引言及第一章系统工程概述zha.ppt
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1、系统工程系统工程Systems Engineering 系统工程系统工程 引言引言 按照马克思的时间和认识论的观点,人类的认识总按照马克思的时间和认识论的观点,人类的认识总是从实践中总结出来的,也就是说人类在改造自然界的是从实践中总结出来的,也就是说人类在改造自然界的同时,也在改造自己,人类总是在与自然界作斗争的过同时,也在改造自己,人类总是在与自然界作斗争的过程中,靠自己的聪明才智取得需要衣、食物。他们在失程中,靠自己的聪明才智取得需要衣、食物。他们在失败的挫折中吸取教训,在成功的喜悦中总结经验,长期败的挫折中吸取教训,在成功的喜悦中总结经验,长期的积累。逐步形成了某一方面一整套的认识,研究
2、自然的积累。逐步形成了某一方面一整套的认识,研究自然界的一般性方法,即科学论。界的一般性方法,即科学论。系统工程是二十世纪六十年代以后才开始兴起的一门系统工程是二十世纪六十年代以后才开始兴起的一门科学,它是以科学,它是以 一种思想一种思想系统思想,为指导解决社会系统思想,为指导解决社会实践问题的方法,在我国古代就有很多的系统思想的例实践问题的方法,在我国古代就有很多的系统思想的例实,他们有意或无意地在利用方这种思想,但当时科学实,他们有意或无意地在利用方这种思想,但当时科学技术并不发达,因此还不叫系统工程。技术并不发达,因此还不叫系统工程。nWhy?1.丁谓修复皇宫;丁谓修复皇宫;2.田忌赛马
3、;田忌赛马;3.三峡建设三峡建设4.丁谓修复皇宫的故事丁谓修复皇宫的故事n宋朝梦溪笔谈中记载了这样一个故事,说得是宋朝梦溪笔谈中记载了这样一个故事,说得是北宋真宗年间,皇宫失火,皇帝召各大臣商议如何北宋真宗年间,皇宫失火,皇帝召各大臣商议如何在很短的时间内修复好皇宫,而修复皇宫包括清理在很短的时间内修复好皇宫,而修复皇宫包括清理废墟,取土烧砖,运输建筑材料三大工程,但在当废墟,取土烧砖,运输建筑材料三大工程,但在当时的条件下,这边是相当繁重的工程,大家都无以时的条件下,这边是相当繁重的工程,大家都无以言答,当时有个叫丁谓的大臣领了此人,他提出了言答,当时有个叫丁谓的大臣领了此人,他提出了一个一
4、举三得的方案;在皇宫前的大道上在皇宫前一个一举三得的方案;在皇宫前的大道上在皇宫前的大道上挖沟取土烧砖,解决了取土烧砖的问题,的大道上挖沟取土烧砖,解决了取土烧砖的问题,引汴河水入沟,由汴河从水路运入材料、石材等引汴河水入沟,由汴河从水路运入材料、石材等n建筑材料,解决运输建筑材料的问题,修复好建筑材料,解决运输建筑材料的问题,修复好皇宫后将碎砖废瓦再填回原来的沟内以修好大皇宫后将碎砖废瓦再填回原来的沟内以修好大道,解决清理废墟问题,该方案三环节环环紧道,解决清理废墟问题,该方案三环节环环紧扣,缺一不可,真可谓一举三济,消费以万计,扣,缺一不可,真可谓一举三济,消费以万计,这正是我国古代劳动人
5、员自发引用这种思想的这正是我国古代劳动人员自发引用这种思想的典型例子,从这个例子可以看出,丁谓在解决典型例子,从这个例子可以看出,丁谓在解决问题时,并没有把三个工程孤立地分割开来,问题时,并没有把三个工程孤立地分割开来,而是把他们有机地放在一个整体中,从中找到而是把他们有机地放在一个整体中,从中找到他们之间的有机联系,从而解决了问题。他们之间的有机联系,从而解决了问题。田忌赛马田忌赛马n战国时期齐王和田忌赛马战国时期齐王和田忌赛马 各从自己上等各从自己上等马马 、中等马、中等马 、下等马中选送一匹进行比、下等马中选送一匹进行比赛,每输一局,输银千两,齐王的马都比赛,每输一局,输银千两,齐王的马
6、都比田忌的好,但田忌的下等马与齐王的上等田忌的好,但田忌的下等马与齐王的上等马赛,用上等马对中等马,用中等马对下马赛,用上等马对中等马,用中等马对下等马,这样田忌非但没有输,反而嬴了一等马,这样田忌非但没有输,反而嬴了一千两银子,这便是系统中从整体出发,选千两银子,这便是系统中从整体出发,选最优方案,到最后实施的对策策略最优方案,到最后实施的对策策略都江堰水利工程都江堰水利工程n举世闻名的四川都江堰水利工程是战国时期秦国的举世闻名的四川都江堰水利工程是战国时期秦国的太守李冰父子二人主持修建的,都江堰水利工程由太守李冰父子二人主持修建的,都江堰水利工程由渔江分水工程;飞沙堰分洪排沙工程和宝瓶口引
7、水渔江分水工程;飞沙堰分洪排沙工程和宝瓶口引水工程三大主体工程巧妙地结合而成,这三个大主体工程三大主体工程巧妙地结合而成,这三个大主体工程和一百个附属堰形成了相互联系的有机整体,工程和一百个附属堰形成了相互联系的有机整体,缺一不可,没有渔嘴分水工程就不能把岷江分为内缺一不可,没有渔嘴分水工程就不能把岷江分为内江和外江;没有宝瓶口的束水作用,就不会形涡流,江和外江;没有宝瓶口的束水作用,就不会形涡流,泥沙就过不了飞沙堰;如果没有飞沙堰,宝瓶口的泥沙就过不了飞沙堰;如果没有飞沙堰,宝瓶口的束水口就要淤塞,内江之水就无法流入川西平原,束水口就要淤塞,内江之水就无法流入川西平原,正因为这个整体发挥了三
8、个孤立部分所发挥不了的正因为这个整体发挥了三个孤立部分所发挥不了的作用,才能导岷江之急流,化害为利,灌溉良田作用,才能导岷江之急流,化害为利,灌溉良田500多万亩。多万亩。n都江堰的规划和设计及其科学水平就是用今天的系都江堰的规划和设计及其科学水平就是用今天的系统方法衡量也毫不逊色。统方法衡量也毫不逊色。岷江内江外江都江堰市都江堰工程都江堰工程思考思考1 1作作作作为为为为一一一一项项项项系系系系统统统统工工工工程程程程,鱼鱼鱼鱼嘴嘴嘴嘴、飞飞飞飞沙沙沙沙堰堰堰堰和和和和宝宝宝宝瓶瓶瓶瓶口口口口是是是是都都都都江江江江堰堰堰堰渠渠渠渠首首首首工工工工程程程程的的的的三三三三大大大大主主主主体体
9、体体工工工工程程程程,请请请请你你你你利利利利用用用用系系系系统统统统结结结结构构构构功功功功能能能能相相相相关关关关规规规规律律律律来来来来说说说说明明明明这这这这三三三三者者者者是是是是如如如如何何何何协协协协作作作作,从从从从而起到清除泥沙和防御洪水的作用的?而起到清除泥沙和防御洪水的作用的?而起到清除泥沙和防御洪水的作用的?而起到清除泥沙和防御洪水的作用的?2 2 在在在在当当当当代代代代,很很很很多多多多水水水水利利利利工工工工程程程程都都都都采采采采用用用用拦拦拦拦江江江江修修修修建建建建大大大大坝坝坝坝的的的的方方方方式式式式来来来来调调调调配配配配江江江江水水水水,可可可可是是
10、是是都都都都江江江江堰堰堰堰却却却却没没没没有有有有拦拦拦拦断断断断江江江江水水水水,只只只只是是是是在在在在岷岷岷岷江江江江中中中中修修修修建建建建了了了了一一一一座座座座像像像像鱼鱼鱼鱼一一一一样样样样的的的的大大大大堤堤堤堤,既既既既起起起起到到到到了了了了大大大大坝坝坝坝和和和和水水水水闸闸闸闸所所所所具具具具有有有有的的的的作作作作用用用用,又又又又没没没没有有有有任任任任何何何何人人人人为为为为因因因因素素素素干干干干涉涉涉涉,从从从从而而而而保保保保持持持持了了了了这这这这一一一一方方方方水水水水土土土土的的的的自自自自然然然然天天天天成成成成。两两两两千千千千多多多多年年年年来
11、来来来,都都都都江江江江堰堰堰堰没没没没有有有有对对对对生生生生态态态态环环环环境境境境产产产产生生生生一一一一丝丝丝丝负负负负面面面面影影影影响响响响,却却却却给给给给予予予予了了了了蜀蜀蜀蜀地地地地万万万万民民民民长长长长久久久久的的的的安安安安康康康康富富富富足足足足。请请请请你你你你说说说说说说说说系系系系统统统统的的的的开开开开放放放放性性性性原原原原理理理理在在在在这这这这项项项项工工工工程程程程中中中中得得得得到到到到的的的的体体体体现。现。现。现。曼哈顿计划曼哈顿计划n曼哈顿计划是美国研制第一颗原子弹的计划曼哈顿计划是美国研制第一颗原子弹的计划n第二次世界大战期间,美国总统罗斯
12、福下令向日本第二次世界大战期间,美国总统罗斯福下令向日本广岛投放了第一颗原子弹,对盟国在二战中彻底击广岛投放了第一颗原子弹,对盟国在二战中彻底击败法西斯,对中国的抗日战争最终取得胜利都有不败法西斯,对中国的抗日战争最终取得胜利都有不可估量的影响,也为日本人留下了永久的灾难,美可估量的影响,也为日本人留下了永久的灾难,美国第一颗原子弹计划就是曼哈顿计划。国第一颗原子弹计划就是曼哈顿计划。n1940年,爱因斯坦等著名科学家向年,爱因斯坦等著名科学家向美国政府建议研制原子弹,n美国总统罗斯福采纳了,组织这种史无前例美国总统罗斯福采纳了,组织这种史无前例的工作是很这个建议,请理论生物学家奥本的工作是很
13、这个建议,请理论生物学家奥本海默来组织领导这项工作。他动员了二万五海默来组织领导这项工作。他动员了二万五千名各种专业的科学家和工程师困难的,人千名各种专业的科学家和工程师困难的,人员众多,课题繁多,相互交错,他在执行计员众多,课题繁多,相互交错,他在执行计划的过程中,从整体出发把研究课题分解成划的过程中,从整体出发把研究课题分解成大量的小课题,组织很多小课题,负责整个大量的小课题,组织很多小课题,负责整个课题的研究工作,同时他又非常注重各课题课题的研究工作,同时他又非常注重各课题之间的联系和层次,使全部课题组合起来,之间的联系和层次,使全部课题组合起来,能达到整个计划的最优结构。能达到整个计划
14、的最优结构。n在生产原子弹燃料这一中心项目上,大家论证提出在生产原子弹燃料这一中心项目上,大家论证提出了六种方案,各不相让,他确定一个原则,首先要了六种方案,各不相让,他确定一个原则,首先要保证按时完成任务,其他皆是次要的,因此他根据保证按时完成任务,其他皆是次要的,因此他根据可靠性理论中可靠性低的原件组成可靠性高的系统可靠性理论中可靠性低的原件组成可靠性高的系统的原理,决定六种方案同时实验,结果按时得到了的原理,决定六种方案同时实验,结果按时得到了生产原子弹的所需的铀,生产原子弹的所需的铀,1994年年5月成功地爆炸第月成功地爆炸第一颗原子弹。一颗原子弹。n在大规模的组织起来完成一项军事科研
15、生产在大规模的组织起来完成一项军事科研生产任务的大型系统工程中,时刻从系统的总目任务的大型系统工程中,时刻从系统的总目标出发,在系统的约束条件下最终完成了目标出发,在系统的约束条件下最终完成了目标,但当时还没有系统工程这一词,但国外标,但当时还没有系统工程这一词,但国外都认为这是系统工程方法成功的起点都认为这是系统工程方法成功的起点。n三峡工程全称为长江三峡水利枢纽工程。三峡工程全称为长江三峡水利枢纽工程。19921992年年4 4月月3 3日,七届人大五次会议审议并通过了关日,七届人大五次会议审议并通过了关于兴建长江三峡工程决议。于兴建长江三峡工程决议。19941994年年1212月月141
16、4日,日,三峡工程在前期准备的基础上正式开工。三峡工程在前期准备的基础上正式开工。n三峡工程分三期,总工期三峡工程分三期,总工期1717年。年。n一期工程一期工程5 5年年(19931997(19931997年年),主要进行一,主要进行一期围堰填筑,导流明渠开挖等。期围堰填筑,导流明渠开挖等。n二期工程二期工程6 6年年(19972003(19972003年年),主要任务,主要任务是修筑二期围堰,左岸大坝的电站设施建设及是修筑二期围堰,左岸大坝的电站设施建设及机组安装等。机组安装等。导流明渠截流是二期工程转向三期工程建设的重导流明渠截流是二期工程转向三期工程建设的重要标志。要标志。n三期工程三
17、期工程6 6年年(20032009(20032009年年),右岸大坝,右岸大坝和电站的施工,并继续完成全部机组安装。届和电站的施工,并继续完成全部机组安装。届时,三峡水库将是一座长达时,三峡水库将是一座长达600600公里,最宽处公里,最宽处达达20002000米,面积达米,面积达1000010000平方公里,水面平静平方公里,水面平静的峡谷型水库。的峡谷型水库。n三峡水利工程是我国建国以来最大的工程三峡水利工程是我国建国以来最大的工程项目,它的论证、组织、实施与管理可以说项目,它的论证、组织、实施与管理可以说就是一个庞大的系统工程问题,这项工程涉就是一个庞大的系统工程问题,这项工程涉及到国家
18、及地方的众多部门,如水利、电力、及到国家及地方的众多部门,如水利、电力、能源、文物、生态、移民等等,涉及到多个能源、文物、生态、移民等等,涉及到多个省的上百个县市,同时实施过程要由众多单省的上百个县市,同时实施过程要由众多单位共同参与,时间横跨将近位共同参与,时间横跨将近2020年。年。如此大的工程为什么能按期、如此大的工程为什么能按期、按质量建成?用什么方法来管按质量建成?用什么方法来管理确保完成?理确保完成?思考思考投入产业模型在国民计划经济中的应用投入产业模型在国民计划经济中的应用n我国计划经济的最基本原理是有计划按我国计划经济的最基本原理是有计划按比例发展,综合平衡各部门之间按比例比例
19、发展,综合平衡各部门之间按比例发展,系统工程把整个国民经济当作一发展,系统工程把整个国民经济当作一个大系统。分析总结出投入产出综合模个大系统。分析总结出投入产出综合模型,对系统中各因子进行分析,确定各型,对系统中各因子进行分析,确定各部门的投入及生产规模,以求最终平衡,部门的投入及生产规模,以求最终平衡,实现安比例发展的目标。实现安比例发展的目标。系统工程的应用系统工程的应用n系统工程的应用是相当广泛的,大至我们的国家、系统工程的应用是相当广泛的,大至我们的国家、社会、各行业、部门、各种服务系统、小至企业、社会、各行业、部门、各种服务系统、小至企业、企业的产品开发,经营预测,库存管理都涉及到企
20、业的产品开发,经营预测,库存管理都涉及到系统工程管理问题,对于象国民经济各部门如何系统工程管理问题,对于象国民经济各部门如何达到费用最省结构最合理。如何使资源利用最优、达到费用最省结构最合理。如何使资源利用最优、利润最大,人员配备问题、几名工人、几项工作,利润最大,人员配备问题、几名工人、几项工作,一人只能承担一项工作。当不同的人从事各种工一人只能承担一项工作。当不同的人从事各种工作的效益不同时,如何分配人员才能使全工程组作的效益不同时,如何分配人员才能使全工程组收益最大收益最大.n练习练习n全球粮食价格的上涨引发了哪些问题?产生怎样的全球粮食价格的上涨引发了哪些问题?产生怎样的后果?后果?n
21、燃料能源价格危机:燃料能源价格危机:n美国次贷危机:美国次贷危机:n外汇牌价:外汇牌价:n企业的长远规划:企业的长远规划:n新产品开发:新产品开发:n区域经济一体化:区域经济一体化:n大项目管理:大项目管理:n练习练习n全球粮食价格的上涨引发了哪些问题?产生怎样的全球粮食价格的上涨引发了哪些问题?产生怎样的后果?后果?影响肉、菜、生活用品等等,从而影响整个社会的物价。影响肉、菜、生活用品等等,从而影响整个社会的物价。n燃料能源价格危机:燃料能源价格危机:影响原材料、产品及全球物价影响原材料、产品及全球物价n美国次贷危机:美国次贷危机:房地产业房地产业产生金融危机产生金融危机汽车工业汽车工业其他
22、行业其他行业欧洲欧洲亚洲亚洲全球全球n外汇牌价:外汇牌价:主要用于调节进出口政策,同时反应了一个国家的经济实主要用于调节进出口政策,同时反应了一个国家的经济实力力n企业的长远规划:企业的长远规划:综合考虑企业发展、实力、原材料、能源、技术、市场、综合考虑企业发展、实力、原材料、能源、技术、市场、国家政策等。国家政策等。n新产品开发:新产品开发:考虑市场、企业开发技术与实力、销售网络、经济条件等考虑市场、企业开发技术与实力、销售网络、经济条件等n区域经济一体化:区域经济一体化:考虑区域特征、交通、历史、地理等考虑区域特征、交通、历史、地理等n大项目管理:如大项目管理:如*学院申请硕士研究生授予权
23、项目学院申请硕士研究生授予权项目立项申请(可行性报告)立项申请(可行性报告)论证(答辩)论证(答辩)立项立项制定建设规划报告制定建设规划报告论证(答辩)论证(答辩)建设规划建设规划实施建设实施建设 nWho/Where?Who Who 学生学生为主体,教师为主导。为主体,教师为主导。WhereWhere 将课堂内外的学习结合起来将课堂内外的学习结合起来!What/When?内容nHow?1 1、注重系统思考、注重系统思考 2 2、坚持问题导向、坚持问题导向 3 3、采用系统化方法、采用系统化方法 4 4、注重方案创新、注重方案创新参考书参考书教材:汪应洛教材:汪应洛.系统工程系统工程.机械工业
24、出版社机械工业出版社.n梁军梁军,赵勇赵勇.系统工程导论系统工程导论.化学工业出版化学工业出版社社.2005.3月月n陈宏民陈宏民.系统工程导论系统工程导论.高等教育出版社高等教育出版社.2006.4月月n梁迪梁迪,董海董海.系统工程系统工程.机械工业出版社机械工业出版社.2005.6月。月。n昝延全昝延全.沟通就是零距离沟通就是零距离系统经济学学系统经济学学术随笔术随笔.中国传媒大学出版社中国传媒大学出版社.2006.10月月第一章第一章 系统工程概述系统工程概述n 教学目的与要求教学目的与要求 n要求:要求:掌握系统、系统工程的基本概念;掌握系统、系统工程的基本概念;了解系统工程的理论基础
25、,大系统理论和一了解系统工程的理论基础,大系统理论和一般系统理论;般系统理论;了解系统工程的发展趋势;了解系统工程的发展趋势;掌握系统工程的主要特征,了解系统工程的掌握系统工程的主要特征,了解系统工程的专业分类;专业分类;了解用系统工程思想来分析社会、经济中的了解用系统工程思想来分析社会、经济中的问题和应用。问题和应用。教学内容教学内容一、系统的定义一、系统的定义四、系统工程的理论基础四、系统工程的理论基础五、系统工程的特征五、系统工程的特征六、系统工程的分类六、系统工程的分类三、系统工程的产生与发展三、系统工程的产生与发展二、系统工程的定义二、系统工程的定义1.1 系统的概念系统的概念n系统
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