第1章系统工程概述-学生-XXXX1118

系统工程概论BasicsofSystemsEngineering2013‐11‐211内容简介系统工程(SE)：探讨系统对象共性问题的通用理论及技术、20世纪中兴起定性定量方法相结合建立系统的数学模型，并优化求解运用系统思想和方法解决大型复杂系统问题，实现总体最优对系统进行科学预测和决策，为决策者提供技术经济最优方案适用领域广泛：各类工程领域、经济和社会及军事领域等2学习要求1.22.3.4.握本课程的原理与方法，初步建立系统工程的思想，熟悉若干常用的基本概念和计算方法。对系统工程方面的复杂问题应具有一定的分析问题和解决问题的能力。个人研究与小组讨论相结合方式对案例进行分析，提高实际应用的能力。对布置的思考题、习题和案例讨论题要认真准备，按时完成作业和书面报告（或小论文）。4参考资料1.吴祈宗.系统工程.北京：北京理工大学出版社，2011年2.梁迪(主编).统工程.北京：机械工业出版社，200533.汪应洛(主编)).系统工程.北京：机械工业出版社，20034.《运筹学》教材编写组编，运筹学[M]（修订版），北京：清华大学出版社，199655.杨家本(主编)).系统工程概论.武汉：武汉理工大学出版社，20036.AlexisJacguemin.IndustrialEngineering.OxfordUniversityPress,19862013‐11‐215课时安排与考核•(1)授课安排：讲课30学时，复习2学时•(2)考试方式：开卷•(3)成绩：平时30%(到课和作业)、考试70%•(4)自我简介:研究兴趣、联系方式2013‐11‐216第一章系统工程概述•1.1系统工程的典型实例•1.2系统工程的产生与发展•1.3系统及系统工程的定义•1.4系统工程的地位和作用•1.5系统工程的应用领域2013‐11‐2172013‐11‐21811.11系统工程的典型实例战国时期，齐王与一名大将田忌赛马，双方约定各出3匹马，分别为3个等级（上等马、中等马和下等马），问田忌战胜齐王的对策是什么？上等马用1表示，中等马用2表示，下等马用3表示。齐王与田忌各有6个策略：1，2，31，3，22，1，32，3，13，2，13，1，2古人云：人无远虑，必有近忧。夫运筹帷幄之中，决胜千里之外。《史记记·高祖本记》2013‐11‐2192013‐11‐2110三峡水利系统2013‐11‐21112013‐11‐2112三峡水利系统的功能演示….(三峡0--三峡3)三峡水利系统的功能：1、发电：32台×70万kW，~10个大亚湾核电站、2个深圳用电、防洪：防洪总库容221.5亿m3,防汛标准为千年一遇3、航运：昔日险滩密布的峡江航道已成高峡平湖、旅游：、生态：作为清洁能源，相当每年节约6000万吨燃煤、每年减少排放二氧化碳约11.22亿吨人简单程序高成功率Humans(individually,onteams,andinorganizations)canfollowsimpleprocessestoincreasetheirprobabilityofsuccess.Manyauthors,bothtechnicalandnontechnical,havedescribedprocessesfordoingvariousthingslikedesigningasystem,attainingbusinessexcellence,andsolvingpersonalandprofessionalproblems.Theamazingsimilaritiesinthesediverseprocessessuggestthatthereisageneralprocessthatmightbecloselyrelatedtohumanthinking.IdeaofsystemsengineeringThisgeneralprocessof“Ideaofsystemsengineering”wasabstractedintotheSIMILARProcess.2013‐11‐2113行为共同点系统工程SIMILARProcess:Figure1.TheSystemsEngineeringProcess2013‐11‐2114系统DefinitionofasystemAsystemisaconstructorcollectionofdifferentelementsthattogetherproduceresultsnotobtainablebytheelementsalone.Theelements,orparts,canincludepeople,hardware,software,facilities,policies,anddocuments;thatis,allthingsrequiredtoproducesystems‐levelresults.Theresultsincludesystemlevelqualities,properties,characteristics,functions,behaviorandperformance.Thevalueaddedbythesystemasawhole,beyondthatcontributedindependentlybytheparts,isprimarilycreatedbytherelationshipamongtheparts;thatis,howtheyareinterconnected.2013‐11‐21152013‐11‐2116系统工程SystemsEngineering(Approach—改造客观世界的角度)SystemsEngineeringisaninterdisciplinaryapproachandmeanstoenabletherealizationofsuccessfulsystems.Itfocusesondefiningcustomerneedsandrequiredfunctionalityearlyinthedevelopmentcycle,documentingrequirements,thenproceedingwithdesignsynthesisandsystemvalidationwhileconsideringthecompleteproblem.SystemsEngineeringintegratesallthedisciplinesandspecialtygroupsintoateameffortformingastructureddevelopmentprocessthatproceedsfromconcepttoproductiontooperation.SystemsEngineeringconsidersboththebusinessandthetechnicalneedsofallcustomerswiththegoalofprovidingaqualityproductthatmeetstheuserneeds.2013‐11‐2117系统工程SystemsEngineering(Discipline—认识客观世界的角度)SystemsEngineeringisanengineeringdisciplinewhoseresponsibilityiscreatingandexecutinganinterdisciplinaryprocesstoensurethatthecustomerandstakeholder'sneedsaresatisfiedinahighquality,trustworthy,costefficientandschedulecompliantmannerthroughoutasystem'sentirelifecycle.Thisprocessisusuallycomprisedofthefollowingseventasks:Statetheproblem,Investigatealternatives,Modelthesystem,Integrate,Launchthesystem,Assessperformance,andRe‐evaluate.ThesefunctionscanbesummarizedwiththeacronymSIMILAR:State,Investigate,Model,Integrate,Launch,AssessandRe‐evaluate.ThisSystemsEngineeringProcessisshowninFigure1.ItisimportanttonotethattheSystemsEngineeringProcessisnotsequential.Thefunctionsareperformedinaparallelanditerativemanner.系统工程系统工程(Systemsengineering，SE)，是20世纪中期兴起的一种多学科交叉方法、一门多学科交叉工程学科是实现“从概念到产品”研发的共性方法(通用方法)它针对系统整体全寿命周期的问题，旨在运用系统的思想和方法，对系统的问题进行预测、建模、设计、优化、决策和评价等，为复杂系统问题提供技术可行、经济最优的解决方案。(如最优控制)2013‐11‐21182013‐11‐211911.22系统工程的产生与发展系统工程来源于千百年来人们的生产实践，是由点滴经验的总结形成的。在中国，早在2600多年前就有了《周易》，其后，孔子所作的《易传》，老子创始的道家，庄子的《天运》，还有《孙子兵法》、《黄帝内经》、《易经》等都试图对自然的演化、社会的发展作出统一解释(即提练共性方法)，他们把世界看成是一个由基本要素组成的、动态演化的、多层次的系统整体，主张从整体角度把握大世界。在西方，大体也同样的久远，古希腊泰勒斯（Thales）、赫拉克利特（Herakleitos）探索组成万物的要素，德谟克利特（Demokritos）提出构成宇宙系统要素的原子论，以及亚里士多德（Aristoteles）的“整体大于各部分之和”更是现代系统论的最基本思想。2013‐11‐2120进入18世纪，工业革命有力地推动着社会化大生产，同时也极大地推动着社会的进步。在这种背景下，马克思主义的诞生，标志着人类认识史上的一次伟大飞跃，把系统观作为对世界的总的看法包括在唯物辩证法中。现代系统思想——以系统科学为标志，其诞生应该说是进入20世纪之后的事。系统科学的早期工作多出于电子科学家和自动控制理论专家之手。此外，一般系统理论是由理论生物学家贝塔朗菲提出的。系统工程的前身，即运行分析（OperationsAnalysis）与运筹学（OperationsResearch）到20世纪40年代才出现。20世纪40年代出现了“系统工程”一词，这个词是当时对一些工程实践中卓有成效的新观点新方法的命名。国外系统工程发展大体分为三个时期•1.萌芽时期（1900—1956）••••‐11‐2121美国贝尔电话公司的EigiMolina和丹麦哥本哈根电话公司的AikiErlang在研究自动交换机时运用了排队论的原理，提出了埃尔朗公式，到麻省理工学院的ViBush教授研制出机械式微分器，再到J.P.Eckert博士成功研制出电子数字计算机，这时“系统工程”才真正成为一种分析工具。其次，在第二次世界大战期间出现了运筹学，开始应用大规模系统。首先是英国将系统工程应用于制订作战计划，如解决护航舰队的编制，防空雷达的配置，提高反潜艇的作战效果以及民防等问题，广泛应用了数学规划、排队论、博弈论等方法。再其次，是1940年美国组织了2