系统的规划与系统工程基础.ppt

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1、12.系统的规划与系统工程基础 2.1系统的规划系统的规划2.2系统工程基础系统工程基础2.3工业工程系统的设计工业工程系统的设计2.2 系统系统的规划的规划规划规划规划的数学基础规划的数学基础产品开发的规划产品开发的规划3一、规划一、规划什么是规划？什么是规划？什么是制造规划与控制？什么是制造规划与控制？制造规划与控制系统的框架结构制造规划与控制系统的框架结构4二、规划的数学基础二、规划的数学基础线性规划模型及其解法线性规划模型及其解法目标规划基础目标规划基础整数规划基础整数规划基础动态规划基础动态规划基础层次分析层次分析人工智能与计算机仿真基础人工智能与计算机仿真基础5线性规划线性规划(L

2、P)研究两类问题研究两类问题 另一类是已有一定数量的人力、物另一类是已有一定数量的人力、物力资源，如何安排使用它们，使完成的力资源，如何安排使用它们，使完成的任务（或创造的财富、利润）最多。任务（或创造的财富、利润）最多。一类是当一项任务确定后，如何统筹一类是当一项任务确定后，如何统筹安排，尽量做到以最少的人力、物力资安排，尽量做到以最少的人力、物力资源去完成。源去完成。6 例：某一生产过程，由活动例：某一生产过程，由活动1 1和活动和活动2 2完成，生完成，生产中需要有资源产中需要有资源1 1、资源、资源2 2和资源和资源3 3，其分配关，其分配关系和单位活动的利润如下表：系和单位活动的利润

3、如下表：问：分别完成多少个活动问：分别完成多少个活动1和活动和活动2才能获得最大利才能获得最大利润，最大利润是多少？润，最大利润是多少？7 解解:设设完完成成X1个个活活动动1和和X2个个活活动动2，最最大大利利润为润为Z。Zmax=20X1+30X2 约束：约束：2X1+X2=30 3X1+3X2=60 2X1+4X2=0，X2=0图解法图解法增广矩阵法增广矩阵法8增广矩阵法增广矩阵法引进松弛变量引进松弛变量90-2 -3*0 0 021015-1 1 1 0 0 1 2 0 1 0 3 1 0 0 16-5*0 3 0 02613-1 1 1 0 0 3 0 -2 1 0 4 0 -1 0

4、 110160 0 -1/3*5/3 0 4250 1 1/3 1/3 01 0 -2/3 1/3 00 0 5/3 -4/3 1170 0 0 7/5 1/53430 1 0 3/5 -1/51 0 0 -1/5 2/50 0 1 -4/5 3/511 从表中知（4，3，3，0，0）T为最优解，略去松弛变量，得：最优解最优解最优值最优值12练习练习(125页页:14题题)用增广矩阵法求解下列线性规划问题用增广矩阵法求解下列线性规划问题:max Z=40 x1+100 x2 S.t.2x1+6x2=60 5x1+2x2=0 x2=0 13利用利用Excel求解线性规划问题求解线性规划问题举例举

5、例14三、产品开发的规划三、产品开发的规划新产品开发的特征新产品开发的特征高风险、高风险、TCS、设计人员、成本、交货期等。、设计人员、成本、交货期等。产品开发的战略产品开发的战略产品开发的规划产品开发的规划产品开发产品开发知识管理知识管理2.2 系统系统工程工程基础基础16系统定义系统定义系统系统：由元素由元素(Elements)所所组成的组成的之之复杂复杂或完整或完整的的实体实体组件组件(Components)属性属性(Attributes)(Attributes)关系关系(Relationships(Relationships)系统是为达到某一目标，而由一组关联的组件系统是为达到某一目标

6、，而由一组关联的组件相互运作相互运作每一组件的特性及行为，均会影响系统行为每一组件的特性及行为，均会影响系统行为每一组件的特性及行为，均会受到其它组件所影响每一组件的特性及行为，均会受到其它组件所影响次系统的组件也有以上的性质次系统的组件也有以上的性质单一组件不可定义为次系统单一组件不可定义为次系统17系统工程定义系统工程定义以工程以工程设计设计或分析的手段，使人或分析的手段，使人为系统为系统能能顺畅顺畅运作并达到人类所需运作并达到人类所需专业技术专业技术经济经济、生产生产、政治、政治、社会社会等因素等因素目的：目的：提高产品竞争力提高产品竞争力产品定义产品定义及及系统系统需求需求尽量尽量符合

7、符合顾客顾客需求需求以生命周期概念强调组件与系统之关系以生命周期概念强调组件与系统之关系整合相关之专业共为系统工程，同步运作整合相关之专业共为系统工程，同步运作建立项目系统，以确保产品由开发到报废回收均能建立项目系统，以确保产品由开发到报废回收均能循序的推展循序的推展18系统工程管理定义系统工程管理定义整合技术性与管理性的程序与活动，包括：整合技术性与管理性的程序与活动，包括：彻底的循系统定义、综合分析、设计、测试彻底的循系统定义、综合分析、设计、测试及评鉴等、反复性的工程运作程序，将运用及评鉴等、反复性的工程运作程序，将运用需求转化为系统功能参数与形态的描述。需求转化为系统功能参数与形态的描

8、述。整合相关的技术参数，确保所有物理性、功整合相关的技术参数，确保所有物理性、功能性及计划性的各项接口，相互配合，达成能性及计划性的各项接口，相互配合，达成系统定义与设计的最佳化系统定义与设计的最佳化整合可靠度、维护度、安全度、妥善率、人整合可靠度、维护度、安全度、妥善率、人因因素及其它专业事项，融合运用到整体系因因素及其它专业事项，融合运用到整体系统上，以满足任务需求成本、时程及技术性统上，以满足任务需求成本、时程及技术性能目标能目标19产品系统研发程序产品系统研发程序1.1.概念设计阶段概念设计阶段(Concept Exploration Phase)Concept Exploration

9、 Phase)探讨前瞻性系统概念及确定系统功能需求，寻求以探讨前瞻性系统概念及确定系统功能需求，寻求以最低成本及最短时程达成任务目标最低成本及最短时程达成任务目标2.2.设计验证阶段设计验证阶段(Demonstration/Validation Phase)Demonstration/Validation Phase)完成系统所有的设计研发及验证，及配合生产所需完成系统所有的设计研发及验证，及配合生产所需之装备开发，以及后续维修相关作业之规划之装备开发，以及后续维修相关作业之规划3.3.全型开发阶段全型开发阶段(Full Scale Development Phase)Full Scale D

10、evelopment Phase)完成系统所有的设计研发及验证，及配合生产所需完成系统所有的设计研发及验证，及配合生产所需之装备开发，以及后续维修相关作业之规划之装备开发，以及后续维修相关作业之规划4.4.生产阶段生产阶段(Production Phase)Production Phase)维持品质，确保可靠度。强化管理以降低成本维持品质，确保可靠度。强化管理以降低成本20概念设计工作内容概念设计工作内容任务目标任务目标概念设计概念设计第一阶段里程碑第一阶段里程碑 时程时程工作项目工作项目XX年度年度XX年度年度核派计划主持人工作计划书提报分项工作或合约订定预算合约奉核概念设计平行探讨生命周期

11、预算成本、时程、性能评估第一阶段目标评估初期数据输入：初期数据输入：奠基研究项目奉准特案项目研发项目指导任务需求性能分析其它数据获得研讨阶段完成输出：研发测试总计划提报后续设计验证工作计划工作分工及合约商选择评估结果确定系统功能需求21设计验证工作内容设计验证工作内容第一阶段里程碑设计验证第二阶段里程碑 时程时程工作项目工作项目XX年度年度XX年度年度平行研发方案生命周期成本分析/确定成本设计目标整体后勤支持方案计划系统、分系统规格订定研发测试总计划修订关键项目评估及风险管理阶段数据输入：阶段数据输入：第一阶段评估结果研发策略系统概念测试总计划工作计划阶段完成输出：阶段完成输出：确立系统/分系

12、统基本型态规格研发策略评估采用有效方案消除不确定之相关问题确定更精确预算需求修订研发测试总计划验证确定关键风险项目平行研发项目择优定案提报全型开发工作计划22全型开发工作内容全型开发工作内容第二阶段里程碑全型开发第三阶段里程碑 时程时程工作项目工作项目XX年度年度XX年度年度系统运用构想计划工程研发试验/改进雏形试验/改进先导生产/验证评估量产/产品接收测试可靠度工作计划生产整备工作计划整体后勤支持及维修计划阶段数据输入：阶段数据输入：系统/分系统设计审查文件研发策略研发测试总计划风险评估整体后勤支持规划阶段完成输出：阶段完成输出：产品基线文件生产设备确认生产核定生产规划修订维修人员训练第三阶

13、段评估结果及文件整理23生产销售工作内容生产销售工作内容第三阶段里程碑生产销售终结时程时程工作项目工作项目XX年度年度XX年度年度生产销售及系统运作管理次一代产品改进开发品质检测及汰除阶段数据输入：阶段数据输入：产品基线文件生产设备销售规划整体后勤规划24系统工程管理系统工程管理系统工程管理系统工程管理 为有效整合所有设计参数及工程特性，以系为有效整合所有设计参数及工程特性，以系统化之工程程序运作，将构想需求转化，完成产统化之工程程序运作，将构想需求转化，完成产品系统，并满足任务功能及时程、预算限制下之品系统，并满足任务功能及时程、预算限制下之目标需求。目标需求。25系统工程管理计划内涵系统工

14、程管理计划内涵系统工程管理计划(SEMP)第一部份系统工程管理第二部份系统工程程序第三部份专业工程整合功能分析功能分析组合设计评估及决策评估及决策系统描述其它任务及限制权限及责任资源分配管理程序文件及规范评估设计接口整合工程决策计划保证形态管理系统分工架构人员及训练绩效评估时程图/里程碑其它可靠度维护度易制性整体后勤支持分析及模拟质量保证系统安全标准化电磁相容系统有效性人因工程价值工程防蚀工程材料及程序其它系统需求系统需求26系统需求定义系统需求定义使用需求使用需求制造需求制造需求测试需求测试需求维护需求维护需求环保需求环保需求功能分析功能分析组织架构组织架构限制限制條件條件择优分析及评估择优

15、分析及评估決策決策产品定义及说明产品定义及说明规规格格研研发发A.系统规范系统规范B.研发规范研发规范C.产品规范产品规范D.制程规范制程规范E.料件规范料件规范决策评估标准：决策评估标准：1.效益准则效益准则2.经费与时程经费与时程3.技术及设备技术及设备27系统功能定义系统功能定义功能认定功能认定性能需求性能需求时程需求分析时程需求分析功能流程方块图功能流程方块图需求规格配置需求规格配置时程作业管制表时程作业管制表1.确定系统功能及其确定系统功能及其流程，确保达成计流程，确保达成计划目标划目标/系统需求系统需求2.确定基本设计及推确定基本设计及推展系统之工程接口展系统之工程接口1.定义各项

16、系统功能定义各项系统功能需求及其限制条件需求及其限制条件2.系统各主要元素包系统各主要元素包括：括：系统装备需求系统装备需求设施工程需求设施工程需求人员及训练需求人员及训练需求技术数据需求技术数据需求计算机软件需求计算机软件需求每每一一功功能能及及需需求求其其研研发发时时程程必必须须要要符符合合计计划划目目标标，各各关关键键项项目目尤尤须须查查核核确确定定 如如 期期 达达 成成。28择优评估择优评估(一一)(Trade-Off Study)目的：目的：确定选用或放弃某项设计或观念确定选用或放弃某项设计或观念对不确定之项目要求再做分析研究对不确定之项目要求再做分析研究必需执行之大风险项目建议采

17、用备份措施必需执行之大风险项目建议采用备份措施受限于技术、时程或预算无法执行的项目，建议采受限于技术、时程或预算无法执行的项目，建议采取延后或终止措施取延后或终止措施执行工作：执行工作：确立目标需求及比较参数确立目标需求及比较参数构想方案分析数据基线一致而完整构想方案分析数据基线一致而完整经由比较分析以确定最佳方案经由比较分析以确定最佳方案29择优评估择优评估(二二)(Trade-Off Study)构想方案方案方案参数参数ABCDE比比较较参参数数比较数据30系统建模与优化系统建模与优化系统的建模系统的建模表达系统的模型：物理模型、图解模型、数表达系统的模型：物理模型、图解模型、数学模型、仿

18、真模型学模型、仿真模型目标函数目标函数系统的优化系统的优化优化方法：极值法、优化方法：极值法、数学规划法数学规划法、最大原理、最大原理、网络理论等。网络理论等。决策准则：最优准则、满意准则、一致性准决策准则：最优准则、满意准则、一致性准则。则。31系统设计的基本方法系统设计的基本方法归纳设计法归纳设计法演绎设计法演绎设计法创造性求解设计法创造性求解设计法322.3工业工程系统的设计工业工程系统的设计IE系统的组成系统的组成人活动系统人活动系统管理控制系统管理控制系统公用服务系统公用服务系统IE系统的设计系统的设计33思考题思考题1.何谓系统？系统工程？系统工程管理？请详何谓系统？系统工程？系统工程管理？请详述其间之差异。述其间之差异。2.何谓择优评估何谓择优评估(Trade-off Study)？详述择优？详述择优评估之工作内容及其将达到什么样之结果？评估之工作内容及其将达到什么样之结果？3.在产品开发中，如何才能达成最佳化的整合在产品开发中，如何才能达成最佳化的整合及管理？及管理？4.工业工程设计什么系统工业工程设计什么系统?它包括哪些子系统它包括哪些子系统?