系统工程教学课件

系统工程,第一讲 绪论,经济管理学院工业工程系,学习目的,通过学习本课程，使学生掌握系统工程学的根本概念、根本原理和典型技术方法，具备对各类社会经济系统进行系统分析和进行系统工程管理的能力，了解本学科的最新开展和动态。,学习方法,注重系统思考,坚持问题导向,采用系统化方法,课程知识体系,系统工程概述(2学时),系统工程根本原理、理论(4学时),系统分析(8学时),系统设计，系统思想在工程、企业中的应用(6学时),系统结构模型技术(6学时),系统仿真技术与系统动力学方法(8学时),系统评价与检验(8学时),第一节 泡茶问题,华罗庚先生的泡茶,“想泡壶茶喝。当时的情况是：开水没有，开水壶要洗，茶壶茶杯要洗，火已升了，茶叶也有了，怎么办?,一、问题描述,1.目标：喝到一碗清新的热茶。,2.条件：已有一个茶壶、一包好茶叶、一个燃着的火炉和可用的凉水水源。,3.其它要求：以最节约资源的方式实现目标。,4.系统工程研究任务：为解决喝茶问题设计一个行动方案系统(设计一个解决泡茶问题的行动方案)。,第一节 泡茶问题,二、问题分析,1 资源需求,根据我们的日常经验，现代人类的活动通常需要人、财、物等类资源。在这个泡茶问题上，不涉及资金，所需的资源包括：凉水、茶壶、茶叶、茶碗、火炉。这些资源目前都已齐备，且假设除人外没有限制。,第一节 泡茶问题,2 目标要求,以,最节约资源,的方式泡一壶好茶。,这个问题中，前面提到的各项资源除了人力资源外，都是没有限制的。但实际上，茶壶的大小是确定的，因而所用水是确定的。,再假定炉火的发热量及热效率是确定的，那么，一旦装满水的茶壶放到火上，其消耗的能源也是确定的。,茶叶使用量是有定额的。,第一节 泡茶问题,所以，在泡茶问题上，前述各项资源除随机干扰外，不存在节约问题。这个问题，唯一涉及的节约问题是关于一种既无限又有限的资源时间的节约。,3 系统工程研究任务界定,设计一个解决泡茶问题的行动方案，要求合理安排各道工序，最大限度节约时间。,第一节 泡茶问题,三、定性筹划几个备选方案,第一节 泡茶问题,根据日常经验，对以上泡茶问题可以有以下三种解法：,甲：,洗净水壶；灌上凉水；壶放在火上；等水开；水开后，以最快的速度洗茶杯，找茶叶；泡茶，待茶泡好；喝茶。,乙：,洗净水壶；洗茶杯；找好茶叶；灌凉水；壶放火上；等水开；水开后，用准备好的茶杯、茶叶泡茶；等待茶泡好；喝茶。,丙：,洗净水壶；灌凉水；壶放火上；洗茶杯；拿茶叶；水开之前，可干一些其它事；水开，泡茶；喝茶。,第一节 泡茶问题,四、方案分析与比较(系统分析),1.列出泡茶所需的全部工序,2.确定每道工序所需的时间,3.确定各道工序之间的时间连接关系,4.分析计算每种方案所需的总时间,5.做出比较结论,第一节 泡茶问题,工序列表,序号,名称,紧前工序,工序时间(分),1,洗壶,无,1,2,灌水,1,0.5,3,放壶,2,0.3,4,等水开,3,15,5,洗杯,无,1,6,找茶叶,无,1,7,泡茶,3，5，6,2.2,8,喝茶,7,第一节 泡茶问题,洗壶,灌水,放壶,洗杯,泡茶,拿茶叶,等水开,1,15,1,1,0.3,0.5,喝茶,2.2,0.3,丙：,洗壶,洗杯,找茶叶,灌水,等水开,放壶,泡茶,1,15,0.3,0.5,1,1,喝茶,2.2,乙：,洗壶,灌水,放壶,等水开,泡茶,洗杯，找茶叶,喝茶,1,2.2,2,15,0.3,0.5,甲：,图1 泡茶系统工程备选方案工序图,方案分析,甲方案总时间=1+0.5+0.3+15+2+2.2=21,乙方案总时间=1+1+1+0.5+0.3+15+2.2=21,丙方案总时间=1+0.5+(0.3+15)+2.2=19,分析结果：丙方案最节约时间。,方案建议：丙,第一节 泡茶问题,泡茶工程经验总结,第一节 泡茶问题,几大步骤：,确定问题,目标分析,需求分析,方案筹划,系统分析统计、计算、比较,决策建议,方案实施,系统原理：最优化、并行统筹、工序图法,一、系统思想及系统理论的产生与开展,第二节 系统工程的产生与开展,系统思想的开展经历了三个阶段，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开展中具有突出地位和奉献。,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的理论根底。,第二节 系统工程的产生与开展,二、系统工程的开展概况,第二节 系统工程的产生与开展,阶段,年代（份）,重大工程实践或事件,重要理论与方法贡献,I,1930,美国发展与研究广播电视,正式提出系统方法（Systems approach）的概念,1940,美国实施彩电开发计划,采用系统方法，并取得巨大成功,美国Bell电话公司开发微波通讯系统,正式使用系统工程（Systems Engineering）一词,II,第二次世界大战期间,英、美等国的反空袭等军事行动,产生军事运筹学（Military Operations Research）,也即军事系统工程,本世纪40年代,美国研制原子弹的“曼哈顿计划”,运用SE，并推动了其发展,1945,美国空军建立兰德（RAND）公司,曾经提出系统分析（Systems analysis）概念，强调了其重要性,第二节 系统工程的产生与开展,III,40年代后期到50年代初期,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SE奠定了重要的学科基础,IV,1957,H.Good和 R.E.Machol发表第一部名为系统工程的著作,系统工程学科形成的标志,1958,美国研制北极星导弹潜艇,提出PERT（网络优化技术），这是最早的系统工程技术之一。,1965,R.E.Machol编著系统工程手册,表明系统工程的实用化和规范化,美国自动控制学家L.A.Zedeh提出“模糊集合”概念,为现代SE奠定了重要的数学基础,1961-1972,美国实施“阿波罗”登月计划,使用了多种SE方法，其成功极大地提高了SE的地位,第二节 系统工程的产生与开展,V,1972,国际应用系统分析研究所（IIASA）在维也纳成立,SE的应用开始从工程领域进入到社会经济领域，并发展到了一个重要的新阶段。,70年代,SE的广泛应用在国际上达到高潮,VI,80年代,SE在国际上稳定发展、在中国的研究与应用达到高潮,三、系统工程在我国的开展及应用,第二节 系统工程的产生与开展,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。其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。,第二节 系统工程的产生与开展,90年代以来，系统工程在与企业开展结合、与现代信息技术结合、与实施可持续开展战略结合、与思维科学结合等方面已具有初步结果和强劲势头。,第三节 系统工程学的研究对象与内容,一、系统工程的研究对象,从实体研究对象看，系统工程学是关于系统工程实践的一般规律和技术方法的知识体系。,从本质研究对象看，系统工程学是关于系统工程实践中目标需求与资源供给的矛盾关系的一般规律及其问题解决方法的知识体系。,第三节 系统工程学的研究对象与内容,二、系统工程在科技知识体系中的位置,哲学,根底科学,根底科学,技术科学,根底科学,工程技术,辨证法,系统学,根底科学,运筹学、信息论、控制论,根底科学,系统工程,三、系统工程的根本内容,第三节 系统工程学的研究对象与内容,1.系统工程的开展史和渊源；,2.系统学的重要思想与理论；,3.系统工程方法论；,4.其它重要系统工程技术方法；,5.典型系统工程案例。,