SE理论与方法论教学课件PPT

第二讲 SE理论与方法论一SE理论二SE基本工作过程三系统分析原理及其应用系统分析原理及其应用马马克克思思主主义义哲哲学学自然科学自然科学数数 学学社会科学社会科学工工程程技技术术技技术术科科学学图2-1现代科学技术体系自然辩证法自然辩证法 历史唯物主义历史唯物主义（社会辩证法）（社会辩证法）一SE理论q一般系统论一般系统论（general system theory)19241928;奥地利理论生物学家L.VON 贝塔朗菲；1945年发表关于一般系统论 研究复杂系统一般规律的学科 基本观点：基本观点：整体性 开放性及目的性 动态相关性（动态性取决于相关性）等级层次性 有序性（结构或空间；发展或时间）SE理论q控制论（控制论（Cybernatics）维纳于1948年出版了控制论一书基本观念：1、一切有生命、无生命的系统都是信息系统。2、一切有生命、无生命的系统都是控制系统。对系统方法的启示：黑箱-灰箱-白箱法 功能模拟法 最优化方法SE理论q信息论信息论 美国数学家申农（美国数学家申农（C.E.Shannon）和维纳和维纳 （信息科学）（信息科学）以信息为主要研究对象，以信息的运动规律和以信息为主要研究对象，以信息的运动规律和应用方法为主要研究内容，以计算机、光导纤维等为主要研究工应用方法为主要研究内容，以计算机、光导纤维等为主要研究工具，以扩展人类的信息功能为主要研究目标。具，以扩展人类的信息功能为主要研究目标。类比方法类比方法 统计方法统计方法 信息方法信息方法（运用信息的观点，把（运用信息的观点，把系统系统看作看作是借助于信息的获取、是借助于信息的获取、传递、加工、处理而实现其有目的性的运动传递、加工、处理而实现其有目的性的运动的一种研究方法）的一种研究方法）SE理论q耗散结构理论耗散结构理论（dissipative structure theory)1969；比利时统计物理学家I.普利高津 研究远离平衡态的开放系统从无序到有序的演化规律的一种理论q协同学协同学（synergetics）70年代初，联邦德国理论物理学家 H.哈肯 研究协同系统从无序到有序的演化规律的新兴综合性学科 SE理论q突变论突变论（catastrophe theory）60年代末，法国数学家 R.托姆 研究不连续现象的一个新兴数学分支，也是一般形态学的一种理论，能为自然界中形态的发生和演化提供数学模型SE理论q微分动力系统微分动力系统（differential dynamical systems）q超循环理论超循环理论（hypercycle theory）q分岔理论分岔理论（bifurcation theory）q卡姆定理卡姆定理（KAM theorem）q泛系理论泛系理论（pansystems theory）q灰色系统理论灰色系统理论（gray systems theory）SE理论钱学森 我认为把运筹学、控制论和信息论同贝塔朗菲（一般系统论）、普利高津（耗散结构理论）、哈肯（协同学）等人的工作融会贯通，加以整理，就可以写出系统学这本书了。SE理论复杂系统理论n以圣菲研究所（SFI）为代表的理论框架，其代表性理论是1994年霍兰提出的CAS（复杂适应系统）理论（美国学派）n以开放的复杂巨系统理论为核心的理论体系（中国学派）n综合集成方法综合集成研讨厅二SE基本工作过程n1.霍尔三维结构霍尔三维结构A.D.Hall1969系统工程活动矩阵：T-L知识维（K）运筹学控制论社会科学工程技术逻辑维（L）规划阶段设计阶段分析阶段运筹阶段实施阶段运行阶段更新阶段时间维(T)摆 明 问 题 系 统 设 计方案综合模型 化实施计划 决 策最优化知识维（K）运筹学控制论社会科学工程技术逻辑维（L）规划阶段设计阶段分析阶段运筹阶段实施阶段运行阶段更新阶段时间维(T)摆 明 问 题 系 统 设 计方案综合模型 化实施计划 决 策最优化SE基本工作过程n2.切克兰德方法论切克兰德方法论问题及其环境的问题及其环境的识别与表达识别与表达建立概念模型建立概念模型(目标系统概念化目标系统概念化)根底定义根底定义比较比较寻求改善途径寻求改善途径选择选择设计设计实施实施评估评估.SE基本工作过程n3.两种方法轮的比较两种方法轮的比较(?)相同点相同点：问题导向；注重程序及阶段；：问题导向；注重程序及阶段；不同点不同点：(研究对象或应用领域、基本方法、研究对象或应用领域、基本方法、核心内容或关键点、反馈机制、核心内容或关键点、反馈机制、)三、系统分析原理及应用三、系统分析原理及应用n1.系统分析概念系统分析概念 系统分析（系统分析（SASA）是在对系统是在对系统问题问题现状及现状及目标目标充分充分挖掘的基础上，运用挖掘的基础上，运用建模建模及预测、优化、仿真、及预测、优化、仿真、评价评价等方法，对系统的有关方面进行定性与定量相结合的等方法，对系统的有关方面进行定性与定量相结合的分析，为分析，为决策者决策者选择满意的系统选择满意的系统方案方案提供决策依据的提供决策依据的分析研究过程。分析研究过程。SA是是SE的核心内容、分析过程和基本方法。的核心内容、分析过程和基本方法。系统分析原理系统分析原理nSA要素：要素：问题问题 目的及目标目的及目标 方案方案 模型（结构、数学、仿真）模型（结构、数学、仿真）评价评价 决策者决策者2.SA程序程序认识认识问题问题探寻探寻目标目标综合综合方案方案模型模型化化优化或优化或仿真仿真分析分析系统系统评价评价决策决策（分析）（分析）NY初步初步SASA规范分析规范分析综合分析综合分析系统分析原理系统分析原理-SA程序程序 SA程序图是程序图是SA的一般过程，也为全课程的一般过程，也为全课程提供了基本的逻辑框架，因而十分重要。在对提供了基本的逻辑框架，因而十分重要。在对其理解和应用上应注意以下各点：其理解和应用上应注意以下各点：重视做好初步重视做好初步SA.SA.5W1H(What/Why/Who 5W1H(What/Why/Who/Where/When/How)Where/When/How)方法方法是做好这段工作的基本线索。是做好这段工作的基本线索。在规范分析中一般需（或尽可应）建立结构在规范分析中一般需（或尽可应）建立结构模型、数学模型或仿真模型。模型、数学模型或仿真模型。系统分析原理系统分析原理-SA程序程序 每段结束后系统方案的变化轨迹是：可行方每段结束后系统方案的变化轨迹是：可行方案案非劣方案非劣方案经排序的非劣方案（或称选择经排序的非劣方案（或称选择性方案）。性方案）。环境分析贯穿环境分析贯穿SASA全过程，在全过程，在SASA中是十分重要中是十分重要和必不可少的。和必不可少的。在管理应用在管理应用SASA过程中，并不一定要（或能）过程中，并不一定要（或能）遍历并完成每一个具体过程。遍历并完成每一个具体过程。系统分析原理系统分析原理3、SA的特点及原则的特点及原则（1）问题导向）问题导向（2）以整体为目标）以整体为目标（3）多方案模型分析和选优）多方案模型分析和选优（4）定量分析与定性分析相结合）定量分析与定性分析相结合（5）多次反复进行）多次反复进行应用案例南站台玻壳库外购玻壳原运输流程：用火车运至南站台；用吊车将集装箱卸至南站台；打开集装箱；用叉车托起玻壳箱；运至卡车；用叉车装至卡车；卡车运至玻壳库约500米；叉车卸货；叉车运输；堆垛。化工库成品库523526工段206库油库528房图34 玻壳供应物流流程图 n方案1：将玻壳的卸货站台放在北站台。改用北站台后，玻壳供应物流流程为：用火车运至北站台；用吊车将集装箱堆放在站台；将集装箱拆开；用叉车取货；运至玻壳库(距离约100m)；堆垛。n与现行操作相比，本方案减少四次作业，包括二次运输和二次装卸，缩短运输距离400m，仅减少玻壳中锥破损一项每年可节约数百万元人民币。n本方案不足之处是要改建站台，投资较大。n方案2：同方案1将玻壳卸在北站台，将原有523成品库全部换成为外购玻壳库。方案2的流程同方案1，但叉车运输路线进一步缩短至20m，甚至更短。n但由于牵扯到不同部门，实现起来比较困难。但从长远来看，外购玻壳的做法不会发生大的变化。因此，对其物流供应路线和仓库进行改造是有价值的。n方案3：外购玻壳与成品同用一个523库，当成品量增加时，可提示减少外购玻壳的量，防止库存量过大，反之亦然。n然而，本方案要求销售公司和供应公司共用一个库，管理中难度较大。因素因素/指标指标权重权重评定及加权评定评定及加权评定方案方案1方案方案2方案方案31、物流及搬运经济性、物流及搬运经济性0.253542、投资少、投资少0.203443、便利服务、便利服务 0.103234、灵活性、灵活性0.153325、易于管理、易于管理0.154326、可操作性、可操作性0.15433合计合计1.003.303.603.15