第二章系统工程基础概述-课件.ppt
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- 第二 系统工程 基础 概述 课件
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1、 系统工程及其发展历程系统工程及其发展历程 系统工程的基础理论系统工程的基础理论 系统工程研究方法系统工程研究方法 物流系统工程的基本方物流系统工程的基本方法及技术法及技术第二章第二章 系统工程基础概述系统工程基础概述 系统工程及其发展历程系统工程及其发展历程 系统工程的基础理论系统工程的基础理论 系统工程研究方法系统工程研究方法 物流系统工程的基本方物流系统工程的基本方法及技术法及技术第二章第二章 系统工程基础概述系统工程基础概述系统工程的概念系统工程的概念 (一)典型定义(一)典型定义系统工程系统工程 中国著名科学家钱学森教授给出的定义:中国著名科学家钱学森教授给出的定义:“系统工程是组织
2、管理系统的规划、研系统工程是组织管理系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用的究、设计、制造、试验和使用的科学方科学方法法,是一种对所有系统都具有普遍意义,是一种对所有系统都具有普遍意义的科学方法。的科学方法。”“”“系统工程是一门组织系统工程是一门组织管理的技术。管理的技术。”系统工程系统工程 美国著名学者美国著名学者H H切斯纳切斯纳(H(HChestnut)Chestnut)认认为:为:“虽然每个系统都是由许多不同的特虽然每个系统都是由许多不同的特殊功能部分所组成,而这些功能部分之间殊功能部分所组成,而这些功能部分之间又存在着相互关系,但是每一个系统都是又存在着相互关系,但是每一个系统都
3、是完整的整体,每一个系统都要求有一个或完整的整体,每一个系统都要求有一个或若干个目标。若干个目标。系统工程就是按照各个目标进行权衡,全系统工程就是按照各个目标进行权衡,全面求得最优解面求得最优解(或满意解或满意解)的方法,并使各的方法,并使各组成部分能够最大限度地互相适应组成部分能够最大限度地互相适应。”日本工业标准日本工业标准JISJIS的定义:的定义:“系统工程系统工程是为了更好地达到系统目标,而对系是为了更好地达到系统目标,而对系统的构成要素、组织结构、信息流动统的构成要素、组织结构、信息流动和控制机制等进行分析与设计的技和控制机制等进行分析与设计的技术。术。”系统工程系统工程 系统工程
4、系统工程(Systems Engineering)(Systems Engineering)是系统科学是系统科学的一个分支,实际是系统科学的实际应用。的一个分支,实际是系统科学的实际应用。系统工程系统工程 丁渭修复皇宫丁渭修复皇宫宫殿大火后,北宋大臣丁渭负责修复皇宫的工程。在工宫殿大火后,北宋大臣丁渭负责修复皇宫的工程。在工程实施阶段,他构思了一整套施工方案:首先是挖沟,把程实施阶段,他构思了一整套施工方案:首先是挖沟,把施工工地与一自然河道联通,构成一条暂时的人工运河,施工工地与一自然河道联通,构成一条暂时的人工运河,而挖出的泥土烧制成砖,用作工程所需的建材,人工运河而挖出的泥土烧制成砖,用
5、作工程所需的建材,人工运河用以运输所需的其他建材,最后用工程的建筑废料填去人用以运输所需的其他建材,最后用工程的建筑废料填去人工运河。工运河。系统工程系统工程(Systems Engineering)(Systems Engineering)是系统科学是系统科学的一个分支,实际是系统科学的实际应用。的一个分支,实际是系统科学的实际应用。系统工程是以系统工程是以大型复杂系统大型复杂系统为研究对象,应用为研究对象,应用定量分析和定性分析相结合的方法以及计算机等定量分析和定性分析相结合的方法以及计算机等技术工具,对系统的构成要素、组织结构、信息技术工具,对系统的构成要素、组织结构、信息交换、反馈控制
6、等功能进行分析、设计、制造和交换、反馈控制等功能进行分析、设计、制造和服务,从而实现系统整体目标的最优化。它既是服务,从而实现系统整体目标的最优化。它既是一个技术过程又是一个管理过程。一个技术过程又是一个管理过程。系统工程系统工程(二)系统工程与其他工程的区别(二)系统工程与其他工程的区别 任何一种物质系统都能成为系统工程它的研究对象,而且还不只限于物质系统,还可以包括自然系统、社会经济系统、经营管理系统、军事指挥系统等等。社会系统工程社会系统工程;宏观经济系统工程;宏观经济系统工程;区域规划系统工程;区域规划系统工程;环境生态系统工程;环境生态系统工程;交通运输系统工程;交通运输系统工程;农
7、业系统工程农业系统工程军事系统工程军事系统工程工业及企业系统工程工业及企业系统工程 。q 系统工程通常包括系统工程通常包括 现代生态农业现代生态农业 Ex1:当今的生态农业中当今的生态农业中,如水稻种植产生的稻秆用于饲养奶牛、如水稻种植产生的稻秆用于饲养奶牛、肉牛;牛粪用来制沼气;沼气渣用来养鱼;鱼塘的塘泥再肉牛;牛粪用来制沼气;沼气渣用来养鱼;鱼塘的塘泥再用作植物肥料。用作植物肥料。又如,种植业生产的大豆制作成豆制品,沼气用于制作又如,种植业生产的大豆制作成豆制品,沼气用于制作豆制品的燃料,豆渣用于养猪、养牛等,牛粪、猪粪再用豆制品的燃料,豆渣用于养猪、养牛等,牛粪、猪粪再用于制沼气,沼气渣
8、又用于肥田。于制沼气,沼气渣又用于肥田。二二、系统工程系统工程的发的发展历程及趋势展历程及趋势 1919世纪下半叶起,人们开始考虑生产系统中的协世纪下半叶起,人们开始考虑生产系统中的协调与综合,关注关于系统的技术;调与综合,关注关于系统的技术;二战期间,英国成立了一个跨学科的二战期间,英国成立了一个跨学科的O OR R (0perational Research)(0perational Research)小组,导致了一种新小组,导致了一种新的研究、分析系统问题的技术慢慢诞生;的研究、分析系统问题的技术慢慢诞生;战争结束后,各种社会经济系统和工程管理系统战争结束后,各种社会经济系统和工程管理系
9、统的规模日益扩大和复杂化,导致一些新的问题的的规模日益扩大和复杂化,导致一些新的问题的出现,人们又一次寻求通过科学的系统方法作为出现,人们又一次寻求通过科学的系统方法作为解决复杂经济社会系统问题的技术解决复杂经济社会系统问题的技术 。系统工程溯源系统工程溯源4040年代是现代系统工程的起点;年代是现代系统工程的起点;5050年代,系统工程方法全面形成;年代,系统工程方法全面形成;6060年代之后,系统工程方法取得突破;年代之后,系统工程方法取得突破;7070年代之后,系统工程应用范围不断扩大,由工程年代之后,系统工程应用范围不断扩大,由工程系统工程发展到复杂系统工程,特别是复杂巨系统系统工程发
10、展到复杂系统工程,特别是复杂巨系统工程;工程;7070年代中后期,软系统思想出现,并创造出一些面年代中后期,软系统思想出现,并创造出一些面向更复杂系统的方法。向更复杂系统的方法。q 2020世纪中总体发展情况世纪中总体发展情况阿波罗登月计划阿波罗登月计划 2020世纪世纪6060年代年代 美国美国 投资投资300300亿美元亿美元 4242万多人万多人 2 2万多厂家万多厂家 历时历时1111年年 阿波罗飞船和土星阿波罗飞船和土星5 5型运载火箭有型运载火箭有700700多万个零多万个零部件部件 在总系统下面,有众多的子系统,如飞船系统,在总系统下面,有众多的子系统,如飞船系统,火箭推进系统、
11、燃料系统,飞行制导系统,轨道火箭推进系统、燃料系统,飞行制导系统,轨道控制系统,通讯系统和测试系统等等控制系统,通讯系统和测试系统等等 每个子系统下面又包含相当多的小系统每个子系统下面又包含相当多的小系统 子系统或小系统间相互联系、相互作用子系统或小系统间相互联系、相互作用 航天英雄航天英雄-杨立伟杨立伟 航天事业航天事业-庞大的庞大的系统工程系统工程 需要几代人、多少年需要几代人、多少年的努力的努力 千千万万的幕后英雄千千万万的幕后英雄系统工程作为一门交叉学科,日益向多种学系统工程作为一门交叉学科,日益向多种学科渗透和交叉发展。科渗透和交叉发展。系统工程作为一门软科学,日益受到人们的系统工程
12、作为一门软科学,日益受到人们的重视。重视。系统工程的应用领域日益广泛,推动了系统系统工程的应用领域日益广泛,推动了系统工程理论和方法不断深化发展。工程理论和方法不断深化发展。q 发展趋势发展趋势 系统工程三维结构由美国贝尔研究所工系统工程三维结构由美国贝尔研究所工程师系统工程学者霍尔程师系统工程学者霍尔(ADHall)在在19691969年提出的。年提出的。三维结构方法论三维结构方法论规划阶段规划阶段方案阶段方案阶段开发阶段开发阶段安装阶段安装阶段运行阶段运行阶段更新阶段更新阶段社会科学社会科学工程技术工程技术法律法律医学医学确定目标确定目标明确问题明确问题系统综合系统综合系统分析系统分析系统
13、评价系统评价方案决策方案决策方案实施方案实施时间维时间维逻辑维逻辑维知识维知识维霍尔系统工程三维结构霍尔系统工程三维结构逻逻 辑辑 维维1.通过系统调查尽量全面地收集和提供有关通过系统调查尽量全面地收集和提供有关要解决的问题的历史、现状及发展趋势的要解决的问题的历史、现状及发展趋势的资料和数据,主要是研究系统的环境对系资料和数据,主要是研究系统的环境对系统的要求。统的要求。电熨斗,电熨斗,Ex2:新产品开发新产品开发 在新产品开发活动中,在新产品开发活动中,“明确问题阶段明确问题阶段”也称之为概念探索阶段。也称之为概念探索阶段。产品的开发,需要通过对使用者的调查,产品的开发,需要通过对使用者的
14、调查,来明确问题所在。来明确问题所在。概念对行动的指向是直接的,有了概念就概念对行动的指向是直接的,有了概念就有行动。有行动。2.在问题搞清后,应该选择具体的评价系统在问题搞清后,应该选择具体的评价系统功能的指标功能的指标(目标目标),以利于衡量所有供选择,以利于衡量所有供选择的系统方案。的系统方案。指标设计指确定具体的目标。指标设计指确定具体的目标。目标对行动具有导向意义。目标对行动具有导向意义。目标是在一系列特殊的信息分析与处理中形成。目标是在一系列特殊的信息分析与处理中形成。需要建立目标评价体系需要建立目标评价体系。二战时的英国二战时的英国 商船商船 高射炮高射炮 Ex3:手表手表 计时
15、功能计时功能Ex4:装饰效果装饰效果*可口可乐与百事可乐的竞争可口可乐与百事可乐的竞争Ex5:1886可口可乐行业龙头老大可口可乐行业龙头老大 行业老二百事可乐行业老二百事可乐百事可乐百事可乐 想打翻身仗想打翻身仗 试验:允许试验:允许350350个家庭以折扣优惠价每周订购任何所需个家庭以折扣优惠价每周订购任何所需数量的百事可乐。数量的百事可乐。发现:发现:“买多少,喝多少买多少,喝多少”看到了销售的空间看到了销售的空间2020世纪世纪7070年代之前,行业老大与老二,悬殊很大年代之前,行业老大与老二,悬殊很大 目标的定位依据目标的定位依据竞争制胜的关键竞争制胜的关键3.按照问题的性质及总的目
16、标要求,形成一按照问题的性质及总的目标要求,形成一组可供选择的系统方案组可供选择的系统方案(即方针、活动程序即方针、活动程序等等),方案中要明确所选系统的结构和相应,方案中要明确所选系统的结构和相应参数参数(优缺点、成本等优缺点、成本等)。提出方案提出方案 1 1、其他事物中的原理借鉴过来,在类比中引、其他事物中的原理借鉴过来,在类比中引伸。伸。2 2、把一个整体功能分解成小的功能子块,小、把一个整体功能分解成小的功能子块,小功能再分解,形成功能树,直到最小层的功能可功能再分解,形成功能树,直到最小层的功能可用已有零件来实现,然后把零件再组装回去形成用已有零件来实现,然后把零件再组装回去形成结
17、构树。(结构树。(如图所示如图所示)3 3、对一个简单的方案进行改造,也称爬山法、对一个简单的方案进行改造,也称爬山法。功能图功能图功能树功能树结构树结构树装配图装配图结构树和功能树结构树和功能树功能图功能图装配图装配图 提出方案往往不是一个人的事,通常提出方案往往不是一个人的事,通常可能是在一个小组或组织的讨论中完可能是在一个小组或组织的讨论中完成的。因此提出方案的有关人员之间成的。因此提出方案的有关人员之间要互相启发,以形成一种便于发挥创要互相启发,以形成一种便于发挥创造性思维的宽松环境。造性思维的宽松环境。1 1、发表意见时应注意:、发表意见时应注意:集中一个题目,用易懂的语言集中一个题
18、目,用易懂的语言 简洁地叙述;简洁地叙述;绝不允许批判别人的想法;绝不允许批判别人的想法;欢迎各抒己见;欢迎各抒己见;想法越多越好;想法越多越好;鼓励以别人的想法为启示加以鼓励以别人的想法为启示加以 修改或构成自己的新想法。修改或构成自己的新想法。2 2、作用:、作用:能在短时间内得到许多意见,能在短时间内得到许多意见,能够有效地发挥集体的长处。能够有效地发挥集体的长处。头脑风暴法头脑风暴法4.对已提出方案的特征进行研究,对方案被对已提出方案的特征进行研究,对方案被采用时可能会出现的情况进行分析、预测。采用时可能会出现的情况进行分析、预测。主要内容:主要内容:允许性分析允许性分析 可行性分析可
19、行性分析 1 1、负作用的分析;、负作用的分析;2 2、潜在问题的分析;、潜在问题的分析;3 3、敏感性分析;、敏感性分析;4 4、费用效果分析。、费用效果分析。采用模型化方法,建立模型,采用模型化方法,建立模型,进行系统分析。进行系统分析。5.在一定的限制条件下,对各入选方案进行在一定的限制条件下,对各入选方案进行系统选择,选出最优方案。系统选择,选出最优方案。系统评价是方案选优与决策的基础。系统评价是方案选优与决策的基础。一般可以从单项评价入手,一般可以从单项评价入手,再到综合评价,再到综合评价,从而得到方案的优先顺序。从而得到方案的优先顺序。6.由决策者根据更全面的要求,最后选定由决策者
20、根据更全面的要求,最后选定一个或少数方案。一个或少数方案。最优方案不是单纯经济意义上的,而是最优方案不是单纯经济意义上的,而是综合的。综合的。7.根据最后选定的方案,具体实施。根据最后选定的方案,具体实施。逻逻 辑辑 维维时时 间间 维维 知知 识识 维维 为完成上述各阶段、各步骤,知识维为其提供所需为完成上述各阶段、各步骤,知识维为其提供所需要的知识和各种专业技术,霍尔把这些知识分为工程、要的知识和各种专业技术,霍尔把这些知识分为工程、医药、建筑、商业、法律、管理、社会科学和艺术等。医药、建筑、商业、法律、管理、社会科学和艺术等。系统工程及其发展历程系统工程及其发展历程 系统工程的基础理论系
21、统工程的基础理论 系统工程研究方法系统工程研究方法 物流系统工程的基本方物流系统工程的基本方法及技术法及技术第二章第二章 系统工程基础概述系统工程基础概述系统工程的基础理论系统工程的基础理论 一般系统论一般系统论大系统理论大系统理论运筹学运筹学经济控制论经济控制论 一般系统论一般系统论(general systems theory)(general systems theory)是通过是通过对各种不同系统进行科学理论研究而形成的关对各种不同系统进行科学理论研究而形成的关于适用于一切种类系统的学说。于适用于一切种类系统的学说。其主要创始人是生物学其主要创始人是生物学家家L.VL.V贝塔朗菲。贝塔
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