西安交大系统工程课件3
西安交大系统工程课件1
阶段
年代（份） 1930
重大工程实践或事 重要理论与方法贡献 件 美国发展与研究广 正式提出系统方法（Systems 播电视 approach）的概念 美国实施彩电开发 采用系统方法，并取得巨大成 计划 功 美国Bell电话公司 正式使用系统工程（Systems 开发微波通讯系统 Engineering）一词 英、美等国的反空 产生军事运筹学（Military 袭等军事行动 Operations Research）,也即 军事系统工程
I 1940
II
第二次世界 大战期间
本世纪40年 代 II 1945 40年代后期 到50年代初 期
美国研制原子弹的 运用SE，并推动了其发展（1万 “曼哈顿计划” 5千人，运用系统工程的方法） 美国空军建立兰德 曾经提出系统分析（Systems （RAND）公司 analysis）概念，强调了其重 要性 运筹学的广泛运用与发展、控制论的创立与应用、 电子计算机的出现，为SE奠定了重要的学科基础
美国H.切斯纳
系统工程则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 使各个组成部分能够最大限度地互相适应。
日本学者三浦武雄
跨学科，因为系统工程的目的是研究 系统，而系统不仅涉及到工程学的领域， 还涉及到社会、经济和政治等领域，为了 圆满解决这些交叉领域的问题，除了需要 某些纵向的专门技术以外，还要由一种技 术从横向把他们组织起来，这种横向技术 就是系统工程。
(5) 交通运输系统工程 研究铁路、公路、航运、航空综合运 输规划及其发展战略，铁路运输规划， 铁路调度系统，公路运输规划，公路运 输调度系统，航运规划，航运调度系统， 空运规划，空运调度系统，综合运输规 划，综合运输优化模型，综合运输效益 分析。
《系统工程》幻灯片PPT
• other engineering disciplines concentrate on using knowledge of the real world (e.g., electrical circuits, materials, robotics),
• systems engineering focuses on methods to solve problems, not the solution of the problems.
Physical vБайду номын сангаас. Abstract Systems Open vs. Closed system
3.Feedback Control in System
Input
System Performance
Output
Character of open-loop system:
• Not aware of its own performance • Past action has no influence on future action • Possesses no means to provide for its own control or
3. Inventory Planning and Control
Inventory planning determines the material requirements: components, parts, raw materials, and so on
inventory control determines the proper inventory levels, reorder points, safety stocks, and the like.
系统工程4版教学PPT作者汪应洛西安交通大学主编5章节 系统评价方法
判断矩阵及其分析处理举例
T I1
I2
I3
Wi
Wio
I1 1 1/3 2 0.874 0.230
I2 3
1
5 2.466 0.648
I3 1/2 1/5 1 0.464 0.122
(3.804)
[注] Wi的求取采用方根法（几何平均值法）
I1 P1
P2
P3
Wi
Wio
P1 1 1/3 1/5 0.406 0.105
1 500以下 85以下 25以下 160以上 不美观
第二节 关联矩阵法
关联矩阵表（逐对比较法）
期望 产品成 市场占 投资 产品
Xj
Vij j
利润 0.4
品率 0.3
有率 0.1
费用 外观 Vi
0.2 0.0
自A行i 设
计(A1)
3
3
3
3
4 3.0
国外引 进(A2)
4
4
4
1
3 3.4
改建(A3)
若记：隶属度矩阵为 评价项目权重向量为
R(rij)94 W(wi)19
评价等级分值向量为 D(dj )14
则有：综合隶属度向量 S=W•R
综合得分
S•DT
24
作业
P134 9 P135 10、11 P136 12
25
26
Xj
(
j
1,n)
：评价指标（准则、项目）
n
j ：评价指标权重，oj 1, j 1
j1
7
第二节 关联矩阵法
Xj X1 X2 … Xn
Vij Ai
ij
1
2
n
Vi
交通运输系统工程课件 第2章 系统工程与运输系统工程
2.1.4 系统工程方法论
• 硬系统方法论 (Hard System Methodology , HSM)
• 软系统方法论（Soft Systems Methodology, SSM）
2.1.4 系统工程方法论
• 系统工程活动矩阵
2.1.5 系统工程的技术内容
• 运筹学 • 概率论与数理统计 • 数量经济学 • 技术经济学 • 计算机科学 • 管理科学
制造和服务，以及以“充分发挥人力、物力的潜力”为目的的各种组织管理活 动 • 系统工程的总目标是“综合最优化”
2.1.1 系统工程的概念
系统工程的典型事例 • 都江堰工程 • 皇宫修复工程 • 泰勒的科学劳动组织 • 阿波罗登月计划
2.1.2 系统工程的本质与特点
系统工程的本质 系统工程与其它工程相比，其区别在于： • 系统概念的不同 • 研究对象的不同 • 研究方法的不同
标体系的制定、常用的运输系统综合评价方法。 • 运输系统决策：讨论运输系统决策的意义、决策问题的分类以及运输系统常用的决策方法。 • 运输系统模拟：讨论运输系统模拟的意义、运输系统模拟的主要方法及其在运输系统中的应
用。
谢谢观看！
2.2 运输系统工程
2.2.1 运输系统工程的含义 2.2.2 运输系统工程的内容
2.2.1 运输系统工程的含义
• 交通运输系统工程是以交通运输系统的整个运输活动为对象，将运输系统中的人员、运 输工具、运输线路（航线）、运输基础设施、运输信息等作为一个整体，从系统的观点 出发，运用系统工程的原则和方法，为交通运输活动提供最优规划和计划，进行有效地 协调和控制，并使之获得最佳经济效益和社会效益的组织管理方法。
第二章 系统工程与运输系统工程
《交通运输系统工程》
系统工程(1.1)--系统工程概述_close_20140404163315816_close_20140430110351614
、
信
息
资金 回收
图 1—1 工业企业生产经营活动过程示意图
第三节 系统工程
一、系统工程研究对象 二、系统工程定义 三、系统工程基本思想
全局观点 总体最优观点 实践性观点 综合性观点 定量定性相结合观点 问题导向与反馈控制
四、系统工程与传统工程的区别
系统工程采用先决定整体框架，后进入详细内部设 计 的程序；
（杀手），需给予足够的重视；
四、课程骨架及特点
三大块：
基本概念与思想 基本方法与模型（典型方法与模型） 评价与决策；
系统工程不系统； 系统工程之我见；
五、参考书目
参考书目：
汪应洛，系统工程 机械工业出版社，第三 版， 2003 ；
安德鲁， P 塞奇，胡保生等译，系统工程导论 ，西安交通大学出版社， 2006 ；
二、学习内容的安排
系统工程概论 系统工程方法论 结构模型和解释结构模型
状态空间模型 仿真模型及系统动力学方法
系统评价 管理决策及冲突分析
三、如何学好系统工程
注意培养系统思想（尤其独特的思想）； 注意综合应用所学的知识，综合就是创造
，发明创造很有限； 实践性较强，注意主动联系实际； 计算机与系统工程； SE 与 OR 被公认为管理学院最硬的两门课
系统工程试图通过将构成事物的要素的秩序加以适当 的配置来提高整体的功能，主张可采用不太可靠的元 素构成高可靠性的系统。其核心思想是综合就是创造。 传统工程则坚持发明创造。
系统工程是软科学。
软科学特征：人（决策者，分析者）的重要作用 多次反馈，反复协商 信息的作用
五、系统工程发展史（教材 P3 ） 六、系统工程的应用（教材 P6 ） 七、系统工程理论基础（教材 P2-3 ）
系统工程优秀课件
• 资源分析：论证是否具有系统开发所需 旳各类人员、软件、硬件等资源和相应 旳工作环境。
例如，有一支开发过类似项目旳开发和 管理旳团队，或者开发人员比较熟悉系 统所处旳领域，并有足够旳人员确保， 所需旳硬件和支撑软件能经过正当旳手 段获取，那么从技术角度看，能够以为 具有设计和实现系统旳条件。
(投资20万元,每年节省9.6万元,五年可节省48万元)
投资回收期:引入CAD系统两年后能够节 省17.85万元,比最初旳投资少2.15万元. 第三年能够节省8.29万元,则 2.15/8.29=0.259.所以投资回收期是 2.259年.
纯收入:引入CAD系统后,5年内工程旳纯 收入估计是41.563-20=21.563万元.
可行性研究旳环节
复查系统规模和目旳 研究目前正在使用旳系统 导出新系统旳高层逻辑模型 更新定义问题 导出和评价供选择旳解法 推荐行动方针 草拟开发计划 书写文档提交审查
经济可行性分析
经济可行性主要进行成本效益分析，从经济角度，拟 定系统是否值得开发。
基于计算机旳系统旳成本主要涉及： 购置硬件、软件（如数据库管理系统、第三方开发 旳构件等）和设备（如传感器等）旳费用 系统旳开发费用 系统安装、运营和维护费用 人员培训费用
规程（procedures） —指定义每个系统 元素旳特定使用或系统所处旳过程性语 境旳环节。
系统旳层次构造
基于计算机旳系统本身能够成为一 种更大旳基于计算机系统中旳一种 元素，称其为那个更大系统旳宏元 素。这么，基于计算机旳系统可呈 现一种层次构造。
工厂自动化 系统
计算机系统工程
计算机系统工程是一种问题求解旳 活动，其目旳是分析基于计算机旳 系统旳功能、性能等要求，并把它 们分配到基于计算机系统旳各个系 统元素中，拟定它们旳约束条件和 接口。
系统工程课件
系统工程课件一、概要亲爱的同学们，今天我们要学习的主题是《系统工程课件》。
你是不是觉得“系统工程”这个词听起来高大上，好像离我们生活有点远呢？其实它和我们息息相关，系统工程不只是关于复杂的理论和公式，更重要的是解决问题的方法和思维。
好了让我们来简单了解一下这个课程吧！首先什么是系统工程呢？简单来说就是把复杂的问题分解成小部分，然后整合各部分，使之更有效地解决的一种方法。
你可能会想，这听起来并不那么神秘嘛。
没错但别以为它简单到一学就会哦！每个部分都有它的独特之处和难点，通过学习这个课程，你会了解到如何运用系统思维去解决实际生活中的问题。
接下来我们会深入了解系统工程的基本原理和方法，比如我们怎样确定系统的目标、如何分析系统的结构和功能、怎样优化和改进系统等等。
这些知识点都是实际应用的基础，所以我们一定要打好基础，以便日后在实际操作中得心应手。
当然啦学习这门课程也不是轻松的事情，我们需要投入时间和精力去理解和掌握每一个知识点。
但是只要你用心去学，你会发现其实它很有趣也很有用。
相信我通过学习系统工程，你的解决问题的能力一定会得到大幅提升。
那么让我们开始这段探索之旅吧！1. 介绍系统工程的定义和发展历程系统工程简单来说，就是研究如何把一个大的、复杂的系统分解成小块，然后合理地组合起来，让整体运作得更顺畅。
这就像是我们搭积木，每一块积木（也就是系统的各个部分）都很重要，怎样把它们组合在一起，让它们发挥最大的作用，这就是系统工程的魅力所在。
系统工程并不是凭空出现的，它的诞生和发展，与我们社会的科技进步息息相关。
早在古代我们的祖先在建造桥梁、宫殿时，就已经有了系统工程的初步思想。
现代的系统工程，则是在工业革命后，随着大型工程、复杂项目的出现而逐渐发展起来的。
特别是近年来，随着计算机技术的飞速发展，系统工程更是大放异彩。
那么接下来我们会更深入地探讨系统工程的各个方面，让大家更好地理解它的魅力和重要性。
让我们一起期待吧！2. 阐述系统工程的重要性及其在各领域的应用首先我们要明白系统工程的重要性，在现代社会，无论是建造一座大桥、设计一款新的电子产品，还是解决复杂的医疗问题，都需要系统工程的思维。
系统工程第4版教学汪应洛西安交通大3教学教案21页PPT
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
系统工程4版教学汪应洛西安交通大 3教学教案
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
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系统工程
（Systems Engineering, SE）—现代管理的系统思维与系统分析方法
西安交通大学管理学院
袁治平
第三章系统工程方法论
第一节：系统工程基本工作过程
第二节：系统分析原理与应用
第三节：对系统工程方法论的新探索
第三章系统工程方法论第一节系统工程基本工作过程
一、霍尔三维结构
1.时间维(T)
2.逻辑维(L)
3.知识维(K)或专业维(P)
霍尔三维结构
A.D.Hall, 1969 SE活动矩阵：T-L 知识维（K）
运筹学
控制论
社会科学
工程技术
……
逻辑维（L）
规划阶段
设计阶段
分析阶段
运筹阶段
实施阶段
运行阶段
更新阶段
时间维(T)摆
明
问
题
系
统
设
计
方
案
综
合
模
型
化
实
施
计
划
决
策
最
优
化
二、切克兰德方法论
“软系统工程方法论”
问题及其环境的识别与表达
建立概念模型
(目标系统概念化)根底
定义
比较
寻求改善途径
选择
设计
实施
评估
三、两种方法论的比较
霍尔三维结构与切克兰德方法论均为系统工程方法论，均以问题为起点，均具有相应的逻辑过程。
在此基础上，两种方法论主要存在以下不同点：
(1)霍尔三维结构主要以工程系统为研究对象，而切克兰德方法更适合于对社会经济和经营管理等“软”系统问题的研究。
(2)前者的核心内容是优化分析，而后者的核心内容是比较学习。
(3)前者更多关注定量分析方法，而后者比较强调定性或定性与定量有机结合的基本方法。
第三章:系统工程方法论
第二节系统分析原理及应用
1.系统分析概念
系统分析（SA）是在对系统问题现状及目标充分挖掘的基础上，运用建模及预测、优化、仿真、评价等方法，对系统的有关方面进行定性与定量相结合的分析，为决策者选择满意的系统方案提供决策依据的分析研究过程。
SA是SE的核心内容、分析过程和基本方法。
SA要素：
①问题
②目的及目标
③方案
④模型（结构、数学、仿真）
⑤评价
⑥决策者
2．SA程序
认识问题探寻
目标
综合
方案
模型
化
优化或
仿真
分析
系统
评价决策
（分析
N
Y
SA程序图是SA的一般过程，也为全课程提供了基本的逻辑框架，因而十分重要。
在对其理解和应用上应注意以下各点：
①重视做好初步SA.5W1H(What/Why/Who/Where/When/How)方法是做好这段工作的基本线索。
②在规范分析中一般需（或尽可应）建立结构模型、数学模型或仿真模型。
③每段结束后系统方案的变化轨迹是：可行方案→非劣方案→经排序的非劣方案（或称选择性方案）。
④环境分析贯穿SA全过程，在SA中是十分重要和必不可少的。
⑤在管理应用SA过程中，并不一定要（或能）遍历并完成每一个具体过程。
3、SA的特点及原则
（1）坚持问题导向
（2）以整体为目标
（3）多方案模型分析和选优（4）定量分析与定性分析相结合（5）多次反复进行
4、应用实例
某厂外购玻壳进厂入库搬运路线的系统分析
外购玻壳原运输流程：①用火车运至南站台；②用吊车将
集装箱卸至南站台；③打开集装箱；④用叉车托起玻壳箱
；⑤运至卡车；⑥用叉车装至卡车；⑦卡车运至玻壳库约
500米；⑧叉车卸货；⑨叉车运输；⑩堆垛。
玻壳库
成品库523526工段
化工库
206库
南站台
528房
油库
图3—4玻壳供应物流流程图
第三章:系统工程方法论
第三节对系统工程方法论的新探索
系统工程方法论一直是系统工程研究开发及应用的重要内容，近10余年来不断有所创新和发展，并日益引起大家的高度重视。
以霍尔、切克兰德等方法论及系统分析方法为基础，以东方文化与西方文明等多方面的结合为重要特征，对系统工程方法论的研究与应用在国内外取得了不少新的成果，值得关注。
中国科学家钱学森等针对开放复杂巨系统问题，于20世纪90年代初提出了从定性到定量的综合集成系统方法论。
该方法论以对社会系统、人体系统、地理系统等三类复杂巨系统的研究实践为基础，形成一个整体，其主要特点是：(1)根据开放的复杂巨系统的复杂机制和变量众多的特点，把定性研究与定量研究有机地结合起来，从多方面的定性认识上升到定量认识；(2)按照人—机结合的特点，将专家群体(各种有关专家)、数据和各种信息与计算机技术有机结合起来；(3)由于系统的复杂性，把科学理论与经验知识结合起来，把人对客观事物的各种知识综合、集成起来，力求问题的有效解决；
(4)根据系统思想，把多种学科结合起来进行研究；(5)根据复杂巨系统的层次结构，把宏观研
究与微观等研究统一起来；(6)强调对知识工程
及数据挖掘技术等的应用。
该方法论在社会经济系统工程等领域已得到了成功应用。
在中国科学家钱学森、许国志及美国华裔专家李耀滋等人的工作基础上，中国系统工程专家顾基发和英国华裔专家朱志昌于90年代中期提出了物理—事理—人理(WSR)系统方法论。
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支做，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、提出建议等六个步骤来构成。
在应用WSR方法论时通常还需要遵循参与、综
合集成、人—机结合且以人为主、迭代和学习等主要原则。
WSR方法论的主要内容如表3—2
所示。
该方法论已在水资源管理、商业标准体系制定、商业综合自动化评价、海军武器系统评价、新疆地区可持续发展、高技术开发区评价、飞行器安全性、劳动力市场评估、科研周转金评价等系统分析问题中得到应用。
20世纪90年代，日本系统科学学者提出西那雅卡那系统方法论，吸取了切克兰德等思想，针对日本文化特点形成了一种软硬结合、刚柔相济的系统方法论。
中国系统工程专家提出了旋进原则方法论，强调在系统工程工作中，系统分析、系统策划、系统实施具有旋进式三角循环关系。
近年来，适应世纪之交社会、经济、科技及其管理的诸多新变化，面向各种具体问题的系统工程方法论或其应用成果越来越多，并将继续朝着特色化及实用化方向发展。
表3—2 WSR系统方法论内容物理事理人理
道理物质世界法则、
规则的理论管理和做事的
理论
人、纪律、规范
的理论
对象客观物质世界组织、系统人、群体、关系、
智慧
着重点是什么?(功能
分析)
怎样做?(逻辑
分析)
应当怎样做?(人
文分析)
原则诚实、追求真
理，尽可能正
确协调、有效率，
尽可能平滑
人性、有效果，
尽可能灵活
需要的知识自然科学管理科学
系统科学
人文知识
行为科学
思考讨论题
1、什么是霍尔三维结构?它有何特点?
2、霍尔三维结构与切克兰德方法论有何异同点?
3、什么是系统分析?它与系统工程关系如何?
4、系统分析的要素有哪些?各自是何含义?
5、你如何正确理解系统分析的程序?
6、初步系统分析有何意义?如何做好这项工作?
8、请通过一实例，说明应用系统分析的原理。
9、请总结近年来系统工程方法论的新发展及其
特点。
本章讲义。