系统工程概述课件

系统工程系统工程（Systems Engineering,SE）管理系统工程方法论及其应用管理系统工程方法论及其应用西安交通大学管理学院西安交通大学管理学院袁治平袁治平 系统工程（Systems Engineering,SE）1Why?时代特征及社会发展趋势时代特征及社会发展趋势 经济全球化经济全球化 动态市场带来挑战和机会（变化）动态市场带来挑战和机会（变化）社会加速信息化社会加速信息化 创新开始成为时代的最强音创新开始成为时代的最强音 社会进入合作竞争新时代社会进入合作竞争新时代 （COOPETITIONCOOPETITION；GUANXIGUANXI）可持续发展引起普遍关注可持续发展引起普遍关注 引言:Why“要学一点要学一点系统工程系统工程”Why?引言:Why“要学一点2引言:Why管理科学的发展与管理人才培养管理科学的发展与管理人才培养管理科学发展的管理科学发展的“制高点制高点”系统化管理系统化管理 T T型人才型人才 交通大学的发展及其管理学院的学科优势交通大学的发展及其管理学院的学科优势 钱学森、许国志、汪应洛钱学森、许国志、汪应洛引言:Why管理科学的发展与管理人才培养3引言:What/WhenWhat/When?SESE是以大规模复杂系统（特别是管理系统）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管理系统习，主要使学生掌握分析与解决各种管理系统问题的思想、程序和方法。问题的思想、程序和方法。引言:What/WhenWhat/When?4引言:What/When第一章：系统工程概述第二章：系统工程理论第三章：系统工程方法论 (课堂讨论1)第四章：系统模型与模型化第五章：系统仿真及系统动力学方法（习题课1）引言:What/When第一章：系统工程概述5引言:What/When第六章：系统评价方法第七章：决策分析方法（习题课2）第八章：系统工程应用案例（课堂讨论2）引言:What/When6引言:Who/WhereWho/Where?Who Who 学生学生为主体，教师为主导。为主体，教师为主导。WhereWhere 将课堂内将课堂内外外的学习结合起来！的学习结合起来！引言:Who/WhereWho/Where?7引言:HowHow?建议建议 注重系统思考；注重系统思考；坚持问题导向；坚持问题导向；采用系统化方法；采用系统化方法；教学要求教学要求 上课及考核上课及考核引言:HowHow?8第一章 系统工程概述第一节：系统工程的产生、发展及应用第二节：系统工程的研究对象第三节：系统工程的概念与特点第一章 系统工程概述9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。第一节 系统工程的产生、发展及应用第一章 系统工程概述一、系统思想及系统理论的产生与发展第一10系统思想及系统理论的产生与发展 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。系统思想及系统理论的产生与发展 整体思想和联系思想11二、系统工程的发展概况阶段阶段年代（份）年代（份）重大工程实践或重大工程实践或事件事件重要理论与方法贡献重要理论与方法贡献I1930美国发展与研究美国发展与研究广播电视广播电视正式提出系统方法（正式提出系统方法（Systems approach）的概念的概念1940美国实施彩电开美国实施彩电开发计划发计划采用系统方法，并取得巨大成采用系统方法，并取得巨大成功功美国美国Bell电话公司电话公司开发微波通讯系开发微波通讯系统统正式使用系统工程（正式使用系统工程（Systems Engineering）一词一词II第二次世界第二次世界大战期间大战期间英、美等国的反英、美等国的反空袭等军事行动空袭等军事行动产生军事运筹学（产生军事运筹学（Military Operations Research）,也即军也即军事系统工程事系统工程本世纪本世纪40年年代代美国研制原子弹美国研制原子弹的的“曼哈顿计划曼哈顿计划”运用运用SE，并推动了其发展并推动了其发展1945美国空军建立兰美国空军建立兰德（德（RAND）公司公司曾经提出系统分析（曾经提出系统分析（Systems analysis）概念，强调了其重要概念，强调了其重要性性二、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12III40年代后期到年代后期到50年代初期年代初期运筹学的广泛运用与发展、控制论的创立与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，为应用、电子计算机的出现，为SE奠定了重奠定了重要的学科基础要的学科基础IV1957H.Good和和 R.E.Machol发表第一发表第一部名为系统工程部名为系统工程的著作的著作系统工程学科形成的标志系统工程学科形成的标志1958美国研制北极星导弹美国研制北极星导弹潜艇潜艇提出提出PERT（网络优化技术）网络优化技术），这是最早的系统工程技术，这是最早的系统工程技术之一。之一。1965R.E.Machol编著系编著系统工程手册统工程手册表明系统工程的实用化和规表明系统工程的实用化和规范化范化美国自动控制学家美国自动控制学家L.A.Zedeh提出提出“模模糊集合糊集合”概念概念为现代为现代SE奠定了重要的数奠定了重要的数学基础学基础1961-1972美国实施美国实施“阿波罗阿波罗”登月计划登月计划使用了多种使用了多种SE方法，其成方法，其成功极大地提高了功极大地提高了SE的地位的地位III40年代后期到50年代初期运筹学的广泛运用与发展、控制13IV1957H.Good和和 R.E.Machol发表第发表第一部名为系统工程的著一部名为系统工程的著作作系统工程学科形成的标志系统工程学科形成的标志1958美国研制北极星导弹潜艇美国研制北极星导弹潜艇提出提出PERT（网络优化技术），网络优化技术），这是最早的系统工程技术之一。这是最早的系统工程技术之一。1965R.E.Machol编著系统工程编著系统工程手册手册表明系统工程的实用化和规范化表明系统工程的实用化和规范化美国自动控制学家美国自动控制学家L.A.Zedeh提出提出“模糊集合模糊集合”概念概念为现代为现代SE奠定了重要的数学基础奠定了重要的数学基础1961-1972美国实施美国实施“阿波罗阿波罗”登月计登月计划划使用了多种使用了多种SE方法，其成功极大方法，其成功极大地提高了地提高了SE的地位的地位V1972国际应用系统分析研究国际应用系统分析研究所（所（IIASA）在维也纳在维也纳成立成立SE的应用开始从工程领域的应用开始从工程领域进入到社会经济领域，并进入到社会经济领域，并发展到了一个重要的新阶发展到了一个重要的新阶段。段。70年代年代SE的广泛应用在国际上达到高潮的广泛应用在国际上达到高潮VI80年代年代SE在国际上稳定发展、在中国的研究与应用达到高在国际上稳定发展、在中国的研究与应用达到高潮潮IV1957H.Good和 R.E.Machol发表第一部名14三、系统工程在中国的发展及应用 上世纪上世纪上世纪上世纪50505050至至至至60606060年代，我国的一些研究机构和年代，我国的一些研究机构和年代，我国的一些研究机构和年代，我国的一些研究机构和著名学者为著名学者为著名学者为著名学者为SESESESE的研究与应用作了理论上的探讨、的研究与应用作了理论上的探讨、的研究与应用作了理论上的探讨、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。其主要标志应用上的偿试和技术方法上的准备。其主要标志应用上的偿试和技术方法上的准备。其主要标志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和集中代表是和集中代表是和集中代表是钱学森的工程控制论、华罗庚钱学森的工程控制论、华罗庚钱学森的工程控制论、华罗庚钱学森的工程控制论、华罗庚的统筹法和许国志的运筹学。的统筹法和许国志的运筹学。的统筹法和许国志的运筹学。的统筹法和许国志的运筹学。我国大规模地研究与应用我国大规模地研究与应用我国大规模地研究与应用我国大规模地研究与应用SESESESE是从是从是从是从70707070年代末、年代末、年代末、年代末、80808080年代初开始的。年代初开始的。年代初开始的。年代初开始的。三、系统工程在中国的发展及应用 上世纪50至60年代，15 1978 1978 1978 1978年年年年9 9 9 9月月月月27272727日，日，日，日，钱学森、许国志、王寿云在文钱学森、许国志、王寿云在文钱学森、许国志、王寿云在文钱学森、许国志、王寿云在文汇报发表题为汇报发表题为汇报发表题为汇报发表题为“组织管理的技术组织管理的技术组织管理的技术组织管理的技术系统工程系统工程系统工程系统工程”的的的的长篇文章；长篇文章；长篇文章；长篇文章；从从从从1978197819781978年起，年起，年起，年起，西安交大、天津大学、清华大学、华西安交大、天津大学、清华大学、华西安交大、天津大学、清华大学、华西安交大、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中理工大学、大连理工大学等国内著名大学开始招收中理工大学、大连理工大学等国内著名大学开始招收中理工大学、大连理工大学等国内著名大学开始招收了第一批了第一批了第一批了第一批SESESESE专业硕士研究生；专业硕士研究生；专业硕士研究生；专业硕士研究生；1980198019801980年年年年11111111月，月，月，月，中国系统工程学会在北京成立；中国系统工程学会在北京成立；中国系统工程学会在北京成立；中国系统工程学会在北京成立；1980198019801980年年年年10101010月至月至月至月至1981198119811981年年年年1 1 1 1月，月，月，月，中国科协、中央电视台会中国科协、中央电视台会中国科协、中央电视台会中国科协、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同中国系统工程学会、中国自动化学会联合举办同中国系统工程学会、中国自动化学会联合举办同中国系统工程学会、中国自动化学会联合举办“系系系系统工程电视普及讲座（统工程电视普及讲座（统工程电视普及讲座（统工程电视普及讲座（45454545讲）讲）讲）讲）”，取得了良好的社会，取得了良好的社会，取得了良好的社会，取得了良好的社会效果。效果。效果。效果。1978年9月27日，钱学森、许国志、王寿云在文16 70 70年代末以来，年代末以来，应用应用SESE理论和方法来研究与解决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：的效果，如：人口问题的定量研究及应用（始于人口问题的定量研究及应用（始于19781978年）、年）、20002000年中国的研究年中国的研究(1983(1983至至19851985年）年）、全国和地区能源规划（始于、全国和地区能源规划（始于19801980年）、全国年）、全国人才和教育规划（始于人才和教育规划（始于19831983年）、农业系统工年）、农业系统工程（始于程（始于19801980年）、区域发展战略（始于年）、区域发展战略（始于19821982年）、投入产出表的应用（始于年）、投入产出表的应用（始于6060年代和年代和19761976年）、军事系统工程（始于年）、军事系统工程（始于19781978年）、水资源年）、水资源的开发利用（始于的开发利用（始于19781978年）等。年）等。90 90年代以来，年代以来，系统工程在与企业发展结合、与现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。维科学结合等方面已具有初步结果和强劲势头。70年代末以来，应用SE理论和方法来研究与解决我17一一.SESE的研究对象是大规模复杂系统的研究对象是大规模复杂系统 该类系统的主要特点有：该类系统的主要特点有：规模庞大、规模庞大、结构复杂、属性及目标多样、一般为人结构复杂、属性及目标多样、一般为人-机系统、经济性突出等。机系统、经济性突出等。第一章:系统工程概述第二节 系统工程的研究对象一.SE的研究对象是大规模复杂系统第一章:系统工程概述第二节18二二.系统的概念系统的概念 1.1.系统的定义：系统的定义：系统是由两个以上相互联系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、环境的要素所构成，且具有特定功能、结构、环境的整体。的整体。2.2.系统的属性：系统的属性：整体性、关联性、环境适应整体性、关联性、环境适应性。性。3.3.管理系统管理系统 (参见思考题参见思考题1 1、3 3)系统工程概述课件19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11工业企业生产经营活动过程示意图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20 三三.系统的类型系统的类型 自然系统与人造系统 实体系统与概念系统 动态系统与静态系统 封闭系统与开放系统 主要明确主要明确SESE研究什么样的系统问题研究什么样的系统问题 自然系统与人造系统21 第三节 SE的内容与特点 所谓所谓SESE，是用来开发、运行、革新一个是用来开发、运行、革新一个大规模复杂系统所需大规模复杂系统所需思想、程序、方法思想、程序、方法的总的总和（或总称）。和（或总称）。SESE强调以下基本观点：强调以下基本观点：(1)(1)整体性和系统化观点整体性和系统化观点（前提）（前提）(2)(2)总体最优或平衡协调观点总体最优或平衡协调观点（目的）（目的）(3)(3)多种方法综合运用的观点多种方法综合运用的观点（手段）（手段）(4)(4)问题导向及反馈控制观点问题导向及反馈控制观点（保障）（保障）第三节 SE的内容与特点 所谓S22思考讨论题1、选择一个你所熟悉的系统问题说明：(1)系统的功能及其要素；(2)系统的环境及输入、输出；(3)系统的结构(最好用框图表达)；(4)系统的功能与结构、环境的关系。2、说明系统一般属性的含义，并据此归纳出若干系统思想或观点；3、管理系统有何特点?为什么说现代管理系统是典型的(大规模)复杂系统?4、请总结系统工程(学)的特点(结合第二、三章内容)。5、结合系统工程应用领域，说明系统工程在你所学专业领域的可能应用及其前景。本章讲义思考讨论题1、选择一个你所熟悉的系统问题说明：(1)系统的功23