系统工程教学课件

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1、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基本概念、基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，了解本学科的最新发展和动态。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)系统工程基本原理、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

2、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 计一个行动计划系统(设计一个解决泡茶 问题的行动计划)。 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

3、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计划，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、定性策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

4、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10.5 3放壶20.3 4等水开3

5、15 5洗杯无1 6找茶叶无1 7泡茶3，5，62.2 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115110.30.5喝茶2.20.3丙：洗壶洗杯找茶叶灌水等水开放壶泡茶1150.30.5 11喝茶2.2乙：洗壶灌水放壶等水开泡茶洗杯，找茶叶喝茶12.22150.30.5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

6、大步骤： 确定问题 目标分析 需求分析 方案策划 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发展第二节 系统工程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。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。第二节 系统工程的产生与发展二、系统工程的发展

7、概况第二节 系统工程的产生与发展阶阶段年代（份）重大工程实实践或事件重要理论论与方法贡贡献I1930美国发发展与研究广播电电 视视正式提出系统统方法（Systems approach）的概念 1940美国实实施彩电电开发计发计 划采用系统统方法，并取得巨大成功美国Bell电话电话 公司开发发 微波通讯讯系统统正式使用系统统工程（Systems Engineering）一词词 II第二次世界 大战战期间间英、美等国的反空袭袭等 军军事行动动产产生军军事运筹学（Military Operations Research）,也即军军 事系统统工程 本世纪纪40年 代美国研制原子弹弹的“曼哈 顿计顿计

8、划”运用SE，并推动动了其发发展1945美国空军军建立兰兰德（ RAND）公司曾经经提出系统统分析（Systems analysis）概念，强调调了其重要 性第二节 系统工程的产生与发展III40年代后期到50年 代初期运筹学的广泛运用与发发展、控制论论的创创立与应应用、 电电子计计算机的出现现，为为SE奠定了重要的学科基础础IV1957H.Good和 R.E.Machol发发表第一 部名为为系统统工程 的著作系统统工程学科形成的标标志1958美国研制北极星导弹导弹 潜艇提出PERT（网络优络优 化技术术），这这 是最早的系统统工程技术术之一。 1965R.E.Machol编编著系 统统工程手

9、册表明系统统工程的实实用化和规规范化美国自动动控制学家 L.A.Zedeh提出“模糊 集合”概念为现为现 代SE奠定了重要的数学基础础1961- 1972美国实实施“阿波罗罗”登 月计计划使用了多种SE方法，其成功极大地 提高了SE的地位第二节 系统工程的产生与发展V1972国际应际应 用系统统分析研究 所（IIASA）在维维也纳纳成 立SE的应应用开始从工程领领域 进进入到社会经济领经济领 域，并 发发展到了一个重要的新阶阶段 。 70年代SE的广泛应应用在国际际上达到高潮 VI80年代SE在国际际上稳稳定发发展、在中国的研究与应应用达到高潮三、系统工程在我国的发展及应用第二节 系统工程的产

10、生与发展上世纪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 系统工程的产生与发展90年代以来，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基础科学基础科学技术科学基础科学工程技术辨证法系统学基础科学运筹学、信息论、控制论基础科学系统工程三、系统工程的基本内容第三节 系统工程学的研究对象与内容1. 系统工程的发展史和渊源；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。