第三章系统工程(经济管理概论)

3-1JiaGuozhuTel:[e-mail]北京航空航天大学经济管理学院第3章系统工程概述3-2JiaGuozhuTel:[e-mail]北京航空航天大学经济管理学院都江堰水利工程在四川都江堰市城西，是全世界至今为止，年代最久、唯一留存、以无坝引水为特征的宏大水利工程。２２００多年来，至今仍然连续使用，仍发挥巨大效益。都江堰水利工程最主要部分为都江堰渠首工程，这是都江堰灌溉系统中的关键设施。渠首主要由鱼嘴分水堤、宝瓶口引水工程和飞沙堰溢洪道三大工程组成。3-3JiaGuozhuTel:[e-mail]北京航空航天大学经济管理学院岷江是长江上游的一条较大的支流，发源于四川北部高山地区。每当春夏山洪暴发之时，江水奔腾而下，从灌县进入成都平原，由于河道狭窄，古时常常引起洪灾，洪水一退，又是沙石千里。灌县岷江东岸的玉垒山又阻碍江水东流，造成东旱西涝。秦昭襄王五十一年（公元前２５６年），李冰任蜀郡太守，他主持修建了著名的都江堰水利工程。都江堰的主体工程是将岷江水流分成两条，其中一条水流引入成都平原，这样既可以分洪减灾，又达到了引水灌田、变害为利。为此，李冰对岷水东流的地形和水情作了实地勘察，决心凿穿玉垒山引水。在无火药（火药发明于东汉时期，即公元２５年至２２０年间）不能爆破的情况下，他以火烧石，使岩石爆裂，大大加快了工程进度，终于在玉垒山凿出了一个宽２０公尺，高４０公尺，长８０公尺的山口。（低水位每秒流速３公尺，高水位每秒流速６公尺）因形状酷似瓶口，故取名“宝瓶口”，把开凿玉垒山分离的石堆叫“离堆”。3-4JiaGuozhuTel:[e-mail]北京航空航天大学经济管理学院宝瓶口引水工程完成后，虽然起到了分流和灌溉的作用，但因江东地势较高，江水难以流入宝瓶口，李冰父子率众又在离玉垒山不远的岷江上游和江心筑分水堰，用装满卵石的大竹笼放在江心堆成一个狭长的小岛，形如鱼嘴，岷江流经鱼嘴，被分为内外两江。外江仍循原流，内江经人工造渠，通过宝瓶口流入成都平原。　　为了进一步起到分洪和减灾的作用，在分水堰与离堆之间，又修建了一条长２００公尺的溢洪道流入外江，以保证内江无灾害，取名“飞沙堰”.3-5JiaGuozhuTel:[e-mail]北京航空航天大学经济管理学院飞沙堰的功能是当内江的水量超过宝瓶口流量上限时，多余的水便从飞沙堰自行溢出；如遇特大洪水的非常情况，它还会自行溃堤，让大量江水回归岷江正流。另一作用是“飞沙”，岷江从万山丛中急驰而来，挟着大量泥沙，石块，如果让它们顺内江而下，就会淤塞宝瓶口和灌区。飞沙堰将上游带来的泥沙和卵石，甚至千斤巨石，从这里抛入外江（离心力），确保内江通畅。飞沙堰是中段的泄洪道，有排泄洪水和沙石的功能，宝瓶口具有引水和控制进水的作用。因而，都江堰水利工程科学地解决了江水的自动分流、自动排沙、自动排水和引水的难题。3-6JiaGuozhuTel:[e-mail]北京航空航天大学经济管理学院本章内容1.系统的概念2.系统的分类3.系统工程发展简史4.系统工程的概念5.系统工程的基本观点6.系统工程的方法论7.系统工程的理论基础8.3-7JiaGuozhuTel:[e-mail]北京航空航天大学经济管理学院§3.1系统的概念一、系统的定义：所谓“系统”,就是由相互作用和相互依赖的若干组成部分按照一定的规律合成,具有特定功能的有机整体。例如：消化系统、生态系统、通讯系统，企业管理系统等。二、系统的特征：(1)系统是由许多元素(元件、零件、单机)按照一定的方式组合起来的——系统的“集合性”。（层次性）(2)系统的各个组成部分之间是互相联系、互相制约的——系统的“关联性”。(3)系统总是具有特定的功能，特别是人造系统,总有一定的目的性——系统的“目的性”。(4)任何系统总是存在并活动于一个特定的环境之中,系统必须适应环境——系统的“环境适应性”。3-8JiaGuozhuTel:[e-mail]北京航空航天大学经济管理学院S1S2S4S3系统输入系统输出系统结构系统边界系统环境S1，S2，S3，S4—系统要素三、系统的基本概念图3-9JiaGuozhuTel:[e-mail]北京航空航天大学经济管理学院•系统结构决定系统功能•系统的结构：指系统的诸要素之间在时间、空间、逻辑、数量的比例等方面的一定关系。•系统功能：指系统给予系统之外的诸因素的影响，系统在特定的环境中为达到目的所发挥的作用或所具备的能力。简单地讲，系统的功能就是系统有什么作用，能为其他系统提供什么样的服务。例如：企业管理体制、规章制度就是一种系统结构,它规定了人们从事管理活动的框架、管理行为的规范。3-10JiaGuozhuTel:[e-mail]北京航空航天大学经济管理学院原材料生产车间办公室成品库商品销售系统社会供应系统物质流信息流指令流工厂生产系统成品输出原材料等输入外界社会系统环境工业企业生产系统图3-11JiaGuozhuTel:[e-mail]北京航空航天大学经济管理学院§3.2系统的分类根据产生的原因和反映的属性不同,系统可以进行各种各样的分类。自然系统和人工系统自然系统是自然物等形成的系统。它的特点是自然形成的。自然系统一般表现为环境系统,如海洋系统、矿藏系统、生态系统、大气系统等。人造系统是人类为达到所需要的目的,由人类设计和建造的系统。如工程技术系统、经营管理系统、科学技术系统等。多数系统是自然系统与人造系统相结合的复合系统。实体系统和概念系统实体系统是以矿物、生物、能源、机械等实体组成的系统。就是说,它的组成要素是具有实体的物质。如人机系统、机械系统、电力系统等。概念系统是由概念、原理、方法、制度、程序等观念性的非物质实体所组成的系统,它是以软件为主体,依附于动态系统的形式来表现的。如科技体制系统、教育系统、法律系统、程序系统等。3-12JiaGuozhuTel:[e-mail]北京航空航天大学经济管理学院静态系统和动态系统静态系统是其固有状态参数不随时间变化的系统。它没有既定的相对输入与输出，表征系统运动规律的模型中不含时间因素，即模型中的变量不随时间而变化。如车间平面布置系统、城市规划布局等。静态系统属于实体系统。动态系统是系统状态变量随时间而改变的系统，它有输入和输出及转换过程，一般都有人的行为因素。如生产系统、服务系统、开发系统、社会系统等。封闭系统和开放系统封闭系统是指与外界环境不发生任何形式交换的系统。它不向外界环境输出，也不从外界环境输入，一般讲，它是专为研究系统目的而设定的。如封存的设备、仪器以及其他尚未使用的技术系统等。开放系统是指系统内部与外部环境有能量、物质和信息交换的系统。它从环境得到输入，并向环境输出，而且系统状态直接受到环境变化的影响。大部分人造系统属于这一类，如社会系统、经营管理系统等。3-13JiaGuozhuTel:[e-mail]北京航空航天大学经济管理学院§3.3系统工程发展简史•系统工程的思想和方法,是千百年来人们生产实践的总结。李冰父子在修筑都江堰时,把分洪、引水、排沙巧妙地结合在一起,这便是系统工程的思想。北宋真宗时皇宫失火,丁渭主持修复,其中清理废墟、挖土烧砖、运输建筑材料等都有很大的困难。丁渭提出了一个综合解决的方案:在皇宫前的大街挖沟取土烧砖,解决砖料问题；放水入沟,用船运料,解决运输问题；再在竣工后将废砖碎瓦回填,修复大街,解决了清墟问题。这种统筹兼顾的施工方案便是一种系统工程的方法。•系统思想古已有之,但是将系统作为一个重要的科学概念予以研究,则是由奥地利理论生物学家冯•贝塔朗菲(LudwingVonBertalanffy)1937年第一次提出来的,他认为系统是“相互作用的诸要素的综合体”。•20世纪40年代,美国贝尔公司在发展通讯网络中,开始正式成立系统工程机构,把工作划分为规划、研究、发展、工程应用、通用工程等阶段,算是正式建立了系统工程。3-14JiaGuozhuTel:[e-mail]北京航空航天大学经济管理学院•1940年的美国曼哈顿计划：15000科学家参与，1000人集中，关键问题是铀的提炼，7个方案，1943年完成。•1957年美国人谷德(H.Goode)和麦克尔(R.Machol)合著出版了第一本以系统工程命名的专著——《系统工程》，这标志着这门新兴学科的产生。•从20世纪60年代以来,由于尖端技术研制项目的需要,系统工程有了较快的发展,并逐渐渗透到了国民经济的各部门。•1969年的阿波罗登月计划：300亿美元，420000人，630台计算机，20000个企业，120所大学参与，历时11年。3-15JiaGuozhuTel:[e-mail]北京航空航天大学经济管理学院系统工程发展的原因：综合性科学需要相关数学方法的发展计算机的应用人员队伍的扩大3-16JiaGuozhuTel:[e-mail]北京航空航天大学经济管理学院§3.4系统工程的概念一、系统工程的定义1.钱学森：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，是一种所有系统都具有普遍意义的科学方法。(1978年钱学森、许国志、王寿云)2.寺野寿郎（日本）：系统工程是为了合理的开发，设计和运用系统而采用的思想，程序，组织和方法的总称。(1971年)3.日本工业标准:系统工程学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、信息流动和控制机理等进行分析与设计的技术。(1967年)4.大英百科全书:系统工程是一门把已有的学科分支中的知识有效地组合起来用以解决综合性工程问题的技术。(1974年)3-17JiaGuozhuTel:[e-mail]北京航空航天大学经济管理学院系统工程具有如下三个方面的特征：•研究对象是系统•处理问题追求全局效果•本质是最优化（尽可能定量）系统全局最优系统全局最优3-18JiaGuozhuTel:[e-mail]北京航空航天大学经济管理学院Theelephantandtheblindmen3-19JiaGuozhuTel:[e-mail]北京航空航天大学经济管理学院3-20JiaGuozhuTel:[e-mail]北京航空航天大学经济管理学院§3.5系统工程的基本观点1.系统整体性观点不着重强调系统单个元素的最优，而是强调整个系统就其功能而言效果最优。2.相关与制约观点认为元素之间存在关系，并且这种关系可以表达。强调尽量地定量或用图表描述出各元素之间或各子系统之间的关系。3.系统模拟观点认为系统可以建立模型，模型是原系统的简化系统，一般要求它具有原系统的主要性能。建模是分析、研究的基础。4.系统优化观点3-21JiaGuozhuTel:[e-mail]北京航空航天大学经济管理学院§3.6系统工程的方法论•在一切人类活动中都存在着两种无休止的活动，一个是决策活动，一个是执行活动。•决策活动的结果成为执行活动的依据，所以决策的优劣就成为管理活动有无成效的必要条件。所以，决策是管理的核心.•解决系统问题，首先提出解决问题的指导思想、原则与设想方案等粗线条的构想框架，