系統(tǒng)工程緒論

1、管理系統(tǒng)工程導(dǎo)論管理系統(tǒng)工程導(dǎo)論緒論緒論學(xué)習(xí)目的學(xué)習(xí)目的通過學(xué)習(xí)本課程，使學(xué)生掌握系統(tǒng)工程學(xué)的通過學(xué)習(xí)本課程，使學(xué)生掌握系統(tǒng)工程學(xué)的基本概念、基本原理和典型技術(shù)方法，具備基本概念、基本原理和典型技術(shù)方法，具備對各類社會經(jīng)濟系統(tǒng)進行系統(tǒng)分析和進行系對各類社會經(jīng)濟系統(tǒng)進行系統(tǒng)分析和進行系統(tǒng)工程管理的能力。統(tǒng)工程管理的能力。 教學(xué)參考書教學(xué)參考書： 汪應(yīng)洛主編，系統(tǒng)工程，機械工業(yè)出版社汪應(yīng)洛主編，系統(tǒng)工程，機械工業(yè)出版社課堂組織課堂組織及考核及考核學(xué)時學(xué)分學(xué)時學(xué)分：32學(xué)時，學(xué)時，2學(xué)分學(xué)分課程類型課程類型：專業(yè)必修課專業(yè)必修課教學(xué)方法教學(xué)方法：理論講授理論講授+分組討論分組討論+閱讀閱讀+課程論文

2、課程論文課堂組織課堂組織：將全班分成將全班分成5個組，以小組為單位進行學(xué)習(xí)，為個組，以小組為單位進行學(xué)習(xí)，為了增加、鍛煉同學(xué)們互相配合與小組協(xié)作的能力。了增加、鍛煉同學(xué)們互相配合與小組協(xié)作的能力。期末考試期末考試：閉卷考試閉卷考試成績評定成績評定:課上考察課上考察(出勤情況、討論表現(xiàn)、課程論文出勤情況、討論表現(xiàn)、課程論文) 30分分+期末考試期末考試 70分分學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)要求：閱讀教學(xué)參考書閱讀教學(xué)參考書+聽課并記錄聽課并記錄+閱讀資料閱讀資料+認真參認真參加討論加討論+聯(lián)系實際思考問題聯(lián)系實際思考問題+考前復(fù)習(xí)考前復(fù)習(xí)學(xué)習(xí)方法學(xué)習(xí)方法 注重系統(tǒng)思考注重系統(tǒng)思考 堅持問題導(dǎo)向堅持問題導(dǎo)向 采用

3、系統(tǒng)化方法采用系統(tǒng)化方法系統(tǒng)工程學(xué)科解決的兩類主要問題 第一類第一類：“問題與解決問題” “工程性”的問題- “硬” 現(xiàn)有理論與技術(shù)應(yīng)用 新問題理論、技術(shù)的創(chuàng)新 “社會經(jīng)濟社會經(jīng)濟”的問題的問題“軟軟” 人的價值觀、世界觀；協(xié)協(xié)調(diào)與妥協(xié)？ 利益相關(guān)者；環(huán)境、歷史、未來；變化？ 第二類：理論、第二類：理論、技術(shù)與方法 研究“解決復(fù)雜工程問題”的“系統(tǒng)理論與方法” 如何解“復(fù)雜決技術(shù)問題”的； 復(fù)雜大系統(tǒng)的“運營與管理問題”引題題引題引題1-都江堰水利工程都江堰水利工程引題引題2-華羅庚泡茶問題華羅庚泡茶問題引題引題3-產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化玉壘山玉壘山岷江岷江成都平原成都平原岷江東岸的玉壘山阻

4、礙了江水東流，造成東旱西澇。岷江東岸的玉壘山阻礙了江水東流，造成東旱西澇。都江堰的歷史都江堰的歷史全長735公里的岷江，是長江最重要的一條支流，她從仙境般的阿壩州走來，沿江兩岸山高谷深，水流湍急。到都江堰附近，岷江進入成都平原，便像脫韁的野馬一般，一次次沖決堤岸，泛濫成災(zāi)，塑造出了不穩(wěn)定的河床和時分時合的汊道。特別是在都江堰的西南面，有一座玉壘山，阻礙江水東流，每年夏秋洪水季節(jié)，常常造成東旱西澇，給兩岸生靈帶來了無盡的災(zāi)難。怎樣能讓岷江水經(jīng)過成都，使航道暢通，同時在發(fā)洪水時控制水，不使其泛濫平原呢？公元前270年，蜀郡郡守李冰有了一個絕妙的方案修建“都江堰”。都江堰的歷史都江堰的歷史 四川有一

5、句諺語叫“先有都江堰，后有天府之國”。從公元前256年這座世界水利史上的驚世之作竣工至今已有2200多年，“無壩引水”的奇跡把成都平原從“水鄉(xiāng)澤國”變成了“天府之國”。可以這么說，如果沒有都江堰，就沒有物產(chǎn)豐饒、水旱從人的成都平原，也就沒有奇異瑰麗的巴蜀文明，更不會有今天繁榮富庶的中國第四城成都。與平均壽命50年的現(xiàn)代大壩相比，澤被千古的都江堰向世人證明了疏導(dǎo)治水的成功，也從很多方面向我們展現(xiàn)了他對大自然神奇而又樸素的力的利用。 造福千秋的都江堰造福千秋的都江堰1、建造者：、建造者：3、地點：地點：秦國李冰父子秦國李冰父子2、時間：、時間：戰(zhàn)國時期戰(zhàn)國時期蜀郡岷江流域蜀郡岷江流域4、修建原因：

6、修建原因：排澇防旱排澇防旱成成岷江玉壘山玉壘山成都平原成都平原岷岷 江江內(nèi)內(nèi) 江江外外 江江都江堰平面示意圖分水魚嘴分水魚嘴寶瓶口寶瓶口飛飛沙沙堰堰玉玉 壘壘 山山5 5、都江堰的結(jié)構(gòu)和運作原理、都江堰的結(jié)構(gòu)和運作原理分水魚嘴：使江水分流分水魚嘴：使江水分流內(nèi)江：灌溉內(nèi)江：灌溉外江：分洪外江：分洪飛沙堰：飛沙堰： 泄洪排沙泄洪排沙寶瓶口：引水灌溉寶瓶口：引水灌溉（1）、結(jié)構(gòu)）、結(jié)構(gòu)和運作原理和運作原理（3）、治水特點：）、治水特點：經(jīng)驗：經(jīng)驗：（2）、）、重在疏導(dǎo)重在疏導(dǎo)“深淘灘，低作堰深淘灘，低作堰”（1）分洪減災(zāi)、引水灌溉，使成都平原成分洪減災(zāi)、引水灌溉，使成都平原成為為“天府之國天府之國

7、”；（2）設(shè)計巧妙科學(xué)，做到人與自然的和諧。）設(shè)計巧妙科學(xué)，做到人與自然的和諧。代表了我國當(dāng)時水利工程的先進水平，是古代表了我國當(dāng)時水利工程的先進水平，是古代勞動人民智慧的結(jié)晶。代勞動人民智慧的結(jié)晶。都江堰水利工程給我們的啟發(fā)都江堰水利工程給我們的啟發(fā) 古人相信河流的生命和靈性，從而沒有把都江堰當(dāng)作一勞永逸的改變和控制河流，使人凌駕于自然之上的工具，而是把他作為自然的一部分，作為與人們息息相連的生命存在。這種崇尚自然的工程設(shè)計和東方的哲學(xué)思想融為一體，渾然天成，所以才生生不息，歷久彌鮮。 我們相信人不能凌駕于自然之上是因為自然之力的強大。而人決不能和自然背道而馳，只有充分的利用自然的力量，才會

8、造福于自己，施福于后人。世界遺產(chǎn)委員會對都江堰的評價世界遺產(chǎn)委員會對都江堰的評價： 建于公元前三世紀，位于四川成都平原西部的岷江上的都江堰，是中國戰(zhàn)國時期秦國蜀郡太守李冰及其子率眾修建的一座大型水利工程，是全世界至今為止，年代最久、惟一留存、以無壩引水為特征的宏大水利工程。2200多年來，至今仍發(fā)揮巨大效益，李冰治水，功在當(dāng)代，利在千秋，不愧為文明世界的偉大杰作，造福人民的偉大水利工程。 2000年，都江堰被列入年，都江堰被列入“世界文化遺產(chǎn)世界文化遺產(chǎn)”名錄。名錄。引題引題2-泡茶問題泡茶問題華羅庚先生的泡茶“想泡壺茶喝。當(dāng)時的情況是：開水沒有，開水壺要洗，茶壺茶杯要洗，火已升了，茶葉也有了

9、，怎么辦?”一、問題描述一、問題描述1.目標：喝到一碗清新的熱茶。目標：喝到一碗清新的熱茶。2.條件：已有一個茶壺、一包好茶葉、一條件：已有一個茶壺、一包好茶葉、一個燃著的火爐和可用的涼水水源。個燃著的火爐和可用的涼水水源。3.其它要求：以最節(jié)約資源的方式實現(xiàn)目其它要求：以最節(jié)約資源的方式實現(xiàn)目標。標。4.系統(tǒng)工程研究任務(wù)：為解決喝茶問題設(shè)系統(tǒng)工程研究任務(wù)：為解決喝茶問題設(shè)計一個行動計劃系統(tǒng)計一個行動計劃系統(tǒng)(設(shè)計一個解決泡茶設(shè)計一個解決泡茶問題的行動計劃問題的行動計劃)。 引題引題2-泡茶問題泡茶問題二、問題分析二、問題分析1 資源需求資源需求根據(jù)我們的日常經(jīng)驗，現(xiàn)代人類的活動通根據(jù)我們的日

10、常經(jīng)驗，現(xiàn)代人類的活動通常需要人、財、物等類資源。在這個泡茶常需要人、財、物等類資源。在這個泡茶問題上，不涉及資金，所需的資源包括：問題上，不涉及資金，所需的資源包括：涼水、茶壺、茶葉、茶碗、火爐。這些資涼水、茶壺、茶葉、茶碗、火爐。這些資源目前都已齊備，且假設(shè)除人外沒有限制。源目前都已齊備，且假設(shè)除人外沒有限制。引題引題2-泡茶問題泡茶問題2 目標要求目標要求以以最節(jié)約資源最節(jié)約資源的方式泡一壺好茶。的方式泡一壺好茶。這個問題中，前面提到的各項資源除了人力這個問題中，前面提到的各項資源除了人力資源外，都是沒有限制的。但實際上，茶壺資源外，都是沒有限制的。但實際上，茶壺的大小是確定的，因而所用

11、水是確定的。的大小是確定的，因而所用水是確定的。再假定爐火的發(fā)熱量及熱效率是確定的，那再假定爐火的發(fā)熱量及熱效率是確定的，那么，一旦裝滿水的茶壺放到火上，其消耗的么，一旦裝滿水的茶壺放到火上，其消耗的能源也是確定的。能源也是確定的。茶葉使用量是有定額的。茶葉使用量是有定額的。引題引題2-泡茶問題泡茶問題所以，在泡茶問題上，前述各項資源除隨所以，在泡茶問題上，前述各項資源除隨機干擾外，不存在節(jié)約問題。這個問題，機干擾外，不存在節(jié)約問題。這個問題，唯一涉及的節(jié)約問題是關(guān)于一種既無限又唯一涉及的節(jié)約問題是關(guān)于一種既無限又有限的資源有限的資源時間的節(jié)約。時間的節(jié)約。3 系統(tǒng)工程系統(tǒng)工程研究研究任務(wù)界定

12、任務(wù)界定設(shè)計一個解決泡茶問題的行動計劃，要求設(shè)計一個解決泡茶問題的行動計劃，要求合理安排各道工序，最大限度節(jié)約時間。合理安排各道工序，最大限度節(jié)約時間。引題引題2-泡茶問題泡茶問題三、定性策劃幾個備選方案三、定性策劃幾個備選方案引題引題2-泡茶問題泡茶問題根據(jù)日常經(jīng)驗，對以上泡茶問題可以有以下三種解法：根據(jù)日常經(jīng)驗，對以上泡茶問題可以有以下三種解法：甲：甲：洗凈水壺；洗凈水壺；灌上涼水；灌上涼水；壺放在火上；壺放在火上；等水等水開；開；水開后，以最快的速度洗茶杯，找茶葉；水開后，以最快的速度洗茶杯，找茶葉；泡泡茶，待茶泡好；茶，待茶泡好；喝茶。喝茶。乙：乙：洗凈水壺；洗凈水壺；洗茶杯；洗茶杯；

13、找好茶葉；找好茶葉；灌涼水；灌涼水；壺放火上；壺放火上；等水開；等水開；水開后，用準備好的茶杯、水開后，用準備好的茶杯、茶葉泡茶；茶葉泡茶；等待茶泡好；等待茶泡好；喝茶。喝茶。丙：丙：洗凈水壺；洗凈水壺；灌涼水；灌涼水；壺放火上；壺放火上；洗茶杯；洗茶杯；拿茶葉；拿茶葉；水開之前，可干一些其它事；水開之前，可干一些其它事；水開，水開，泡茶；泡茶；喝茶。喝茶。引題引題2-泡茶問題泡茶問題四、方案分析與比較四、方案分析與比較 (系統(tǒng)分析系統(tǒng)分析)1.列出泡茶所需的全部工序列出泡茶所需的全部工序 2.確定每道工序所需的時間確定每道工序所需的時間3.確定各道工序之間的時間連接關(guān)系確定各道工序之間的時間

14、連接關(guān)系4.分析計算每種方案所需的總時間分析計算每種方案所需的總時間5.做出比較結(jié)論做出比較結(jié)論引題引題2-泡茶問題泡茶問題工序列表工序列表序號名稱緊前工序工序時間(分)1洗壺?zé)o12灌水10.53放壺20.34等水開3155洗杯無16找茶葉無17泡茶3，5，62.28喝茶7引題引題2-泡茶問題泡茶問題洗壺灌水放壺洗杯泡茶拿茶葉等水開115 1 10.30.5喝茶2.20.3丙：洗壺洗杯找茶葉灌水等水開放壺泡茶1150.30.5 11喝茶2.2乙：洗壺灌水放壺等水開泡茶洗杯，找茶葉喝茶12.22150.30.5甲：圖1 泡茶系統(tǒng)工程備選方案工序圖方案分析方案分析甲方案總時間甲方案總時間=1+0.

15、5+0.3+15+2+2.2=21乙方案總時間乙方案總時間=1+1+1+0.5+0.3+15+2.2=21丙方案總時間丙方案總時間=1+0.5+(0.3+15)+2.2=19分析結(jié)果：丙方案最節(jié)約時間。分析結(jié)果：丙方案最節(jié)約時間。方案建議：丙方案建議：丙引題引題2-泡茶問題泡茶問題泡茶工程經(jīng)驗總結(jié)泡茶工程經(jīng)驗總結(jié)引題引題2-泡茶問題泡茶問題幾大步驟：幾大步驟：確定問題確定問題目標分析目標分析需求分析需求分析方案策劃方案策劃系統(tǒng)分析（統(tǒng)計、計算、比較）系統(tǒng)分析（統(tǒng)計、計算、比較）決策建議決策建議方案實施方案實施系統(tǒng)原理：系統(tǒng)原理：最優(yōu)化、并行統(tǒng)籌、工序圖法最優(yōu)化、并行統(tǒng)籌、工序圖法引題引題3-產(chǎn)

16、品結(jié)構(gòu)優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化 某工廠有某工廠有3種原料種原料b1、b2和和b3，儲量分別為，儲量分別為170kg、100kg和和150kg。現(xiàn)在用此?，F(xiàn)在用此3種原料生種原料生產(chǎn)兩種產(chǎn)品產(chǎn)兩種產(chǎn)品a1和和a2。已知，每生產(chǎn)。已知，每生產(chǎn)1kg a1需要需要5kg b1、2kg b2和和1kg b3；每生產(chǎn)；每生產(chǎn)1kg a2需要需要2kgb1、3kg b2和和5kg b3。又知，每千克。又知，每千克a1 的的利潤為利潤為10元，每千克元，每千克a2的利潤為的利潤為18元。元。 問：在工廠現(xiàn)有原料儲量條件下，應(yīng)該如何安問：在工廠現(xiàn)有原料儲量條件下，應(yīng)該如何安排生產(chǎn)，才可以使工廠獲得最大的利潤？排生產(chǎn)，

17、才可以使工廠獲得最大的利潤？確定問題：確定問題： 實際是公司產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)化問題。實際是公司產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)化問題。即如何安排產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，從而使工廠利潤最大即如何安排產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，從而使工廠利潤最大化?；４_定問題確定問題引題引題3-產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化 設(shè)安排設(shè)安排a1、a2產(chǎn)品的產(chǎn)量分別為產(chǎn)品的產(chǎn)量分別為x1千克和千克和x2千克，則千克，則產(chǎn)品的總利潤為產(chǎn)品的總利潤為（10 x118x2）元。元。 一般而言，產(chǎn)量越大利潤越高，然而，公司產(chǎn)量要考一般而言，產(chǎn)量越大利潤越高，然而，公司產(chǎn)量要考慮到原料儲量的限制。就原料慮到原料儲量的限制。就原料b1來說，生產(chǎn)來說，生產(chǎn)x1千克千克a1要消耗要消耗5x1千克千克b1，生產(chǎn)，生產(chǎn)x2千克千克a2要消耗要消耗2x2千克千克b1，因此共消耗因此共消耗b1為（為（5x12x2）千克，由于）千克，由于b1的儲量僅的儲量僅有有170kg，所以就有：，所以就有：5x12x2170。 同理根據(jù)同理根據(jù)b2、b3儲量的限制，可得儲量的限制，可得2x13x2 100，x15x2 150。最后，考慮到。最后，考慮到x1和和x2為產(chǎn)品的實際產(chǎn)量，為產(chǎn)品的實際產(chǎn)量