管理系统工程方法论及其应用.ppt
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1、系统工程(Systems Engineering,SE)一种科学的系统决策方法论管理系统工程方法论及其应用,姬晓辉武汉大学经济与管理学院,系统工程的应用举例,三峡水利工程是我国建国以来最大的工程项目,它的论证、组织、实施与管理可以说就是一个庞大的系统工程问题,这项工程涉及到了国家及地方的众多部门,如水利、电力、能源、文物、生态、移民等等,涉及到几个省的上百个县市,同时实施过程要由众多单位共同努力,时间横跨将近20年,如此的工程必然需要一种统观全局的系统方法来对待,系统工程可以说是最为有效的一种组织方法。,系统工程的应用举例,对于我们今天生活中所关心的各种社会经济问题,如经济改革、价格问题、体制
2、改革及各种政策的出台都是要经过充分的系统的论证,这些都与系统工程有关。例如:粮食价格的调整:影响肉、菜、生活用品等等,从而影响整个社会的物价。燃料能源价格:影响原材料、产品及整个物价银行利率:影响消费与积累,反应了国家的经济政策外汇牌价:主要用于调节进出口政策,同时反应了一个国家的经济实力,系统工程的应用举例,将来在我们的实际工作中,我们会遇到许许多多的系统工程问题,比如:企业的长远规划:综合考虑企业发展、实力、原材料、能源、技术、市场、国家政策等。新产品开发:考虑市场、企业开发技术与实力、销售网络、经济条件等区域规划:考虑区域特征、交通、历史、地理等大项目管理:经过立项、论证、实施、,Why
3、?时代特征及社会发展趋势 经济全球化 动态市场带来挑战和机会(变化)社会加速信息化 创新开始成为时代的最强音 社会进入合作竞争新时代(COOPETITION;GUANXI)可持续发展引起普遍关注,引言:Why,“要学一点系统工程”,引言:Why,管理科学的发展与管理人才培养管理科学发展的“制高点”系统化管理 T 型人才 钱学森、许国志、汪应洛,引言:What/When,What/When?SE是以大规模复杂系统(特别是管理系统)为研究对象,在系统理论、管理科学及其运筹学等学科基础上形成的一门交叉学科。通过学习,主要使学生掌握分析与解决各种管理系统问题的思想、程序和方法。,引言:Who/Wher
4、e,Who/Where?Who 学生为主体,教师为主导。Where 将课堂内外的学习结合起来!,引言:How,How?建议 注重系统思考 坚持问题导向 采用系统化方法教学参考书:汪应洛主编,系统工程(第3版),机械工业出版社,2003.8,一 系统工程概述,一.系统工程的产生、发展及应用二.系统工程的研究对象三.系统工程的概念与特点,(一)系统思想及系统理论的产生与发展 系统思想的发展经历了三个阶段,即:“只见森林”(朴素的系统思想)阶段“只见树木”阶段“先见森林,后见树木”(科学的系统思想)阶段。古代中国和古希腊在系统思想的产生与早期发展中具有突出地位和贡献。,一.系统工程的产生、发展及应用
5、,系统思想及系统理论的产生与发展,整体思想和联系思想是科学系统思想的核心与实质。一般系统论、控制论、信息论、耗散结构理论、协同学及自组织理论等是系统理论的重要内容和SE的理论基础。,(二)系统工程的发展概况,(三)系统工程在我国的发展及应用,上世纪50至60年代,我国的一些研究机构和著名学者为SE的研究与应用作了理论上的探讨、应用上的偿试和技术方法上的准备。其主要标志和集中代表是钱学森的工程控制论、华罗庚的统筹法和许国志的运筹学。我国大规模地研究与应用SE是从70年代末、80年代初开始的。,1978年9月27日,钱学森、许国志、王寿云在文汇报发表题为“组织管理的技术系统工程”的长篇文章;从19
6、78年起,西安交大、天津大学、清华大学、华中理工大学、大连理工大学等国内著名大学开始招收了第一批SE专业硕士研究生;1980年11月,中国系统工程学会在北京成立;1980年10月至1981年1月,中国科协、中央电视台会同中国系统工程学会、中国自动化学会联合举办“系统工程电视普及讲座(45讲)”,取得了良好的社会效果。,70年代末以来,应用SE理论和方法来研究与解决我国的重大现实问题,在许多领域和方面取得了较好的效果,如:人口问题的定量研究及应用(始于1978年)、2000年中国的研究(1983至1985年)、全国和地区能源规划(始于1980年)、全国人才和教育规划(始于1983年)、农业系统工
7、程(始于1980年)、区域发展战略(始于1982年)、投入产出表的应用(始于60年代和1976年)、军事系统工程(始于1978年)、水资源的开发利用(始于1978年)等。90年代以来,系统工程在与企业发展结合、与现代信息技术结合、与实施可持续发展战略结合、与思维科学结合等方面已具有初步结果和强劲势头。,(一)SE的研究对象是大规模复杂系统 该类系统的主要特点有:规模庞大、结构复杂、属性及目标多样、一般为人-机系统、经济性突出等。,二.系统工程的研究对象,(二)系统的概念 1.系统的定义 系统是由两个以上相互联系的要素所构成,且具有特定功能、结构、环境的整体。2.系统的属性 整体性、关联性、环境
8、适应性。3.管理系统(参见思考题1、3),管理系统问题举例,(三)系统的类型,自然系统与人造系统 实体系统与概念系统 动态系统与静态系统 封闭系统与开放系统 主要明确SE研究什么样的系统问题,三.SE的内容与特点,所谓SE,是用来开发、运行、革新一个大规模复杂系统所需思想、程序、方法的总和(或总称)。SE强调以下基本观点:(1)整体性和系统化观点(前提)(2)总体最优或平衡协调观点(目的)(3)多种方法综合运用的观点(手段)(4)问题导向及反馈控制观点(保障),思考讨论题,1、选择一个你所熟悉的系统问题说明:(1)系统的功能及其要素;(2)系统的环境及输入、输出;(3)系统的结构(最好用框图表
9、达);(4)系统的功能与结构、环境的关系。2、说明系统一般属性的含义,并据此归纳出若干系统思想或观点;3、管理系统有何特点?为什么说现代管理系统是典型的(大规模)复杂系统?4、请总结系统工程(学)的特点。5、结合系统工程应用领域,说明系统工程在你所学专业领域的可能应用及其前景。,系统概念的形成,公元前古希腊对宇宙大系统的认识我国西周时期的“阴阳二气”及金、木、水、火、土“五行”东汉时期形成的“二十四节气”周秦到西汉时期的“皇帝内经”。,系统的定义,系统可被定义为具有一定功能的、相互间具有有机联系的由许多要素或构成部分组成的一个整体。一台机器、一个部门、一项计划、一个研究项目、一种组织、一套制度
10、都可以看成一个系统系统的存在具有普遍性系统的概念是相对的而不是绝对的,它没有绝对规模的界限,2、系统的特性,阶层性整体性集合性相关性目的性环境适应性.,系统工程研究系统的特性,可控性动态性复杂性自律性.,3、系统的各种形态,自然界所面临的系统是各种各样的,它们以各种各样的形态存在于这个五彩缤纷的世界。因此,我们就可以按照系统在自然界存在的形态及性质,将系统分为各种各样的类型。,自然系统与人工系统,自然系统是由自然发生而产生与形成的系统,这类系统的组成部分是自然物(山、海、河流、矿物、植物及动物等)所自然形成的系统。像海洋系统、矿藏系统、生态系统、太阳系、宇宙系等,都属于自然系统。人工系统是人们
11、将有关元素,按其属性和相互关系组合而成的系统,亦即用人工方法建立起来的系统。例如,人类对自然物质通过加工,用人工方法制造出来的工具和机械装置等构成的各种工程系统;人类通过人为地规定的组织、制度、步骤、手续等建立起来的各种管理系统和社会系统;人类通过对自然现象和社会现象的科学认识,用人工方法研究出来的科学体系和技术体系等都属于人工系统。,实体系统与概念系统,所谓实体系统,是指以物理状态的存在物作为组成要素的系统,这些实体占有一定空间,如自然界的矿物、生物,生产部门的机械设备、原始材料等。由于自然物都为实实在在的存在物,因此,实体系统亦称为硬件系统与实体系统相对应的是概念系统,它是由概念、原理、假
12、说、方法、计划、制度、程序等非物质实体构成的系统,如管理系统、科学技术体系、教育系统、文化系统等。由于概念系统,对应着的多是人们对自然界的认识和假设,因此概念系统亦称为软件系统。,动态系统和静态系统,动态系统就是系统的状态变量是随时间不断变化的,即系统的状态变量是时间的函数。例如,学校就是一个动态系统,它不仅有建筑物,还有教师和学生。企业也是动态系统的一个典型例子静态系统则是表征系统运行规律的数学模型中不含有时间因素,即模型中的变量不随时间而变化,它是动态系统的一种极限状态,即处于稳定的系统。例如大桥、公路、房屋等。,孤立系统、封闭系统与开放系统,所谓孤立系统指的是系统与外界环境既不可能进行物
13、质交换,也不可能进行信息、能量交换。换句话说,系统内部的物质和信息能量不能传至外部,外界环境的物质和信息能量也不能传至系统内部。封闭系统是指系统与外界环境之间可以进行信息、能量交换,但不能进行物质交换。开放系统是指系统与外界环境有信息、物质和能量交互作用的系统。,示例,物资流,信息流,普通系统、大系统、巨系统、简单系统与复杂系统,从系统的规模进行分类,系统有大小之分,可分为普通系统、大系统及巨系统;从系统的复杂程度来分,系统又可分为简单系统与复杂系统。,面向对象区分的各种系统形态,物质系统、人类系统及方法步骤系统作业系统和管理系统社会经济系统 经营系统 根据具体对象划分的各种系统:工业系统、运
14、输系统、交通系统、通信系统、物资流通系统、金融系统、能源系统等以产业区分系统的形态,或按消费生活系统、医疗系统、军事系统和教育系统等,4、企业的系统模型,扰动,输入,输出,几个要素,环境与界限 投入性质 流量与流向 转化过程 产出的形式,三、系统工程,要作出科学的决策就必须依赖于系统可靠的科学决策方法,系统工程便是处理决策问题的基础理论指导,它将所处理的问题作为一个完整的系统进行处理,强调决策系统整体目标的综合最优化;系统工程借助于自然科学与工程技术的方法,来处理各种社会系统,将人类在长期开发自然系统和改造社会系统的实践中所形成的整体最优化系统观念应用于其求解问题的全过程之中,从而保证了所解决
15、问题的全面周到与科学合理。,1、“系统工程”的含义,1978年我国著名学者钱学森指出:“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,是一种对所有系统都具有普遍意义的方法”。,1、“系统工程”的含义,1977年日本学者三浦武雄指出:“系统工程与其他工程学不同之点在于它是跨越许多学科的科学,而且是填补这些学科边界空白的一种边缘学科。因为系统工程的目的是研制一个系统,而系统不仅涉及到工程学的领域,还涉及社会、经济和政治等领域,所以为了适当地解决这些领域的问题,除了需要某些纵向技术以外,还要有一种技术从横的方向把它们组织起来,这种横向技术就是系统工程”。,1、“系统工程”的含
16、义,1975年美国科学技术辞典的论述为:“系统工程是研究复杂系统设计的科学,该系统由许多密切联系的元素所组成。设计该复杂系统时,应有明确的预定功能及目标,并协调各个元素之间及元素和整体之间的有机联系,以使系统能从总体上达到最优目标,在设计系统时,要同时考虑到参与系统活动的人的因素及其作用。”,2、系统工程定义,系统工程就是从系统的观点出发,跨学科的考虑问题,运用工程的方法去研究和解决各种系统问题,以实现系统目标的综合最优化。,系统观念,系统的观念就是整体最优的观念,它是在人类认识社会、认识自然的过程中形成的整体观念,或者称之为全局观念。“丁渭工程”修建用的砖瓦水的来源建筑石材、木材的运输废墟的
17、排除与清理,工程观念,工程的观念是在人们处理自然、改造自然的社会生产过程中所形成的工程方法论,传统的工程观念是指生产技术的实践而言,而且以硬件为目标与对象,如机械工程、电气工程、铁路工程、水利工程等。系统工程将这一观念和方法应用于社会系统中,其所处理的对象不仅包含传统工程观念中的自然对象(即硬件),而是在传统的工程观念的基础上增添了新的内容,也即以软件为目标与对象。实际上,系统工程所讨论的工程是泛指一切有人参与的、以改变系统某一特征为目标的,从命题到出成果的工作过程。系统工程使得人们能够以工程的观念和方法研究和解决各种社会系统问题。,3、系统工程的理论基础,从系统工程的定义可以看出,系统工程是
18、一门跨学科的边缘性交叉学科,它包括自然、社会及工程设计分析等方面的知识,它是由一般系统论、大系统理论、经济控制论、运筹学等学科相互渗透、交叉发展而形成的。,系统科学与系统工程,系统科学是用统一的系统方法研究任何控制论系统的行为和控制的学科领域,它主要研究有组织的大系统或一般系统的运动和量变规律系统科学分为:系统方法论、系统理论和系统工程系统工程是系统科学的应用部分,是系统科学中与社会经济决策和工程管理关系最密切的一部分,系统工程的理论基础,一般系统论大系统理论经济控制论运筹学哲学和社会科学计算机科学各门专业科学和工程技术,4、系统工程学科性质,在科学技术体系结构中,系统工程属于工程技术,是一门
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