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1、2023/8/2,1,系统工程(C类)-系统概念,上海交通大学宋元斌,如何联系？,电子邮件：答疑时段：周三晚上（请提前预约）课件与学习资料下载：ftp:/ybsong:助教：成俊梅 email：,2,2023/8/2,3,2023/8/2,学习方法,注重系统思维 以原理应用为导向重视系统方案创新掌握系统分析的全过程系统分析方法只讲代表性的,4,2023/8/2,学习效果考核,平时考勤 10%平时作业 15%（关键要按时完成）小组作业*15%期末考试 60%注：每个小组6人，共同完成小组作业。,5,2023/8/2,教学参考书,教材汪应洛主编，系统工程（第4版），机械工业出版社，2008参考书系
2、统工程理论、方法与应用，汪应洛主编,北京：高等教育出版社,1998;系统工程教程，喻湘存 熊曙初，清华大学出版社,1995;系统工程导论，刘豹，天津科学技术出版社，1987年;项目时间管理，杨坤，南开大学出版社，2006年,6,2023/8/2,主要内容,讲典型方法,课程主要内容,系统的概念要素结构功能环境系统的特点系统的分类系统思想的发展史总结,7,2023/8/2,8,2023/8/2,系统基本概念图示,系统输出,S2,S3,S4,S5,系统输入,系统环境,联系,系统边界,(输入-系统-输出：功能),系统要素,(要素+联系：结构),S7,S6,S1,电风扇是一个系统，由交流电动机、叶片、基
3、座、防护罩，控制模块、开关、电源线、插头等零件组成一个整体，共同完成送风的功能。,系统的例子,“目标（目的）”是否等价于“功能”?,系统的包括哪些要素？各要素之间的哪些联系需要考虑？结构怎样?,系统的环境：输入是。?输出是。？,把电扇放在真空的容器中，系统的功能如何？,10,2023/8/2,要素,系统内部具有一定独立性的“零件”。最小的基本单元-从研究系统的目的来看不需要再加以分解和追究其内部构造的基本成分。例如，一家租车公司拥有汽车、管理人员、停车场和各种维修设备，这些便是租车公司系统中的“最小的基本单元”。对于上述系统汽车不需要再分解（当然都与汽车制造厂，一定要分解，否则没法安排生产）,
4、2023/8/2,系统的层次：系统和子系统,为了便于研究，有些大型系统可以分解成若干个子系统。子系统在大系统的活动中起一个元素的作用，但是在需要考察子系统的构造时，又可将它分解为更小的子系统（二级子系统、三级子系统等等）。-系统的层次性。,12,2023/8/2,系统结构,关联：是指要素之间的联系。系统结构：系统内部各个组成要素之间的相对稳定的组织和秩序。与系统中的要素相比，系统结构的描述层次更高。系统结构包括了系统中的各种关联。,系统结构,13,2023/8/2,系统结构可以用系统构造示意图表示大圆圈s表示系统，小圆圈s1，s2,.,sn表示元素,连线rij 表示si与sj间的关联。,系统结
5、构示意图,系统结构,系统内每一个要素的变化都会引起系统结构的变化。同样，系统内每一个联系的变化也会引起系统结构的变化。两个不同的系统可以由彼此完全相同的元素集合构成，但元素间有着不同的关联。,14,2023/8/2,RLC串联谐振电路,RLC并联谐振电路,系统结构,15,2023/8/2,16,2023/8/2,系统功能,系统功能：系统在与外部环境的相互联系、相互作用中表现出来的功效和能力。一个系统的功能就是从外界对系统输入到系统向外界输出的变换。系统的目标是靠系统的功能实现的。系统的功能是系统的各个要素所不具备的。,案例,17,2023/8/2,案例,18,2023/8/2,案例,19,20
6、23/8/2,系统环境,存在于系统周围并与系统有关（有联系）的各种因素的集合。系统与环境的互动环境都对系统产生影响，促使系统发生变化（输入）。例子:海水对输油管道的腐蚀系统本身也会对周围环境发生影响，使环境发生变化（输出）例子:输油管道溢油对海洋环境的影响；,20,2023/8/2,21,2023/8/2,系统边界：系统与环境的划分,系统是客观存在的，然而对系统边界的划分却是可以随考察系统的目标而灵活划定-主观性强。,例子：一台机器不转动了，经理：“为什么机器停了？”工人：“因为机器超负荷，保险丝断了。怎么维修？换个保险丝就行了吗？其实，是系统边界怎么定的问题,案例,比如在丰田公司一台机器停了
7、下来，会这样查找问题：“为什么机器停了？”因超负荷运转，保险丝断了。“为什么会超负荷？”因为轴承部分的润滑不够。“为什么润滑不够？”因为润滑泵吸不上油。“为什么吸不上油？”因为油泵磨损、松动了。“为什么磨损呢？”因为未安装过滤器，混进了铁屑。,22,2023/8/2,如果只是换掉保险丝能从长远解决问题吗？,系统边界：系统与环境的划分,（接前页例子）丰田的5Why分析法（连着问5个为什么）(1)“为什么机器停了？”“因为超负荷，保险丝断了。”(2)“为什么超负荷了呢？”“因为轴承部分的润滑不够。”(3)“为什么润滑不够？”“因为润滑泵吸不上油来。”(4)“为什么吸不上油来呢？”“因为油泵轴磨损，
8、松动了。”(5)“为什么磨损了呢？”“因为没有安装过滤器，混进了铁屑。”,2023/8/2,刨根问底！,24,2023/8/2,系统状态、行为,系统状态：系统在每个时刻所处的情况。系统行为：系统状态随时间的变化（两个时间点上不一样）。行为与功能有什么关系？（联系前面讲的例子）,25,2023/8/2,3.系统的特点,1.集合性 指系统是由两个或两个以上可以相互区别的要素组成的集合体。单个要素不能构成系统。2.相关性 指系统内部各要素之间的某种相互作用、相互依赖的特定关系。,下列哪个图不表示系统,26,2023/8/2,A,B,C,D,27,2023/8/2,3.目的性 指系统具有的明确的目标。
9、4.层次性 指系统各要素之间在地位与作用、结构与功能上表现出来的等级秩序性。,系统的特点,28,2023/8/2,5.整体性 指系统整体所具有的功能是其组成要素不具备的。系统功能的非加和性。1+12（构成系统的要素不一定都很完善，但却有可能构成性能良好的整体。例子？）,系统的特点,29,2023/8/2,6.开放性（环境适应性）是指系统适应外界环境变化的能力。,例子：日俄战争中，俄罗斯战舰远距离长途航行，因海洋生物附着和腐蚀而使航速下降，导致全军覆没。第一次世界大战期间，英国战舰因盐雾、海水腐蚀，造成40%战舰返修。,系统的特点,案例,大峡谷中的悬索桥上有车驶过峡谷中的强风经常造成桥晃动桥上司
10、机紧张事故率高发过桥车辆少影响路桥公司的收益怎么解决问题？,30,2023/8/2,到底要解决什么问题？（1）桥梁加固（2）驾驶行为心理（3）企业管理（4）交通安全。,31,2023/8/2,课堂练习,目标是什么？（到底要解决什么问题？）系统的边界如何确定？画出系统的结构图（图中必须注明要素、联系、功能、环境）你有何改进方案？画出改进后的系统图？与原图相比有哪些不同？,32,2023/8/2,封闭系统：系统与环境没有任何联系，系统与环境之间不存在任何的物质、能量或信息的交换。开放系统：系统与环境之间存在着相互联系，有物质、能量或信息交换。,(1)封闭系统与开放系统,系统的分类,绝对的封闭系统不
11、存在。,33,2023/8/2,实体系统：系统的构成要素是实体（矿物、生物、机械等）。概念系统：系统的构成要素不是实体物质（如概念、原理、方法、程序等）如数据库系统，制造工艺体系、法律体系等。,(2)实体系统与概念系统,系统的分类,34,2023/8/2,动态系统：系统的状态随时间变化。系统的状态变量为时间的函数。（如仓库中货物的库存随时间变化）静态系统：系统的状态在一定的时间内不随时间改变。系统的功能在一定的时间内不随时间改变。,(3)动态系统与静态系统,系统的分类,绝对的静态系统不存在。,35,2023/8/2,确定性系统：指可以根据现时现时状态和输入能够明确地、唯一地确定系统下一个时刻的
12、状态和输出。不确定性系统：根据现时输入和现时状态不能明确地、唯一地确定系统下一时刻的状态和实时输出。（将来可能状态的集合也许可以知道，但不知道下一时刻到底是哪个状态会发生。）,（4）确定性系统和不确定性系统,4.系统的分类,36,2023/8/2,简单系统:组成系统的要素数量比较少，要素间的关系也比较简单。简单巨系统:组成系统的要素数量非常巨大、种类繁多，但要素之间的关系却比较简单。复杂巨系统:不仅组成系统的要素数量巨大、种类繁多，而且它们之间的关系极其复杂。,（5）简单系统、简单巨系统和复杂巨系统,4.系统的分类,大飞机中的例子,37,2023/8/2,1.朴素的总体思辨阶段 2.还原思维阶
13、段 3.系统思维阶段,饮水思源,系统思想的发展3个典型阶段,38,2023/8/2,.,远古时期到15世纪左右,时间,朴素的整体思辨,哲学,把世界当作统一的整体,朴素的整体思辨阶段,39,2023/8/2,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,古希腊 德谟克利特：宇宙大系统古中国：春秋末期：老子自然界的统一性；西周时代：五行说；东汉张衡：浑天说,五行图,40,2023/8/2,41,2023/8/2,浑天说,中国古代的一种宇宙学说。代表作：张衡的浑仪注“浑天如鸡子。天体圆如弹丸，地如鸡子中黄，孤居于天内，天大而地小。天表里有水，天之包地，犹壳之裹黄。“天地各乘气而立，
14、载水而浮。”“天转如车毂之运也，周旋无端，其形浑浑，故曰浑天。”“过此而往者，未之或知也。未之或知者，宇宙之谓也。宇之表无极，宙之端无穷。”（浑天说并不认为“天球”就是宇宙的界限）,42,2023/8/2,.,3.2 机械分解还原思维阶段,哲学,认清所有部分的特性，就能把握整体的特性,43,2023/8/2,西方近代科学的迅速发展,发现更多的科学知识：天文：哥白尼发表的天体运行论医学：维萨留斯发表的人体结构学科门类分化更精细：先后分化出了物理学、化学、生物学、天文学、地质学、医学，还有政治学、经济学、社会学、心理学、美学等等。近代的科学革命促进了技术革命：创造出了蒸汽机，内燃机、发电机和电动机
15、。其他还有航海、天文观测、火车、汽车、飞机、电报、电话、纺织、采矿、冶炼、印刷等一系列新技术的发明和创造。,44,2023/8/2,学科门类的过细划分妨碍了科学技术的进一步发展,问题变得越来越复杂，仅用单一学科的专门知识已经难以胜任，客观上要求多学科的相互合作；原先人们难以顾及的交叉学科和边缘学科的兴起填补了各学科之间的空隙。,45,2023/8/2,.,3.3 系统思维阶段,46,2023/8/2,在历史的长河中系统思想的不断深化,47,2023/8/2,系统思想总结,系统理论揭示系统的结构、功能、环境之间的关系问题系统的结构是系统保持整体效应及具有一定功能的基础。系统与外部环境之间相互联系
16、和作用过程表现为系统的功能。系统的功能体现了一个系统与外部环境之间的物质、能量和信息的动态输入与输出关系。系统工程利用系统思想为人类的生存和发展服务,48,2023/8/2,系统思想总结,结构与功能所说明的是系统的内部作用与外部作用。系统的结构是系统由内部各要素相互作用的秩序，系统的功能则是系统对外界作用过程的秩序。系统功能是系统内部固有能力的外部体现。好的组织结构 产生了“整体大于部分之和”；破坏其结构，就会完全破坏系统的总体功能。,49,2023/8/2,系统思想总结,系统的结构决定系统功能，系统功能决定系统价值，系统价值影响着系统的生存与发展。系统的功能受它自身的结构和其外部环境两者所制约。环境条件相同，系统的结构不同，系统表现出的功能不同；系统的结构相同，环境条件不同，系统表现出的功能也不同。系统与环境之间相互作用、相互影响、相互改变。,50,2023/8/2,作业1,1、描述一个你熟悉的系统,画出系统的结构示意图，并回答下列问题：(1)系统的要素及其结构；(2)系统的环境及输入、输出；(3)系统的功能；(4)系统的功能与结构、环境的关系；（5）系统的目的。,作业下周上课交,小组作业1,51,2023/8/2,案例研究：题目见本PPT右边的插入文件。（提示：更多有关都江堰的资料可上网查找，如百度百科，维基等）,小组作业第3周上课交,
