《系統(tǒng)工程概述》課件

第一章系統(tǒng)工程概述第一節(jié)：系統(tǒng)工程的產(chǎn)生、發(fā)展及應(yīng)用第二節(jié)：系統(tǒng)工程的研究對象第三節(jié)：系統(tǒng)工程的概念與特點(diǎn)1精選課件ppt第一章系統(tǒng)工程概述1精選課件ppt第一章系統(tǒng)工程概述一、系統(tǒng)思想及系統(tǒng)理論的產(chǎn)生與發(fā)展

系統(tǒng)思想的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段，即：“只見森林”（樸素的系統(tǒng)思想）階段—“只見樹木”階段—“先見森林，后見樹木”（科學(xué)的系統(tǒng)思想）階段。古代中國和古希臘在系統(tǒng)思想的產(chǎn)生與早期發(fā)展中具有突出地位和貢獻(xiàn)。

第一節(jié)系統(tǒng)工程的產(chǎn)生、發(fā)展及應(yīng)用2精選課件ppt第一章系統(tǒng)工程概述一、系統(tǒng)思想及系統(tǒng)理論的產(chǎn)生與發(fā)展第一系統(tǒng)思想的回顧3精選課件ppt系統(tǒng)思想的回顧3精選課件ppt4精選課件ppt4精選課件ppt5精選課件ppt5精選課件ppt6精選課件ppt6精選課件ppt整體思想和聯(lián)系思想是科學(xué)系統(tǒng)思想的核心與實(shí)質(zhì)。7精選課件ppt整體思想和聯(lián)系思想是科學(xué)系統(tǒng)思想的核心與實(shí)質(zhì)。7二、系統(tǒng)工程的理論的形成與發(fā)展 系統(tǒng)理論包括：1、老三論（形成于二十世紀(jì)四十年代）：一般系統(tǒng)論、控制論和信息論。2、新三論（形成于二十世紀(jì)七十年代）：耗散結(jié)構(gòu)理論、協(xié)同論和突變論。

8精選課件ppt二、系統(tǒng)工程的理論的形成與發(fā)展 系統(tǒng)理論包括：8精選課件pp一）控制論（Cybernatics）控制論是用數(shù)學(xué)工具研究控制機(jī)構(gòu)或控制系統(tǒng)運(yùn)行一般規(guī)律的科學(xué)．

1、控制論的產(chǎn)生與發(fā)展1947年由美國人維納（NorbertWiener）創(chuàng)立的控制論（Cybernetics）是一門研究系統(tǒng)的控制的學(xué)科。維納于1948年出版了《控制論》一書，他對控制論的定義是：“關(guān)于動(dòng)物和機(jī)器中控制和通信的科學(xué)。”9精選課件ppt一）控制論（Cybernatics）9精選課件ppt控制論的發(fā)展已大致經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)期。從20世紀(jì)40年代末到50年代是第一個(gè)時(shí)期，即經(jīng)典控制理論時(shí)期。在這一時(shí)期，主要的研究對象是單因素控制系統(tǒng)，即單輸入單輸出的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，重點(diǎn)是反饋控制，借以實(shí)現(xiàn)的工具是各種各樣的自動(dòng)調(diào)節(jié)器、伺服機(jī)構(gòu)及其有關(guān)的電子設(shè)備，著重解決單機(jī)自動(dòng)化和局部自動(dòng)化問題。10精選課件ppt控制論的發(fā)展已大致經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)期。從20世紀(jì)40年代控制論發(fā)展的第二個(gè)時(shí)期為60年代，即現(xiàn)代控制理論時(shí)期。這一時(shí)期，控制論的主要研究對象就成了多因素控制系統(tǒng)，研究重點(diǎn)是“最優(yōu)控制”，研究借助的工具是電子計(jì)算機(jī)。以火箭運(yùn)載的衛(wèi)星、飛船、導(dǎo)彈等的飛行為例:火箭的質(zhì)量特性要用變質(zhì)量力學(xué)來描述；控制是在遠(yuǎn)距離上實(shí)現(xiàn)的；火箭的距離、速度、加速度、飛行姿態(tài)、多級工作程序等參數(shù)都需要控制,因而是一種多輸入多輸出的多路控制；控制要求高度精確；地面系統(tǒng)復(fù)雜而龐大,控制問題復(fù)雜。

一般認(rèn)為,現(xiàn)代控制理論的奠基者是匈牙利出生的美國人卡爾曼。11精選課件ppt控制論發(fā)展的第二個(gè)時(shí)期為60年代，即現(xiàn)代控制理論時(shí)期

進(jìn)入70年代以后，是大系統(tǒng)控制理論時(shí)期。在這一時(shí)期，主要研究對象是因素眾多的大系統(tǒng)，重點(diǎn)是大系統(tǒng)多級遞階控制，借助的工具是電子計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)和智能機(jī)器，應(yīng)用領(lǐng)域主要為社會系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)、管理系統(tǒng)、環(huán)境系統(tǒng)等。

2、控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)由施控器、受控器和控制作用的傳遞者三者組成，形成一個(gè)整體的控制功能和行為，但這又是相對于某種環(huán)境而言。因而可以把施控器、受控器和控制作用的傳遞者三個(gè)部分所組成的、相對于某種環(huán)境而具有控制功能與行為的系統(tǒng)，稱為控制系統(tǒng)。12精選課件ppt進(jìn)入70年代以后，是大系統(tǒng)控制理論時(shí)期。在這一3、控制論對系統(tǒng)工程方法論的啟示

黑箱—灰箱—白箱法功能模擬法（如：蠅眼照相機(jī)）

形式化、數(shù)量化、最優(yōu)化方法

13精選課件ppt3、控制論對系統(tǒng)工程方法論的啟示

黑箱—灰箱—白舉例：恒溫箱下圖是恒溫箱的人工控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。要求恒溫箱中的溫度保持恒定。為了測量恒溫箱中的溫度，安裝一個(gè)溫度計(jì)來指示恒溫箱中的溫度，這個(gè)溫度就是系統(tǒng)的輸出量，或稱被控制量。操作者始終觀察溫度計(jì)的溫度，當(dāng)小于恒溫箱給定時(shí)，就增大加熱裝置的電流；相反當(dāng)大于恒溫箱給定時(shí)，就減小電流。這樣恒溫箱就能保持給定的溫度。人在這個(gè)系統(tǒng)中有以下的作用： 1．觀察恒溫箱中溫度。

2．比較恒溫箱中溫度與給定溫度的差值。

3．調(diào)節(jié)加熱電流的大小。人工控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖14精選課件ppt舉例：恒溫箱下圖是恒溫箱的人工控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。要求恒溫箱中了解了人工控制系統(tǒng)的原理，我們只要用一些設(shè)備模仿和代替人的智能，就可以把它變成自動(dòng)控制系統(tǒng)。首先用熱電偶來代替溫度計(jì)來測量溫度的值，然后用比較放大電路代替人對溫度的比較，用電機(jī)代替人手來轉(zhuǎn)動(dòng)恒溫箱的電流調(diào)節(jié)裝置。只要放大電路的極性和電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向合理選擇，就可以完成自動(dòng)控制恒溫箱溫度的工作。自動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖下圖所示。自動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖15精選課件ppt了解了人工控制系統(tǒng)的原理，我們只要用一些設(shè)備模仿和代替人的智二）信息論（informatics）1、信息論的基本思想信息論是一門研究信息傳輸和信息處理一般規(guī)律的學(xué)科。信息論起源于通訊理論，是美國科學(xué)家申農(nóng)（Shannon）在1948年創(chuàng)立的。信息論的基本思想和方法完全撇開了物質(zhì)、能量等各種具體客觀形態(tài)，而把任何通訊和控制系統(tǒng)都看作是一個(gè)信息的傳輸和加工處理系統(tǒng)，把系統(tǒng)有目的運(yùn)動(dòng)抽象為信息變換過程，通過系統(tǒng)內(nèi)部的信息交流使系統(tǒng)維持正常的有目的的運(yùn)動(dòng)。所有系統(tǒng)，在信息論的框架中，是一個(gè)進(jìn)行信息變換和信息處理的機(jī)構(gòu)。16精選課件ppt二）信息論（informatics）1、信息論的基本思想16人們根據(jù)不同的研究內(nèi)容，把信息論分成三種不同的類型。

狹義信息論：即申農(nóng)信息論。主要研究消息的信息量、信道（傳輸消息的通道）容量以及消息的編碼問題。

一般信息論：主要研究通訊問題，但還包括噪聲理論、信號濾波與預(yù)測、調(diào)制、信息處理等問題。

廣義信息論：不僅包括前兩項(xiàng)的研究內(nèi)容，而且包括所有與信息有關(guān)的領(lǐng)域。

17精選課件ppt人們根據(jù)不同的研究內(nèi)容，把信息論分成三種不同的類型。172、什么是信息申農(nóng)對信息的定義：不確定性的減少即：信息量是把某種不確定性趨向于確定的一種度量，信息量的大小取決于消息的不確定減少程度，不確定減少程度越大，則信息量越大；不確定減少程度小則信息量越少。消息與信息：消息是信息的攜帶者，但并非每條消息都帶有信息，或帶有同等信息量的信息。例：到會場找人消息A：某人在會場里消息B：某人在會場的偶數(shù)排顯然，對找到該人這一目的來說，消息B所含的信息量比消息A大，因?yàn)橄更容易減少不確定性。18精選課件ppt2、什么是信息18精選課件ppt例：氣象預(yù)報(bào)甲乙“甲地晴”比“乙地晴”的不確定性來的小某一事物狀態(tài)出現(xiàn)的概率越小，其不確定性越大。某一事物狀態(tài)出現(xiàn)的概率接近于1,即預(yù)料中肯定會出現(xiàn)的事件，那它的不確定性就接近于零。19精選課件ppt例：氣象預(yù)報(bào)“甲地晴”比“乙地晴”的不確定性來的小19精3、信息的度量――信息熵設(shè)描述某一事件的消息源可能發(fā)出的消息分為x=(x１,x２…xn)而各可能消息是否會發(fā)出的概率為p１,p２,…pn，并滿足歸一性條件：

p１＋p２＋…＋pn＝1按以上概率從消息源中隨機(jī)地發(fā)送消息，形成一個(gè)消息序列。20精選課件ppt3、信息的度量――信息熵20精選課件ppt定義一：若某事件出現(xiàn)概率為p，則這一事件所具有的信息量為：

定義二：可能消息集合X的整體平均信息量稱為信息熵，簡稱為熵。公式為：21精選課件ppt定義一：若某事件出現(xiàn)概率為p，則這一事件所具有的信息量為：定思考：一場球賽，雙方勢均力敵與雙方實(shí)力懸殊，哪一種更吸引觀眾（信息量大）？22精選課件ppt思考：一場球賽，雙方勢均力敵與雙方實(shí)力懸殊，哪一種更吸引觀眾信息論研究運(yùn)用了類比方法和統(tǒng)計(jì)方法①信息論運(yùn)用了科學(xué)抽象和類比方法，將消息、信號、情報(bào)等不同領(lǐng)域中的具體概念，進(jìn)行類比，抽象出了信息概念和信息論模型。②針對信息的隨機(jī)性特點(diǎn)，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)（概率論與隨機(jī)過程），解決了信息量問題，并擴(kuò)展了信息概念，充實(shí)了語義信息、有效信息、主觀信息、相對信息、模糊信息等方面的內(nèi)容。23精選課件ppt信息論研究運(yùn)用了類比方法和統(tǒng)計(jì)方法23精選課件ppt三）一般系統(tǒng)論1、一般系統(tǒng)論的產(chǎn)生背景：本世紀(jì)初，物理學(xué)、力學(xué)、化學(xué)等已得到深入發(fā)展、學(xué)科體系已趨于完整。生物學(xué)卻仍處于一種想象，試驗(yàn)的階段。例如，生命的起源、生命的本質(zhì)等問題，就存在兩種激烈爭論的觀點(diǎn)：機(jī)械論與活力論。24精選課件ppt三）一般系統(tǒng)論24精選課件ppt機(jī)械論：認(rèn)為生物體應(yīng)像機(jī)械體一樣服從物理學(xué)、化學(xué)所闡明的各種規(guī)律，也就是說，把生命問題簡化為物理和化學(xué)問題，純粹用物理原因和化學(xué)原因來說明一切生命的生理現(xiàn)象和心理過程。所以無法說明生命體的統(tǒng)一性?；盍φ摚赫J(rèn)為不能把生命現(xiàn)象簡單地歸結(jié)為物理與化學(xué)過程，但卻用“超自然的活力”來解釋生命現(xiàn)象，認(rèn)為有機(jī)界和無機(jī)界之間有一道不可逾越的鴻溝，支配生物體的是一種超物質(zhì)力量。25精選課件ppt機(jī)械論：認(rèn)為生物體應(yīng)像機(jī)械體一樣服從物理學(xué)、化學(xué)所闡明美藉奧地利生物理論專家貝塔朗菲等人不滿于機(jī)械論和活力論的解釋，提出有有機(jī)體概念，強(qiáng)調(diào)要從整體關(guān)聯(lián)角度看問題。后來，“有機(jī)體”概念被進(jìn)一步發(fā)展為“一般系統(tǒng)論”。 現(xiàn)代系統(tǒng)論的發(fā)展有兩個(gè)主要線索：一個(gè)是從研究生物有機(jī)體角度產(chǎn)生的一般系統(tǒng)論，另一個(gè)是從研究技術(shù)工程及勞動(dòng)管理角度產(chǎn)生的系統(tǒng)工程學(xué)。26精選課件ppt美藉奧地利生物理論專家貝塔朗菲等人不滿于2、一般系統(tǒng)論的基本觀點(diǎn)系統(tǒng)的整體性系統(tǒng)的開放性系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)相關(guān)性系統(tǒng)的多級遞階性系統(tǒng)的有序性3、對系統(tǒng)方法論及系統(tǒng)方法的啟示27精選課件ppt2、一般系統(tǒng)論的基本觀點(diǎn)27精選課件ppt四）耗散結(jié)構(gòu)理論、協(xié)同學(xué)、突變論原理等新的系統(tǒng)理論及其啟示耗散結(jié)構(gòu)理論(dissipativestructuretheory)1969；比利時(shí)統(tǒng)計(jì)物理學(xué)家I.普利高津

研究遠(yuǎn)離平衡態(tài)的開放系統(tǒng)從無序到有序的演化規(guī)律的一種理論協(xié)同學(xué)(synergetics)70年代初，聯(lián)邦德國理論物理學(xué)家H.哈肯

研究協(xié)同系統(tǒng)從無序到有序的演化規(guī)律的新興綜合性學(xué)科28精選課件ppt四）耗散結(jié)構(gòu)理論、協(xié)同學(xué)、突變論原理等新的系統(tǒng)理論及其突變論(catastrophetheory)60年代末，法國數(shù)學(xué)家R.托姆

研究不連續(xù)現(xiàn)象的一個(gè)新興數(shù)學(xué)分支，也是一般形態(tài)學(xué)的一種理論，能為自然界中形態(tài)的發(fā)生和演化提供數(shù)學(xué)模型29精選課件ppt29精選課件ppt五）運(yùn)籌學(xué)

運(yùn)籌學(xué)是用數(shù)學(xué)方法研究系統(tǒng)最優(yōu)化問題的學(xué)科，運(yùn)籌學(xué)著重于發(fā)揮現(xiàn)有系統(tǒng)的效能，通過建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，求出合理運(yùn)用人力、物力和財(cái)力的最優(yōu)方案。

應(yīng)用運(yùn)籌學(xué)處理問題的一般步驟：

30精選課件ppt五）運(yùn)籌學(xué)30精選課件ppt運(yùn)籌學(xué)與系統(tǒng)工程運(yùn)籌學(xué)和系統(tǒng)工程可以看作是屬于一個(gè)領(lǐng)域中的兩個(gè)姐妹學(xué)科，都是系統(tǒng)思想方法定量化的實(shí)際應(yīng)用研究。運(yùn)籌學(xué)發(fā)展成為一個(gè)專門的數(shù)學(xué)分支，由數(shù)學(xué)家進(jìn)行專門研究，并為系統(tǒng)工程提供最重要的方法和理論基礎(chǔ)。運(yùn)籌學(xué)的目的：增加現(xiàn)有系統(tǒng)效率的分析工作，通常涉及現(xiàn)已存在系統(tǒng)的運(yùn)營情況，如工廠、市場等系統(tǒng)；以專業(yè)技術(shù)為導(dǎo)向，分析程序由下而上（戰(zhàn)術(shù)）系統(tǒng)工程：對若干可供選擇的執(zhí)行特定任務(wù)的系統(tǒng)方案進(jìn)行選擇比較；以問題狀況為導(dǎo)向，分析程序由上而下（戰(zhàn)略）31精選課件ppt運(yùn)籌學(xué)與系統(tǒng)工程31精選課件ppt三、系統(tǒng)工程的發(fā)展概況階段年代（份）重大工程實(shí)踐或事件重要理論與方法貢獻(xiàn)I1930美國發(fā)展與研究廣播電視正式提出系統(tǒng)方法（Systemsapproach）的概念1940美國實(shí)施彩電開發(fā)計(jì)劃采用系統(tǒng)方法，并取得巨大成功美國Bell電話公司開發(fā)微波通訊系統(tǒng)正式使用系統(tǒng)工程（SystemsEngineering）一詞II第二次世界大戰(zhàn)期間英、美等國的反空襲等軍事行動(dòng)產(chǎn)生軍事運(yùn)籌學(xué)（MilitaryOperationsResearch）,也即軍事系統(tǒng)工程本世紀(jì)40年代美國研制原子彈的“曼哈頓計(jì)劃”運(yùn)用SE，并推動(dòng)了其發(fā)展1945美國空軍建立蘭德（RAND）公司曾經(jīng)提出系統(tǒng)分析（Systemsanalysis）概念，強(qiáng)調(diào)了其重要性32精選課件ppt三、系統(tǒng)工程的發(fā)展概況階段年代（份）重大工程實(shí)踐或事件重要理III40年代后期到50年代初期運(yùn)籌學(xué)的廣泛運(yùn)用與發(fā)展、控制論的創(chuàng)立與應(yīng)用、電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，為SE奠定了重要的學(xué)科基礎(chǔ)IV1957H.Good和R.E.Machol發(fā)表第一部名為《系統(tǒng)工程》的著作系統(tǒng)工程學(xué)科形成的標(biāo)志1958美國研制北極星導(dǎo)彈潛艇提出PERT（網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)），這是最早的系統(tǒng)工程技術(shù)之一。1965R.E.Machol編著《系統(tǒng)工程手冊》表明系統(tǒng)工程的實(shí)用化和規(guī)范化美國自動(dòng)控制學(xué)家L.A.Zedeh提出“模糊集合”概念為現(xiàn)代SE奠定了重要的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)1961-1972美國實(shí)施“阿波羅”登月計(jì)劃使用了多種SE方法，其成功極大地提高了SE的地位33精選課件pptIII40年代后期到50年代初期運(yùn)籌學(xué)的廣泛運(yùn)用與發(fā)展、控制IV1957H.Good和R.E.Machol發(fā)表第一部名為《系統(tǒng)工程》的著作系統(tǒng)工程學(xué)科形成的標(biāo)志1958美國研制北極星導(dǎo)彈潛艇提出PERT（網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)），這是最早的系統(tǒng)工程技術(shù)之一。1965R.E.Machol編著《系統(tǒng)工程手冊》表明系統(tǒng)工程的實(shí)用化和規(guī)范化美國自動(dòng)控制學(xué)家L.A.Zedeh提出“模糊集合”概念為現(xiàn)代SE奠定了重要的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)1961-1972美國實(shí)施“阿波羅”登月計(jì)劃使用了多種SE方法，其成功極大地提高了SE的地位V1972國際應(yīng)用系統(tǒng)分析研究所（IIASA）在維也納成立SE的應(yīng)用開始從工程領(lǐng)域進(jìn)入到社會經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，并發(fā)展到了一個(gè)重要的新階段。70年代SE的廣泛應(yīng)用在國際上達(dá)到高潮VI80年代SE在國際上穩(wěn)定發(fā)展、在中國的研究與應(yīng)用達(dá)到高潮34精選課件pptIV1957H.Good和R.E.Machol發(fā)表第一部名四、系統(tǒng)工程在中國的發(fā)展及應(yīng)用

上世紀(jì)50至60年代，我國的一些研究機(jī)構(gòu)和著名學(xué)者為SE的研究與應(yīng)用作了理論上的探討、應(yīng)用上的償試和技術(shù)方法上的準(zhǔn)備。其主要標(biāo)志和集中代表是錢學(xué)森的《工程控制論》、華羅庚的《統(tǒng)籌法》和許國志的《運(yùn)籌學(xué)》。我國大規(guī)模地研究與應(yīng)用SE是從70年代末、80年代初開始的。

35精選課件ppt四、系統(tǒng)工程在中國的發(fā)展及應(yīng)用上世紀(jì)50至60年代，1978年9月27日，錢學(xué)森、許國志、王壽云在《文匯報(bào)》發(fā)表題為“組織管理的技術(shù)——系統(tǒng)工程”的長篇文章；

從1978年起，西安交大、天津大學(xué)、清華大學(xué)、華中理工大學(xué)、大連理工大學(xué)等國內(nèi)著名大學(xué)開始招收了第一批SE專業(yè)碩士研究生；

1980年11月，中國系統(tǒng)工程學(xué)會在北京成立；

1980年10月至1981年1月，中國科協(xié)、中央電視臺會同中國系統(tǒng)工程學(xué)會、中國自動(dòng)化學(xué)會聯(lián)合舉辦“系統(tǒng)工程電視普及講座（45講）”，取得了良好的社會效果。36精選課件ppt1978年9月27日，錢學(xué)森、許國志、王壽云在《文70年代末以來，應(yīng)用SE理論和方法來研究與解決我國的重大現(xiàn)實(shí)問題，在許多領(lǐng)域和方面取得了較好的效果，如：人口問題的定量研究及應(yīng)用（始于1978年）、2000年中國的研究(1983至1985年）、全國和地區(qū)能源規(guī)劃（始于1980年）、全國人才和教育規(guī)劃（始于1983年）、農(nóng)業(yè)系統(tǒng)工程（始于1980年）、區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略（始于1982年）、投入產(chǎn)出表的應(yīng)用（始于60年代和1976年）、軍事系統(tǒng)工程（始于1978年）、水資源的開發(fā)利用（始于1978年）等。90年代以來，系統(tǒng)工程在與企業(yè)發(fā)展結(jié)合、與現(xiàn)代信息技術(shù)結(jié)合、與實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略結(jié)合、與思維科學(xué)結(jié)合等方面已具有初步結(jié)果和強(qiáng)勁勢頭。37精選課件ppt70年代末以來，應(yīng)用SE理論和方法來研究與解決我第一章:系統(tǒng)工程概述第二節(jié)系統(tǒng)工程的研究對象一.系統(tǒng)的概念

1.系統(tǒng)的定義：系統(tǒng)是由兩個(gè)以上相互聯(lián)系的要素所構(gòu)成，且具有特定功能、結(jié)構(gòu)、環(huán)境的整體。38精選課件ppt第一章:系統(tǒng)工程概述第二節(jié)系統(tǒng)工程的研究對象一.系統(tǒng)的

S1

S2

S4

S3

系統(tǒng)輸入

系統(tǒng)輸出

S1，S2，S3，S4——系統(tǒng)部件

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)周界

系統(tǒng)環(huán)境

系統(tǒng)的基本概念圖39精選課件pptS1S2S4S3系統(tǒng)輸入系統(tǒng)輸出S1，S2，S40精選課件ppt40精選課件ppt

原材料

生產(chǎn)車間

辦公室

成品庫

商品銷售系統(tǒng)

社會供應(yīng)系統(tǒng)

物質(zhì)流

信息流

指令流

工廠生產(chǎn)系統(tǒng)

成品輸出

原材料等輸入

外界社會系統(tǒng)環(huán)境

41精選課件ppt原材料生產(chǎn)車間辦公室成品庫商品銷售系統(tǒng)社會供應(yīng)2.系統(tǒng)的屬性：整體性–如：拿破侖的系統(tǒng)思想–三個(gè)和尚沒水吃1+1＜2–三個(gè)臭皮匠，勝過諸葛亮1+1＞2–田忌賽馬關(guān)聯(lián)性–要素之間存在復(fù)雜的相互關(guān)系，要素之間的聯(lián)系不是簡單的疊加，而是以一定的組織形式結(jié)合。–系統(tǒng)結(jié)構(gòu)決定系統(tǒng)工程環(huán)境適應(yīng)性–系統(tǒng)不能脫離環(huán)境而存在；–系統(tǒng)要適應(yīng)環(huán)境，并可以對環(huán)境產(chǎn)生影響。42精選課件ppt2.系統(tǒng)的屬性：42精選課件ppt集合性–系統(tǒng)是由若干可以相互區(qū)別的要素組成，這些要素可以是實(shí)體也可以是非實(shí)體。–制造系統(tǒng)={工作機(jī)，操作者，工具，圖紙...};–工廠={設(shè)備，原材料，經(jīng)營，人員...}.目的性–目的性是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)，它決定了系統(tǒng)的基本功能；–系統(tǒng)的目的是通過實(shí)現(xiàn)一系列的目標(biāo)來實(shí)現(xiàn)的。這些目標(biāo)有時(shí)可能是矛盾的，但要在整體上達(dá)到協(xié)調(diào)；–系統(tǒng)的目標(biāo)是通過一系列功能來實(shí)現(xiàn)的，而功能是通過同時(shí)或順次完成一系列任務(wù)來達(dá)到的。–如：建造房屋層次性–系統(tǒng)要素作為一個(gè)整體有一定的層次結(jié)構(gòu)；–人類社會系統(tǒng)：階級，管理的層次等。–如：教育系統(tǒng)43精選課件ppt集合性43精選課件ppt下面，我們來看一個(gè)實(shí)例： 城市交通綜合系統(tǒng)

城市交通綜合系統(tǒng)是一個(gè)龐大的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，它本身的狀態(tài)是隨時(shí)間變化而變化的。其結(jié)構(gòu)如下圖所示：

城市交通綜合系統(tǒng)

交通環(huán)境條件

道路交通條件路段交通系統(tǒng)路口交通系統(tǒng)交通設(shè)施系統(tǒng)行人交通系統(tǒng)公共交通系統(tǒng)交通管理系統(tǒng)公共場所分布居民住宅分布公交站點(diǎn)分布停車場分布企事業(yè)單位分布第三產(chǎn)業(yè)網(wǎng)點(diǎn)分布44精選課件ppt下面，我們來看一個(gè)實(shí)例：城市交通綜合系統(tǒng)交通環(huán)境條件道路二.SE的研究對象是大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)

該類系統(tǒng)的主要特點(diǎn)有：規(guī)模龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、屬性及目標(biāo)多樣、一般為人-機(jī)系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)性突出等。45精選課件ppt二.SE的研究對象是大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)45精選課件ppt

三.系統(tǒng)的類型

自然系統(tǒng)與人造系統(tǒng)實(shí)體系統(tǒng)與概念系統(tǒng)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)與靜態(tài)系統(tǒng)封閉系統(tǒng)與開放系統(tǒng)主要明確SE研究什么樣的系統(tǒng)問題46精選課件ppt自然系統(tǒng)與人造系統(tǒng)46精選課件ppt管理系統(tǒng)問題舉例國家政策市場研究技術(shù)經(jīng)濟(jì)預(yù)測競爭狀況企業(yè)能力資金來源資源條件社會需求生產(chǎn)可能生產(chǎn)組織與控制物、財(cái)、人、信息生產(chǎn)控制庫存控制質(zhì)量控制成本控制資金回收產(chǎn)品銷售服務(wù)調(diào)查經(jīng)營目標(biāo)產(chǎn)品開發(fā)經(jīng)營計(jì)劃生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備技術(shù)文件勞動(dòng)力勞動(dòng)手段勞動(dòng)對象環(huán)境分析經(jīng)營決策與計(jì)劃投入轉(zhuǎn)換產(chǎn)出圖1—1工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)過程示意圖

47精選課件ppt管理系統(tǒng)問題舉例國家政策市場研究技術(shù)經(jīng)濟(jì)預(yù)測競爭狀況企業(yè)能力

第三節(jié)SE的內(nèi)容與特點(diǎn)

所謂SE，是用來開發(fā)、運(yùn)行、革新一個(gè)大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)所需思想、程序、方法的總和（或總稱）。

SE強(qiáng)調(diào)以下基本觀點(diǎn)：

(1)整體性和系統(tǒng)化觀點(diǎn)（前提）(2)總體最優(yōu)或平衡協(xié)調(diào)觀點(diǎn)（目的）(3)多種方法綜合運(yùn)用的觀點(diǎn)（手段）(4)問題導(dǎo)向及反饋控制觀點(diǎn)（保障）48精選課件ppt第三節(jié)SE的內(nèi)容與特點(diǎn)所謂S系統(tǒng)工程案例丁渭修宮都江堰水利工程阿斯旺(Aswan)大壩阿波羅登月計(jì)劃49精選課件ppt系統(tǒng)工程案例49精選課件ppt?北宋末年皇城失火，一夜之間皇城變成斷壁殘?jiān)?皇帝詔令大臣丁渭組織民工限期修復(fù)燒毀的宮殿。?背景資料：–北宋：公元960～1127年；–皇宮位于河南開封，近汴河。丁渭修宮50精選課件ppt?北宋末年皇城失火，一夜之間皇城變成斷壁殘?jiān)?；丁渭修宮50當(dāng)時(shí)，使丁渭頭痛的三個(gè)主要問題是：1.京城內(nèi)燒磚無土，2.大量建筑材料很難運(yùn)進(jìn)城內(nèi)，3.清墟時(shí)無處堆放大量的建筑垃圾。如何在規(guī)定時(shí)間內(nèi)按圣旨完成皇宮修復(fù)任務(wù)，做到又快又好呢？丁渭經(jīng)過反復(fù)思考，終于想出了一個(gè)巧妙的施工方案，不但提前完成了這項(xiàng)修筑工程，而且“省費(fèi)以億萬計(jì)”——節(jié)省了大量金銀。丁渭修宮51精選課件ppt當(dāng)時(shí)，使丁渭頭痛的三個(gè)主要問題是：丁渭修宮51精選課件ppt丁渭修宮一舉三得52精選課件ppt丁渭修宮一舉三得52精選課件ppt背景：岷江是長江上游的一條較大的支流，發(fā)源于四川北部高山地區(qū)。每年春夏季節(jié)山洪暴發(fā)，江水奔騰而下，從灌縣進(jìn)入成都平原，由于河道狹窄，古時(shí)常常引起洪災(zāi)。洪水一退，又是沙石千里。灌縣岷江東岸的玉壘山又阻礙江水東流，造成東旱西澇，東部地區(qū)土地干裂，民不聊生。秦昭襄王五十一年(公元前256年)，李冰任蜀郡太守(太守相當(dāng)于現(xiàn)在的專員或大于專員，小于省長)，他為民造福，主持修建了著名的都江堰水利工程，排除洪災(zāi)之患。都江堰工程53精選課件ppt背景：都江堰工程53精選課件ppt岷江內(nèi)江外江都江堰市54精選課件ppt岷江內(nèi)外都江堰市54精選課件ppt都江堰工程55精選課件ppt都江堰工程55精選課件ppt56精選課件ppt56精選課件ppt思考1．作為一項(xiàng)系統(tǒng)工程，魚嘴、飛沙堰和寶瓶口是都江堰渠首工程的三大主體工程，請你利用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能相關(guān)規(guī)律來說明這三者是如何協(xié)作，從而起到清除泥沙和防御洪水的作用的？2．在當(dāng)代，很多水利工程都采用攔江修建大壩的方式來調(diào)配江水，可是都江堰卻沒有攔斷江水，只是在岷江中修建了一座像魚一樣的大堤，既起到了大壩和水閘所具有的作用，又沒有任何人為因素干涉，從而保持了這一方水土的自然天成。兩千多年來，都江堰沒有對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生一絲負(fù)面影響，卻給予了蜀地萬民長久的安康富足。請你說說系統(tǒng)的開放性原理在這項(xiàng)工程中得到的體現(xiàn)。57精選課件ppt思考1．作為一項(xiàng)系統(tǒng)工程，魚嘴、飛沙堰和寶瓶口是都江堰渠首答案要點(diǎn)1、（1）系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能相互聯(lián)系原理。（2）都江堰的魚嘴、飛沙堰和寶瓶口具有不同的結(jié)構(gòu)，因此表現(xiàn)出來的功能也不具相同，三者相輔相成，從首部、中后部、尾部對水量和沙石量進(jìn)行調(diào)節(jié)，共同實(shí)現(xiàn)這個(gè)水利工程的最終目的。2、（1）系統(tǒng)必須保持開放，不斷與外界環(huán)境交換物質(zhì)、能量、信息，從而保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性并不斷地發(fā)展演化，封閉的系統(tǒng)是不存在的，也必將走向滅亡。（2）魚嘴把岷江分為內(nèi)、外二江，根據(jù)季節(jié)變化來調(diào)整兩江的流量，使得兩江在不斷平衡中達(dá)到穩(wěn)定；當(dāng)江水通過魚嘴進(jìn)入內(nèi)江時(shí)，如果內(nèi)江水量過大時(shí)，洪水就會翻越飛沙堰，通過外江排走，帶走多余沙石，實(shí)現(xiàn)內(nèi)、外二江物質(zhì)、能量的交換，使得內(nèi)江系統(tǒng)的穩(wěn)定；當(dāng)江水到達(dá)寶瓶口時(shí)，若內(nèi)江流量較大，洪水就通不過狹窄的寶瓶口，多余的岷江水被拒之門外，迅速回流入外江，再次與外江進(jìn)行能量的交換。由此可見，整個(gè)都江堰工程是個(gè)開放的系統(tǒng)工程，內(nèi)、外江之間不斷地進(jìn)行各自所需物質(zhì)、能量的交換和調(diào)整，從而保證整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定發(fā)展。58精選課件ppt答案要點(diǎn)1、（1）系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能相互聯(lián)系原理。58精選課世界上的諸多水利工程水利工程作為一項(xiàng)重大的系統(tǒng)工程，并非只是簡簡單單的主體工程建設(shè)的問題，要考慮到周邊的生態(tài)環(huán)境、地形等眾多因素，因此，人們對此都抱著非常謹(jǐn)慎的態(tài)度。 興建一個(gè)良好的水利工程將是一項(xiàng)功在當(dāng)代、利在千秋的大事情，以都江堰為例，兩千多年來，它促進(jìn)了整個(gè)成都平原生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展和社會經(jīng)濟(jì)效益的提高。59精選課件ppt世界上的諸多水利工程水利工程作為一項(xiàng)重大的系統(tǒng)工程，并非與此相反，世界上不乏有很多工程完工之后卻帶來了很多意想不到的災(zāi)難。20世紀(jì)30年代，美國人建造了巨大的胡佛水壩和米德湖水庫，然而水庫建成后三年間，這個(gè)歷史上從沒有地震記錄的地區(qū)發(fā)生了數(shù)百次小地震。20世紀(jì)60年代初，印度人為向孟買及其周邊地區(qū)提供充足的水源，修建了弋伊納水庫，但建成一年后，水庫儲水的重量導(dǎo)致下面的巖層內(nèi)應(yīng)力升高，地震便開始在這個(gè)歷史上無地震的區(qū)域頻繁發(fā)生，并于1967年12月10日，造成177人死亡、2300余人受傷的慘劇。20世紀(jì)70年代初，埃及的阿斯旺水壩竣工，雖然這座水壩給埃及人帶來了廉價(jià)的電力，控制了水旱災(zāi)害，灌溉了農(nóng)田，但是也帶來諸多環(huán)境和生態(tài)問題。1997年，美國緬因州的Edwards壩在工作了162年后被反對者說服當(dāng)局拆除，原因是大壩破壞了大西洋鮭魚、條紋石酯和鱘魚的生存環(huán)境。60精選課件ppt與此相反，世界上不乏有很多工程完工之后卻帶來了很多意想不到的阿斯旺(Aswan)大壩?背景:大壩興建于20世紀(jì)50年代，埃及人口增長很快，年增長率達(dá)到百分之三，可利用的自然資源卻非常有限。?埃及政府希望通過修建尼羅河高壩，開發(fā)新的資源以推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。?當(dāng)時(shí)的埃及政府和水利專家們認(rèn)為，修建尼羅河高壩是一箭數(shù)雕的高明之舉：–即可控制河水泛濫，又能儲水、以便在枯水季節(jié)灌溉；–可以大幅度擴(kuò)大可灌溉的耕地面積，以適應(yīng)增長的人口；–產(chǎn)生巨大的發(fā)電能力，為工業(yè)化提供充裕而廉價(jià)的能源；–修造大壩所形成的巨大水庫及對下游水位的調(diào)節(jié)，可以發(fā)展淡水養(yǎng)殖及內(nèi)河航運(yùn)。61精選課件ppt阿斯旺(Aswan)大壩61精選課件ppt62精選課件ppt62精選課件ppt大壩建設(shè)過程?1960年破土動(dòng)工，五年后大壩合龍，1967年大壩工程正式完工。?阿斯旺大壩是當(dāng)時(shí)世界上最大的高壩工程。它高112米、長5公里，將尼羅河攔腰切斷，在高壩內(nèi)形成了一個(gè)長650公里、寬25公里的巨大水庫—納賽爾湖。?1970年，大壩內(nèi)安裝的十二部水利發(fā)電機(jī)組全部投入運(yùn)轉(zhuǎn)。63精選課件ppt大壩建設(shè)過程63精選課件ppt大壩建成后的效益?調(diào)節(jié)了下游流量，防止了洪水泛濫；?利用蓄積的水量擴(kuò)大了灌溉面積，近100萬公頃的沙漠得以被開墾成可耕地；?大壩電站每年發(fā)電80億千瓦時(shí)，解決了埃及的能源短缺問題；?可以說，當(dāng)時(shí)埃及政府修建阿斯旺大壩的預(yù)期目標(biāo)，全部實(shí)現(xiàn)了。64精選課件ppt大壩建成后的效益64精選課件ppt大壩對生態(tài)和環(huán)境的破壞?大壩工程造成了沿河流域可耕地的土質(zhì)肥力持續(xù)下降,沿尼羅河兩岸出現(xiàn)了土壤鹽堿化。–由于河水不再泛濫，不再有雨季的大量河水帶走土壤中的鹽分，而不斷的灌溉又使地下水位上升，把深層土壤內(nèi)的鹽分帶到地表，再加上灌溉水中的鹽分和各種化學(xué)殘留物的高含量，導(dǎo)致了土壤鹽堿化。?庫區(qū)水質(zhì)惡化，附近居民的健康受到危害。–庫區(qū)水的大量蒸發(fā)是水質(zhì)變化的一個(gè)重要原因；–土地肥力下降迫使農(nóng)民不得不大量使用化肥，化肥的殘留部分隨灌溉水又回流尼羅河。65精選課件ppt大壩對生態(tài)和環(huán)境的破壞65精選課件ppt大壩對生態(tài)和環(huán)境的破壞(續(xù))?河水性質(zhì)的改變使水生植物及藻類到處蔓延，不僅蒸發(fā)掉大量河水，還堵塞河道灌渠。–每年由于水生雜草的蒸騰損失的水量就達(dá)到可灌溉用水的百分之四十。?尼羅河下游的河床遭受嚴(yán)重侵蝕，尼羅河出?？谔幒０毒€內(nèi)退。–大壩建成后的十二年中，從阿斯旺到開羅，河床每年平均被侵蝕掉2厘米；–一位原埃及士兵說，他曾站過崗的燈塔現(xiàn)在已陷入海中，距離目前的海岸竟然有一到二公里之遙。66精選課件ppt大壩對生態(tài)和環(huán)境的破壞(續(xù))66精選課件ppt大壩利弊的綜合評估?阿斯旺大壩建成后陸續(xù)出現(xiàn)的生態(tài)和環(huán)境問題–有些是設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)料到、但無法避免或無力解決的；–有些是有所預(yù)料、但對其后果的嚴(yán)重性估計(jì)不足的；–還有些問題是完全沒有預(yù)料到的。?直到今天，人們?nèi)匀徽J(rèn)為，要精確地預(yù)測大壩對生態(tài)和環(huán)境的影響還是相當(dāng)困難的。?目前很多國家的公眾輿論和學(xué)者專家們往往對超大型水利設(shè)施的建設(shè)持反對或謹(jǐn)慎的態(tài)度。67精選課件ppt大壩利弊的綜合評估67精選課件ppt思考阿斯旺水壩受到的爭議頗多，不過很多人認(rèn)為盡管這項(xiàng)工程導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境的惡化，可是卻具有防止尼羅河泛濫成災(zāi)，在大旱時(shí)期提供充足的水源，為埃及供應(yīng)廉價(jià)的電力資源等等益處，利大于弊，因而不失為一項(xiàng)成功的水利工程。請你利用系統(tǒng)的目的性原理來分析一下這項(xiàng)系統(tǒng)工程的成與??？68精選課件ppt思考阿斯旺水壩受到的爭議頗多，不過很多人認(rèn)為盡管這項(xiàng)工程答案要點(diǎn)（1）系統(tǒng)的目的是多元化的有時(shí)還是沖突的。要對系統(tǒng)的不同目的進(jìn)行協(xié)調(diào)和權(quán)衡，對最初可能是自相矛盾的系統(tǒng)的目的必須歸為統(tǒng)一，讓系統(tǒng)的目標(biāo)一致起來，同時(shí)，還要對系統(tǒng)所包含的要素的目的進(jìn)行優(yōu)化。（2）建成的埃及阿斯旺水壩具有多項(xiàng)功能，通過不同功能的實(shí)現(xiàn)從而會達(dá)到不同的目的。如果從提供充足的水源、廉價(jià)的電力資源來看，它的建造是成功的；如果從改善生態(tài)環(huán)境來看，它是失敗的。這兩個(gè)目標(biāo)是有沖突的，因此有必要對系統(tǒng)的不同目的進(jìn)行協(xié)調(diào)和權(quán)衡，調(diào)整系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，對阿斯旺水壩所涉及的要素進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)目的性的統(tǒng)一，即在改善生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)上提高埃及人的生活水平，促進(jìn)埃及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。69精選課件ppt答案要點(diǎn)（1）系統(tǒng)的目的是多元化的有時(shí)還是沖突的。要對系統(tǒng)的阿波羅登月計(jì)劃:系統(tǒng)工程發(fā)展的里程碑目標(biāo)：在10年內(nèi)將人送上月球，并使其安全地返回地球經(jīng)費(fèi)：250億美元1969年7月，阿波羅飛船登上月球，標(biāo)志著系統(tǒng)工程及其在裝備研制中應(yīng)用的日趨成熟。70精選課件ppt阿波羅登月計(jì)劃:系統(tǒng)工程發(fā)展的里程碑目標(biāo)：在10年內(nèi)將人送上“阿波羅”登月計(jì)劃阿波羅計(jì)劃順利實(shí)施，是現(xiàn)代系統(tǒng)科學(xué)研究的成功典范。此項(xiàng)工程組織了2萬多個(gè)公司、120多所大學(xué)，動(dòng)用了42萬人參加，投入了300億美元的巨資，用了近10年的時(shí)間，終于實(shí)現(xiàn)了人類征服地球引力，遨游太空，登上月球探險(xiǎn)的夢想。整體阿波羅登月計(jì)劃之所以能如期完成，關(guān)鍵在于運(yùn)用系統(tǒng)方法進(jìn)行有效的組織管理。71精選課件ppt“阿波羅”登月計(jì)劃阿波羅計(jì)劃順利實(shí)施，是現(xiàn)代系統(tǒng)科學(xué)研究的成阿波羅登月中的創(chuàng)建性工作:方案的開發(fā)和選擇

詳盡而明確的研制規(guī)劃制定

總體性能指標(biāo)的控制

解決系統(tǒng)內(nèi)部接口問題系統(tǒng)分析與管理的新方法72精選課件ppt阿波羅登月中的創(chuàng)建性工作:72精選課件ppt方案開發(fā)和選擇登月方案幾十個(gè)篩選比較直接登月地球軌道交會月球軌道交會月球軌道交會方案論證計(jì)算73精選課件ppt方案開發(fā)和選擇登月方案篩選比較直接登月月球軌道交會方案系統(tǒng)總目標(biāo)

詳盡而明確的研制規(guī)劃功能分析工作分解結(jié)構(gòu)月球軌道交會方案具體化技術(shù)目標(biāo)技術(shù)活動(dòng)74精選課件ppt系統(tǒng)總目標(biāo)詳盡而明確的研制規(guī)劃功能分析月球具技術(shù)目

20次飛行試驗(yàn)詳細(xì)規(guī)劃四大系統(tǒng)運(yùn)載火箭系統(tǒng)載人飛船系統(tǒng)跟蹤和數(shù)據(jù)系統(tǒng)發(fā)射和飛行指揮系統(tǒng)六項(xiàng)輔助計(jì)劃水