第一章-系统工程绪论第一章系统工程绪论第一章-系统工程绪论第一章-系统工程绪论.ppt

* 复杂系统 组分众多具有层次结构的系统 具有多样性的系统 耦合度高的系统 复杂系统最本质的特征是其组分具有某种智能，即具有了解其所处的环境，预测其变化，并按预定目标采取行动的能力。 复杂性科学 研究对象是复杂系统（物理层次、生物层次、社会层次） 研究方法是定性判断与定量计算相结合、微观分析与宏观分析相结合、还原论与整体论相结合、科学推理与哲学思辩相结合 研究深度不限于对客观事物的描述，而是着重于揭示客观事物构成的原因及其深化的历程，并力图尽可能准确地预测其未来的发展。 * 系统复杂性研究 非线性科学 圣塔菲研究所（Santa Fe Institute，SFI） 钱学森-复杂巨系统 复杂性科学的特点 研究对象是复杂系统 研究方法为定性判断与定量计算相结合、微观分析与宏观综合相结合、还原论与整体论相结合、科学推理和哲学思辨相结合。 复杂适应系统理论（Complex Adaptive System，CAS） 1994年美国学者霍兰（John Holland） 主要内容自学 * * 系统理论的发展动向 欧洲学派：以非线性自组织为核心内容 美国学派：以圣塔菲研究所为代表的CAS理论框架 中国学派：以开放的复杂巨系统理论为核心的体系 * * 三、 系统工程方法论 华罗庚的泡茶问题 “想泡壶茶喝。当时的情况是：开水没有，开水壶要洗，茶壶茶杯要洗，火已升了，茶叶也有了，怎么办?” * * 一、问题描述 目标：喝到一碗清新的热茶。 条件：已有一个茶壶、一包好茶叶、一个燃着的火炉和可用的凉水水源。 其它要求：以最节约资源的方式实现目标。 系统工程研究任务：为解决喝茶问题设计一个行动计划系统(设计一个解决泡茶问题的行动计划)。 * * 二、问题分析—资源需求 根据我们的日常经验，现代人类的活动通常需要人、财、物等类资源。在这个泡茶问题上，不涉及资金，所需的资源包括：凉水、茶壶、茶叶、茶碗、火炉。这些资源目前都已齐备，且假设除人外没有限制。 * * 二、问题分析—系统目标 以最节约资源的方式泡一壶好茶。 这个问题中，前面提到的各项资源除了人力资源外，都是没有限制的。但实际上，茶壶的大小是确定的，因而所用水是确定的。 再假定炉火的发热量及热效率是确定的，那么，一旦装满水的茶壶放到火上，其消耗的能源也是确定的。 茶叶使用量是有定额的。 所以，在泡茶问题上，前述各项资源除随机干扰外，不存在节约问题。这个问题，唯一涉及的节约问题是关于一种既无限又有限的资源—时间的节约。 * * 二、问题分析—系统工程研究任务界定 设计一个解决泡茶问题的行动计划，要求合理安排各道工序，最大限度节约时间。 * * 三、谋划备选方案 根据日常经验，对以上泡茶问题可以有以下三种解法： 甲：⑴洗净水壶；⑵灌上凉水；⑶壶放在火上；⑷等水开；⑸水开后，以最快的速度洗茶杯，找茶叶；⑹泡茶，待茶泡好；⑺喝茶。 乙：⑴洗净水壶；⑵洗茶杯；⑶找好茶叶；⑷灌凉水；⑸壶放火上；⑹等水开；⑺水开后，用准备好的茶杯、茶叶泡茶；⑻等待茶泡好；⑼喝茶。 丙：⑴洗净水壶；⑵灌凉水；⑶壶放火上；⑷洗茶杯；⑸拿茶叶；⑹水开之前，可干一些其它事；⑺水开，泡茶；⑻喝茶。 * * 四、建模和估计结果 1.列出泡茶所需的全部工序 2.确定每道工序所需的时间 3.确定各道工序之间的时间连接关系 4.分析计算每种方案所需的总时间 5.做出比较结论 序号 名称 紧前工序 工序时间(分) 1 洗壶 无 1 2 灌水 1 0.5 3 放壶 2 0.3 4 等水开 3 15 5 洗杯 无 1 6 找茶叶 无 1 7 泡茶 3，5，6 2.2 8 喝茶 7 * * * * 五、评比备选方案 甲方案总时间=1+0.5+0.3+15+2+2.2=21 乙方案总时间=1+1+1+0.5+0.3+15+2.2=21 丙方案总时间=1+0.5+(0.3+15)+2.2=19 分析结果：丙方案最节约时间。 方案建议：丙 * * 泡茶系统工程的经验总结： 分为五大步骤 问题描述 问题分析 谋划备选方案 建模和估计结果 评比备选方案 整个过程可以归纳为初步分析、规范分析和综合分析三个阶段。 * * * 第三节 系统工程的概念与特点 一、系统工程的概念 定义：用定量与定性相结合的系统思想和方法处理大型复杂系统的问题，无论是系统的设计或组织建立，还是系统的经营管理，都可以统一地看成是一类工程实践，统称为系统工程。 * 日本学者三浦武雄 认为：系统工程与其它工程学的不同之点在于它是跨越许多学科的科学，而且是填补这些学科边界空白的一种边缘学科。因为系统工程的目的是研制一个系统，而系统不仅涉及到工程学的领域，还涉及社会、经济和政治等领域。所以为了适当地解决这些领域的问题，除了需要某些纵向技术外，还要有一种技术从横的方向把它们