系统工程课程教学大纲

系统工程教学大纲课程概述：“系统工程”是工业工程、管理科学本科专业的学科基础课程之一提供了系统的思想、观点、方法论和相应的方法。本课程的主要内容为：系统和系统工程的基本概念；系统工程的理论基础；系统工程方法论；系统模型；系统仿真；系统评价；系统决策等。教学目的：系统工程是一门跨学科的工程技术，为现代科学技术的发展提供了新思路和新方法。本课程设置的目的是在较为系统地介绍系统工程的基本理论、方法的基础上，培养学生的系统观念，培养学生进行实际系统建模、分析和综合的能力。使学生具备正确灵活应用系统观和系统工程方法分析处理问题，并为决策提供科学依据的参谋能力。教学任务：传授系统理论、系统工程方法论、系统工程方法等知识；进行系统理论应用和系统工程的建模、仿真、决策分析等方法训练；引导学生关注学科研究与应用动态，了解学科前沿；培养学生综合、灵活、创新性地应用本学科知识实际问题的能力。教学要求：1.使学生掌握系统工程的基本概念和基本思想2.重点掌握系统分析的基本原理，正确理解管理系统工程方法论；3.掌握系统工程常用模型和技术的功能、原理、使用条件及初步应用；4.初步了解各类定量系统工程技术的基本原理、作用和相互关系，并了解它们在系统工程的整个工作过程中的用途5.掌握系统评价与决策的原理和典型方法；6.具有初步运用系统工程思想和方法分析本学科（专业）领域某些实际问题的能力。教学内容：第一章系统工程概述（5学时）为本课程的导论部分，主要介绍系统思想的发展、系统工程的产生及发展、系统工程的研究对象——系统的特性、系统工程的定义及其基本观点等内容。通过本章的教学，使学生掌握系统与系统工程的概念以及它们的特点，了解系统的分类、系统工程的发展过程与趋势、了解系统科学体系。一、系统工程的产生、发展及应用1.系统思想的产生与发展。2.系统理论的形成与发展。3.系统工程的发展概况。4.系统工程在中国的发展及应用。二、系统工程的研究对象1.系统的概念及特点。2.系统的类型。3.管理系统问题举例。三、系统工程的概念与特点1.系统工程的概念。2.系统工程是一门交叉学科。3.系统工程方法的特点。四、系统工程的应用领域1.社会经济发展规划2.现代企业管理第二章系统工程方法论（5学时）方法论是整个系统工程课程的核心，本部分重点讲述两种针对不同系统的重要方法论：霍尔三维结构和切克兰德模型，在此基础上对系统工程方法论新探索进行简要的介绍。通过本章的教学，使学生了解系统工程方法论的基本概念，掌握霍尔系统工程方法论，切克兰德系统方法论；掌握系统分析的基本原理。系统工程方法论事系统工程思考问题和处理问题的一般方法与总体框架一、系统工程基本工作过程1.霍尔三维结构。2.切克兰德方法论。3.两种方法论的比较。二、系统分析原理1.系统分析的概念及其要素。2.系统分析的程序。3.应用系统分析的原则。三、创新思维与方案创造技术1.创新方案的价值。2.创新方案的产生技术。3.系统创新思维辅助工具。四、系统工程方法论案例第三章系统模型与模型化—解释结构模型（3学时）在系统初步分析的基础上，将对象系统抽象为模型，进而进行优化或仿真，这是系统工程的特色。这一部分主要介绍系统模型的概念和类型、建立系统模型的意义以及系统建模的方法和一般过程。通过本章的教学，掌握系统结构分析的作用及描述系统结构的几种表达方式，使学生了解系统建模的目的和各种模型及其特点，弄清楚解释结构模型的基本思想及步骤。一、系统模型与模型化概述1.模型与模型化的定义。2.模型化的本质、作用及地位。3.模型的分类。4.构造模型的一般原则。5.建模的基本步骤。6.模型化基本方法。7.模型的简化。二、系统结构模型化技术1.系统结构模型化基础。2.建立递阶结构模型的规范方法。3.建立递阶结构模型的实用方法。三、主成份分析及聚类分析1.主成份分析。2.聚类分析。第四章状态空间方程(2学时)了解状态空间方程的基本含义，学会对系统进行动态分析，建立所需的数学模型。能综合应用基本知识和方法对典型的系统进行动态分析一、状态空间模型1.系统的状态和状态变量。2.微分方程与连续变量状态的状态空间表达式。3.差分方程与离散变量的状态空间表达式。4.矩阵的特征值、特征向量、矩阵变换。5.离散状态方程的求解。6.状态方程的应用之一——宏观经济模型。7.状态方程的应用之二——人口模型。8.状态方程的应用之三——预测产品销售量。二、系统工程模型技术的新进展1.软计算2.算法第五章系统仿真及系统动力学（5学时）主要介绍系统仿真的基本概念和技术。具体内容包括：系统仿真的基本概念和一般步骤、静态系统仿真技术——蒙特卡罗法及其应用、动态系统仿真技术——SD（系统动力学）及其应用。通过本章的教学，使学生了解系统仿真的概念和实质，掌握系统动力学的基本要素。基本变量和基本思想，了解结构化模型的建模方法，初步应用Vensim_PLE仿真软件。一、系统仿真概述1.系统仿真的概念、实质及作用。2.系统仿真方法。3.系统动力学的发展及特点。二、系统动力学结构模型化原理1.ＳＤ的基本原理。2.因果关系图和流（程）图。3.ＳＤ结构模型的建模步骤。三、基本反馈回路的仿真分析1.基本方程。2.几种典型反馈回路及其仿真计算。四、函数1.表函数。2.延迟函数。3.其它函数。五、仿真软件使用简介1.软件简介。2.用户界面简介。3.应用举例。第六章系统评价方法(5学时)主要介绍系统评价的基本概念和程序以及一些具体系统评价方法，这些系统评价方法包括：关联矩阵法（含古林法）、可能—满意度法、层次分析法、模糊综合评判法。通过本章的教学，使学生了解系统评价原理以及一般过程、掌握关联矩阵法等评价方法。一、系统评价原理1.系统评价问题2.系统评价的一般过程二、关联矩阵法1.逐对比较法。2.A.古林法。三、层次分析法1.基本原理。2.AHP一般方法。3.AHP方法在系统评价中的应用举例。四、模糊综合评判法1.引例——教师教学质量的系统评价。2.主要步骤及有关概念。3.理论与方法基础。第七章决策分析方法(7学时)本部分在对决策概念和类型阐述的基础上，重点介绍风险型决策分析和冲突分析。其中，风险型决策分析包括灵敏度分析、信息价值以及效用理论等内容。冲突分析包括冲突分析的原理和要素、冲突分析的一般方法和冲突分析的应用等内容。通过本章的教学，使学生了解决策和决策分析的含义、基本要素及决策过程，掌握单目标决策分析的基本方法，理解风险决策分析的内容，能够利用期望值法和决策树法进行分析决策。一、管理决策概述1.基本概念。2.决策问题的基本模式和常见类型。3.几类基本决策问题的分析。二、风险型决策分析1.风险型决策分析的基本方法。2.信息的价值。3.效用曲线的应用。三、冲突分析1.对策论与冲突分析。2.冲突分析的程序及要素。3.冲突分析方法举例——古巴导弹危机。4.冲突分析一般方法。第八章系统工程应用实例（15学时）通过本章应用实例的教学，使学生加深对前面章节所学的基础理论知识的理解和掌握，增强解决实际问题的能力，熟练掌握所学系统工程的基本内容在实际生活中的应用。案例1：技术引进的系统分析——我国机电工业技术引进及其消化吸收与国产化的系统分析（上）技术引进的系统分析——我国机电工业技术引进及其消化吸收与国产化的系统分析（下）案例2：CH公司外购玻壳进厂入库搬运路线方案分析案例3：基于实物期权的ERP不确定性投资决策分析案例4：创新思维应用案例案例5.H宾馆顾客满意度评价（上）H宾馆顾客满意度评价（下）讨论1.城市道路交叉口交通污染分析讨论2：轻微交通事故与交通拥堵关系的研究讨论3：房地产业过热对制造业发展的影响讨论4：如何将西安建成国际化大都市？讨论5：土壤污染的分析与治理讨论6：基于系统动力学的煤炭资源型城镇发展模型教学方法教学过程中注重系统思考方法的培养；坚持以实际问题为导向；采用系统化方法学好系统工程。要求学生按照课程授课计划认真做好学习计划、课前预习，积极参与课堂讨论，认真完成课后作业，达到全面掌握学科知识的目的。要求教师以面授为主，并穿插大作业训练和课堂讨论加深学生对本课程基本理论与方法的理解，帮助学生建立系统化的思维方法，提高定性