第1章 系統(tǒng)工程概述2012-09-19(2課時(shí) 第1周)

單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),2008-1-3,東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院工業(yè)工程系,#,東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院工業(yè)工程系,1,系統(tǒng)工程,主講教師：林曉通,電話：,13851986513,電子郵件：,東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院工業(yè)工程系,2,我們的約定,1,、保持教室寧?kù)o；,2,、請(qǐng)關(guān)閉移動(dòng)電話或進(jìn)入靜音或震動(dòng)狀態(tài)；,3,、上課期間請(qǐng)勿任意走動(dòng)、交談、接聽電話；,4,、不得在課堂上聽,MP3,、玩掌上電腦和,手機(jī),；,5,、請(qǐng)勿在教室內(nèi)吸煙、吃零食、,聽耳機(jī),；,6,、注意休息以最佳狀態(tài)投入到學(xué)習(xí)中。,謝謝您的合作,！,東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院工業(yè)工程系,3,第一講,系統(tǒng)工程概述,系統(tǒng)工程（,Systems Engineering,SE,）,系統(tǒng)工程方法論及其應(yīng)用,東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院工業(yè)工程系,4,任何一種學(xué)問的起源必然有其推動(dòng)的力量，工業(yè)工程亦不例外，它的推動(dòng)力就是,人類不屈于現(xiàn)狀的意愿和求盡善盡美的成就欲望,（,achievement demand,）。,人類不屈于現(xiàn)狀的意愿,，使人們想要把事情做得更好。在不斷改善工作的過程中，人類終于了解到用科學(xué)方法來改善，可以把事情做得更好。原來，改善的過程也不一定要接受什么特殊訓(xùn)練，每個(gè)人天生就可以運(yùn)用自己的經(jīng)驗(yàn)與本能來達(dá)到改善的目的。,等到泰勒把科學(xué)的方法帶到管理的領(lǐng)域后，這種管理的科學(xué)，加上科技的知識(shí)才慢慢演變成日后的,工業(yè)工程,。,工業(yè)工程和系統(tǒng)工程學(xué),東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院工業(yè)工程系,5,工業(yè)工程的定義,美國(guó)工業(yè)工程師學(xué)會(huì)（,AIIE,）對(duì)工業(yè)工程的定義是：“工業(yè)工程是對(duì),人員,、,物料,及,設(shè)備,等，從事整個(gè)系統(tǒng)之設(shè)計(jì),改進(jìn)及運(yùn)用,的一門科學(xué)。它利用,數(shù)學(xué),、,自然科學(xué),與,社會(huì)科學(xué),的專門知識(shí)及技巧，并,利用工程分析與設(shè)計(jì)的,原理,和,方法,，來,規(guī)劃,、,預(yù)測(cè),，并,評(píng)估,由此及其有關(guān)系統(tǒng)中所獲得的效果。”,工業(yè)工程和系統(tǒng)工程學(xué),東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院工業(yè)工程系,6,概括而言，,所有人類及非人類參與的活動(dòng)，只要有動(dòng)作出現(xiàn)的，都可應(yīng)用工業(yè)工程的原理原則，以及工業(yè)工程的一 套系統(tǒng)化的技術(shù)，經(jīng)由最佳途徑達(dá)到目的,。,譬如工業(yè)工程中的,動(dòng)作連貫性分析,（,operation sequence,），由于人類的任何一種動(dòng)作都有連貫性，因此把各動(dòng)作經(jīng)仔細(xì)分析，分成一個(gè)個(gè)微細(xì)單元，刪掉不必要的動(dòng)作，合并可連接的動(dòng)作，以達(dá)到工作簡(jiǎn)化、動(dòng)作經(jīng)濟(jì)、省時(shí)省工之目的。,工業(yè)工程和系統(tǒng)工程學(xué),東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院工業(yè)工程系,7,工程學(xué)與管理科學(xué)的橋梁,工業(yè)工程就是銜接,工程學(xué),與,管理科學(xué),之間的一門新興科學(xué)。有人稱工業(yè)工程（機(jī)械工程電機(jī)工程化學(xué)工程土木工程,）,管理。,實(shí)際上，最簡(jiǎn)單的解釋就是：,工業(yè)工程是用工程師的手法去解決與工程和管理有關(guān)的問題,。在工廠里，一個(gè)純粹研究制造的人和一個(gè)精于管理的人常無法溝通，此時(shí)就有賴工業(yè)工程師作橋梁了。,工業(yè)工程和系統(tǒng)工程學(xué),東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院工業(yè)工程系,8,與其它工程學(xué)有何不同,工業(yè)工程學(xué)與機(jī)械、電機(jī)、化學(xué)、土木等工程學(xué)有何不同呢？傳統(tǒng)的工程學(xué)，以“設(shè)計(jì)更經(jīng)濟(jì)的系統(tǒng)”為目的。,如：機(jī)械工程設(shè)計(jì)高效率的“經(jīng)濟(jì)的機(jī)器系統(tǒng)”，電機(jī)工程設(shè)計(jì)“經(jīng)濟(jì)的電路系統(tǒng)”，它們?cè)O(shè)計(jì)的對(duì)象僅以機(jī)器、設(shè)備為著眼點(diǎn)。而工業(yè)工程除了考慮機(jī)器設(shè)備的設(shè)計(jì)外，還包含了人的因素（,human factor,），而以結(jié)合“,人、材料、設(shè)備等之綜合系統(tǒng),”為對(duì)象。,工業(yè)工程和系統(tǒng)工程學(xué),東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院工業(yè)工程系,9,與其它管理科學(xué)的,區(qū)別何在,？,工業(yè)工程與企業(yè)管理之區(qū)別，乃在于工業(yè)工程是通過,工程途徑,（,engineering approach,），,應(yīng)用科學(xué)上及工程上的方法與技術(shù),，考慮,人員、機(jī)器、設(shè)備、流程、方法、時(shí)間等因素,來解決管理上遇到的問題，而企業(yè)管理、行政管理，便無法采取,工程途徑,去解決管理上的問題。,工業(yè)工程和系統(tǒng)工程學(xué),東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院工業(yè)工程系,10,工業(yè)工程師扮演的,角色,工業(yè)工程和系統(tǒng)工程學(xué),要了解一個(gè)工業(yè)工程師在工廠中扮演的角色，首先讓我們來看看工廠中所存在的幾個(gè)普遍問題：,東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院工業(yè)工程系,11,工業(yè)工程師扮演的,角色,工業(yè)工程和系統(tǒng)工程學(xué),(1),工廠中，每位專業(yè)工程師專司其職，誰來溝通不同的專業(yè)工程師呢？,(2),工廠里，老板關(guān)心一件事（賺錢與產(chǎn)量），員工關(guān)心另件事（薪水與勞力的付出），那么誰來作老板和員工的橋梁？,(3),工廠里，人人關(guān)心趕貨及品質(zhì)，是否有人關(guān)心今天比昨天做得更好，明天比今天做得又更好？如果有，那么這種改善的工作誰來做？,東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院工業(yè)工程系,12,工業(yè)工程師扮演的,角色,工業(yè)工程和系統(tǒng)工程學(xué),(4),人人關(guān)心機(jī)器、物料、,，誰來關(guān)心最重要的“,人,”？如何使這些人做得更舒服、做得更多、賺得更多，而且受到尊重？,(5),大家關(guān)心產(chǎn)量，誰關(guān)心總成本？,(6),各個(gè)小單位往往都有本位主義，由誰來考慮整個(gè)工廠的最優(yōu)點(diǎn)（,optimization,）？,解決這些問題的最適當(dāng)人選就是,工業(yè)工程師,。,東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院工業(yè)工程系,13,更詳細(xì)地說，工業(yè)工程師在工廠里做的事有：,工作方法的設(shè)計(jì)和改善,、,操作標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間及物料標(biāo)準(zhǔn)用量的確定,、,夾具與工具的設(shè)計(jì)、,成本的計(jì)算與分析、,生產(chǎn)計(jì)劃與管理、,產(chǎn)能計(jì)劃與分析、,物料管理、,品質(zhì)分析與管理、,工業(yè)工程和系統(tǒng)工程學(xué),東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院工業(yè)工程系,14,更詳細(xì)地說，工業(yè)工程師在工廠里做的事有：,工廠布置、工業(yè)安全作業(yè)、,工作評(píng)價(jià)與獎(jiǎng)勵(lì)制度的建立、,業(yè)務(wù)流程的改善、系統(tǒng)或制度的設(shè)計(jì)等等。,工業(yè)工程師是：,工業(yè)界的醫(yī)生,、,效率專家,、,管理者的眼線,、,多樣性的角色,。,工業(yè)工程和系統(tǒng)工程學(xué),東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院工業(yè)工程系,15,推廣工業(yè)工程觀念的,阻力,：,(1),在一些閉塞國(guó)有企業(yè)中，管理者的觀念不夠開放，不愿公開各方面的問題，也不愿提供周全的資料，沒有資料工業(yè)工程師就無從下手解決問題。,(2),人類守舊的觀念，拒絕改變，因此工業(yè)工程師即無從施展所長(zhǎng)。,(3),一件新事物要經(jīng)過學(xué)習(xí)的過程，人們才能熟練地應(yīng)用，而學(xué)習(xí)的起步總是比較困難且成效不顯著，因此人們即使費(fèi)力，也寧可繼續(xù)使用習(xí)慣了的舊方法、舊東西。,（,4,）管理者的無知。,工業(yè)工程和系統(tǒng)工程學(xué),東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院工業(yè)工程系,16,但企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)越來越殘酷，競(jìng)爭(zhēng)的范圍也越來越大，傳統(tǒng)的管理方法勢(shì)必遭到淘汰，雖說每個(gè)人都有管理的本能，但是管理的好或壞、管理人數(shù)的多或 少、管理幅度的寬或窄，都會(huì)受個(gè)人能力的限制，因此如何用有,系統(tǒng)的方法,把大規(guī)模的工作作得更好、更快，就必須用科學(xué)方法來管理，也就必須重視工業(yè)工程 了。,當(dāng)然，工業(yè)工程師的能力決非萬能的，但只要是學(xué)有專精的工業(yè)工程知識(shí)，則其失誤的可能性較小，因?yàn)楣I(yè)工程的做法,不是憑直覺,，而是,依數(shù)據(jù),來做決定的。同理，如有了工業(yè)工程，,做錯(cuò)誤決策的機(jī)會(huì)也可減少很多。,工業(yè)工程和系統(tǒng)工程學(xué),東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院工業(yè)工程系,17,工業(yè)工程師解決問題的途徑,工業(yè)工程是經(jīng)由下列兩種途徑來解決問題：,（一）問題的分析與決策（,problem solving&decision making,）,（二）,系統(tǒng)工程方法,（,system engineering,）,從資料收集、組織、分析以及如何安排等數(shù)理計(jì)算及專門技術(shù)的方法來解決難題。,工業(yè)工程和系統(tǒng)工程學(xué),東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院工業(yè)工程系,18,SE,的概念,SE,是以,大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng),（特別是管理系統(tǒng)）為研究對(duì)象，在,系統(tǒng)理論,、,管理科學(xué),及其,運(yùn)籌學(xué),等學(xué)科基礎(chǔ)上形成的一門交叉學(xué)科。通過學(xué)習(xí)，主要使學(xué)生掌握分析與解決各種管理系統(tǒng)問題的,思想、程序和方法,。,學(xué)習(xí)方法：學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)。,將課堂內(nèi)外的學(xué)習(xí)結(jié)合起來！,東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院工業(yè)工程系,19,教材及考核,教學(xué)參考書：,汪應(yīng)洛主編，系統(tǒng)工程（第,4,版），機(jī)械工業(yè)出版社，,2009.3,汪應(yīng)洛主編,系統(tǒng)工程理論、方法與應(yīng)用,，北京：高等教育出版社，,1998,年,教學(xué)要求：上課及考核,課程結(jié)束后的考試（期末考試）成績(jī)占,60%,；系統(tǒng)分析小組的工作、結(jié)果及課堂練習(xí)（課堂討論、分析報(bào)告）占,30%,；平時(shí)作業(yè)、考勤等占,10%,。,東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院工業(yè)工程系,20,第一講 系統(tǒng)工程概述,一,.,系統(tǒng)工程的產(chǎn)生、發(fā)展及應(yīng)用,二,.,系統(tǒng)工程的研究對(duì)象,三,.,系統(tǒng)工程的概念與特點(diǎn),東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院工業(yè)工程系,21,第一講 系統(tǒng)工程概述,(,一,),系統(tǒng)思想及系統(tǒng)理論的,產(chǎn)生與發(fā)展,系統(tǒng)思想的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段，即：,“,只見森林,”,（樸素的系統(tǒng)思想）階段,“,只見樹木,”,階段,“,先見森林，后見樹木,”,（科學(xué)的系統(tǒng)思想）階段。,古代中國(guó)和古希臘在系統(tǒng)思想的產(chǎn)生與早期發(fā)展中具有突出地位和貢獻(xiàn)。,一,.,系統(tǒng)工程的,產(chǎn)生,、,發(fā)展,及,應(yīng)用,東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院工業(yè)工程系,22,第一講 系統(tǒng)工程概述,著名古希臘哲學(xué)家,亞里士多德,(Aristotle),在公元前三百多年就提出整體是由部分組成，整體大于各個(gè)部分的總和,.,在,恩格斯,看來，整個(gè)世界是一個(gè)有機(jī)聯(lián)系起來的復(fù)雜的系統(tǒng)，物質(zhì)世界是有層次的,.,馬克思,認(rèn)為整體不等于部分的簡(jiǎn)單相加，配合好時(shí),部分之間協(xié)同配合，可以產(chǎn)生新的東西、新的力量,.,一,.,系統(tǒng)工程的,產(chǎn)生,、,發(fā)展,及,應(yīng)用,東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院工業(yè)工程系,23,(,一,),系統(tǒng)思想及系統(tǒng)理論的,產(chǎn)生與發(fā)展,整體思想和聯(lián)系思想,是科學(xué)系統(tǒng)思想的核心與實(shí)質(zhì)。,一般系統(tǒng)論,、,控制論,、,信息論,、,耗散結(jié)構(gòu)理論,、,協(xié)同學(xué),及,自組織理論,等,是系統(tǒng)理論的重要內(nèi)容和,SE,的理論基礎(chǔ)。,第一講 系統(tǒng)工程概述,(,二,),系統(tǒng)工程的發(fā)展概況,階段,年代（份）,重大工程實(shí)踐或事件,重要理論與方法貢獻(xiàn),I,1930,美國(guó)發(fā)展與研究廣播電視,正式提出系統(tǒng)方法（,Systems approach,）的概念,1940,美國(guó)實(shí)施彩電開發(fā)計(jì)劃,采用系統(tǒng)方法，并取得巨大成功,美國(guó),Bell,電話公司開發(fā)微波通訊系統(tǒng),正式使用系統(tǒng)工程（,S,ystems,E,ngineering,）一詞,II,第二次世界大戰(zhàn)期間,英、美等國(guó)的反空襲等軍事行動(dòng),產(chǎn)生軍事運(yùn)籌學(xué)（,Military,Operations Research,）,也即軍事系統(tǒng)工程,本世紀(jì),40,年代,美國(guó)研制原子彈的“,曼哈頓計(jì)劃,”,運(yùn)用,SE,，并推動(dòng)了其發(fā)展,1945,美國(guó)空軍建立,蘭德（,RAND,）,公司,曾經(jīng)提出系統(tǒng)分析（,Systems analysis,）概念，強(qiáng)調(diào)了其重要性,III,40,年代后期到,50,年代初期,運(yùn)籌學(xué)的廣泛運(yùn)用與發(fā)展、控制論的創(chuàng)立與應(yīng)用、電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，為,SE,奠定了重要的學(xué)科基礎(chǔ),IV,1957,H.Good,和,R.E.Machol,發(fā)表第一部名為,系統(tǒng)工程,的著作,系統(tǒng)工程學(xué)科形成的標(biāo)志,1958,美國(guó)研制,北極星,導(dǎo)彈潛艇,提出,PERT,（網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)），這是最早的系統(tǒng)工程技術(shù)之一。,1965,R.E.Machol,編著,系統(tǒng)工程手冊(cè),表明系統(tǒng)工程的實(shí)用化和規(guī)范化,美國(guó)自動(dòng)控制學(xué)家,L.A.Zedeh,提出“,模糊集合,”概念,為現(xiàn)代,SE,奠定了重要的數(shù)學(xué)基礎(chǔ),1961-1972,美國(guó)實(shí)施“,阿波羅,”登月計(jì)劃,使用了多種,SE,方法，其成功極大地提高了,SE,的地位,V,1972,國(guó)際應(yīng)用系統(tǒng)分析研究所（,IIASA,）在維也納成立,SE,的應(yīng)用開始從工程領(lǐng)域進(jìn)入到社會(huì)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，并發(fā)展到了一個(gè)重要的新階段。,70,年代,SE,的廣泛應(yīng)用在國(guó)際上達(dá)到高潮,VI,80,年代,SE,在國(guó)際上穩(wěn)定發(fā)展、在中國(guó)的研究與應(yīng)用達(dá)到高潮,東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院工業(yè)工程系,27,(,三,),系統(tǒng)工程在我國(guó)的,發(fā)展,及,應(yīng)用,上世紀(jì),50,至,60,年代，我國(guó)的一些研究機(jī)構(gòu)和著名學(xué)者為,SE,的研究與應(yīng)用作了,理論上的,探討,、,應(yīng)用上的,償試,和,技術(shù)方法上的,準(zhǔn)備,。其主要標(biāo)志和集中代表是,錢學(xué)森的,工程控