《系統(tǒng)工程導(dǎo)論》

1、2021-4-221 2 2021-4-22 參考文獻(xiàn) n梁軍等，梁軍等，系統(tǒng)工程導(dǎo)論系統(tǒng)工程導(dǎo)論，化學(xué)工業(yè)出版社，化學(xué)工業(yè)出版社，2005 n梁迪，梁迪，系統(tǒng)工程系統(tǒng)工程，機(jī)械工業(yè)出版社，機(jī)械工業(yè)出版社，2005 n岳超源，岳超源，決策理論與方法決策理論與方法，科學(xué)出版社，科學(xué)出版社，2003 n黃燕等，黃燕等，SAS統(tǒng)計(jì)分析及應(yīng)用統(tǒng)計(jì)分析及應(yīng)用，機(jī)械工業(yè)出版社，機(jī)械工業(yè)出版社，2006 n汪應(yīng)絡(luò)，系統(tǒng)工程理論方法與應(yīng)用，高教社，1997 n高志亮，系統(tǒng)工程方法論，西北工業(yè)大學(xué)出版社，2004 n孫東川，系統(tǒng)工程引論，清華大學(xué)出版社，2004 3 2021-4-22 需要學(xué)習(xí)和使用的軟件 n

2、SPSS、SAS、STATISTICA等統(tǒng)計(jì)分析軟件等統(tǒng)計(jì)分析軟件 nMATLAB等計(jì)算軟件等計(jì)算軟件 nVC等程序設(shè)計(jì)軟件等程序設(shè)計(jì)軟件 4 2021-4-22 第一章：序 言 本節(jié)內(nèi)容本節(jié)內(nèi)容 歷史回顧歷史回顧 基本概念基本概念 與數(shù)學(xué)的關(guān)系與數(shù)學(xué)的關(guān)系 課程內(nèi)容、要求及考核方式課程內(nèi)容、要求及考核方式 重點(diǎn)重點(diǎn) 理解系統(tǒng)的概念、系統(tǒng)的特性和分類以及系理解系統(tǒng)的概念、系統(tǒng)的特性和分類以及系 統(tǒng)工程的概念統(tǒng)工程的概念 理解與數(shù)學(xué)的關(guān)系理解與數(shù)學(xué)的關(guān)系 難點(diǎn)難點(diǎn) 強(qiáng)化系統(tǒng)意識(shí)強(qiáng)化系統(tǒng)意識(shí) 注意補(bǔ)充和復(fù)習(xí)數(shù)學(xué)知識(shí)注意補(bǔ)充和復(fù)習(xí)數(shù)學(xué)知識(shí) 5 2021-4-22 1.1 歷史回顧 突然崛起突然崛起

3、迅速擴(kuò)張迅速擴(kuò)張 返璞歸真返璞歸真 源遠(yuǎn)流長(zhǎng)源遠(yuǎn)流長(zhǎng) 6 2021-4-22 第一階段：源遠(yuǎn)流長(zhǎng)第一階段：源遠(yuǎn)流長(zhǎng) 大禹治水大禹治水 都江堰工程都江堰工程 丁渭工程丁渭工程 田忌賽馬田忌賽馬 幾個(gè)生動(dòng)的實(shí)例幾個(gè)生動(dòng)的實(shí)例 7 2021-4-22 大禹治水大禹治水 4000多年前，舜帝派大禹治水。多年前，舜帝派大禹治水。 大禹經(jīng)過調(diào)查研究，認(rèn)為其父采取大禹經(jīng)過調(diào)查研究，認(rèn)為其父采取“湮湮” 的方法是錯(cuò)誤的，決定采用的方法是錯(cuò)誤的，決定采用“導(dǎo)導(dǎo)”的方法的方法 。 他率領(lǐng)群眾挖了他率領(lǐng)群眾挖了9條大川，放田水條大川，放田水 入川，放川水入海。入川，放川水入海。 同時(shí)，他把全國(guó)分成同時(shí)，他把全國(guó)分成

4、12州州5大區(qū)，大區(qū)， 分派分派5個(gè)首領(lǐng)掌管。個(gè)首領(lǐng)掌管。 治水過程中還注意調(diào)運(yùn)物資，救濟(jì)治水過程中還注意調(diào)運(yùn)物資，救濟(jì) 災(zāi)荒，調(diào)動(dòng)百姓積極性。災(zāi)荒，調(diào)動(dòng)百姓積極性。 13年后，治水成功！年后，治水成功！ 啟示啟示 系統(tǒng)思想系統(tǒng)思想“治水治水”與與“治人治人”并重。并重。 8 2021-4-22 戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，齊國(guó)的田忌和齊威王賽馬，戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，齊國(guó)的田忌和齊威王賽馬， 田忌參賽的上中下馬分別劣于齊王的上中下馬田忌參賽的上中下馬分別劣于齊王的上中下馬 ，孫臏教田忌分別以下、上、中馬對(duì)齊王的上，孫臏教田忌分別以下、上、中馬對(duì)齊王的上 、中、下馬，從而贏得比賽的總體勝利、中、下馬，從而贏得比賽的總體勝利

5、 田忌賽馬田忌賽馬 系統(tǒng)的要素不變（比賽雙方及六匹馬）策略系統(tǒng)的要素不變（比賽雙方及六匹馬）策略 不同，總體效果不同。不同，總體效果不同。 該思想至今仍然在用，如：博弈理論；體育該思想至今仍然在用，如：博弈理論；體育 比賽中的團(tuán)體賽等。比賽中的團(tuán)體賽等。 啟示啟示 http:/ 9 2021-4-22 戰(zhàn)國(guó)時(shí)期（公元前戰(zhàn)國(guó)時(shí)期（公元前250年前后），年前后），秦國(guó)秦國(guó) 的李冰父子主持修建的四川都江堰水利工程，的李冰父子主持修建的四川都江堰水利工程， 將分洪、引水和排沙等多種需求結(jié)合在一起進(jìn)將分洪、引水和排沙等多種需求結(jié)合在一起進(jìn) 行考慮，使各部分組成一個(gè)整體，實(shí)現(xiàn)了防洪行考慮，使各部分組成一個(gè)

6、整體，實(shí)現(xiàn)了防洪 、灌溉、行舟、漂木等多種功能。、灌溉、行舟、漂木等多種功能。 都江堰水利工程都江堰水利工程 啟示啟示 系統(tǒng)的思想，整理考慮，綜合尋系統(tǒng)的思想，整理考慮，綜合尋 優(yōu)優(yōu) 10 2021-4-22 都江堰水利工程都江堰水利工程 岷岷 江江 外外 江江 外外 江江 飛飛 魚嘴魚嘴 寶寶 瓶瓶 口口 沙沙 堰堰 內(nèi)內(nèi) 江江 三大工程三大工程 l魚嘴岷江分水工程魚嘴岷江分水工程 l飛沙堰分洪排沙工程飛沙堰分洪排沙工程 l寶瓶口引水工程寶瓶口引水工程 11 2021-4-22 都江堰水利工程都江堰水利工程 三大工程三大工程 l魚嘴岷江分水工程魚嘴岷江分水工程 l飛沙堰分洪排沙工程飛沙堰分洪

7、排沙工程 l寶瓶口引水工程寶瓶口引水工程 12 2021-4-22 丁渭工程丁渭工程 啟示啟示 北宋真宗時(shí)期（北宋真宗時(shí)期（998-1022年），皇城失火，年），皇城失火， 宮殿被毀?；实廴蚊∥钾?fù)責(zé)修復(fù)皇宮。丁渭的方案宮殿被毀。皇帝任命丁渭負(fù)責(zé)修復(fù)皇宮。丁渭的方案 是：是： 1、皇宮舊址前原有大街處挖一溝渠，挖溝的、皇宮舊址前原有大街處挖一溝渠，挖溝的 土燒磚，解決部分建筑材料問題。土燒磚，解決部分建筑材料問題。 2、開封附近的汴水引入溝內(nèi)，形成航道，從、開封附近的汴水引入溝內(nèi)，形成航道，從 外地運(yùn)輸沙石木料。外地運(yùn)輸沙石木料。 3、皇宮修好后，把溝水排掉，用建筑垃圾、皇宮修好后，把溝水排掉

8、，用建筑垃圾、 廢棄雜物填入溝中，恢復(fù)原來大街。廢棄雜物填入溝中，恢復(fù)原來大街。 皇宮修復(fù)全過程看成一個(gè)系統(tǒng)，并劃分為若干并皇宮修復(fù)全過程看成一個(gè)系統(tǒng)，并劃分為若干并 行和交叉作業(yè)的子系統(tǒng)。蘊(yùn)含了行和交叉作業(yè)的子系統(tǒng)。蘊(yùn)含了“系統(tǒng)工程系統(tǒng)工程”思想。思想。 13 2021-4-22 第二階段：突然崛起第二階段：突然崛起 大體上形成于上世紀(jì)大體上形成于上世紀(jì)50、60年代年代 經(jīng)典成功案例（美國(guó)）經(jīng)典成功案例（美國(guó)） 阿波羅登月計(jì)劃阿波羅登月計(jì)劃 北極星導(dǎo)彈核潛艇計(jì)劃北極星導(dǎo)彈核潛艇計(jì)劃 計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)客觀需求客觀需求 關(guān)鍵原因關(guān)鍵原因 14 2021-4-22 阿波羅登月計(jì)劃工程涉及三百多萬個(gè)部

9、件、兩阿波羅登月計(jì)劃工程涉及三百多萬個(gè)部件、兩 萬多個(gè)企業(yè)、萬多個(gè)企業(yè)、120個(gè)大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)，耗資個(gè)大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)，耗資244億美億美 元，持續(xù)元，持續(xù)11年。整個(gè)工程在計(jì)劃進(jìn)度、質(zhì)量檢驗(yàn)、年。整個(gè)工程在計(jì)劃進(jìn)度、質(zhì)量檢驗(yàn)、 可靠性評(píng)價(jià)和管理過程等方面都采用了系統(tǒng)工程方可靠性評(píng)價(jià)和管理過程等方面都采用了系統(tǒng)工程方 法，創(chuàng)造了法，創(chuàng)造了“計(jì)劃評(píng)審技術(shù)計(jì)劃評(píng)審技術(shù)(PERT)”和和“圖解評(píng)審技圖解評(píng)審技 術(shù)術(shù)(GERT)”，實(shí)現(xiàn)了時(shí)間進(jìn)度、質(zhì)量技術(shù)與經(jīng)費(fèi)管，實(shí)現(xiàn)了時(shí)間進(jìn)度、質(zhì)量技術(shù)與經(jīng)費(fèi)管 理三者的統(tǒng)一，如期完成總體目標(biāo)。理三者的統(tǒng)一，如期完成總體目標(biāo)。 阿波羅登月計(jì)劃阿波羅登月計(jì)劃 15 20

10、21-4-22 阿波羅登月計(jì)劃阿波羅登月計(jì)劃 16 2021-4-22 問題明確、規(guī)模巨大、遞階結(jié)構(gòu)問題明確、規(guī)模巨大、遞階結(jié)構(gòu) 第三階段：迅速擴(kuò)張第三階段：迅速擴(kuò)張 經(jīng)典案例的特點(diǎn)經(jīng)典案例的特點(diǎn) 大系統(tǒng)大系統(tǒng) 子系統(tǒng)子系統(tǒng) 子系統(tǒng)子系統(tǒng) 子系統(tǒng)子系統(tǒng) 子系統(tǒng)子系統(tǒng) 子系統(tǒng)子系統(tǒng) 子系統(tǒng)子系統(tǒng) 非常適合處理這類問題非常適合處理這類問題 17 2021-4-22 發(fā)展一般性的處理大系統(tǒng)問題的方法發(fā)展一般性的處理大系統(tǒng)問題的方法 基本方法：基本方法：分解協(xié)分解協(xié) 調(diào)調(diào) 大系統(tǒng)大系統(tǒng) 子系統(tǒng)子系統(tǒng) 子系統(tǒng)子系統(tǒng) 子系統(tǒng)狀態(tài)變量子系統(tǒng)狀態(tài)變量 大系統(tǒng)協(xié)調(diào)變量大系統(tǒng)協(xié)調(diào)變量 各子系統(tǒng)求解過程受協(xié)調(diào)變量影

11、響，各子系統(tǒng)求解過程受協(xié)調(diào)變量影響， 大系統(tǒng)調(diào)節(jié)協(xié)調(diào)變量實(shí)現(xiàn)自己目標(biāo)。大系統(tǒng)調(diào)節(jié)協(xié)調(diào)變量實(shí)現(xiàn)自己目標(biāo)。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 針對(duì)特殊結(jié)構(gòu)有效，很難成為一般性方法！針對(duì)特殊結(jié)構(gòu)有效，很難成為一般性方法！ 18 2021-4-22 系統(tǒng)中包括有主觀意志的人系統(tǒng)中包括有主觀意志的人 用大系統(tǒng)方法處理社會(huì)經(jīng)濟(jì)問題時(shí)遇到用大系統(tǒng)方法處理社會(huì)經(jīng)濟(jì)問題時(shí)遇到新問題：新問題： 基本手段：基本手段： 在一些合理的假設(shè)下建立社會(huì)經(jīng)濟(jì)系在一些合理的假設(shè)下建立社會(huì)經(jīng)濟(jì)系 統(tǒng)，包括人的行為方式在內(nèi)的數(shù)學(xué)模型，統(tǒng)，包括人的行為方式在內(nèi)的數(shù)學(xué)模型， 一旦建立了這種模型，就可以直接應(yīng)用處一旦建立了這種模型，就可以直接應(yīng)用處 理工程

12、系統(tǒng)的方法，甚至發(fā)展決策支持系理工程系統(tǒng)的方法，甚至發(fā)展決策支持系 統(tǒng)代替人做決策。統(tǒng)代替人做決策。 局限性：局限性： 假設(shè)合理與模型實(shí)用存在嚴(yán)重矛盾！假設(shè)合理與模型實(shí)用存在嚴(yán)重矛盾！ 19 2021-4-22 80年代年代掀起高潮掀起高潮 廣泛用于制定社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃廣泛用于制定社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃 上世紀(jì)上世紀(jì)50、60年代開始年代開始 國(guó)防科研機(jī)構(gòu)和大規(guī)模項(xiàng)目廣泛應(yīng)用國(guó)防科研機(jī)構(gòu)和大規(guī)模項(xiàng)目廣泛應(yīng)用 中國(guó)的發(fā)展中國(guó)的發(fā)展 運(yùn)籌學(xué)理論方法和應(yīng)用研究運(yùn)籌學(xué)理論方法和應(yīng)用研究 本質(zhì)上是用集中控制方法處理社會(huì)經(jīng)濟(jì)問題！本質(zhì)上是用集中控制方法處理社會(huì)經(jīng)濟(jì)問題！ 20 2021-4-22 載人航天是一項(xiàng)

13、龐大的系統(tǒng)工程，包括：載人載人航天是一項(xiàng)龐大的系統(tǒng)工程，包括：載人 飛船、運(yùn)載火箭、航天員、測(cè)控通信網(wǎng)、發(fā)射場(chǎng)、著飛船、運(yùn)載火箭、航天員、測(cè)控通信網(wǎng)、發(fā)射場(chǎng)、著 陸場(chǎng)以及有效載荷等陸場(chǎng)以及有效載荷等7個(gè)分系統(tǒng)。個(gè)分系統(tǒng)。 其中火箭又包含：箭體結(jié)構(gòu)、動(dòng)力裝置、控制其中火箭又包含：箭體結(jié)構(gòu)、動(dòng)力裝置、控制 、推進(jìn)劑利用、故障檢測(cè)處理、逃逸救生、遙測(cè)、外、推進(jìn)劑利用、故障檢測(cè)處理、逃逸救生、遙測(cè)、外 測(cè)安全、地面設(shè)備和附加系統(tǒng)共測(cè)安全、地面設(shè)備和附加系統(tǒng)共10個(gè)分系統(tǒng)。個(gè)分系統(tǒng)。 載人航天載人航天11年（截止年（截止2003年）耗資年）耗資180億億 元，元，“神五神五”一次發(fā)射耗資一次發(fā)射耗資10

14、億元。億元。 載人航天是中國(guó)航天史上的第載人航天是中國(guó)航天史上的第2個(gè)里程碑。個(gè)里程碑。 中國(guó)的成功范例中國(guó)的成功范例載人航天工程載人航天工程 21 2021-4-22 第四階段：返璞歸真第四階段：返璞歸真 根本原因根本原因 上世紀(jì)上世紀(jì)90年代以來年代以來 系統(tǒng)工程的名稱提的越來越少系統(tǒng)工程的名稱提的越來越少 系統(tǒng)工程的方法用的越來越多系統(tǒng)工程的方法用的越來越多 信息處理能力和計(jì)算能力迅速發(fā)展信息處理能力和計(jì)算能力迅速發(fā)展 導(dǎo)致定量處理問題的能力不斷增強(qiáng)導(dǎo)致定量處理問題的能力不斷增強(qiáng) 交通、地理、制造、金融、服務(wù)、交通、地理、制造、金融、服務(wù)、 22 2021-4-22 1.2 基本概念 1

15、.2.1 系統(tǒng)思想的演變系統(tǒng)思想的演變 古希臘哲學(xué)家赫拉克利特：世界是包括一切的整體。古希臘哲學(xué)家赫拉克利特：世界是包括一切的整體。 論自然界論自然界 古希臘哲學(xué)家德謨克里特提出宇宙大系統(tǒng)的理念，認(rèn)為古希臘哲學(xué)家德謨克里特提出宇宙大系統(tǒng)的理念，認(rèn)為 原子組成萬物，形成不同系統(tǒng)層次的世界。這是原子組成萬物，形成不同系統(tǒng)層次的世界。這是“系統(tǒng)系統(tǒng) ”一次的最早出處。一次的最早出處。 宇宙大系統(tǒng)宇宙大系統(tǒng) 23 2021-4-22 中國(guó)春秋時(shí)期老子：中國(guó)春秋時(shí)期老子：“道生一、一生二、二生三、三生道生一、一生二、二生三、三生 萬物萬物” 中國(guó)西周時(shí)期：用陰陽二氣的矛盾來解釋自然現(xiàn)象，產(chǎn)中國(guó)西周時(shí)期：

16、用陰陽二氣的矛盾來解釋自然現(xiàn)象，產(chǎn) 生了生了“五行觀念五行觀念”，認(rèn)為金、木、水、火、土是構(gòu)成世，認(rèn)為金、木、水、火、土是構(gòu)成世 界大系統(tǒng)的五種基本物質(zhì)要素。界大系統(tǒng)的五種基本物質(zhì)要素。 金生水金生水 水生木水生木 木生火木生火 火生土火生土 土生金土生金 金克木金克木 水克火水克火 木克土木克土 火克金火克金 土克水土克水 24 2021-4-22 系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)圖系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)圖 25 2021-4-22 20世紀(jì)世紀(jì)4070年代出現(xiàn)的部分系統(tǒng)工程學(xué)科分支年代出現(xiàn)的部分系統(tǒng)工程學(xué)科分支 創(chuàng)始人創(chuàng)始人分支學(xué)科名稱分支學(xué)科名稱時(shí)間時(shí)間創(chuàng)始人創(chuàng)始人分支學(xué)科名稱分支學(xué)科名稱時(shí)間時(shí)間 馮馮.諾依曼諾依曼對(duì)策論對(duì)

17、策論1944 W.R.阿會(huì)布阿會(huì)布自組織系統(tǒng)原理自組織系統(tǒng)原理1962 馮馮.貝塔朗菲貝塔朗菲一般系統(tǒng)論一般系統(tǒng)論1945 R.羅森羅森自復(fù)制自動(dòng)機(jī)自復(fù)制自動(dòng)機(jī)1965 C.E.香農(nóng)香農(nóng)信息論信息論1948 L.扎德扎德模糊集與系統(tǒng)模糊集與系統(tǒng)1969 N.維納維納控制論控制論1949 I.普里高津普里高津耗散結(jié)構(gòu)理論耗散結(jié)構(gòu)理論1969 馮馮.貝塔朗菲貝塔朗菲開放系統(tǒng)理論開放系統(tǒng)理論1954 湯姆湯姆突變理論突變理論1969 錢學(xué)森錢學(xué)森工程控制論工程控制論(*)1957 H.哈肯哈肯協(xié)同學(xué)協(xié)同學(xué)1969 A.H.哥德哥德系統(tǒng)工程系統(tǒng)工程1957 艾根艾根超循環(huán)理論超循環(huán)理論1971 R.別

18、依曼別依曼動(dòng)態(tài)規(guī)劃論動(dòng)態(tài)規(guī)劃論1961 J.G.米勒米勒生命系統(tǒng)理論生命系統(tǒng)理論1972 M.D.曼薩諾維可曼薩諾維可一般系統(tǒng)的數(shù)學(xué)理論一般系統(tǒng)的數(shù)學(xué)理論1962 P.齊格勒齊格勒建模與仿真理論建模與仿真理論1972 26 2021-4-22 錢學(xué)森錢學(xué)森 n1911年祖籍杭州，生于上海。應(yīng)用力學(xué)、年祖籍杭州，生于上海。應(yīng)用力學(xué)、 工程控制論、系統(tǒng)工程科學(xué)家。工程控制論、系統(tǒng)工程科學(xué)家。 n1934年畢業(yè)于上海交通大學(xué)，年畢業(yè)于上海交通大學(xué)，1939年年 在加州理工學(xué)院獲博士學(xué)位在加州理工學(xué)院獲博士學(xué)位 。并擔(dān)任過。并擔(dān)任過 加州理工學(xué)院航空系副教授，麻省理工加州理工學(xué)院航空系副教授，麻省理工

19、 學(xué)院航空系副教授、空氣動(dòng)力學(xué)教授，學(xué)院航空系副教授、空氣動(dòng)力學(xué)教授， 1949年至年至1955年任美國(guó)加州理工學(xué)院年任美國(guó)加州理工學(xué)院 噴氣推進(jìn)中心主任、教授。噴氣推進(jìn)中心主任、教授。 n中國(guó)控制學(xué)科最重要的奠基人，中國(guó)自中國(guó)控制學(xué)科最重要的奠基人，中國(guó)自 動(dòng)化學(xué)會(huì)首任理事長(zhǎng)。動(dòng)化學(xué)會(huì)首任理事長(zhǎng)。 27 2021-4-22 錢學(xué)森錢學(xué)森 n中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)、中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)、中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)、中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)、 中國(guó)宇航學(xué)會(huì)、中國(guó)系統(tǒng)工程學(xué)會(huì)中國(guó)宇航學(xué)會(huì)、中國(guó)系統(tǒng)工程學(xué)會(huì) 名譽(yù)理事長(zhǎng)，中國(guó)科學(xué)院學(xué)部主席名譽(yù)理事長(zhǎng)，中國(guó)科學(xué)院學(xué)部主席 團(tuán)名譽(yù)主席，中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)名團(tuán)名譽(yù)主席，中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)名 譽(yù)主席。

20、曾任國(guó)防科學(xué)技術(shù)委員會(huì)譽(yù)主席。曾任國(guó)防科學(xué)技術(shù)委員會(huì) 副主任和中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)主席。副主任和中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)主席。 在應(yīng)用力學(xué)、在應(yīng)用力學(xué)、工程控制論工程控制論、系統(tǒng)工、系統(tǒng)工 程等多領(lǐng)域取得出色研究成果，在程等多領(lǐng)域取得出色研究成果，在 中國(guó)航天事業(yè)的創(chuàng)建與發(fā)展等方面中國(guó)航天事業(yè)的創(chuàng)建與發(fā)展等方面 作出了卓越貢獻(xiàn)。作出了卓越貢獻(xiàn)。1999年獲年獲“兩彈兩彈 一星功勛獎(jiǎng)?wù)乱恍枪转?jiǎng)?wù)隆薄?957年選聘為中年選聘為中 國(guó)科學(xué)院院士（學(xué)部委員）。國(guó)科學(xué)院院士（學(xué)部委員）。 28 2021-4-22 中國(guó)航天之父中國(guó)航天之父 感動(dòng)中國(guó)感動(dòng)中國(guó)2008年度人物。年度人物。 中國(guó)火箭、導(dǎo)彈和航天技術(shù)的重

21、要奠基人。中國(guó)火箭、導(dǎo)彈和航天技術(shù)的重要奠基人。 感動(dòng)中國(guó)推選委員會(huì)閻肅：感動(dòng)中國(guó)推選委員會(huì)閻肅： 大千宇宙大千宇宙 浩瀚長(zhǎng)空，全納入赤子心胸。浩瀚長(zhǎng)空，全納入赤子心胸。 驚世兩彈驚世兩彈 沖宵一星，盡凝鑄中華豪情，霜鬢不墜青云志。沖宵一星，盡凝鑄中華豪情，霜鬢不墜青云志。 壽至期頤壽至期頤 回首望去，只付默默一笑中?；厥淄ィ桓赌恍χ?。 錢學(xué)森先生引入錢學(xué)森先生引入“不太可靠的元件通過冗余技術(shù)可以不太可靠的元件通過冗余技術(shù)可以 組成可靠的系統(tǒng)組成可靠的系統(tǒng)”的思想，開創(chuàng)了中國(guó)的航天領(lǐng)域研究，的思想，開創(chuàng)了中國(guó)的航天領(lǐng)域研究， 是中國(guó)導(dǎo)彈航天技術(shù)躋身世界前沿。是中國(guó)導(dǎo)彈航天技術(shù)躋身世界前

22、沿。 錢學(xué)森錢學(xué)森 29 2021-4-22 1.2.2 系統(tǒng)的定義及其特性系統(tǒng)的定義及其特性 定義：定義：系統(tǒng)是具特定功能的，相互間具有有機(jī)系統(tǒng)是具特定功能的，相互間具有有機(jī) 聯(lián)系的許多要素所構(gòu)成的一個(gè)整體。聯(lián)系的許多要素所構(gòu)成的一個(gè)整體。 特性：特性： 集合性：集合性：系統(tǒng)是具有某種屬性的對(duì)象的全體系統(tǒng)是具有某種屬性的對(duì)象的全體(集集 合合)，是由兩個(gè)或兩個(gè)以上相互區(qū)別的要素組成。，是由兩個(gè)或兩個(gè)以上相互區(qū)別的要素組成。 整體性：整體性：各要素缺一不可，且不是各要素的簡(jiǎn)各要素缺一不可，且不是各要素的簡(jiǎn) 單集合，任何要素及其之間聯(lián)系和作用不能脫單集合，任何要素及其之間聯(lián)系和作用不能脫 離整體

23、的協(xié)調(diào)去考慮。離整體的協(xié)調(diào)去考慮。 系統(tǒng)論一個(gè)基本原理：總體不等于部分和。系統(tǒng)論一個(gè)基本原理：總體不等于部分和。 30 2021-4-22 n整體性特性之一整體性特性之一有機(jī)性有機(jī)性 部分只在整體中才具有其部分的意義；部分只在整體中才具有其部分的意義； 整體的特性只有在系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)中，整體與整體的特性只有在系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)中，整體與 部分，部分與部分，環(huán)境與系統(tǒng)，以及不同層部分，部分與部分，環(huán)境與系統(tǒng)，以及不同層 次之間按一定規(guī)律進(jìn)行一定程度的物質(zhì)、能量次之間按一定規(guī)律進(jìn)行一定程度的物質(zhì)、能量 及信息交換，才體現(xiàn)出其性質(zhì)和功能。及信息交換，才體現(xiàn)出其性質(zhì)和功能。 n整體性特征之二整體性特征之二組合效應(yīng)

24、組合效應(yīng) 系統(tǒng)形成整體后，產(chǎn)生系統(tǒng)性能，這是一系統(tǒng)形成整體后，產(chǎn)生系統(tǒng)性能，這是一 種質(zhì)變，是形成整體以前沒有的。同時(shí)又可能種質(zhì)變，是形成整體以前沒有的。同時(shí)又可能 喪失了組成部分在孤立狀態(tài)下的某特性。喪失了組成部分在孤立狀態(tài)下的某特性。 31 2021-4-22 系統(tǒng)的特性系統(tǒng)的特性 相關(guān)性：相關(guān)性：組成系統(tǒng)的要素是相互聯(lián)系，相互作組成系統(tǒng)的要素是相互聯(lián)系，相互作 用的。用的。 階層性：階層性：系統(tǒng)作為一個(gè)相互作用的整體來看，系統(tǒng)作為一個(gè)相互作用的整體來看， 它可分解成一系列的子系統(tǒng)，子系統(tǒng)之間存在它可分解成一系列的子系統(tǒng)，子系統(tǒng)之間存在 一定層次關(guān)系。一定層次關(guān)系。 目的性：目的性：要達(dá)到

25、既定目的，系統(tǒng)具有一定功能。要達(dá)到既定目的，系統(tǒng)具有一定功能。 這是區(qū)別系統(tǒng)與系統(tǒng)的標(biāo)志。這是區(qū)別系統(tǒng)與系統(tǒng)的標(biāo)志。 環(huán)境適應(yīng)性：環(huán)境適應(yīng)性：系統(tǒng)是處于一定的物質(zhì)環(huán)境中，系統(tǒng)是處于一定的物質(zhì)環(huán)境中， 環(huán)境變化，引起系統(tǒng)內(nèi)部各要素的變化，不能環(huán)境變化，引起系統(tǒng)內(nèi)部各要素的變化，不能 適應(yīng)變化的系統(tǒng)是沒有生命力的。適應(yīng)變化的系統(tǒng)是沒有生命力的。 32 2021-4-22 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)環(huán)境適應(yīng)性有如下三種方式：系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)環(huán)境適應(yīng)性有如下三種方式： 1 1、適應(yīng)性自穩(wěn)、適應(yīng)性自穩(wěn) 指系統(tǒng)具有這樣一種能力或傾向：當(dāng)環(huán)境變化指系統(tǒng)具有這樣一種能力或傾向：當(dāng)環(huán)境變化 或施加干擾，使它偏離原有狀態(tài)，系統(tǒng)具有某種或施

26、加干擾，使它偏離原有狀態(tài)，系統(tǒng)具有某種 機(jī)制，使其恢復(fù)原有狀態(tài)。機(jī)制，使其恢復(fù)原有狀態(tài)。 2 2、適應(yīng)性組織、適應(yīng)性組織 為適應(yīng)環(huán)境變化，系統(tǒng)通過內(nèi)部或外部指令形為適應(yīng)環(huán)境變化，系統(tǒng)通過內(nèi)部或外部指令形 成特定的結(jié)構(gòu)和功能。成特定的結(jié)構(gòu)和功能。 3 3、自組織性、自組織性 對(duì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、要素進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，改變。對(duì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、要素進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，改變。 自組織性自組織性:是指系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的有機(jī)性和反饋功能，是指系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的有機(jī)性和反饋功能，不通過系統(tǒng)不通過系統(tǒng) 內(nèi)部或外部指令完成內(nèi)部或外部指令完成，而是系統(tǒng)各要素按彼此的，而是系統(tǒng)各要素按彼此的相關(guān)性，協(xié)相關(guān)性，協(xié) 同性同性或某種默契而形成特定的結(jié)構(gòu)和功

27、能?；蚰撤N默契而形成特定的結(jié)構(gòu)和功能。 33 2021-4-22 n自然系統(tǒng)和人工系統(tǒng)自然系統(tǒng)和人工系統(tǒng) n實(shí)體系統(tǒng)和概念系統(tǒng)實(shí)體系統(tǒng)和概念系統(tǒng) n動(dòng)態(tài)系統(tǒng)與靜態(tài)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)與靜態(tài)系統(tǒng) n控制系統(tǒng)與行為系統(tǒng)控制系統(tǒng)與行為系統(tǒng) 1.2.3 系統(tǒng)的分類系統(tǒng)的分類 34 2021-4-22 1.2.4 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能 n系統(tǒng)的組成要素：系統(tǒng)的組成要素：C n系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：S n系統(tǒng)的環(huán)境：系統(tǒng)的環(huán)境：E n系統(tǒng)的功能：系統(tǒng)的功能：F(體現(xiàn)了系統(tǒng)與外部環(huán)境之間物體現(xiàn)了系統(tǒng)與外部環(huán)境之間物 質(zhì)、能量、信息交換能力質(zhì)、能量、信息交換能力) 要素、結(jié)構(gòu)、功能三者關(guān)系：要素、結(jié)構(gòu)、

28、功能三者關(guān)系： 1 1、要素不同，功能不同；、要素不同，功能不同； 2 2、要素相同，結(jié)構(gòu)不同，功能不同；、要素相同，結(jié)構(gòu)不同，功能不同； 3 3、要素，結(jié)構(gòu)不同，也可能功能相同。、要素，結(jié)構(gòu)不同，也可能功能相同。 4 4、同一結(jié)構(gòu)，也可多種功能。、同一結(jié)構(gòu)，也可多種功能。 達(dá)到同一目標(biāo)達(dá)到同一目標(biāo) 可有多種方案可有多種方案 F f (E, C, S) 35 2021-4-22 1.2.5 系統(tǒng)工程系統(tǒng)工程 什么是系統(tǒng)工程？什么是系統(tǒng)工程？ 系統(tǒng)工程就是用工程方法處理系統(tǒng)問題。系統(tǒng)工程就是用工程方法處理系統(tǒng)問題。 是把事情盡量做好（優(yōu)化）的方法（事理）是把事情盡量做好（優(yōu)化）的方法（事理） 事

29、情表面上可以完全不同（跨學(xué)科）事情表面上可以完全不同（跨學(xué)科） 都是互相聯(lián)系的量組成的整體（模型）都是互相聯(lián)系的量組成的整體（模型） 盡量獲得量化的結(jié)果（數(shù)學(xué)，計(jì)算機(jī)）盡量獲得量化的結(jié)果（數(shù)學(xué)，計(jì)算機(jī)） 主要特點(diǎn)：主要特點(diǎn)： 定量，尋優(yōu)定量，尋優(yōu) 基本手段：基本手段： 建模，優(yōu)化建模，優(yōu)化 36 2021-4-22 系統(tǒng)工程解決問題的基本依據(jù)系統(tǒng)工程解決問題的基本依據(jù) 物理規(guī)律物理規(guī)律 （科學(xué)知識(shí)）（科學(xué)知識(shí)） 數(shù)學(xué)方法（嚴(yán)格的邏輯）數(shù)學(xué)方法（嚴(yán)格的邏輯） 隨著應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，隨著應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，工程性質(zhì)的常工程性質(zhì)的常 識(shí)或經(jīng)驗(yàn)，與嚴(yán)格的數(shù)學(xué)方法成為識(shí)或經(jīng)驗(yàn)，與嚴(yán)格的數(shù)學(xué)方法成為系統(tǒng)

30、工程解系統(tǒng)工程解 決問題的主要依據(jù)。決問題的主要依據(jù)。 常識(shí)或經(jīng)驗(yàn)（工程性質(zhì)）常識(shí)或經(jīng)驗(yàn)（工程性質(zhì)） 37 2021-4-22 1.2.5 系統(tǒng)工程系統(tǒng)工程 發(fā)展歷程：發(fā)展歷程： 1 1、系統(tǒng)工程是建立在運(yùn)籌學(xué)基礎(chǔ)上，并與運(yùn)、系統(tǒng)工程是建立在運(yùn)籌學(xué)基礎(chǔ)上，并與運(yùn) 籌學(xué)一起發(fā)展起來的。籌學(xué)一起發(fā)展起來的。 2 2、19561956年，中國(guó)科學(xué)院在力學(xué)所成立年，中國(guó)科學(xué)院在力學(xué)所成立“運(yùn)籌運(yùn)籌 學(xué)教研室學(xué)教研室”（錢學(xué)森所長(zhǎng)）（錢學(xué)森所長(zhǎng)） 3 3、19781978年，錢學(xué)森組織管理的技術(shù)年，錢學(xué)森組織管理的技術(shù)系統(tǒng)系統(tǒng) 工程一文發(fā)表，產(chǎn)生巨大影響。工程一文發(fā)表，產(chǎn)生巨大影響。 4 4、19801

31、980年，成立中國(guó)系統(tǒng)工程學(xué)會(huì)年，成立中國(guó)系統(tǒng)工程學(xué)會(huì)中科院中科院 系統(tǒng)工程研究所系統(tǒng)工程研究所, ,高校開設(shè)相關(guān)課程高校開設(shè)相關(guān)課程, ,成立成立 相關(guān)專業(yè)。相關(guān)專業(yè)。 38 2021-4-22 1.2.5 系統(tǒng)工程系統(tǒng)工程 對(duì)系統(tǒng)工程的理解：對(duì)系統(tǒng)工程的理解： 1 1、系統(tǒng)工程是跨越多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的橫斷性學(xué)、系統(tǒng)工程是跨越多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的橫斷性學(xué) 科，它不但涉及各種技術(shù)方面的科，它不但涉及各種技術(shù)方面的“硬硬”因因 素，還涉及社會(huì)，心理等素，還涉及社會(huì)，心理等“軟軟”因素。因素。 2 2、系統(tǒng)工程是以處理一個(gè)系統(tǒng)為對(duì)象的一類、系統(tǒng)工程是以處理一個(gè)系統(tǒng)為對(duì)象的一類 工程技術(shù)的總稱。工程技術(shù)的總稱

32、。 3 3、將系統(tǒng)工程原理用于各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)，就形成、將系統(tǒng)工程原理用于各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)，就形成 了各個(gè)領(lǐng)域的系統(tǒng)工程。了各個(gè)領(lǐng)域的系統(tǒng)工程。 39 2021-4-22 1.2.5 系統(tǒng)工程系統(tǒng)工程 對(duì)系統(tǒng)工程的理解：對(duì)系統(tǒng)工程的理解： 4 4、系統(tǒng)工程不同于傳統(tǒng)的工程技術(shù)，系統(tǒng)工、系統(tǒng)工程不同于傳統(tǒng)的工程技術(shù)，系統(tǒng)工 程是工程戰(zhàn)略，工程技術(shù)，組織管理和工程是工程戰(zhàn)略，工程技術(shù)，組織管理和工 程哲學(xué)的統(tǒng)一。程哲學(xué)的統(tǒng)一。 5 5、系統(tǒng)工程是一種思想方法，而不是一種可系統(tǒng)工程是一種思想方法，而不是一種可 以不偏不倚地照此辦理就能得到預(yù)期結(jié)果以不偏不倚地照此辦理就能得到預(yù)期結(jié)果 的技術(shù)。的技術(shù)。 6 6、系

33、統(tǒng)工程的方法體系是運(yùn)用系統(tǒng)的思想方系統(tǒng)工程的方法體系是運(yùn)用系統(tǒng)的思想方 法和各種數(shù)學(xué)方法、控制理論，以及電子法和各種數(shù)學(xué)方法、控制理論，以及電子 計(jì)算機(jī)等技術(shù)工具來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的模型化和計(jì)算機(jī)等技術(shù)工具來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的模型化和 最優(yōu)化，進(jìn)行系統(tǒng)分析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)。最優(yōu)化，進(jìn)行系統(tǒng)分析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 40 2021-4-22 1.2.5 系統(tǒng)工程系統(tǒng)工程 系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ)系統(tǒng)工程的理論基礎(chǔ) 系統(tǒng)科學(xué)：一般系統(tǒng)論，大系統(tǒng)理論系統(tǒng)科學(xué)：一般系統(tǒng)論，大系統(tǒng)理論 控制論：控制論： 經(jīng)濟(jì)控制論，分散控制經(jīng)濟(jì)控制論，分散控制 運(yùn)籌學(xué)：運(yùn)籌學(xué)： 線性規(guī)劃，動(dòng)態(tài)規(guī)劃，線性規(guī)劃，動(dòng)態(tài)規(guī)劃， 排隊(duì)論，對(duì)策論排隊(duì)論，對(duì)策論 管理

34、科學(xué)管理科學(xué) 41 2021-4-22 1.2.5 系統(tǒng)工程系統(tǒng)工程 目的性原則：目的性原則：系統(tǒng)工程是人類社會(huì)的實(shí)踐活動(dòng)，必有系統(tǒng)工程是人類社會(huì)的實(shí)踐活動(dòng)，必有 其目的。其目的。 整體性原則：整體性原則：處理問題著眼于系統(tǒng)整體。處理問題著眼于系統(tǒng)整體。 綜合性原則：綜合性原則：解決同一問題的不同方案，取長(zhǎng)補(bǔ)短，解決同一問題的不同方案，取長(zhǎng)補(bǔ)短， 加以綜合。加以綜合。 動(dòng)態(tài)性原則：動(dòng)態(tài)性原則：在運(yùn)動(dòng)和變化中掌握事物在運(yùn)動(dòng)和變化中掌握事物 協(xié)調(diào)與優(yōu)化原則協(xié)調(diào)與優(yōu)化原則 適應(yīng)性原則：適應(yīng)性原則：系統(tǒng)在環(huán)境中生存系統(tǒng)在環(huán)境中生存 系統(tǒng)工程的原則系統(tǒng)工程的原則 42 2021-4-22 邏輯維邏輯維

35、時(shí)間維時(shí)間維 知識(shí)維知識(shí)維 初步設(shè)計(jì) 安裝階段 研制階段 規(guī)劃制定 生產(chǎn)階段 運(yùn)行階段 更新階段 實(shí)施計(jì)劃 決策 優(yōu)化 系統(tǒng)分析 系統(tǒng)綜合 評(píng)價(jià)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 問題確定 商業(yè)、法律、建筑、心理學(xué)、等 社會(huì)科學(xué) 控制論 運(yùn)籌學(xué) 工程技術(shù) 系統(tǒng)工程方法論系統(tǒng)工程方法論 霍爾的系統(tǒng)工程霍爾的系統(tǒng)工程 三維結(jié)構(gòu)三維結(jié)構(gòu)(1968)(1968) （粗結(jié)構(gòu)）（粗結(jié)構(gòu)） （細(xì)結(jié)構(gòu)）（細(xì)結(jié)構(gòu)） （專業(yè)維）（專業(yè)維） 43 2021-4-22 系統(tǒng)工程的步驟系統(tǒng)工程的步驟 1 1、明確問題、明確問題 2 2、設(shè)置目標(biāo)，建立評(píng)價(jià)準(zhǔn)則、設(shè)置目標(biāo)，建立評(píng)價(jià)準(zhǔn)則 3 3、生成方案、生成方案 4 4、把方案建模、把方案建模 5

36、 5、對(duì)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)、對(duì)方案進(jìn)行評(píng)價(jià) 6 6、選擇一個(gè)方案、選擇一個(gè)方案 7 7、規(guī)劃實(shí)施、規(guī)劃實(shí)施 44 2021-4-22 1 1、明確問題、確立目標(biāo)、明確問題、確立目標(biāo) 明確問題是首要任務(wù)明確問題是首要任務(wù) 確立目標(biāo)：總目標(biāo)下有分目標(biāo)，有多目標(biāo)。確立目標(biāo)：總目標(biāo)下有分目標(biāo)，有多目標(biāo)。 （1）確立目標(biāo)時(shí)，考慮建立）確立目標(biāo)時(shí)，考慮建立指標(biāo)體系指標(biāo)體系。 （2）確立目標(biāo)時(shí)，要考慮系統(tǒng)的）確立目標(biāo)時(shí)，要考慮系統(tǒng)的約束約束。 （3）符合約束條件的目標(biāo)或方案，叫做）符合約束條件的目標(biāo)或方案，叫做 可行目標(biāo)或可行方案?？尚心繕?biāo)或可行方案。 可行性問題是系統(tǒng)分析中的關(guān)鍵問題?？尚行詥栴}是系統(tǒng)分析中的關(guān)鍵問題。 45 2021-4-22 2 2、方案的生成與未來環(huán)境預(yù)測(cè)、方案的生成與未來環(huán)境預(yù)測(cè) （1）對(duì)方案的要求包括：方案具有）對(duì)方案的要求包括：方案具有穩(wěn)健性，可穩(wěn)健性，