《系統(tǒng)工程》配套教學(xué)課件

課程導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)工程SystemEngineering什么是系統(tǒng)？什么是系統(tǒng)工程？什么是系統(tǒng)難題？談?wù)勀銓ο到y(tǒng)工程的認(rèn)識？系統(tǒng)工程（Systemsengineering，SE）是20世紀(jì)中期興起的一門新興的交叉學(xué)科，它主要是應(yīng)用定性分析和定量分析相結(jié)合的方法，通過建立實(shí)際對象的數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用合適的優(yōu)化算法對模型進(jìn)行求解，從而解決實(shí)際問題。運(yùn)用系統(tǒng)工程的思想和方法去解決大型復(fù)雜問題，實(shí)現(xiàn)總體效果最優(yōu)的目的。對系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)預(yù)測和決策分析，為決策者提供科學(xué)、技術(shù)和可行的支持。教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容第一章系統(tǒng)工程概述第二章系統(tǒng)工程方法論第三章系統(tǒng)模型與模型化第四章系統(tǒng)仿真及系統(tǒng)動力學(xué)方法第五章系統(tǒng)評價方法第六章決策分析方法認(rèn)識問題探尋目標(biāo)綜合方案模型化仿真分析系統(tǒng)評價N決策Y黑箱灰箱白箱初步分析規(guī)范分析綜合分析教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)意義—系統(tǒng)工程與數(shù)學(xué)的關(guān)系？（1）Alabama悖論甲乙丙三個公司合資辦一個新公司，決定成立一個9人董事會，商議決定根據(jù)投資份額分配名額。公司投資份額甲乙丙47%37%16%精確席位0.479=4.230.379=3.330.169=1.44如何處理小數(shù)？Hamilton分配方法教學(xué)意義—系統(tǒng)工程與數(shù)學(xué)的關(guān)系？（2）先確定整數(shù)名額，再根據(jù)小數(shù)部分的大小順序分配剩余名額。公司整數(shù)精確席位甲乙丙4310.479=4.230.379=3.330.169=1.44小數(shù)0.230.330.44結(jié)果4+0=43+0=31+1=2擴(kuò)充為10人董事會呢？教學(xué)意義—系統(tǒng)工程與數(shù)學(xué)的關(guān)系？（3）如果將董事會成員擴(kuò)充為10人公司整數(shù)精確席位甲乙丙4310.4710=4.70.3710=3.70.1610=1.6小數(shù)0.70.70.6結(jié)果4+1=53+1=41+0=1悖論：擴(kuò)充董事會導(dǎo)致丙公司代表減少！教學(xué)意義—系統(tǒng)工程與數(shù)學(xué)的關(guān)系？（4）美國眾院席位最初設(shè)定為65位，當(dāng)時就是用Hamilton方法確定了各州在眾院的名額，此后，隨著人口增加，眾院總席位有幾次擴(kuò)充，目前是435位。根據(jù)1881年的人口統(tǒng)計(jì)資料，如果眾院席位從299位增加到300位，在各州人口不變的情況下，按照Hamilton方法，Alabama州的名額將從8位減為7位。同樣，根據(jù)1890年的人口統(tǒng)計(jì)資料，如果眾院席位從359位增加到360位，Arkansas州將失去一個席位。教學(xué)意義—系統(tǒng)工程與數(shù)學(xué)的關(guān)系？（5）剖析問題本質(zhì)：如何描述席位數(shù)的公平性？基本描述越接近越公平，差距越大越不公平各州總?cè)丝诟髦菹粩?shù)（定性、沒有爭議）對公平性建模：教學(xué)意義—系統(tǒng)工程與數(shù)學(xué)的關(guān)系？（6）進(jìn)一步描述不公平性：甲州總?cè)丝诩字菹粩?shù)－乙州總?cè)丝谝抑菹粩?shù)甲、乙兩州代表名額的不公平性和下述差值（假設(shè)為正）正相關(guān)（偏量化、可能有較少爭議）差值=教學(xué)意義—系統(tǒng)工程與數(shù)學(xué)的關(guān)系？（7）更確切描述（完成數(shù)學(xué)模型）：（完全量化、可能產(chǎn)生很大爭議）甲、乙兩州席位數(shù)的不公平性可以用下述相對差值測度甲州總?cè)丝诩字菹粩?shù)－乙州總?cè)丝谝抑菹粩?shù)乙州總?cè)丝谝抑菹粩?shù)教學(xué)意義—系統(tǒng)工程與數(shù)學(xué)的關(guān)系？（8）如果接受相對差值測度模型，馬上可以確定在任意兩州間分配新增席位的準(zhǔn)則。多州情況下：選擇使兩州間的相對差值最小的分配方案選擇使所有兩州間相對差值的最大值達(dá)到最小的分配方案。教學(xué)意義—系統(tǒng)工程與數(shù)學(xué)的關(guān)系？（9）模型求解（純數(shù)學(xué)問題）根據(jù)前面的分配準(zhǔn)則，利用數(shù)學(xué)方法可以最終推出：若分配一個新增席位，應(yīng)該使下述比值達(dá)到最大的州是第州人口數(shù)和當(dāng)前席位數(shù)（美國目前實(shí)際采用的方法）其中：Huntington-Hill分配方法教學(xué)意義—系統(tǒng)工程與數(shù)學(xué)的關(guān)系？（10）成功地應(yīng)用系統(tǒng)工程方法基本上等價于在上述兩種極端情況中找到恰當(dāng)?shù)恼壑?。建模和求解一般互相關(guān)聯(lián)，獲得恰當(dāng)?shù)恼壑行枰瑫r了解實(shí)際問題和求解方法。用恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型描述實(shí)際問題是關(guān)鍵！兩種極端的、不恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型完全反映問題，模型無法求解模型很好求解，嚴(yán)重歪曲問題數(shù)學(xué)能力認(rèn)識實(shí)際問題的能力將兩者有機(jī)結(jié)合的能力用系統(tǒng)工程方法解決實(shí)際問題的能力教學(xué)意義—系統(tǒng)工程與數(shù)學(xué)的關(guān)系？（11）課程難點(diǎn)：強(qiáng)化系統(tǒng)意識；注意補(bǔ)充和復(fù)習(xí)數(shù)學(xué)知識做科學(xué)人：迸發(fā)新奇思想火花做技術(shù)人：追求精益求精精神做工程人：講究方法注重實(shí)踐教學(xué)思想《系統(tǒng)工程》：應(yīng)用系統(tǒng)觀、系統(tǒng)理論與系統(tǒng)方法解決復(fù)雜問題。了解系統(tǒng)工程的內(nèi)涵、系統(tǒng)分析的原理等；掌握系統(tǒng)模型化與系統(tǒng)仿真的基本理論與方法；掌握系統(tǒng)評價與決策分析的理論與方法。知識教學(xué)目標(biāo)能力正確靈活應(yīng)用系統(tǒng)觀和系統(tǒng)理論與方法分處理復(fù)雜的管理問題；解決現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)問題的思維方式與科學(xué)方法。素質(zhì)表達(dá)能力與溝通能力；團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識；創(chuàng)新能力。主要教材汪應(yīng)洛主編，《系統(tǒng)工程》（第四版），機(jī)械工業(yè)出版社，2008年。汪應(yīng)洛.系統(tǒng)工程理論、方法與應(yīng)用（第2版）.北京：高等教育出版社，1992.于秀慧，李寶山.管理系統(tǒng)工程（第3版）.北京：中國人民大學(xué)出版社，2011.張愛霞，李富平，趙樹果.系統(tǒng)工程基礎(chǔ).北京：清華大學(xué)出版社，2011.譚躍進(jìn).系統(tǒng)工程原理.北京：科學(xué)出版社.北京：科學(xué)出版社，2010.中國系統(tǒng)工程學(xué)會，上海交通大學(xué).錢學(xué)森系統(tǒng)科學(xué)思想文庫.上海：上海交通大學(xué)出版社，2011.王保國，王新泉，劉淑艷等.安全人機(jī)工程學(xué)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.參考教材學(xué)習(xí)軟件EXCEL：矩陣分析—解釋結(jié)構(gòu)模型SPSS:統(tǒng)計(jì)分析—主成分分析與聚類分析VENSIM：仿真分析—系統(tǒng)動力學(xué)仿真學(xué)習(xí)要求請您完成對布置的思考題、習(xí)題和案例討論題要認(rèn)真準(zhǔn)備，按時完成作業(yè)和書面報告（或小論文）。請您參加個人研究與小組討論相結(jié)合方式對案例進(jìn)行分析，提高實(shí)際應(yīng)用的能力。期末考試：閉卷考試，占總成績的70%平時成績：占總成績的30%（出勤情況、課堂表現(xiàn)、作業(yè)情況）考核方式：平時成績與期末考試相結(jié)合期末考試：閉卷考試，占總成績的50%平時成績：占總成績的50%（出勤情況、課堂表現(xiàn)、作業(yè)情況）課程考核下一章系統(tǒng)工程概述系統(tǒng)工程SystemEngineering第一章系統(tǒng)工程概述系統(tǒng)工程SystemEngineering任課教師：張敬所在院系：經(jīng)管學(xué)院工業(yè)工程主要內(nèi)容系統(tǒng)思想的歷史回顧1.1從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程1.2錢學(xué)森與系統(tǒng)工程1.3系統(tǒng)工程的內(nèi)容與特點(diǎn)1.6系統(tǒng)工程的研究對象1.5系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展1.41.1系統(tǒng)思想的回顧系統(tǒng)思想歷史回顧1源遠(yuǎn)流長2突然崛起3迅速擴(kuò)張4返璞歸真1.1系統(tǒng)思想的回顧—源遠(yuǎn)流長（1）大禹治水都江堰工程田忌賽馬幾個生動的實(shí)例：1.1系統(tǒng)思想的回顧—源遠(yuǎn)流長（2）大禹治水的啟示：4000多年前，舜帝派大禹治水。大禹經(jīng)過調(diào)查研究，認(rèn)為其父采取“湮”的方法是錯誤的，決定采用“導(dǎo)”的方法，高高下下，疏川導(dǎo)滯。他率領(lǐng)群眾挖了9條大川，放田水入川，放川水入海。同時，他把全國分成12州5大區(qū)，分派5個首領(lǐng)掌管。治水過程中還注意調(diào)運(yùn)物資，救濟(jì)災(zāi)荒，調(diào)動百姓積極性。13年后，治水成功！系統(tǒng)思想—“治水”與“治人”并重1.1系統(tǒng)思想的回顧—源遠(yuǎn)流長（3）田忌賽馬的啟示戰(zhàn)國時期，齊國的田忌和齊王賽馬。田忌參賽的上中下馬分別劣于齊王的上中下馬。孫臏教田忌分別以下、上、中馬對齊王的上、中、下馬，從而贏得比賽的總體勝利。系統(tǒng)的要素不變，采用策略不同，總體效果不同。該思想至今仍然在用，如博弈理論；體育比賽中的團(tuán)體賽等。頭等馬（田）中等馬（田）下等馬（田）頭等馬（齊）中等馬（齊）下等馬（齊）1.1系統(tǒng)思想的回顧—源遠(yuǎn)流長（4）都江堰工程的啟示戰(zhàn)國時期（公元前250年前后），秦國的李冰父子主持修建的四川都江堰水利工程，將分洪、引水和排沙等多種需求結(jié)合在一起進(jìn)行考慮，使各部分組成一個整體，實(shí)現(xiàn)了防洪、灌溉、行舟、漂木等多種功能。魚嘴岷江分水工程、飛沙堰分洪排沙工程、寶瓶口引水工程系統(tǒng)的思想：整體考慮綜合尋優(yōu)1.1系統(tǒng)思想的回顧系統(tǒng)思想歷史回顧1源遠(yuǎn)流長2突然崛起3迅速擴(kuò)張4返璞歸真1.1系統(tǒng)思想的回顧—突然崛起（1）大體上形成于上世紀(jì)50、60年代：經(jīng)典成功案例（美國）阿波羅登月計(jì)劃北極星導(dǎo)彈核潛艇計(jì)劃計(jì)算機(jī)＋客觀需求關(guān)鍵原因1.1系統(tǒng)思想的回顧—突然崛起（2）

阿波羅登月計(jì)劃工程涉及三百多萬個部件、兩萬多個企業(yè)、120個大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)，耗資244億美元，持續(xù)11年。整個工程在計(jì)劃進(jìn)度、質(zhì)量檢驗(yàn)、可靠性評價和管理過程等方面都采用了系統(tǒng)工程方法，創(chuàng)造了“計(jì)劃評審技術(shù)(PERT)”和“圖解評審技術(shù)(GERT)”，實(shí)現(xiàn)了時間進(jìn)度、質(zhì)量技術(shù)與經(jīng)費(fèi)管理三者的統(tǒng)一，如期完成總體目標(biāo)。阿波羅登月計(jì)劃1.1系統(tǒng)思想的回顧—突然崛起（3）阿波羅登月計(jì)劃1.1系統(tǒng)思想的回顧系統(tǒng)思想歷史回顧1源遠(yuǎn)流長2突然崛起3迅速擴(kuò)張4返璞歸真1.1系統(tǒng)思想的回顧—迅速擴(kuò)張（1）問題明確、規(guī)模巨大、遞階結(jié)構(gòu)經(jīng)典案例的特點(diǎn)：大系統(tǒng)子系統(tǒng)……子系統(tǒng)…子系統(tǒng)子系統(tǒng)子系統(tǒng)…子系統(tǒng)…非常適合處理這類問題1.1系統(tǒng)思想的回顧—迅速擴(kuò)張（2）發(fā)展一般性的處理大系統(tǒng)問題的方法基本方法：分解協(xié)調(diào)大系統(tǒng)子系統(tǒng)……子系統(tǒng)子系統(tǒng)狀態(tài)變量大系統(tǒng)協(xié)調(diào)變量各子系統(tǒng)求解過程受協(xié)調(diào)變量影響，大系統(tǒng)調(diào)節(jié)協(xié)調(diào)變量實(shí)現(xiàn)自己目標(biāo)。缺點(diǎn)：針對特殊結(jié)構(gòu)有效，很難成為一般性方法！1.1系統(tǒng)思想的回顧—迅速擴(kuò)張（3）系統(tǒng)中包括有主觀意志的人用大系統(tǒng)方法處理社會經(jīng)濟(jì)問題時遇到新問題：基本手段：在一些合理的假設(shè)下建立社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，包括人的行為方式在內(nèi)的數(shù)學(xué)模型，一旦建立了這種模型，就可以直接應(yīng)用處理工程系統(tǒng)的方法，甚至發(fā)展決策支持系統(tǒng)代替人做決策。局限性：假設(shè)合理與模型實(shí)用存在嚴(yán)重矛盾！1.1系統(tǒng)思想的回顧—迅速擴(kuò)張（4）80年代掀起高潮廣泛用于制定社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃上世紀(jì)50、60年代開始國防科研機(jī)構(gòu)和大規(guī)模項(xiàng)目廣泛應(yīng)用中國的發(fā)展運(yùn)籌學(xué)理論方法和應(yīng)用研究本質(zhì)上是用集中控制方法處理社會經(jīng)濟(jì)問題！1.1系統(tǒng)思想的回顧—迅速擴(kuò)張（5）載人航天是一項(xiàng)龐大的系統(tǒng)工程，包括：載人飛船、運(yùn)載火箭、航天員、測控通信網(wǎng)、發(fā)射場、著陸場以及有效載荷等7個分系統(tǒng)。其中火箭又包含：箭體結(jié)構(gòu)、動力裝置、控制、推進(jìn)劑利用、故障檢測處理、逃逸救生、遙測、外測安全、地面設(shè)備和附加系統(tǒng)共10個分系統(tǒng)。載人航天是中國航天史上的第2個里程碑。中國的成功范例——載人航天工程1.1系統(tǒng)思想的回顧系統(tǒng)思想歷史回顧1源遠(yuǎn)流長2突然崛起3迅速擴(kuò)張4返璞歸真1.1系統(tǒng)思想的回顧—返璞歸真上世紀(jì)90年代以來系統(tǒng)工程的名稱提的越來越少系統(tǒng)工程的方法用的越來越多根本原因：信息處理能力和計(jì)算能力迅速發(fā)展導(dǎo)致定量處理問題的能力不斷增強(qiáng)交通、地理、制造、金融、服務(wù)、…1.1系統(tǒng)思想的回顧—匯總（1）類別實(shí)例內(nèi)容對系統(tǒng)論的主要貢獻(xiàn)中國古代文化的系統(tǒng)思想《易經(jīng)》陰陽八卦用獨(dú)特的爻卦、陰陽體系表征世間萬物并解釋世界1.世間萬物由要素組成，要素之間存在相互聯(lián)系；

2.要素的不同組合、不同結(jié)構(gòu)可以形成世間萬物；

3.將陰陽平衡思想應(yīng)用于醫(yī)學(xué)，成功地分析了人的生理系統(tǒng)，發(fā)展了中國醫(yī)學(xué)；

4.根據(jù)對軍事對弈中敵我彼此關(guān)系的分析，提出的對策直接貢獻(xiàn)給了系統(tǒng)科學(xué)中的對策理論。陰陽五行《皇帝內(nèi)經(jīng)》1.將陰陽與五行結(jié)合，并用此表征萬物；2.把人作為一個完整的復(fù)雜，利用陰陽平衡、天人相應(yīng)原理解釋人體生理現(xiàn)象；3.提出對人的疾病要辨證施治，是傳統(tǒng)中醫(yī)中藥學(xué)發(fā)展的理論基礎(chǔ)。諸子百家著名系統(tǒng)工程案例對軍事、自然、社會等現(xiàn)象進(jìn)行論爭，形成了中國獨(dú)有的軍事（《孫子兵法》）、自然科學(xué)（日晷）、道德和社會倫理（儒家等）體系，并將其應(yīng)用于具體的工程項(xiàng)目（都江堰等）1.1系統(tǒng)思想的回顧—匯總（2）類別實(shí)例內(nèi)容對系統(tǒng)論的主要貢獻(xiàn)古希臘哲學(xué)中的系統(tǒng)思想泰勒斯認(rèn)為水是萬物之源萬物均來自水1.提出了各種對宇宙的組成的假設(shè)；

2.利用數(shù)學(xué)來描述要素之間的關(guān)系；

3.發(fā)展了一系列科學(xué)的研究方法；

5.極大地發(fā)展了自然科學(xué)、社會科學(xué)和人類倫理科學(xué)；

4.發(fā)明了一系列自然、社會和人類的規(guī)律；

6.在系統(tǒng)的要素、要素之間的關(guān)系、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)的功能、系統(tǒng)的演化等方面具有豐富而深刻的研究成果。阿那克西曼德的自然系統(tǒng)世界由水、空氣、土和火四個元素組成赫拉克利特的自然系統(tǒng)1.宇宙由火組成；2.提出“一切皆流，一切皆變”、“人不能兩次走進(jìn)同一條河流”。畢達(dá)哥拉斯的宇宙系統(tǒng)1.數(shù)的單位或者分立的微粒是宇宙的基礎(chǔ)；2.數(shù)為宇宙提供了一個概念的模型，數(shù)量和形狀決定一切自然物體的形式；3.天體運(yùn)動必須是均勻的圓周運(yùn)動。德謨克利特的原子論宇宙萬物都由原子組成蘇格拉底的提問法1.認(rèn)為哲學(xué)家的主要任務(wù)是治理人和社會，而不是理解和控制自然；2.用提問法研究倫理。柏拉圖的宇宙觀1.系統(tǒng)地發(fā)展了辯證法；2.宇宙最初由兩個三角形發(fā)展而來。亞里斯多德的三段論和整體論1.創(chuàng)造了形式邏輯，系統(tǒng)研究了思維規(guī)律；2.提出了三段論和整體論；3.提出運(yùn)行的天體是物質(zhì)實(shí)體。1.1系統(tǒng)思想的回顧—匯總（3）類別實(shí)例內(nèi)容對系統(tǒng)論的主要貢獻(xiàn)近現(xiàn)代西方自然科學(xué)的系統(tǒng)思想哥白尼的《天體運(yùn)行論》1.對復(fù)雜的天體系統(tǒng)有深刻研究；1.研究的深入導(dǎo)致了自然科學(xué)分子的發(fā)展，自然科學(xué)的整體得到了專業(yè)化細(xì)分；

2.取得了人類對自然系統(tǒng)的組成、要素關(guān)系、運(yùn)行規(guī)律等方面認(rèn)識的突破性成果；

3.發(fā)展和完善了科學(xué)的方法論。2.提出日心說。培根的《新工具論》1.對科學(xué)研究方法有獨(dú)到研究；2.提出定性—?dú)w納推理的研究方法。笛卡爾的《方法論》《解析幾何學(xué)》1.將幾何學(xué)代數(shù)化，創(chuàng)立了解析幾何；2.提出了數(shù)學(xué)—演繹的研究方法；3.提出了質(zhì)量、時間、空間三個基本量綱；4.提出“我思固我在”。馬克思的系統(tǒng)思想1.提出了辯證法和唯物主義；2.提出了辯證法三個規(guī)律。反映系統(tǒng)思想的其他科學(xué)成果1.取得了人類歷史上一系列最重大的科學(xué)發(fā)明；2.創(chuàng)立了物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)等自然科學(xué)及其分支；3.豐富了數(shù)學(xué)、天文學(xué)、哲學(xué)理論。1.1系統(tǒng)思想的回顧—匯總（4）類別實(shí)例內(nèi)容對系統(tǒng)論的主要貢獻(xiàn)經(jīng)濟(jì)學(xué)的系統(tǒng)思想色諾芬尼對蘇格拉底經(jīng)濟(jì)思想的分析最早研究了了財富、分工、價格、供求、貨幣等概念及其相互關(guān)系。1.將自然科學(xué)的研究方法應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)學(xué)領(lǐng)域，促進(jìn)了人們對經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)內(nèi)的組成要素、要素之間的關(guān)系、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)律的認(rèn)識；

2.將這些成果應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)工作，促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)本身的發(fā)展。柏拉圖的《理想國》研究了分工、等級、公有財產(chǎn)等概念及其之間的相互聯(lián)系，并提出《理想國》的設(shè)想。亞里士多德的價值形式分析最早分析了商品的價值。威廉·配第的鐘表分析對鐘表的加工過程進(jìn)行詳細(xì)分析，揭示了一般生產(chǎn)過程的秘密?？蔚摹督?jīng)濟(jì)表》提出了《經(jīng)濟(jì)表》。薩繆爾森的《經(jīng)濟(jì)學(xué)》建立了完整的《經(jīng)濟(jì)學(xué)》體系。曼昆的《經(jīng)濟(jì)學(xué)原理》用嶄新的體系講述《經(jīng)濟(jì)學(xué)原理》。1.1系統(tǒng)思想的回顧—匯總（5）類別實(shí)例內(nèi)容對系統(tǒng)論的主要貢獻(xiàn)管理學(xué)及管理工程實(shí)踐的系統(tǒng)思想埃及金字塔修建中的謎公元前27世紀(jì)，沒有采掘機(jī)械，沒有裝卸和運(yùn)輸工具，古埃及人建造了巨大的金字塔。1.將管理對象、管理過程作為一個整體進(jìn)行研究，促進(jìn)了人們對管理系統(tǒng)內(nèi)組成要素、要素之間關(guān)系的認(rèn)識；

2.將理論應(yīng)用于管理工程實(shí)踐，創(chuàng)造了人類奇跡；

3.系統(tǒng)論及相關(guān)理論直接出現(xiàn)。中國長城是如何修建的?近3000年前，中國人花2000多年時間修筑了總長度達(dá)50000多公里的長城。中國都江堰水利樞紐工程2500多年前，李冰父子在成都修建了包含魚嘴、飛沙堰和寶瓶口三個主要工程的都江堰水利樞紐工程。管理學(xué)理論中的系統(tǒng)思想1.泰羅根據(jù)“動作研究”的結(jié)果發(fā)明了“泰羅制”；2.法約爾提出了管理5要素；3.巴拉德第一次明確定義了“管理系統(tǒng)”概念；4.系統(tǒng)論、信息論、控制論、協(xié)同論、耗散結(jié)構(gòu)正式提出。主要內(nèi)容系統(tǒng)思想的歷史回顧1.1從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程1.2錢學(xué)森與系統(tǒng)工程1.3系統(tǒng)工程的內(nèi)容與特點(diǎn)1.6系統(tǒng)工程的研究對象1.5系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展1.4什么是系統(tǒng)工程？1從環(huán)境保護(hù)談系統(tǒng)工程2從人體營養(yǎng)學(xué)談系統(tǒng)工程3從人機(jī)安全工程談系統(tǒng)工程1.2從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程1.2從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程—環(huán)境保護(hù)（1）例1：從滅四害談生物的益與害四害而且應(yīng)該說，蒼蠅、蚊子、老鼠之所以多到不利于人類生存，也是人類造成的。正是由于人類濫墾、濫獵、濫施農(nóng)藥，消滅了這些動物的天地，才造成他們的惡性發(fā)展。但假如有朝一日蒼蠅、蚊子、老鼠處于瀕危狀態(tài)，我們也應(yīng)該保護(hù)他們。把生物分成益與害，這只是對人而言。即使只從這個角度出發(fā)，也很難說清每一種生物的益與害。有人問，蒼蠅、蚊子、老鼠要不要保護(hù)？答：這些動物很多，不用保護(hù)，而且應(yīng)該控制，但也不能滅絕。如果滅絕了，那么以其為食的其他動物也無法生存，最終就會影響到自然生態(tài)和人類自己。1.2從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程—環(huán)境保護(hù)（2）例1：對生物益與害的認(rèn)識醫(yī)學(xué)家用猴子的腎臟培育出小兒麻痹疫苗，使億萬兒童避免了夭折或終身殘疾之苦，我們認(rèn)為猴子對人類有益。我們通常認(rèn)為野生稻沒有用處，但袁隆平科研小組1970年在海南島發(fā)現(xiàn)了幾株雄性不育野生稻，實(shí)現(xiàn)了水稻雜交的歷史性突破，被人尊稱為中華民族的第五大發(fā)明，從這個角度看，野生稻對人類也是有益的。猴子野生稻1.2從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程—環(huán)境保護(hù)（3）人類對生物的認(rèn)識僅僅是“滄海一粟”，如果只是根據(jù)我們有限的認(rèn)識，而采取短視的行為，勢必會帶來生態(tài)災(zāi)難。再比如白蟻：白蟻白蟻：人居環(huán)境中的白蟻確實(shí)應(yīng)該應(yīng)該消滅，但森林中的白蟻在處理殘木病樹、轉(zhuǎn)換物質(zhì)能量方面有著不可替代的作用，它們和許多獸類、鳥類、昆蟲及微生物一起，清理大自然的垃圾，促進(jìn)了大自然的良性循環(huán)。而且自然環(huán)境中的白蟻不會象人居環(huán)境中的白蟻那樣爆發(fā)繁殖，因?yàn)橛惺诚伀F、鳥類以其為食，有食物、氣候等因素控制它的數(shù)量。生物和生物之間，總處在一種生態(tài)平衡狀態(tài)之中。正是由于人類不尊重自然，濫砍濫伐，毀壞森林生態(tài)系統(tǒng)，破壞這種平衡，才會造成這種病蟲害的惡性爆發(fā)。1.2從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程—環(huán)境保護(hù)（4）1986年9月，環(huán)保專家唐錫陽在內(nèi)蒙古白音敖包自然保護(hù)區(qū)親眼目睹，一片珍貴的特有的沙地云杉在遭遇無情砍伐，加之一場火災(zāi)之后，緊接著又遭遇到一場病蟲害的浩劫。

白音敖包國家級自然保護(hù)區(qū)。主要保護(hù)對象是沙地云杉林生態(tài)系統(tǒng)。例2：對生態(tài)系統(tǒng)的認(rèn)識1.2從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程—環(huán)境保護(hù)（5）例3：從武松打虎談人類活動與生物滅絕最近有人不談今事，卻談宋朝，提出這樣的問題：宋朝的老虎吃人對不對？武松打虎該不該？其實(shí)從動物行為學(xué)來觀察，老虎能吃人，但不主動攻擊人，只有在受到攻擊，或?yàn)榱吮Ｗo(hù)幼崽，或者呈病態(tài)時，才會傷人。也有個別地區(qū)的老虎一旦吃過人，就形成了習(xí)慣而多次吃人，孟加拉國就有過多次記錄。但總的來說，老虎吃人是被夸張了。而人吃老虎，卻是千真萬確的。1.2從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程—環(huán)境保護(hù)（6）人類如何對付老虎？我們吃老虎肉，穿老虎皮，用老虎的骨頭入藥。老虎吃人與人吃老虎相比，可以忽略不計(jì)。人類不僅用棍棒、弓箭、獵槍、毒餌、陷阱等手段，甚至還采用了斬盡殺絕的辦法，那就是截斷老虎的食物鏈，破壞老虎的棲息環(huán)境。人是老虎的唯一天敵，是老虎瀕危的罪魁禍?zhǔn)住?.2從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程—環(huán)境保護(hù)（7）許多虎種瀕臨滅絕自從1900年斯文·赫定在羅布泊發(fā)現(xiàn)古樓蘭廢墟和新疆虎并向世界發(fā)布之后，新疆虎和樓蘭一樣受到世人矚目。1979年在印度召開的保護(hù)老虎的國際會議上宣布，作為里?；⒎种У男陆⒁延?916年滅絕。80年代，小興安嶺的虎消失，90年代初長白山地區(qū)的虎消失，至90年代末124萬km2的東北虎的分布區(qū)只剩下東部山區(qū)一隅，僅有殘留的10多頭只東北虎在活動！新疆虎復(fù)原圖20世紀(jì)90年代初，調(diào)查估計(jì)華南虎野外個體僅存20只左右。1996年，華南虎被國際自然保護(hù)聯(lián)盟列為極度瀕危的十大物種之一。非洲華南虎野生東北虎腳印1.2從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程—環(huán)境保護(hù)（8）例4：印度洋海嘯的啟示2004.12.26發(fā)生的印度洋海嘯，造成29.6萬人遇難，數(shù)百萬人無家可歸。紅樹林的重要生態(tài)效益之一是防風(fēng)消浪、促淤保灘、固岸護(hù)堤、凈化海水和空氣。盤根錯節(jié)的發(fā)達(dá)根系能有效地滯留陸地來沙，減少近岸海域的含沙量；茂密高大的枝體能有效抵御風(fēng)浪襲擊。紅樹林印度洋海嘯的啟示：天然海岸衛(wèi)士1986年廣西沿海發(fā)生了百年未遇的特大風(fēng)暴潮，合浦縣398公里長海堤被海浪沖跨294公里，但凡是堤外分布有紅樹林的地方，海堤就不易沖跨，經(jīng)濟(jì)損失就小。許多群眾從切身利益中感受到紅樹林是他們的“保護(hù)神”。1958年8月23日，12級臺風(fēng)由正面向廈門沿海登陸，幾乎吞沒了整個沿海地區(qū)。但在離廈門不遠(yuǎn)的龍?？h角尾鄉(xiāng)海灘上，因生長著高大茂密的紅樹林，結(jié)果該地區(qū)的堤岸安然無恙，農(nóng)田村舍損失甚微。廣東曾有50多萬畝天然紅樹林，而現(xiàn)在僅存不到10萬畝。廣西原有紅樹林22387公頃，到1993年僅剩5654公頃。1998年龍海市政府圍墾460公頃，危及33多公頃紅樹林。廈門西海域80年代仍有成片紅樹林，隨著圍海造地的不斷擴(kuò)大而消失。從人體營養(yǎng)科學(xué)談系統(tǒng)工程1.2從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程—環(huán)境保護(hù)（9）什么是系統(tǒng)工程？1從環(huán)境保護(hù)談系統(tǒng)工程2從人體營養(yǎng)科學(xué)談系統(tǒng)工程3從人機(jī)安全工程談系統(tǒng)工程1.2從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程1.2從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程—人體營養(yǎng)科學(xué)（1）中國人碗里缺什么？目前，農(nóng)民由溫飽轉(zhuǎn)入小康，市民由小康轉(zhuǎn)入富裕，這種情況下，我國還存在營養(yǎng)問題嗎？中國居民營養(yǎng)與健康狀況調(diào)查：第1次：1959年第2次：1979年第3次：1991年第4次：2002年第5次：2010年1.2從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程—人體營養(yǎng)科學(xué)（2）第4次中國居民營養(yǎng)與健康狀況調(diào)查部分結(jié)果：（1）城市居民油脂消費(fèi)過高1.2從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程—人體營養(yǎng)科學(xué)（3）（2）缺鈣現(xiàn)象普遍存在1.2從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程—人體營養(yǎng)科學(xué)（4）（3）嬰幼兒、老人、育齡婦女營養(yǎng)性貧血突出1.2從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程—人體營養(yǎng)科學(xué)（5）（4）微量營養(yǎng)素和常量元素嚴(yán)重缺乏*其中城市不升反降，農(nóng)村略增**RDA－推薦日供給量1.2從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程—人體營養(yǎng)科學(xué)（6）（5）營養(yǎng)相關(guān)非感染性疾病人數(shù)快速上升（18歲以上）1.2從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程—人體營養(yǎng)科學(xué)（7）（6）兩類營養(yǎng)不良并存

營養(yǎng)攝入不足（城市中也有不足）營養(yǎng)攝入失衡（農(nóng)村中也有失衡）1.2從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程—人體營養(yǎng)科學(xué)（8）營養(yǎng)均衡要求：維生素A得到維生素B的保護(hù)，維生素A防止維生素C的氧化。維生素B群、D、E、及鈣、磷、鋅要成一定比例。維生素B1、B2、B3必須符合1：1：1的比例。維生素B3與C要成比例。磷過量，鈣會被損耗。銅過量，鋅會損失。鐵促進(jìn)維生素B族的代謝。鋅要與維生素B6一起增加攝入量為佳。1.2從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程—人體營養(yǎng)科學(xué)（9）“國民營養(yǎng)改善條例”動態(tài)2005.01《現(xiàn)代快報》：中國要專門為“吃飯”立法－我國第一部“國民營養(yǎng)條例已進(jìn)入專家分組討論階段。條例將于今年3月完成起草工作，5月遞交衛(wèi)生部，年底等待國務(wù)院的審批。條例出臺后，所有的幼兒園和學(xué)校都要配備專業(yè)營養(yǎng)師。2006.11衛(wèi)生部網(wǎng)站：2006年啟動了《國民營養(yǎng)改善條例》起草和相應(yīng)調(diào)查論證工作；提出了改善中國居民營養(yǎng)與健康狀況的建議2007.01衛(wèi)生部網(wǎng)站：繼續(xù)完善《國民營養(yǎng)改善條例（草案）》2012.10啟動第五次全國居民營養(yǎng)與健康狀況調(diào)查什么是系統(tǒng)工程？1從環(huán)境保護(hù)談系統(tǒng)工程2從人體營養(yǎng)科學(xué)談系統(tǒng)工程3從人機(jī)安全工程談系統(tǒng)工程1.2從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程1.2從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程—人機(jī)安全工程（1）人類社會發(fā)展的歷史就是一部人、機(jī)（包括工具、機(jī)器、計(jì)算機(jī)、系統(tǒng)及技術(shù)）、環(huán)境三大要素相互關(guān)聯(lián)、相互制約、相互促進(jìn)的歷史。人－機(jī)－環(huán)境系統(tǒng)是在錢學(xué)森先生親自指導(dǎo)下首次提出的一個新概念。人—機(jī)—環(huán)境系統(tǒng)

人－機(jī)關(guān)系通常可分為靜態(tài)人－機(jī)關(guān)系與動態(tài)人－機(jī)關(guān)系兩大方面。靜態(tài)人－機(jī)關(guān)系主要研究人、機(jī)之間的空間關(guān)系。動態(tài)人－機(jī)關(guān)系主要研究人、機(jī)之間的功能關(guān)系與信息關(guān)系（其中包括人－機(jī)界面的分析、設(shè)計(jì)與評價）。1.2從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程—人機(jī)安全工程（2）安全生產(chǎn)是我國的一項(xiàng)基本國策，是保護(hù)勞動者安全健康、保證經(jīng)濟(jì)建設(shè)持續(xù)發(fā)展的基本條件，如何保證工業(yè)安全生產(chǎn)一直是人們所關(guān)注的課題。人－機(jī)－環(huán)境系統(tǒng)工程是從系統(tǒng)的總體高度，將人、機(jī)、環(huán)境這三個要素看成一個相互作用、相互依賴的復(fù)雜系統(tǒng)，并用系統(tǒng)工程方法使系統(tǒng)處于最優(yōu)的工作狀態(tài)。研究事故的致因理論，抽象出事故發(fā)生的模型理論以便從本質(zhì)上闡明工傷事故的因果關(guān)系，對人們認(rèn)識事故本質(zhì)、提高人機(jī)系統(tǒng)的安全性十分必要。1.2從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程—人機(jī)安全工程（3）事故發(fā)生的層次順序圖多因致果型

因果連鎖型

集中連鎖復(fù)合型1.2從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程—人機(jī)安全工程（4）

多米諾骨牌事故模型：海因里希用多米諾骨牌來形象地描述事故因果的連鎖關(guān)系。他認(rèn)為，傷亡事故的發(fā)生是一連串事件按一定順序互為因果依次發(fā)生的結(jié)果。這些事件就好像五塊平行擺放的骨牌，第一塊倒下后將引起后面的骨牌連鎖式地倒下。雖然海因里希把事故致因的事件鏈假設(shè)的過于簡單與絕對化了，然而他的事故因果連鎖理論促進(jìn)了事故致因理論的發(fā)展，成為事故研究科學(xué)化的先導(dǎo)，具有重要的歷史地位。1.2從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程—人機(jī)安全工程（5）軌跡交叉理論模型：軌跡交叉理論的基本思想是：傷害事故是由許多相互聯(lián)系的事件順序發(fā)展的結(jié)果。當(dāng)人的不安全行為和物的不安全狀態(tài)在各自發(fā)展過程時，如果在一定的時間和空間上兩者發(fā)生了接觸（或交叉），于是，導(dǎo)致能量轉(zhuǎn)移到人體，便發(fā)生了傷害事故。1.2從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程—人機(jī)安全工程（6）瑟利模型：主要內(nèi)容系統(tǒng)思想的歷史回顧1.1從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程1.2錢學(xué)森與系統(tǒng)工程1.3系統(tǒng)工程的內(nèi)容與特點(diǎn)1.6系統(tǒng)工程的研究對象1.5系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展1.41.3錢學(xué)森與系統(tǒng)工程錢學(xué)森中國力學(xué)學(xué)會、中國自動化學(xué)會、中國宇航學(xué)會、中國系統(tǒng)工程學(xué)會名譽(yù)理事長，中國科學(xué)院學(xué)部主席團(tuán)名譽(yù)主席，中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會名譽(yù)主席。曾任國防科學(xué)技術(shù)委員會副主任和中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會主席。在應(yīng)用力學(xué)、工程控制論、系統(tǒng)工程等多領(lǐng)域取得出色研究成果，在中國航天事業(yè)的創(chuàng)建與發(fā)展等方面作出了卓越貢獻(xiàn)。1999年獲“兩彈一星功勛獎?wù)隆薄?957年選聘為中國科學(xué)院院士（學(xué)部委員）。1.3錢學(xué)森與系統(tǒng)工程中國航天之父感動中國2008年度人物感動中國推選委員會大千宇宙浩瀚長空，全納入赤子心胸。驚世兩彈沖宵一星，盡凝鑄中華豪情，霜鬢不墜青云志。壽至期頤回首望去，只付默默一笑中。錢學(xué)森先生引入“不太可靠的元件通過冗余技術(shù)可以組成可靠的系統(tǒng)”的思想，開創(chuàng)了中國的航天領(lǐng)域研究，是中國導(dǎo)彈航天技術(shù)躋身世界前沿。錢學(xué)森錢學(xué)森與系統(tǒng)工程1錢學(xué)森系統(tǒng)科學(xué)思想文庫2錢學(xué)森系統(tǒng)科學(xué)文選舉例3錢學(xué)森論系統(tǒng)工程的主要內(nèi)容1.3錢學(xué)森與系統(tǒng)工程4錢學(xué)森論系統(tǒng)工程的地位上海交通大學(xué)出版社2007.11.3錢學(xué)森與系統(tǒng)工程—錢學(xué)森系統(tǒng)科學(xué)思想文庫（1）上海交通大學(xué)出版社2007.11.3錢學(xué)森與系統(tǒng)工程—錢學(xué)森系統(tǒng)科學(xué)思想文庫（2）1.3錢學(xué)森與系統(tǒng)工程—錢學(xué)森系統(tǒng)科學(xué)思想文庫（3）上海交通大學(xué)出版社2007.11.3錢學(xué)森與系統(tǒng)工程—錢學(xué)森系統(tǒng)科學(xué)思想文庫（4）上海交通大學(xué)出版社2007.1錢學(xué)森與系統(tǒng)工程1錢學(xué)森系統(tǒng)科學(xué)思想文庫2錢學(xué)森系統(tǒng)科學(xué)文選舉例3錢學(xué)森論系統(tǒng)工程的主要內(nèi)容1.3錢學(xué)森與系統(tǒng)工程4錢學(xué)森論系統(tǒng)工程的地位1.3錢學(xué)森與系統(tǒng)工程—錢學(xué)森系統(tǒng)科學(xué)文選舉例（1）1.3錢學(xué)森與系統(tǒng)工程—錢學(xué)森系統(tǒng)科學(xué)文選舉例（2）1.3錢學(xué)森與系統(tǒng)工程—錢學(xué)森系統(tǒng)科學(xué)文選舉例（3）1.3錢學(xué)森與系統(tǒng)工程—錢學(xué)森系統(tǒng)科學(xué)文選舉例（4）1.3錢學(xué)森與系統(tǒng)工程—錢學(xué)森系統(tǒng)科學(xué)文選舉例（5）錢學(xué)森與系統(tǒng)工程1錢學(xué)森系統(tǒng)科學(xué)思想文庫2錢學(xué)森系統(tǒng)科學(xué)文選舉例3錢學(xué)森論系統(tǒng)工程的主要內(nèi)容1.3錢學(xué)森與系統(tǒng)工程4錢學(xué)森論系統(tǒng)工程的地位1.3錢學(xué)森與系統(tǒng)工程—錢學(xué)森系統(tǒng)科學(xué)的主要內(nèi)容（1）（1）系統(tǒng)建模（2）系統(tǒng)仿真（3）系統(tǒng)分析（4）系統(tǒng)優(yōu)化認(rèn)識問題探尋目標(biāo)綜合方案模型化仿真分析系統(tǒng)評價N決策Y黑箱灰箱白箱創(chuàng)造性技術(shù)WhatWhyWhereWhenWhohow初步分析規(guī)范分析綜合分析錢學(xué)森與系統(tǒng)工程1錢學(xué)森系統(tǒng)科學(xué)思想文庫2錢學(xué)森系統(tǒng)科學(xué)文選舉例3錢學(xué)森論系統(tǒng)工程的主要內(nèi)容1.3錢學(xué)森與系統(tǒng)工程4錢學(xué)森論系統(tǒng)工程的地位1.3錢學(xué)森與系統(tǒng)工程—錢學(xué)森論系統(tǒng)科學(xué)的地位（1）馬克思主義哲學(xué)基礎(chǔ)科學(xué)技術(shù)科學(xué)工程技術(shù)自然科學(xué)社會科學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)系統(tǒng)科學(xué)思維科學(xué)人體科學(xué)行為科學(xué)軍事科學(xué)文藝?yán)碚撓到y(tǒng)學(xué)控制論信息論運(yùn)籌學(xué)系統(tǒng)工程主要內(nèi)容系統(tǒng)思想的歷史回顧1.1從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程1.2錢學(xué)森與系統(tǒng)工程1.3系統(tǒng)工程的內(nèi)容與特點(diǎn)1.6系統(tǒng)工程的研究對象1.5系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展1.41.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展老三論（形成于二十世紀(jì)四十年代）：①控制論②信息論③一般系統(tǒng)論新三論（形成于二十世紀(jì)七十年代）①耗散結(jié)構(gòu)理論②協(xié)同論③突變論系統(tǒng)理論1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—控制論（1）老三論1：控制論控制論是用數(shù)學(xué)工具研究控制機(jī)構(gòu)或控制系統(tǒng)運(yùn)行一般規(guī)律的科學(xué)?？刂普?控制論的產(chǎn)生與發(fā)展2控制系統(tǒng)3控制論對系統(tǒng)工程方法論的啟示1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—控制論（2）1947年由美國人維納（NorbertWiener）創(chuàng)立的控制論是一門研究系統(tǒng)的控制的學(xué)科。維納于1948年出版了《控制論》一書，他對控制論的定義是：“關(guān)于動物和機(jī)器中控制和通信的科學(xué)?！笨刂普摰陌l(fā)展已大致經(jīng)歷了三個時期：從20世紀(jì)40年代末到50年代是第一個時期，即經(jīng)典控制理論時期。在這一時期，主要的研究對象是單因素控制系統(tǒng)，即單輸入單輸出的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，重點(diǎn)是反饋控制，借以實(shí)現(xiàn)的工具是各種各樣的自動調(diào)節(jié)器、伺服機(jī)構(gòu)及其有關(guān)的電子設(shè)備，著重解決單機(jī)自動化和局部自動化問題。1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—控制論（3）控制論發(fā)展的第二個時期為60年代，即現(xiàn)代控制理論時期。這一時期，控制論的主要研究對象就成了多因素控制系統(tǒng)，研究重點(diǎn)是“最優(yōu)控制”，研究借助的工具是電子計(jì)算機(jī)。以火箭運(yùn)載的衛(wèi)星、飛船、導(dǎo)彈等的飛行為例:火箭的質(zhì)量特性要用變質(zhì)量力學(xué)來描述；控制是在遠(yuǎn)距離上實(shí)現(xiàn)的；火箭的距離、速度、加速度、飛行姿態(tài)、多級工作程序等參數(shù)都需要控制,因而是一種多輸入多輸出的多路控制；控制要求高度精確；地面系統(tǒng)復(fù)雜而龐大,控制問題復(fù)雜。一般認(rèn)為,現(xiàn)代控制理論的奠基者是匈牙利出生的美國人卡爾曼。進(jìn)入70年代以后，是大系統(tǒng)控制理論時期。在這一時期，主要研究對象是因素眾多的大系統(tǒng)，重點(diǎn)是大系統(tǒng)多級遞階控制，借助的工具是電子計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)和智能機(jī)器，應(yīng)用領(lǐng)域主要為社會系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)、管理系統(tǒng)、環(huán)境系統(tǒng)等。1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—控制論（4）1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—控制論（5）老三論1：控制論控制論是用數(shù)學(xué)工具研究控制機(jī)構(gòu)或控制系統(tǒng)運(yùn)行一般規(guī)律的科學(xué)?？刂普?控制論的產(chǎn)生與發(fā)展2控制系統(tǒng)3控制論對系統(tǒng)工程方法論的啟示控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)由施控器、受控器和控制作用的傳遞者三者組成，形成一個整體的控制功能和行為，但這又是相對于某種環(huán)境而言。因而可以把施控器、受控器和控制作用的傳遞者三個部分所組成的、相對于某種環(huán)境而具有控制功能與行為的系統(tǒng)，稱為控制系統(tǒng)。1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—控制論（6）1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—控制論（7）老三論1：控制論控制論是用數(shù)學(xué)工具研究控制機(jī)構(gòu)或控制系統(tǒng)運(yùn)行一般規(guī)律的科學(xué)?？刂普?控制論的產(chǎn)生與發(fā)展2控制系統(tǒng)3控制論對系統(tǒng)工程方法論的啟示控制論對系統(tǒng)工程方法論的啟示黑箱—灰箱—白箱法功能模擬法（如：蠅眼照相機(jī)）形式化、數(shù)量化、最優(yōu)化方法1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—控制論（8）1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—控制論（9）舉例：恒溫箱下圖是恒溫箱的人工控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。要求恒溫箱中的溫度保持恒定。為了測量恒溫箱中的溫度，安裝一個溫度計(jì)來指示恒溫箱中的溫度，這個溫度就是系統(tǒng)的輸出量，或稱被控制量。操作者始終觀察溫度計(jì)的溫度，當(dāng)小于恒溫箱給定時，就增大加熱裝置的電流；相反當(dāng)大于恒溫箱給定時，就減小電流。這樣恒溫箱就能保持給定的溫度。人在這個系統(tǒng)中有以下的作用：1．觀察恒溫箱中溫度。

2．比較恒溫箱中溫度與給定溫度的差值。

3．調(diào)節(jié)加熱電流的大小。人工控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖了解了人工控制系統(tǒng)的原理，我們只要用一些設(shè)備模仿和代替人的智能，就可以把它變成自動控制系統(tǒng)。首先用熱電偶來代替溫度計(jì)來測量溫度的值，然后用比較放大電路代替人對溫度的比較，用電機(jī)代替人手來轉(zhuǎn)動恒溫箱的電流調(diào)節(jié)裝置。只要放大電路的極性和電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向合理選擇，就可以完成自動控制恒溫箱溫度的工作。自動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖下圖所示。自動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—控制論（10）1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—信息論（1）老三論2：信息論信息論是一門研究信息傳輸和信息處理一般規(guī)律的學(xué)科。信息論1信息論的一般思想2什么是信息？3信息的度量：信息熵1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—信息論（2）信息論起源于通訊理論，是美國科學(xué)家申農(nóng)（Shannon）在1948年創(chuàng)立的。信息論的基本思想和方法完全撇開了物質(zhì)、能量等各種具體客觀形態(tài)，而把任何通訊和控制系統(tǒng)都看作是一個信息的傳輸和加工處理系統(tǒng)，把系統(tǒng)有目的運(yùn)動抽象為信息變換過程，通過系統(tǒng)內(nèi)部的信息交流使系統(tǒng)維持正常的有目的的運(yùn)動。所有系統(tǒng)，在信息論的框架中，是一個進(jìn)行信息變換和信息處理的機(jī)構(gòu)。信息論的一般思想：1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—信息論（3）信息論的一般思想：根據(jù)不同的研究內(nèi)容，把信息論分成三種不同的類型：狹義信息論：即申農(nóng)信息論。主要研究消息的信息量、信道（傳輸消息的通道）容量以及消息的編碼問題。一般信息論：主要研究通訊問題，但還包括噪聲理論、信號濾波與預(yù)測、調(diào)制、信息處理等問題。廣義信息論：不僅包括前兩項(xiàng)的研究內(nèi)容，而且包括所有與信息有關(guān)的領(lǐng)域。1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—信息論（4）老三論2：信息論信息論是一門研究信息傳輸和信息處理一般規(guī)律的學(xué)科。信息論1信息論的一般思想2什么是信息？3信息的度量：信息熵1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—信息論（5）申農(nóng)對信息的定義：不確定性的減少即：信息量是把某種不確定性趨向于確定的一種度量，信息量的大小取決于消息的不確定減少程度，不確定減少程度越大，則信息量越大；不確定減少程度小則信息量越少。消息與信息：消息是信息的攜帶者，但并非每條消息都帶有信息，或帶有同等信息量的信息。例：到會場找人消息A：某人在會場里消息B：某人在會場的偶數(shù)排顯然，對找到該人這一目的來說，消息B所含的信息量比消息A大，因?yàn)橄更容易減少不確定性。例：氣象預(yù)報甲乙“甲地晴”比“乙地晴”的不確定性來的小某一事物狀態(tài)出現(xiàn)的概率越小，其不確定性越大。某一事物狀態(tài)出現(xiàn)的概率接近于1,即預(yù)料中肯定會出現(xiàn)的事件，那它的不確定性就接近于零。1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—信息論（6）1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—信息論（7）老三論2：信息論信息論是一門研究信息傳輸和信息處理一般規(guī)律的學(xué)科。信息論1信息論的一般思想2什么是信息？3信息的度量：信息熵1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—信息論（8）信息的度量――信息熵設(shè)描述某一事件的消息源可能發(fā)出的消息分為：x=(x１,x２…xn)而各可能消息是否會發(fā)出的概率為p１,p２,…pn，并滿足歸一性條件：p１＋p２＋…＋pn＝1按以上概率從消息源中隨機(jī)地發(fā)送消息，形成一個消息序列。1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—信息論（9）定義一：若某事件出現(xiàn)概率為p，則這一事件所具有的信息量為：

定義二：可能消息集合X的整體平均信息量稱為信息熵，簡稱為熵。公式為：1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—一般系統(tǒng)論（1）老三論3：一般系統(tǒng)論一般系統(tǒng)論1一般系統(tǒng)論的產(chǎn)生2一般系統(tǒng)論的基本觀點(diǎn)3對系統(tǒng)方法論的啟發(fā)一般系統(tǒng)論的產(chǎn)生：背景：本世紀(jì)初，物理學(xué)、力學(xué)、化學(xué)等已得到深入發(fā)展、學(xué)科體系已趨于完整。生物學(xué)：仍處于一種想象，試驗(yàn)的階段。例如，生命的起源、生命的本質(zhì)等問題，就存在兩種激烈爭論的觀點(diǎn)：機(jī)械論與活力論。機(jī)械論：認(rèn)為生物體應(yīng)像機(jī)械體一樣服從物理學(xué)、化學(xué)所闡明的各種規(guī)律，也就是說，把生命問題簡化為物理和化學(xué)問題，純粹用物理原因和化學(xué)原因來說明一切生命的生理現(xiàn)象和心理過程。所以無法說明生命體的統(tǒng)一性?；盍φ摚赫J(rèn)為不能把生命現(xiàn)象簡單地歸結(jié)為物理與化學(xué)過程，但卻用“超自然的活力”來解釋生命現(xiàn)象，認(rèn)為有機(jī)界和無機(jī)界之間有一道不可逾越的鴻溝，支配生物體的是一種超物質(zhì)力量。1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—一般系統(tǒng)論（2）美藉奧地利生物理論專家貝塔朗菲等人不滿于機(jī)械論和活力論的解釋，提出有有機(jī)體概念，強(qiáng)調(diào)要從整體關(guān)聯(lián)角度看問題。后來，“有機(jī)體”概念被進(jìn)一步發(fā)展為“一般系統(tǒng)論”?，F(xiàn)代系統(tǒng)論的發(fā)展有兩個主要線索：一個是從研究生物有機(jī)體角度產(chǎn)生的一般系統(tǒng)論，另一個是從研究技術(shù)工程及勞動管理角度產(chǎn)生的系統(tǒng)工程學(xué)。1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—一般系統(tǒng)論（3）1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—一般系統(tǒng)論（4）老三論3：一般系統(tǒng)論1一般系統(tǒng)論的產(chǎn)生2一般系統(tǒng)論的基本觀點(diǎn)3對系統(tǒng)方法論的啟發(fā)一般系統(tǒng)論1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—一般系統(tǒng)論（5）一般系統(tǒng)論的基本觀點(diǎn)系統(tǒng)的整體性系統(tǒng)的開放性系統(tǒng)的動態(tài)相關(guān)性系統(tǒng)的多級遞階性系統(tǒng)的有序性1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—新三論（1）新三論1耗散結(jié)構(gòu)理論2協(xié)同學(xué)3突變論新三論新三論1：耗散結(jié)構(gòu)理論。1969年，比利時統(tǒng)計(jì)物理學(xué)家普利高津研究遠(yuǎn)離平衡態(tài)的開放系統(tǒng)從無序到有序的演化規(guī)律的一種理論。新三論2：協(xié)同學(xué)。70年代初，聯(lián)邦德國理論物理學(xué)家哈肯研究協(xié)同系統(tǒng)從無序到有序的演化規(guī)律的新興綜合性學(xué)科新三論3：突變論。60年代末，法國數(shù)學(xué)家托姆研究不連續(xù)現(xiàn)象的一個新興數(shù)學(xué)分支，也是一般形態(tài)學(xué)的一種理論，能為自然界中形態(tài)的發(fā)生和演化提供數(shù)學(xué)模型。1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—新三論（2）補(bǔ)充知識點(diǎn)：運(yùn)籌學(xué)與系統(tǒng)工程運(yùn)籌學(xué)運(yùn)籌學(xué)是用數(shù)學(xué)方法研究系統(tǒng)最優(yōu)化問題的學(xué)科，運(yùn)籌學(xué)著重于發(fā)揮現(xiàn)有系統(tǒng)的效能，通過建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，求出合理運(yùn)用人力、物力和財力的最優(yōu)方案。應(yīng)用運(yùn)籌學(xué)處理問題的一般步驟：1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—運(yùn)籌學(xué)（1）運(yùn)籌學(xué)與系統(tǒng)工程運(yùn)籌學(xué)和系統(tǒng)工程可以看作是屬于一個領(lǐng)域中的兩個姐妹學(xué)科，都是系統(tǒng)思想方法定量化的實(shí)際應(yīng)用研究。運(yùn)籌學(xué)發(fā)展成為一個專門的數(shù)學(xué)分支，由數(shù)學(xué)家進(jìn)行專門研究，并為系統(tǒng)工程提供最重要的方法和理論基礎(chǔ)。運(yùn)籌學(xué)的目的：增加現(xiàn)有系統(tǒng)效率的分析工作，通常涉及現(xiàn)已存在系統(tǒng)的運(yùn)營情況，如工廠、市場等系統(tǒng)；以專業(yè)技術(shù)為導(dǎo)向，分析程序由下而上（戰(zhàn)術(shù)）。系統(tǒng)工程：對若干可供選擇的執(zhí)行特定任務(wù)的系統(tǒng)方案進(jìn)行選擇比較；以問題狀況為導(dǎo)向，分析程序由上而下（戰(zhàn)略）。1.4系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展—運(yùn)籌學(xué)（2）主要內(nèi)容系統(tǒng)思想的歷史回顧1.1從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程1.2錢學(xué)森與系統(tǒng)工程1.3系統(tǒng)工程的內(nèi)容與特點(diǎn)1.6系統(tǒng)工程的研究對象1.5系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展1.4什么是系統(tǒng)？1系統(tǒng)的概念2系統(tǒng)的特征3系統(tǒng)的類型1.5系統(tǒng)工程的研究對象1.5系統(tǒng)工程的研究對象—系統(tǒng)的概念（1）什么是系統(tǒng)？系統(tǒng)是由具有一定功能的要素所組成，而各要素之間存在著相互支持或相互制約的邏輯關(guān)系。要素邏輯關(guān)系要素要素系統(tǒng)必須具備的三個基本條件：兩個及以上要素組成；要素之間存在著有機(jī)聯(lián)系；任何系統(tǒng)都有特定的功能與結(jié)構(gòu)。1.5系統(tǒng)工程的研究對象—系統(tǒng)的概念（2）

S1

S2

S4

S3

系統(tǒng)輸入

系統(tǒng)輸出

S1，S2，S3，S4——系統(tǒng)部件

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)周界

系統(tǒng)環(huán)境

系統(tǒng)的基本概念圖1.5系統(tǒng)工程的研究對象—系統(tǒng)的概念（3）建造一幢房屋，總是有其特殊的功能即一定的目的。像建醫(yī)院，就是用來治病救人，救死扶傷；建商店，就是用來出售商品，搞活流通，繁榮市場，發(fā)展經(jīng)濟(jì)；建學(xué)校則是為了教書育人，培養(yǎng)人才；建住宅，是為了給人們的生活、學(xué)習(xí)提供一個寧靜、溫馨的環(huán)境??盡管醫(yī)院、商店、學(xué)校、住宅都是房屋建筑，但由于它們的功能作用不同，其系統(tǒng)內(nèi)部元素之間的聯(lián)系也就不同。在建筑房屋時就必須依據(jù)這個“系統(tǒng)”的功能，在房屋的組合方式——“結(jié)構(gòu)”上作些調(diào)整、考慮與安排，依據(jù)系統(tǒng)的目的性開展項(xiàng)目的建設(shè)。如建醫(yī)院，就必須建病房、候診室、手術(shù)室、藥房；建商店，就必須建柜臺、倉庫；建學(xué)校，須建教室、教研室、閱覽室、操場；建住宅，就必須建臥室、客廳、廚房、廁所，相互之間不可錯亂。從上述例子可以知道系統(tǒng)內(nèi)各元素的組織（聯(lián)系）方式是按照系統(tǒng)的不同功能（目的）要求而建立的。石墨與金剛石。雖然這兩種物質(zhì)都是由碳原子組成，但由于其碳原子的排列結(jié)構(gòu)不同，兩種物質(zhì)的性質(zhì)迥然不同。金剛石由于碳原子的排列組合方式使得碳原子間分布均勻，結(jié)合緊密，成為一種無色透明、外形為八面體的十分堅(jiān)硬的硬質(zhì)晶體；而石墨卻因?yàn)樘荚拥牧硪环绞降呐帕薪M合使得碳原子層與層之間的間距大，組合力弱，形成一種軟質(zhì)鱗片狀晶體，其強(qiáng)度、塑性和韌性都接近于零。兩種物質(zhì)雖然都是由碳原子組成，但由于碳原子的排列秩序不同，則一“硬”一“軟”，材料的功能與作用相去甚遠(yuǎn)。一本書如果一頁一頁拆開，然后打亂原有次序亂七八糟地重新裝訂，盡管書的單元保留無余，但由于書的結(jié)構(gòu)被破壞了，就成了一堆廢紙。1.5系統(tǒng)工程的研究對象—系統(tǒng)的概念（4）1.5系統(tǒng)工程的研究對象—系統(tǒng)的概念（5）

原材料

生產(chǎn)車間

辦公室

成品庫

商品銷售系統(tǒng)

社會供應(yīng)系統(tǒng)

物質(zhì)流

信息流

指令流

工廠生產(chǎn)系統(tǒng)

成品輸出

原材料等輸入

外界社會系統(tǒng)環(huán)境

生產(chǎn)作業(yè)系統(tǒng)示意圖系統(tǒng)的基本概念包含著三層意思：系統(tǒng)必須由兩個或者兩個以上的要素組成，單個要素不能成為系統(tǒng)；系統(tǒng)中要素與要素之間存在著有機(jī)的相互聯(lián)系和相互作用的機(jī)制，從而形成系統(tǒng)一定的結(jié)構(gòu)或秩序；凡系統(tǒng)都具有一定的功能或特性，而這些功能或特性是系統(tǒng)中任何一個部分都不具備的，它是由系統(tǒng)內(nèi)部各個要素以及要素與要素之間的有機(jī)聯(lián)系或結(jié)構(gòu)所決定的。1.5系統(tǒng)工程的研究對象—系統(tǒng)的概念（6）什么是系統(tǒng)？1系統(tǒng)的概念2系統(tǒng)的特征3系統(tǒng)的類型1.5系統(tǒng)工程的研究對象1.5系統(tǒng)工程的研究對象—系統(tǒng)的特征（1）特征1：整體性三個和尚沒水吃1+1＜2三個臭皮匠，勝過諸葛亮1+1＞2田忌賽馬特征2：關(guān)聯(lián)性要素之間存在復(fù)雜的相互關(guān)系，要素之間的聯(lián)系不是簡單的疊加，而是以一定的組織形式結(jié)合。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)決定系統(tǒng)工程特征3：環(huán)境適應(yīng)性系統(tǒng)不能脫離環(huán)境而存在；系統(tǒng)要適應(yīng)環(huán)境，并可以對環(huán)境產(chǎn)生影響。1.5系統(tǒng)工程的研究對象—系統(tǒng)的特征（2）特征4：集合性系統(tǒng)是由若干可以相互區(qū)別的要素組成，這些要素可以是實(shí)體也可以是非實(shí)體。制造系統(tǒng)={工作機(jī)，操作者，工具，圖紙...};工廠={設(shè)備，原材料，經(jīng)營，人員...}.特征5：目的性目的性是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)，它決定了系統(tǒng)的基本功能；系統(tǒng)的目的是通過實(shí)現(xiàn)一系列的目標(biāo)來實(shí)現(xiàn)的。這些目標(biāo)有時可能是矛盾的，但要在整體上達(dá)到協(xié)調(diào)；系統(tǒng)的目標(biāo)是通過一系列功能來實(shí)現(xiàn)的，而功能是通過同時或順次完成一系列任務(wù)來達(dá)到的。特征6：層次性系統(tǒng)要素作為一個整體有一定的層次結(jié)構(gòu)；人類社會系統(tǒng)：階級，管理的層次等。實(shí)例分析：城市交通綜合系統(tǒng)：一個龐大的動態(tài)系統(tǒng)，它本身的狀態(tài)是隨時間變化而變化的。其結(jié)構(gòu)如下圖所示：

城市交通綜合系統(tǒng)

交通環(huán)境條件

道路交通條件路段交通系統(tǒng)路口交通系統(tǒng)交通設(shè)施系統(tǒng)行人交通系統(tǒng)公共交通系統(tǒng)交通管理系統(tǒng)公共場所分布居民住宅分布公交站點(diǎn)分布停車場分布企事業(yè)單位分布第三產(chǎn)業(yè)網(wǎng)點(diǎn)分布1.5系統(tǒng)工程的研究對象—系統(tǒng)的特征（3）什么是系統(tǒng)？1系統(tǒng)的概念2系統(tǒng)的特征3系統(tǒng)的類型1.5系統(tǒng)工程的研究對象1.5系統(tǒng)工程的研究對象—系統(tǒng)的類型（1）自然系統(tǒng)與人造系統(tǒng)實(shí)體系統(tǒng)與概念系統(tǒng)動態(tài)系統(tǒng)與靜態(tài)系統(tǒng)封閉系統(tǒng)與開放系統(tǒng)主要明確：系統(tǒng)工程研究什么樣的系統(tǒng)問題SE的研究對象是大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)。該類系統(tǒng)的主要特點(diǎn)有：規(guī)模龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、屬性及目標(biāo)多樣、一般為人-機(jī)系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)性突出等。管理系統(tǒng)問題舉例國家政策市場研究技術(shù)經(jīng)濟(jì)預(yù)測競爭狀況企業(yè)能力資金來源資源條件社會需求生產(chǎn)可能生產(chǎn)組織與控制物、財、人、信息生產(chǎn)控制庫存控制質(zhì)量控制成本控制資金回收產(chǎn)品銷售服務(wù)調(diào)查經(jīng)營目標(biāo)產(chǎn)品開發(fā)經(jīng)營計(jì)劃生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備技術(shù)文件勞動力勞動手段勞動對象環(huán)境分析經(jīng)營決策與計(jì)劃投入轉(zhuǎn)換產(chǎn)出圖工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動過程示意圖

1.5系統(tǒng)工程的研究對象—系統(tǒng)的類型（2）主要內(nèi)容系統(tǒng)思想的歷史回顧1.1從現(xiàn)實(shí)問題談系統(tǒng)工程1.2錢學(xué)森與系統(tǒng)工程1.3系統(tǒng)工程的內(nèi)容與特點(diǎn)1.6系統(tǒng)工程的研究對象1.5系統(tǒng)工程理論的形成與發(fā)展1.4所謂系統(tǒng)工程，是用來開發(fā)、運(yùn)行、革新一個大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)所需思想、程序、方法的總和（或總稱）。SE強(qiáng)調(diào)以下基本觀點(diǎn)：整體性和系統(tǒng)化觀點(diǎn)（前提）總體最優(yōu)或平衡協(xié)調(diào)觀點(diǎn)（目的）多種方法綜合運(yùn)用的觀點(diǎn)（手段）問題導(dǎo)向及反饋控制觀點(diǎn)（保障）1.6系統(tǒng)工程的內(nèi)容與特點(diǎn)作為一項(xiàng)系統(tǒng)工程，魚嘴、飛沙堰和寶瓶口是都江堰渠首工程的三大主體工程，請你利用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能相關(guān)規(guī)律來說明這三者是如何協(xié)作，從而起到清除泥沙和防御洪水的作用的？在當(dāng)代，很多水利工程都采用攔江修建大壩的方式來調(diào)配江水，可是都江堰卻沒有攔斷江水，只是在岷江中修建了一座像魚一樣的大堤，既起到了大壩和水閘所具有的作用，又沒有任何人為因素干涉，從而保持了這一方水土的自然天成。兩千多年來，都江堰沒有對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生一絲負(fù)面影響，卻給予了蜀地萬民長久的安康富足。請你說說系統(tǒng)的開放性原理在這項(xiàng)工程中得到的體現(xiàn)。課后思考—題1系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能相互聯(lián)系原理。都江堰的魚嘴、飛沙堰和寶瓶口具有不同的結(jié)構(gòu)，因此表現(xiàn)出來的功能也不具相同，三者相輔相成，從首部、中后部、尾部對水量和沙石量進(jìn)行調(diào)節(jié)，共同實(shí)現(xiàn)這個水利工程的最終目的。系統(tǒng)必須保持開放，不斷與外界環(huán)境交換物質(zhì)、能量、信息，從而保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性并不斷地發(fā)展演化，封閉的系統(tǒng)是不存在的，也必將走向滅亡。魚嘴把岷江分為內(nèi)、外二江，根據(jù)季節(jié)變化來調(diào)整兩江的流量，使得兩江在不斷平衡中達(dá)到穩(wěn)定；當(dāng)江水通過魚嘴進(jìn)入內(nèi)江時，如果內(nèi)江水量過大時，洪水就會翻越飛沙堰，通過外江排走，帶走多余沙石，實(shí)現(xiàn)內(nèi)、外二江物質(zhì)、能量的交換，使得內(nèi)江系統(tǒng)的穩(wěn)定；當(dāng)江水到達(dá)寶瓶口時，若內(nèi)江流量較大，洪水就通不過狹窄的寶瓶口，多余的岷江水被拒之門外，迅速回流入外江，再次與外江進(jìn)行能量的交換。由此可見，整個都江堰工程是個開放的系統(tǒng)工程，內(nèi)、外江之間不斷地進(jìn)行各自所需物質(zhì)、能量的交換和調(diào)整，從而保證整個系統(tǒng)的穩(wěn)定發(fā)展。答題要點(diǎn)課后思考—題2（1）世界上的諸多水利工程水利工程作為一項(xiàng)重大的系統(tǒng)工程，并非只是簡簡單單的主體工程建設(shè)的問題，要考慮到周邊的生態(tài)環(huán)境、地形等眾多因素，因此，人們對此都抱著非常謹(jǐn)慎的態(tài)度。興建一個良好的水利工程將是一項(xiàng)功在當(dāng)代、利在千秋的大事情，以都江堰為例，兩千多年來，它促進(jìn)了整個成都平原生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展和社會經(jīng)濟(jì)效益的提高。課后思考—題2（2）與此相反，世界上不乏有很多工程完工之后卻帶來了很多意想不到的災(zāi)難。20世紀(jì)30年代，美國人建造了巨大的胡佛水壩和米德湖水庫，然而水庫建成后三年間，這個歷史上從沒有地震記錄的地區(qū)發(fā)生了數(shù)百次小地震。20世紀(jì)60年代初，印度人為向孟買及其周邊地區(qū)提供充足的水源，修建了弋伊納水庫，但建成一年后，水庫儲水的重量導(dǎo)致下面的巖層內(nèi)應(yīng)力升高，地震便開始在這個歷史上無地震的區(qū)域頻繁發(fā)生，并于1967年12月10日，造成177人死亡、2300余人受傷的慘劇。20世紀(jì)70年代初，埃及的阿斯旺水壩竣工，雖然這座水壩給埃及人帶來了廉價的電力，控制了水旱災(zāi)害，灌溉了農(nóng)田，但是也帶來諸多環(huán)境和生態(tài)問題。1997年，美國緬因州的Edwards壩在工作了162年后被反對者說服當(dāng)局拆除，原因是大壩破壞了大西洋鮭魚、條紋石酯和鱘魚的生存環(huán)境。課后思考—題2（3）阿斯旺(Aswan)大壩背景:大壩興建于20世紀(jì)50年代，埃及人口增長很快，年增長率達(dá)到百分之三，可利用的自然資源卻非常有限。埃及政府希望通過修建尼羅河高壩，開發(fā)新的資源以推動經(jīng)濟(jì)發(fā)展。當(dāng)時的埃及政府和水利專家們認(rèn)為，修建尼羅河高壩是一箭數(shù)雕的高明之舉：即可控制河水泛濫，又能儲水、以便在枯水季節(jié)灌溉；可以大幅度擴(kuò)大可灌溉的耕地面積，以適應(yīng)增長的人口；產(chǎn)生巨大的發(fā)電能力，為工業(yè)化提供充裕而廉價的能源；修造大壩所形成的巨大水庫及對下游水位的調(diào)節(jié)，可以發(fā)展淡水養(yǎng)殖及內(nèi)河航運(yùn)。課后思考—題2（4）大壩建成后的效益調(diào)節(jié)了下游流量，防止了洪水泛濫；利用蓄積的水量擴(kuò)大了灌溉面積，近100萬公頃的沙漠得以被開墾成可耕地；大壩電站每年發(fā)電80億千瓦時，解決了埃及的能源短缺問題；可以說，當(dāng)時埃及政府修建阿斯旺大壩的預(yù)期目標(biāo)，全部實(shí)現(xiàn)了。課后思考—題2（5）大壩對生態(tài)和環(huán)境的破壞大壩工程造成了沿河流域可耕地的土質(zhì)肥力持續(xù)下降,沿尼羅河兩岸出現(xiàn)了土壤鹽堿化。由于河水不再泛濫，不再有雨季的大量河水帶走土壤中的鹽分，而不斷的灌溉又使地下水位上升，把深層土壤內(nèi)的鹽分帶到地表，再加上灌溉水中的鹽分和各種化學(xué)殘留物的高含量，導(dǎo)致了土壤鹽堿化。庫區(qū)水質(zhì)惡化，附近居民的健康受到危害。庫區(qū)水的大量蒸發(fā)是水質(zhì)變化的一個重要原因；土地肥力下降迫使農(nóng)民不得不大量使用化肥，化肥的殘留部分隨灌溉水又回流尼羅河。課后思考—題2（6）大壩對生態(tài)和環(huán)境的破壞（續(xù)）河水性質(zhì)的改變使水生植物及藻類到處蔓延，不僅蒸發(fā)掉大量河水，還堵塞河道灌渠。每年由于水生雜草的蒸騰損失的水量就達(dá)到可灌溉用水的百分之四十。尼羅河下游的河床遭受嚴(yán)重侵蝕，尼羅河出?？谔幒０毒€內(nèi)退。大壩建成后的十二年中，從阿斯旺到開羅，河床每年平均被侵蝕掉2厘米；一位原埃及士兵說，他曾站過崗的燈塔現(xiàn)在已陷入海中，距離目前的海岸竟然有一到二公里之遙。大壩利弊的綜合評估阿斯旺大壩建成后陸續(xù)出現(xiàn)的生態(tài)和環(huán)境問題有些是設(shè)計(jì)時預(yù)料到、但無法避免或無力解決的；有些是有所預(yù)料、但對其后果的嚴(yán)重性估計(jì)不足的；還有些問題是完全沒有預(yù)料到的。直到今天，人們?nèi)匀徽J(rèn)為，要精確地預(yù)測大壩對生態(tài)和環(huán)境的影響還是相當(dāng)困難的。目前很多國家的公眾輿論和學(xué)者專家們往往對超大型水利設(shè)施的建設(shè)持反對或謹(jǐn)慎的態(tài)度。課后思考—題2（7）課后思考—題2（8）思考：阿斯旺水壩受到的爭議頗多，不過很多人認(rèn)為盡管這項(xiàng)工程導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境的惡化，可是卻具有防止尼羅河泛濫成災(zāi)，在大旱時期提供充足的水源，為埃及供應(yīng)廉價的電力資源等等益處，利大于弊，因而不失為一項(xiàng)成功的水利工程。請你利用系統(tǒng)的目的性原理來分析一下這項(xiàng)系統(tǒng)工程的成與?。肯到y(tǒng)工程SystemEngineering下一章系統(tǒng)工程方法論第2章系統(tǒng)工程方法論系統(tǒng)工程SystemEngineering任課教師：張敬所在院系：經(jīng)管學(xué)院工業(yè)工程數(shù)學(xué)描述方法＋邏輯推理方法工程技術(shù)的規(guī)范＋社會科學(xué)的藝術(shù)思想方法理論基礎(chǔ)基本程序方法步驟系統(tǒng)工程方法論基本特點(diǎn)：研究方法強(qiáng)調(diào)整體性技術(shù)應(yīng)用強(qiáng)調(diào)綜合性管理決策強(qiáng)調(diào)科學(xué)性系統(tǒng)工程方法論概述主要內(nèi)容系統(tǒng)工程基本工作過程2.1系統(tǒng)分析原理與應(yīng)用2.2創(chuàng)新思維與方案創(chuàng)造技術(shù)2.3系統(tǒng)工程方法論的新發(fā)展2.42.1系統(tǒng)工程基本工作過程系統(tǒng)工程工作過程2霍爾三維結(jié)構(gòu)3切克蘭德方法論硬系統(tǒng)分析方法軟系統(tǒng)分析方法1硬系統(tǒng)與軟系統(tǒng)硬系統(tǒng)：偏重工程、機(jī)理明顯的物理型的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，可以用較明顯的數(shù)學(xué)模型描述，有較現(xiàn)成的定量方法可以計(jì)算出系統(tǒng)的行為和最佳結(jié)果。軟系統(tǒng)：偏重社會、機(jī)理尚不清楚的生物型的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，較難用數(shù)學(xué)模型描述，往往只能用半定量、半定性的方法來處理。多為含有社會、政治、以及人為因素的問題。2.1系統(tǒng)工程基本工作過程—硬系統(tǒng)與軟系統(tǒng)（1）在現(xiàn)代企業(yè)中有五個硬系統(tǒng)和五個軟系統(tǒng)是必須健全的：五個硬系統(tǒng)：戰(zhàn)略目標(biāo)管理系統(tǒng)、規(guī)范化管理系統(tǒng)、人力資源管理系統(tǒng)、市場營銷管理系統(tǒng)、資本運(yùn)營財務(wù)系統(tǒng)。五個軟系統(tǒng)：有效溝通系統(tǒng)、有效授權(quán)系統(tǒng)、信息管理系統(tǒng)、問題的分析與決策系統(tǒng)、企業(yè)文化和團(tuán)隊(duì)建設(shè)系統(tǒng)。企業(yè)管理體系中如果沒有“硬系統(tǒng)”的存在，早晚要出大問題，目前不出問題只是偶然。很多企業(yè)突然間破產(chǎn)倒閉、很多企業(yè)高管“紛紛落馬”的根本原因是企業(yè)管理體系中沒有相應(yīng)的“硬管理系統(tǒng)”。2.1系統(tǒng)工程基本工作過程—硬系統(tǒng)與軟系統(tǒng)（2）很多管理者忽視硬管理系統(tǒng)、有意破壞硬管理系統(tǒng)，最后“自食其果”。硬系統(tǒng)：確保不出系統(tǒng)誤差閉環(huán)反饋流程軟系統(tǒng)：確保企業(yè)不斷進(jìn)步激勵制度企業(yè)文化管理者及員工素質(zhì)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)精神2.1系統(tǒng)工程基本工作過程—硬系統(tǒng)與軟系統(tǒng)（3）2.1系統(tǒng)工程基本工作過程系統(tǒng)工程工作過程2霍爾三維結(jié)構(gòu)3切克蘭德方法論硬系統(tǒng)分析方法1硬系統(tǒng)與軟系統(tǒng)2.1系統(tǒng)工程基本工作過程—霍爾三維結(jié)構(gòu)（1）邏輯維知識維時間維環(huán)境科學(xué)社會科學(xué)工程技術(shù)計(jì)算機(jī)科學(xué)管理科學(xué)經(jīng)濟(jì)法律運(yùn)籌階段分析階段擬定方案規(guī)劃階段運(yùn)行階段更新階段系統(tǒng)實(shí)施階段明確問題指標(biāo)設(shè)計(jì)系統(tǒng)綜合系統(tǒng)分析系統(tǒng)優(yōu)化系統(tǒng)決策實(shí)施計(jì)劃指為完成上述各階段、各步驟的工作所需要的各種專業(yè)知識和技術(shù)知識表示系統(tǒng)工作的各個階段是指實(shí)施系統(tǒng)工程的每一個工作階段所要經(jīng)歷的步驟，也稱思考過程①②①③②③時間維（T）例如：職業(yè)生涯規(guī)劃；“軟件開發(fā)”問題；產(chǎn)品的生產(chǎn)過程邏輯維（L）例如：“人才培養(yǎng)”問題知識（K）或?qū)I(yè)維（P）2.1系統(tǒng)工程基本工作過程—霍爾三維結(jié)構(gòu)（2）運(yùn)用系統(tǒng)工程知識，把三維結(jié)構(gòu)中的六個時間階段和七個邏輯步驟結(jié)合起來，便形成所謂霍爾管理矩陣如下：邏輯維（步驟）時間維（階段）1明確問題2選擇目標(biāo)3系統(tǒng)綜合4系統(tǒng)分析5方案優(yōu)化6作出決策7付諸實(shí)施1.規(guī)劃階段a11a12a13a14a15a16a172.方案階段a21a22a23a24a25a26a273.研制階段a31a32a33a34a35a36a374.生產(chǎn)階段a41a42a43a44a45a46a475.運(yùn)行階段a51a52a53a54a55a56a576.更新階段a61a62a63a64a65a66a67代表一項(xiàng)具體的管理活動2.1系統(tǒng)工程基本工作過程—霍爾三維結(jié)構(gòu)（3）應(yīng)用——企業(yè)管理系統(tǒng)工程活動矩陣（框架——H；內(nèi)容——C）

問題現(xiàn)狀說明關(guān)聯(lián)要素分析方向目標(biāo)及指標(biāo)設(shè)計(jì)對象系統(tǒng)的再認(rèn)識變革途徑探索比較、分析、權(quán)衡、評價組織行為分析實(shí)施與改進(jìn)1.企業(yè)診斷與環(huán)境分析

2.企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略與規(guī)劃

3.產(chǎn)品研究與開發(fā)管理

4.企業(yè)經(jīng)營決策與計(jì)劃

5.生產(chǎn)要素的準(zhǔn)備及投入管理

6.生產(chǎn)過程的組織與控制

7.銷售服務(wù)與資金回收管理

8.企業(yè)管理系統(tǒng)更新和企業(yè)經(jīng)營環(huán)境改善

邏輯步驟活動項(xiàng)目工作過程2.1系統(tǒng)工程基本工作過程—霍爾三維結(jié)構(gòu)（4）水利水電工程的霍爾三維結(jié)構(gòu)分析圖1水利水電工程系統(tǒng)框架2.1系統(tǒng)工程基本工作過程—霍爾三維結(jié)構(gòu)（5）圖2水利水電工程霍爾三維結(jié)構(gòu)圖2.1系統(tǒng)工程基本工作過程—霍爾三維結(jié)構(gòu)（6）時間維：勘測階段。勘測階段主要是對適合修建水利水電工程地區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行勘探,收集相關(guān)流域的已有的水文、氣象、地質(zhì)、地形資料。規(guī)劃階段。主要是根據(jù)國家及當(dāng)?shù)氐膰窠?jīng)濟(jì)現(xiàn)狀和能力,依據(jù)國家及地方的有關(guān)的政策和法規(guī),對即將要建設(shè)的水利水電工程向政府或者相關(guān)部門提交可行性研究報告。設(shè)計(jì)階段。依據(jù)勘測階段所收集的相關(guān)資料和規(guī)劃階段的可行性報告,可以利用現(xiàn)代技術(shù)方法設(shè)計(jì)水利水電工程系統(tǒng)。2.1系統(tǒng)工程基本工作過程—霍爾三維結(jié)構(gòu)（7）時間維：施工階段。將設(shè)計(jì)圖紙變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的過程,這個過程又可以分得更細(xì)一點(diǎn),如施工前期的移民工作、清理基礎(chǔ)、施工圍堰等臨時工程的施工、永久性建筑物的施工等等,也可以據(jù)此構(gòu)建一個施工階段霍爾三維結(jié)構(gòu)圖。運(yùn)行管理階段。該階段主要是針對已經(jīng)建設(shè)完工的水利水電工程進(jìn)行安全方面的檢測、維護(hù)及管理,對已經(jīng)正常運(yùn)行的水利樞紐進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度。同時也要對水利水電工程系統(tǒng)運(yùn)行過程中出現(xiàn)的新問題進(jìn)行研究,創(chuàng)造性地跟蹤新技術(shù)、新工藝,提出適合中國水利水電建設(shè)的新材料、新工藝、新結(jié)構(gòu)和新的設(shè)計(jì)方法,使得這個系統(tǒng)更好地發(fā)揮它對國民經(jīng)濟(jì)的效益。2.1系統(tǒng)工程基本工作過程—霍爾三維結(jié)構(gòu)（8）邏輯維：在上述時間維的每一個階段都有非常具體的問題需要解決,這對于時間維上的每一個階段都是首先需要考慮的，下面針對時間維的第三階段在邏輯維上展開分析：明確問題。主要面臨的是如何設(shè)計(jì)主要的水工建筑物。選定目標(biāo)。將上述問題進(jìn)一步明確化,意味著究竟選哪種壩型作為主體。方案綜合。對選定的目標(biāo)進(jìn)行多種方案預(yù)算,方案綜合是指對水利水電工程系統(tǒng)中的水工建筑物進(jìn)行設(shè)計(jì),這種設(shè)計(jì)要有多種方案,包括主體壩型方案的不同,對各水工建筑物具體位置的確定等等。這些不同構(gòu)成了設(shè)計(jì)的不同方案,針對不同方案給出相應(yīng)的工程投資。2.1系統(tǒng)工程基本工作過程—霍爾三維結(jié)構(gòu)（9）邏輯維：系統(tǒng)分析。這個階段主要是將水利水電