系統(tǒng)工程緒論

1、管理系統(tǒng)工程導(dǎo)論,重慶大學(xué)經(jīng)濟(jì)與工商管理學(xué)院 張洪武,緒論,學(xué)習(xí)目的,通過學(xué)習(xí)本課程，使學(xué)生掌握系統(tǒng)工程學(xué)的基本概念、基本原理和典型技術(shù)方法，具備對各類社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)分析和進(jìn)行系統(tǒng)工程管理的能力。,教學(xué)參考書： 汪應(yīng)洛主編，系統(tǒng)工程，機(jī)械工業(yè)出版社,課堂組織及考核,學(xué)時學(xué)分：32學(xué)時，2學(xué)分 課程類型：專業(yè)必修課 教學(xué)方法：理論講授+分組討論+閱讀+課程論文 課堂組織：將全班分成5個組，以小組為單位進(jìn)行學(xué)習(xí)，為了增加、鍛煉同學(xué)們互相配合與小組協(xié)作的能力。 期末考試：閉卷考試 成績評定:課上考察(出勤情況、討論表現(xiàn)、課程論文) 30分+期末考試 70分 學(xué)習(xí)要求：閱讀教學(xué)參考書+聽課并記錄

2、+閱讀資料+認(rèn)真參加討論+聯(lián)系實際思考問題+考前復(fù)習(xí),學(xué)習(xí)方法,注重系統(tǒng)思考 堅持問題導(dǎo)向 采用系統(tǒng)化方法,系統(tǒng)工程學(xué)科解決的兩類主要問題,第一類：“問題與解決問題” “工程性”的問題- “硬” 現(xiàn)有理論與技術(shù)應(yīng)用 新問題理論、技術(shù)的創(chuàng)新 “社會經(jīng)濟(jì)”的問題“軟” 人的價值觀、世界觀；協(xié)協(xié)調(diào)與妥協(xié)？ 利益相關(guān)者；環(huán)境、歷史、未來；變化？ 第二類：理論、技術(shù)與方法 研究“解決復(fù)雜工程問題”的“系統(tǒng)理論與方法” 如何解“復(fù)雜決技術(shù)問題”的； 復(fù)雜大系統(tǒng)的“運營與管理問題”,引題,引題1-都江堰水利工程 引題2-華羅庚泡茶問題 引題3-產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化,為什么要修建都江堰呢？,玉壘山,岷江,成都平原,岷

3、江東岸的玉壘山阻礙了江水東流，造成東旱西澇。,都江堰的歷史,全長735公里的岷江，是長江最重要的一條支流，她從仙境般的阿壩州走來，沿江兩岸山高谷深，水流湍急。到都江堰附近，岷江進(jìn)入成都平原，便像脫韁的野馬一般，一次次沖決堤岸，泛濫成災(zāi)，塑造出了不穩(wěn)定的河床和時分時合的汊道。特別是在都江堰的西南面，有一座玉壘山，阻礙江水東流，每年夏秋洪水季節(jié)，常常造成東旱西澇，給兩岸生靈帶來了無盡的災(zāi)難。怎樣能讓岷江水經(jīng)過成都，使航道暢通，同時在發(fā)洪水時控制水，不使其泛濫平原呢？公元前270年，蜀郡郡守李冰有了一個絕妙的方案修建“都江堰”。,都江堰的歷史,四川有一句諺語叫“先有都江 堰，后有天府之國”。從公元前

4、 256年這座世界水利史上的驚世之 作竣工至今已有2200多年，“無壩 引水”的奇跡把成都平原從“水 鄉(xiāng)澤國”變成了“天府之國”。 可以這么說，如果沒有都江堰， 就沒有物產(chǎn)豐饒、水旱從人的成都平原，也就沒有奇異瑰麗的巴蜀文明， 更不會有今天繁榮富庶的中國第四城成都。與平均壽命50年的現(xiàn)代大 壩相比，澤被千古的都江堰向世人證明了疏導(dǎo)治水的成功，也從很多方面 向我們展現(xiàn)了他對大自然神奇而又樸素的力的利用。,造福千秋的都江堰,1、建造者：,3、地點：,秦國李冰父子,2、時間：,戰(zhàn)國時期,蜀郡岷江流域,4、修建原因：,排澇防旱,成,岷江,玉壘山,成都平原,A,B,C,岷,江,內(nèi) 江,外 江,都江堰平面

5、示意圖,分水魚嘴,寶瓶口,飛沙堰,玉 壘 山,A,B,C,A,B,C,5、都江堰的結(jié)構(gòu)和運作原理,分水魚嘴：使江水分流,內(nèi)江：灌溉,外江：分洪,飛沙堰： 泄洪排沙,寶瓶口：引水灌溉,（1）、結(jié)構(gòu),和運作原理,（3）、治水特點：,經(jīng)驗：,（2）、,重在疏導(dǎo),“深淘灘，低作堰”,（1）分洪減災(zāi)、引水灌溉，使成都平原成為“天府之國”；,（2）設(shè)計巧妙科學(xué)，做到人與自然的和諧。代表了我國當(dāng)時水利工程的先進(jìn)水平，是古代勞動人民智慧的結(jié)晶。,意義,都江堰水利工程給我們的啟發(fā),古人相信河流的生命和靈性，從而沒有把都江堰當(dāng)作一勞永逸的改變和控制河流，使人凌駕于自然之上的工具，而是把他作為自然的一部分，作為與人

6、們息息相連的生命存在。這種崇尚自然的工程設(shè)計和東方的哲學(xué)思想融為一體，渾然天成，所以才生生不息，歷久彌鮮。 我們相信人不能凌駕于自然之上是因為自然之力的強(qiáng)大。而人決不能和自然背道而馳，只有充分的利用自然的力量，才會造福于自己，施福于后人。,世界遺產(chǎn)委員會對都江堰的評價： 建于公元前三世紀(jì)，位于四川成都平原西部的岷江上的都江堰，是中國戰(zhàn)國時期秦國蜀郡太守李冰及其子率眾修建的一座大型水利工程，是全世界至今為止，年代最久、惟一留存、以無壩引水為特征的宏大水利工程。2200多年來，至今仍發(fā)揮巨大效益，李冰治水，功在當(dāng)代，利在千秋，不愧為文明世界的偉大杰作，造福人民的偉大水利工程。,2000年，都江堰被

7、列入“世界文化遺產(chǎn)”名錄。,引題2-泡茶問題,華羅庚先生的泡茶,“想泡壺茶喝。當(dāng)時的情況是：開水沒有，開水壺要洗，茶壺茶杯要洗，火已升了，茶葉也有了，怎么辦?”,一、問題描述,1.目標(biāo)：喝到一碗清新的熱茶。 2.條件：已有一個茶壺、一包好茶葉、一個燃著的火爐和可用的涼水水源。 3.其它要求：以最節(jié)約資源的方式實現(xiàn)目標(biāo)。 4.系統(tǒng)工程研究任務(wù)：為解決喝茶問題設(shè)計一個行動計劃系統(tǒng)(設(shè)計一個解決泡茶問題的行動計劃)。,引題2-泡茶問題,二、問題分析,1 資源需求 根據(jù)我們的日常經(jīng)驗，現(xiàn)代人類的活動通常需要人、財、物等類資源。在這個泡茶問題上，不涉及資金，所需的資源包括：涼水、茶壺、茶葉、茶碗、火爐。

8、這些資源目前都已齊備，且假設(shè)除人外沒有限制。,引題2-泡茶問題,2 目標(biāo)要求 以最節(jié)約資源的方式泡一壺好茶。 這個問題中，前面提到的各項資源除了人力資源外，都是沒有限制的。但實際上，茶壺的大小是確定的，因而所用水是確定的。 再假定爐火的發(fā)熱量及熱效率是確定的，那么，一旦裝滿水的茶壺放到火上，其消耗的能源也是確定的。 茶葉使用量是有定額的。,引題2-泡茶問題,所以，在泡茶問題上，前述各項資源除隨機(jī)干擾外，不存在節(jié)約問題。這個問題，唯一涉及的節(jié)約問題是關(guān)于一種既無限又有限的資源時間的節(jié)約。,3 系統(tǒng)工程研究任務(wù)界定 設(shè)計一個解決泡茶問題的行動計劃，要求合理安排各道工序，最大限度節(jié)約時間。,引題2-

9、泡茶問題,三、定性策劃幾個備選方案,引題2-泡茶問題,根據(jù)日常經(jīng)驗，對以上泡茶問題可以有以下三種解法： 甲：洗凈水壺；灌上涼水；壺放在火上；等水開；水開后，以最快的速度洗茶杯，找茶葉；泡茶，待茶泡好；喝茶。 乙：洗凈水壺；洗茶杯；找好茶葉；灌涼水；壺放火上；等水開；水開后，用準(zhǔn)備好的茶杯、茶葉泡茶；等待茶泡好；喝茶。 丙：洗凈水壺；灌涼水；壺放火上；洗茶杯；拿茶葉；水開之前，可干一些其它事；水開，泡茶；喝茶。,引題2-泡茶問題,四、方案分析與比較 (系統(tǒng)分析),1.列出泡茶所需的全部工序 2.確定每道工序所需的時間 3.確定各道工序之間的時間連接關(guān)系 4.分析計算每種方案所需的總時間 5.做出

10、比較結(jié)論,引題2-泡茶問題,工序列表,引題2-泡茶問題,圖1 泡茶系統(tǒng)工程備選方案工序圖,方案分析,甲方案總時間=1+0.5+0.3+15+2+2.2=21 乙方案總時間=1+1+1+0.5+0.3+15+2.2=21 丙方案總時間=1+0.5+(0.3+15)+2.2=19 分析結(jié)果：丙方案最節(jié)約時間。 方案建議：丙,引題2-泡茶問題,泡茶工程經(jīng)驗總結(jié),引題2-泡茶問題,幾大步驟： 確定問題 目標(biāo)分析 需求分析 方案策劃 系統(tǒng)分析（統(tǒng)計、計算、比較） 決策建議 方案實施 系統(tǒng)原理：最優(yōu)化、并行統(tǒng)籌、工序圖法,引題3-產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化,某工廠有3種原料B1、B2和B3，儲量分別為170kg、100

11、kg和150kg?，F(xiàn)在用此3種原料生產(chǎn)兩種產(chǎn)品A1和A2。已知，每生產(chǎn)1kg A1需要5kg B1、2kg B2和1kg B3；每生產(chǎn)1kg A2需要2kgB1、3kg B2和5kg B3。又知，每千克A1 的利潤為10元，每千克A2的利潤為18元。 問：在工廠現(xiàn)有原料儲量條件下，應(yīng)該如何安排生產(chǎn)，才可以使工廠獲得最大的利潤？,確定問題： 實際是公司產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)化問題。即如何安排產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，從而使工廠利潤最大化。,確定問題,引題3-產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化,設(shè)安排A1、A2產(chǎn)品的產(chǎn)量分別為x1千克和x2千克，則產(chǎn)品的總利潤為（10 x118x2）元。 一般而言，產(chǎn)量越大利潤越高，然而，公司產(chǎn)量要考慮到原料儲量的限制。就原料B1來說，生產(chǎn)x1千克A1要消耗5x1千克B1，生產(chǎn)x2千克A2要消耗2x2千克B1，因此共消耗B1為（5x12x2）千克，由于B1的儲量僅有170kg，所以就有：5x12x2170。 同理根據(jù)B2、B3儲量的限制，可得2x13x2 100，x15x2 150。最后，考慮到x1和x2為產(chǎn)品的實際產(chǎn)量，因此不能為負(fù)數(shù)，因此x10，x2 0 。,引題3-產(chǎn)品