矿业系统工程概论
*1矿业系统工程矿业系统工程 *2内容安排内容安排p系统工程概论系统工程概论4 4p系统预测模型系统预测模型6 6p网络计划技术网络计划技术8 8p系统综合评价系统综合评价8 8p系统决策分析系统决策分析8 8*3参考教材参考教材p谭跃进谭跃进.系统工程原理系统工程原理.国防科技大学出版社国防科技大学出版社p辛镜敏辛镜敏,蒋国安蒋国安.矿业系统工程矿业系统工程.煤炭工业出版社煤炭工业出版社p汪应洛汪应洛.系统工程理论方法与应用系统工程理论方法与应用.高教出版社高教出版社p张幼蒂张幼蒂,王玉浚王玉浚.采矿系统工程采矿系统工程.中国矿大出版社中国矿大出版社p田取珍田取珍,史鹏飞史鹏飞,孙惠民孙惠民.采矿系统工程学采矿系统工程学.煤炭工煤炭工业出版社业出版社 p暴奉贤暴奉贤,蒋国安蒋国安.经济预测与决策方法经济预测与决策方法.煤炭工业煤炭工业p桂中岳桂中岳.矿业运筹学矿业运筹学.冶金出版社冶金出版社p郭亚军郭亚军.综合评价理论与方法综合评价理论与方法.科学出版社科学出版社*4课程学习目的和要求课程学习目的和要求 通过课程学习，掌握系统工程方法论，能用系统通过课程学习，掌握系统工程方法论，能用系统的观点分析问题，并掌握系统工程分析解决问题的观点分析问题，并掌握系统工程分析解决问题的基本概念、基本原理和基本方法，初步具有运的基本概念、基本原理和基本方法，初步具有运用系统建模、系统分析、系统预测、系统评价、用系统建模、系统分析、系统预测、系统评价、系统决策与系统网络计划等系统工程方法分析解系统决策与系统网络计划等系统工程方法分析解决矿业实际问题的能力。决矿业实际问题的能力。*5第第1 1章章 矿业系统工程的基础理论矿业系统工程的基础理论p 应用举例应用举例p 系统：系统：概念；特性；分类；一般描述p 系统工程：系统工程：含义；定义；理论基础；学科性质；发展；应用p 矿业系统工程：矿业系统工程：概念；特点*6*7一、系统工程的应用举例一、系统工程的应用举例p 三峡水利工程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，该工程涉及到水利、电力、能源、文物、生态、移民等等国家及地方的众多部门，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。如何确保如期保质完成？如何确保如期保质完成？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。*8系统工程的应用举例系统工程的应用举例p 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。例如：粮粮食食价价格格的的调调整整：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：燃料能源价格：影响原材料、产品及整个物价银行利率：银行利率：影响消费与积累，反应了国家的经济政策外外汇汇牌牌价价：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*9系统工程的应用举例系统工程的应用举例p 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：企企业业的的长长远远规规划划：综合考虑企业发展、实力、原材料、能源、技术、市场、国家政策等。新新产产品品开开发发：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：区域规划：考虑区域特征、交通、历史、地理等大项目管理：大项目管理：经过立项、论证、实施、*10二、系统概述二、系统概述p 系统工程系统工程顾名思义就是研究系统的工程技术，它是在系统和系统理论逐渐发展的基础上所形成的系统方法论。p 系统的概念？系统的概念？*111、系统的概念系统的概念 p 系统概念系统概念是系统工程的基础p “系统思想系统思想”分析和综合的辨证思维工具 辨证唯物主义获得了哲学的表达形式 运筹学和其他系统科学-获得了定量的表述形式 系统工程-获得了丰富的实践内容”*12p 系统概念的形成系统概念的形成公元前古希腊对宇宙大系统的认识我国西周时期的“阴阳二气”及金、木、水、火、土“五行”东汉时期形成的“二十四节气”周秦到西汉时期的“皇帝内经”*13*14二十四节气的划分二十四节气的划分p节气的划分充分考虑了季节、气候、物候等自然现象的变化。p立春、立夏、立秋、立秋、春分、秋分、夏至、冬至是用来反映季节的，将一年划分为春、夏、秋、冬四个季节。春分、秋分、夏至、冬至是从天文角度来划分的，反映了太阳高度变化的转折点。而立春、立夏、立秋、立冬则反映了四季的开始。p小暑、大暑、处暑、小寒、大寒等五个节气反映气温的变化，用来表示一年中不同时期寒热程度；雨水、谷雨、小雪、大雪四个节气反映了降水现象，表明降雨、降雪的时间和强度；白露、寒露、霜降三个节气表面上反映的是水汽凝结、凝华现象，但实质上反映出了气温逐渐下降的过程和程度p小满、芒种则反映有关作物的成熟和收成情况；惊蛰、清明反映的是自然物候现象，尤其是惊蛰，它用天上初雷和地下蛰虫的复苏，来预示春天的回归*15p 系统的定义系统的定义系统是由相互作用和相互依赖相互作用和相互依赖的若干组成部分若干组成部分结合的具有特定功能的有机整体特定功能的有机整体。系统的存在具有普遍性：一台机器、一个部门、一项计划、一个研究项目、一种组织、一套制度都可以看成一个系统*162 2、系统的特性、系统的特性p 整体性p 层次性p 相关性p 目的性p 适应性*173 3、系统的分类、系统的分类 自然界所面临的系统是各种各样的，它们以各种各样的形态存在于这个五彩缤纷的世界。因此，我们就可以按按照照系系统统在在自自然然界界存存在在的的形形态态及及性性质质，将系统分为各种各样的类型。*18自然系统与人工系统自然系统与人工系统p 自然系统是由自然产生与形成的系统，其组成部分是自然物(山、河流、矿物、动植物等)，如海洋系统、矿藏系统、生态系统、太阳系、宇宙系等;p 人工系统是用人工方法建立起来的系统。如人类对自然物质通过加工制造出来的工具和机械装置等构成的各种工程系统工程系统；人类通过人为地规定的组织、制度、步骤、手续等建立起来的各种管理系统和社管理系统和社会系统会系统；人类通过对自然现象和社会现象的科学认识，用人工方法研究出来的科学体系和技术体系科学体系和技术体系等*19实体系统与概念系统实体系统与概念系统 p实体系统:是指以物理状态的存在物作为组成要素的系统，这些实体占有一定空间，如自然界的矿物、生物，生产部门的机械设备、原始材料等。由于自然物都为实实在在的存在物，因此，实体系统亦称为硬件系统p概念系统:由概念、原理、假说、方法、计划、制度、程序等非物质实体构成的系统，如管理系统、科学技术体系、教育系统、文化系统等。由于概念系统，对应着的多是人们对自然界的认识和假设，因此概念系统亦称为软件系统。*20 动态系统和静态系统动态系统和静态系统p 动态系统就是系统的状态变量是随时间不断变化的，即系统的状态变量是时间的函数。例如，学校就是一个动态系统，它不仅有建筑物，还有教师和学生。企业也是动态系统的一个典型例子p 静态系统则是表征系统运行规律的数学模型中不含有时间因素，即模型中的变量不随时间而变化，它是动态系统的一种极限状态，即处于稳定的系统。例如大桥、公路、房屋等。*21封闭系统与开放系统封闭系统与开放系统 p 封闭系统:系统与外界环境既不能进行物质交换，也不能进行信息、能量交换。p 开放系统:系统与外界环境有信息、物质和能量交互作用的系统。p系统边界：封闭系统具有刚性不可贯穿的边界；而开放系统边界具有可渗透性。物理系统和生物系统边界比较容易确定；社会系统边界确定较困难。*22从系统的规模进行分类从系统的规模进行分类p，系统有大小之分，可分为普通系统、大系统及巨系统；从系统的复杂程度来分，系统又可分为简单系统与复杂系统。*23按对象划分的系统形态按对象划分的系统形态p工业系统、运输系统、交通系统、通信系统、物资流通系统、金融系统、能源系统等以产业区分系统的形态，或按消费生活系统、医疗系统、军事系统和教育系统等 *244 4、系统的一般描述、系统的一般描述p框图描述法框图描述法*25p 集合描述法：集合描述法：式中：Sys 表示系统 A 表示元素的集合 R 表示元素之间各种关系的集合 Stru 表示元素之间的组织结构注意：作为一个系统，包含元素的集合、元素之注意：作为一个系统，包含元素的集合、元素之间关系的集合和元素的组织结构，三者缺一不可间关系的集合和元素的组织结构，三者缺一不可.*26讨论：矿山怎么进行系统分类？p矿山八大系统：开拓系统，提升系统，运输系统，通风系统，排水系统，压气系统，供水系统，供电系统；p另外还有两大系统：充填系统和信讯系统。*27三、系统工程三、系统工程 p系统工程是处理科学决策问题的基础理论指导，它将将所所处处理理的的问问题题作作为为一一个个完完整整的的系系统统进进行行处处理理，强调决策系统整体目标的综合最优化强调决策系统整体目标的综合最优化;p系统工程借助于自然科学与工程技术的方法，来处理各各种种社社会会系系统统，将人类在长期开发自然系统和改造社会系统的实践中所形成的整体最优化系统观念应用于其求解问题的全过程之中，从而保证了所解决问题的全面周到与科学合理。*281 1、“系统工程系统工程”的含义的含义p1978年我国著名学者钱学森指出：“系系统统工工程程是组组织织管管理理系系统统的规划、研究、设计、制造、试验和使用的科学方法”，“是一门组织管理的技术”。*29p 1977年日本学者三浦武雄指出：“系统工程与其他工程学不同之点在于它是跨跨越越许许多多学学科科的科学，而且是填补这些学科边界空白的一种边缘学科。因为系统工程的目的是研制一个系统，而系统不仅涉及到工程学的领域，还涉及社会、经济和政治等领领域域，所以为了适当地解决这些领域的的问问题题，除了需要某些纵向技术以外，还要有一种技术从横的方向把它们组织起来，这种横向技术就是系统工程”。*30p 1975年美国科学技术辞典的论述为：“系统工程是研究复复杂杂系系统统设设计计的的科科学学，该系统由许多密切联系的元素所组成。设计该复杂系统时，应有明确的预定功能及目标，并协调各个元素之间及元素和整体之间的有机联系，以使系统能从总体上达到最优目标，在设计系统时，要同时考虑到参与系统活动的人的因素及其作用。”*31系统工程：一种科学的系统决策方法论系统工程：一种科学的系统决策方法论 p系统工程方法对于解决组织管理的问题应该说是极为有效的，因为任何管理都可视为一个系统的管理;p系统工程就是一门方法论的科学，它给人们提供了一套处理问题和解决问题的系统方法论，它使得决策者在处理所面临的问题时，充分强调整体系统的综合最优化，而不是追求单一目标的最优化;p系统工程给管理决策者提供了一种处理问题的思路，即以系统的观念及工程的观念处理所面临的社会问题;p系统工程作为一种科学的系统决策方法论，它是进行各种管理决策的基本指导思想。*32系统观念系统观念p系统的观念就是整体最优的观念，它是在人类认识社会、认识自然的过程中形成的整体观念，或者称之为全局观念。p“丁渭工程”修建用的砖瓦水的来源建筑石材、木材的运输废墟的排除与清理*33工程观念工程观念p 工程的观念：工程方法论p 传统的工程观念是指生产技术的实践而言，而且以硬件为目标与对象，如机械工程、电气工程、铁路工程、水利工程等。p 系统工程将这一观念和方法应用于社会系统中，其所处理的对象不仅包含传统工程观念中的自然对象(即硬件)，而且是在传统的工程观念的基础上增添了新的内容，也即以软件为目标与对象。系统工程所讨论的工程是泛指一切有人参与的、以改变系统某一特征为目标的，从命题到出成果的工作过程。系统工程使得人们能够以工程的观念和方法研究和解决各种社会系统问题。*34系统科学与系统工程系统科学与系统工程p 系统科学是用统一的系统方法研究任何控制论系统的行为和控制的学科领域，它主要研究有组织的大系统或一般系统的运动和量变规律p 系统科学分：系统方法论、系统理论和系统工程系统科学分：系
