系統工程案例簡述課件

第六章系統工程案例本章重點掌握系統工程方法論及其相關決策方法與實際管理問題結合的方式與方法。掌握應用系統工程處理實際問題的技巧，并對相關系統工程在實際管理問題中的應用前景進行了解。*決策是指在面臨多種方案時需要依據一定的標準選擇某一種方案。日常生活中有許多決策問題。例如在基礎研究、應用研究和數學教育中選擇一個領域申報科研課題。要考慮成果的貢獻（實用價值、科學意義），可行性（難度、周期和經費）和人才培養(yǎng)。*層次分析法(AHP法)是一種解決多目標的復雜問題的定性與定量相結合的決策分析方法。該方法將定量分析與定性分析結合起來，用決策者的經驗判斷各衡量目標能否實現的標準之間的相對重要程度，并合理地給出每個決策方案的每個標準的權數，利用權數求出各方案的優(yōu)劣次序，比較有效地應用于那些難以用定量方法解決的課題。*案例1大學畢業(yè)生就業(yè)選擇問題

獲得大學畢業(yè)學位的畢業(yè)生，在“雙向選擇”時，用人單位與畢業(yè)生都有各自的選擇標準和要求。就畢業(yè)生來說選擇單位的標準和要求是多方面的，例如：①能發(fā)揮自己才干作出較好貢獻（即工作崗位適合發(fā)揮自己的專長）；②工作收入較好（待遇好）；③生活環(huán)境好（大城市、氣候等工作條件等）；④單位名聲好（聲譽等）；⑤工作環(huán)境好（人際關系和諧等）⑥發(fā)展晉升機會多（如新單位或前景好）等。*工作選擇可供選擇的單位P1’P2，Pn

貢獻收入發(fā)展聲譽工作環(huán)境生活環(huán)境目標層準則層方案層*目標層O(選擇旅游地)P2黃山P1桂林P3北戴河準則層方案層C3居住C1景色C2費用C4飲食C5旅途案例選擇旅游地如何在3個目的地中按照景色、費用、居住條件等因素選擇.*

將決策問題分為3個或多個層次：最高層：目標層。表示解決問題的目的，即層次分析要達到的總目標。通常只有一個總目標。中間層：準則層、指標層、…。表示采取某種措施、政策、方案等實現預定總目標所涉及的中間環(huán)節(jié)；一般又分為準則層、指標層、策略層、約束層等。最低層：方案層。表示將選用的解決問題的各種措施、政策、方案等。通常有幾個方案可選。每層有若干元素，層間元素的關系用相連直線表示。層次分析法的思維過程的歸納層次分析法所要解決的問題是關于最低層對最高層的相對權重問題，按此相對權重可以對最低層中的各種方案、措施進行排序，從而在不同的方案中作出選擇或形成選擇方案的原則。*

在確定各層次各因素之間的權重時，如果只是定性的結果，則常常不容易被別人接受，因而Santy等人提出：一致矩陣法，即：1.不把所有因素放在一起比較，而是兩兩相互比較。2.對此時采用相對尺度，以盡可能減少性質不同的諸因素相互比較的困難，以提高準確度。

判斷矩陣是表示本層所有因素針對上一層某一個因素的相對重要性的比較。判斷矩陣的元素aij用Santy的1—9標度方法給出。*國家綜合實力國民收入軍事力量科技水平社會穩(wěn)定對外貿易美、俄、中、日、德等大國工作選擇貢獻收入發(fā)展聲譽關系位置供選擇的崗位案例國家實力分析案例

工作選擇*過河的代價A經濟代價

B1環(huán)境代價B3社會代價B2投入資金C1操作維護C2沖擊渡船業(yè)C3沖擊生活方式C4交通擁擠C5居民搬遷C6汽車排放物C7對水的污染C8對生態(tài)的破壞C9橋梁D1隧道D2渡船D2（2）過河代價層次結構

橫渡江河、海峽方案的抉擇*待評價的科技成果直接經濟效益C11間接經濟效益C12社會效益C13學識水平C21學術創(chuàng)新C22技術水平C23技術創(chuàng)新C24效益C1水平C2規(guī)模C3科技成果評價案例

科技成果的綜合評價*案例應用

某單位擬從3名干部中選拔一名領導，選拔的標準有政策水平、工作作風、業(yè)務知識、口才、寫作能力和健康狀況。下面用AHP方法對3人綜合評估、量化排序。*目標層選一領導干部準則層方案層健康狀況業(yè)務知識口才寫作能力工作作風政策水平⑴建立層次結構模型*運用系統工程思想與方法

解決實際問題系統概念、系統思想、系統理論用系統觀點認識世界系統工程概念、系統工程方法論用系統方法解決問題系統工程技術與方法用恰當的方法與技術處理問題*系統工程方法

內容準則和程序以及基本思路方法論關于認識世界、改造世界的根本方法的學說；在某一門學科體系上所采用的研究方式、方法的綜合。系統工程方法論框架系統思想程序體系系統分析最優(yōu)化方法*用系統觀點認識世界

——系統思想與視角用系統理論武裝頭腦系統概念、系統屬性老三論系統論：要素、功能、結構；環(huán)境控制論：目標；機制；評價；信息論：信息；傳遞與轉換；其他理論耗散結構理論（時間可逆？無序-極大熵；有序-無序；動態(tài)平衡——開放系統）混沌理論（系統演化不確定；確定性系統中有隨機行為）協同學（自組織、序參量、協同）突變理論大系統理論*案例縱深：天津港大爆炸

——新加坡是怎么做的?

作為全球最大的煉油中心之一，新加坡化工行業(yè)集中布局在西南部的裕廊島，其中包括埃克森美孚和殼牌等世界級石化巨頭。我們來看看新加坡在規(guī)劃化工項目、管理危險化學品，以及預防事故的一些主要措施。

規(guī)劃：必須遠離人們的居住區(qū)。新加坡對化工項目布局有整體規(guī)劃化，煉化設施大多集中在距主島不足兩公里的裕廊島以及附近一些島嶼。

*天津港謎團

重化工企業(yè)分布在沿海沿江地區(qū)是必然，便于運輸也較安全，這正好和人群分布的密集區(qū)重合。然而，一旦發(fā)生事故，極易造成人員和財產巨大損失。

“國家和企業(yè)現在試圖避開人口密集區(qū)，比如濱海新區(qū)建立就遠離天津市，利用了荒無人煙的鹽堿地和廢棄的曬鹽場。”他說，隨著廠房的增加，生活區(qū)也隨之崛起，周圍的樓房越修越多，擠占了原有的安全距離。

2001年，國家安監(jiān)局頒布的《危險化學品經營企業(yè)開業(yè)條件和技術要求》規(guī)定，危險化學品倉庫和周邊建筑的安全距離為1000米。

媒體報道稱，此次爆炸點方圓1000米內，有5600多家住戶。

*新加坡的經驗監(jiān)管：“細心保護”危險化學品。在具體的危險品存放上，新加坡規(guī)定，企業(yè)必須為所有有害的化學用品或者易燃易爆品建立合適的系統存放，要綜合考慮到化學物質的屬性是否相容、存儲數量以及操作守則。

預防：消防局平均每年演練多次。為預防事故發(fā)生，裕廊島消防局將裕廊島分為6個區(qū)域，每個區(qū)域由一家較大的公司牽頭組織制定應急互助預案，組織制定了工業(yè)伙伴應急預案、資源互助預案、災難應變預案和企業(yè)內部應急準則;要求各企業(yè)將生產危險性、災害特點和處置措施等，用文字、圖表和計劃書的形式提供給消防局和有關單位。消防局每2個月與企業(yè)進行1次演練，全年共6次;每年2次高層建筑火災撲救演練;2年1次大型聯合演練;在島內力量明顯不足的情況下，有其他民防部隊力量和社會力量支援的預案。*812天津港大爆炸引發(fā)思考研究對象：天津能源重化工科技發(fā)展規(guī)劃研究環(huán)境分析：1.確定“環(huán)境分析”中的相關要素2.確定影響每要素發(fā)展水平的主要因素。3.分析探討要素間的關聯狀況。當地環(huán)境、國際國內環(huán)境分析（劃定系統邊界）*二.探尋目標1.影響目標的因素2.分析相互影響和制約以及在系統中所占權重3.結合實際情況及未來愿景擬定目標4.確定目標：以能源資源對其區(qū)域經濟、社會、環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的永續(xù)支持5.建立目標結構1.該地區(qū)能源重化工產業(yè)結構調整2.生態(tài)環(huán)境建設3.技術路線和產品鏈的設計*人口子系統：國民生產總值、基礎設施、就業(yè)水平、文化教育等能與子系統：煤炭、天然氣、石油、煤層氣儲量、運輸基礎設施能源工業(yè)結構等經濟子系統：工業(yè)總產值、基礎設施等環(huán)境子系統：環(huán)保投資、環(huán)保資產凈值等人口、能源環(huán)境、經濟創(chuàng)新技術，主成分分析和聚類分析方法：*三.建立模型1.探討該地區(qū)資源綜和開發(fā)和利用的系統戰(zhàn)略和對策2.對該地區(qū)能源、環(huán)境、經濟、社會系統進行定量描述和定性研究3.分析該地區(qū)能源、環(huán)境、人口、經濟持續(xù)協調發(fā)展的永動機制4.建立抽象控制模型系統動力學能源生態(tài)學優(yōu)化該地區(qū)能能源綜合開發(fā)利用的環(huán)境影響和資源效率*1.能源重化工產業(yè)結構調整2.技術路線和產品的設計3.生態(tài)環(huán)境建設四.根據系統目標以及系統模型確定子系統及其實施方案1.認識、分析子系統2.確定影響子系統的相關因素及其之間的相互影響和制約關系3.探尋子系統目標4.確定子系統模型5.研究國內外有關案例6.確定研究思路及方法7.分析、比較、改善思路及方法8.選擇方案9.實施*天津港火災、或者其他類似的化工災難事件，如果公司系統里面有足夠多的技術人員、科學有效的管理，很多災難其實完全是可以避免的。

避免“中國式災難”：媒體曝光“在4萬平米的占地空間上做出了對手中化濱海13萬平米的業(yè)績”的逐利行為。化工產品的倉租，不是一味可以追求高業(yè)績的。沒有科學支撐的容積比，本身就是巨大問題。而如此高級別的危險品倉庫，居然離人員聚集區(qū)那么近，更是巨大隱患。

天津港有經營危險品倉儲資質的近有三家：中化天津物流事業(yè)部所屬濱海物流公司、中化和天津港合資的津港中化物流公司以及瑞海國際。為什么不能正規(guī)地引入民營企業(yè)競爭，從而把經營水平和風險控制都做好?有“額外付出”的牌照，必定有為了攫取超級利潤而帶來大巨大隱患!

只有一家中化物流的天津港，不是最好的選擇。

B2B電商可以幫助重資源行業(yè)減少庫存，盡量防御隱患。*案例縱深：金沙江水電工程進退維谷*說在前面任何科學研究都必須實事求是，尊重事實，模型不能突破事物內在規(guī)律的限制，就像人體溫度不可能是極限，然而模型會到極限。*科學是對真理和規(guī)律的發(fā)現，偽科學就是沒有得到證實的假說或者是謊言，人定勝天是一個謬誤。生態(tài)環(huán)境需要保護，最需要保護的是人的靈魂，遠離貪婪、愚昧和犯罪。可持續(xù)發(fā)展雖然是每個國家的國策，但是持續(xù)與否在實際中不容樂觀。*

到底是誰在威脅白鰭豚的生存？*瀕危原因

白鰭豚處于長江水生生物食物鏈的頂端，在長江水域中沒有任何天敵，因此，其瀕危不可能是自然原因造成，它所面臨的所有威脅都來自人類。這是死去的白鰭豚！*環(huán)境污染長江部分江段水質污染十分嚴重,也嚴重危害著白鰭豚的生存。2005年，長江被排進污水184.2億噸，沿江城市500余個取水口已受到不同程度污染，全國2萬多家化工企業(yè)，有9000多家分布在長江沿岸，僅三峽庫區(qū)就達2000多家，這樣的水環(huán)境，作為活化石、漫長歷史時期未受污染之苦的白鰭豚自然無法適應?？蘸傲硕嗄甑奈廴?，其實越治越污，并未有任何進展，相反環(huán)境在日益惡化。*三峽大壩造成長江環(huán)境變化**航運的高速發(fā)展、漁業(yè)的延伸酷捕濫撈、經常誤殺白鰭豚。大規(guī)模的水利工程設施建設日漸壓縮白鰭豚的生存空間，破壞其棲息地，并阻斷白鰭豚的洄游路線。漁民捕撈作業(yè)對白鰭豚的誤傷屢見不鮮。繁忙的水上交通威脅著白鰭豚的安全，航道的日益繁忙使白鰭豚的生活空間越來越小。船舶的噪音污染，使白鰭豚的生活徹底打亂，干擾了他們的的聲納系統*

“淇淇”走后的思考

比大熊貓更古老、更美麗、更稀有、更瀕危的國寶－－國家一級保護動物白鰭豚，正在走向滅絕邊緣。

從對白鰭豚死因分析看，人類活動致死的約占90%。另外，江水污染嚴重，也是無形的殺手。水生生物學家警示：白鰭豚如再不采取特殊措施加緊搶救，它將在２０年之內徹底滅絕。

*當代生物滅絕特點規(guī)模大涉及面廣時間短世界范圍內瘋狂的野生動物狩獵及走私活動*生物多樣性的保護就地保護遷地保護加強教育和法制管理建立自然保護區(qū)有代表性的自然生態(tài)系統和珍稀瀕危動植物的天然集中分布區(qū)《中華人民共和國野生動物保護法》《中華人民共和國森林法》《中國自然保護綱要》將生存和繁衍受到嚴重威脅的物種遷出原地,移入動物園,植物園,水族館和瀕危動物繁殖中心,進行特殊的保護和管理.

*漁業(yè)資源——可持續(xù)發(fā)展可持續(xù)發(fā)展是一項系統工程，涉及經濟系統、社會系統和環(huán)境系統。涵蓋的范圍包括經濟發(fā)展和經濟效率的事項、自然資源的有效配置和永續(xù)利用、環(huán)境質量的改善和社會公平與適宜的社會組織形式等。指標體系的建立涉及社會經濟生活和生態(tài)環(huán)境的各個方面。*1、建立可持續(xù)發(fā)展指標體系的目標和原則（1）目標：構建評估系統，評價可持續(xù)發(fā)展水平和能力；監(jiān)測、揭示區(qū)域發(fā)展過程中的經濟問題和環(huán)境問題；為制定可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和措施提供科學依據。*2、建立指標體系的原則（1）科學性原則

客觀反映系統發(fā)展的內涵、各子系統和指標之間的相互聯系，能較好地度量區(qū)域可持續(xù)發(fā)展目標的實現程度。（2）層次性原則在系統不同層次水平選擇不同的指標，供政府在不同層次上進行調控和決策。（3）相關性原則體現指標與指標之間的內在聯系。（4）簡明性原則指標體系簡單明了、可比性強、容易獲取。*3、可持續(xù)發(fā)展指標體系框架（1）驅動力-狀態(tài)-相應框架驅動力指標：人類社會活動，引起經濟和環(huán)境變化的原因。狀態(tài)指標：經濟、環(huán)境狀態(tài)（質量和數量），描述可持續(xù)發(fā)展狀態(tài)。響應指標：對可持續(xù)發(fā)展狀態(tài)所作的選擇和反應。*中國的可持續(xù)發(fā)展指標體系（中國科學院，2002）（1）總體層

綜合表達可持續(xù)發(fā)展的總體能力，代表著可持續(xù)發(fā)展總體運行態(tài)勢和戰(zhàn)略實施的總體效果。（2）系統層

將可持續(xù)發(fā)展總系統解析為內部具有邏輯關系的子系統，生存支持系統、發(fā)展支持系統、環(huán)境支持系統、社會支持系統、智力支持系統。（3）狀態(tài)層

在每一個子系統內能夠表征系統行為的關系結構。以某一時刻為斷面，表現為靜態(tài)，而隨著時間的變化，它們則呈現動態(tài)特征。（4）變量層

共采用45個“指數”加以代表。它們從本質上反映、揭示狀態(tài)的行為、關系、變化等的原因和動力。（5）要素層

采用可測的、可比的、可以獲得的指標及指標群，對變量層的數量表現、強度表現、速率表現給予直接地度量。本報告采用了219個"指標"，全面系統地對于45個指數進行了定量描述，構成了指標體系的最基層要素。*系統動力學理論

1956年出現，創(chuàng)始人為美國麻省理工學院(MIT)的福瑞斯特(J．W．Forrester)教授，他為分析生產管理及庫存管理等企業(yè)問題而提出的系統仿真方法，最初叫工業(yè)動態(tài)學。1961年，福瑞斯特發(fā)表的《工業(yè)動力學》(industrialdynamics)成為經典著作。隨后，系統動力學應用范圍日益擴大，幾乎遍及各個領域，逐漸形成了比較成熟的新學科——系統動力學。

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系統動力學是在總結運籌學的基礎上，為適應現代社會系統的管理需要而發(fā)展起來的。它以現實世界的存在為前提，從整體出發(fā)尋求改善系統行為的機會和途徑。它不是依據數學邏輯的推演而獲得答案，而是依據對系統的實際觀測信息建立動態(tài)的仿真模型，并通過計算機試驗來獲得對系統未來行為的描述。①系統動力學將生命系統和非生命系統都作為信息反饋系統來研究，并且認為，在每個系統之中都存在著信息反饋機制，而這恰恰是控制論的重要觀點，所以，系統動力學是以控制論為理論基礎的；②系統動力學把研究對象劃分為若干子系統，并且建立起各個子系統之間的因果關系網絡，立足于整體以及整體之間的關系研究，以整體觀替代傳統的元素觀；③系統動力學的研究方法是建立計算機仿真模型—流圖和構造方程式，實行計算機仿真試驗，驗證模型的有效性，為戰(zhàn)略與決策的制定提供依據。

*定義生態(tài)足跡(EF)是二十世紀九十年代提出來的比較成功的可持續(xù)發(fā)展指標之一。該方法通過估算維持人類的自然資源消費量和同化人類產生的廢棄物所需要的生態(tài)生產性空間面積大小，并與給定人口區(qū)域的生物承載力(BC)進行比較，來衡量區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展狀況?，F在，生態(tài)足跡分析方法已經成為計算國家及地區(qū)之間物質和服務貿易的重要工具。

生態(tài)分析法是由加拿大生態(tài)經濟學家威廉.雷斯（WilliamRees）及其博士生馬希斯.瓦克納戈爾（MathisWackernagel）于20世紀90年代初提出的一種度量可持續(xù)發(fā)展程度的方法。近年來，以瓦克納戈爾為代表的“加拿大生態(tài)足跡小組”已經用于測算世界上50多個國家和地區(qū)的生態(tài)足跡，獲得良好效果。生態(tài)足跡理論*生態(tài)足跡指標就是通過測度人類為維持自身生存對自然生態(tài)服務的需求和自然生態(tài)系統所能提供的生態(tài)服務之間的差距，來定量揭示人類對生態(tài)系統的影響，因此，該指標能較好地測量和定量分析人類社會活動對自然生態(tài)環(huán)境的影響。里斯(WilliamE.Ress)教授曾將“生態(tài)足跡”形象地比喻為“一只負載著人類與人類所創(chuàng)造的城市、工廠等的巨腳踏在地球上留下的腳印”。生態(tài)足跡是一種可以將全球關于人口、收入、資源應用和資源有效性匯總為一個簡單的、通用的、進行國家間比較的便利手段，是一種賬戶工具。生態(tài)足跡的計算基于以下兩個基本事實：(1)人類可以確定自身消費的絕大多數資源及其所產生的廢棄物量；(2)這些資源和廢棄物量能轉換成相應的生物生產面積。因此，任何已知人口(某個個人、一個城市或一個國家)的生態(tài)足跡就是生產這些人口所消費的所有資源和吸納這些人口所產生的所有廢棄物所需要的生物生產土地的總面積。在生態(tài)足跡的計算中，主要考慮耕地、林地、草地、化石能源地、建筑用地和水域6種生產土地類型。*

把具有生態(tài)生產力的土地劃分為耕地、林地、牧草地、水域、建筑用地和能源用地六類。作為一種度量可持續(xù)發(fā)展程度的方法，生態(tài)足跡分析法從需求面計算生態(tài)足跡（DEF）的大小，從供給面計算生態(tài)承載力（SEF）的大小，通過兩者的土地面積比較，以評價計算對象的土地資源可持續(xù)利用狀況。這里的土地面積是以“全球性公頃（globalhectare）”來表示，相當于1hm2具有全球平均產量的生態(tài)土地。生態(tài)足跡的計算是基于以下兩個基本事實：①人類可以確定自身消費的絕大多數資源及其產生的廢棄物的數量；②這些資源和廢棄物能轉換成相應的生物生產面積。因此，任何已知人口（某個個人、一個城市或一個國家）的生態(tài)足跡是生產這些人口所消費的所有資源和吸納這些人口所產生的所有廢棄物所需要的生物生產總面積（包括陸地面積和水域面積）。*生態(tài)足跡分析法

生態(tài)足跡計算的公式：

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一個城市的人口規(guī)模小于城市生態(tài)環(huán)境的容量，人口規(guī)模還有一定的擴張余地；如果城市人口規(guī)模大于城市生態(tài)環(huán)境的容量，則說明城市人口對資源生態(tài)環(huán)境系統或社會經濟系統的綜合壓力已超出了兩系統的最大承載能力。一旦出現這種情況，將會引起城市的自然資源供給系統的過載或引起城市社會經濟系統的紊亂。在我國，現階段城市發(fā)展過程中所出現的城市問題，如交通擁擠、住房緊張、環(huán)境惡化、基礎設施建設滯后等等，究其原因，快速城市化引起的人口集聚和人口的盲目集中使城市人口規(guī)模超過了城市生態(tài)環(huán)境的人口承載量，是引發(fā)當今城市發(fā)展矛盾的主要原因。北上廣已經嚴重出現這種超載現象。影響城市適度人口規(guī)模的因素應用例子（1）資源環(huán)境因素（2）區(qū)位要素及空間演化（3）社會經濟因素*水域生態(tài)足跡與水域生物承載力為保證水域生物承載力可持續(xù)增長，需采取適度開發(fā)策略，必須控制最大水域生態(tài)足跡增長率，人類才可獲得持續(xù)的最大水域生態(tài)足跡。*背景：

近年來，綠色、循環(huán)、低碳等關鍵字不斷受到人們的重視與青睞。說到循環(huán)經濟，它以資源的高效利用和循環(huán)利用為核心，是對“大量生產、大量消費、大量廢棄”的傳統增長模式的根本變革。高效的循環(huán)經濟首先需要企業(yè)合理布局，需要資源的優(yōu)化配置，需要從工業(yè)園區(qū)規(guī)劃設計、產品設計就開始，按照循環(huán)經濟原理構建基礎設施和產品全壽命周期的循環(huán)利用最優(yōu)路線。尤為重要的是，整個社會應圍繞著循環(huán)型、節(jié)約型社會建設，減少不合理消費，形成綠色消費模式。循環(huán)經濟的理念歸根到底是一種文化體系與意識，它的建立需要整個社會的參與和努力。循環(huán)經濟理論*效應正面效應負面效應含義有利影響不利影響區(qū)域主要在中下游主要在庫區(qū)舉例1.減輕洪水對中下游地區(qū)生態(tài)與環(huán)境的破壞2.減輕洞庭湖的萎縮和泥沙淤積3.增加中下游枯水期流量，改善枯水期水質