系统工程过程系统工程1
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系统工程过程系统工程课件
系统综合(系统合成) 是在给定系统的任务或目标亦即确定了系统功 能的条件下，寻求或选择各子系统的功能特性及其组合方式以实现预定的 系统功能和目标(合成氨)。
系统最优化 (也称做运筹学方法)是近几十年形成的，它主要运用数 学方法研究各种系统的优化途径及方案，为决策者提供科学决策的依据。 最优化方法的主要研究对象:各种有组织系统的管理问题及其生产经营活动。 最优化方法的目的:对所研究的系统，求得一个合理设计工艺参数或运用人 力、物力和财力的最佳方案，发挥和提高系统的效能及效益，最终达到系 统的最优目标。
(组成、分类和用途) ★过程系统工程的应用 ★系统优化的灵敏度分析
作业：
1、过程系统工程的应用及主要工具是什么？ 2 、 现在的主流化工过程模拟软件有哪些？ 3、从网上下载Aspen plus 软件，安装之。
29
结 束！
30
1.6.4 流程模拟软件的组成
●输入输出模块 ●单元模块 ●物性数据库 ●算法子程序块
●单元设备估算模块
●成本估算 ●经济评价模块
●主控模块
●其他 (用户自编)
17
过程系统模拟的基本结构
单元过程模块 物性数据库
输入模块
管理系统 主控模块
热力学数据库
输出模块
计算方法库 经济分析模块
优化方法库
18
1.6.6 几种主要商业化流程模拟软件
过程合成的提出： 1968 ，Rudd (美)
11
过程系统工程的技术手段和工具是…… ？
12
1.6 化工系统工程的主要技术手段与工具
主要内容:系统分析的任务在于描述或预测系统的特性;系统综合是指确定化
工系统结构的过程;而系统优化是为了以最佳的方式实现系统的目标或功能， 是全部工作的最终目的。(化工系统工程的核心是最优化)
系统最优化 (也称做运筹学方法)是近几十年形成的，它主要运用数 学方法研究各种系统的优化途径及方案，为决策者提供科学决策的依据。 最优化方法的主要研究对象:各种有组织系统的管理问题及其生产经营活动。 最优化方法的目的:对所研究的系统，求得一个合理设计工艺参数或运用人 力、物力和财力的最佳方案，发挥和提高系统的效能及效益，最终达到系 统的最优目标。
(组成、分类和用途) ★过程系统工程的应用 ★系统优化的灵敏度分析
作业：
1、过程系统工程的应用及主要工具是什么？ 2 、 现在的主流化工过程模拟软件有哪些？ 3、从网上下载Aspen plus 软件，安装之。
29
结 束！
30
1.6.4 流程模拟软件的组成
●输入输出模块 ●单元模块 ●物性数据库 ●算法子程序块
●单元设备估算模块
●成本估算 ●经济评价模块
●主控模块
●其他 (用户自编)
17
过程系统模拟的基本结构
单元过程模块 物性数据库
输入模块
管理系统 主控模块
热力学数据库
输出模块
计算方法库 经济分析模块
优化方法库
18
1.6.6 几种主要商业化流程模拟软件
过程合成的提出： 1968 ，Rudd (美)
11
过程系统工程的技术手段和工具是…… ？
12
1.6 化工系统工程的主要技术手段与工具
主要内容:系统分析的任务在于描述或预测系统的特性;系统综合是指确定化
工系统结构的过程;而系统优化是为了以最佳的方式实现系统的目标或功能， 是全部工作的最终目的。(化工系统工程的核心是最优化)
系统工程理论
1
4、物理―事理―人理（WSR）系统方法论。
中国系统工程专家顾基发和英国华裔专家朱志昌于90年 代中期提出
物理主要涉及物质运动的机理，通常要用到自然科学知识， 主要回答这个“物”是什么，它需要的是真实性；
事理是做事的道理，主要解决如何去安排这些事物，通常 用到管理科学方面的知识，主要回答怎样去做； 人理是做人的道理，处理任何事和物都离不开人去做，以 及由人来判断这些事和物是否得当，通常要用到人文社会 科学的知识，主要回答应当如何. WSR作为一个统一的工作过程 可由理解领导意图、调查分析、形成目标、建立模型、协 调关系、提出建议等6个步骤来构成
协同学
1 产生 原西德理论物理学家哈肯（Haken）长期从事激光理论 研究，发现激光呈现出丰富的合作现象，从而得出了 协同作用的重要概念，于20世纪70年代后期创立了协 同学。 哈肯认为系统由无序到有序的关键不在平衡、非平衡 或者离平衡态有多远。关键在于组成系统的各子系统 在一定条件下，它们之间的非线性作用、相互协同和 合作，自发产生有序结构，因此强调了协同现象的普 遍性和重要性。
信息论
若某事件出现概率为p，则这一事件所具有的信息 量为 单位为比特(bit)，信息量常用单位 计算出信源发出的每一个符号所包含的平均信息量， 这个平均值就是信源平均信息量，即信息熵。
信息论
2信息论启示 信息方法
运用信息的观点，把系统看作是借助于信息的获 取、传送、加工、处理而实现其有目的性的运动 的一种研究方法 信息方法在分析和处理问题时，把系统有目的的 运动抽象为一个信息变换过程。不对事物的整体 结构进行剖析，而是从其信息流程加以综合考察， 获取关于整体的性能和知识。 信息方法的意义就在于它指示了机器、生物系统 的信息过程，揭示了不同系统的共同信息联系； 有利于管理、决策科学化；指明了信息沟通的重 要性。
4、物理―事理―人理（WSR）系统方法论。
中国系统工程专家顾基发和英国华裔专家朱志昌于90年 代中期提出
物理主要涉及物质运动的机理，通常要用到自然科学知识， 主要回答这个“物”是什么，它需要的是真实性；
事理是做事的道理，主要解决如何去安排这些事物，通常 用到管理科学方面的知识，主要回答怎样去做； 人理是做人的道理，处理任何事和物都离不开人去做，以 及由人来判断这些事和物是否得当，通常要用到人文社会 科学的知识，主要回答应当如何. WSR作为一个统一的工作过程 可由理解领导意图、调查分析、形成目标、建立模型、协 调关系、提出建议等6个步骤来构成
协同学
1 产生 原西德理论物理学家哈肯（Haken）长期从事激光理论 研究，发现激光呈现出丰富的合作现象，从而得出了 协同作用的重要概念，于20世纪70年代后期创立了协 同学。 哈肯认为系统由无序到有序的关键不在平衡、非平衡 或者离平衡态有多远。关键在于组成系统的各子系统 在一定条件下，它们之间的非线性作用、相互协同和 合作，自发产生有序结构，因此强调了协同现象的普 遍性和重要性。
信息论
若某事件出现概率为p，则这一事件所具有的信息 量为 单位为比特(bit)，信息量常用单位 计算出信源发出的每一个符号所包含的平均信息量， 这个平均值就是信源平均信息量，即信息熵。
信息论
2信息论启示 信息方法
运用信息的观点，把系统看作是借助于信息的获 取、传送、加工、处理而实现其有目的性的运动 的一种研究方法 信息方法在分析和处理问题时，把系统有目的的 运动抽象为一个信息变换过程。不对事物的整体 结构进行剖析，而是从其信息流程加以综合考察， 获取关于整体的性能和知识。 信息方法的意义就在于它指示了机器、生物系统 的信息过程，揭示了不同系统的共同信息联系； 有利于管理、决策科学化；指明了信息沟通的重 要性。
系统工程完整版
功能需求
描述系统应具备的基本功能，如数据 输入、查询、报表生成等。
非功能需求
涉及系统性能、安全性、可用性等方 面的要求，如数据准确性、系统响应 时间等。
需求变更管理
01
变更申请
记录变更请求，包括变更内容、原 因和影响。
变更决策
根据评估结果决定是否接受或拒绝 变更请求。
03
02
变更评估
评估变更对项目进度、成本和资源 的影响。
分析和设计。
层次性
系统各组成部分之间具 有层次关系，需按照层
次进行管理和控制。
03 系统需求分析
需求获取与整理
确定需求来源
与客户、利益相关者沟通，明确系统需求的具体 来源。
收集需求
通过访谈、问卷调查、原型演示等方式收集需求。
整理需求
对收集到的需求进行分类、筛选、合并，形成完 整的需求清单。
功能需求与非功能需求
评估系统性能的指标包括响应时 间、吞吐量、可用性和容错性等， 这些指标用于衡量系统的效率和 可靠性。
测试方法
系统性能评估的测试方法包括基 准测试、负载测试、压力测试和 稳定性测试等，通过这些测试可 以全面了解系统的性能表现。
数据分析
通过对测试数据的分析，可以发 现系统性能瓶颈和潜在问题，为 优化提供依据。
接口设计与标准化
1 2 3
接口类型选择
根据子系统间交互需求，选择适合的接口类型， 如硬件接口、软件接口、网络接口等。
接口协议制定
为保证接口的稳定性和兼容性，需要制定相应的 接口协议和规范，明确接口的数据格式、传输方 式和通信协议等。
标准化推广
为了提高系统的可维护性和可扩展性，应积极推 广接口的标准化，促进不同厂商和组织间的互操 作。
描述系统应具备的基本功能，如数据 输入、查询、报表生成等。
非功能需求
涉及系统性能、安全性、可用性等方 面的要求，如数据准确性、系统响应 时间等。
需求变更管理
01
变更申请
记录变更请求，包括变更内容、原 因和影响。
变更决策
根据评估结果决定是否接受或拒绝 变更请求。
03
02
变更评估
评估变更对项目进度、成本和资源 的影响。
分析和设计。
层次性
系统各组成部分之间具 有层次关系，需按照层
次进行管理和控制。
03 系统需求分析
需求获取与整理
确定需求来源
与客户、利益相关者沟通，明确系统需求的具体 来源。
收集需求
通过访谈、问卷调查、原型演示等方式收集需求。
整理需求
对收集到的需求进行分类、筛选、合并，形成完 整的需求清单。
功能需求与非功能需求
评估系统性能的指标包括响应时 间、吞吐量、可用性和容错性等， 这些指标用于衡量系统的效率和 可靠性。
测试方法
系统性能评估的测试方法包括基 准测试、负载测试、压力测试和 稳定性测试等，通过这些测试可 以全面了解系统的性能表现。
数据分析
通过对测试数据的分析，可以发 现系统性能瓶颈和潜在问题，为 优化提供依据。
接口设计与标准化
1 2 3
接口类型选择
根据子系统间交互需求，选择适合的接口类型， 如硬件接口、软件接口、网络接口等。
接口协议制定
为保证接口的稳定性和兼容性，需要制定相应的 接口协议和规范，明确接口的数据格式、传输方 式和通信协议等。
标准化推广
为了提高系统的可维护性和可扩展性，应积极推 广接口的标准化，促进不同厂商和组织间的互操 作。
系统工程第一章概述
复杂巨系统是指组成系统的子系统数量很多，具有层次结构，它们 之间的关系又极其复杂的系统，如生物体系统、人脑系统、社会 系统等。这些系统又都是开放的，所以也称为开放的复杂巨系统。 目前，研究、处理开放复杂巨系统的方法尚在探讨中。
第1.2节 系统工程
什么是系统工程？
系统工程是一门正处于发展阶段的新兴学科，并与其 他学科相互渗透、相互影响，但不同专业领域的人对 其理解不尽相同，因此，要给出一个统一的定义比较 困难。 一般认为用定量和定性相结合的系统思想和系统方法处 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，都可以看成是一种工程实 践，都可以统称为系统工程。
“一些在相互关联与联系之下的要素组成的集合， 形成了一定的整体性、统一性。” 《中国大百科全书· 自动控制与系统工程》：
“由相互制约、相互作用的一些部分组成的具有 某种功能的有机整体。”
第1.1节 关于系统
系统的本质：
形成系统的诸要素的集合永远具有一定的特性，或者表现一定的
行为；
这些特性或行为是它的任何一个部分都不具备的； 由许多要素所构成的整体，但从系统功能来看，它又是一个不可
第1.1节 关于系统
3.动态系统和静态系统 动态系统就是系统的状态变量随时间变化的系统，即系统的状态 变量是时间的函数。
静态系统则是表征系统运行规律的数学模型中不含有时间因素， 即模型中的变量不随时间变化，它是动态系统的一种极限状态， 即处于稳定的系统。
例如一个化工生产系统是一种连续生产过程，系统中的参数是随着时间变化而变化的 动态系统。大多数系统都是动态系统。但是，由于动态系统中各种参数之间的相互 关系是非常复杂的，要找出其中的规律性非常困难。有时为了简化起见而假设系统
化工过程系统工程概论
化工过程系统工程产生的必要性：生产的发展
化工过程系统工程产生的可能性：临近学科的发展
化学工程：对过程的机理了解比较清楚； 计算数学：复杂问题在计算机上顺利求解； 运筹学及后来的系统工程学科：分析大规模系统的手段； 控制论学科：从过程控制的角度，运用系统工程方法来研 究整体控制性能； 计算机技术：为化工过程分析和顺利而高效地进行过程设 计提供了基础； 等等。
局部利益 整体利益
系统综合 最优化
协调 配合
最优设计 控制 管理
生产 科研 经济活动
构 成 系 统
功能
利益
系统思想、理论、方法、策略、手段
系统整体的协调与优化过程
“系统工程”
——工程学的方法论，以研究大系统为对象的一门边缘学科。 将自然科学和社会科学中的某些思想、理论、方法、策略和手段等根据总体协调的需要有机地联系起来，把生产、科研、经济活动等有效地组织起来。 用数学方法和计算机等工具，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。 从而达到最优设计、控制、管理，使局部和整体之间的关系协调配合，以实现系统的综合最优化。
物理模拟：用试验水槽里的船舶模型来研究船舶的性能； 用风洞中的飞机模型来研究飞机的性能。
数学模拟：把要加以研究讨论的系统或过程的性能用一 个数学模型（数学方程组）描述出来，之后采取某种解 算手段去对数学模型进行求解，从而达到研究的目的。
设计
投产之前研制模拟培训系统，对操作人员进行培训。投产之后对已有的化工系统进行模拟与分析，找到适宜的操作条件，与集散控制系统结合起来，指导生产操作。
生产
对现有装置进行模拟与分析，寻找薄弱环节，提出改造方案。
扩产改造
系统工程1
系统工程系统工程是将多个组件或部分组装成一个整体的过程，以实现某种特定目标。
该过程涉及到多个学科领域，包括工程学，计算机科学，数学，物理学，管理学，社会学等。
系统工程是设计，开发，运营和维护复杂系统的工艺，它通常应用于大型，高度复杂的系统。
系统工程可以应用于各种行业和领域，包括军事，航空航天，交通，医疗保健，工业，金融等。
本文将展开以下几个方面对系统工程作出深入剖析：系统工程的定义，系统工程模型，系统工程的生命周期，以及成功的系统工程实践。
一、系统工程的定义系统工程是一个涉及到多个学科领域的工程过程，其目的是设计，开发，部署和维护一个系统以满足特定目标。
该系统可以是物理系统，如大型机器，汽车，电子设备等；也可以是非物理系统，如信息系统，管理系统等。
系统工程的目标是整合多个组件或部分，将其组装形成整体，以实现某种特定目标。
系统工程可以分为多个阶段，包括需求分析，系统设计，系统建模，系统实现，系统测试和维护等多个重要环节。
二、系统工程模型在系统工程过程中，有很多具体工具和技术可以用于支持系统的设计、开发、部署和维护等多个方面。
其中最常见的就是系统工程模型。
系统工程模型是指用于描述系统工程过程中的各个活动和关键任务的一种工具。
系统工程模型包括多个子模型，如需求分析模型，系统设计模型，系统建模模型，系统实现模型，系统测试模型和维护模型等。
需求分析模型是指对系统所需的各种功能和性能进行详细分析和规划，从而确定系统设计的最基本需求。
系统设计模型是指根据需求分析模型建立的系统设计的基本框架，包括系统架构，功能设计，结构设计等；系统建模模型则是指通过系统建模工具或方法，将系统设计模型用图形化的方式展示出来，方便人们进行理解和沟通。
三、系统工程的生命周期系统工程生命周期是指从系统设计到系统实施和维护整个过程。
生命周期侧重于整个系统的生命周期和维护，以确保系统的有效性和可用性。
系统工程生命周期包括多个阶段，如需求分析，系统设计，系统建模，系统实现，系统测试和维护等。
系统工程(完整版)
28
② 逻辑维
e) 系统方案的优化与选择：用数学规划等定量的 优化方法去判别各种方案的优劣，以进行方案选 择。
f) 决策：以指标体系为评价准则，在考虑决策者 的偏好等基础上，选择最优方案。 g) 实施计划：按决策结果制定实施方案和计划。
29
③ 知识维
知识维是指各工作步骤所需的各门 专业知识，由于系统工程是个综合 性的交叉学科，在上述各阶段中， 执行任何一步都会涉及多种专业技 术，如社会科学、工程技术、法律、 商业、医药、艺术等等。
社会经济系统、经营管理系统、军 事指挥系统等等。
系统工程在自然科学与社会科学之间架设了一 座沟通的桥梁。
17
2.系统工程的理论基础
• 从系统工程的定义可以看出，系统工程
是一门跨学科的边缘性交叉学科，它包括
自然、社会及工程设计分析等方面的知识，
它是由一般系统论、经济控制论、运筹学
等学科相互渗透、交叉发展而形成的。
第一章 系统与系统工程
一、系统工程的应用举例 二、系统 三、系统工程 四、系统工程方法论
1
一、 系统工程的应用举例
三峡水利工程
• 是我国建国以来最大的工程项目，它的论证、 组织、实施与管理可以说就是一个庞大的系统 工程问题，这项工程涉及到了国家及地方的众 多部门，如水利、电力、能源、文物、生态、 移民等等，涉及到几个省的上百个县市，同时 实施过程要由众多单位共同努力，时间横跨将 近20年。
（1）问题 （2）目的及目标 （3）方案 （4）模型 （5）评价 （6）决策者
34
系统工程方法论
弄清问题
|
目标选择
|
系
拟定方案
|
建立模型
|
② 逻辑维
e) 系统方案的优化与选择：用数学规划等定量的 优化方法去判别各种方案的优劣，以进行方案选 择。
f) 决策：以指标体系为评价准则，在考虑决策者 的偏好等基础上，选择最优方案。 g) 实施计划：按决策结果制定实施方案和计划。
29
③ 知识维
知识维是指各工作步骤所需的各门 专业知识，由于系统工程是个综合 性的交叉学科，在上述各阶段中， 执行任何一步都会涉及多种专业技 术，如社会科学、工程技术、法律、 商业、医药、艺术等等。
社会经济系统、经营管理系统、军 事指挥系统等等。
系统工程在自然科学与社会科学之间架设了一 座沟通的桥梁。
17
2.系统工程的理论基础
• 从系统工程的定义可以看出，系统工程
是一门跨学科的边缘性交叉学科，它包括
自然、社会及工程设计分析等方面的知识，
它是由一般系统论、经济控制论、运筹学
等学科相互渗透、交叉发展而形成的。
第一章 系统与系统工程
一、系统工程的应用举例 二、系统 三、系统工程 四、系统工程方法论
1
一、 系统工程的应用举例
三峡水利工程
• 是我国建国以来最大的工程项目，它的论证、 组织、实施与管理可以说就是一个庞大的系统 工程问题，这项工程涉及到了国家及地方的众 多部门，如水利、电力、能源、文物、生态、 移民等等，涉及到几个省的上百个县市，同时 实施过程要由众多单位共同努力，时间横跨将 近20年。
（1）问题 （2）目的及目标 （3）方案 （4）模型 （5）评价 （6）决策者
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系统工程方法论
弄清问题
|
目标选择
|
系
拟定方案
|
建立模型
|
系统工程(完整版)
2
一、 系统工程的应用举例
对于我们今天生活中所关心的各种社会经济 问题，如经济改革、价格问题、体制改革及 各种政策的出台都是要经过充分的系统的论 证，这些都与系统工程有关。例如：
粮食价格的调整 燃料能源价格 银行利率 外汇牌价
3
一、 系统工程的应用举例
将来在我们的实际工作中，我们会遇到 许许多多的系统工程问题，比如：
(4)《中国大百科全书 · 自动控制与系统工程卷》指出：“系统工程
是从整体出发合理开发、设计、实施和运用系统的工程技术。它 是系统科学直接改造世界的工程技术。”
14
系统工程的定义
(5) 日本工业标准 (JIS) 规定：“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、信息流动和控制机构等进 行分析与设计的技术”。
社会经济系统、经营管理系统、军 事指挥系统等等。
系统工程在自然科学与社会科学之间架设了一 座沟通的桥梁。
17
2.系统工程的理论基础
• 从系统工程的定义可以看出，系统工程
是一门跨学科的边缘性交叉学科，它包括
自然、社会及工程设计分析等方面的知识，
它是由一般系统论、经济控制论、运筹学
等学科相互渗透、交叉发展而形成的。
25
3.系统工程的三维结构分析
霍尔的“三 维结构”模 式
26
① 时间维
a)规划阶段：主要是按照设计要求提出系统目标， 制定规划和政策。 b)拟定阶段：完成的任务是提出具体的方案，进行 系统的初步设计。 c)分析阶段： 对所设计的方案进行分析、比较。 d)运筹阶段：方案的综合选优，确定最优实施方案。 e) 实施阶段：系统的设计、安装及调试等。 f) 运行阶段：按照系统预定的用途工作。 g)更新阶段：按系统要求实施，取消旧系统，代之 以新系统，对系统改进。
一、 系统工程的应用举例
对于我们今天生活中所关心的各种社会经济 问题，如经济改革、价格问题、体制改革及 各种政策的出台都是要经过充分的系统的论 证，这些都与系统工程有关。例如：
粮食价格的调整 燃料能源价格 银行利率 外汇牌价
3
一、 系统工程的应用举例
将来在我们的实际工作中，我们会遇到 许许多多的系统工程问题，比如：
(4)《中国大百科全书 · 自动控制与系统工程卷》指出：“系统工程
是从整体出发合理开发、设计、实施和运用系统的工程技术。它 是系统科学直接改造世界的工程技术。”
14
系统工程的定义
(5) 日本工业标准 (JIS) 规定：“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、信息流动和控制机构等进 行分析与设计的技术”。
社会经济系统、经营管理系统、军 事指挥系统等等。
系统工程在自然科学与社会科学之间架设了一 座沟通的桥梁。
17
2.系统工程的理论基础
• 从系统工程的定义可以看出，系统工程
是一门跨学科的边缘性交叉学科，它包括
自然、社会及工程设计分析等方面的知识，
它是由一般系统论、经济控制论、运筹学
等学科相互渗透、交叉发展而形成的。
25
3.系统工程的三维结构分析
霍尔的“三 维结构”模 式
26
① 时间维
a)规划阶段：主要是按照设计要求提出系统目标， 制定规划和政策。 b)拟定阶段：完成的任务是提出具体的方案，进行 系统的初步设计。 c)分析阶段： 对所设计的方案进行分析、比较。 d)运筹阶段：方案的综合选优，确定最优实施方案。 e) 实施阶段：系统的设计、安装及调试等。 f) 运行阶段：按照系统预定的用途工作。 g)更新阶段：按系统要求实施，取消旧系统，代之 以新系统，对系统改进。
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主要参考书
1.过程系统工程概论（科大翻印，前几届学生用）
2.杨冀宏等. 过程系统工程导论. 北京：烃加工出版社，1989 3.杨友麒等.化工过程模拟与优化.北京:化学工业出版社,2006
4.杨友麟. 实用化工系统工程. 北京：化学工业出版社，1989
5. Rudd D F, Process Synthesis, 1973 6. Linnhoff B, User Guide on Process Integration For the
过程系统创新！
过程系统工程的产生与发展沿革
和控制（常见）。
研究内容：研究解决系统问题的方法，而不是讨论构成系统的 基本单元的基本原理、规律和特性。
系统工程与钱学森
二战时的运筹学，1950 年代MIT开设《系统工程》 课程
1978年9月27日钱学森 等在《文汇报》发表了 《组织管理的技术——系
统工程》
“两弹一星”
2008年9月28日
1.3 过程系统工程
引言
一、化学工程与化工系统工程
课程名称（英文）： Process System Engineering (PSE) Chemical System Engineering
化学&化工？
化学工程&化学 工艺？
1. 化学工程的发展简史
★ 20世纪初 ---- 20年代，化学工程学科的诞生
里程碑－MIT《化工原理》的问世
系统＝f (组成要素，结构，功能，环境）
1.2 系统工程
什么是系统工程?
系统工程是“组织、管理系统的规划、研究、制造、试验、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”。 ----钱学森 定义：从全局的观点出发，用定量和定性相结合的方法，从技术、 经济、社会的角度，对一个系统作全面的模拟、分析、评价、优化
3、课时：较少，与其内容与重要性不匹配
三、对策
1、课堂学习---注重方法、了解思想、记好笔记（现有课本、课件为主） 2、课下复习---因人而异、适当筛选 (参考书：4+3本） 3、突出重点、效率优先、学以致用 4、关于考试（历届情况、本届的方法:闭卷考试分数为主，兼顾平时）
第1章 绪论
★ 系统 ★ 系统工程
★ 20世纪30年代－ 60年代，化学工程学科快速发展 里程碑－7个二级学科的诞生（反应工程、分离工程、 传递过程、化工热力学、化工单元操作、化工系统 工程） 学科传统精髓： “三传一反”(?) ★ 20世纪70年代－90年代，化学工程学科大大拓展 里程碑－生物化工、材料化工、环境化工、微电子 化工等交叉领域的延伸. 新发展： 三传一反+X ★ 21世纪初，化学工程学科的深化（X) 里程碑－时空多尺度化学工程的探索(分子尺度、微 观纳米尺度、介观毫米尺度、宏观厘米尺度、设备 米尺度、装置十米尺度)
Process Synthesis
Overall
To be discussed in detail …….
引言 二、课程特点与面临的困难
1、课程特点： 全局的观点（与单元操作不同） 定性与定量相结合 学科交叉（技术、经济、社会，数学、计算机等）；
2、教材：
（如何使用教材？） “理论与实践” ，深度、两届学生的反应及其他
Efficient
Use of Energy, 1982, 1994
7. Douglas J M, Conceptual Design of Chemical Processes, 1988
从《过程系统工程》中能学到什么?
学习(或学完)一门新课时，思考一些问题
我能学 到什么?
我有什么 收获?
未来的影响
引言 2.PSE在化学工程与工艺专业课程体系中的地位
化学工程与工艺(专业课)
产品
Principles of Chemical Engineering
化工原理
3 transfer
化工工艺学
原 料
反应工程
分离工程 化工热力学
化工系统工程
process服务来自reactorseparation
energy
Simulation Design Optimization
什么是过程系统工程?
过程系统：为达到某种物质和能量转换目的，而由过程单元按一定 结构关 系构成的统一体称为过程系统。是以物流为加工对象的、区别于机械加工 生产“元件”的系统。 （化工、冶金、水泥、合成氨、炼油、材料等） 过程系统工程：是系统工程的一个分支，其研究历史晚于系统工程，把系 统工程的一套研究方法、观点、思路应用到过程系统的模拟、评价、优化 、合成等问题上，形成了过程系统工程学。是将化学工程、应用数学、将 计算机软件、过程控制的理论与技术集成的学科。（较教材p1上更准确） 过程系统不仅仅 指传统的化工过程系统，它涵盖了整个这一类型的过 程网络，如化工、冶金、材料、生化、医药的生产过程。(拓展:经营/管理 和决策)
大师语录
化学工程经过归纳、综合和与其它知识的交叉，形成了以
传递和反应为主且还在不断发展的三传一反+X的学识基础.
这一学识基础的应用对象已远远超出了化工起家时的化学 产品，覆盖了所有物质的物理和化学加工的工艺， 将化 学工程提升至过程工程。 -----郭慕孙
郭慕孙 (1920-)，男，广东省潮州市人，中国科学院院士， 化工冶金研究所 名誉所长, 化学工程专业.
★ 过程系统工程
★ 过程系统工程的有关基本术语 ★ 过程系统工程主要研究内容 ★ 过程系统工程研究的四个基本问题（具体化） ★ 过程系统工程的应用
★ 系统优化的灵敏度分析
1.1 系统
什么是系统?
涵义：一定条件下完成一定功能或实现一定目的，由若干互相联系、 互相影响的部分要素组成的整体。灌溉系统（水泵、管路、喷嘴）、 精馏系统、计算机系统。系统（考察对象）大小的相对性：小系统、 大系统。 哲学观点：所谓系统就是由相互作用的要素组成的具有特定结构、功 能的有机整体。
过程系统工程是一个交叉学科
化学工程学 信息论 控制论
应用数学
运筹学
…
过程系统工程的核心思想
过程系统工程的核心思想
全局
优化
关键：如何通过优化的单元构筑优化的系统？
优化的单元设备
反应器 加热炉
优化的系统
+
分离塔器 机泵
？
优化的 过程系统
操作费用 环境影响 经济效益
？
1.过程系统工程概论（科大翻印，前几届学生用）
2.杨冀宏等. 过程系统工程导论. 北京：烃加工出版社，1989 3.杨友麒等.化工过程模拟与优化.北京:化学工业出版社,2006
4.杨友麟. 实用化工系统工程. 北京：化学工业出版社，1989
5. Rudd D F, Process Synthesis, 1973 6. Linnhoff B, User Guide on Process Integration For the
过程系统创新！
过程系统工程的产生与发展沿革
和控制（常见）。
研究内容：研究解决系统问题的方法，而不是讨论构成系统的 基本单元的基本原理、规律和特性。
系统工程与钱学森
二战时的运筹学，1950 年代MIT开设《系统工程》 课程
1978年9月27日钱学森 等在《文汇报》发表了 《组织管理的技术——系
统工程》
“两弹一星”
2008年9月28日
1.3 过程系统工程
引言
一、化学工程与化工系统工程
课程名称（英文）： Process System Engineering (PSE) Chemical System Engineering
化学&化工？
化学工程&化学 工艺？
1. 化学工程的发展简史
★ 20世纪初 ---- 20年代，化学工程学科的诞生
里程碑－MIT《化工原理》的问世
系统＝f (组成要素，结构，功能，环境）
1.2 系统工程
什么是系统工程?
系统工程是“组织、管理系统的规划、研究、制造、试验、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”。 ----钱学森 定义：从全局的观点出发，用定量和定性相结合的方法，从技术、 经济、社会的角度，对一个系统作全面的模拟、分析、评价、优化
3、课时：较少，与其内容与重要性不匹配
三、对策
1、课堂学习---注重方法、了解思想、记好笔记（现有课本、课件为主） 2、课下复习---因人而异、适当筛选 (参考书：4+3本） 3、突出重点、效率优先、学以致用 4、关于考试（历届情况、本届的方法:闭卷考试分数为主，兼顾平时）
第1章 绪论
★ 系统 ★ 系统工程
★ 20世纪30年代－ 60年代，化学工程学科快速发展 里程碑－7个二级学科的诞生（反应工程、分离工程、 传递过程、化工热力学、化工单元操作、化工系统 工程） 学科传统精髓： “三传一反”(?) ★ 20世纪70年代－90年代，化学工程学科大大拓展 里程碑－生物化工、材料化工、环境化工、微电子 化工等交叉领域的延伸. 新发展： 三传一反+X ★ 21世纪初，化学工程学科的深化（X) 里程碑－时空多尺度化学工程的探索(分子尺度、微 观纳米尺度、介观毫米尺度、宏观厘米尺度、设备 米尺度、装置十米尺度)
Process Synthesis
Overall
To be discussed in detail …….
引言 二、课程特点与面临的困难
1、课程特点： 全局的观点（与单元操作不同） 定性与定量相结合 学科交叉（技术、经济、社会，数学、计算机等）；
2、教材：
（如何使用教材？） “理论与实践” ，深度、两届学生的反应及其他
Efficient
Use of Energy, 1982, 1994
7. Douglas J M, Conceptual Design of Chemical Processes, 1988
从《过程系统工程》中能学到什么?
学习(或学完)一门新课时，思考一些问题
我能学 到什么?
我有什么 收获?
未来的影响
引言 2.PSE在化学工程与工艺专业课程体系中的地位
化学工程与工艺(专业课)
产品
Principles of Chemical Engineering
化工原理
3 transfer
化工工艺学
原 料
反应工程
分离工程 化工热力学
化工系统工程
process服务来自reactorseparation
energy
Simulation Design Optimization
什么是过程系统工程?
过程系统：为达到某种物质和能量转换目的，而由过程单元按一定 结构关 系构成的统一体称为过程系统。是以物流为加工对象的、区别于机械加工 生产“元件”的系统。 （化工、冶金、水泥、合成氨、炼油、材料等） 过程系统工程：是系统工程的一个分支，其研究历史晚于系统工程，把系 统工程的一套研究方法、观点、思路应用到过程系统的模拟、评价、优化 、合成等问题上，形成了过程系统工程学。是将化学工程、应用数学、将 计算机软件、过程控制的理论与技术集成的学科。（较教材p1上更准确） 过程系统不仅仅 指传统的化工过程系统，它涵盖了整个这一类型的过 程网络，如化工、冶金、材料、生化、医药的生产过程。(拓展:经营/管理 和决策)
大师语录
化学工程经过归纳、综合和与其它知识的交叉，形成了以
传递和反应为主且还在不断发展的三传一反+X的学识基础.
这一学识基础的应用对象已远远超出了化工起家时的化学 产品，覆盖了所有物质的物理和化学加工的工艺， 将化 学工程提升至过程工程。 -----郭慕孙
郭慕孙 (1920-)，男，广东省潮州市人，中国科学院院士， 化工冶金研究所 名誉所长, 化学工程专业.
★ 过程系统工程
★ 过程系统工程的有关基本术语 ★ 过程系统工程主要研究内容 ★ 过程系统工程研究的四个基本问题（具体化） ★ 过程系统工程的应用
★ 系统优化的灵敏度分析
1.1 系统
什么是系统?
涵义：一定条件下完成一定功能或实现一定目的，由若干互相联系、 互相影响的部分要素组成的整体。灌溉系统（水泵、管路、喷嘴）、 精馏系统、计算机系统。系统（考察对象）大小的相对性：小系统、 大系统。 哲学观点：所谓系统就是由相互作用的要素组成的具有特定结构、功 能的有机整体。
过程系统工程是一个交叉学科
化学工程学 信息论 控制论
应用数学
运筹学
…
过程系统工程的核心思想
过程系统工程的核心思想
全局
优化
关键：如何通过优化的单元构筑优化的系统？
优化的单元设备
反应器 加热炉
优化的系统
+
分离塔器 机泵
？
优化的 过程系统
操作费用 环境影响 经济效益
？