系统工程产生的背景

张华明
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第一章
引 言
1.3 我国系统工程的发展
钱学森对我国系统工程发展的贡献
• 把运筹学的“种子”从它的发源地美国带回了中国 • 创建了我国第一个军事运筹研究机构——“作战研究 处” • 积极建议我国军事部门将系统工程原理和方法，作为 我军不断向现代化迈进的重要手段 • 倡导开展复杂系统的研究 • 倡导建立国民经济总体设计部
分水效果 • 岷江洪峰流量3000立方米/秒，进入宝瓶口580立方米/秒 • 岷江洪峰流量6000立方米/秒，进入宝瓶口700立方米/秒
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都江堰水利工程
三、分级控制实现目标的方案
• 三级控制：岁修系统内存耗散趋势
内江底、左侧岸的变化 鱼嘴岭、百丈堤的变化 竹笼、杩槎的损耗 离堆、宝瓶口的损耗 • 宝瓶口未凿去的“象鼻子”冲毁 • 1958年毛泽东视察都江堰时说一千年、一万年后将如何，
第一章
引 言
第一章 引言
教学要求： 通过对社会发展、经济发展中遇到的 实际问题的讲解和归纳提炼、以及系统工程相关 基础理论和计算机技术发展等方面的介绍，了解 系统工程的产生背景；其次通过讲解国内外系统 工程案例，了解系统工程的发展简史、以及我国 系统工程的发展状况；熟悉系统工程在社会经济 系统和现代企业管理中的应用。
二、功能或需求转化为目标
• 取水：
江水流量大则需求少，江水流量小则需求大
• 分砂：要求江水中含泥砂少
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三、分级控制实现目标的方案
• 一级控制：鱼嘴＋百丈堤＋河心滩＋弯道
自适应分流：“分四六，平潦旱 • 枯水期：60%的水进入内江， 40%的水进入外江 • 洪水期：40%的水进入内江， 60%的水进入外江 弯道环流：初步分砂 • 流量小于1300：正向取水，侧向排砂 • 流量大于1700：主流朝向外江，排砂80%左右 优化：竹笼、杩槎(圆木三角架)的微控作用 • 挡水又不与水为敌 • 就地取材 、经济方便
平衡结构－孤立系统 耗散结构－开放系统
• 协同论
无序变有序关键是自组织即各子系统之间非线性相互作用
• 突变论(临界点附近的非连续性态特征)
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1.2系统工程发展简史
不同年代重要事件（曼哈顿计划 ，北极星 导弹、核潜艇计划和阿波罗登月计划） 70年代国际应用系统分析研究所 1984年圣塔菲研究所（复杂、非线性系统 研究以及人机系统研究） 1994年复杂适应系统的提出 （提出对于人 们认识、理解、控制、管理复杂系统提供 了新的思路）
1970年，抽干深潭，灌注混凝土8100多立方米，结离堆，宝 瓶口。
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四、概括
• • • • • • 功能或需求的确立－工程的起点 资料收集（情景调查） 目标确定 实现目标的方案 多方案的综合、分析、组合、选择 实施
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1.3 我国系统工程的发展
古代朴素系统观点的自发应用：
• 孙子兵法（道、天、地、将、法 ） • 都江堰水利工程 （鱼嘴”、 “飞沙堰”“宝 瓶口” ） • 皇宫修复工程（一举三得 ） • 优化冶炼方法 （元素的合理配比）
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• • • •
1.1系统工程产生的背景 1.2系统工程发展简史 1.3 我国系统工程的发展 1.4 系统工程在我国社会经济发展中的作用
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1.1系统工程产生的背景
必要性
• 社会发展产生的问题
专业化分工与协调
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都 江 堰 水 利 工 程
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一、功能或需求：取岷江之水灌溉成都平原
• 基础背景与相关数据
水流量范围：平均497立方米/秒，最大6880立方米/秒 含泥砂：1000万吨/年（500万立方米），含大量千斤 石。 待灌溉面积：850万亩，需取水：330－380立方米/秒
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三、分级控制实现目标的方案
• 二级控制：离堆＋宝瓶口＋飞沙堰＋弯道+人 字堤
分沙效果 • 1954年春，抛入内江90多个做了标记的特大卵石，每个重
100公斤左右，汛期后，在飞沙堰找到3个。 • 1964年，岷江洪峰流量6400立方米/秒，冲跑二王庙山脚的 数块浆砌卵石，越过飞沙堰顶，停留在下游坡上，最大一块 长1.3M，宽1.1M，厚0.6M，重2吨，还有几块重1－2吨。
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1.3 我国系统工程的发展
我国系统工程发展的几个阶段
• 50年代中期，中科院成立了“运筹”、“优选”、 “统筹”研究小组 • 70－80年代，人口研究领域、能源与经济协调发展和 社会经济发展规划研究 • 90年代初期和中期 ，企业活力研究和可持续发展研 究 • 90年代后期和21世纪初，系统工程研究主要是复杂巨 系统研究 ，如复杂系统理论，系统论、定性到定量 综合集成系统、大成智慧系统的研究。
• 经济发展产生的问题
社会经济系统多功能、多因素、多目标
• 技术发展产生的问题
多种技术的综合集成
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1.1系统工程产生的背景
可能性
• • • • • 运筹学（确定性问题） 控制论（输入输出反馈控制） 一般系统理论（哲学层次：贝塔朗非） 信息论（信息的本质及传输规律） 耗散结构理论
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三、分级控制实现目标的方案
• 二级控制：离堆＋宝瓶口＋飞沙堰＋弯道＋人字堤
离堆：壅水推沙(分砂) 弯道：正向取水，侧向排砂 • 底层弯道环流向飞沙堰： • 表层流向宝瓶口方向 飞沙堰：分砂 • 宝瓶口水位十三画（内江流量330立方米/秒）时翻水 • 宝瓶口水位十四画（内江流量500立方米/秒）时飞沙 宝瓶口：截面限制流量 人字堤：宝瓶口水位十四画时泄洪