第二章 系统工程基础概述

2020/10/20
二、系统工程的发 展历程及趋势
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系统工程溯源
• 19世纪下半叶起，人们开始考虑生产系统中的 协调与综合，关注关于系统的技术；
• 二战期间，英国成立了一个跨学科的O．R． (0perational Research)小组，导致了一种新的 研究、分析系统问题的技术慢慢诞生；
• 战争结束后，各种社会经济系统和工程管理系统 的规模日益扩大和复杂化，导致一些新的问题的 出现，人们又一次寻求通过科学的系统方法作为 解决复杂经济社会系统问题的技术 。
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20世纪中总体发展情况
40年代是现代系统工程的起点；
50年代，系统工程方法全面形成；
60年代之后，系统工程方法取得突破；
• 系统工程就是按照各个目标进行权衡，全面 求得最优解(或满意解)的方法，并使各组成 部分能够最大限度地互相适应。”
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系统工程
• 日本工业标准JIS的定义：“系统工程 是为了更好地达到系统目标，而对系 统的构成要素、组织结构、信息流动 和控制机制等进行分析与设计的技术 。”
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• 产品的开发，需要通过对使用者的调查， 来明确问题所在。
• 概念对行动的指向是直接的，有了概念就 有行动。
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Ex1：
现代生态农业
•当今的生态农业中,如水稻种植产生的稻秆用于饲养奶牛、 肉牛；牛粪用来制沼气；沼气渣用来养鱼；鱼塘的塘泥再 用作植物肥料。
•又如，种植业生产的大豆制作成豆制品，沼气用于制作 豆制品的燃料，豆渣用于养猪、养牛等，牛粪、猪粪再用 于制沼气，沼气渣又用于肥田。
•
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• 航天事业----庞大的系 统工程
• 需要几代人、多少年 的努力
• 千千万万的幕后英雄
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发展趋势
系统工程作为一门交叉学科，日益向多种学 科渗透和交叉发展。
系统工程作为一门软科学，日益受到人们的 重视。
系统工程的应用领域日益广泛，推动了系统 工程理论和方法不断深化发展。
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70年代之后，系统工程应用范围不断扩大，由工程 系统工程发展到复杂系统工程，特别是复杂巨系统 工程；
70年代中后期，软系统思想出现，并创造出一些面 向更复杂系统的方法。
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阿波罗登月计划
• 20世纪60年代 美国 • 投资300亿美元 • 42万多人 • 2万多厂家 • 历时11年
三维结构方法论
系统工程三维结构由美国贝尔研究所工程 师系统工程学者霍尔(A．D．Hall)在1969 年提出的。
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霍
知 识
尔
维
系
统
工
程
三
维
结
构
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社会科学 工程技术 法律 医学
逻辑维
规划阶段 方案阶段 开发阶段 安装阶段 运行阶段 更新阶段
Fra Baidu bibliotek 逻辑维
明确问题
确定目标
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• 阿波罗飞船和土星—5型运载火箭有700多万个 零部件
• 在总系统下面，有众多的子系统，如飞船系统， 火箭推进系统、燃料系统，飞行制导系统，轨道 控制系统，通讯系统和测试系统等等
• 每个子系统下面又包含相当多的小系统
• 子系统或小系统间相互联系、相互作用
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航天英雄---杨立伟
第 二
• 系统工程及其发展历程
章
系
• 系统工程的基础理论
统
工 程
• 系统工程研究方法
基
础
• 物流系统工程的基本方
概
法及技术
述
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第 二
• 系统工程及其发展历程
章
系
• 系统工程的基础理论
统
工 程
• 系统工程研究方法
基
础
• 物流系统工程的基本方
概
法及技术
述
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系统工程的概念
系统方案综合 系统分析
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系统评价 决策
方案实施
1.
明确问题
• 通过系统调查尽量全面地收集和提供有关 要解决的问题的历史、现状及发展趋势的 资料和数据，主要是研究系统的环境对系 统的要求。
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Ex2： 电熨斗，，，，
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新产品开发
• 在新产品开发活动中，“明确问题阶段” 也称之为概念探索阶段。
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系统工程
➢ 系统工程(Systems Engineering)是系统科学 的一个分支，实际是系统科学的实际应用。
➢ 系统工程是以大型复杂系统为研究对象，应用 定量分析和定性分析相结合的方法以及计算机等 技术工具，对系统的构成要素、组织结构、信息 交换、反馈控制等功能进行分析、设计、制造和 服务，从而实现系统整体目标的最优化。它既是 一个技术过程又是一个管理过程。
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（二）系统工程与其他工程的区别
• 任何一种物质系统都能成为系统工程它的 研究对象，而且还不只限于物质系统，还 可以包括自然系统、社会经济系统、经营 管理系统、军事指挥系统等等。
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系统工程通常包括
①社会系统工程; ②宏观经济系统工程； ③区域规划系统工程； ④环境生态系统工程； ⑤交通运输系统工程； ⑥农业系统工程 ⑦军事系统工程 ⑧工业及企业系统工程 。
系统工程
➢ 系统工程(Systems Engineering)是系统科学 的一个分支，实际是系统科学的实际应用。
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丁渭修复皇宫
•宫殿大火后，北宋大臣丁渭负责修复皇宫的工程。在工 程实施阶段，他构思了一整套施工方案：首先是挖沟，把 施工工地与一自然河道联通，构成一条暂时的人工运河， 而挖出的泥土烧制成砖，用作工程所需的建材，人工运河 用以运输所需的其他建材，最后用工程的建筑废料填去人 工运河。
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（一）典型定义
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系统工程
• 中国著名科学家钱学森教授给出的定义 ：“系统工程是组织管理系统的规划、 研究、设计、制造、试验和使用的科学 方法，是一种对所有系统都具有普遍意 义的科学方法。”“系统工程是一门组 织管理的技术。”
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系统工程
• 美国著名学者H．切斯纳(H．Chestnut)认 为：“虽然每个系统都是由许多不同的特殊 功能部分所组成，而这些功能部分之间又存 在着相互关系，但是每一个系统都是完整的 整体，每一个系统都要求有一个或若干个目 标。