系统工程的一般原理教材课程.ppt

系统工程的一般原理系统的概念来源于人类活动的长期实践。18世纪以前，人们习惯于把世界看成事包罗万象的整体，强调自然界的统一性并采用综合的观点来探索大自然的奥秘。19世纪以来，随着工业化专门生产的出现，科学技术也呈现了专门化的发展趋向。各类学科被划细划小，新的专门学科不断地涌现。时间进入了20世纪40年代，由于战争和建设的需要，各门类的科学技术互相渗透，互相交错，在各学科的交界之处产生了很多跨学科的“边缘科学”。近代工程的规模不断地加剧和复杂化，提出了在更高层次上将现有科学技术成果综合化、系列化的要求。新兴的系统工程学就是在这样的历史背景下应运而生。系统工程以系统作为研究对象，它是系统科学的一个分支，属于系统方法论的范畴。其特点是侧重研究事物的组织、管理、联系与发展，是使创造过程合理化的技术，是高度综合化的一门科学。第一节系统概述
第二节系统工程
第三节系统工程方法论
第四节系统工程的步骤分类的依据分类的依据分类的依据系统的分类使我们能够了解各种不同形态的系统特点及其相互关系。作为系统概念的实际应用，在大多数场合下是使用实体系统与概念系统相结合的人造复合系统。例如一个企业，它不仅拥有若干机械系统、设备系统、人机系统，而且拥有计划系统、程序系统、方法系统等等，从而有机地构成一个人造的复合系统。我们在研究或设计系统的时候，常常是首先假定其状态不随时间而改变，建立其静态系统，然后再辅以相应的计划、指令、程序等，使之转化为实际的动态系统。系统的概念符合辩证唯物主义的认识论，因而能够清晰地描述客观事物的本质特性，成为我们把握客观事物内在规律的有力工具。二、系统的属性我们以一个预制构件厂为例，介绍人造系统的五大属性。1.集合性系统的组成须有两个以上的元素或组合单元。图13－1中每一个方框即是系统的组成元素。如用数学的语言来描述这一属性，则可记为X={xi∈X|i=1，2，……，n，n≥2}其中：X——集合；xi——集合的组成要素或组合单元。2.相关性系统的各组成元素之间相互联系，相互制约，存在着信息和物质的交换关系。如钢筋车间与搅拌车间及预制车间存在着供求关系，钢筋车间与生产调度科存在着信息交换关系等等。若以记号R来表示这种联系，则有xi=R(xj)，xi∈X，xj∈X，xi≠xj而以S来表示系统，则有S={X|R}3.目的性人造系统均有其目的性。系统的目的往往不止一个，它们一起构成了系统的整体目的。例如对于预制构件厂来说，其运行的目的不但要实现产品的规格、质量、数量指标以满足社会的需要，而且也有利润、成本等考核指标。这些指标从各个不同的侧面描述了企业的社会经济效益。如果以记号G表示系统的总目标，g(xi)表示分系统或元素xi的子目标，则G={g(xi)|xi=R(xj)，xi∈X，xj∈X，xi≠xj}4.环境适应性一个系统是它所从属的一个更大系统的组成部分，这个更大的系统就称为所论及系统的环境。系统只有适应环境的要求才具有生命力，这就是所谓的环境适应性。如果将预制构件厂视为一个生产系统，则它必须适应社会系统的要求。如果这个生产系统的产品不对路，生产成本过高，则它一定不能长久维持下去。我们以S表示系统，以A表示环境，则A是S的补集。记为A＝Sc或以图13－2的直方图表示：5.阶层性系统作为若干要素合成的总体，其内部具有一定的层次结构，并可在不同层次上将其分解为一系列的分系统。而各分系统仍可在下一层次上进行再分解。分解的标准是分系统必须具有功能目的，分系统的功能目的是系统功能目的的一部分。例如前述的预制构件厂，按部门分解可分为搅拌车间、钢筋车间、预制车间及各科室部门。各车间（部门）又可进一步分解为若干工段（小组）。这样分解的依据是这些分系统的功能和目的确为系统功能和目的的一部分。在我们实际考察的大多数系统当中，其规模之大，性质之复杂，迫使我们不得不采取系统分解的研究方法。而系统的阶层性则是我们进行大系统分解及优化的依据。第二节系统工程系统工程学虽然是一门工程技术学，但是它与一般的工程技术学有着明显的区别。一般的工程技术是以数学、物理、化学等基础学科为工具，以开发、设计、制造及运用特定的工程物质对象为目的的应用科学。而系统工程的研究对象则是系统，它可以是工程物质对象，也可以是自然的、生态的、社会的或经济的组织体，甚至可以把管理方法体系作为自己的研究对象。其次，系统工程使用的工具有着高度的综合性和广泛性。除一般的工程技术学及基础科学外，控制论、信息论、社会学、管理科学、经济型、心理学等多种学科都是系统工程的工具。特别是实现最优化计算的运筹学（定量分析技术）和电子计算机技术，它们更是成为系统工程不可或缺的研究手段。此外，一般的工程技术学多以技术上的合理性作为考核效益的指标，例如结构、性能、效率等。而系统工程则从整体的角度出发，综合考虑系统的功能、