系统工程 （Systems Engineering, SE） 管理系统工程方法论及其应用,主讲人： 杜志平 （教授、博士） 电 话： 13911280378 E_mail: du_zhiping126.com,引言: What 一、系统工程是什么？,SE是实现系统最优化的科学。 SE是以大规模复杂系统（特别是管理系统）为研究对象，在系统理论、管理科学及其运筹学、专业工程技术等学科基础上形成的一门交叉学科。 SE是系统科学的一个分支，是系统科学的实际应用。可以用于一切有大系统的方面，包括人类社会、生态环境、自然现象、组织管理等，如环境污染、人口增长、交通事故、军备竞赛、化工过程、信息网络等。,系统工程定义,1. 日本工业标准JIS8121(1967) 系统工程是为了更好地达到系统目的，对系统的构成要素、组织结构、信息流动和控制机构等进行分析与设计的技术。 2.大英百科全书(1974) 系统工程是一门把已有学科分支中的知识有效地组合起来用以解决综合化的工程技术 。 3. 苏联大百科全书 (1976) 系统工程是一门研究复杂系统的设计、建立、试验和运行的科学技术 。 4. 钱学森(1978) 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 。,关于方法论,系统工程：是研究、解决复杂工程问题的方法论。 科学：是对一定条件下物质世界变化规律的总结。 科学的特点：可重复验证、可证伪、自身没有矛盾。 哲学：是理论化、系统化的世界观，是自然知识、社会知识、思维知识的概括和总结，是以追求世界的本源、本质、共性或绝对、终极的形而上者为形式，以确立哲学世界观和方法论为内容的社会科学。 神学： 玄学：,1、从整体上把握事件发展方向的需要 案例： 1）战争：整体战略优于局部战略 例：二战时日本偷袭珍珠港；德军同时东西线作战。 2）个人发展：长远利益优于短期利益。不以个人暂时得失而耿耿于怀或放弃长期目标。 3）企业经营：企业主营业务拓展优于短期效益。,引言:Why 二、为什么要学习系统工程？,引言:Why 为什么要学习系统工程？,2、时代特征及社会发展趋势 经济全球化（环境） 动态市场带来挑战和机会（变化） 社会加速信息化 创新已成为时代的最强音（概念、途径） 社会进入合作竞争新时代 （COOPETITION；GAME） 科学发展观引起普遍关注（系统发展观） 3、管理科学的发展与管理人才培养 管理科学发展的“制高点” 系统化管理 T型人才,要学一点系统工程,引言:How 三、如何学？,注重系统思考,坚持问题导向,采用系统化方法,引言: How,教学参考书： 1、杜志平主编，物流系统工程，中国财富出版社，2014.1 2、汪应洛主编，系统工程（第4版），机械工业出版社，2008.6 3、苗东升著，系统科学精要（第二版），中国人民大学出版社，2006.6 4、吴今培注，系统科学发展概论，清华大学出版社，2010.4 5、系统工程理论与实践，中国系统工程学会主办,1、教学方式 课堂教学、案例讨论、课堂交流相结合 2、考核方式 出勤情况+平时作业+系统分析报告，其中： （1）出勤情况：25%（随机点名，按次数决定） （2）平时作业：25%，（包括课堂表现：10%（积极参与课堂讨论、积极回答老师提问、积极思考、对问题有独到见解，等） （3）文献阅读或专题研究报告1篇：50%，（不少于3000字）,第一章 系统工程概述,一.系统工程的产生、 发展及应用 二. 系统工程的研究对象 三. 系统工程的概念与特点,一、系统工程的产生、 发展及应用,(一)系统思想及系统理论的产生与发展,古代中国和古希腊在系统思想的产生 与早期发展中具有突出地位和贡献,古希腊唯物主义哲学家德谟克利特（约公元前460公元前370年，原子唯物论学说的创始人之一（率先提出 原子论（万物由原子构成）提出的 “宇宙大系统”，最早使用“系统”一词 辩证法奠基人赫拉克里特（Heraclitus，约公元前530年前470年，是一位富传奇色彩的哲学家）认为 “世界是包括一切的整体” 春秋老子（约公元前571年前471年）提出的 “天人合一” 系统工程案例：都江堰水利工程；三门峡水利工程,系统思想的核心：,整体思想和联系思想是科学系统思想的核心与实质。 一般系统论、控制论、信息论、耗散结构理论、协同学及自组织理论等是系统理论的重要内容和SE的理论基础。,(二)系统工程的发展概况(1),(二)系统工程的发展概况(3),(三)系统工程在我国的发展及应用(1),上世纪50至60年代，我国的一些研究机构和著名学者为SE的研究与应用作了理论上的探讨、应用上的偿试和技术方法上的准备。其主要标志和集中代表是钱学森的工程控制论、华罗庚的统筹法和许国志的运筹学。 我国大规模地研究与应用SE是从70年代末、80年代初开始的。,(三)系统工程在我国的发展及应用(2),1978年9月27日，钱学森、许国志、王寿云在文汇报发表题为“组织管理的技术系统工程”的长篇文章； 从1978年起，西安交大、天津大学、清华大学、华中理工大学、大连理工大学等国内著名大学开始招收了第一批SE专业硕士研究生； 1980年11月，中国系统工程学会在北京成立； 1980年10月至1981年1月，中国科协、中央电视台会同中国系统工程学会、中国自动化学会联合举办“系统工程电视普及讲座（45讲）”，取得了良好的社会效果。,(三)系统工程在我国的发展及应用(3),70年代末以来，应用SE理论和方法来研究与解决我国的重大现实问题，在许多领域和方面取得了较好的效果，如： 人口问题的定量研究及应用（始于1978年） 全国和地区能源规划（始于1980年） 全国人才和教育规划（始于1983年） 农业系统工程（始于1980年） 区域发展战略（始于1982年） 投入产出表的应用（始于60年代） 军事系统工程（始于1978年） 水资源的开发利用（始于1978年）等。,(三)系统工程在我国的发展及应用(4),90年代以来，系统工程在与以下七个方面的结合上已具有初步结果和强劲势头： 企业发展 转型时期我国改革发展的重大现实问题 （综合配套改革、和谐社会建设、自主创新、资源能源问题、新农村建设、城镇化、社会保障、应急管理等） 管理科学、经济科学、工程科学各种前沿问题 社会信息化变革 重大投资和大型项目管理 思维科学和生命科学,二. 系统工程的研究对象,(一)SE的研究对象是：大规模复杂系统 该类系统的主要特点有： 规模庞大 结构复杂 属性及目标多样 一般为人机系统、经济系统等。,(二)系统的概念,1.系统的定义 系统是由两个以上相互联系的要素所构成，且具有特定功能、结构、环境的整体。 2.系统的属性 整体性、关联性、环境适应性。 3.系统的结构:就是所有组分间关联方式的总和 框架结构：能够基本确认系统的主要关联方式； 运行结构：系统运行过程中各组分之间相互动态影响的关联方式 空间结构：系统组分在空间的排列配置方式； 时间结构：系统组分关联方式随时间的变化特征。,4.环境与边界,5.状态与过程 状态：指系统在某一时刻或某一时期的客观存在，确认系统在某一时刻或某一时期的状态即是确定系统在该时刻或该时期所有属性的取值。,6.系统模型,模型是对原系统特性的简化表达形式。对应于模型，原系统被称为模型的原型。,实物模型是以各种物质元件、零器件和设备装配起来的一个物质实体，该物质实体通过自身的运行来表现原型的待研究功能和特点。 符号模型是以几何和美术图形、文字和数学符号等各种符号关联起来表现原型的系统结构和重要特征的符号系统。,实物模型,符号模型,例1：航天器测控系统,我国航天器测控系统已经形成了以西安卫星测控中心为中枢，以十多个固定台站、活动测控站和远望号测量船为骨干的现代化综合测控网。在载人航天工程中，我国的飞船测控系统使用了统一S波段系统，通过同一套发射机和天线系统、接收设备发送或接收遥测和遥控信号以及话音和电视信号。,例2：控制系统（control system）,定义： 由被控制对象和控制装置所构成，能对被控制对象的工作状态进行遥控或自控的系统。,管理系统问题举例,(三)系统的类型,自然系统与人造系统 实体系统与概念系统 动态系统与静态系统 封闭系统与开放系统 主要明确SE研究什么样的系统问题,三.SE的内涵与特点,SE，是用来开发、运行、革新一个大规模复杂系统所需思想、程序、方法的总和（或总称）。 SE强调以下基本观点： (1) 整体性和系统化观点（前提） (2) 总体最优或平衡协调观点（目的） (3) 多种方法综合运用的观点（手段） (4) 问题导向及反馈控制观点（保障）,思考讨论题,1、选择一个你所熟悉的系统问题说明：(1)系统的功能及其要素；(2)系统的环境及输入、输出；(3)系统的结构(最好用框图表达)；(4)系统的功能与结构、环境的关系。 2、说明系统一般属性的含义，并据此归纳出若干系统思想或观点； 3、管理系统有何特点?与工程系统有何异同？为什么说现代管理系统是典型的(大规模)复杂系统? 4、分组讨论：结合系统工程应用领域及其特点，说明系统工程在你所学专业领域的可能应用及其前景。,