系統(tǒng)工程課件

緒論

第一節(jié)泡茶問(wèn)題華羅庚先生的泡茶“想泡壺茶喝。當(dāng)時(shí)的情況是：開(kāi)水沒(méi)有，開(kāi)水壺要洗，茶壺茶杯要洗，火已升了，茶葉也有了，怎么辦?”一、問(wèn)題描述1.目標(biāo)：喝到一碗清新的熱茶。2.條件：已有一個(gè)茶壺、一包好茶葉、一個(gè)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(shí)現(xiàn)目標(biāo)。4.系統(tǒng)工程研究任務(wù)：為解決喝茶問(wèn)題設(shè)計(jì)一個(gè)行動(dòng)計(jì)劃系統(tǒng)(設(shè)計(jì)一個(gè)解決泡茶問(wèn)題的行動(dòng)計(jì)劃)。

第一節(jié)泡茶問(wèn)題二、問(wèn)題分析1資源需求根據(jù)我們的日常經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)代人類的活動(dòng)通常需要人、財(cái)、物等類資源。在這個(gè)泡茶問(wèn)題上，不涉及資金，所需的資源包括：涼水、茶壺、茶葉、茶碗、火爐。這些資源目前都已齊備，且假設(shè)除人外沒(méi)有限制。第一節(jié)泡茶問(wèn)題2目標(biāo)要求以最節(jié)約資源的方式泡一壺好茶。這個(gè)問(wèn)題中，前面提到的各項(xiàng)資源除了人力資源外，都是沒(méi)有限制的。但實(shí)際上，茶壺的大小是確定的，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，那么，一旦裝滿水的茶壺放到火上，其消耗的能源也是確定的。茶葉使用量是有定額的。第一節(jié)泡茶問(wèn)題所以，在泡茶問(wèn)題上，前述各項(xiàng)資源除隨機(jī)干擾外，不存在節(jié)約問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題，唯一涉及的節(jié)約問(wèn)題是關(guān)于一種既無(wú)限又有限的資源—時(shí)間的節(jié)約。3系統(tǒng)工程研究任務(wù)界定設(shè)計(jì)一個(gè)解決泡茶問(wèn)題的行動(dòng)計(jì)劃，要求合理安排各道工序，最大限度節(jié)約時(shí)間。第一節(jié)泡茶問(wèn)題三、定性策劃幾個(gè)備選方案第一節(jié)泡茶問(wèn)題根據(jù)日常經(jīng)驗(yàn)，對(duì)以上泡茶問(wèn)題可以有以下三種解法：甲：⑴洗凈水壺；⑵灌上涼水；⑶壺放在火上；⑷等水開(kāi)；⑸水開(kāi)后，以最快的速度洗茶杯，找茶葉；⑹泡茶，待茶泡好；⑺喝茶。乙：⑴洗凈水壺；⑵洗茶杯；⑶找好茶葉；⑷灌涼水；⑸壺放火上；⑹等水開(kāi)；⑺水開(kāi)后，用準(zhǔn)備好的茶杯、茶葉泡茶；⑻等待茶泡好；⑼喝茶。丙：⑴洗凈水壺；⑵灌涼水；⑶壺放火上；⑷洗茶杯；⑸拿茶葉；⑹水開(kāi)之前，可干一些其它事；⑺水開(kāi)，泡茶；⑻喝茶。第一節(jié)泡茶問(wèn)題四、方案分析與比較(系統(tǒng)分析)1.列出泡茶所需的全部工序2.確定每道工序所需的時(shí)間3.確定各道工序之間的時(shí)間連接關(guān)系4.分析計(jì)算每種方案所需的總時(shí)間5.做出比較結(jié)論第一節(jié)泡茶問(wèn)題工序列表序號(hào)名稱緊前工序工序時(shí)間(分)1洗壺?zé)o12灌水10.53放壺20.34等水開(kāi)3155洗杯無(wú)16找茶葉無(wú)17泡茶3，5，62.28喝茶7第一節(jié)泡茶問(wèn)題洗壺灌水放壺洗杯泡茶拿茶葉等水開(kāi)115110.30.5喝茶2.20.3丙：洗壺洗杯找茶葉灌水等水開(kāi)放壺泡茶1150.30.511喝茶2.2乙：洗壺灌水放壺等水開(kāi)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甲方案總時(shí)間=1+0.5+0.3+15+2+2.2=21乙方案總時(shí)間=1+1+1+0.5+0.3+15+2.2=21丙方案總時(shí)間=1+0.5+(0.3+15)+2.2=19分析結(jié)果：丙方案最節(jié)約時(shí)間。方案建議：丙第一節(jié)泡茶問(wèn)題泡茶工程經(jīng)驗(yàn)總結(jié)第一節(jié)泡茶問(wèn)題幾大步驟：確定問(wèn)題目標(biāo)分析需求分析方案策劃系統(tǒng)分析（統(tǒng)計(jì)、計(jì)算、比較）決策建議方案實(shí)施系統(tǒng)原理：最優(yōu)化、并行統(tǒng)籌、工序圖法一、系統(tǒng)思想及系統(tǒng)理論的產(chǎn)生與發(fā)展第二節(jié)系統(tǒng)工程的產(chǎn)生與發(fā)展系統(tǒng)思想的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段，即：“只見(jiàn)森林”（樸素的系統(tǒng)思想）階段→“只見(jiàn)樹木”階段→“先見(jiàn)森林，后見(jiàn)樹木”（科學(xué)的系統(tǒng)思想）階段。古代中國(guó)和古希臘在系統(tǒng)思想的產(chǎn)生與早期發(fā)展中具有突出地位和貢獻(xiàn)。

整體思想和聯(lián)系思想是科學(xué)系統(tǒng)思想的核心與實(shí)質(zhì)。一般系統(tǒng)論、控制論、信息論、耗散結(jié)構(gòu)理論、協(xié)同學(xué)及自組織理論等是系統(tǒng)理論的重要內(nèi)容和SE的理論基礎(chǔ)。第二節(jié)系統(tǒng)工程的產(chǎn)生與發(fā)展二、系統(tǒng)工程的發(fā)展概況第二節(jié)系統(tǒng)工程的產(chǎn)生與發(fā)展階段年代（份）重大工程實(shí)踐或事件重要理論與方法貢獻(xiàn)I1930美國(guó)發(fā)展與研究廣播電視正式提出系統(tǒng)方法（Systemsapproach）的概念1940美國(guó)實(shí)施彩電開(kāi)發(fā)計(jì)劃采用系統(tǒng)方法，并取得巨大成功美國(guó)Bell電話公司開(kāi)發(fā)微波通訊系統(tǒng)正式使用系統(tǒng)工程（SystemsEngineering）一詞II第二次世界大戰(zhàn)期間英、美等國(guó)的反空襲等軍事行動(dòng)產(chǎn)生軍事運(yùn)籌學(xué)（MilitaryOperationsResearch）,也即軍事系統(tǒng)工程本世紀(jì)40年代美國(guó)研制原子彈的“曼哈頓計(jì)劃”運(yùn)用SE，并推動(dòng)了其發(fā)展1945美國(guó)空軍建立蘭德（RAND）公司曾經(jīng)提出系統(tǒng)分析（Systemsanalysis）概念，強(qiáng)調(diào)了其重要性第二節(jié)系統(tǒng)工程的產(chǎn)生與發(fā)展III40年代后期到50年代初期運(yùn)籌學(xué)的廣泛運(yùn)用與發(fā)展、控制論的創(chuàng)立與應(yīng)用、電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，為SE奠定了重要的學(xué)科基礎(chǔ)IV1957H.Good和R.E.Machol發(fā)表第一部名為《系統(tǒng)工程》的著作系統(tǒng)工程學(xué)科形成的標(biāo)志1958美國(guó)研制北極星導(dǎo)彈潛艇提出PERT（網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)），這是最早的系統(tǒng)工程技術(shù)之一。1965R.E.Machol編著《系統(tǒng)工程手冊(cè)》表明系統(tǒng)工程的實(shí)用化和規(guī)范化美國(guó)自動(dòng)控制學(xué)家L.A.Zedeh提出“模糊集合”概念為現(xiàn)代SE奠定了重要的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)1961-1972美國(guó)實(shí)施“阿波羅”登月計(jì)劃使用了多種SE方法，其成功極大地提高了SE的地位第二節(jié)系統(tǒng)工程的產(chǎn)生與發(fā)展V1972國(guó)際應(yīng)用系統(tǒng)分析研究所（IIASA）在維也納成立SE的應(yīng)用開(kāi)始從工程領(lǐng)域進(jìn)入到社會(huì)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，并發(fā)展到了一個(gè)重要的新階段。70年代SE的廣泛應(yīng)用在國(guó)際上達(dá)到高潮VI80年代SE在國(guó)際上穩(wěn)定發(fā)展、在中國(guó)的研究與應(yīng)用達(dá)到高潮三、系統(tǒng)工程在我國(guó)的發(fā)展及應(yīng)用第二節(jié)系統(tǒng)工程的產(chǎn)生與發(fā)展上世紀(jì)50至60年代，我國(guó)的一些研究機(jī)構(gòu)和著名學(xué)者為SE的研究與應(yīng)用作了理論上的探討、應(yīng)用上的償試和技術(shù)方法上的準(zhǔn)備。其主要標(biāo)志和集中代表是錢學(xué)森的《工程控制論》、華羅庚的《統(tǒng)籌法》和許國(guó)志的《運(yùn)籌學(xué)》。我國(guó)大規(guī)模地研究與應(yīng)用SE是從70年代末、80年代初開(kāi)始的。第二節(jié)系統(tǒng)工程的產(chǎn)生與發(fā)展90年代以來(lái)，系統(tǒng)工程在與企業(yè)發(fā)展結(jié)合、與現(xiàn)代信息技術(shù)結(jié)合、與實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略結(jié)合、與思維科學(xué)結(jié)合等方面已具有初步結(jié)果和強(qiáng)勁勢(shì)頭。第三節(jié)系統(tǒng)工程學(xué)的研究對(duì)象與內(nèi)容一、系統(tǒng)工程的研究對(duì)象從實(shí)體研究對(duì)象看，系統(tǒng)工程學(xué)是關(guān)于系統(tǒng)工程實(shí)踐的一般規(guī)律和技術(shù)方法的知識(shí)體系。從本質(zhì)研究對(duì)象看，系統(tǒng)工程學(xué)是關(guān)于系統(tǒng)工程實(shí)踐中目標(biāo)需求與資源供給的矛盾關(guān)系的一般規(guī)律及其問(wèn)題解決方法的知識(shí)體系。

第三節(jié)系統(tǒng)工程學(xué)的研究對(duì)象與內(nèi)容二、系統(tǒng)工程在科技知識(shí)體系中的位置哲學(xué)基礎(chǔ)科學(xué)基礎(chǔ)科學(xué)技術(shù)科學(xué)基礎(chǔ)科學(xué)工程技術(shù)辨證法系統(tǒng)學(xué)基礎(chǔ)科學(xué)運(yùn)籌學(xué)、信息論、控制論基礎(chǔ)科學(xué)系統(tǒng)工程三、系統(tǒng)工程的基本內(nèi)容第三節(jié)系統(tǒng)工程學(xué)的研究對(duì)象與內(nèi)容1.系統(tǒng)工程的發(fā)展史和淵源；2.系統(tǒng)學(xué)的重要思想與理論；3.系統(tǒng)工程方法論；4.其它重要系統(tǒng)工程技術(shù)方法；5.典型系統(tǒng)工程案例。

系統(tǒng)的概念及特點(diǎn)1.1系統(tǒng)的概念根據(jù)事物內(nèi)在的、本質(zhì)的、必然的聯(lián)系，從整體的角度進(jìn)行分析和研究，這類事物被看成——系統(tǒng)。

1.1.1系統(tǒng)思想的形成及演變

1.古代樸素的系統(tǒng)思想春秋的老子就強(qiáng)調(diào)自然界的統(tǒng)一性古希臘哲學(xué)家提出“整體大于部分的總和”

農(nóng)業(yè)——節(jié)氣軍事——《孫子兵法》

中醫(yī)——《內(nèi)經(jīng)》工程——都江堰

2.系統(tǒng)思想的成熟與發(fā)展15世紀(jì)，近代科學(xué)的興起，分門別類的研究，形成——形而上學(xué)的思維方法。深入、細(xì)致的考察。19世紀(jì)，能量轉(zhuǎn)化、細(xì)胞和進(jìn)化論的發(fā)現(xiàn)，認(rèn)識(shí)到——自然過(guò)程的相互聯(lián)系。馬克思、恩格斯的辯證唯物主義產(chǎn)生。辯證唯物主義：物質(zhì)世界是由無(wú)數(shù)相互聯(lián)系、相互依賴、相互制約、相互作用的事物和過(guò)程形成的統(tǒng)一整體。當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展對(duì)系統(tǒng)思想的方法和實(shí)踐產(chǎn)生了重大影響。（1）定量化方法——數(shù)學(xué)理論（2）計(jì)算工具——計(jì)算機(jī)哲學(xué)思維系統(tǒng)科學(xué)1.1.2系統(tǒng)的定義及比較系：聯(lián)系、關(guān)系，統(tǒng)：統(tǒng)一系統(tǒng)——有機(jī)聯(lián)系和統(tǒng)一的整體定義：系統(tǒng)是由相互作用、相互依賴的若干組成部分（要素）結(jié)合而成的、具有特定功能的綜合體。三個(gè)條件：兩個(gè)以上的要素、存在有機(jī)聯(lián)系、特定的功能。事物都是對(duì)立統(tǒng)一的：系統(tǒng)的整體作用支配和控制要素、要素相互作用決定系統(tǒng)的特性和功能、系統(tǒng)和要素的概念是相對(duì)的。1.1.3系統(tǒng)的形態(tài)

1、自然系統(tǒng)和人造系統(tǒng)

2、實(shí)體系統(tǒng)和概念系統(tǒng)

3、封閉系統(tǒng)和開(kāi)放系統(tǒng)

4、靜態(tài)系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)系統(tǒng)

5、對(duì)象系統(tǒng)和概念系統(tǒng)

6、控制系統(tǒng)和行為系統(tǒng)

1.2系統(tǒng)的特性

1.2.1整體性整體大于部分之和

Fs>∑Fi

指導(dǎo)意義：

1、從管理的整體出發(fā)，使系統(tǒng)功能產(chǎn)生放大效應(yīng)。

2、不斷提高管理要素的功能，特別是關(guān)鍵要素或薄弱環(huán)節(jié)的功能。

3、調(diào)整組織形式，建立合理結(jié)構(gòu)。1.2.2相關(guān)性系統(tǒng)內(nèi)各要素相互作用又相互聯(lián)系。某一要素變化，相關(guān)的要素應(yīng)改變和調(diào)整，從而保持系統(tǒng)整體的最佳功能。指導(dǎo)意義：

1、注意要素之間的協(xié)調(diào)和匹配。

2、相關(guān)性是動(dòng)態(tài)的，在動(dòng)態(tài)中協(xié)調(diào)。

3、系統(tǒng)有縱向相關(guān)，也包括橫向相關(guān)。

1.2.3目的性目的——人們行動(dòng)中所要達(dá)到的結(jié)果和意愿。人造系統(tǒng)是具有目的性的。復(fù)雜系統(tǒng)具有多目標(biāo)，常采用圖解方法，即用目的樹描述目的與目的之間的關(guān)系。現(xiàn)代管理的目標(biāo)管理就是利用系統(tǒng)目的性的原則，體現(xiàn)管理的系統(tǒng)化、科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化和制度化。1.2.4環(huán)境適應(yīng)性系統(tǒng)的所有外部事物——環(huán)境。系統(tǒng)處于環(huán)境之中，環(huán)境會(huì)影響系統(tǒng)功能的發(fā)揮。唯物辯證法中：外因和內(nèi)因的辯證關(guān)系。指導(dǎo)意義：要考慮系統(tǒng)與環(huán)境的關(guān)系，注意內(nèi)部關(guān)系和外部關(guān)系的相互協(xié)調(diào)、統(tǒng)一，保證系統(tǒng)整體向最優(yōu)化方向發(fā)展。1.3系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能1.3.1系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

1、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的特性結(jié)構(gòu):系統(tǒng)要素內(nèi)在的有機(jī)聯(lián)系形式，各要素之間在時(shí)間或空間上排列和組合的具體形式。特點(diǎn)：穩(wěn)定性、層次性、開(kāi)放性和相對(duì)性

1）穩(wěn)定性：系統(tǒng)總是趨向于保持某一狀態(tài)當(dāng)受到外界干擾，有可能使系統(tǒng)偏離穩(wěn)態(tài)，一旦干擾消除，系統(tǒng)可恢復(fù)穩(wěn)定。有平衡結(jié)構(gòu)、非平衡結(jié)構(gòu)2）層次性（九個(gè)層次）靜態(tài)結(jié)構(gòu)、簡(jiǎn)單動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)、反饋控制系統(tǒng)、細(xì)胞系統(tǒng)、原生社會(huì)系統(tǒng)、動(dòng)物系統(tǒng)、人類系統(tǒng)、超越系統(tǒng)。

3）開(kāi)放性任何系統(tǒng)都不會(huì)是絕對(duì)封閉和靜態(tài)的，總要與外界進(jìn)行能量、物質(zhì)、信息的交換——開(kāi)放性開(kāi)放性——不斷變化的結(jié)構(gòu)

4）相對(duì)性客觀世界、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式——無(wú)限的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與要素——相對(duì)的（層次性）2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

1）要素的聯(lián)結(jié)要素之間的關(guān)系：兩要素的聯(lián)結(jié)類型

系統(tǒng)要素的聯(lián)結(jié)有三種基本類型：串聯(lián)、并聯(lián)、反饋聯(lián)結(jié)

2）系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)距陣1.3.2系統(tǒng)的功能

1、功能概念——系統(tǒng)和環(huán)境作用所反映的能力

2、系統(tǒng)功能的特性

1）易變性

2）相關(guān)性

3、功能方法功能分析法、功能模擬法、黑箱方法1.3.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

同構(gòu)異功：企業(yè)管理同功異構(gòu)：鐘表同構(gòu)同功：天然、合成異構(gòu)異功：金屬材料熱處理1.4系統(tǒng)理論概述1.4.1一般系統(tǒng)論

L.von.Bertalanffy(貝塔朗菲）：

1）系統(tǒng)觀點(diǎn)——整體特性和功能

2）動(dòng)態(tài)觀點(diǎn)——物質(zhì)和能量交換

3）等級(jí)觀點(diǎn)——層次、等級(jí)1.4.2控制論

1）最優(yōu)控制理論

2）自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)和自組織系統(tǒng)理論

3）模糊理論

4）大系統(tǒng)理論

系統(tǒng)工程概述2.1系統(tǒng)工程的基本概念2.1.1系統(tǒng)工程的定義

20世紀(jì)中期的新興學(xué)科——發(fā)展、變化定義：多種多樣總結(jié)：用科學(xué)的方法規(guī)劃和組織人力、物力、財(cái)力，通過(guò)最優(yōu)途徑的選擇，使人們的工作在期限內(nèi)收到最合理、最經(jīng)濟(jì)、最有效的效果?？茖W(xué)的方法、總體、優(yōu)化組合、結(jié)果2.1.2系統(tǒng)工程的特點(diǎn)

1、與傳統(tǒng)工程技術(shù)的區(qū)別

1）概念不同硬件與軟件

2）對(duì)象不同物質(zhì)與物質(zhì)、活動(dòng)

3）任務(wù)不同具體與綜合

4）方法不同實(shí)現(xiàn)與優(yōu)化

5）人員素質(zhì)不同科技與復(fù)合

2、系統(tǒng)工程的特點(diǎn)

1）研究思路的整體化

2）應(yīng)用方法的綜合化

3）組織管理的科學(xué)化、現(xiàn)代化

2.1.3系統(tǒng)工程的形成和發(fā)展

20世紀(jì)20年代：管理技術(shù)、工業(yè)工程

40年代：運(yùn)籌學(xué)、二戰(zhàn)、軍事

50年代：電子計(jì)算機(jī)

60年代：阿波羅登月—系統(tǒng)工程形成和發(fā)展的背景和條件：

1）社會(huì)進(jìn)步、綜合性提高

2）數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)、計(jì)算方法

3）通訊、信息科學(xué)2.1.4系統(tǒng)工程的應(yīng)用范圍

1）社會(huì)系統(tǒng)2）經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)3）區(qū)域規(guī)劃

4）生態(tài)系統(tǒng)5）能源系統(tǒng)6）農(nóng)業(yè)系統(tǒng)

7）工業(yè)管理8）運(yùn)輸系統(tǒng)9）水資源

10）工程項(xiàng)目11）科學(xué)管理12）智力開(kāi)發(fā)

13）人口系統(tǒng)14）法治系統(tǒng)15）軍事系統(tǒng)2.2系統(tǒng)工程的技術(shù)內(nèi)容綜合學(xué)科：工程技術(shù)、數(shù)學(xué)、社會(huì)科學(xué)、管理科學(xué)、計(jì)算機(jī)、計(jì)算技術(shù)等。2.2.1運(yùn)籌學(xué)五個(gè)步驟：收集資料、歸納問(wèn)題建立模型求解模型檢驗(yàn)評(píng)價(jià)模型的解正確決策點(diǎn)

主要分支：規(guī)劃論、對(duì)策論、庫(kù)存論、決策論、排隊(duì)論、可靠性理論、網(wǎng)絡(luò)理論。2.2.2概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)2.2.3數(shù)量經(jīng)濟(jì)學(xué)2.2.4技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)2.2.5管理科學(xué)2.3系統(tǒng)工程方法論2.3.1基本原則

1)系統(tǒng)整體性

2)系統(tǒng)有序相關(guān)原則

3)系統(tǒng)目標(biāo)優(yōu)化原則

4)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性原則

5)系統(tǒng)分解綜合原則

6)系統(tǒng)創(chuàng)造思維原則2.3.2三維結(jié)構(gòu)方法論A.D.Hall（霍爾）——三維結(jié)構(gòu)體系

1）時(shí)間維2）邏輯維3）知識(shí)維系統(tǒng)工程的五個(gè)階段：研究計(jì)劃設(shè)計(jì)制造運(yùn)用2.3.3軟系統(tǒng)方法論最優(yōu)可行、滿意、非劣

邏輯維知識(shí)維時(shí)間維社會(huì)科學(xué)工程技術(shù)法律醫(yī)學(xué)管理。。。。。

規(guī)劃階段擬定方案系統(tǒng)研制生產(chǎn)階段裝配階段運(yùn)行階段更新階段明確問(wèn)題指標(biāo)設(shè)計(jì)方案綜合系統(tǒng)分析方案選擇方案決策實(shí)施計(jì)劃三維結(jié)構(gòu)體系2.4管理系統(tǒng)工程概述

2.4.1含義

1)管理規(guī)模大型化

2)管理組織專業(yè)化

3)管理人員知識(shí)化

4)管理體制合理化復(fù)雜性、綜合性、多變性——系統(tǒng)工程2.4.2職能計(jì)劃、協(xié)調(diào)、監(jiān)督、核算、服務(wù)2.4.3結(jié)構(gòu)

管理系統(tǒng)——三個(gè)層次：高層、中層、基層戰(zhàn)略、管理、執(zhí)行

七個(gè)職能：計(jì)劃、生產(chǎn)、財(cái)務(wù)、銷售、人事、物資、設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。

系統(tǒng)分析

§3.1典型系統(tǒng)工程方法論系統(tǒng)工程方法論是用于解決復(fù)雜問(wèn)題的一般程序、邏輯步驟和通用方法。霍爾結(jié)構(gòu)體系(霍爾三維結(jié)構(gòu))切克蘭德模式綜合集成工程方法學(xué)(綜合集成研討廳體系

)一、霍爾結(jié)構(gòu)體系§3.1典型系統(tǒng)工程方法論1969年，美國(guó)工程師霍爾認(rèn)為系統(tǒng)工程整個(gè)活動(dòng)過(guò)程可以分為前后緊密銜接的六個(gè)階段，每個(gè)階段應(yīng)遵循一定的思維程序，需各種專業(yè)知識(shí)和技能的支持。這構(gòu)成了時(shí)間維、邏輯維和知識(shí)維的“三維空間結(jié)構(gòu)”，概括了系統(tǒng)工程的一般過(guò)程。§3.1典型系統(tǒng)工程方法論明確問(wèn)題時(shí)間維環(huán)境科學(xué)社會(huì)科學(xué)工程技術(shù)計(jì)算機(jī)科學(xué)管理科學(xué)經(jīng)濟(jì)法律·知識(shí)維邏輯維規(guī)劃階段方案階段研制階段生產(chǎn)階段更新階段運(yùn)行階段選擇目標(biāo)系統(tǒng)綜合系統(tǒng)分析方案優(yōu)化付諸實(shí)施做出決策圖3.1霍爾“三維結(jié)構(gòu)”圖一)時(shí)間維表示系統(tǒng)從規(guī)劃到更新，從開(kāi)始→結(jié)束按時(shí)間順序排列的全過(guò)程，反映了系統(tǒng)的生命周期循環(huán)過(guò)程。規(guī)劃階段：調(diào)研、明確目標(biāo)方案階段：比較分析方案，擇優(yōu)研制階段：實(shí)現(xiàn)方案，作生產(chǎn)計(jì)劃生產(chǎn)階段：零部件→組裝整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行階段：運(yùn)行更新階段：評(píng)價(jià)→改進(jìn)和更新§3.1典型系統(tǒng)工程方法論二)邏輯維每個(gè)階段內(nèi)所要進(jìn)行的工作內(nèi)容和遵循的思維程序。明確問(wèn)題：收集資料(考察、測(cè)量、調(diào)研、需求分析、市場(chǎng)預(yù)測(cè))了解系統(tǒng)的環(huán)境、目的、系統(tǒng)的各組成部分及其聯(lián)系等?！?.1典型系統(tǒng)工程方法論問(wèn)題的設(shè)定：直觀經(jīng)驗(yàn)方法：頭腦風(fēng)暴法預(yù)測(cè)法：德?tīng)柗品?、情景分析法、交叉影響法、時(shí)間序列法結(jié)構(gòu)模型法：解釋結(jié)構(gòu)模型法(ISM)、決策實(shí)驗(yàn)室法、圖論法多變量統(tǒng)計(jì)方法：非結(jié)構(gòu)、半結(jié)構(gòu)問(wèn)題，因子分析、主成分分析法其他：一般系統(tǒng)理論和模糊集理論等§3.1典型系統(tǒng)工程方法論選擇目標(biāo)：提出目標(biāo)，制定準(zhǔn)則(標(biāo)準(zhǔn))選擇目標(biāo)過(guò)程一般使用價(jià)值體系方法：效用理論費(fèi)用—效益分析：經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)價(jià)值工程系統(tǒng)綜合：方案策略，對(duì)每種方案進(jìn)行說(shuō)明系統(tǒng)分析：系統(tǒng)分比較分析各方案→建?！?jì)算或仿真§3.1典型系統(tǒng)工程方法論系統(tǒng)分析主要內(nèi)容：系統(tǒng)變量的選擇：狀態(tài)變量、決策變量(內(nèi)生、外生)

建模和仿真：GPSS、SD

可靠性工程方案優(yōu)化：選出待選方案集，交決策部門最優(yōu)化：?jiǎn)文繕?biāo)、多目標(biāo)優(yōu)化：約束條件，最優(yōu)解、滿意解線性規(guī)劃、動(dòng)態(tài)規(guī)劃、非線性規(guī)劃、大系統(tǒng)理論、組合優(yōu)化等§3.1典型系統(tǒng)工程方法論作出決策：不能十全十美，要考慮人、社會(huì)各種因素付諸實(shí)施：企業(yè)：生產(chǎn)計(jì)劃開(kāi)發(fā)項(xiàng)目：CPM、PERT三)知識(shí)維知識(shí)維是指在完成上述各種步驟所需要的各種專業(yè)知識(shí)和管理知識(shí)，包括科學(xué)學(xué)、基礎(chǔ)科學(xué)、工程技術(shù)、環(huán)境科學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、法律、管理科學(xué)和其它相關(guān)社會(huì)科學(xué)等?！?.1典型系統(tǒng)工程方法論表3.1霍爾管理矩陣

邏輯維(步驟)時(shí)間維(階段)1234567明確問(wèn)題選擇目標(biāo)系統(tǒng)綜合系統(tǒng)分析方案優(yōu)化做出決策付諸實(shí)施1規(guī)劃階段a11a12a13a14a15a16a172方案階段a21a22a23a24a25a26a273研制階段a31a32a33a34a35a36a374生產(chǎn)階段a41a42a43a44a45a46a475運(yùn)行階段a51a52a53a54a55a56a576更新階段a61a62a63a64a65a66a67§3.1典型系統(tǒng)工程方法論二、切克蘭德模式

霍爾三維結(jié)構(gòu)不適用于以建立和管理“軟系統(tǒng)”為目的的社會(huì)科學(xué)、管理科學(xué)等科學(xué)領(lǐng)域；而適用于以研制“硬件系統(tǒng)”為目標(biāo)的自然科學(xué)、工程技術(shù)等“硬科學(xué)”領(lǐng)域，故有人稱霍爾三維結(jié)構(gòu)為“硬科學(xué)”的系統(tǒng)工程方法論。英國(guó)的切克蘭德把OR、SE、SA和SD所使用的方法論叫硬系統(tǒng)方法論，并在1981年自己提出一種軟系統(tǒng)方法(SSM)——“調(diào)查學(xué)習(xí)”法。§3.1典型系統(tǒng)工程方法論切克蘭德的調(diào)查學(xué)習(xí)法用概念模型代替數(shù)學(xué)模型，使思路更為開(kāi)闊；用可行滿意解代替最優(yōu)解是價(jià)值觀方面的重要變化。良結(jié)構(gòu)系統(tǒng)：指偏重工程問(wèn)題、機(jī)理明顯的物理型的硬系統(tǒng)

不良結(jié)構(gòu)系統(tǒng)：指偏重社會(huì)問(wèn)題、機(jī)理尚不清楚的心理和事理型的軟系統(tǒng)核心不是尋求“最優(yōu)化”，而是“調(diào)查、比較”或者說(shuō)是“學(xué)習(xí)”，從模型和現(xiàn)狀比較中，學(xué)習(xí)改善現(xiàn)存系統(tǒng)的途徑，是有很明顯的反饋調(diào)節(jié)思想。

§3.1典型系統(tǒng)工程方法論弄清關(guān)聯(lián)因素問(wèn)題現(xiàn)狀說(shuō)明建立概念模型改善概念模型比較實(shí)施圖3.2切克蘭德的“調(diào)查學(xué)習(xí)”方法流程圖§3.1典型系統(tǒng)工程方法論三、綜合集成工程方法學(xué)(綜合集成研討廳體系)

1.綜合集成方法論的產(chǎn)生

80年代初，錢學(xué)森提出處理復(fù)雜行為系統(tǒng)的定量方法學(xué)。80年代末，錢學(xué)森提出處理開(kāi)放的復(fù)雜巨系統(tǒng)的方法論是“從定性到定量綜合集成方法”。1992年，錢學(xué)森提出從定性到定量綜合集成研討廳體系。§3.1典型系統(tǒng)工程方法論2.綜合集成研討廳體系的框架與特點(diǎn)

由三部分組成：機(jī)器體系、專家體系和知識(shí)體系。命題專家體系社會(huì)認(rèn)識(shí)客觀世界知識(shí)體系社會(huì)實(shí)踐機(jī)器體系結(jié)果改造世界認(rèn)識(shí)世界圖3.3研討廳框圖§3.1典型系統(tǒng)工程方法論分析作戰(zhàn)訓(xùn)練中心演習(xí)研制與試驗(yàn)分布交互仿真次研討廳低層次研討廳高層次研討廳分析圖3.4研討廳體系一例§3.1典型系統(tǒng)工程方法論這套方法論是從整體上研究和解決復(fù)雜巨系統(tǒng)問(wèn)題的方法，采取人機(jī)結(jié)合以人為主的思維方法和研究方式，對(duì)不同層次、不同領(lǐng)域的信息和知識(shí)進(jìn)行綜合集成，達(dá)到對(duì)整體的定性定量認(rèn)識(shí)。按照我國(guó)傳統(tǒng)說(shuō)法，把一個(gè)復(fù)雜事物的各個(gè)方面綜合起來(lái)，達(dá)到對(duì)整體的認(rèn)識(shí)，稱之為“集大成”的智慧，所以錢學(xué)森把這個(gè)方法稱為“大成智慧工程”?！?.1典型系統(tǒng)工程方法論在綜合集成研討廳體系這個(gè)概念中，綜合集成是方法特征，研討廳體系是組織形式。綜合集成方法指出了解決復(fù)雜開(kāi)放巨系統(tǒng)和復(fù)雜性問(wèn)題的過(guò)程性以及過(guò)程的方向性和反復(fù)性。綜合集成研討廳體系本身是個(gè)開(kāi)放的、動(dòng)態(tài)的體系，也是個(gè)不斷發(fā)展和進(jìn)化的體系?！?.1典型系統(tǒng)工程方法論應(yīng)用綜合集成方法(包括綜合集成研討廳體系)必須有總體設(shè)計(jì)部這樣的實(shí)體機(jī)構(gòu)?！拔覀儼烟幚黹_(kāi)放的復(fù)雜巨系統(tǒng)的方法定名為從定性到定量綜合集成方法，把應(yīng)用這個(gè)方法的集體稱為總體設(shè)計(jì)部?！本C合集成研討廳是研究開(kāi)放的復(fù)雜巨系統(tǒng)的方法論，那么總體設(shè)計(jì)部是實(shí)現(xiàn)這個(gè)方法論所必須的體制和機(jī)制。

3.總體設(shè)計(jì)部思想§3.1典型系統(tǒng)工程方法論§3.2系統(tǒng)分析的基本概念一、系統(tǒng)分析概念系統(tǒng)分析(SA)是在對(duì)系統(tǒng)問(wèn)題現(xiàn)狀及目標(biāo)充分挖掘的基礎(chǔ)上，運(yùn)用建模及預(yù)測(cè)、優(yōu)化、仿真、評(píng)價(jià)等方法，對(duì)系統(tǒng)的有關(guān)方面進(jìn)行定性與定量相結(jié)合的分析，為決策者選擇滿意的系統(tǒng)方案提供決策依據(jù)的分析研究過(guò)程。

SA是SE的核心內(nèi)容、分析過(guò)程和基本方法?！?.2系統(tǒng)分析的基本概念表3.2系統(tǒng)分析中的邏輯項(xiàng)目提問(wèn)決定對(duì)象目的為什么確定這個(gè)？應(yīng)是什么？刪除工作中不必要的部分對(duì)象為什么要找這個(gè)？應(yīng)找哪個(gè)？地點(diǎn)為什么在這里做？應(yīng)在何處做？合并重復(fù)的工作內(nèi)容，考慮重新組合時(shí)間為什么在這時(shí)做？應(yīng)何時(shí)做？人為什么由此人做？應(yīng)由誰(shuí)做？方法怎樣做？怎樣去做？使工作簡(jiǎn)化§3.2系統(tǒng)分析的基本概念二、系統(tǒng)分析的準(zhǔn)則

外部環(huán)境與內(nèi)部條件相結(jié)合當(dāng)前利益與長(zhǎng)遠(yuǎn)利益相結(jié)合整體效益與局部效益相結(jié)合定性分析與定量分析相統(tǒng)一§3.3系統(tǒng)分析的基本原理一、系統(tǒng)分析基本要素①目標(biāo)②可行方案③模型(結(jié)構(gòu)、數(shù)學(xué)、仿真)④費(fèi)用⑤效果⑥評(píng)價(jià)§3.3系統(tǒng)分析的基本原理否問(wèn)題的形成1確定問(wèn)題的范圍2明確構(gòu)成因素之間的相互依存關(guān)系3了解環(huán)境狀況和約束條件明確目標(biāo)1明確目標(biāo)2采用手段能否實(shí)施繼續(xù)進(jìn)行分析工作是圖3.5確定目標(biāo)工作圖§3.3系統(tǒng)分析的基本原理表3.3模型的分類分類模型名稱按總體分類實(shí)物模型、符號(hào)模型；實(shí)體模型、概念模型按構(gòu)造要素類型分類數(shù)學(xué)模型、邏輯模型、圖形模型、模擬模型按變量取值的確定性分類確定型模型、不確定型模型按分析對(duì)象分類過(guò)程模型、狀態(tài)變量模型、可靠性模型、時(shí)間模型、費(fèi)用模型、經(jīng)濟(jì)模型、組織模型、計(jì)算機(jī)模型§3.3系統(tǒng)分析的基本原理(－)費(fèi)用效果(＋)探索評(píng)價(jià)模型A4A3A5A1A2目標(biāo)A1A2A4A3A5可行方案評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)方案排序圖3.6系統(tǒng)分析概念結(jié)構(gòu)圖§3.3系統(tǒng)分析的基本原理二、系統(tǒng)分析的步驟是否提出問(wèn)題建議的可行方案分析與評(píng)價(jià)建立模型構(gòu)成問(wèn)題收集資料是否滿意圖3.7系統(tǒng)分析的步驟

系統(tǒng)分析主要內(nèi)容：系統(tǒng)分析概念、系統(tǒng)分析的結(jié)構(gòu)形式、要解決的問(wèn)題、方法和工具3.1系統(tǒng)分析的概念

20世紀(jì)30年代——管理問(wèn)題

40年代——應(yīng)用成功以后——大、復(fù)雜、新系統(tǒng)不斷發(fā)展，不同的觀點(diǎn)：

1.Hitch：是運(yùn)籌學(xué)的擴(kuò)展，提供了利用各方面專家的知識(shí)綜合解決問(wèn)題的途徑。2.RAND（朝鮮戰(zhàn)爭(zhēng)）：與運(yùn)籌學(xué)的關(guān)系如戰(zhàn)略對(duì)于戰(zhàn)術(shù)的關(guān)系。3.Quade：是研究戰(zhàn)略的方法，不定條件下處理好復(fù)雜問(wèn)題的方法。4.Nikoranov：選擇最合適的替代方案來(lái)實(shí)現(xiàn)決策人更有效地控制和利用資源。5.Coldicott、Checklard、Fitzgerald、宋健等人都有相近的觀點(diǎn)。

五項(xiàng)基本內(nèi)容：可行性方案集、目標(biāo)體系、建模、效果和信息、評(píng)價(jià)準(zhǔn)則。過(guò)程框圖如下：系統(tǒng)分析目的：幫助決策人對(duì)所要決策的問(wèn)題逐步提高清晰度；方法：采用系統(tǒng)的觀點(diǎn)和方法，用定性和定量的工具，進(jìn)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和狀態(tài)的分析，提出各種方案，進(jìn)行比較、評(píng)價(jià)和協(xié)調(diào)；任務(wù)：向決策人提供系統(tǒng)方案、評(píng)價(jià)意見(jiàn)和建議。系統(tǒng)分析：采用系統(tǒng)方法，提出各種方案，進(jìn)行定性定量分析、評(píng)價(jià)，使決策者提高認(rèn)識(shí)的清晰度，以便決策者選擇行動(dòng)方案。

20世紀(jì)50年代——與運(yùn)籌學(xué)相比

60年代——研究方法

70年代——與決策相聯(lián)系

80年代——考慮以人為中心的系統(tǒng)

總之系統(tǒng)分析的目的：幫助決策人對(duì)所要決策的問(wèn)題逐步提高清晰度。方法：用系統(tǒng)的觀點(diǎn)和方法，定性和定量的工具，對(duì)問(wèn)題進(jìn)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和狀態(tài)的分析，提出可行方案和替代方案，比較、評(píng)價(jià)和協(xié)調(diào)。任務(wù)：向決策人提供系統(tǒng)方案、評(píng)價(jià)意見(jiàn)和建議。3.2系統(tǒng)分析的結(jié)構(gòu)理論：學(xué)說(shuō)——基本依據(jù)應(yīng)用：借鑒——系統(tǒng)分析結(jié)構(gòu)系統(tǒng)分析與決策的關(guān)系（圖3-4）決策和執(zhí)行——最重要的活動(dòng)。決策主要取決于系統(tǒng)分析的科學(xué)性和藝術(shù)性。進(jìn)行系統(tǒng)分析的前提（1）分析是決策的輔助手段（2）分析應(yīng)能處理不同環(huán)境條件下的問(wèn)題（3）是決策者的要求（4）盡可能短的時(shí)間和較少的資源。3.2.1系統(tǒng)分析的程序構(gòu)成從信息處理的過(guò)程——程序構(gòu)成從理論和方法角度——方法構(gòu)成通過(guò)系統(tǒng)分析程序構(gòu)成中各個(gè)程序活動(dòng)，不斷精簡(jiǎn)浩瀚的資料和信息，向決策人提供所需要的有用信息，以便決策。兩類信息溝通：橫向：分析者之間，了解系統(tǒng)縱向：分析者與決策者之間，提供可知信息

從信息處理看：系統(tǒng)分析的目的是有效縮減信息量，同時(shí)又能反映問(wèn)題的本質(zhì)。供決策時(shí)參考。3.2.2系統(tǒng)分析研究方法的構(gòu)成三個(gè)主要部分：科學(xué)學(xué)科、研究和分析、決策與驗(yàn)證，并包括反饋及相互關(guān)系。（圖3-7）系統(tǒng)分析研究方法與一般科學(xué)研究方法的重要區(qū)別：系統(tǒng)分析研究方法中包括決策者參與其中。決策者的兩類行動(dòng)：肯定——采取某項(xiàng)決策并執(zhí)行否定——重新研究與分析3.3系統(tǒng)分析的內(nèi)容與邏輯過(guò)程3.3.1系統(tǒng)分析的內(nèi)容

1）系統(tǒng)研究：處理資料、意義明確化、問(wèn)題特征、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)化

2）系統(tǒng)設(shè)計(jì)：系統(tǒng)與環(huán)境結(jié)構(gòu)化

3）系統(tǒng)量化：量化處理系統(tǒng)與環(huán)境的屬性

4）修改簡(jiǎn)化：適合分析模式、分析技術(shù)的可操作性

5）系統(tǒng)評(píng)價(jià)：輸出排序的可行方案集系統(tǒng)分析流程圖：3.3.2系統(tǒng)分析的邏輯過(guò)程

1）明確研究對(duì)象

2）選擇可行方案

3）選擇計(jì)算準(zhǔn)則

4）應(yīng)用模型技術(shù)

5）生成輸入數(shù)據(jù)

6）模型運(yùn)行與操作

7）結(jié)果分析邏輯過(guò)程如下：3.3.3模擬研究過(guò)程模擬模型：也是復(fù)雜問(wèn)題的主要手段（圖3-12）系統(tǒng)分析工作的內(nèi)容：

1）目標(biāo)建立、結(jié)構(gòu)確定、評(píng)價(jià)準(zhǔn)則、可行方案、待選方案和未來(lái)效應(yīng)分析

2）系統(tǒng)研究、設(shè)計(jì)、量化、評(píng)價(jià)與協(xié)調(diào)

3）行為、價(jià)值、規(guī)范研究等方法論，建模、模擬、優(yōu)化等工具

4）數(shù)據(jù)處理和信息轉(zhuǎn)換

5）研究層次關(guān)系

6）適應(yīng)環(huán)境變化和資源有效利用

系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其應(yīng)用

§4.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般過(guò)程⑴確認(rèn)需要，定義系統(tǒng)的目的，即任務(wù)（或需求）分析或論證研究階段。識(shí)別具體需要；決定系統(tǒng)業(yè)務(wù)需求；重點(diǎn)放在系統(tǒng)成功運(yùn)作的必要決策上。⑵系統(tǒng)功能分析。決定功能需求；明確一般性業(yè)務(wù)功能；對(duì)于每個(gè)一般功能，確定具體的代換功能。⑶初步系統(tǒng)優(yōu)化。從備選方案中確定折中方案；根據(jù)功能需求評(píng)價(jià)備選方案。⑷初步系統(tǒng)設(shè)計(jì)。確定初步系統(tǒng)方案，配置所選系統(tǒng)部件；制定詳細(xì)系統(tǒng)規(guī)范。⑸詳細(xì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。功能系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)；正式編制所有設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)文件；進(jìn)行一次詳盡的設(shè)計(jì)評(píng)審?！?.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般過(guò)程⑹系統(tǒng)原型。研制/建造系統(tǒng)原型(包括硬模型和軟模型)；對(duì)原型進(jìn)行測(cè)試及評(píng)價(jià)；對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)分析和評(píng)價(jià)；確定需要修改的部分。⑺系統(tǒng)采辦（針對(duì)需要購(gòu)買的零部件）。制定需求計(jì)劃書（RFP）；根據(jù)合適的標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)價(jià)提出的RFP；選擇供應(yīng)商；談判系統(tǒng)部件交付日程表?！?.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般過(guò)程⑻系統(tǒng)實(shí)施。制定關(guān)于系統(tǒng)實(shí)施的詳細(xì)總體計(jì)劃；為變更準(zhǔn)備相應(yīng)的組織機(jī)構(gòu)；組織教育和培訓(xùn)；對(duì)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換做出安排。⑼系統(tǒng)的運(yùn)行及其維護(hù)。⑽系統(tǒng)的升級(jí)及改進(jìn)。有時(shí)，系統(tǒng)會(huì)被取代。所有的系統(tǒng)都有一個(gè)有限的生命周期?！?.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般過(guò)程§4.2系統(tǒng)工程管理系統(tǒng)工程管理包括設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、測(cè)試和生產(chǎn)全過(guò)程中的計(jì)劃、組織、招聘、監(jiān)督和控制，通過(guò)有效管理，保證所有相關(guān)工程領(lǐng)域得到恰當(dāng)整合（即傳統(tǒng)工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域和所有支持領(lǐng)域），保證所開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中的相關(guān)硬件、軟件、設(shè)備、人員、數(shù)據(jù)等等被有機(jī)結(jié)合。系統(tǒng)工程管理的目的在于，在正確的時(shí)間和正確的地點(diǎn)，用最小的人力和物力支出，提供正確的事項(xiàng)。系統(tǒng)工程項(xiàng)目需求的成功實(shí)施依賴于以下幾點(diǎn)：（1）用一種自頂向下的方法進(jìn)行系統(tǒng)開(kāi)發(fā)；（2）設(shè)計(jì)活動(dòng)與相關(guān)支持活動(dòng)的初期整合；（3）從整個(gè)系統(tǒng)生命周期的角度來(lái)考慮需求；（4）項(xiàng)目伊始，就要準(zhǔn)備好必要的需求和計(jì)劃文件?！?.2系統(tǒng)工程管理§4.2系統(tǒng)工程管理系統(tǒng)說(shuō)明書（A類）開(kāi)發(fā)說(shuō)明書（B類）材料說(shuō)明書（E類）過(guò)程說(shuō)明書（D類）產(chǎn)品說(shuō)明書（C類）項(xiàng)目技術(shù)需求項(xiàng)目管理需求相關(guān)項(xiàng)目管理計(jì)劃資源配置管理計(jì)劃?rùn)z測(cè)與評(píng)價(jià)計(jì)劃制造項(xiàng)目計(jì)劃全面質(zhì)量管理計(jì)劃集成物流支持計(jì)劃支付能力計(jì)劃數(shù)據(jù)管理計(jì)劃項(xiàng)目需求項(xiàng)目管理計(jì)劃（PMP）系統(tǒng)工程管理計(jì)劃(SEMP)單獨(dú)的項(xiàng)目計(jì)劃功能設(shè)計(jì)計(jì)劃可靠性項(xiàng)目計(jì)劃可維護(hù)性項(xiàng)目計(jì)劃人力因素項(xiàng)目計(jì)劃系統(tǒng)安全項(xiàng)目計(jì)劃物流工程計(jì)劃產(chǎn)能計(jì)劃供應(yīng)商工程計(jì)劃廢物處理和物資循環(huán)使用計(jì)劃圖4.1項(xiàng)目計(jì)劃書與說(shuō)明書§4.2系統(tǒng)工程管理系統(tǒng)工程管理計(jì)劃第一部分技術(shù)項(xiàng)目的計(jì)劃、實(shí)施與控制第二部分系統(tǒng)工程過(guò)程第三部分工程專業(yè)整合描述那些在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)工程管理目標(biāo)中必須計(jì)劃和實(shí)施的技術(shù)性項(xiàng)目任務(wù)。描述系統(tǒng)工程過(guò)程，如用于系統(tǒng)需求的定義和將這些需求轉(zhuǎn)變成最終產(chǎn)品構(gòu)造的開(kāi)發(fā)過(guò)程。描述各種工程專業(yè)領(lǐng)域中的系統(tǒng)需求，以及這些領(lǐng)域在總體主流工程設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)計(jì)劃中的集成。圖4.2系統(tǒng)工程管理計(jì)劃—通用型§4.3企業(yè)系統(tǒng)管理一、系統(tǒng)管理系統(tǒng)管理主要從四個(gè)方面研究企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和組成：（1）用系統(tǒng)論的觀點(diǎn)和系統(tǒng)分析的方法研究和探討管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能、體系等問(wèn)題；（2）用控制論的觀點(diǎn)和方法研究管理系統(tǒng)的人—機(jī)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)、控制等問(wèn)題；（3）用信息論的觀點(diǎn)和方法研究管理系統(tǒng)的信息傳輸和處理問(wèn)題；（4）用運(yùn)籌學(xué)和其它優(yōu)化理論與方法研究系統(tǒng)的最優(yōu)管理問(wèn)題。企業(yè)管理系統(tǒng)具有三大特征：（1）管理系統(tǒng)是一個(gè)多層次多目標(biāo)的較大系統(tǒng)，可以按不同功能劃分成若干子系統(tǒng)及其更下一級(jí)的子系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)集中控制、分散控制和遞階控制。（2）管理系統(tǒng)是一種人—機(jī)綜合系統(tǒng)，是包括人在內(nèi)的組織管理系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中，人—機(jī)之間的恰當(dāng)分工將會(huì)從整體上促進(jìn)系統(tǒng)的優(yōu)化。（3）管理系統(tǒng)是一個(gè)進(jìn)行計(jì)劃、實(shí)施和控制的綜合系統(tǒng)。它通過(guò)計(jì)劃、組織、執(zhí)行和控制，以保證企業(yè)活動(dòng)的連續(xù)性和均衡性?！?.3企業(yè)系統(tǒng)管理二、系統(tǒng)管理的基本原則§4.3企業(yè)系統(tǒng)管理整體優(yōu)化原則環(huán)境適應(yīng)原則控制原則協(xié)調(diào)原則§4.3企業(yè)系統(tǒng)管理三、系統(tǒng)管理的三個(gè)基本職能一次職能二次職能三次職能計(jì)劃實(shí)施控制計(jì)劃規(guī)劃設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)構(gòu)思決定方針決定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)制定戰(zhàn)略制定戰(zhàn)術(shù)評(píng)價(jià)技術(shù)確定戰(zhàn)略確定戰(zhàn)術(shù)綜合評(píng)價(jià)實(shí)施實(shí)施計(jì)劃實(shí)施控制制定事實(shí)計(jì)劃確定步驟了解與目標(biāo)的差距安排實(shí)施調(diào)整準(zhǔn)備評(píng)價(jià)活動(dòng)評(píng)價(jià)實(shí)施的效果控制評(píng)價(jià)計(jì)劃測(cè)定總評(píng)價(jià)制定評(píng)價(jià)計(jì)劃搜集數(shù)據(jù)研究綜合結(jié)果決定具體評(píng)價(jià)基準(zhǔn)與標(biāo)準(zhǔn)互相比較結(jié)果與目標(biāo)互相比較綜合分析評(píng)價(jià)基準(zhǔn)評(píng)價(jià)分析測(cè)定結(jié)果總決定§4.3企業(yè)系統(tǒng)管理四、目標(biāo)管理（1）參與導(dǎo)向。（2）系統(tǒng)導(dǎo)向。（3）控制導(dǎo)向。（4）授權(quán)導(dǎo)向。（5）結(jié)果導(dǎo)向。1、目標(biāo)管理五大特征§4.3企業(yè)系統(tǒng)管理2、目標(biāo)管理八大要素（1）目標(biāo)是什么？（2）達(dá)到什么程度？（3）誰(shuí)來(lái)完成目標(biāo)？（4）何時(shí)完成目標(biāo)？（5）怎么辦？（6）如何保證？（7）是否達(dá)成了既定目標(biāo)？（8）如何對(duì)待完成情況？§4.3企業(yè)系統(tǒng)管理表4.2傳統(tǒng)管理與目標(biāo)管理比較類型傳統(tǒng)管理目標(biāo)管理如何看待利潤(rùn)目標(biāo)？就是利潤(rùn)最大化，利潤(rùn)是實(shí)現(xiàn)一系列目標(biāo)后的結(jié)果。如何看待驅(qū)動(dòng)？過(guò)程驅(qū)動(dòng)，認(rèn)為過(guò)程帶來(lái)結(jié)果目標(biāo)驅(qū)動(dòng)，認(rèn)為目標(biāo)帶來(lái)結(jié)果如何看待過(guò)程？強(qiáng)調(diào)規(guī)則，程序和制度，目標(biāo)被忽視首先是目標(biāo)，其次才是過(guò)程如何看待控制？靠施加懲罰性的方法來(lái)限制員工員工自我約束并注重自我發(fā)展管理類型聽(tīng)命式管理參與式管理管理重點(diǎn)關(guān)注誰(shuí)是對(duì)的，容易產(chǎn)生沖突關(guān)注什么是對(duì)的，鼓勵(lì)團(tuán)隊(duì)合作適應(yīng)情況剛性企業(yè)，程序性員工柔性企業(yè)，知識(shí)型員工

系統(tǒng)預(yù)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和決策都需要進(jìn)行預(yù)測(cè)。主要內(nèi)容：預(yù)測(cè)的概念，定性、定量預(yù)測(cè)方法4.1預(yù)測(cè)概述4.1.1預(yù)測(cè)的概念對(duì)尚未發(fā)生或不確切的事物進(jìn)行預(yù)先的估計(jì)和推斷，對(duì)將要發(fā)生的結(jié)果進(jìn)行探討和研究。對(duì)系統(tǒng)的未來(lái)進(jìn)行分析估計(jì)——系統(tǒng)預(yù)測(cè)歷史資料—邏輯推斷—發(fā)展規(guī)律—預(yù)測(cè)科學(xué)預(yù)測(cè)的技術(shù)和方法——預(yù)測(cè)技術(shù)4.1.2預(yù)測(cè)技術(shù)的種類

1）預(yù)測(cè)技術(shù)性質(zhì)定性預(yù)測(cè)定量預(yù)測(cè)專家調(diào)查、市場(chǎng)調(diào)查外推法、時(shí)間序列主觀概率、交叉概率因果法、回歸法領(lǐng)先指標(biāo)、類推法經(jīng)濟(jì)計(jì)量、動(dòng)力學(xué)

2）預(yù)測(cè)內(nèi)容社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、科技、軍事預(yù)測(cè)3）預(yù)測(cè)期限近期、短期、中期、長(zhǎng)期預(yù)測(cè)此外：微觀、中觀、宏觀預(yù)測(cè)有條件、無(wú)條件預(yù)測(cè)隨機(jī)、非隨機(jī)預(yù)測(cè)4.1.3預(yù)測(cè)的程序目的、資料、方法、模型、預(yù)測(cè)、誤差、改進(jìn)、規(guī)劃和行動(dòng)預(yù)測(cè)程序圖4-1確定預(yù)測(cè)目的收集資料選定預(yù)測(cè)方法建立預(yù)測(cè)模型進(jìn)行預(yù)測(cè)計(jì)算規(guī)劃政策與行動(dòng)分析預(yù)測(cè)誤差誤差可接受誤差大誤差較大4.2定性預(yù)測(cè)的方法經(jīng)驗(yàn)和判斷，不用、少用計(jì)算——規(guī)律計(jì)算機(jī)時(shí)代——實(shí)用和科學(xué)的方法

1）影響因素多無(wú)法定量

2）數(shù)據(jù)不足、失真、時(shí)間、費(fèi)用

3）動(dòng)態(tài)過(guò)程、外界因素—中長(zhǎng)期預(yù)測(cè)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、經(jīng)營(yíng)——定性預(yù)測(cè)注意：定性和定量預(yù)測(cè)的結(jié)合4.2.1市場(chǎng)調(diào)查預(yù)測(cè)法系統(tǒng)的相關(guān)因素分析——預(yù)測(cè)

1）典型調(diào)查推算法——重點(diǎn)調(diào)查有代表性的個(gè)體——推斷總體

2）抽樣調(diào)查推算法隨機(jī)樣本——推斷總體

3）全面市場(chǎng)調(diào)查法普遍調(diào)查，調(diào)查面小、對(duì)象單一4.2.2德?tīng)柗品ā獙＜艺{(diào)查法

1）程序?qū)ｉT小組、擬定調(diào)查提綱、選擇預(yù)測(cè)人選、反復(fù)征求意見(jiàn)、整理預(yù)測(cè)結(jié)果

2）特點(diǎn)匿名性、反饋性、收斂性

3）預(yù)測(cè)結(jié)果的處理中位數(shù)法——中位數(shù)、上下四分位數(shù)主觀概率法—事件發(fā)生概率的分布中心組織專門小組擬訂調(diào)查提綱選定預(yù)測(cè)人選反復(fù)征詢意見(jiàn)整理結(jié)果提出報(bào)告能否收斂YN4.2.3交叉概率法事件總是相互聯(lián)系的，某一事件發(fā)生會(huì)影響另一事件的發(fā)生概率一系列事件Ei(i=1,2,…,n)Em

發(fā)生對(duì)其余事件Ei(i=m)發(fā)生概率有無(wú)影響用相互影響矩陣表分析發(fā)生概率可進(jìn)行調(diào)整4.2.4領(lǐng)先指標(biāo)分析法經(jīng)濟(jì)指標(biāo)間常有一種隨著時(shí)間具有相同或近似的規(guī)律，有同步、先后領(lǐng)先、同步、滯后指標(biāo)用領(lǐng)先指標(biāo)變化趨勢(shì)——預(yù)測(cè)目標(biāo)趨勢(shì)

1）預(yù)測(cè)目標(biāo)與其他經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的關(guān)系

2）領(lǐng)先、同步、滯后指標(biāo)的時(shí)間序列數(shù)據(jù)圖形

3）進(jìn)行預(yù)測(cè)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)時(shí)間t領(lǐng)先指標(biāo)同步指標(biāo)滯后指標(biāo)t1t3t5t2t4t6圖4-4時(shí)間序列數(shù)據(jù)示意圖4.2.5類推法通過(guò)找出先導(dǎo)事件進(jìn)行預(yù)測(cè)目標(biāo)與先導(dǎo)事件有相同的規(guī)律，可無(wú)聯(lián)系

1）選擇先導(dǎo)事件

2）先導(dǎo)事件的規(guī)律、時(shí)間序列數(shù)據(jù)圖形

3）判斷是否有相同規(guī)律，可否類推

4）類推遲發(fā)事件的未來(lái)情形關(guān)鍵是選擇先導(dǎo)事件：歷史上的同類事件、國(guó)外或其他地區(qū)的同類事件、其他領(lǐng)域的同類事件4.3定量預(yù)測(cè)方法4.3.1簡(jiǎn)單算術(shù)平均法描述中心位置：均值X

描述分散性：標(biāo)準(zhǔn)差Sx

概率統(tǒng)計(jì)的內(nèi)容：點(diǎn)估計(jì)、區(qū)間估計(jì)4.3.2平滑預(yù)測(cè)法

1）概念：趨勢(shì)外推法已有的數(shù)據(jù)—演變規(guī)律—外推預(yù)測(cè)平滑處理：減輕原始數(shù)據(jù)的起伏波動(dòng)(平均)2）移動(dòng)平均預(yù)測(cè)法移動(dòng)平均：從頭開(kāi)始、按一定項(xiàng)數(shù)移動(dòng)平均，構(gòu)成新的時(shí)間序列數(shù)據(jù)，再預(yù)測(cè)。第一次移動(dòng)平均項(xiàng)數(shù)：N周期：t第一次：(1)

第二次移動(dòng)平均移動(dòng)平均預(yù)測(cè)方程線性：yt=aT+b3）加權(quán)平滑預(yù)測(cè)法移動(dòng)平均法的改進(jìn)，新老數(shù)據(jù)給予不同的加權(quán)，近期權(quán)大，遠(yuǎn)期權(quán)小，進(jìn)行加權(quán)平均。計(jì)算公式及預(yù)測(cè)模型

線性、非線性初始值估算、加權(quán)系數(shù)選擇4.3.3回歸分析法數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，一元、多元線性和非線性回歸法。

1）一元線性回歸法回歸模型：x,y,a,b

參數(shù)計(jì)算公式（最小二乘法）

(x1,y1),(x2,y2)(xn,yn)

回歸效果檢驗(yàn)：相關(guān)系數(shù)、置信區(qū)間2）二元線性回歸法數(shù)學(xué)模型：y,x1,x2,a,b,c

計(jì)算公式（最小二乘法）方程組

3）非線性回歸非線性問(wèn)題——一元、二元線性回歸多項(xiàng)式、雙曲線、冪函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)、邏輯斯蒂函數(shù)

解釋結(jié)構(gòu)模型

5.1概述模型有三個(gè)特征：1.它是現(xiàn)實(shí)世界部分的抽象或模仿；2.它是由那些與分析的問(wèn)題有關(guān)的因素構(gòu)成；3.它表明了有關(guān)因素間的相互關(guān)系；模型化就是為了描述系統(tǒng)的構(gòu)成和行為，對(duì)實(shí)體系統(tǒng)的各種因素進(jìn)行適當(dāng)篩選后，用一定方式（數(shù)學(xué)、圖像等）表達(dá)系統(tǒng)實(shí)體的方法。一、模型及模型化的定義二、模型化的本質(zhì)、作用及地位5.1概述1.本質(zhì)：利用模型與原型之間某方面的相思關(guān)系，在研究過(guò)程中用模型來(lái)代替原型，通過(guò)對(duì)于模型的研究得到關(guān)于原型的一些信息。2.作用：①模型本身是人們對(duì)客體系統(tǒng)一定程度研究結(jié)果的表達(dá)。這種表達(dá)是簡(jiǎn)潔的、形式化的。②模型提供了脫離具體內(nèi)容的邏輯演繹和計(jì)算的基礎(chǔ)，這會(huì)導(dǎo)致對(duì)科學(xué)規(guī)律、理論、原理的發(fā)現(xiàn)。③利用模型可以進(jìn)行“思想”試驗(yàn)。3.地位：模型的本質(zhì)決定了它的作用的局限性。它不能代替以客觀系統(tǒng)內(nèi)容的研究，只有在和對(duì)客體系統(tǒng)相配合時(shí)，模型的作用才能充分發(fā)揮。5.1概述實(shí)際系統(tǒng)結(jié)論模型現(xiàn)實(shí)意義模型化實(shí)驗(yàn)、分析解釋比較圖5.1系統(tǒng)模型(化)的作用與地位5.1概述三、模型的分類模型類比仿真形象符號(hào)概念圖像物理數(shù)學(xué)圖示字句描述思維圖5.2模型分類5.1概述四、構(gòu)造模型的一般原則

5.1概述1.建立方框圖2.考慮信息相關(guān)性3.考慮準(zhǔn)確性4.考慮結(jié)集性①明確建模的目的和要求②對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行一般語(yǔ)言描述③尋找主要因素及其相互關(guān)系④確定模型的結(jié)構(gòu)⑤估計(jì)模型的參數(shù)⑥實(shí)驗(yàn)研究⑦必要修改五、建模的基本步驟5.1概述1.分析方法；2.實(shí)驗(yàn)方法；3.綜合法；4.老手法；5.辯證法。5.1概述六、模型化的基本方法①減少變量，減去次要變量；②改變變量性質(zhì)；③合并變量（集結(jié)）；④改變函數(shù)關(guān)系；⑤改變約束條件。5.1概述七、模型的簡(jiǎn)化一、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型化基礎(chǔ)

結(jié)構(gòu)→結(jié)構(gòu)模型→結(jié)構(gòu)模型化→結(jié)構(gòu)分析

結(jié)構(gòu)分析是一個(gè)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型化并加以解釋的過(guò)程。結(jié)構(gòu)分析是系統(tǒng)分析的重要內(nèi)容，是系統(tǒng)優(yōu)化分析、設(shè)計(jì)與管理的基礎(chǔ)5.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型化技術(shù)1、結(jié)構(gòu)分析的概念和意義

理解系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的概念

（構(gòu)成系統(tǒng)諸要素間的關(guān)聯(lián)方式或關(guān)系）及其有向圖（節(jié)點(diǎn)與有向?。┖途仃嚕蛇_(dá)矩陣等）這兩種常用的表達(dá)方式。

比較有代表性的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析方法有：關(guān)聯(lián)樹（如問(wèn)題樹、目標(biāo)樹、決策樹）法、解釋結(jié)構(gòu)模型化（ISM）方法、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)（SD）結(jié)構(gòu)模型化方法等。2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)表達(dá)及分析方法5.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型化技術(shù)3、ISM實(shí)用化方法原理設(shè)定問(wèn)題、形成意識(shí)模型找出影響要素要素關(guān)系分析（關(guān)系圖）建立可達(dá)矩陣(M)和縮減矩陣（M/）矩陣層次化處理(ML/)繪制多級(jí)遞階有向圖建立解釋結(jié)構(gòu)模型分析報(bào)告比較/F學(xué)習(xí)5.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型化技術(shù)二、ISM實(shí)用方法基礎(chǔ)（1）集合表達(dá)法系統(tǒng)：S＝{S1,S2,S3,…,Sn}二元關(guān)系：要素之間的某種關(guān)系R；二元關(guān)系表示：；傳遞性；傳遞次數(shù)、強(qiáng)連接關(guān)系；系統(tǒng)二元關(guān)系表達(dá)：Rb＝{(Si,Sj)|SiRSj，Si,Sj∈S，i,j=1,…,n}1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的表達(dá)方式5.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型化技術(shù)(2)有向圖表示圖論基本知識(shí)：圖、鄰接、關(guān)聯(lián)、有向圖有向圖表示：節(jié)點(diǎn)、有向邊、通路、路長(zhǎng)、回路、強(qiáng)連接回路、環(huán)5.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型化技術(shù)（3）矩陣表達(dá)5.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型化技術(shù)鄰接矩陣：表示要素間基本二元關(guān)系；輸入要素（源點(diǎn)）；輸出要素（匯點(diǎn)）；可達(dá)矩陣：表示要素間直接和間接二元關(guān)系；求法：利用推移特性和布爾代數(shù)法則A1＝A＋I(xiàn)；A2＝（A＋I(xiàn)）2；……Ar－1＝（A＋I(xiàn)）r－1Ar

＝（A＋I(xiàn)）r

則可達(dá)矩陣M＝Ar－1＝Ar三、ISM實(shí)用化方法步驟及應(yīng)用5.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型化技術(shù)該方法的核心：是對(duì)系統(tǒng)要素間的關(guān)系（尤其是因果關(guān)系）進(jìn)行層次化處理，最終形成具有多級(jí)遞階關(guān)系和解釋功能的結(jié)構(gòu)模型（圖）。

第1步：找出影響系統(tǒng)問(wèn)題的主要因素，并尋求要素間的直接二元關(guān)系，給出系統(tǒng)的鄰接矩陣；

第2步：考慮二元關(guān)系的傳遞性，建立反映諸要素間關(guān)系的可達(dá)矩陣；

第3步：依據(jù)可達(dá)矩陣，找到特色要素，進(jìn)行區(qū)域劃分；

第4步：在區(qū)域劃分基礎(chǔ)上繼續(xù)層次劃分；

第5步：提取骨架矩陣，分為三步：

（1）去強(qiáng)連接要素得縮減矩陣；（2）去越級(jí)二元關(guān)系；（3）去單位陣得骨架矩陣；第6步：作出多級(jí)遞階有向圖。作圖過(guò)程為：

（1）分區(qū)域逐級(jí)排列系統(tǒng)要素；（2）將縮減掉的要素隨其代表要素同級(jí)補(bǔ)入，并標(biāo)明其間的相互作用關(guān)系；（3）用從下到上的有向弧來(lái)顯示逐級(jí)要素間的關(guān)系；（4）補(bǔ)充必要的越級(jí)關(guān)系。

第7步：經(jīng)直接轉(zhuǎn)換，建立解釋結(jié)構(gòu)模型。

5.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型化技術(shù)7654312實(shí)例分析5.3解釋結(jié)構(gòu)模型法的應(yīng)用

一、ISM的工作程序1.組建ISM實(shí)施小組2.設(shè)定關(guān)鍵問(wèn)題，選擇影響關(guān)鍵問(wèn)題的導(dǎo)致因素3.列舉各導(dǎo)致因素的相關(guān)性4.根據(jù)各要素的相關(guān)性，建立鄰接矩陣和可達(dá)矩陣5.對(duì)可達(dá)矩陣分解后，建立結(jié)構(gòu)模型6.根據(jù)結(jié)構(gòu)模型建立解釋結(jié)構(gòu)模型5.3解釋結(jié)構(gòu)模型法的應(yīng)用

二、ISM的優(yōu)點(diǎn)及不足

1、優(yōu)點(diǎn)可以把模糊不清的思想、看法轉(zhuǎn)化為直觀的具有良好結(jié)構(gòu)關(guān)系的模型特別適用于變量眾多,關(guān)系復(fù)雜而結(jié)構(gòu)不明晰的系統(tǒng)分析中,也可用于方案的排序2、缺點(diǎn)級(jí)與級(jí)間不存在反饋回路系統(tǒng)各要素間的邏輯關(guān)系在一定程度上還依賴于人們的經(jīng)驗(yàn)?zāi)軌騽偃螀f(xié)調(diào)人角色的人員目前尚不多見(jiàn)

線性規(guī)劃

系統(tǒng)工程——使系統(tǒng)的整體功能達(dá)到最優(yōu)線性規(guī)劃——系統(tǒng)優(yōu)化的重要方法之一5.1線性規(guī)劃問(wèn)題及其數(shù)學(xué)模型5.1.1問(wèn)題提出如何利用有限的人力、物力、財(cái)力等資源，以便得到最好的經(jīng)濟(jì)效果。例5.1如何安排計(jì)劃，獲利最多？例5.2怎樣處理污水，費(fèi)用最少？例5.3如何安排切料，用料最少？例5.4如何配料，成本最低？共同的特點(diǎn)：

1）確定決策變量x1,x2,xn2）都有追求的目標(biāo)

3）有各種限制5.1.2線性規(guī)劃的數(shù)學(xué)模型及其標(biāo)準(zhǔn)形式特點(diǎn)：

1）有一組未知數(shù)（x1,x2,xn）表示方案

2）存在一定的限制條件——約束條件

3）目標(biāo)是有一組未知數(shù)的線性函數(shù)。用數(shù)學(xué)語(yǔ)言表示：

max(min)f=c1x1+c2x2++cnxn

約束條件：ai1x1+ai2x2++ainxn<=bix1,x2,xn>=0

標(biāo)準(zhǔn)形式的形成

1）目標(biāo)函數(shù)——求最大值。

f’=-f2）約束條件——線性等式方程，右邊常數(shù)非負(fù)。非負(fù)的松弛變量和剩余變量。

3）變量非負(fù)

標(biāo)準(zhǔn)形式：

1）方程式

2）減縮形式

3）矩陣形式

cj——價(jià)值系數(shù)，價(jià)值向量

aij——工藝系數(shù)，約束系數(shù)矩陣

bi——資源系數(shù)，資源向量5.2線性規(guī)劃問(wèn)題的解可行解——滿足約束條件的點(diǎn)（向量）可行解集——可行解組成的集合最優(yōu)解——可行解集上滿足目標(biāo)函數(shù)的解最優(yōu)值——最優(yōu)解對(duì)應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)5.2.1圖解法及幾何意義例5-6、5-7

5.2.2基解、基可行解及其有關(guān)定理圖解法：線性規(guī)劃中的可行域——凸域？最優(yōu)解——凸域邊界頂點(diǎn)？

1）基本解

A：m×n維系數(shù)矩陣，其秩為mB：A中m×m階非奇異矩陣(∣B∣非0)——線性規(guī)劃問(wèn)題的基基向量Pj、基變量XB、非基變量

令非基變量為0，用B求得基變量XB，基變量XB和非基變量的組合——基解。

2）基可行解滿足非負(fù)條件的基解。

3）可行基對(duì)應(yīng)于基可行解的基——可行基基可行解基解可行解4）凸集凸集上任何兩點(diǎn)所連線段必在凸集上

5）頂點(diǎn)不能用凸集上兩點(diǎn)線性組合表示的點(diǎn)

6）定理定理5-1：線性規(guī)劃的可行域D是凸集引理5-1：可行解X為基可行解的充要條件是X的正分量所對(duì)應(yīng)的系數(shù)列向量是線性獨(dú)立的。

定理5-2：線性規(guī)劃的基可行解X對(duì)應(yīng)于可行域D

的頂點(diǎn)引理5-2：若K是有界凸集，則任何一點(diǎn)X∈K可表示為K的頂點(diǎn)的凸組合。定理5-3：若可行域有界，目標(biāo)函數(shù)一定在其可行域的頂點(diǎn)上達(dá)到最大值。

小結(jié)：可行域有界——凸集，必有解，解必定可在頂點(diǎn)（或凸組合）上得到；可行域無(wú)界——凸集，可能無(wú)解，有解必定可在頂點(diǎn)（或凸組合）上；每個(gè)基可行解對(duì)應(yīng)可行域的一個(gè)頂點(diǎn)。

m

基可行解的個(gè)數(shù)不超過(guò)Cn可采用“枚舉法”找到所有的基可行解，比較得到最優(yōu)解。

5.2.3最優(yōu)解及其判斷最優(yōu)解判別定理：在標(biāo)準(zhǔn)形式的線性規(guī)

–1劃問(wèn)題中，對(duì)于基B，若Bb>=0，且

–1C–CBBA<=0，則對(duì)應(yīng)基B的基解就是最優(yōu)解，B就是最優(yōu)基。當(dāng)B=I時(shí)，基可行解XB=b，判別式為：

C—CBA<=0

一般地：XB=[x1x2xm]TCB=[c1c2cm]A=[IA’]

對(duì)于基變量，其檢驗(yàn)系數(shù)為零對(duì)于非基變量，檢驗(yàn)系數(shù)

z

j=cj-∑ci

aij

當(dāng)z

j<=0(j=m+1,n)，解為最優(yōu)解特殊地，z

j<=0(j=m+1,n)，又存在某個(gè)z

m+k=0，線性規(guī)劃有無(wú)窮多最優(yōu)解；若某個(gè)z

m+k>0，且A的列向量Pm+K的所有元素均不大于0，則線性規(guī)劃無(wú)最優(yōu)解。5.3單純形法

5.3.1基本思路根據(jù)問(wèn)題的標(biāo)準(zhǔn)型，從可行域的一個(gè)基可行解（頂點(diǎn)）開(kāi)始，轉(zhuǎn)換到另一個(gè)基可行解（頂點(diǎn)），并且使目標(biāo)函數(shù)的值逐步增大；目標(biāo)函數(shù)達(dá)到最大，問(wèn)題得到了最優(yōu)解。例5-1

5.3.2單純形法的應(yīng)用將線性規(guī)劃問(wèn)題單純形法的計(jì)算規(guī)范化，設(shè)計(jì)了單純形表。

1）單純形表

2）計(jì)算步驟5.3.2人工變量法

線性規(guī)劃的約束條件不等式均為≤時(shí)，增加的松弛變量即為初始基變量，初始基即為單位矩陣。對(duì)≥的約束條件不等式，減去的剩余變量的系數(shù)為-1，為使初始基為單位矩陣，再加上一個(gè)人工變量，初始基即為單位矩陣。人工變量經(jīng)過(guò)基的變換逐漸被替換，若可全部被替換，問(wèn)題有解，否則無(wú)解。1）大M法2）兩階段法分段求解第一階段：判斷原線性規(guī)劃問(wèn)題是否存在基本可行解，ω=0

maxω=-xn+1-….-xn+m+0x1+….+0xn

第二階段：若存在基本可行解，再進(jìn)行原問(wèn)題的求解；若ω

<0，則表示原問(wèn)題無(wú)可行解，應(yīng)停止計(jì)算。兩階段的計(jì)算方法和步驟與前述單純形法完全相同。5.3.4單純形法小結(jié)1）模型標(biāo)準(zhǔn)化及初始單純形表表5-92）求解時(shí)的幾種情況檢驗(yàn)行已全非正，且非基變量對(duì)應(yīng)的檢驗(yàn)數(shù)都是負(fù)數(shù)，有唯一最優(yōu)解檢驗(yàn)行已全非正，但存在非基變量對(duì)應(yīng)的檢驗(yàn)數(shù)為零，有無(wú)窮多個(gè)最優(yōu)解檢驗(yàn)行一開(kāi)始全非正，線性規(guī)劃問(wèn)題實(shí)質(zhì)上有最優(yōu)解，令非基變量為零，決策變量為零——無(wú)決策，調(diào)整模型檢驗(yàn)行已全非正，但不能使人工變量出基，無(wú)解主元列中，除檢驗(yàn)數(shù)外的所有元素均非正，則無(wú)界3）步驟框圖圖5-6（錯(cuò)誤）5.4應(yīng)用舉例小結(jié)線性規(guī)劃問(wèn)題數(shù)學(xué)模型及其標(biāo)準(zhǔn)形式圖解法、基解、基可行解及定理最優(yōu)解判別單純形法、人工變量法（大M法、兩階段法）實(shí)際應(yīng)用

網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃——用網(wǎng)絡(luò)分析方法，進(jìn)行整體優(yōu)化，也稱網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃技術(shù)?；緝?nèi)容：分解、協(xié)調(diào)、整體優(yōu)化基本過(guò)程：分析、分解、畫圖、計(jì)算、調(diào)整、優(yōu)化應(yīng)用范圍：生產(chǎn)技術(shù)復(fù)雜、工作項(xiàng)目繁多、跨部門的工作計(jì)劃——研制開(kāi)發(fā)、大型工程項(xiàng)目、設(shè)備大修、人財(cái)物等資源的安排。

6.1網(wǎng)絡(luò)圖的組成及繪制

6.1.1網(wǎng)絡(luò)圖的類型

1）單目標(biāo)與多目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)圖工期、勞動(dòng)力、原材料、費(fèi)用

2）基層、局部、綜合網(wǎng)絡(luò)圖

3）總網(wǎng)絡(luò)圖、分網(wǎng)絡(luò)圖和具體網(wǎng)絡(luò)圖戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)、戰(zhàn)斗

4）時(shí)標(biāo)網(wǎng)絡(luò)圖與無(wú)時(shí)標(biāo)網(wǎng)絡(luò)圖

5）箭線網(wǎng)絡(luò)圖和結(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)圖橫道圖、雙代號(hào)、單代號(hào)

6.1.2網(wǎng)絡(luò)圖的基本要素工作、結(jié)點(diǎn)、工時(shí)和目標(biāo)

1）工作—活動(dòng)、作業(yè)、工序需要一定持續(xù)時(shí)間才能完成的具體過(guò)程。

2）結(jié)點(diǎn)—節(jié)點(diǎn)、事項(xiàng)先后工作的銜接點(diǎn)（始點(diǎn)、終點(diǎn)除外）

3）工時(shí)—工作、活動(dòng)、作業(yè)、工序時(shí)間

4）目標(biāo)—任務(wù)的數(shù)量指標(biāo)時(shí)間、質(zhì)量、費(fèi)用

工作或代號(hào)工時(shí)t(i,j)結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)圖6-1網(wǎng)絡(luò)圖基本要素

6.1.3網(wǎng)絡(luò)圖的線路與關(guān)鍵線路線路：從始點(diǎn)沿著箭頭所指方向，連續(xù)不斷到達(dá)終點(diǎn)的一條通路。關(guān)鍵線路：所有線路中，路長(zhǎng)最大的線路。關(guān)鍵線路決定總工期，可能有多條，與其他線路有不同的表示。

6.1.4網(wǎng)絡(luò)圖的編制分解與分析、畫網(wǎng)絡(luò)圖和標(biāo)注。

1）分解與分析將任務(wù)分解為一定數(shù)目的工作分析各個(gè)工作間的先后銜接關(guān)系：緊前工作、緊后工作、平行工作確定每項(xiàng)工作所需的時(shí)間—工時(shí)單一時(shí)間估計(jì)、三種時(shí)間估計(jì)編制網(wǎng)絡(luò)分析明細(xì)表單一時(shí)間估計(jì)：1、完成可能性最大的時(shí)間，2、不要受重要性和合同的影響，3、以現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)為基礎(chǔ)考慮返工，4、考慮氣候、環(huán)境條件的影響。

三種時(shí)間估計(jì)：最樂(lè)觀時(shí)間to、最可能時(shí)間tm、最保守時(shí)間tp

工期均值：t(i,j)=(to+4tm+tp)/6

工期均方差：6(i,j)=(tp—to)/6

工期方差為均方差的平方。2）網(wǎng)絡(luò)圖畫圖規(guī)則：不允許出現(xiàn)循環(huán)回路首尾都有結(jié)點(diǎn)相鄰結(jié)點(diǎn)間只能有一條箭線一網(wǎng)絡(luò)圖只能有一個(gè)起點(diǎn)和一個(gè)終點(diǎn)盡量避免箭線交叉合理利用虛工作

畫圖方法：勾畫草圖：前進(jìn)法和后退法檢查糾正調(diào)整布局繪制正圖標(biāo)注：編號(hào)規(guī)則：箭頭結(jié)點(diǎn)號(hào)大于箭尾結(jié)點(diǎn)號(hào)、一個(gè)結(jié)點(diǎn)一個(gè)號(hào)、可以有間隔編號(hào)、可按不同要求編號(hào)編號(hào)方法：定級(jí)刪線、按級(jí)編號(hào)

6.2節(jié)點(diǎn)時(shí)間參數(shù)網(wǎng)絡(luò)圖——總工期——關(guān)鍵線路——時(shí)間計(jì)