《系统工程1-2》ppt课件

2020/9/30,1,系统工程(C类)-系统工程概述,上海交通大学 宋元斌,课程主要内容,导入案例：丁谓造宫 系统工程的定义 系统工程的研究对象 系统工程的发展历史 工程案例：普拉德霍湾油田原油运输,2,2020/9/30,3,2020/9/30,我国古代系统工程案例,北宋真宗祥符年间，皇城开封失火，连片宫阙被大火吞噬。 宋真宗下令宰相丁渭立即修缮宫室，希望工期越短越好。,丁渭造宫,4,2020/9/30,丁渭造宫,工程施工有三个问题： 砖：京城内无土烧砖，且外面的砖也难以运进城内； 大宗建材：除了砖，其他的大宗建材也难以运进城内； 建筑垃圾：清墟时大量建筑垃圾在城内无处堆放。 另外，当时的运输手段也非常落后 丁谓怎么办？,5,2020/9/30,丁谓造宫,史书记载 “一举而三役济”，并且“省费以亿万计”,汴水,宫殿,砖窑,殿前街道,土,砖瓦,木石,挖渠、引水、进船,木石,废墟,6,2020/9/30,包含至少两个 组成部分-要素,具有一定的功能，且 功能是系统中任何一个 要素所都不具备的,要素之间存在着 相互联系（作用）-结构,系统,2.系统的概念,系统-由两个以上相互联系、相互作用的要素所组成的具有特定结构、功能和环境的整体。,环境,7,2020/9/30,1 系统工程的定义,8,2020/9/30,系统工程的定义,系统工程是一门交叉学科,建立在运筹学、系统理论和现代管理学等学科的基础上-思想来源； 提供跨学科的程序性技术； 提供跨学科的方法性技术。,9,2020/9/30,10,2020/9/30,系统工程的定义,系统工程是用来开发、运行、更新一个大规模复杂系统所需思想、程序、方法的总和（或总称）。,11,2020/9/30,系统工程的研究对象,系统工程研究对象 大规模复杂系统 怎么理解“大规模、复杂”？ 多个目标 要素众多 关联众多 结构复杂、功能复杂、环境复杂,12,2020/9/30,系统工程的发展概况,13,2020/9/30,案例: 普拉德霍湾油田原油运输,问题： 美国阿拉斯加产油，但北面的普拉德霍湾油田位于北极圈内最低气温达零下50摄氏度，海湾常年冰封，陆地常年冰冻。 如何将油田开采的原油向美国本土运输？（需要解决的问题）,案例: 普拉德霍湾油田原油运输,目的与目标： 目的：将油田开采的原油输送到美国本土 目标（行动方向）： （1）技术上可行 （2）投资费用省 （3）运行安全 （4）对恶劣环境的适应性好,案例: 普拉德霍湾油田原油运输,模型： 设计模型 管道系统受力分析模型 成本估算模型 风险分析模型 运行仿真模型 。,案例: 普拉德霍湾油田原油运输 -方案评价,方案1：油轮运输 为了保证技术上可行，需要破冰船引航，费用高 采用油轮运输，安全问题 一旦出现沉船溢油事故，应急救援费用也很高 海上运输受恶劣天气（风暴）影响 起点和终点都需要建大型油库， 由于海上运输的不确定性，油库储量需要保持10日产量， 油库体积巨大，投资额也巨大,方案2：管道运输（加热保持原油流动性） 为了保证技术上可行，需要沿途加热原油， 加热站建设费用高（特别在北极冻土地带） 加热站管理复杂，消耗燃料，运行费用高 加热后，输油管里的热量影响周围环境 将向周围土层传导，冻土受热后，对管道的支撑作用改变，引起管道过度变形以致断裂 为了避免断裂，有一半的管道需要用底部托架支撑，费用比普通地下埋管高出3倍,案例: 普拉德霍湾油田原油运输 -方案评价,案例: 普拉德霍湾油田原油运输 -方案评价,方案3：管道运输（浓缩海水保持原油流动性） 优化方案2，抓住问题的关键：不是怎么加热和怎么优化管道结构系统，这是创新的开端 类比创新：汽车油箱怎么防冻的？防冻液 将海水浓缩到含盐量10 - 20%，掺入原油中，降低其低温下粘性，避免加热及由于加热造成的管道铺设费用增加 “综合即创造”,案例: 普拉德霍湾油田原油运输 -方案评价,方案4：管道运输（天然气转化成液体后与原油混合，保持原油流动性） 继续优化方案2，抓住问题的关键：在降低原油粘性的同时，还能做什么？ 石油的知识：埋藏在地下的石油原来是油气合一的，这时油气混合物的熔点很低，在低温下也能保持较好的流动性 将开采出的天然气转换为甲醇，代替方案3中的浓缩海水 不需要另外铺设支架型天然气管道了，比方案3节省一半费用,案例: 普拉德霍湾油田原油运输,方案： 方案1：油轮运输 方案2：管道运输（加热保持原油流动性） 方案3：管道运输（浓缩海水保持原油流动性） 方案4：管道运输（天然气转化成液体后与原油混合，保持原油流动性）,试想如果在找到方案2后，就只是专注于优化管道运输工程的规划与设计问题（管道的管径、加温设施设计、燃料库选址、铺设路线等）情况会怎样？,案例: 普拉德霍湾油田原油运输,决策者 收益主体和行为主体：获得开发权的石油公司组成了阿拉斯加财团，负责设计、兴建和管理输油管。 创新能够成功源于决策者的管理理念。,案例: 普拉德霍湾油田原油运输,要兴建这条全长1,286公里 （799英里）的管道面对种种挑战。除了要面对恶劣的环境外，管道还要越过三座山脉、无数大小河流，以及永冻层。 只是测量和地质样本测试就花了五年之久，施工期间还要不时找来考古学家研究未受挖掘的地点。 近半管道要架空兴建，而非埋于地下，以防止冻土融化和因而产生的移动。 管道在地面是“之”字走向的。由于管道在地面比在地下更容易移动，这种的设计为管道横向和纵向移动保留了空间（可以由地震，或者热涨冷缩引发移动）。 在设计管道时已经把地震的因素考虑在内，使之抵御了数次地震，其中一次发生在2002年的地震强度更高达里氏地震规模 7.9级。,案例: 普拉德霍湾油田原油运输,面对人为破坏或者森林火灾时就变得无能为力。 自1995年泄漏次数大幅减少，而1997至2000年间总泄漏量仅为 6.89 桶 （1.1 立方米）。 以钢铁制成的管道可以抵挡枪击，但在2001年10月4日，一位名为 Daniel Carson Lewis的醉酒枪手在利文古附近把一处焊接部位射穿了一个洞，导致 约6,000 桶 （25 万加仑或950 立方米）原油泄漏，事后需要把两公顷 （约1英亩）冻原土挖出并清除。,25,2020/9/30,都江堰,鱼嘴（岷江分流）、 飞沙堰（分洪排沙）、 宝瓶口（引水）,26,2020/9/30,作业,1.通过分析丁谓造宫的案例，你认为应用系统工程思想解决问题的最大困难是什么？ 2.完成悬索桥摇晃的案例分析。,2.案例分析资料,大峡谷中的悬索桥上有车驶过 峡谷中的强风经常造成桥晃动 桥上司机紧张 事故率高发 过桥车辆少 影响路桥公司的收益 怎么解决问题？,27,2020/9/30,到底要解决什么问题？ （1）桥梁加固 （2）驾驶行为心理 （3）企业管理 （4）交通安全 。,28,2020/9/30,2.案例分析问题,目标是什么？（到底要解决什么问题？） 系统（问题）的边界如何确定？ 画出系统的结构图（必须注明要素、要素间联系、功能、环境）； 提出一个改进方案，并画出改进后的系统结构图； 对比改进前后的系统结构图，说明结构、功能、系统与环境的关系发生了哪些改变。,小组作业,29,2020/9/30,案例研究： 题目见本PPT右边的插入文件。（提示：更多资料上网查找）,