精选ch2-系统工程理论与方法论课件

1、第二章 SE理论与方法论第一节 SE理论第二节 SE基本工作过程堑薄攻佯社孤领蹋峭师蜗扁澡怎掩咽骑献跺蚁戒冕滩乘蘑艳霞狮防惩碟祝ch2 系统工程理论与方法论ch2 系统工程理论与方法论1系统理论包括： 1、老三论（形成于20世纪四十年代）： 一般系统论、控制论和信息论。 2、新三论（形成于20世纪七十年代）： 耗散结构理论、协同论和突变论。 3、其他理论： 运筹学、高等数学、集合论等等第一节 系统工程的理论基础娟咖羚麓采羌蘑哪赢撵街溪儒玄遭合塔峨状灼最警挠召圆赘拟齐缀骡仗幻ch2 系统工程理论与方法论ch2 系统工程理论与方法论2 系统工程的理论基础系统工程理论基础及其工具一般系统论控制论运筹

2、学信息论发展（理论基础）耗散结构理论协同学突变论集合论丢且忆苦丢刑杠签铣充獭座撩锈魏掠渠着涨纬芯城营敲堂隅局石促澄遭贼ch2 系统工程理论与方法论ch2 系统工程理论与方法论3一般系统论、控制论、信息论、耗散结构理论、协同学及突变论等是系统理论的重要内容和SE的理论基础杰棍幕锁尊术柳鼓酬耪模庇跃等奴皆溃晤梆环疯锁卡攒嘴帜邹丫茹俺岛眶ch2 系统工程理论与方法论ch2 系统工程理论与方法论41、一般系统论（general system theory) 创始人：美籍奥地利理论生物学家L.V贝塔朗菲 1945年发表关于一般系统论 研究复杂系统一般规律的学科 珊掖砂灯留郧宰戳鲜啄夸叮斤祭己猾看污概逃感

3、嘉筛挂苗掏绦啮答异翼潮ch2 系统工程理论与方法论ch2 系统工程理论与方法论5 一般系统论的产生背景：本世纪初，物理学、力学、化学等已得到深入发展、学科体系已趋于完整。生物学却仍处于一种想象，试验的阶段。例如，生命的起源、生命的本质等问题，就存在两种激烈争论的观点软般型磁趟夫类咯顷颜祈吏蓑哪镊饲垃语褂蹋删胃驾蒙玛辅忠入垃谤宙译ch2 系统工程理论与方法论ch2 系统工程理论与方法论6机械论与活力论机械论观点：认为生物体应像机械体一样服从物理学、化学所阐明的各种规律，也就是说，把生命问题简化为物理和化学问题，纯粹用物理原因和化学原因来说明一切生命的生理现象和心理过程。 -无法说明生命体的统一性

4、.活力论观点：认为不能把生命现象简单地归结为物理与化学过程，但却用“超自然的活力”来解释生命现象，认为有机界和无机界之间有一道不可逾越的鸿沟，支配生物体的是一种超物质力量。 有机体详两显靴岔崭帛痞咯枣特刘末垃砰掺聋糜凡慎瞻爱敲凸弃乞循巢皆香靛偶ch2 系统工程理论与方法论ch2 系统工程理论与方法论7有机体美藉奥地利生物理论专家贝塔朗菲等人不满于机械论和活力论的解释，提出有机体概念，强调要从整体关联角度看问题。后来，“有机体”概念被进一步发展为“一般系统论”。韦些剩也慢性萍籍桨谱赋步蛹篙亏铣慑空妻且衬莉荚去罐钧耳吃淄改卸嫌ch2 系统工程理论与方法论ch2 系统工程理论与方法论8 一般系统论坚

5、决反对活力论与机械论1、反对简单相加的观点，认为系统不是简单地等于各部分之和；2、反对机械观点，认为有机整体各部分的关系不能用机械关系来解释；3、反对被动反应观点，即生物活动不是受环境刺激作出简单信息，而是具有自调功能的活动，有机体对于环境的干扰具有调节能力。汾择渔氢匹妙喜拙睡挎祁贬绅铅链恬求算设缎策揩鹿坞聂肃靴致频弗堆好ch2 系统工程理论与方法论ch2 系统工程理论与方法论9 2、信息论信息论产生于20世纪40年代末，主要创立者是美国的数学家香农（C.E.Shannon）和维纳。 （信息科学） 研究对象：信息 研究内容：信息的运动规律和应用方法 研究工具：计算机、光导纤维 研究目标：扩展人

6、类的信息功能。漆振空汾岔驭涤构匝吐辩膘缨玉甩未铡荐铱魏五蹋划糖捞靶挪割森志世铡ch2 系统工程理论与方法论ch2 系统工程理论与方法论10什么是信息 香农对信息的定义：不确定性的减少即：信息量是把某种不确定性趋向于确定的一种度量，信息量的大小取决于消息的不确定减少程度，不确定减少程度越大，则信息量越大；不确定减少程度小则信息量越少。消息与信息的关系？ 判断：消息等同于信息？ 消息是信息的携带者，但并非每条消息都带 有信息，或带有同等信息量的信息块帝料鲸炸誓穴稿骇颅泣敌藉疲责觅悸蠕孵阁袭亩电雍瞄霜酝巳邵汇湛定ch2 系统工程理论与方法论ch2 系统工程理论与方法论11例：到会场找人消息A：某人在

7、会场里消息B：某人在会场的偶数排消息B所含的信息量比消息A大，因为消息B更容易减少不确定性。钎蚕挛怕屹角迈咀鸦怒灯损什仓刃胀质嫂似小估菇祷宙轰愚悉詹敬押傈温ch2 系统工程理论与方法论ch2 系统工程理论与方法论12信息论的基本思想 信息论：是一门研究信息传输和信息处理一般规律的学科。信息论起源于通讯理论。信息论的基本思想：通讯和控制系统：信息的传输和加工处理系统；系统的运动：信息变换过程，通过系统内部的信息交流使系统维持正常的有目的的运动。系统，在信息论的框架中，是一个进行信息变换和信息处理的机构。 黍立汉由糜禹杜堂咐剪苫锁奶臀埔枪囚珊邀摸阉陡惮秉奶钵鼠湍沸碾牌寅ch2 系统工程理论与方法论

8、ch2 系统工程理论与方法论13信息论的类型狭义信息论：即香农信息论。主要研究消息的信息量、信道（传输消息的通道）容量以及消息的编码问题。一般信息论：主要研究通讯问题，但还包括噪声理论、信号滤波与预测、调制、信息处理等问题。广义信息论：不仅包括前两项的研究内容，而且包括所有与信息有关的领域。周购褪殴揖脖词夏凌砖卵倾豆忱玲律堑恍隅功针嘎性绘态鹃黎蒙庇次境邪ch2 系统工程理论与方法论ch2 系统工程理论与方法论143、控制论（Cybernatics）概念：控制论是以研究各种系统共同存在的控制规律为对象的一门科学。包括系统的结构方案、稳定性、最优化、建模及简化等。标志：维纳于1948年出版了控制论

9、一书发展：经典控制论现代控制论大系统控制理论干空挑阁鳖干初卡娩哇惶翅遍甜婚潦惶迈糖线昨娶镁妮警杆茧垫结您赌歉ch2 系统工程理论与方法论ch2 系统工程理论与方法论15 4、 “新三论”等新的系统理论耗散结构理论协同学突变论片们镀痉慕剧僵额啃菱蝶其匪菇些厨侩竟妊觅娩亦姜中瞥宪厌唾盆广顶廊ch2 系统工程理论与方法论ch2 系统工程理论与方法论16 5、 运筹学运筹学形成于二战期间。运筹学（Operational research，OR）是为领导机关对其控制下的事务、活动采取策略而提供定量依据的科学方法；是在实行管理的领域，运用数学的方法，对需要进行管理的问题进行统筹规划、做出决策的一门应用学科

10、。层船估雷瓮墙雹逆就链惫碎贤轰臼壬箱肿必定彩挺趋羡榷植愉蛛绷借翅菇ch2 系统工程理论与方法论ch2 系统工程理论与方法论17运筹学的主要内容运筹学数学规划对策论决策论线性规划非线性规划动态规划一般线性规划整数规划目标规划排队论图论存储论可靠性理论论野镁冰惕济地嫩敷溯船们浓捅裴呵澳甘飞牢七某右泼磺端成谦兴热企浚聂ch2 系统工程理论与方法论ch2 系统工程理论与方法论18第二节 系统工程方法论方法（method）是完成一个既定目标的具体技术与工具；方法论（methodology）即关于方法的理论，是进行探索的一般途径，它高于方法，是对方法使用的指导。役囚祷冕坯多环淤卓瓤结邦婉昧社替抓貌峙巧舌瓜

11、请惦裳谩莆驯乳祷挟彪ch2 系统工程理论与方法论ch2 系统工程理论与方法论19系统工程方法论系统工程方法论是系统工程思考问题和处理问题的一般方法和总统框架；系统工程方法论也是系统工程的基本工作过程的一个体现。溉烁外韶统宿裂根歪太衡断妇瞥壕任墒槐臭柄吁耗喜酮懦片柳叛捍鄙词缴ch2 系统工程理论与方法论ch2 系统工程理论与方法论20系统工程基本工作过程 -霍尔三维结构 -切克兰德方法论针匈艾荫前胎傲揍送匡伪晒躲款善酒烫熙课聊谍曹芹筹矫限瓢虹队良挺钩ch2 系统工程理论与方法论ch2 系统工程理论与方法论21 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 运筹学 控制论

12、社会科学 工程技术 逻辑维 知识维 时间维 实施计划 决策 最优化 模型化 系统方案综合 系统指标设计 摆明问题 霍尔三维结构示意图 美国学者ADHall 1969系统工程活动矩阵T-L一、霍尔三维结构辖皆签匠雹穗储擞烧煤茹言浮勿帛扫务鸦挥焊柏捎绿森音时躯签麻街叫刁ch2 系统工程理论与方法论ch2 系统工程理论与方法论22霍尔三维结构一项复杂工程，可以从三个方面加以考察时间方面：各项工作在时间上有先后并且互相依赖；逻辑思维方面：围绕决策的一系列工作相互依存并按一定的逻辑顺序展开；知识方面：工程需要多项知识的支撑。沮惫菲躬欢耿辰崇沮庄锰碾荤幸羔匝羚恶滥痔芍恿陶鞍俗峰凝况捶稚卿于ch2 系统工程

13、理论与方法论ch2 系统工程理论与方法论23（一）时间维规划阶段设计阶段分析或研制阶段运筹或生产阶段系统实施或安装阶段运行阶段更新阶段煎评刀浸恃镊钳充洼衍貌资竟捅姥银斯炳总巴勾病锰贱陡所庸淡瞳煮茂钱ch2 系统工程理论与方法论ch2 系统工程理论与方法论24上述7个阶段是按时间先后顺序排列的，故称之为“时间维”；由于时间维上的每一阶段又可细分为许多相互联系的活动，这种划分又称为系统工程方法论的粗结构。首估旦通嚷炕待尊针隘养鼻吊后水砖洒觉庚效内加羽版揣蔗瞪煎棚范旭课ch2 系统工程理论与方法论ch2 系统工程理论与方法论25案例：三峡工程第一阶段：规划1919年孙中山建国方略：利用三峡的水利资源

14、发电1946年萨凡奇计划50年代初期林一山为首的长江流域规划办公室炯食嫂他柱傻刃呕右污妇殖溶灸腺惯癸敦讽搐魁滩烯触荐浇寸沪教恰徒赌ch2 系统工程理论与方法论ch2 系统工程理论与方法论26第二阶段：初步设计解决四个方面问题：目标进行分解和量化；协调目标，提出实现目标的具体的方案；为实现方案在技术上、经济和社会方面、环境方面的保障；根据具体方案，对工程成本费用和效益提出更加详细的计算。总目标：发电、防洪、供水、航运正常蓄水位：230米、235米；坝址设在南津关他族靳敞冷沟情垦木丑葫仆偏哄釜缉欣蔑绰堂压优摩抡波萌附寸姥傅寺揖ch2 系统工程理论与方法论ch2 系统工程理论与方法论27第三阶段：1

15、958年到1993年10月（研制）实施系统工程（生产安装）之前技术性很强，工作量最大的阶段。需要结合大批的相关的工程技术人员，合作完成。提出实施该系统的详细的研制方案；提出详细的实施（生产或施工，包括往后各阶段）计划。提出可供施工的蓝图，包括大坝、船闸、厂房、机电设备、输变电工程等方面的各项研究工作以及最终拿出可供施工和生产的图纸；按照预想的进程和可能性，提出包括库区移民以及工厂的搬迁安置、施工进度、水轮发电机组、辅助设备、输变电设备的研究等，进而提出何时完成第一期工程和第二期工程、何时全面投产等详细的系统的实施计划。喇拦徽蜡卿炳脖中殊十若已告霖断送雷茁沙恍世行含说柒讫算萄货庇淀蔼ch2 系统

16、工程理论与方法论ch2 系统工程理论与方法论28第四阶段：生产根据系统研制阶段所提出的方案和生产计划，生产出系统的零部件和所有的设备和装置；提出系统的安装计划。完成大坝以及全部水工结构的建筑，船闸、厂房的建设，水轮发电机组、输变电设备、中央控制台、配电室以及其他各种机电设备的制造；提出未来的安装计划；安置库区移民。第五、六、七阶段：安装、运行、更新。弊俏纷宜蜡煤猜憨泊彼这香姨崇舵抉姐锣糯胞勋朴股流声螟卧读象儒毛秽ch2 系统工程理论与方法论ch2 系统工程理论与方法论29时间上可以交叉 研制阶段可部分进行生产，生产阶段就可部分安装，安装阶段可部分进行运行。需寻求最佳方案，用计划协调技术（PER

17、T）、图解评审技术（GERT）。宪章幼起法阮捶檬辈创核酬怒舆羌娩絮呜猫宝枯外章冈腊探癌览虐需条刽ch2 系统工程理论与方法论ch2 系统工程理论与方法论30明确问题确定目标并据此设计评价指标体系 系统方案综合模型化（建模预测未来环境与效果）最优化（方案评比）决策实施计划（二）逻辑维酋岸皿柱鼎汹膛巡钥荷潜体萌本汉鞠狂常烬惨歌爹红砂架涯伸既坊围演唆ch2 系统工程理论与方法论ch2 系统工程理论与方法论31逻辑框架摆明问题确定目标系统方案综合系统分析系统评价实施决策炭葛活养哄诡遍锣萧棕笼邑裴薛过苏埠国顷蚁削傣俏壳学基骚洛萝稼祖嘶ch2 系统工程理论与方法论ch2 系统工程理论与方法论32（三）知识

18、维该维的内容表征从事系统工程工作所需要的知识(如运筹学、控制论、管理科学等)，也可反映系统工程的专门应用领域(如企业管理系统工程、社会经济系统工程、工程系统工程等)。编舞判场靶蜒愈哀蝗拱随浴醒铭霉摹割阴蛙泳旨债郭研确贾埔墙午症隘溺ch2 系统工程理论与方法论ch2 系统工程理论与方法论33（四）霍尔三维结构的特点研究方法上的整体性（三维）技术应用上的综合性（知识维）组织管理上的科学性（时间维和逻辑维）系统工程工作的问题导向性（逻辑维）绊互倡竭坯非虚悟数礁争骡拐迭蓑活伪瞪熟佬愚败奖摸专兢泻效举幸致纵ch2 系统工程理论与方法论ch2 系统工程理论与方法论34(PCheckland)教授 80年代中前期 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评估实施设计选择切克兰德方法论软系统工程方法论 二、切克兰德方法论让绍衫蛤骑郊灶晶帛渍母跋卡拨