第二章-系统及系统工程:系统及系统思维-系统工程及其方法论-企业系统及企业系统工程课件.ppt
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1、第二章第二章 系统及系统工程系统及系统工程 系统及系统思维系统及系统思维 系统工程及其方法论系统工程及其方法论 企业系统及企业系统工程企业系统及企业系统工程2023/5/271华罗庚先生的泡茶问题华罗庚先生的泡茶问题“想泡壶茶喝。当时的情况是:开水没有,水壶要洗,茶壶、茶杯要洗,火已生了,茶叶也有了,怎么办?”2023/5/272泡茶问题泡茶问题问题描述问题描述目标:目标:喝到一碗清新的热茶。条件:条件:已有一个水壶、茶壶、茶杯、一包好茶叶、一个燃着的火炉、可用的凉水水源。约束要求:约束要求:以最节约资源的方式实现该目标。系统工程的任务:系统工程的任务:为解决喝茶问题设计一个行动计划系统。20
2、23/5/273泡茶问题泡茶问题资源需求分析资源需求分析在这个泡茶问题上,不涉及资金,所需的资源包括:凉水、水壶、茶壶、茶杯、茶叶、火炉。这些资源目前都已齐备,并且假设除人外没有限制。假设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。因此,一旦装有一定量水的水壶放到火上,其消耗的能源也是确定的。茶叶的使用量也是有定额的。2023/5/274泡茶问题泡茶问题 在泡茶问题中,唯一涉及的节约问题就是在泡茶问题中,唯一涉及的节约问题就是时时间的节约间的节约。因此,系统工程的任务就是设计一个。因此,系统工程的任务就是设计一个解决泡茶问题的行动方案,要求合理安排各道工解决泡茶
3、问题的行动方案,要求合理安排各道工序,最大限度节约时间。序,最大限度节约时间。具体步骤: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先后关系4.提出不同的行动方案5.计算每种方案所需的总时间6.选择最优方案2023/5/275泡茶问题泡茶问题泡茶所涉及的工序列表泡茶所涉及的工序列表序号序号名称名称紧前工序紧前工序工序时间工序时间(分分)1洗水壶洗水壶无无12灌凉水灌凉水10.53放水壶放水壶20.34等水开等水开3155洗茶壶、茶杯洗茶壶、茶杯无无16放茶叶放茶叶617泡茶泡茶4、62.28喝茶喝茶72023/5/276洗水壶洗水壶灌凉水灌凉水放水壶放水壶洗茶
4、壶、茶杯洗茶壶、茶杯泡茶泡茶放茶叶放茶叶等水开等水开喝茶喝茶丙:丙:洗水壶洗水壶洗茶壶、茶杯洗茶壶、茶杯放茶叶放茶叶灌凉水灌凉水等水开等水开放水壶放水壶泡茶泡茶喝茶喝茶乙:乙:洗水壶洗水壶灌凉水灌凉水放水壶放水壶等水开等水开泡茶泡茶洗茶壶、茶杯洗茶壶、茶杯放茶叶放茶叶1甲:甲:泡茶问题泡茶问题喝茶喝茶0.50.315112.212.210.50.315110.50.315112.2根据日常经验,对以上泡茶问题提出以下三种备选方案:根据日常经验,对以上泡茶问题提出以下三种备选方案:2023/5/277泡茶问题泡茶问题方案分析甲方案总时间=1+0.5+0.3+15+1+1+2.2=21乙方案总时间
5、=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。现实生活中,决策者有可能不选择丙。现实生活中,决策者有可能不选择丙。2023/5/278 系统工程就是以大规模复杂系统,特别是以管理系统为研究对象,在系统理论、管理科学以及运筹学等学科基础上形成的一门交叉学科。通过本章学习,掌握分析与解决各种现实管理问题的基本思想、程序和方法步骤。系统的思维能力与系统的做事能力系统的思维能力与系统的做事能力2023/5/279第一节系统及系统思维第一节系统及系统思维一、系统的概念一、系统的概念 系统(系统(Systems)是由)是由相
6、互关联相互关联的的多个元素多个元素(Elements)集合而成并具有集合而成并具有特定功能特定功能的有机整体(钱的有机整体(钱学森)。学森)。如一件产品、一个企业、一个国家乃至地球都可以称为系统。“系统”的概念实际上描述了客观事物的存在方式。人类认识客观事物的过程,就是系统思想不断发展的过程,共经历了三个阶段:“只见森林”阶段(朴素的系统思想)“只见树木”阶段“既见森林,又见树木”阶段(科学的系统思想)。2023/5/2710第一节系统及系统思维第一节系统及系统思维二、系统的特性二、系统的特性1、目的性目的性区分不同系统;系统存在的必要性前提;往往不是单一的。2、集合性集合性至少由两个或两个以
7、上元素集合而成。3、结构性结构性各个要素不是简单堆积,要素之间必须相互作用和联系,形成一定的结构。4、整体性整体性构成系统的各要素根据系统的整体目标,相互协调存在于一个整体之中。系统的任一要素发生故障或变化,都会影响其他要素以及整体系统的功能。一个好的系统的整体功能大于组成系统的各个要素功能之和,即1+12。一个不好的系统即使单个要素的功能良好,仍然不能具有良好的整体功能。2023/5/27112023/5/27122023/5/2713第一节系统及系统思维第一节系统及系统思维二、系统的特性二、系统的特性5、环境适应性环境适应性环境的发展变化会影响系统的要素结构和功能的变化。“一方水土养一方人
8、一方水土养一方人”、“近朱者赤、近墨者黑近朱者赤、近墨者黑”。系统的变化也可以影响和改变外部环境。企业向环境排泄废物,造成环境污染,反过来也会威胁企业自身的生存与发展。系统必须适应环境的发展变化,即“适者生存”。2023/5/2714第一节系统及系统思维第一节系统及系统思维三、系统的分类三、系统的分类1、按系统的形成是否有人参与划分、按系统的形成是否有人参与划分 自然系统:自然系统:由自然物形成的系统,如生态系统、水循环系统等。人造系统:人造系统:为了达到人类某种目的而由人类设计和建造的系统。例如企业系统、交通系统、教育系统等。2、按系统的抽象程度划分、按系统的抽象程度划分 实体系统:实体系统
9、:由一些实物和有形部件构成的系统。例如生物系统、地球系统等。概念系统:概念系统:由一些思想、概念、原理、原则、制度、政策等非实物组成的系统。包括哲学、政治、道德、科学体系等。2023/5/2715第一节系统及系统思维第一节系统及系统思维三、系统的分类三、系统的分类3、按所处的状态划分、按所处的状态划分 静态系统:静态系统:系统的要素基本基本不随时间的变化而变化的系统。例如江河上的桥梁。动态系统:动态系统:系统的要素随时间的变化而变化的系统。4、按与环境的关系划分、按与环境的关系划分 封闭系统:封闭系统:与环境很少发生物质、能量、信息等交换的系统。例如在一个密闭、绝热的容器中发生的化学反应。开放
10、系统:开放系统:与环境经常发生能量、物质、信息交换的系统。2023/5/2716第一节系统及系统思维第一节系统及系统思维三、系统的分类三、系统的分类5、按组成系统的子系统种类以及它们之间关联关系的复杂、按组成系统的子系统种类以及它们之间关联关系的复杂程度划分程度划分 小系统小系统 系系 中系统中系统 统统 大系统大系统 简单巨系统简单巨系统 巨巨 系系 统统 (钱学森)(钱学森)复杂巨系统复杂巨系统开放的开放的复杂巨系统复杂巨系统2023/5/2717第一节系统及系统思维第一节系统及系统思维四、系统思维四、系统思维思维是解决问题的一种心理过程,思维方法对解决问题的效率和效果起决定作用。系统思维
11、的核心就是把研究对象看作由两个或两个以上由有机联系、相互作用的要素所组成的、具有特定结构和功能的整体。既要注意整体中各部分的相互联系和相互制约关系,又要注意各部分之间的协调配合,服从整体最优的要求。系统思维反对孤立地、片面地、静止地研究和分析问题。系统思维反对孤立地、片面地、静止地研究和分析问题。“中医与西医中医与西医”2023/5/2718第一节系统及系统思维第一节系统及系统思维四、系统思维四、系统思维 在运用系统思维研究分析一个系统时,应从以下几个方面着手:1、了解系统的构成要素有那些?数量和质量是否恰当?2、分析要素之间的结构是否合适?3、优化要素及其之间的关系应以服务系统的整体目标为目
12、标。4、关注外部环境与系统之间的相互影响。2023/5/2719第二节系统工程及其方法论第二节系统工程及其方法论一、系统工程的发展一、系统工程的发展阶段阶段阶段阶段年代(份)年代(份)年代(份)年代(份)重大工程实践或事件重大工程实践或事件重大工程实践或事件重大工程实践或事件重要理论与方法贡献重要理论与方法贡献重要理论与方法贡献重要理论与方法贡献I1930美国开发与研究广播美国开发与研究广播电视电视正式提出系统方法正式提出系统方法(Systems approach)的)的概念概念1940美国实施彩电开发计美国实施彩电开发计划划采用系统方法,并取得巨大采用系统方法,并取得巨大成功成功美国美国Be
13、ll电话公司开电话公司开发微波通讯系统发微波通讯系统正式使用系统工程正式使用系统工程(Systems Engineering)一词一词2023/5/2720第二节系统工程及其方法论第二节系统工程及其方法论一、系统工程的发展一、系统工程的发展阶段阶段阶段阶段年代(份)年代(份)年代(份)年代(份)重大工程实践或事件重大工程实践或事件重大工程实践或事件重大工程实践或事件重要理论与方法贡献重要理论与方法贡献重要理论与方法贡献重要理论与方法贡献II第二次世界第二次世界大战期间大战期间英、美等国的反空袭英、美等国的反空袭等军事行动等军事行动产生军事运筹学(产生军事运筹学(Military Operati
14、ons Research),也即军事系统工程也即军事系统工程本世纪本世纪40年年代代美国研制原子弹的美国研制原子弹的“曼哈顿计划曼哈顿计划”运用运用SE,并推动了其发展,并推动了其发展1945美国空军建立兰德美国空军建立兰德(RAND)公司)公司曾经提出系统分析曾经提出系统分析(Systems analysis)概)概念,强调了其重要性念,强调了其重要性III40年代后期到年代后期到50年代初期年代初期运筹学的广泛应用、控制论的创立与应用、电子运筹学的广泛应用、控制论的创立与应用、电子计算机的出现,为计算机的出现,为SE奠定了重要的学科基础奠定了重要的学科基础2023/5/2721第二节系统工
15、程及其方法论第二节系统工程及其方法论阶阶阶阶段段段段年代年代年代年代(份)(份)(份)(份)重大工程实践或事件重大工程实践或事件重大工程实践或事件重大工程实践或事件重要理论与方法贡献重要理论与方法贡献重要理论与方法贡献重要理论与方法贡献IVIV19571957H.GooH.Goo和和 R.E.MacholR.E.Machol发发表表第第一一部名为部名为系统工程系统工程的著作的著作系统工程学科形成的标系统工程学科形成的标志志19581958美国研制北极星导弹潜艇美国研制北极星导弹潜艇提出提出PERTPERT(网络优化技(网络优化技术),这是最早的系统术),这是最早的系统工程技术之一。工程技术之一
16、。19651965R.E.MacholR.E.Machol编编著著系系统统工工程程手手册册表表明明系系统统工工程程的的实实用用化化和和规规范范化化,为为现现代代SESE奠奠定了重要的数学基础。定了重要的数学基础。1961-1961-19721972美国实施美国实施“阿波罗阿波罗”登月计划登月计划使用了多种使用了多种SESE方法,其方法,其成功极大地提高了成功极大地提高了SESE的的地位地位IV1972国际应用系统分析研究所国际应用系统分析研究所(IIASA)在维也纳成立)在维也纳成立SE的应用开始从工程领域的应用开始从工程领域进入到社会经济领域,并发进入到社会经济领域,并发展到了一个重要的新阶
17、段。展到了一个重要的新阶段。2023/5/2722第二节系统工程及其方法论第二节系统工程及其方法论一、系统工程的发展一、系统工程的发展 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。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。1978年9月27日,钱学森、许国志、王寿云在文汇报发表题为“组织管理的技术系统工程”的长篇文章,提出了利用系统思想把运筹学和管理科学统一起来的见解。从1978年起,西安交大、天津大学、清华大学、华中理工大学、大连理工大学等大学开始招收第一批SE
18、专业硕士研究生。1980年11月,中国系统工程学会在北京成立,此后的20多年中,先后组建了17个下属专业委员会。2023/5/2723第二节系统工程及其方法论第二节系统工程及其方法论二、系统工程的概念二、系统工程的概念1967年日本工业标准JIS规定:“系统工程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、信息流动和控制机构等进行分析与设计的技术。”把系统作为系统工程的处理对象认为系统工程属于系统科学中的工程技术层次强调系统工程的系统性特征2023/5/2724第二节系统工程及其方法论第二节系统工程及其方法论二、系统工程的概念二、系统工程的概念日本学者三浦武雄:“系统工程与其他工程学
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