系统工程1-2PPT文件格式下载.ppt

1、建筑垃圾：清墟时大量建筑垃圾在城内无处堆放。n另外，当时的运输手段也非常落后n丁谓怎么办？52022/11/10丁谓造宫丁谓造宫史书记载史书记载 “一举而三役济一举而三役济”，并且并且“省费以亿万计省费以亿万计”汴水宫殿宫殿砖窑殿前街道殿前街道土土砖瓦砖瓦木木石石挖渠、引水、进船木木石石废墟废墟62022/11/10包含至少两个包含至少两个组成部分组成部分-要素要素具有一定的具有一定的功能功能，且，且功能是系统中任何一个功能是系统中任何一个要素所都不具备的要素所都不具备的要素之间存在着要素之间存在着相互联系（作用）相互联系（作用）-结构结构 2.2.系统的概念系统的概念系统系统-由两个以上相互

2、联系、相互作用的要素所组成的具有由两个以上相互联系、相互作用的要素所组成的具有特定结构、功能和环境的整体。特定结构、功能和环境的整体。72022/11/10为了更好地达到系统为了更好地达到系统目标目标，而对系统的，而对系统的构成要素构成要素、组织结构组织结构、信息流动和控制信息流动和控制机制等机制等进行进行分析与设计分析与设计的技术。的技术。按照按照多个目标多个目标进行进行权衡权衡，综合考虑寻求，综合考虑寻求最优解最优解（或满意解）的（或满意解）的方法方法。美国学者美国学者切斯纳切斯纳 19671967年日本工年日本工业标准（业标准（JISJIS）规定规定 1 系统工程的定义系统工程的定义82

3、022/11/10系统工程是组织管理系统的系统工程是组织管理系统的规划、研究、设计、规划、研究、设计、制造、试验和使用的科学方法制造、试验和使用的科学方法，是一种，是一种对所有对所有系统都具有普遍意义系统都具有普遍意义的科学方法的科学方法。总之，。总之，系统系统工程是一门工程是一门组织管理的技术组织管理的技术。系统是一门系统是一门跨学科跨学科的科学。的科学。为了圆满解决多个为了圆满解决多个交叉领域问题交叉领域问题，除了需要某些纵向的专门技术，除了需要某些纵向的专门技术之外，还要有一种技术之外，还要有一种技术从横向把它们组织起来从横向把它们组织起来，这种横向技术就是这种横向技术就是系统工程系统工

4、程。三浦雄武三浦雄武 钱学森钱学森 系统工程的定义系统工程的定义系统工程是一门系统工程是一门交叉学科交叉学科n建立在建立在运筹学、系统理论和现代管理学运筹学、系统理论和现代管理学等等学科的基础上学科的基础上-思想思想来源；来源；n提供跨学科的提供跨学科的程序性程序性技术；技术；n提供跨学科的提供跨学科的方法性方法性技术。技术。92022/11/10102022/11/10系统工程的定义系统工程的定义n 系统工程系统工程是用来开发、运行、更新一个是用来开发、运行、更新一个大规模复杂系统所需大规模复杂系统所需思想、程序、方法的思想、程序、方法的总和总和（或总称）。（或总称）。112022/11/1

5、0系统工程的研究对象n系统工程研究对象系统工程研究对象大规模复杂系统大规模复杂系统n怎么理解怎么理解“大规模、复杂大规模、复杂”？多个目标多个目标多个目标多个目标要素众多要素众多关联众多关联众多结构复杂、功能复杂、环境复杂结构复杂、功能复杂、环境复杂122022/11/10系统工程的发展概况系统工程的发展概况阶段阶段时间时间重大事件重大事件重要贡献重要贡献I I19301930美国发展与研究广播美国发展与研究广播电视电视正式提出系统方法（正式提出系统方法（Systems Systems approachapproach）的概念。）的概念。19401940美国实施彩电开发计美国实施彩电开发计划划

6、采用系统方法，并取得巨大成功。采用系统方法，并取得巨大成功。美国美国BellBell电话公司开电话公司开发微波通讯系统发微波通讯系统正式使用系统工程（正式使用系统工程（Systems Systems EngineeringEngineering）一词。）一词。IIII第二次世界第二次世界大战期间大战期间英、美等国的反空袭英、美等国的反空袭等军事行动等军事行动产生军事运筹学（产生军事运筹学（Military Military Operations ResearchOperations Research）,也即军事也即军事系统工程。系统工程。本世纪本世纪4040年年代代美国研制原子弹的美国研制原子

7、弹的“曼哈顿计划曼哈顿计划”运用系统工程，并推动了其发展。运用系统工程，并推动了其发展。19451945美国空军建立兰德美国空军建立兰德（RANDRAND）公司）公司提出系统分析（提出系统分析（Systems Systems AnalysisAnalysis）概念，强调其在系统工）概念，强调其在系统工程中核心地位。程中核心地位。132022/11/10IIIIII4040年代后期年代后期到到5050年代初年代初期期运筹学的广泛运用与发展、控制论的创立与应用、电子运筹学的广泛运用与发展、控制论的创立与应用、电子计算机的出现，为计算机的出现，为SESE奠定了重要的学科基础奠定了重要的学科基础IVI

8、V19571957H.GoodH.Good和和 R.E.MacholR.E.Machol发表第一部发表第一部系统工程系统工程的专著的专著系统工程学科形成的标志系统工程学科形成的标志19581958美国研制北极星导弹潜美国研制北极星导弹潜艇艇提出提出PERTPERT（网络优化技术），（网络优化技术），早期典型的系统工程技术之一。早期典型的系统工程技术之一。19651965R.E.MacholR.E.Machol编著编著系统系统工程手册工程手册表明系统工程的实用化和规范表明系统工程的实用化和规范化化1961-19721961-1972美国实施美国实施“阿波罗阿波罗”登登月计划月计划使用了多种使用了

9、多种SESE方法，其成功极方法，其成功极大地提高了大地提高了SESE的地位的地位V V19721972国际应用系统分析研究国际应用系统分析研究所（所（IIASAIIASA）在维也纳）在维也纳成立成立SESE的应用开始从工程领域进入的应用开始从工程领域进入到社会经济领域，并发展到了到社会经济领域，并发展到了一个重要的新阶段。一个重要的新阶段。7070年代年代SESE的广泛应用在国际上达到高潮的广泛应用在国际上达到高潮VIVI8080年代年代SESE在国际上稳定发展、在中国的研究与应用达到高潮在国际上稳定发展、在中国的研究与应用达到高潮案例:普拉德霍湾油田原油运输n问题：美国阿拉斯加产油，但北面的

10、普拉德霍湾油田位于北极圈内最低气温达零下50摄氏度，海湾常年冰封，陆地常年冰冻。如何将油田开采的原油向美国本土运输？（需需要解决的问题要解决的问题）案例:普拉德霍湾油田原油运输n目的与目标：目的：将油田开采的原油输送到美国本土目标（行动方向）：n（1）技术上可行n（2）投资费用省n（3）运行安全n（4）对恶劣环境的适应性好案例:普拉德霍湾油田原油运输n模型：设计模型管道系统受力分析模型成本估算模型风险分析模型运行仿真模型。案例:普拉德霍湾油田原油运输 -方案评价n方案1：油轮运输为了保证技术上可行，需要破冰船引航，费用高采用油轮运输，安全问题n一旦出现沉船溢油事故，应急救援费用也很高n海上运输

11、受恶劣天气（风暴）影响起点和终点都需要建大型油库，n由于海上运输的不确定性，油库储量需要保持10日产量，n油库体积巨大，投资额也巨大n方案2：管道运输（加热保持原油流动性）为了保证技术上可行，需要沿途加热原油，加热站建设费用高（特别在北极冻土地带）加热站管理复杂，消耗燃料，运行费用高加热后，输油管里的热量影响周围环境n将向周围土层传导，冻土受热后，对管道的支撑作用改变，引起管道过度变形以致断裂n为了避免断裂，有一半的管道需要用底部托架支撑，费用比普通地下埋管高出3倍案例:普拉德霍湾油田原油运输 -方案评价案例:普拉德霍湾油田原油运输 -方案评价n方案3：管道运输（浓缩海水保持原油流动性）优化方

12、案2，抓住问题的关键：不是怎么加热和怎么优化管道结构系统，这是创新的开端类比创新：汽车油箱怎么防冻的？防冻液将海水浓缩到含盐量10-20%，掺入原油中，降低其低温下粘性，避免加热及由于加热造成的管道铺设费用增加“综合即创造”案例:普拉德霍湾油田原油运输 -方案评价n方案4：管道运输（天然气转化成液体后与原油混合，保持原油流动性）继续优化方案2，抓住问题的关键：在降低原油粘性的同时，还能做什么？石油的知识：埋藏在地下的石油原来是油气合一的，这时油气混合物的熔点很低，在低温下也能保持较好的流动性将开采出的天然气转换为甲醇，代替方案3中的浓缩海水不需要另外铺设支架型天然气管道了，比方案3节省一半费用

13、案例:普拉德霍湾油田原油运输n方案：方案1：油轮运输方案2：管道运输（加热保持原油流动性）方案3：管道运输（浓缩海水保持原油流动性）方案4：管道运输（天然气转化成液体后与原油混合，保持原油流动性）试想如果在找到方案2后，就只是专注于优化管道运输工程的规划与设计问题（管道的管径、加温设施设计、燃料库选址、铺设路线等）情况会怎样？普拉德霍湾油田原油运输n决策者收益主体和行为主体：获得开发权的石油公司组成了阿拉斯加财团，负责设计、兴建和管理输油管。创新能够成功源于决策者的管理理念。普拉德霍湾油田原油运输n要兴建这条全长1,286公里（799英里）的管道面对种种挑战。除了要面对恶劣的环境外，管道还要越

14、过三座山脉、无数大小河流，以及永冻层。只是测量和地质样本测试就花了五年之久，施工期间还要不时找来考古学家研究未受挖掘的地点。近半管道要架空兴建，而非埋于地下，以防止冻土融化和因而产生的移动。管道在地面是“之”字走向的。由于管道在地面比在地下更容易移动，这种的设计为管道横向和纵向移动保留了空间（可以由地震，或者热涨冷缩引发移动）。在设计管道时已经把地震的因素考虑在内，使之抵御了数次地震，其中一次发生在2002年的地震强度更高达里氏地震规模 7.9级。普拉德霍湾油田原油运输n面对人为破坏或者森林火灾时就变得无能为力。自1995年泄漏次数大幅减少，而1997至2000年间总泄漏量仅为 6.89 桶（1.1 立方米）。以钢铁制成的管道可以抵挡枪击，但在2001年10月4日，一位名为 Daniel Carson Lewis的醉酒枪手在利文古附近把一处焊接部位射穿了一个洞，导致 约6,000 桶（25 万加仑或950 立方米）原油泄漏，事后需要把两公顷（约1英亩）冻原土挖出并清除。252022/11/10都江堰都江堰 鱼嘴（岷江分流）、鱼嘴（岷江分流）、飞沙堰（分洪排沙）、飞沙堰（分洪排沙）、宝瓶口（引水）宝瓶口（引水）http:/