系统工程Chapter-0

1、2020/9/16,系统工程与决策分析教程,主讲人 唐加福 东北大学系统工程研究所 Email： Tel: 83678349,2020/9/16,2,课程的性质: 学位课 授课对象: 系统工程及相关专业研究生 授课学时: 24 学时 考试形式: 考查/课程设计 成绩确定方式: 平时 : 课程设计=3: 7 课程重点及要求: 有关概念、术语、方法 课程学习的目的: 解决是什么、为什么学、有哪些内容、用在哪些场合、有何用等问题,关于这门课程,2020/9/16,3,时代特征及社会发展趋势 经济全球化 动态市场带来挑战和机会（变化） 社会加速信息化 创新开始成为时代的最强音 社会进入合作竞争新时代

2、（COOPETITION；GUANXI） 可持续发展引起普遍关注,为什么要学习系统工程,“需要学习 系统工程”,2020/9/16,4,为什么要学习系统工程,自动化学科和管理科学与工程的发展与人才培养的需要 管理科学发展的“制高点” 系统化管理 综合自动化需要系统工程的思想和方法协调、系统集成,2020/9/16,5,系统工程是什么,SE是以大规模复杂系统（特别是工程系统、管理系统、社会经济系统）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，主要使学生掌握分析与解决各种工程与管理系统问题的思想、程序和方法。,2020/9/16,6,课程主要内容,第0章 系

3、统工程概述 第一章 系统工程基础-运筹学概述 第二章 系统工程方法论 第三章 系统工程中的模型方法论 第四章 钢铁工业流程与车辆路径问题专题 第五章 系统评价方法 第六章 系统决策方法 第七章 决策分析,2020/9/16,7,第0章 系统工程概述,第1节 概念与相关术语 第2节 系统科学与系统理论 第3节 系统工程是什么 第4节 系统工程的产生、 发展及应用 第5节 系统工程相关资源,2020/9/16,8,相关概念与术语,系统是由两个以上相互联系和相互依赖的若干要素所构成，且具有特定功能、结构、环境的整体。（钱学森） 系统是具有特定功能的相互间有机联系的许多要素构成的一个整体（汪应洛） 系

4、统的特性： 集合性 整体性与关联性； 系统的功能性； 层次性大系统的子系统； 系统的关联性 系统的环境适应性,有关概念系统,2020/9/16,9,相关概念与术语,系统的分类,主要从系统的组成要素、结构、功能 系统的构成：自然系统、人造系统、复合系统 系统的物态 实体系统：物质实体组成的系统； 概念系统：概念、原理、方法、制度等非物质形态实体组成的系统； 系统的状态：静态系统、动态系统 系统的复杂程度：人类社会及宇宙系统、生物系统、物理系统 按内部结构：开环系统、闭环系统 按系统与环境的关系：开放系统、封闭系统,2020/9/16,10,系统科学与系统理论,系统科学是指探索各门科学中的系统的理

5、论和科学，由系统论、控制论、信息论组成的新兴学科 其学科范畴：系统论、控制论、信息论,系统科学及学科范畴,系统学,系统学是研究一般系统的基本结构、特性、演化、协同、运行、调节与控制规律的科学，是一切系统的基础理论,2020/9/16,11,系统科学与系统理论,系统科学的理论体系,系统概念,一般系统理论,系统理论各单元理论,系统方法论,程序 方法,面向对象的系统处理方法,概念、抽象,具体应用,市川恒信的五层体系,2020/9/16,12,系统科学与系统理论,系统科学的理论体系,哲 学,基础科学,技术科学,工程技术,桥梁,运筹学,马克思主义哲学,系统学,钱学森的三层体系,信息论,控制论,系统的观点

6、,系统工程技术,信息技术,自动化技术,2020/9/16,13,系统科学与系统理论,系统科学的理论体系,2020/9/16,14,一般系统理论-系统论 奥地利理论生物学家贝塔朗菲提出 标志性的成果是一般系统理论：基础、发展与应用 相变理论 相变：宏观物质由一种相态到另一种相态的转变，是物质系统内部结构和物理性质的突变； 常见的物态？ 现代系统理论：耗散结构理论、突变理论、协同学理论、混沌理论,系统科学与系统理论,系统学的理论构成,2020/9/16,15,耗散结构理论 比利时物理学家1969年提出； 一个远离平衡的开放系统，在不断地同外界进行物质和能量交换的时候，使得整个系统向有序性方向发展，

7、当具备一定条件时，能够自发地形成新的有序结构和组织，称为耗散结构。 研究耗散结构的性质、形成、稳定及演化为主要内容的理论 突变理论 法国数学家 托姆20世纪70年代初提出 是数学和系统理论的综合性基础学科,系统科学与系统理论,系统学的理论构成（续）,2020/9/16,16,协同学理论 法国著名物理学家20世纪70年代提出； 协同是指系统各部分之间的协调工作 主要研究对象是开放系统。研究系统如何由原始均匀的无序发展到有序结构，或者由一种有序结构转变到另一种有序结构，以及由无序到有序的演变规律 混沌理论 研究混沌的特征、实质、发生的机制、控制与利用的新学科； 混沌是多数确定性系统表现出的古怪复杂

8、的随机行为，这种行为称为混沌 研究对象一般是非线性系统,系统科学与系统理论,系统学的理论构成（续）,2020/9/16,17,钱学森:系统工程是组织管理系统的规划、研究、设计、制造、实验和使用的科学方法 汪应洛：以研究复杂大系统为对象的一门交叉学科，用定量分析和定性分析相结合的方法和电子计算机、通信技术、自动化技术为工具和手段，对系统的构成要素、组织结构、信息交换和反馈控制等功能进行分析、设计、制造和服务，从而达到最优设计、最优控制和最优管理之目的，以充分发挥人力、物力之潜力，通过各种组织管理技术，实现系统的综合优化。,系统工程是什么,系统工程的定义,2020/9/16,18,美国学者:系统是

9、相互联系的具有特定功能的整体，系统的目标可以有多个，各目标之间必须协调，最大限度地协调一致以达到系统的整体最优； 日本学者：是研究系统所需要的思想、技术、方法和理论等体系化的总称,系统工程是什么,系统工程的定义,你的定义和理解？,2020/9/16,19,主要研究复杂系统，特别是复杂大系统，如社会系统、经济系统、人口系统、生态系统、工业系统、。 是一门新兴交叉学科，涉及数学、系统理论、运筹学与控制论、信息论、管理科学；也是一门工程技术，属于技术科学，是跨专业领域的工程技术 是研究系统用的思想、方法、理论、技术、程序的总称，以系统的整体最优为目标。,系统工程是什么,对系统工程的理解,2020/9

10、/16,20,是为了解决日益复杂的社会实践问题而形成的从整体出发合理组织、控制和管理各类系统的综合性的工程技术学科。 是一门立足整体，统筹全局，使整体与部分辩证地统一，将分析和综合有机地结合，运用数学方法和电子计算机工具，使系统达到整体最优的方法性学科 其实质是新的科学方法论，它是工程与思想方法的统一；也是新的逻辑方法，强调辩证的综合，每一步分析都伴随着综合，达到分析与综合辩证逻辑的统一。,系统工程是什么,对系统工程的理解,2020/9/16,21,系统工程可用来研究解决复杂系统的预测、规划、决策和评价等重大问题，故又产生了相应的技术与方法，如预测技术、规划方法、评价技术、决策技术等。,系统工

11、程是什么,系统工程有什么用,涵盖系统工程理论与方法（方法论）、大系统（包括复杂系统）的理论与方法，系统建模与仿真，最优化理论与方法，决策分析、评价的理论与方法、信息管理与集成、信息系统的分析、设计、开发与实施技术等。,系统工程的工作范围,2020/9/16,22,系统工程是什么,1）工程系统、管理系统的设计。工程系统、人机系统、管理系统新概念、新原理与新技术研究；系统创新设计、变异设计方法与理论研究。 2）建模的理论、方法与应用研究。对社会、经济、管理等复杂系统的建模、分析、研究；大系统建模与优化理论；系统的规划与优化、预测、决策、管理等理论和技术研究；决策支持系统在复杂系统中的应用研究；管理

12、系统的建模、优化与仿真技术研究。,主要工作内容,2020/9/16,23,系统工程是什么,3）系统分析、预测与决策技术。工程系统、管理系统、信息系统的分析、设计、评价；预测与决策的基础、理论与方法；决策支持系统与专家系统的新技术和新方法；数据仓库、数据挖掘的理论和技术；群决策理论与方法；人工智能、知识工程专家系统技术在系统预测与决策中的应用研究。 4）系统分析、设计、评价、综合集成技术的研究。工程系统、管理系统的系统分析、系统设计、系统评价、系统综合集成方法与技术研究；综合集成环境、综合集成软件系统研究。,主要工作内容,2020/9/16,24,系统工程是什么,3）系统分析、预测与决策技术。工

13、程系统、管理系统、信息系统的分析、设计、评价；预测与决策的基础、理论与方法；决策支持系统与专家系统的新技术和新方法；数据仓库、数据挖掘的理论和技术；群决策理论与方法；人工智能、知识工程专家系统技术在系统预测与决策中的应用研究。 4）系统分析、设计、评价、综合集成技术的研究。工程系统、管理系统的系统分析、系统设计、系统评价、系统综合集成方法与技术研究；综合集成环境、综合集成软件系统研究。,主要工作内容,2020/9/16,25,系统工程是什么,融合信息科学与技术、系统科学、运筹与管理科学的一门新兴交叉学科； 以大系统（生产与工业系统、社会系统、经济系统、人口、环境与生态系统等）为研究对象； 以先

14、进的计算机与自动化技术为工具和手段，采用科学的管理思想和先进的管理方法，严密的数学基础来分析、描述和解决复杂的社会、生产和经济系统问题；,总结-我们的理解,2020/9/16,26,系统工程是什么,发展概况 1981年由杨自厚教授创办；1986年获得硕士学位授予权； 1998年获得博士学位授予权； 2002年成为辽宁省重点学科； 2007年成为国家重点学科 (全国四个) 特色 面向机械制造和钢铁冶金企业的控制与管理问题开展研究; 既有较强的工科基础；又注重管理、技术与控制结合； 工作内容覆盖从研究对象（系统）的分析与设计、运作过程（规划与决策）的建模与求解（算法）、仿真到软件系统（DSS）的分

15、析、设计、开发、实施及评价全过程；,东北大学系统工程的特点,2020/9/16,27,管理系统工程问题,系统工程是什么,2020/9/16,28,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 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。,系统工程的产生、发展及应用,系统思想及系统理论的产生与发展,2020/9/16,29,二、系统工程的发展概况,

16、主要阶段及事件,系统工程的产生、发展及应用,2020/9/16,30,系统工程的产生、发展及应用,主要阶段及事件,2020/9/16,31,系统工程的产生、发展及应用,主要阶段及事件,2020/9/16,32,系统工程在中国的发展及应用,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。 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。,系统工程的产生、发展及应用,2020/9/16,33,1978年9月27日，钱学森、许国志、王寿云在文汇报

17、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。,系统工程在中国的发展及应用,系统工程的产生、发展及应用,2020/9/16,34,70年代末以来，应用SE理论和方法解决我国的重大现实问题，取得了较好的效果：人口问题的定量研究及应用（始于1978年）、2000年中国的研究

18、(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（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。,系统工程在中国的发展及应用,系统工程的产生、发展及应用,2020/9/16,35,国际杂志 IIE、IEE、COR、IEEE Trans SMC、CIE、IJPR、IJPE、CIMS、F