系统工程简明教程第三版汪应洛第一章绪论.ppt

第一章 绪论,一．时代背景及相关特征 二．现代工程的系统观 三．系统工程概念及内容,第一节 时代背景及相关特征,全球化 动态市场带来挑战和机会 社会加速信息化 技术与管理紧密结合、深度融合 创新已成为时代的最强音 科学发展观引起普遍关注 企业发展面临系统问题 社会（经济）组织活动工程化、项目化 …,→ 系统工程与… “结合”,科学发展观与可持续发展战略 经济转型、国际化及企业创新发展 社会系统问题及和谐社会建设 新一代信息及网络技术 管理科学、经济科学、工程科学各种前沿问题 复杂系统问题及复杂性科学 各类工程化问题及其管理 重大投资和大型项目管理 高度动态问题和突发事件及应急管理 生命科学及思维科学 …,第二节 现代工程的系统观,一、工程系统与系统论 1、工程系统 系统是由两个以上相互联系的要素所构成，且具有特定功能、结构、环境的整体 工程是集成建构性知识体系，使技术和非技术资源最佳地为人类服务的专门技术，有时也指具体的科研或建设项目对复杂系统的创新、开发、设计等是现代工程最显著的特点及要求 工程系统是为了实现集成创新和建构等功能，由人、物料、设施、能源、信息、技术、资金、土地、管理等要素，按照特有目标及技术要求所形成的有机整体，并受到自然、经济、社会等环境要素广泛而深刻的影响。

工程系统与系统论,2、系统思想的产生与发展 系统思想的发展经历了三个阶段，即：“只见森林”（朴素的系统思想）阶段—“只见树木”阶段—“先见森林，后见树木”（科学的系统思想）阶段 古代中国和古希腊在系统思想的产生与早期发展中具有突出地位和贡献 整体思想和联系思想是科学系统思想的核心与实质工程系统与系统论,3、系统理论和系统工程 一般系统论、控制论及信息论、耗散结构理论、协同学与自组织理论等是系统理论的重要内容和系统工程的理论基础 系统工程（学）的创立（1957）则是发展了系统理论的应用研究，为组织管理系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用提供了一种有效的科学方法 系统理论、系统工程及整个系统科学的开发应用虽然有了很大拓展（如社会系统），但对工程系统，特别是现代大规模复杂工程系统（工程与社会等系统的复合系统，或广义工程系统）问题的关注和有效解决，一直是其主要面向的实践领域现代工程的系统观,二、工程的系统观 1、工程系统的特性 整体性（第一特性；功能依存性+逻辑统一性+技术规范性；1+1＞2；综合集成创新） 动态性（来源；体现；启示） 复杂性（结构、行为等） 普遍性（系统化、工程化、工程系统化；防止泛工程化）,工程的系统观,目的性及多目标性（目的唯一性，目标多样性，冲突目标管理） 开放性（环境适应性） 人本性（系统“软化”趋势；以人为本） 战略性（全局、长远、宏观；现代工程观及发展战略——现代工程的战略思维）,工程的系统观,2、工程系统的功能与结构 功能（目标）：技术+经济+环境+社会+ 系统发展 要素：物质（实体）+技术方法+人+管理（物流+能量流+信息流+人流+价值流） 结构：要素按照功能要求的有机组合（？）,工程的系统观,3、工程系统的环境（工程环境） 自然环境 技术环境 经济环境 社会环境 管理环境 …,现代工程的系统观,三、工程的新系统观 复杂工程系统的综合集成 钱学森：《一个科学新领域——开放的复杂巨系统及其方法论》（1990） 工程系统与自然系统、社会系统的协调发展 科学发展观与工程（系统）活动,第三节 系统工程的概念及内容,一、系统工程的概念 所谓系统工程（Systems Engineering,SE）是用来开发、运行、革新一个大规模复杂系统所需思想、程序、方法的总和（或总称）。

SE强调以下基本观点： (1) 整体性和系统化观点（前提） (2) 总体最优或平衡协调观点（目的） (3) 多种方法综合运用的观点（手段） (4) 问题导向及反馈控制观点（保障）,系统工程的概念及内容,二、系统工程的对象 （一）系统的概念及特点 1.系统的定义 系统是由两个以上相互联系的要素所构成，且具有特定功能、结构、环境的整体 2.系统的一般属性 整体性 关联性 环境适应性 …,系统工程的对象,3、大规模复杂系统的特点 规模庞大 结构复杂 属性及目标多样 一般为人-机系统 经济性突出 …,系统工程的对象,（二）系统的类型 自然系统与人造系统 实体系统与概念系统 动态系统与静态系统 封闭系统与开放系统 主要明确SE研究什么样的系统问题,系统工程的对象,（三）管理系统问题（举例） 要求结合某管理系统问题说明： ① 系统的功能及要素； ② 系统的环境影响及输入、输出要素； ③ 系统的结构（最好能用框图表达）； ④ 系统功能与结构和环境的关系； ⑤ 管理系统的主要特点管理系统问题举例,系统工程的概念及内容,三、系统工程内容 （一）系统工程理论（系统理论） 经典系统理论（一般系统论、控制论、信息论） 现代系统理论（耗散结构与协同学、突变论等） 复杂性系统理论 系统工程学是以大规模复杂系统（特别是管理系统）为研究对象，在系统理论、管理科学及其运筹学、专业工程技术等学科基础上形成的一门交叉学科。

系统工程内容,（二）系统工程方法论 系统工程方法论（Methodology）是分析和解决系统开发、运作及管理实践中的问题所应遵循的工作程序、逻辑步骤和基本方法它是系统工程思考和处理问题的一般方法和总体框架 霍尔三维结构（系统工程基本工作过程） 切克兰德方法论（软系统工程方法论） 其他方法论（系统工程方法论的新进展）,系统工程方法论,1.霍尔三维结构 A.D.Hall 1969 系统工程活动 矩阵：T-L,系统工程方法论,2.切克兰德方法论,系统工程方法论,两种方法论的比较及综合(?) 相同点：问题导向；注重程序及阶段；… 不同点：(研究对象或应用领域、基本方 法、核心内容或关键点、反馈 机制、…),综合应用——企业管理系统工程活动矩阵（框架—H；内容—C）,,,,,逻辑 步骤,活动项目,工作过程,系统工程方法论,3、其他方法论（系统工程方法论的新进展） 钱学森等(20世纪90年代初) 从定性到定量的综合集成方法论 针对开放复杂巨系统问题，以对社会系统、人体系统、地理系统等三类系统的研究实践为基础主要特点有： （1）根据复杂巨系统的复杂机制和变量众多等特点，把定性与定量研究有机结合起来，从多方面的定性认识上升到定量认识；,系统工程方法论,（2）根据系统综合集成思想，把理论与经验结合起来，把人对客观事物的各种知识集中起来，强调多学科交叉融合； （3）根据复杂巨系统的层次结构，把宏观、中观与微观研究统一起来； （4）根据人-机结合的特点和信息的重要作用，将专家群体、数据和各种信息与计算机技术有机结合起来，强调对知识工程及数据挖掘技术等的应用。

系统工程方法论,顾基发、朱志昌[英]（90年代中期） 物理-事理-人理（WSR）系统方法论 物理是物质运动的机理通常用到自然科学知识，主要回答这个“物”是什么，它需要的是真实性； 事理即做事的道理通常用到管理科学方面的知识，主要解决如何去安排这些物或主要回答怎样去做； 人理指做人的道理通常用到人文社会科学的知识，主要回答应当如何处理任何事和物都离不开人去做，且应由人来判断这些事和物是否妥当系统工程方法论,WSR方法论的程序包括：理解领导意图、调查分析、形成目标、建立模型、协调关系、提出建议 该方法论已在水资源管理、商业标准体系制定、商业综合自动化评价、海军武器系统评价、新疆地区可持续发展、高技术开发区评价、飞行器安全性、劳动力市场评估、科研周转金评价等系统分析问题中得到应用系统工程方法论,并行工程（CE） [美国国防分析研究所（IDA），1988] CE是对产品及其相关过程（包括制造和支持过程）进行并行、一体化设计的一种系统化工作模式该模式力图使开发者们从一开始就考虑到产品全寿命周期（从概念形成到产品报废）的所有因素，包括质量、成本、进度和用户需求等系统工程方法论,CE的主要方法包括： （1）重组产品开发过程； （2）组建集成产品开发团队； （3）建立支持团队工作的协同工作环境； （4）应用各种技术工具完成产品并行开发。

系统工程方法论,CE实施及推进的有效途径主要有： （1）以集成制造信息系统及其软件要求为主； （2）CAD和CAM工具集成； （3）按照“全寿命工程”推进CE； （4）沿着可制造设计和可装配设计路径推进CE； （5）以组织和文化变革为前提系统工程方法论,湛木义一（日本系统研究所所长；90年代初） 西那雅卡那系统方法论 吸取了切克兰德等思想，针对日本文化特点，形成了一种软硬结合、刚柔相济的系统方法论系统工程方法论,王浣尘（90年代中期） 系统旋进原则方法论 强调在系统工程工作中，系统分析、系统策划、系统实施具有旋进式三角循环关系系统工程的概念及内容,（三）系统工程模型方法 结构模型、数学模型、仿真模型等模型 预测、优化、仿真、评价等模型方法 三类模型与四种模型方法间的对应关系（？）,系统工程的概念及内容,（四）系统工程的应用领域（专业系统工程） 社会系统工程、经济系统工程、区域规划系统工程、生态环境系统工程、能源系统工程、水资源系统工程、交通运输系统工程、农业系统工程、企业系统工程、工程（项目管理）系统工程、科技管理系统工程、教育系统工程、人口系统工程、军事系统工程、物流系统工程、信息系统工程，人-机-环境系统工程、质量管理系统工程等。