系統(tǒng)工程的概述.doc

自動(dòng)化學(xué)院 08200308系統(tǒng)工程的概述摘要：隨著化工生產(chǎn)日趨復(fù)雜化、大型化和自動(dòng)化，化工系統(tǒng)工程這門學(xué)科正在蓬勃發(fā)展并得社會(huì)各界的日益關(guān)注。本文對(duì)系統(tǒng)工程發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了客觀的闡述，及化工生產(chǎn)中的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)地行了分析探討。關(guān)鍵詞：系統(tǒng)工程；發(fā)展；應(yīng)用；特點(diǎn)一、系統(tǒng)工程的綜述1、系統(tǒng)工程定義系統(tǒng)工程是組織管理的技術(shù)。把極其復(fù)雜的研制對(duì)象稱為系統(tǒng)，即由相互作用和相互依賴的若干組成部分結(jié)合成具有特定功能的有機(jī)整體，而且這個(gè)系統(tǒng)本身又是它所從屬的一個(gè)更大系統(tǒng)的組成部分。系統(tǒng)工程則是組織管理這種系統(tǒng)的規(guī)劃、研究、設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)和使用的科學(xué)方法，是一種對(duì)所有系統(tǒng)都具有普遍意義的科學(xué)方法。直接為系統(tǒng)工程提供理論方法的有運(yùn)籌學(xué)、控制論、信息論、系統(tǒng)學(xué)等，還有數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)技術(shù)。由于實(shí)際系統(tǒng)不同，用到哪類系統(tǒng)上，還要用到與這個(gè)系統(tǒng)有關(guān)的科學(xué)理論、方法與技術(shù)。例如，用到社會(huì)系統(tǒng)上，就需要社會(huì)科學(xué)、人文科學(xué)方面的知識(shí)。從這些特點(diǎn)來(lái)看，系統(tǒng)工程不同于其它技術(shù)，它是一類綜合性的整體技術(shù)，一種整體優(yōu)化的定量技術(shù)，一門綜合集成的系統(tǒng)技術(shù)，是從整體上研究和解決問(wèn)題的科學(xué)方法。2、系統(tǒng)工程的產(chǎn)生是20世紀(jì)2O年代美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室在建造美國(guó)全國(guó)電話網(wǎng)絡(luò)中首先提出。系統(tǒng)工程的雛形形成于4O年代，在5O年代到6O年代，系統(tǒng)工程迎來(lái)了其發(fā)展的高潮。電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和應(yīng)用，則為系統(tǒng)工程提供了強(qiáng)有力的運(yùn)算工具和信息處理手段，成為實(shí)施系統(tǒng)工程的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。系統(tǒng)工程可以說(shuō)是工程活動(dòng)的總結(jié)，是為構(gòu)建系統(tǒng)的所有工程活動(dòng)的支持。系統(tǒng)工程標(biāo)準(zhǔn)源自于系統(tǒng)工程實(shí)踐，是系統(tǒng)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。3、系統(tǒng)工程的發(fā)展3.3.1系統(tǒng)工程的整體發(fā)展系統(tǒng)工程的應(yīng)用首先是從工程系統(tǒng)開(kāi)始的，實(shí)踐已證明了它的有效性，如航天系統(tǒng)工程，我們常把這類系統(tǒng)工程稱為工程系統(tǒng)工程，它是組織管理工程系統(tǒng)研究、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)、使用的技術(shù)。當(dāng)我們把系統(tǒng)工程用來(lái)組織管理復(fù)雜系統(tǒng)和復(fù)雜巨系統(tǒng)時(shí)，處理工程系統(tǒng)的方法不夠用了，它已處理不了復(fù)雜系統(tǒng)、復(fù)雜巨系統(tǒng)的組織管理問(wèn)題。在這種情況下，系統(tǒng)工程自身也要發(fā)展，由于有了綜合集成方法，系統(tǒng)工程便可以用來(lái)組織管理復(fù)雜系統(tǒng)和復(fù)雜巨系統(tǒng)了，我們把這類系統(tǒng)工程稱作復(fù)雜系統(tǒng)工程。3.3.2我國(guó)系統(tǒng)工程發(fā)展歷程我國(guó)系統(tǒng)科學(xué)與系統(tǒng)工程研究自60年代起，到80年代初在我國(guó)著名科學(xué)家錢學(xué)森、許國(guó)志、宋健等倡導(dǎo)下，在一批優(yōu)秀中青年科學(xué)家的共同努力下，已經(jīng)蓬勃發(fā)展起來(lái)，在理論方法和實(shí)際應(yīng)用中取得了突破性進(jìn)展隨著系統(tǒng)工程應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，從組織管理領(lǐng)域、技術(shù)工程應(yīng)用領(lǐng)域向社會(huì)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域、自然和社會(huì)結(jié)合的領(lǐng)域擴(kuò)展?jié)B透。系統(tǒng)的發(fā)展從硬工程系統(tǒng)到軟工程系統(tǒng)，從微觀分忻到宏觀戰(zhàn)略，從簡(jiǎn)單系統(tǒng)到大系統(tǒng)、巨系統(tǒng)直到開(kāi)放復(fù)雜巨系統(tǒng) 在建模、分析、算法、優(yōu)化、決策、評(píng)價(jià)、復(fù)雜性、智能化等理論方法上己有不少建樹(shù)和應(yīng)用。在軍事、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、人口、能源、農(nóng)業(yè)、水利、水資源、生態(tài)環(huán)境、交通、城市規(guī)劃等各方面均有成果顯著的應(yīng)用實(shí)例，系統(tǒng)工程在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中大有可為已得到證實(shí)，系統(tǒng)科學(xué)與系統(tǒng)工程在中國(guó)的發(fā)展，也得到了國(guó)際系統(tǒng)界的高度評(píng)價(jià)，協(xié)同論創(chuàng)始人哈肯在為許國(guó)志主編的系統(tǒng)科學(xué)大字典寫(xiě)的序言中說(shuō)：“系統(tǒng)科學(xué)的概念是由中國(guó)學(xué)者較早提出的。我認(rèn)為這是很有意義的概括，并在理解和解釋現(xiàn)代科學(xué)，推動(dòng)其發(fā)展方面是十分重要的”，又說(shuō)：“中國(guó)是充分認(rèn)識(shí)到了系統(tǒng)科學(xué)巨大重要性的國(guó)家之一”。二、系統(tǒng)工程的應(yīng)用1、企業(yè)中的應(yīng)用企業(yè)戰(zhàn)略分析是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。有學(xué)者認(rèn)為，系統(tǒng)工程具有以下特點(diǎn)：第一，多學(xué)科交叉，專業(yè)綜合性強(qiáng)；第二，突出系統(tǒng)總體，強(qiáng)調(diào)整體優(yōu)化；第三，以分解一集成思想為基礎(chǔ)；第四，包含系統(tǒng)工程技術(shù)與系統(tǒng)工程管理兩大過(guò)程。這幾個(gè)特點(diǎn)也在企業(yè)戰(zhàn)略分析的研究中有所體現(xiàn)：第一，影響企業(yè)戰(zhàn)略的因素復(fù)雜而多樣，對(duì)各種因素的分析要用到不同學(xué)科的不同研究方法，這體現(xiàn)了多學(xué)科的交叉和綜合；第二，企業(yè)戰(zhàn)略管理理論中強(qiáng)調(diào)的是企業(yè)戰(zhàn)略的整體，而不是單純考慮各種內(nèi)外部戰(zhàn)略因素的最優(yōu)化：第三，在企業(yè)戰(zhàn)略管理研究中，一般都先將影響企業(yè)的因素分解為企業(yè)內(nèi)部資源能力因素、外部環(huán)境因素、企業(yè)文化因素等幾個(gè)方面去考慮，然后再將幾類因素繼續(xù)細(xì)分為更細(xì)的子因素，最后對(duì)所有因素的影響逐層集成、綜合考慮，才能夠決定企業(yè)的戰(zhàn)略。2、化工生產(chǎn)中的應(yīng)用化工生產(chǎn)足一門歷史悠久的生產(chǎn)工藝， 在本世紀(jì)初，對(duì)化學(xué)生產(chǎn)工藝的研究方法還足很原始的，無(wú)論是對(duì)新生產(chǎn)工藝的開(kāi)發(fā)，還足對(duì)己育生產(chǎn)工藝的改造，都是采用逐放火的方法?；は到y(tǒng)工程是應(yīng)用系統(tǒng)工程的方法來(lái)解決化工系統(tǒng)的最優(yōu)規(guī)劃、最優(yōu)設(shè)計(jì)和最優(yōu)操作問(wèn)題：對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)(系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及單元設(shè)各均已知)進(jìn)行系統(tǒng)分析：對(duì)有待設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)的合成：實(shí)現(xiàn)過(guò)程系統(tǒng)的最優(yōu)操作。三、 系統(tǒng)工程特點(diǎn)與其他專業(yè)技術(shù)相比，系統(tǒng)工程具有以下突出特點(diǎn)：1)多學(xué)科交叉，專業(yè)綜合性強(qiáng)系統(tǒng)工程是一門跨學(xué)科的邊緣性交叉學(xué)科，要用到自然科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、數(shù)學(xué)科學(xué)、社會(huì)科學(xué)等多個(gè)科學(xué)技術(shù)門類的知識(shí)，需要綜合光、機(jī)、熱、電、可靠性、仿真等多個(gè)工程專業(yè)的工程技術(shù)，需要不同專業(yè)、不同部門的專家共同參與，并且緊密配合、協(xié)同一致地開(kāi)展工作。2)突出系統(tǒng)總體，強(qiáng)調(diào)整體優(yōu)化系統(tǒng)工程把整個(gè)系統(tǒng)作為研究對(duì)象，并突出系統(tǒng)總體層面的研究；充分強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的綜合優(yōu)化，而不是單一目標(biāo)或單個(gè)分系統(tǒng)的優(yōu)化，同時(shí)還追求實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的具體方法和途徑的優(yōu)化。3)以分解一集成思想為基礎(chǔ)系統(tǒng)工程按照從整體出發(fā)、分解綜合的思路解決問(wèn)題。先根據(jù)任務(wù)需求，從整體出發(fā)確定系統(tǒng)的性能指標(biāo)和功能結(jié)構(gòu)；然后再在總體指導(dǎo)下，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分解與分析研究，確定分系統(tǒng)部件的技術(shù)要求和結(jié)構(gòu)方案；最后在分解研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合集成，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體功能的涌現(xiàn)。4)包含系統(tǒng)工程技術(shù)與系統(tǒng)工程管理兩大過(guò)程系統(tǒng)工程包含技術(shù)與管理兩大并行優(yōu)化的過(guò)程。系統(tǒng)工程技術(shù)是制定系統(tǒng)工程流程，并按系統(tǒng)工程流程，綜合多種專業(yè)技術(shù)，運(yùn)用適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)工程方法和工具開(kāi)展系統(tǒng)工程活動(dòng)，最終成功獲得系統(tǒng)的過(guò)程；系統(tǒng)工程管理是運(yùn)用技術(shù)狀態(tài)管理、技術(shù)接口管理、技術(shù)數(shù)據(jù)管理、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)管理、技術(shù)評(píng)估管理等手段，對(duì)系統(tǒng)工程技術(shù)過(guò)程、活動(dòng)及要素進(jìn)行管理和控制，確保系統(tǒng)工程目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的過(guò)程。四、我國(guó)系統(tǒng)工程存在的不足盡管我國(guó)系統(tǒng)科學(xué)與系統(tǒng)工程取得了一定成績(jī)，但存在著明顯的不足，具體現(xiàn)以下幾方面：1)系統(tǒng)工程技術(shù)尚未形成完整的規(guī)范體系。雖然國(guó)內(nèi)一些企業(yè)都圍繞自己的業(yè)務(wù)預(yù)域形成了系統(tǒng)工程標(biāo)準(zhǔn)體系，但還很不完善。突出現(xiàn)在沒(méi)有覆蓋系統(tǒng)工程全壽命周期關(guān)鍵活動(dòng)，如系統(tǒng)工程前端的任務(wù)分析及后端的測(cè)試與運(yùn)行管理標(biāo)準(zhǔn)等不系統(tǒng)、不全面； 此外， 沒(méi)有對(duì)系統(tǒng)工程規(guī)律、方法、體系進(jìn)行持續(xù)研究，進(jìn)而形成對(duì)系統(tǒng)工程任務(wù)長(zhǎng)效支持的機(jī)制。2)系統(tǒng)工程技術(shù)手段尚不完備。國(guó)內(nèi)已研究開(kāi)發(fā)了多類面向系統(tǒng)設(shè)計(jì)、驗(yàn)證和在線支持的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真系統(tǒng)，具備了演示功能，但與工程實(shí)用尚有差距，不能有效支撐全系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)與仿真；此外，我國(guó)企業(yè)還沒(méi)成立真正意義上的協(xié)同設(shè)計(jì)部門，無(wú)法在協(xié)同機(jī)制和協(xié)同平臺(tái)的支持下高效開(kāi)展多類項(xiàng)目的協(xié)同設(shè)計(jì)工作，尤其是總體方案的協(xié)同設(shè)計(jì)工作。3)系統(tǒng)工程實(shí)施經(jīng)驗(yàn)總結(jié)與應(yīng)用不足。我們尚未系統(tǒng)地對(duì)5O年的系統(tǒng)工程實(shí)踐成功經(jīng)驗(yàn)和失敗教訓(xùn)進(jìn)行總結(jié)、提煉和提高、進(jìn)而建立起完各的、規(guī)范的系統(tǒng)工程標(biāo)準(zhǔn)和手冊(cè)。隨著富有經(jīng)驗(yàn)的老一代人逐漸脫離崗位，面臨著系統(tǒng)工程經(jīng)驗(yàn)流失、系統(tǒng)工程人才嚴(yán)重短缺的問(wèn)題。針對(duì)當(dāng)前及未來(lái)對(duì)系統(tǒng)工程技術(shù)發(fā)展的要求及國(guó)內(nèi)系統(tǒng)工程技術(shù)發(fā)展的薄弱環(huán)節(jié)，我國(guó)系統(tǒng)工程未來(lái)發(fā)展態(tài)勢(shì)及目標(biāo)將是：加強(qiáng)系統(tǒng)工程標(biāo)準(zhǔn)體系研究，加大系統(tǒng)工程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范建設(shè)力度，提供系統(tǒng)工程各項(xiàng)活動(dòng)的執(zhí)行依據(jù)：加強(qiáng)系統(tǒng)工程理論創(chuàng)新研究及系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè)技術(shù)綜合研究，持續(xù)開(kāi)展國(guó)內(nèi)系統(tǒng)工程經(jīng)驗(yàn)總結(jié)、國(guó)際系統(tǒng)工程技術(shù)跟蹤調(diào)研，形成促進(jìn)系統(tǒng)工程技術(shù)發(fā)展和系統(tǒng)T程能力提升的重要理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐；通過(guò)系統(tǒng)工程研究組織體系完善，系統(tǒng)工程師隊(duì)伍培養(yǎng)和發(fā)展機(jī)制健全，保障系統(tǒng)工程技