a系統(tǒng)工程的概念課件

1、信息系統(tǒng)與管理學(xué)院*1.2 系統(tǒng)工程的概念進(jìn)入系統(tǒng)發(fā)展時(shí)代以后，如果單純依靠傳統(tǒng)的工程技術(shù)方法去解決這類大型復(fù)雜系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)和使用問(wèn)題，顯然已經(jīng)不行了。如果繼續(xù)沿用老方法去解決新問(wèn)題，就會(huì)不可避免地割斷事物本身存在的普遍聯(lián)系，造成“頭痛醫(yī)頭、腳痛醫(yī)腳”的弊病，這樣，要不根本解決不了問(wèn)題，要不在解決了某個(gè)問(wèn)題后又會(huì)冒出一些新問(wèn)題，以致后患無(wú)窮！例如：阿斯旺高壩的建設(shè)就是這方面的一個(gè)典型，應(yīng)該引以為戒。第1頁(yè)，共22頁(yè)。信息系統(tǒng)與管理學(xué)院*阿斯旺高壩 橫跨尼羅河的阿斯旺高壩是埃及的國(guó)家形象工程，1960年在蘇聯(lián)援助下動(dòng)工，歷時(shí)11年耗資約15億美元建成庫(kù)容1630億立方米的納塞爾水

2、庫(kù)。論證時(shí)認(rèn)為，修建尼羅河高壩是一箭數(shù)雕的高明之舉 。 首先，高壩既可以控制河水泛濫，又能夠存儲(chǔ)河水、以便在枯水季節(jié)用于灌溉及其它用途。 其次，大壩建成后可以產(chǎn)生巨大的發(fā)電能力，為工業(yè)化提供充裕而廉價(jià)的能源。 再次，修造大壩所形成的巨大水庫(kù)及對(duì)下游水位的調(diào)節(jié)，可以發(fā)展淡水養(yǎng)殖及內(nèi)河航運(yùn)。 第2頁(yè)，共22頁(yè)。信息系統(tǒng)與管理學(xué)院*阿斯旺高壩效益：良好的灌溉，廉價(jià)的電力；切斷肥源，糧棉產(chǎn)量急劇下降；沃土鹽堿化，耗資12億未取得明顯效果；海岸線縮進(jìn)，危及港口的安全和存在；沙丁漁場(chǎng)毀于一旦，3萬(wàn)名漁民失去生計(jì)；血吸蟲(chóng)病、瘧疾等泛濫成災(zāi)；泥沙淤積嚴(yán)重，水庫(kù)效益大減。阿斯旺高壩的得失：1972年聯(lián)合國(guó)環(huán)境大

3、會(huì)稱其為“一個(gè)從結(jié)果來(lái)說(shuō)失敗的工程”苦果：第3頁(yè)，共22頁(yè)。信息系統(tǒng)與管理學(xué)院*1.2 系統(tǒng)工程的概念現(xiàn)代科技的迅速發(fā)展和社會(huì)生產(chǎn)力的極大提高，使人類改造自然和改造社會(huì)的工程活動(dòng)進(jìn)入了系統(tǒng)發(fā)展時(shí)代，人類面臨的是各種各樣的大型復(fù)雜系統(tǒng)它們具有規(guī)模龐大、因素眾多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能綜合的共同特點(diǎn)。為了組織管理好這類大型復(fù)雜系統(tǒng)的規(guī)劃、研制和運(yùn)用，必須有一門(mén)新的工程技術(shù)為其提供新的手段和方法，這門(mén)新的工程技術(shù)就是系統(tǒng)工程SE。第4頁(yè)，共22頁(yè)。信息系統(tǒng)與管理學(xué)院*1.系統(tǒng)工程的定義Chestnut（1967） 系統(tǒng)工程認(rèn)為雖然每個(gè)系統(tǒng)都由許多不同的特殊功能部分所組成，而這些功能部分之間又存在著相互關(guān)系，

4、但是每一個(gè)系統(tǒng)都是完整的整體，每一個(gè)系統(tǒng)都要求有一個(gè)或若干個(gè)目標(biāo)。系統(tǒng)工程則是按照各個(gè)目標(biāo)進(jìn)行權(quán)衡，全面求的最優(yōu)解（或滿意解）的方法，并使各組成部分能夠最大限度地互相適應(yīng)。第5頁(yè)，共22頁(yè)。信息系統(tǒng)與管理學(xué)院*1.系統(tǒng)工程的定義三浦武雄（1977） 系統(tǒng)工程與其他工程學(xué)不同之處在于它是跨越許多學(xué)科的學(xué)科，而且是填補(bǔ)這些學(xué)科邊界空白的邊緣學(xué)科。因?yàn)橄到y(tǒng)工程的目的是研究系統(tǒng)，而系統(tǒng)不僅涉及到工程學(xué)的領(lǐng)域，還涉及到社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和政治等領(lǐng)域，為了圓滿解決這些交叉領(lǐng)域的問(wèn)題，除了需要某些縱向的專門(mén)技術(shù)以外，還要有一種技術(shù)從橫向把它們組織起來(lái)，這種橫向技術(shù)就是系統(tǒng)工程。也組織起來(lái)，這種橫向技術(shù)就是系統(tǒng)工程。

5、也等體系化的總稱。第6頁(yè)，共22頁(yè)。信息系統(tǒng)與管理學(xué)院*1.系統(tǒng)工程的定義MIL-STD-499A （1974）Chestnut三浦武雄 通過(guò)運(yùn)用定義、綜合、分析、設(shè)計(jì)、試驗(yàn)和評(píng)價(jià)的反復(fù)迭代過(guò)程，將作戰(zhàn)需求轉(zhuǎn)變?yōu)橐唤M系統(tǒng)性能參數(shù)和系統(tǒng)技術(shù)狀態(tài)的描述 綜合有關(guān)的技術(shù)參數(shù)，確保所有物理、功能和程序接口的兼容性，以便優(yōu)化整個(gè)系統(tǒng)的定義和設(shè)計(jì) 將可靠性、維修性、安全性、生存性、人素工程和其它有關(guān)因素綜合到整個(gè)工程工作之中，以滿足費(fèi)用、進(jìn)度、保障性和技術(shù)性能指標(biāo)。第7頁(yè)，共22頁(yè)。信息系統(tǒng)與管理學(xué)院*1.系統(tǒng)工程的定義錢(qián)學(xué)森系統(tǒng)工程是組織管理系統(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。簡(jiǎn)言之“系

6、統(tǒng)工程是一門(mén)組織管理的技術(shù)”第8頁(yè)，共22頁(yè)。信息系統(tǒng)與管理學(xué)院*1.系統(tǒng)工程的定義系統(tǒng)工程既是一個(gè)技術(shù)過(guò)程，又是一個(gè)管理過(guò)程 技術(shù)過(guò)程：需求分析、系統(tǒng)分析、方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、集成、效驗(yàn)、驗(yàn)證等活動(dòng)。 管理過(guò)程：計(jì)劃、需求管理、接口、配置管理、風(fēng)險(xiǎn)管理、數(shù)據(jù)管理、技術(shù)評(píng)估、決策分析等活動(dòng)。 信息系統(tǒng)研制： 技術(shù)活動(dòng) 管理活動(dòng) 武器系統(tǒng)研制： 技術(shù)活動(dòng) 管理活動(dòng)例如第9頁(yè)，共22頁(yè)。信息系統(tǒng)與管理學(xué)院*1.系統(tǒng)工程的定義系統(tǒng)工程研究對(duì)象：大型復(fù)雜的人工系統(tǒng)和復(fù)合系統(tǒng)；研究?jī)?nèi)容：組織協(xié)調(diào)，使各要素為整體目標(biāo)發(fā)揮作用；研究目的：系統(tǒng)整體目標(biāo)最優(yōu)化。系統(tǒng)工程是一門(mén)現(xiàn)代化的組織管理技術(shù)第10頁(yè)，共22頁(yè)。

7、信息系統(tǒng)與管理學(xué)院*2. 系統(tǒng)工程的特點(diǎn)（1）研究方法整體化-系統(tǒng)性系統(tǒng)工程研究問(wèn)題，總是把研究對(duì)象和研究過(guò)程看作一個(gè)整體，從整體出發(fā)考慮局部，要求系統(tǒng)的局部服從整體，同時(shí)又要兼顧和妥善處理局部之間的關(guān)系，而且系統(tǒng)本身還要與它所從屬的更大的S相適應(yīng)，這樣才能保證系統(tǒng)總體效果最優(yōu)。第11頁(yè)，共22頁(yè)。信息系統(tǒng)與管理學(xué)院*2. 系統(tǒng)工程的特點(diǎn)（2）處理關(guān)系協(xié)調(diào)化-關(guān)聯(lián)性用系統(tǒng)工程方法分析和處理問(wèn)題，不僅要考慮系統(tǒng)內(nèi)部部分與部分之間、部分與整體之間、系統(tǒng)與環(huán)境之間的相互關(guān)系，而且要協(xié)調(diào)處理好這些關(guān)系，使其達(dá)到密切配合、相輔相成。第12頁(yè)，共22頁(yè)。信息系統(tǒng)與管理學(xué)院*2. 系統(tǒng)工程的特點(diǎn)（3）科技應(yīng)

8、用綜合化-交叉性系統(tǒng)工程以大型復(fù)雜系統(tǒng)為研究對(duì)象，涉及的因素眾多，涉及的學(xué)科領(lǐng)域廣泛，因此，系統(tǒng)工程分析和解決問(wèn)題時(shí)必須綜合運(yùn)用社會(huì)科學(xué)、自然科學(xué)、工程技術(shù)的各門(mén)學(xué)科和各種技術(shù)領(lǐng)域的成就，以博采眾長(zhǎng)、集思廣益，充分發(fā)揮跨學(xué)科、跨行業(yè)、跨部門(mén)的綜合優(yōu)勢(shì)。例：1）阿波羅登月計(jì)劃總指揮韋伯曾經(jīng)指出：“該計(jì)劃的成功 沒(méi)有采用一項(xiàng)新技術(shù)，完全是綜合運(yùn)用現(xiàn)有技術(shù)成果的 結(jié)果。 ” 2）曼哈頓工程技術(shù)總指揮人選的確定。第13頁(yè)，共22頁(yè)。信息系統(tǒng)與管理學(xué)院*2. 系統(tǒng)工程的特點(diǎn)（4）追求目標(biāo)最優(yōu)化-滿意性 系統(tǒng)工程是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)最優(yōu)化的組織管理技術(shù)，因此，系統(tǒng)工程不僅提出最優(yōu)的系統(tǒng)目標(biāo)，采用目標(biāo)導(dǎo)向的方法尋求實(shí)

9、現(xiàn)系統(tǒng)目標(biāo)的可行方案，而且還要運(yùn)用一系列最優(yōu)化技術(shù)從可行方案中選擇出社會(huì)認(rèn)可、經(jīng)濟(jì)合算、技術(shù)先進(jìn)、時(shí)間最省、系統(tǒng)總體效益最好的最優(yōu)方案（或滿意方案）付諸實(shí)施。系統(tǒng)工程并不追求個(gè)別部分的最優(yōu)，而是通過(guò)協(xié)調(diào)各部分的關(guān)系，使系統(tǒng)整體目標(biāo)達(dá)到最優(yōu)。第14頁(yè)，共22頁(yè)。信息系統(tǒng)與管理學(xué)院*2. 系統(tǒng)工程的特點(diǎn)（5）處理問(wèn)題定量化 系統(tǒng)工程通常要建立其描述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其功能關(guān)系的各種定性定量的數(shù)學(xué)模型，并采用優(yōu)化、仿真、模擬等方法，借助于計(jì)算機(jī)手段，對(duì)系統(tǒng)的各種參數(shù)及性能進(jìn)行計(jì)算，最后根據(jù)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則以選擇能夠最優(yōu)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的系統(tǒng)方案。第15頁(yè)，共22頁(yè)。信息系統(tǒng)與管理學(xué)院*3.系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展（1）二次大戰(zhàn)

10、后SE開(kāi)始出現(xiàn)20世紀(jì)40年代末，美國(guó)貝爾公司首次提出“SE”一詞；1957年，E.W.Engstrom的SE一個(gè)正在成長(zhǎng)的新概念發(fā)表在美電工工程雜志57-2期上；1957年，Goode和Machol合作出版SE第一本書(shū)SE；1958年，美海軍特種計(jì)劃局在北極星導(dǎo)彈潛艇研制中創(chuàng)造了“PERT”（Pragram Evaluation and Review Technique）,使該計(jì)劃提前兩年完成，轟動(dòng)了美國(guó)。第16頁(yè)，共22頁(yè)。信息系統(tǒng)與管理學(xué)院*3.系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展1962年，麥?zhǔn)先蚊绹?guó)防部長(zhǎng)時(shí)，提出“PPBS” (Planning Programming Budgeting Syste

11、m),要求三軍統(tǒng)一預(yù)算，武器的開(kāi)發(fā)研制必須進(jìn)行費(fèi)效分析，強(qiáng)制性地推行SE。他任職7年間節(jié)約軍費(fèi)數(shù)百億美元，被人稱為“越南戰(zhàn)場(chǎng)的敗將，武器開(kāi)發(fā)的能手”。（2）20世紀(jì)60年代中期SE形成體系1964年前后美國(guó)召開(kāi)首次SE學(xué)術(shù)年會(huì)，會(huì)后出版了文集；1964年發(fā)行全國(guó)性雜志SE；亞利桑那，賓州，麻省理工等校設(shè)立SE專業(yè)或系；正式批準(zhǔn)設(shè)立SE博士學(xué)位并開(kāi)始授予。第17頁(yè)，共22頁(yè)。信息系統(tǒng)與管理學(xué)院*3.系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展R.E.Machol編寫(xiě)SE使用手冊(cè)，1965年；A. D.Hall: Systems Engineering Methodlogy ,1962年； Three-Dininsion

12、al Morphology of SE ,1969年；H.Chestnut:SE方法，1964年； SE工具，1967年；19611972年實(shí)施的阿波羅計(jì)劃中用到的SE方法主要有： PERT、CPM、SASMM(S分析和S管理方法)、MIS等。1965年，英國(guó)蘭徹斯特大學(xué)開(kāi)始開(kāi)設(shè)SE課程；日本從60年代起步，70年代掀起高潮；前蘇聯(lián)SE研究由自控專業(yè)起步，發(fā)展迅速。1969.7.16 24日，提前兩年實(shí)現(xiàn)了人類登月，標(biāo)志著人類組織管理技術(shù)上迎來(lái)了一個(gè)新時(shí)代。阿波羅計(jì)劃中，創(chuàng)立了矩陣管理技術(shù)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)審技術(shù)（VERT）、技術(shù)關(guān)聯(lián)樹(shù)(PATTERN)等，因此阿波羅計(jì)劃的成功被贊譽(yù)為“SE的輝煌成就”

13、。第18頁(yè)，共22頁(yè)。信息系統(tǒng)與管理學(xué)院*3.系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展應(yīng)用范圍逐漸超出傳統(tǒng)工程領(lǐng)域，擴(kuò)展到社會(huì)、政治、經(jīng)濟(jì)、軍事、生態(tài)環(huán)境等復(fù)雜巨S的開(kāi)發(fā)研究和長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃上，并開(kāi)始了戰(zhàn)略研究、政策研究等高層次問(wèn)題的解決。（3）70年代以后SE應(yīng)用更加深入廣泛如：1972年10月，IIASA(International Institute of Applied System Analysis)正式成立； 70年代末，西歐10國(guó)200多專家開(kāi)展2000年的歐洲； 日本21世紀(jì)的日本發(fā)展規(guī)劃派生出田中首相的“日本列島改造論”。第19頁(yè)，共22頁(yè)。信息系統(tǒng)與管理學(xué)院*3.系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展60年代初在DF

14、型號(hào)研制中已用到PERT，并組建了總體設(shè)計(jì)部進(jìn)行協(xié)調(diào)指揮，初步實(shí)踐就取得了巨大成績(jī)。我國(guó)航天總投資只有日、法、美、前蘇的1/10、1/20、1/300、1/480，但至今能穩(wěn)坐第三把交椅，SE功不可沒(méi)。（4）在我國(guó)改革開(kāi)放和現(xiàn)代化建設(shè)中SE大有作為1978.9.27，錢(qián)學(xué)森等三人發(fā)表SE組織管理的技術(shù)；1979.10， 首次SE大會(huì)召開(kāi)，21位專家建議成立中國(guó)SE學(xué)會(huì)；1979 ， 國(guó)防科技大學(xué)成立“系統(tǒng)工程與數(shù)學(xué)系”1980.11， 中國(guó)SE學(xué)會(huì)成立；1981.11， 第一個(gè)省級(jí)SE學(xué)會(huì)湖南省SE學(xué)會(huì)成立；1980， 建立中國(guó)人口模型并完成百年人口預(yù)測(cè)；第20頁(yè)，共22頁(yè)。信息系統(tǒng)與管理學(xué)院*4.系統(tǒng)工程的應(yīng)用社會(huì)SE研究對(duì)象是整個(gè)社會(huì)，這是一個(gè)開(kāi)放的復(fù)雜巨S。目前正在探討一種從定性到定量，綜合運(yùn)用多種學(xué)科處理復(fù)雜巨S的方法論。經(jīng)濟(jì)SE主要研究宏觀經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，如國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略、綜合發(fā)展規(guī)劃、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)體系、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)分析、資源合理配置、經(jīng)濟(jì)政策分析、綜合國(guó)力分析、低碳經(jīng)濟(jì)等。環(huán)境生態(tài)SE主要研究大氣生態(tài)S、大地生態(tài)S、流域生態(tài)S、森林與生物生態(tài)S、城市生態(tài)S的規(guī)劃與建設(shè)問(wèn)題。第21頁(yè)，共