通信工程建设设计导论资料

通信工程设计导论通信工程设计导论 主讲：翟应斌主讲：翟应斌 2024/5/251 工程系统是以工程技术为核心的一工程系统是以工程技术为核心的一种重要的人工系统。种重要的人工系统。现代工程系统是由现代工程系统是由“研究研究开发开发设计设计制造制造运行运行管理管理”等环节组成的工程链，每个环节都存在大等环节组成的工程链，每个环节都存在大量的技术、经济和社会等问题。需要培养量的技术、经济和社会等问题。需要培养大批能综合运用现代科学理论和技术手段，大批能综合运用现代科学理论和技术手段，懂经营、会管理，兼备人文精神和科学精懂经营、会管理，兼备人文精神和科学精神的高素质的工程技术人才。神的高素质的工程技术人才。2024/5/252 本课程是学习和研究一些相关的系统本课程是学习和研究一些相关的系统科学和系统工程理论，思考怎样把传统科学和系统工程理论，思考怎样把传统的工程专业技术与系统工程、工业工程的工程专业技术与系统工程、工业工程等先进的思想相结合，而运用到工程系等先进的思想相结合，而运用到工程系统的设计和实施中去。统的设计和实施中去。2024/5/253系统工程专业人员需要具备的综合知识体系系统工程专业人员需要具备的综合知识体系:1 1、哲学原理：自然哲学、管理哲学、系统哲学、哲学原理：自然哲学、管理哲学、系统哲学2 2、数学基础：高等数学、概率论与数理统计、数、数学基础：高等数学、概率论与数理统计、数学分析、实变与泛函学分析、实变与泛函3 3、管理科学基础：普通管理学、决策分析、运筹、管理科学基础：普通管理学、决策分析、运筹学、预测学、统计学原理学、预测学、统计学原理4 4、系统科学基础：现代控制理论、大系统理论、系统科学基础：现代控制理论、大系统理论、复杂系统理论复杂系统理论5 5、心理学基础：普通心理学、管理心理学、组织、心理学基础：普通心理学、管理心理学、组织行为学行为学2024/5/2546 6、经济学基础：政治经济学、宏微观经济学、经济学基础：政治经济学、宏微观经济学、国民经济学、工程经济学国民经济学、工程经济学7 7、计算机基础：计算机软硬件知识、管理信息、计算机基础：计算机软硬件知识、管理信息系统、决策与支持系统系统、决策与支持系统8 8、其他系统研究知识：系统分析方法论、系统、其他系统研究知识：系统分析方法论、系统评价学评价学9 9、相关专业知识：农业、医药、水利、运输、相关专业知识：农业、医药、水利、运输、建筑。建筑。2024/5/255 一、工程系统有关概念及其系统结构一、工程系统有关概念及其系统结构 二、工程系统设计和实施二、工程系统设计和实施 三、工程系统的决策与管理、试验、三、工程系统的决策与管理、试验、评评 定技术与运行保障定技术与运行保障 四、现代通信工程设计四、现代通信工程设计 五、工程教育与工程师培养五、工程教育与工程师培养2024/5/256一、工程系统有关概念及其系统结构一、工程系统有关概念及其系统结构 （一）系统与系统工程知识（一）系统与系统工程知识 （二）系统工程的理论基础（二）系统工程的理论基础 2024/5/257（一）系统与系统工程知识（一）系统与系统工程知识系统的概念与定义系统的概念与定义 系统（系统（SystemSystem）的概念来源于人类长期的社）的概念来源于人类长期的社会实践。系统的概念通常用系统的含义、系统的分会实践。系统的概念通常用系统的含义、系统的分类和系统的整体性质来表达，综合反映出系统的本类和系统的整体性质来表达，综合反映出系统的本质和规律。质和规律。2024/5/258 我国系统工程与系统论研究的倡导者我国系统工程与系统论研究的倡导者钱学森钱学森把极其复杂的研究对象称为系统，认为把极其复杂的研究对象称为系统，认为系统是由相系统是由相互作用和相互依赖的若干组成部分（要素）结合而互作用和相互依赖的若干组成部分（要素）结合而成的具有特定功能的有机体成的具有特定功能的有机体，而且这个系统本身又，而且这个系统本身又是它所从属的一个更大系统的组成部分。是它所从属的一个更大系统的组成部分。2024/5/259 系统是由相互联系、相互依赖、相互制约、相系统是由相互联系、相互依赖、相互制约、相互作用的要素组成的具有整体功能和综合作为的统一互作用的要素组成的具有整体功能和综合作为的统一体。体。（1 1）系统必须由两个或两个以上的要素组成；）系统必须由两个或两个以上的要素组成；（2 2）系统各要素之间存在着相互联系）系统各要素之间存在着相互联系、相互依赖、相互依赖、相互制约、相互作用的关系（体现在他们之间进行的相互制约、相互作用的关系（体现在他们之间进行的物质的、能量的、信息的交换上）；物质的、能量的、信息的交换上）；（3）系统必须具有目的性和完整性）系统必须具有目的性和完整性2024/5/2510 宇宙间的各种具体系统可分为自然系统和人宇宙间的各种具体系统可分为自然系统和人工系统。工系统。自然系统是天然产生和存在的各种系统，如自然系统是天然产生和存在的各种系统，如生物（生命）系统、物理系统等等。生物（生命）系统、物理系统等等。人工系统是由人类活动创造出来的各种系统：人工系统是由人类活动创造出来的各种系统：（1 1）社会系统：文化、行政、教育、法律等）社会系统：文化、行政、教育、法律等 （2 2）工程系统：交通、通信、计算机等等）工程系统：交通、通信、计算机等等 （3 3）概念系统：哲学体系、科学体系、经济）概念系统：哲学体系、科学体系、经济指标体系等等指标体系等等2024/5/2511系统的性质系统的性质 （1 1）相对性）相对性 （2 2）相关性）相关性 （3 3）目的性）目的性 （4 4）进化性）进化性/创新性创新性 （5 5）整体性）整体性 系统的现状是过去变化的终结状态，同时又是系统的现状是过去变化的终结状态，同时又是未来变化的初始状态。进化未来变化的初始状态。进化/创新是系统得以继往开创新是系统得以继往开来的延续关键。来的延续关键。2024/5/2512系统工程系统工程 是把系统科学的知识应用于实际的是把系统科学的知识应用于实际的技术科学技术科学，为涉及社会为涉及社会 科技科技 经济的综合系统的规划、设经济的综合系统的规划、设计、建造、实施和革新的各种工程技术提供理论和方计、建造、实施和革新的各种工程技术提供理论和方法。法。系统工程方法论是系统思想的具体化，是实施系统工程方法论是系统思想的具体化，是实施系统工程的行为规范。系统工程的行为规范。2024/5/2513 工程（工程（EngineeringEngineering）是服务于某个特定目是服务于某个特定目的的各项技术工作的总和，是人们根据设定的目标，的的各项技术工作的总和，是人们根据设定的目标，应用有关的科学知识和技术手段，通过一系列有组应用有关的科学知识和技术手段，通过一系列有组织的活动将某些现有实体（自然的或人工的）转化织的活动将某些现有实体（自然的或人工的）转化为具有预期使用价值的为具有预期使用价值的物质产品物质产品的过程。的过程。2024/5/2514 项目（项目（ProjectProject）是要在一定时间，在预算是要在一定时间，在预算规定范围内，达到预定质量水平的一项一次性任务。规定范围内，达到预定质量水平的一项一次性任务。项目是有明确的目标、时间规划和预算约束项目是有明确的目标、时间规划和预算约束的复杂的活动，是一项独特的、不是完全重复以前的复杂的活动，是一项独特的、不是完全重复以前的活动。的活动。项目包括产品项目和工程项目。项目包括产品项目和工程项目。2024/5/2515 产品项目产品项目是指具有批量生产价值的产品工程是指具有批量生产价值的产品工程系统，包括产品整个生命周期中从概念形成到产品系统，包括产品整个生命周期中从概念形成到产品报废处理的所有因素和整个过程。报废处理的所有因素和整个过程。产品的开发从产品决策、开发设计方法、生产品的开发从产品决策、开发设计方法、生产制造方式到企业组织、控制生产过程和进行营销产制造方式到企业组织、控制生产过程和进行营销管理方法等，都从各方面影响着产品设计开发的目管理方法等，都从各方面影响着产品设计开发的目的、手段和思维方法。的、手段和思维方法。2024/5/2516 工程项目工程项目是指具有特定的对象，有时间和资是指具有特定的对象，有时间和资金限制，按照一定的组织程序和经济性要求，一次金限制，按照一定的组织程序和经济性要求，一次性规划设计完成的复杂的系统。性规划设计完成的复杂的系统。工程项目的对象通常由可行性研究报告、项工程项目的对象通常由可行性研究报告、项目任务书、设计图纸、规范、实物模型等定义和说目任务书、设计图纸、规范、实物模型等定义和说明组成。明组成。工程项目的时间限制是工程项目管理的一个工程项目的时间限制是工程项目管理的一个重要目标，而财务和经济性问题是关系到工程项目重要目标，而财务和经济性问题是关系到工程项目是否立项、能否取得成功的最关键问题。是否立项、能否取得成功的最关键问题。2024/5/2517 工程项目管理工程项目管理的基本目标是在限定的时间内，的基本目标是在限定的时间内，在限定的资源条件下，以尽可能快的进度、尽可能在限定的资源条件下，以尽可能快的进度、尽可能低的费用完成项目任务。低的费用完成项目任务。专业目标：功能、质量、生产能力等专业目标：功能、质量、生产能力等 工期目标工期目标 费用目标：成本或投资费用目标：成本或投资 项目管理目标由项目任务书、技术设计和计项目管理目标由项目任务书、技术设计和计划文件、合同文件（承包和咨询合同）具体定义。划文件、合同文件（承包和咨询合同）具体定义。2024/5/2518 系统工程是组织管理技术，也是工程技术，系统工程是组织管理技术，也是工程技术，包含有许多不同的专业门类。其中，专门包含有许多不同的专业门类。其中，专门针对工程针对工程系统的规划和设计系统的规划和设计这一专业的系统工程，称为工程这一专业的系统工程，称为工程系统工程。系统工程。工程系统工程是应用于工程项目的系统工程，工程系统工程是应用于工程项目的系统工程，是组织和管理工程系统的规划、研究、设计、发展、是组织和管理工程系统的规划、研究、设计、发展、试验、生产、使用和保障的科学方法，也是解决工试验、生产、使用和保障的科学方法，也是解决工程活动全过程的工程技术。程活动全过程的工程技术。2024/5/2519 工程项目是一个复杂的工程系统，工程系统工程项目是一个复杂的工程系统，工程系统运作是项目管理的部分内容。运作是项目管理的部分内容。项目管理侧重于项目的实施与建设过程的管项目管理侧重于项目的实施与建设过程的管理、优化和控制，而工程系统工程则着眼于工程项理、优化和控制，而工程系统工程则着眼于工程项目的技术方案构思、方案评估和设计优化等方面。目的技术方案构思、方案评估和设计优化等方面。工程系统工程属于工程技术范畴，并以工程系统工程属于工程技术范畴，并以“工工程设计作为其特有的学科基础。程设计作为其特有的学科基础。”工程系统工程主要由系统工程过程、工程专工程系统工程主要由系统工程过程、工程专业的综合、技术性能的规划和控制三部分组成。业的综合、技术性能的规划和控制三部分组成。2024/5/2520 （1 1）系统工程过程）系统工程过程 系统工程过程是一种技术处理过程，其主要系统工程过程是一种技术处理过程，其主要功能是以一套规范化的方法和程序从任务需求中完功能是以一套规范化的方法和程序从任务需求中完整地导出量化的系统技术要求，并确定能满足这些整地导出量化的系统技术要求，并确定能满足这些技术要求的系统最优配置。技术要求的系统最优配置。系统工程过程的主要工程活动是系统工程过程的主要工程活动是系统分析和系统分析和综合。综合。2024/5/2521 （2 2）工程专业的综合）工程专业的综合 工程专业的综合是将与工程系统的研制有关工程专业的综合是将与工程系统的研制有关的各个工程专业，如可靠性、维修性、安全性、人的各个工程专业，如可靠性、维修性、安全性、人因工程、生产工程、后勤工程、价值工程等工程专因工程、生产工程、后勤工程、价值工程等工程专业的工作协调地纳入到系统的发展过程中，以保证业的工作协调地纳入到系统的发展过程中，以保证它们能对设计工作施加影响，并最终满足对工程系它们能对设计工作施加影响，并最终满足对工程系统规定的要求。统规定的要求。综合产品研制（综合产品研制（Integrated Product Integrated Product Development)IPDDevelopment)IPD2024/5/2522 （3 3）技术性能的规划和控制）技术性能的规划和控制 是对系统技术性能进行管理的过程，即从提是对系统技术性能进行管理的过程，即从提出工程系统的任务需求发展到系统投入实际运行的出工程系统的任务需求发展到系统投入实际运行的全过程中，对所需进行的设计、发展、试验和鉴定全过程中，对所需进行的设计、发展、试验和鉴定工作实施管理，以确保系统的技术性能达到预期目工作实施管理，以确保系统的技术性能达到预期目标。标。技术性能的规划和控制包括系统的确定和控技术性能的规划和控制包括系统的确定和控制，以及系统技术性能的严整和管理。制，以及系统技术性能的严整和管理。2024/5/2523（二）系统工程的理论基础（二）系统工程的理论基础 系统的应用理论系统的应用理论 信息通信（包括信息处理和信息传递）信息通信（包括信息处理和信息传递）控制控制 运筹决策运筹决策2024/5/2524运筹决策运筹决策 一、从物理到事理一、从物理到事理 1 1、作为科学研究对象的客观世界是由物和事两、作为科学研究对象的客观世界是由物和事两方面组成。人类的知识由方面组成。人类的知识由物之理与事之理物之理与事之理组成。物理组成。物理是物质运动之理，事理是办成办好事情之理是物质运动之理，事理是办成办好事情之理 物又常规，事又定则物又常规，事又定则 2 2、技术科学与运筹学、技术科学与运筹学 （1 1）技术科学撇开人的主观活动，仅仅研究自）技术科学撇开人的主观活动，仅仅研究自然现象，研究物质运动和能量交换；然现象，研究物质运动和能量交换；运筹学运筹学撇开物理过程，研究人的决策方式，即撇开物理过程，研究人的决策方式，即人们基于一定物质条件的办事策略。人们基于一定物质条件的办事策略。2024/5/2525 （2 2）技术科学提供的是问题的答案；）技术科学提供的是问题的答案；运筹学提供的是运筹学提供的是活动的可选优化策略活动的可选优化策略 （3 3）技术科学使用）技术科学使用数学工具数学工具研究如场论、势论、波研究如场论、势论、波动方程、散度、旋度等问题；动方程、散度、旋度等问题；运筹学使用运筹学使用数学工具数学工具研究如合作、竞争、联盟、研究如合作、竞争、联盟、顾客、服务、库存、策略等问题顾客、服务、库存、策略等问题2024/5/2526 二、运筹问题（谋定而后动）二、运筹问题（谋定而后动）凡需要通过定性谋划和定量计算而制定出行动凡需要通过定性谋划和定量计算而制定出行动方案的问题，都是运筹问题。方案的问题，都是运筹问题。1 1、规划问题、规划问题 资源是有限的，活动是多项的。资源是有限的，活动是多项的。规划问题就是解决有限资源的最优分配问题。规划问题就是解决有限资源的最优分配问题。2 2、排队问题、排队问题 3 3、对策问题、对策问题 如何在竞争中通过正确运用策略以赢得竞争。如何在竞争中通过正确运用策略以赢得竞争。2024/5/2527 4 4、决策问题、决策问题 决策人如何根据自然状态发生的统计规律来选决策人如何根据自然状态发生的统计规律来选择自己的最优策略。择自己的最优策略。5 5、库存问题、库存问题 库存是由需求、供应、费用和存储策略构成的库存是由需求、供应、费用和存储策略构成的系统，如何在缺货损失和存储损失中寻找最佳的存储系统，如何在缺货损失和存储损失中寻找最佳的存储策略。策略。2024/5/2528控制问题控制问题 控制控制是一种有目的的活动，是一种有目的的活动，人类改造客观世界的实人类改造客观世界的实践活动的核心就是践活动的核心就是控制控制。广义的控制广义的控制包括领导、指挥、支配、经营、管理、包括领导、指挥、支配、经营、管理、创作、设计、组建、制造、操纵、制裁、教育、调节、创作、设计、组建、制造、操纵、制裁、教育、调节、补偿、决策、优化等等。补偿、决策、优化等等。控制论控制论研究一般控制规律，对各种系统实施控制，研究一般控制规律，对各种系统实施控制，使系统的运行符合人们的期望。使系统的运行符合人们的期望。控制论控制论既可应用于工程技术系统，也可应用于社既可应用于工程技术系统，也可应用于社会经济系统和生物系统。会经济系统和生物系统。2024/5/2529 控制过程是一个不断获取、处理、选择、传送、控制过程是一个不断获取、处理、选择、传送、利用利用信息信息的过程。的过程。维纳维纳强调：强调：“控制工程的问题和通信工程的问题控制工程的问题和通信工程的问题是不能区分开来的，而且，这些问题的关键并不是围绕是不能区分开来的，而且，这些问题的关键并不是围绕电工技术，而是围绕着更为基本的消息概念，而不论这电工技术，而是围绕着更为基本的消息概念，而不论这消息是由电的、机械的或神经的方式传递的。消息是由电的、机械的或神经的方式传递的。”2024/5/2530 1 1、恒值控制、恒值控制 2 2、程序控制、程序控制 3 3、随动控制、随动控制 控制任务是保证控制任务是保证受控量受控量按照某个只能在系统运按照某个只能在系统运行过程中实时测定的变化规律来变化。行过程中实时测定的变化规律来变化。4 4、最优控制、最优控制 控制任务是：寻找并实现这样一个或一组控制任务是：寻找并实现这样一个或一组控制控制变量变量，在满足系统的约束条件的情况下，保证所关心，在满足系统的约束条件的情况下，保证所关心的的系统性能指标或效益系统性能指标或效益达到最佳值。达到最佳值。2024/5/2531闭环控制闭环控制 在在控制器控制器和和受控对象受控对象之间，不仅存在着正向作用，之间，不仅存在着正向作用，而且存在着反馈作用，即系统的而且存在着反馈作用，即系统的输出量输出量对对控制量控制量有直接的有直接的影响，信息的传递是双向的。影响，信息的传递是双向的。控制器控制器受控对象受控对象输入量输入量输出量输出量控制量控制量测量部分测量部分反馈量反馈量偏差量偏差量+-2024/5/2532 反馈反馈：将检测出来的输出量回送到系统的输入：将检测出来的输出量回送到系统的输入端，并与输入信号比较的过程。端，并与输入信号比较的过程。正反馈、负反馈正反馈、负反馈 闭环控制闭环控制的实质，就是利用负反馈的作用来减的实质，就是利用负反馈的作用来减少系统的误差。少系统的误差。反馈反馈代表一种控制原理，一种控制技术。负反代表一种控制原理，一种控制技术。负反馈是系统稳定的重要机制，一个系统之所以具有受到馈是系统稳定的重要机制，一个系统之所以具有受到干扰后能迅速消除偏差恢复恒定的能力，关键在于存干扰后能迅速消除偏差恢复恒定的能力，关键在于存在在“负反馈调节负反馈调节”机制。机制。2024/5/2533敏感敏感环节环节输出输出反馈环节反馈环节决策决策环节环节放大放大环节环节受控受控环节环节执行执行环节环节输入输入校正校正环节环节控制系统基本结构控制系统基本结构2024/5/2534信息论基础信息论基础 信息：信息：由一个系统发出的信号被某个主体接收由一个系统发出的信号被某个主体接收到，通过该主体的某些处理程序形成对该主体有某种到，通过该主体的某些处理程序形成对该主体有某种意义或价值的知识。意义或价值的知识。信号：信号：是指包括光、一般电磁波、声波或其它是指包括光、一般电磁波、声波或其它任何物质形式的物质流，是信息的实际载体。任何物质形式的物质流，是信息的实际载体。消息：消息：是物质流在信号和信息之间的中间形态。是物质流在信号和信息之间的中间形态。消息能否成为信息，取决于主体的加工效果及其对主消息能否成为信息，取决于主体的加工效果及其对主体的意义。体的意义。2024/5/2535信息的属性信息的属性 信息是事物属性的反映，信息附着于一定的载信息是事物属性的反映，信息附着于一定的载体之上。体之上。（1 1）信息具有整体性；）信息具有整体性；（2 2）信息有多种存在或存储形式；）信息有多种存在或存储形式；（3 3）信息具有可复制性；）信息具有可复制性；（4 4）信息存在变异的风险）信息存在变异的风险2024/5/2536通信理论通信理论 1 1、信源：信源：信息的发送者，即通信过程中信息流信息的发送者，即通信过程中信息流通的起点。通的起点。信宿：信宿：信息的接收者，即通信过程结信息的接收者，即通信过程结束时信息的归宿。束时信息的归宿。通信通信是由参与通信的诸事物和环节所是由参与通信的诸事物和环节所构成的整体的一种运作过程。构成的整体的一种运作过程。信源信源编码器编码器解码器解码器信宿信宿信道信道噪声噪声2024/5/2537二、工程系统设计和实施二、工程系统设计和实施 （一）工程系统分析与方法（一）工程系统分析与方法 （二）（二）工程系统设计与运作工程系统设计与运作 2024/5/2538（一）工程系统分析与方法（一）工程系统分析与方法 工程系统的生命周期工程系统的生命周期 是指一个工程项目从开始筹划、立项、研究、是指一个工程项目从开始筹划、立项、研究、设计、试验、生产、投入使用、维护运行，直到弃置设计、试验、生产、投入使用、维护运行，直到弃置为止的整个过程。为止的整个过程。工程系统的生命周期可以分为五个阶段，即：工程系统的生命周期可以分为五个阶段，即：方案设计阶段、方案验证和初步设计阶段、工程发展方案设计阶段、方案验证和初步设计阶段、工程发展阶段、生产阶段和使用阶段。阶段、生产阶段和使用阶段。2024/5/2539工程系统分析工程系统分析 工程系统分析就是通过对项目系统的情况进行工程系统分析就是通过对项目系统的情况进行全面的了解和分析，对可能采取的方案进行优选，为全面的了解和分析，对可能采取的方案进行优选，为决策者提供可靠的依据。决策者提供可靠的依据。工程系统分析必须从工程系统的工程系统分析必须从工程系统的总体最优总体最优出发，出发，采用各种分析工具和方法，对工程系统进行定性和定采用各种分析工具和方法，对工程系统进行定性和定量的分析，主要包括工程系统的模型化、工程系统的量的分析，主要包括工程系统的模型化、工程系统的最优化分析和工程系统的综合评价。最优化分析和工程系统的综合评价。工程系统分析有六个基本要素，即：目标、可行性工程系统分析有六个基本要素，即：目标、可行性方案、模型、费用、效果和评价标准。方案、模型、费用、效果和评价标准。2024/5/2540系统模型的基本概念系统模型的基本概念 1 1、系统模型是以某种形式对一个系统有关本质属、系统模型是以某种形式对一个系统有关本质属性的描述，据以揭示系统的功能和作用。性的描述，据以揭示系统的功能和作用。2 2、建立模型的目的在于解释、预测并控制被模型、建立模型的目的在于解释、预测并控制被模型化的对象，便于操作、试验、模拟和优化。化的对象，便于操作、试验、模拟和优化。3 3、常用系统模型：、常用系统模型：（1 1）实物模型：建筑物模型、地形沙盘）实物模型：建筑物模型、地形沙盘 （2 2）图形模型：电路图、生产流程图、网络图）图形模型：电路图、生产流程图、网络图 （3 3）数学模型：用数学符号、数值来描述工程、）数学模型：用数学符号、数值来描述工程、管理、技术、经济等系统中有关因素以及它们之间的管理、技术、经济等系统中有关因素以及它们之间的数量关系数量关系 2024/5/2541可行性研究的概念可行性研究的概念 1 1、可行性研究：按照各种有效的方法和工作程、可行性研究：按照各种有效的方法和工作程序，对拟建项目序，对拟建项目在技术上在技术上的的先进性、适应性先进性、适应性，经济上经济上的合理性、盈利性，以及项目的的合理性、盈利性，以及项目的实施实施等方面进行深入等方面进行深入的分析，确定目标，提出问题，制定方案和项目评估，的分析，确定目标，提出问题，制定方案和项目评估，从而为决策提供科学依据。从而为决策提供科学依据。2024/5/2542 2 2、可行性研究的内容、可行性研究的内容技术可行性技术可行性 根据现有的根据现有的技术条件技术条件，能否达到所提出的要求；，能否达到所提出的要求；所需要的物理资源是否具备，能否得到所需要的物理资源是否具备，能否得到 经济可行性经济可行性 估计成本和效益，分析项目在经济上是否合理估计成本和效益，分析项目在经济上是否合理 运作可行性运作可行性(也称操作可行性、社会可行性也称操作可行性、社会可行性)所建立的系统能否实现，并高效率地执行预期所建立的系统能否实现，并高效率地执行预期的功能，组织内外是否具备接受和使用新系统的条件。的功能，组织内外是否具备接受和使用新系统的条件。2024/5/2543可行性研究报告可行性研究报告内容包括：内容包括：（1 1）引言）引言（2 2）当前系统的初步调查与分析）当前系统的初步调查与分析（3 3）新系统初步方案）新系统初步方案（4 4）可行性分析）可行性分析（5 5）可行性分析结论）可行性分析结论2024/5/2544 1 1、引言、引言 摘要摘要(新系统名称、目标、功能新系统名称、目标、功能)背景背景(用户、开发者用户、开发者)参考资料参考资料 2 2、当前系统的初步调查与分析、当前系统的初步调查与分析 企业的目标和任务企业的目标和任务;企业概况与企业外部环境企业概况与企业外部环境;当前系统的概况当前系统的概况;新系统的开发条件；新系统的开发条件；当前系统存在的主要问题和薄弱环节；当前系统存在的主要问题和薄弱环节；对用户提出的开发任务和要求的分析。对用户提出的开发任务和要求的分析。2024/5/2545 3 3、新系统初步方案、新系统初步方案 新系统的目标新系统的目标(范围、边界、主要目标范围、边界、主要目标)新系统的规模新系统的规模 投资方案：数量、来源、时间投资方案：数量、来源、时间 其他其他 4 4、可行性分析、可行性分析 新系统的必要性分析新系统的必要性分析 新系统的可能性分析新系统的可能性分析 几个方案的比较、分析几个方案的比较、分析2024/5/2546 5 5、可行性分析结论、可行性分析结论 可以立即开始进行可以立即开始进行;需对系统目标进行某些修改后才能进行需对系统目标进行某些修改后才能进行;需等待某些条件具备后才能进行需等待某些条件具备后才能进行;不必要或不可能。不必要或不可能。2024/5/2547仿真的概念和作用仿真的概念和作用 1 1、仿真仿真是通过实验来研究实际系统的一种技术，是通过实验来研究实际系统的一种技术，通过构造既能反映系统特征又能符合系统实验要求的通过构造既能反映系统特征又能符合系统实验要求的系统模型，达到弄清系统内在结构变量和受环境条件系统模型，达到弄清系统内在结构变量和受环境条件影响的目的。影响的目的。计算机是系统仿真的主要工具。计算机是系统仿真的主要工具。2 2、建模活动是通过对实际系统的观测和检测，、建模活动是通过对实际系统的观测和检测，在忽略次要因素及不可检测变量的基础上，用在忽略次要因素及不可检测变量的基础上，用物理或物理或数学方法数学方法进行系统描述，从而获得实际系统的简化近进行系统描述，从而获得实际系统的简化近似模型。似模型。2024/5/2548 仿真实验就是将系统的仿真模型置于计算机上仿真实验就是将系统的仿真模型置于计算机上运行的过程。运行的过程。系统仿真的实质是：系统仿真的实质是：（1 1）仿真是一种人为的实验手段；）仿真是一种人为的实验手段；（2 2）仿真是一种对系统问题求数值解的计算技术；）仿真是一种对系统问题求数值解的计算技术；（3 3）仿真过程是对系统状态或行为在时间序列内）仿真过程是对系统状态或行为在时间序列内全过程的描述，可以比较真实地反映系统的运行、演全过程的描述，可以比较真实地反映系统的运行、演变及其发展过程。变及其发展过程。2024/5/2549（二）工程系统设计与运作（二）工程系统设计与运作 设计是工程系统技术过程中的一个核心活动，设计是工程系统技术过程中的一个核心活动，也是一种典型的饱含创造性的工作。也是一种典型的饱含创造性的工作。工程系统设计最本质的工程过程是进行分析和工程系统设计最本质的工程过程是进行分析和综合。综合。分析分析是按照一定的逻辑推理顺序，得到对工程是按照一定的逻辑推理顺序，得到对工程系统全局或局部本质的描述；系统全局或局部本质的描述；综合综合是根据一定的条件是根据一定的条件确定出符合工程总体功能指标的各个组成部分的优化确定出符合工程总体功能指标的各个组成部分的优化组合。组合。2024/5/2550 工程设计过程主要由任务要求分析、功能分析、工程设计过程主要由任务要求分析、功能分析、技术要求分解、系统综合和权衡等多项工作内容组成。技术要求分解、系统综合和权衡等多项工作内容组成。工程设计的结果虽然仅是一系列的技术文档和工程设计的结果虽然仅是一系列的技术文档和图纸，但它确定了整个工程系统实施的准则，在很大图纸，但它确定了整个工程系统实施的准则，在很大程度上决定了工程的质量、工程系统的成本，乃至工程度上决定了工程的质量、工程系统的成本，乃至工程系统的成败。程系统的成败。2024/5/2551任务任务要求要求概念概念设计设计初步初步设计设计工程工程设计设计生产阶段生产阶段评审评审评审评审评审评审工程系统设计的三个阶段工程系统设计的三个阶段2024/5/2552概念设计阶段概念设计阶段 作为工程系统的开始阶段，设计工作主要是研作为工程系统的开始阶段，设计工作主要是研究系统的目的、要求和所需资源，然后将其转化为系究系统的目的、要求和所需资源，然后将其转化为系统的基本功能要求，从若干种备选方案中形成一种较统的基本功能要求，从若干种备选方案中形成一种较为可行的设计方案。为可行的设计方案。这一阶段主要做任务分析和方案确定两件事。这一阶段主要做任务分析和方案确定两件事。2024/5/2553 任务分析的目的是：在工程系统立项以后，根据任务分析的目的是：在工程系统立项以后，根据其比较笼统的原始需求，转化为能够指导设计的具体的其比较笼统的原始需求，转化为能够指导设计的具体的功能要求和技术指标要求。功能要求和技术指标要求。也就是说，根据需方提出的任务目标、环境条件、也就是说，根据需方提出的任务目标、环境条件、工程投资和工程进度等约束条件，通过定性和一定的定工程投资和工程进度等约束条件，通过定性和一定的定量分析，逐步形成一组以技术术语为基础的清晰明确的量分析，逐步形成一组以技术术语为基础的清晰明确的陈述。陈述。2024/5/2554初步设计阶段初步设计阶段 （1 1）验证概念设计方案的可行性，特别是对系统）验证概念设计方案的可行性，特别是对系统中的关键技术要进行理论分析、实验、试验或仿真；中的关键技术要进行理论分析、实验、试验或仿真；（2 2）要进行功能分析，把工程系统的功能和技术）要进行功能分析，把工程系统的功能和技术要求逐层进行分解，直到最底层的元器件、子程序和要求逐层进行分解，直到最底层的元器件、子程序和接口，为设计人员进行工程系统的技术要求分配、进接口，为设计人员进行工程系统的技术要求分配、进一步的系统综合和系统权衡研究创造条件。一步的系统综合和系统权衡研究创造条件。2024/5/2555技术要求的追溯性技术要求的追溯性 （1 1）现代工程系统设计过程实际上是一个设计）现代工程系统设计过程实际上是一个设计 评估评估 修改修改 再设计再设计 再评估再评估 再修改的再修改的反复进行的迭代过程，每一次反复都使设计更深入、更反复进行的迭代过程，每一次反复都使设计更深入、更完善、更准确，因此技术要求分配结果有其阶段性和时完善、更准确，因此技术要求分配结果有其阶段性和时间性。间性。（2 2）随着工程的实施进展，一些技术要求会有）随着工程的实施进展，一些技术要求会有修改，特别是一些产品开发过程，其设计贯穿了整个产修改，特别是一些产品开发过程，其设计贯穿了整个产品生命周期，因此技术要求分配结果是可变的。品生命周期，因此技术要求分配结果是可变的。2024/5/2556 工程系统综合工程系统综合就是采用一些适用的方式描述出系就是采用一些适用的方式描述出系统各个工作单元的配置和组合方式，这些描述方式必须统各个工作单元的配置和组合方式，这些描述方式必须能清楚地表明系统与各子系统、各工作单元的性能、结能清楚地表明系统与各子系统、各工作单元的性能、结构和配置关系；能明确表示系统内部各层次的具体技术构和配置关系；能明确表示系统内部各层次的具体技术要求和相互接口关系，也要阐明制造、试验、维修等其要求和相互接口关系，也要阐明制造、试验、维修等其他因素的相互影响关系。他因素的相互影响关系。目前这些描述方式有原理框图、计算机仿真和物目前这些描述方式有原理框图、计算机仿真和物理模型等手段。理模型等手段。2024/5/2557工程化设计阶段工程化设计阶段 设计人员要把选中的技术方案变成工厂可以生设计人员要把选中的技术方案变成工厂可以生产、制造的图纸和文件，要详细到完全产、制造的图纸和文件，要详细到完全“按图施工按图施工”的要求。的要求。工程化设计阶段的主要步骤和内容归纳如下：工程化设计阶段的主要步骤和内容归纳如下：（1 1）对总体设计阶段的选中方案进行进一步分）对总体设计阶段的选中方案进行进一步分析，确认方案中所有技术要求、使用要求和资源要求析，确认方案中所有技术要求、使用要求和资源要求等的合理性。等的合理性。2024/5/2558 （2 2）对机械、电气等独立性较强的专业分别进）对机械、电气等独立性较强的专业分别进行工程总体设计和相互之间的接口设计，特别是对各行工程总体设计和相互之间的接口设计，特别是对各层软件一定要做总体规划设计。层软件一定要做总体规划设计。（3 3）进行零部件工程设计，应详细到生产单位）进行零部件工程设计，应详细到生产单位基本上不用语言交流便能组织生产的水平。如机械系基本上不用语言交流便能组织生产的水平。如机械系统中对材料选用、加工方法、加工精度、装配方式、统中对材料选用、加工方法、加工精度、装配方式、表面防护、通用规范、限用标准等都有明确规定。表面防护、通用规范、限用标准等都有明确规定。2024/5/2559 （4 4）各工程专业必须密切协调配合，对可靠性、）各工程专业必须密切协调配合，对可靠性、安全性、维修性等必须深化设计。安全性、维修性等必须深化设计。（5 5）完成对外购设备、外购零部件以及外购的）完成对外购设备、外购零部件以及外购的系统软件、工具软件的选型工作，确保供货。系统软件、工具软件的选型工作，确保供货。（6 6）完成相关文件的汇编。文件一般包括：工）完成相关文件的汇编。文件一般包括：工程设计报告、施工说明及图册、测试方案、应用软件程设计报告、施工说明及图册、测试方案、应用软件手册、生产计划、操作手册、培训计划、维修方案等。手册、生产计划、操作手册、培训计划、维修方案等。（7 7）进行生产或施工前的评审，确认风险已降）进行生产或施工前的评审，确认风险已降至合理水平，经批准后可以组织生产。至合理水平，经批准后可以组织生产。2024/5/2560工程实施运作阶段工程实施运作阶段 要把已经设计好的文件图纸变成可运行的工程要把已经设计好的文件图纸变成可运行的工程系统，是一个生产制造或施工的艰巨过程。系统，是一个生产制造或施工的艰巨过程。工程系统试验工程系统试验 目的是及时发现系统设计中存在的问题，减少系统目的是及时发现系统设计中存在的问题，减少系统进行过程中的风险，直观地检查最后使用的系统的性进行过程中的风险，直观地检查最后使用的系统的性能和各种技术要求。能和各种技术要求。2024/5/2561三、工程系统的决策、管理与评价运行三、工程系统的决策、管理与评价运行 （一）工程系统的决策与管理（一）工程系统的决策与管理 （二）（二）工程系统的试验、评价与运作工程系统的试验、评价与运作 2024/5/2562（一）工程系统的决策与管理（一）工程系统的决策与管理 方案决策过程方案决策过程 任何一项工程系统，都有三个工程活动阶段任何一项工程系统，都有三个工程活动阶段：（1 1）计划运筹阶段；（）计划运筹阶段；（2 2）决策制定阶段；）决策制定阶段；（3 3）工程实施阶段。）工程实施阶段。决策是三个工程活动阶段中最具有难度、最决策是三个工程活动阶段中最具有难度、最具有风险的中间过渡阶段。具有风险的中间过渡阶段。工程系统目标工程系统目标目标工程系统目标工程系统工程工程决策决策备选备选方案方案实施实施方案方案2024/5/2563 决策过程一般是由工程系统的决策过程一般是由工程系统的计划和组织机构计划和组织机构向向工程设计部门工程设计部门提出任务目标，设计部门提交工程决策提出任务目标，设计部门提交工程决策的多个备用方案和相关技术资料。的多个备用方案和相关技术资料。工程项目的总负责人组织或指派相应机构或人员工程项目的总负责人组织或指派相应机构或人员针对备选方案进行决策准备，提出决策目标和决策策略，针对备选方案进行决策准备，提出决策目标和决策策略，开展系统分析和决策分析，进行综合评价、权衡和优化。开展系统分析和决策分析，进行综合评价、权衡和优化。决策过程是一个逐步深化、循环反复的探索和创决策过程是一个逐步深化、循环反复的探索和创新过程，新过程，贯穿于整个工程系统的设计全过程贯穿于整个工程系统的设计全过程。2024/5/2564决策目标框架决策目标框架 对一般规模的工程系统，特别是机电工程系统，对一般规模的工程系统，特别是机电工程系统，通常使用五角形决策目标框图，即性能、费用、时间、通常使用五角形决策目标框图，即性能、费用、时间、风险、环境。风险、环境。性能性能(P)时间时间(T)环境环境(E)风险风险(R)费用费用(C)2024/5/2565风险决策风险决策 工程系统的风险是指工程系统达不到预定目标工程系统的风险是指工程系统达不到预定目标的概率。在工程系统（产品）的开发设计阶段，特别的概率。在工程系统（产品）的开发设计阶段，特别是系统方案制定阶段，一定要进行风险分析和决策。是系统方案制定阶段，一定要进行风险分析和决策。1 1、风险与风险分析、风险与风险分析 工程系统风险决策的基础是风险分析，风险分工程系统风险决策的基础是风险分析，风险分析主要研究三个方面问题：析主要研究三个方面问题：（1 1）什么地方有风险？这是风险识别问题。）什么地方有风险？这是风险识别问题。（2 2）这些风险有多大？这是风险评估问题。）这些风险有多大？这是风险评估问题。（3 3）遇到风险怎么办？这是风险管理问题。）遇到风险怎么办？这是风险管理问题。2024/5/2566风险识别风险识别 在工程系统的整个生命周期内，不管在项目立在工程系统的整个生命周期内，不管在项目立项、方案制定、制造生产，还是计划管理、实验运行项、方案制定、制造生产，还是计划管理、实验运行各个阶段，总是存在风险的。各个阶段，总是存在风险的。在工程系统中，风险有以下几大类：在工程系统中，风险有以下几大类：（1 1）技术性风险技术性风险：主要是采用新概念、新技术或：主要是采用新概念、新技术或制定了更高要求的性能等产生的风险；制定了更高要求的性能等产生的风险；（2 2）制造性风险制造性风险：主要是采用了新工艺、新材料、：主要是采用了新工艺、新材料、新设备或生产体制、制度改变后产生的风险；新设备或生产体制、制度改变后产生的风险；2024/5/2567 （3 3）工程性风险工程性风险：主要是在可靠性、安全性、可：主要是在可靠性、安全性、可维修性等方面综合不合理而产生的风险；维修性等方面综合不合理而产生的风险；（4 4）计划性风险计划性风险：主要是资金配套到位、进度计：主要是资金配套到位、进度计划制定落实和合同履行等方面产生的风险划制定落实和合同履行等方面产生的风险 以上各类风险是可以相互转换的以上各类风险是可以相互转换的。3 3、风险评估、风险评估 风险评估主要是技术风险、进度风险和费用风风险评估主要是技术风险、进度风险和费用风险等方面进行定量的分析。险等方面进行定量的分析。2024/5/2568工程的协调管理工程的协调管理 包括设计、开发、测试和生产全过程中的计划、包括设计、开发、测试和生产全过程中的计划、组织、招聘、监督和控制。通过有效管理，保证所有组织、招聘、监督和控制。通过有效管理，保证所有相关工程领域得到恰当整合，保证所开发系统中的相相关工程领域得到恰当整合，保证所开发系统中的相关硬件、软件、设备、人员、数据等被有机结合。关硬件、软件、设备、人员、数据等被有机结合。系统工程管理的目的在于，在正确的时间和正系统工程管理的目的在于，在正确的时间和正确的地点，用最小的人力和物力支出，提供正确的事确的地点，用最小的人力和物力支出，提供正确的事项。项。2024/5/2569系统说明书系统说明书（A类）类）开发说明书开发说明书（B类）类）材料说明书材料说明书（E类）类）过程说明书过程说明书（D类）类）产品说明书产品说明书（C类）类）项目技术需求项目技术需求项目管理需求项目管理需求相关项目相关项目管理计划管理计划资源配置管理计划资源配置管理计划检测与评价计划检测与评价计划制造项目计划制造项目计划全面质量管理计划全面质量管理计划集成物流支持计划集成物流支持计划支付能力计划支付能力计划数据管理计划数据管理计划项目需求项目需求项目管理计划（项目管理计划（PMP）系统工程系统工程管理计划管理计划(SEMP)(SEMP)单独的项目计划单独的项目计划功能设计计划功能设计计划可靠性项目计划可靠性项目计划可维护性项目计划可维护性项目计划人力因素项目计划人力因素项目计划系统安全项目计划系统安全项目计划物流工程计划物流工程计划产能计划产能计划供应商工程计划供应商工程计划废废物物处处理理和和物物资资循循环环使使用用计划计划项目计划书与说明书项目计划书与说明书2024/5/2570系统工程管理计划系统工程管理计划SEMP第一部分第一部分技术项目的计划、实施技术项目的计划、实施与控制与控制第二部分第二部分系统工程过程系统工程过程第三部分第三部分工程专业整合工程专业整合描描述述那那些些在在实实现现系系统统工工程程管管理理目目标标中中必必须须计计划划和和实实施施的的技技术术性性项项目目任任务。务。描描述述系系统统工工程程过过程程，如如用用于于系系统统需需求求的的定定义义和和将将这这些些需需求求转转变变成成最最终终产产品品构构造的开发过程。造的开发过程。描描述述各各种种工工程程专专业业领领域域中中的的系系统统需需求求，以以及及这这些些领领域域在在总总体体主主流流工工程程设设计计和和开开发发计计划中的集成。划中的集成。系统工程管理计划系统工程管理计划通用型通用型2024/5/2571 组织就是将人力资源有效组合以实现某一项需组织就是将人力资源有效组合以实现某一项需要。要。通过组织通过组织,形成由不同经验水平的人所组成的群形成由不同经验水平的人所组成的群体，从而以某种社会形式完成一项或多项职能。体，从而以某种社会形式完成一项或多项职能。组织结构通常随着所要实现的职能的不同而不组织结构通常随着所要实现的职能的不同而不同，而组织的结果则会依赖于确定的目的、目标资源同，而组织的结果则会依赖于确定的目的、目标资源的有效性、所参与者之间的交流、员工的激励及许多的有效性、所参与者之间的交流、员工的激励及许多其他方面。其他方面。组织的最终目标是通过建立完成特定目标的决组织的最终目标是通过建立完成特定目标的决策和沟通程序来实现人力、物力、财力的最有效使用。策和沟通程序来实现人力、物力、财力的最有效使用。2024/5/2572 系统工程目标的完成高度依赖于系统工程目标的完成高度依赖于资源的有效整资源的有效整合合、良好沟通的建立良好沟通的建立及所有参与者良好及所有参与者良好个人技能的开个人技能的开发发。系统的工程组织包括：系统的工程组织包括：1 1、组织结构的开发、组织结构的开发 2 2、用户、生产商和供应商的关系、用户、生产商和供应商的关系 3 3、生产者的组织及职能、生产者的组织及职能2024/5/2573系统管理系统管理 系统管理主要从四个方面研究企业经营管理系系统管理主要从四个方面研究企业经营管理系统的结构和组成：统的结构和组成：（1 1）用系统论的观点和系统分析的方法研究和探）用系统论的观点和系统分析的方法研究和探讨管理系统的结构、功能、体系等问题；讨管理系统的结构、功能、体系等问题；（2 2）用控制论的观点和方法研究管理系统的人）用控制论的观点和方法研究管理系统的人 机系统的协调、控制等问题；机系统的协调、控制等问题；（3 3）用信息论的观点和方法研究管理系统的信息）用信息论的观点和方法研究管理系统的信息传输和处理问题；传输和处理问题；（4 4）用运筹学和其它优化理论与方法研究系统的）用运筹学和其它优化理论与方法研究系统的最优管理问题。最优管理问题。2024/5/2574管理系统具有三大特征：管理系统具有三大特征：（1 1）管理系统是一个多层次多目标的较大系统，）管理系统是一个多层次多目标的较大系统，可以按不同功能划分成若干子系统及其更下一级的子可以按不同功能划分成若干子系统及其更下一级的子系统，以实现集中控制、分散控制和递阶控制。系统，以实现集中控制、分散控制和递阶控制。（2 2）管理系统是一种人）管理系统是一种人机综合系统，是包括人机综合系统，是包括人在内的组织管理系统。在这种系统中，人在内的组织管理系统。在这种系统中，人机之间的机之间的恰当分工将会从整体上促进系统的优化。恰当分工将会从整体上促进系统的优化。（3 3）管理系统是一个进行计划、实施和控制的综）管理系统是一个进行计划、实施和控制的综合系统。它通过计划、组织、执行和控制，以保证企合系统。它通过计划、组织、执行和控制，以保证企业活动的连续性和均衡性。业活动的连续性和均衡性。2024/5/2575系统管理的三个基本职能系统管理的三个基本职能 一次一次职能职能二次职能二次职能三次职能三次职能计计 划划实实 施施控控 制制计计划划规划规划设计设计评价评价构思构思决定方针决定方针决定评价标准决定评价标准制定战略制定战略制定战术制定战术评价技术评价技术确定战略确定战略确定战术确定战术综合评价综合评价实实施施实施计划实施计划实施实施控制控制制定事实计划制定事实计划确定步骤确定步骤了解与目标的差了解与目标的差距距安排安排实施实施调整调整准备准备评价活动评价活动评价实施的效评价实施的效果果控控制制评价计划评价计划测定测定总评价总评价制定评价计划制定评价计划搜集数据搜集数据研究综合结果研究综合结果决定具体评价基决定具体评价基准准与标准互相比较与标准互相比较结果与目标互相结果与目标互相比较比较综合分析评价综合分析评价基准基准评价分析测定评价分析测定结果结果总决定总决定2024/5/2576目标管理目标管理 目标管理五大特征目标管理五大特征（1 1）参与导向）参与导向目标管理是参与管理，上级与下级共同确定目目标管理是参与管理，上级与下级共同确定目标，目标的实现者同时也是目标的制定者。标，目标的实现者同时也是目标的制定者。（2 2）系统导向）系统导向目标管理用总目标知道分目标，用分目标保证目标管理用总目标知道分目标，用分目标保证总目标，形成一个目标手段链。总目标，形成一个目标手段链。2024/5/2577（3 3）控制导向）控制导向强调自我控制，通过对机动的控制达到对行为强调自我控制，通过对机动的控制达到对行为的控制。的控制。（4 4）授权导向）授权导向促使下放过程管理的权利。促使下放过程管理的权利。（5 5）结果导向）结果导向目标管理注重成果第一的方针。目标管理注重成果第一的方针。2024/5/2578 目标管理八大要素目标管理八大要素（1 1）目标是什么？）目标是什么？（2 2）达到什么程度？）达到什么程度？（3