计算机系统、通信网络系统、机械设备系统等。概念系统是指由人的思维创造，以概念、原理、原则、方法、制度、规定、程序、政策等非物质实体为构成要素所组成的系统，如：管理系统、社会系统、法律系统、教育系统、国民经济系统等。在实际生活中，实体系统和概念系统往往是结合起来的。实体系统是概念系统的物质基础，而概念系统是实体系统的中枢神经，为实体系统提供指导和服务，两者是不可分的。如：管理信息系统中的计算机及其外部设备是实体系统，而运行的管理软件、数据库、应用程序就属于概念系统。3、动态系统与静态系统

按状态变量的性质可将系统划分为静态系统和动态系统。静态系统的运行规律中不含时间因素。实际应用中，物理学中考虑的平衡系统可以看成静态系统，绝大部分工科的工程和项目也都是属于静态系统。动态系统的系统状态变量、内部结构都是随时间变化的，一般都有人的行为因素在内。如：生命系统、服务系统、生产系统、社会系统等。动态系统需要以静态系统为基础，需要有概念系统的配合。事实上，静态系统是动态系统的极限稳定状态或简化假设状态。4、封闭系统与开放系统这种分类的依据是系统和环境的关系。封闭系统是指系统与环境相互隔绝而孤立，系统与环境之间没有物质、能量和信息的交换，呈封闭状态。封闭系统的存在，首先是该系统内部的部件及其相互关系存在平衡关系。封闭系统的划分是相对的。开放系统是指系统与环境有物质、能量、信息进化交换。如：生产系统、商业系统等。这些系统通过系统部件的不断调整，来适应周围环境的变化，以使其在某个阶段保持稳定的状态。开放系统往往具有自适应特性。实际生活中的绝大多数系统都是开放系统。从唯物辨证角度的分析来看，绝对静态的系统的没有的，也就是说，任何系统其实都和其他系统或外界环境有能量、信息的交换。从用户需求的角度或者是解决问题的主要方面看，若是系统满足封闭的定义，则可以认为它是封闭系统。5、黑色系统、白色系统和灰色系统

按照对系统的认识程度，又可以将系统分为黑色系统、白色系统和灰色系统。黑色系统是指只明确系统与环境关系，但是对于系统内部的结构、层次关系、组成元素和实现机理却一无所知。如：控制理论和系统辨识理论中的“黑箱”就是黑色系统。白色系统是指一切都很明朗化，既明确系统与环境之间相互作用的关系，也明确系统内部结构、元素和系统特性。黑色系统和白色系统的划分是相对的。例如，对于同一个管理信息系统，从用户角度分析，是属于黑色系统。用户只需要了解如何使用该系统，通过界面完成特定的操作即可，而不需要知道系统是怎样设计、运行的。但对于该系统的开发人员来说，他们对系统的运行过程非常了解，因此，从开发人员的角度看，它又是一个白色系统。灰色系统是指部分明确系统与环境关系、及系统结构和实现过程。在现实世界中，灰色系统是存在形式最多的一种。我们所面临和研究的大部分对象都是灰色系统。6、简单系统和复杂系统从系统内子系统的关系角度可划分为简单系统和复杂系统。简单系统是指组成系统的子系统数量较少，关系也相对比较简单，或者尽管子系统数量多或巨大，但它们之间的关联关系比较简单。例如一台机械设备。复杂系统的系统结构复杂，系统的层次也相对较多，要素之间的关系复杂，关系种类多，最终形成具有多目标的多个方案，并且会设计很多技术种类。复杂系统大多数具有不确定性。例如：人体系统、地理系统、气象系统都是复杂系统。三、SE的内容与特点

所谓SE，是从整体出发，合理开发、运行和革新一个大规模复杂系统所需思想、理论、方法论、方法与技术的总称，属于一门综合性的工程技术．它是按照问题导向的原则，根据总体协调的需要，把自然科学、社会科学、数学、管理学、工程技术等领域的相关思想、理论、方法等有机的综合起来，应用定量分析和定性分析相结合的基本方法，采用现代信息技术等技术手段，对系统的功能配置、构成要素、组织结构、环境影响、信息交换、反馈控制、行为特点等进行系统分析，最终达到系统合理开发、科学管理、持续改进、协调发展的目的．

系统工程，概括地讲，系统在系统科学结构体系中属于工程技术类，是一门新兴的科学，是以系统为研究对象的工程技术。

SE是以研究大规模复杂系统为对象的一们交叉学科。它是把自然科学和社会科学的某些思想，理论，方法，策略和手段等根据总体协调的需要，有机地联系起来，把人们的生产，科研或经济活动有效地组织起来，应用定性分析和定量分析相结合的方法及计算机等技术工具，对系统的构