系统工程

生产系统工程三峡大学机械与材料学院工业工程系：李浩平Mobile:15871586696Office:M2514课程简介课程性质：专业基础平台必修课程。学分：2.5学时：40h/周4（1～11周）成绩构成：平时成绩30%，考试70%选用教材：《系统工程导论》陈宏民主编，高等教育出版社参考教材：《系统工程》汪应洛著，机工版《系统科学与系统工程》许国志著，上海科教版《系统工程的理论与方法概论》佟春生主编，国防工业版《系统工程引论》梁军等主编，化工版课程简介第一章序言第二章系统与系统工程第三章系统工程方法论第四章系统建模方法第五章系统分析方法第六章系统评价方法第七章系统仿真（自学）第一章序言教学要求：了解系统工程的产生背景；通过国内外系统工程案例，了解系统工程的发展简史、以及我国系统工程的发展状况；熟悉系统工程在社会经济系统和现代企业管理中的应用。《系统工程基础》课件第一章序言•1.1系统工程产生的背景•1.2系统工程发展简史•1.3我国系统工程的发展•1.4系统工程在我国社会经济发展中的作用《生产系统工程》课件1.1系统工程产生的背景“系统工程”产生于20世纪40年代，初期是在现代科学技术和军事需要的推动下，作为一门以系统为研究对象，运用综合技术手段研究、分析、处理复杂的系统问题的有效的理论、方法与工具。贝尔电报电话公司曼哈顿计划生活中的系统工程问题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，开水壶要洗，茶壶茶杯要洗，火已升了，茶叶也有了，怎么办?”一、问题描述1.目标：喝到一碗清新的热茶。2.条件：已有一个茶壶、茶杯、一包好茶叶、一个燃着的火炉和可用的凉水水源。3.其它要求：以最节约时间的方式实现目标。4.系统工程研究任务：设计一个解决泡茶问题的行动计划。二、问题分析1目标要求以最节约时间的方式泡一壶好茶。2任务界定设计一个解决泡茶问题的行动计划，要求合理安排各道工序，最大限度节约时间。三、策划备选方案根据日常经验，对以上泡茶问题可以有以下三种解法：甲：⑴洗净水壶；⑵灌上凉水；⑶壶放在火上；⑷等水开；⑸水开后，以最快的速度洗茶杯，找茶叶；⑹泡茶，待茶泡好；⑺喝茶。乙：⑴洗净水壶；⑵洗茶杯；⑶找好茶叶；⑷灌凉水；⑸壶放火上；⑹等水开；⑺水开后，用准备好的茶杯、茶叶泡茶；⑻等待茶泡好；⑼喝茶。丙：⑴洗净水壶；⑵灌凉水；⑶壶放火上；⑷洗茶杯；⑸拿茶叶；⑹水开之前，可干一些其它事；⑺水开，泡茶；⑻喝茶。四、方案分析与比较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连接关系4.分析计算每种方案所需的总时间5.做出比较结论工序列表序号名称紧前工序工序时间(分)1洗壶无12灌水10.53放壶20.34等水开3155洗杯无16找茶叶无17泡茶3，5，62.28喝茶7洗壶灌水放壶洗杯泡茶拿茶叶等水开115110.30.5喝茶2.20.3丙：洗壶洗杯找茶叶灌水等水开放壶泡茶1150.30.511喝茶2.2乙：洗壶灌水放壶等水开泡茶洗杯，找茶叶喝茶12.22150.30.5甲：图1泡茶系统工程备选方案工序图方案分析：甲方案总时间=1+0.5+0.3+15+2+2.2=21乙方案总时间=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。方案建议：丙系统工程的应用举例三峡水利工程–是我国建国以来最大的工程项目，它的论证、组织、实施与管理可以说就是一个庞大的系统工程问题，这项工程涉及到了国家及地方的众多部门，如水利、电力、能源、文物、生态、移民等等，涉及到几个省的上百个县市，同时实施过程要由众多单位共同努力，时间横跨将近20年，如此的工程必然需要一种统观全局的系统方法来对待，系统工程可以说是最为有效的一种组织方法。《生产系统工程》课件案例1－1：1)山江湖开发治理系统山江湖区域，是鄱阳湖和流入该湖的赣、抚、信、饶、修等5条江河及其流域的简称，占全省国土总面积的97.2％，山为源，江为流，湖为库。山、江、湖彼此相连，息息相关，构成了一个互为依托、互为制约的大流域生态经济系统。80年代初，部分地方因违反生态规律的盲目索取，山区植被面积大幅度下降，导致了严重的水土流失。（仅赣南山区，每年泥沙流失就达5335万吨，全区水土流失面积达到1600多万亩，占全区山区总面积的35％以上。）《生产系统工程》课件考察研究表明，全省每年因水土流失的损失达10多亿元，全省水运航行里程由过去的1.2万公里锐减至5000公里，泥沙俱下，造成中国最大淡水湖鄱阳湖不堪负重，水体萎缩，湖泊功能下降，湖区洪涝灾害严重的局面。考察发现：治理鄱阳湖的关键在于解决泥沙淤泥淤积问题，要解决泥沙淤积只有从山区、源头和水土保持抓起。由此得出共识：“治湖必须治江，治江必须治山”；山、江、湖是互相联系的一个互为依托的大流域生态经济系统。体现了山江湖工程开发治理的系统论思想。山江湖工程是把治理山江湖和发展经济、脱贫致富结合起来。山江湖工程进一步提出“立足生态，着眼经济，系统开发，综合治理”的方针，将山江湖工程由单纯的山水治理系统工程扩展为治山、治水、治穷相结合并融为一体的生态经济系统工程。主要问题：（1）开发治理的先后顺序：先治山、治江，还是先治湖？（2）开发与治理的比重：资金投入比例。2)某地区社会经济发展规划问题：（1）地区品牌和发展战略；（2）社会经济发展目标；（3）阶段产业发展目标……等是一个复杂的多因素，多目标的系统问题。推动系统工程发展的重要理论:运筹学控制论一般系统理论信息论耗散结构理论协同论突变论《生产系统工程》课件1.2系统工程发展简史系统工程的萌芽时期可追溯到20世纪初的F.W.泰勒(F.W.Taylor）1940年，丹麦哥本哈根电话公司的厄兰（A.K.Erlang）和美国贝尔电话公司的莫利纳(E.C.Molina)将研制自动交换机的工作划分为规划、研究、开发、应用和通用工程五个阶段，提出排队论第二次世界大战时期，一些科学工作者以大规模军事行动为对象，提出了解决战争问题的一些决策和对策的方法和工程手段，产生了运筹学；战后迅速扩展到一般经营管理方面。如“曼哈顿工程”《生产系统工程》课件1945年,美国军部建立兰德公司(Rand),总结开发了许多系统数学分析法,奠定了今天系统工程的基础1957年,美国学者顾杰(H.Goode)和马可尔(R.Machol)合著《系统工程学》(SystemsEngineering),理论上首次进行总结60年代，电子计算机的普及，提供了强有力的运算工具和信息处理手段,系统工程在各领域开始形成独立的解决问题的体系,扩大了理论和实践的影响范围《生产系统工程》课件历时11年的“阿波罗登月计划”成功,引起了人们对系统工程的广泛关注70年代以来,系统工程得到迅速的普及与发展,各大专院校开设系统工程课程,各国成立系统工程研究所。《生产系统工程》课件1.3我国系统工程的发展1.3.1古代朴素系统观点的自发应用《孙子兵法》—从“道、天、地、将、法”五个方面分析战争全局皇宫修复工程—通盘筹划，综合考虑烧砖、建筑材料运输、废物处理等三项任务（一举三得）中医的辩证施治理论：人体系统《生产系统工程》课件案例1－2:都江堰水利工程分洪分水－“鱼嘴”引水－“宝瓶口”分洪排沙－“飞沙堰”《生产系统工程》课件都江堰水利工程《生产系统工程》课件《生产系统工程》课件《生产系统工程》课件1.3.2钱学森对我国系统工程发展的贡献1955年,把运筹学的“种子”从它的发源地美国带回了中国创建了我国第一个军事运筹研究机构——“作战研究处”积极建议我国军事部门将系统工程原理和方法，作为我军不断向现代化迈进的重要手段倡导开展复杂系统的研究倡导建立国民经济总体设计部《生产系统工程》课件1.3.3我国系统工程发展的几个阶段50年代中期，中科院成立了“运筹”、“优选”、“统筹”研究小组70－80年代，人口研究领域、能源与经济协调发展和社会经济发展规划研究90年代初期和中期，企业活力研究和可持续发展研究90年代后期和21世纪初，系统工程研究主要是复杂巨系统研究，如复杂系统理论，系统论、定性到定量综合集成系统、大成智慧系统的研究。《生产系统工程》课件1.4系统工程在我国社会经济发展中的作用存在着很多急待解决的宏观、中观、微观层次的问题：发展现状与和谐发展、可持续发展、循环利用、清洁生产之间的矛盾城市人口出生率低与人口老化问题，城市经济结构提升与城市普通居民就业难的问题，农业生产效率提高与农村富有劳动力增加的问题，人与自然和谐等问题《生产系统工程》课件系统工程的应用领域：工程系统社会系统经济系统农业系统企业系统科学技术管理系统军事系统环境生态系统人才开发系统运输系统能源系统区域规划系统《生产系统工程》课件系统工程的应用举例对于我们今天生活中所关心的各种社会经济问题，如经济改革、价格问题、体制改革及各种政策的出台都是要经过充分的系统的论证，这些都与系统工程有关。例如：粮食价格的调整：影响肉、菜、生活用品等等，从而影响整个社会的物价。燃料能源价格：影响原材料、产品及整个物价银行利率：影响消费与积累，反应了国家的经济政策外汇牌价：主要用于调节进出口政策，同时反应了一个国家的经济实力《生产系统工程》课件将来在我们的实际工作中，我们会遇到许许多多的系统工程问题，比如：企业的长远规划：综合考虑企业发展、实力、原材料、能源、技术、市场、国家政策等。新产品开发：考虑市场、企业开发技术与实力、销售网络、经济条件等区域规划：考虑区域特征、交通、历史、地理等大项目管理：经过立项、论证、实施、…《生产系统工程》课件