管理系统工程PPT课件.ppt
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1、 1第一章1.2 系统的定义p 系统的定义系统的定义u韦氏大辞典的定义:有组织的或被组织化的整体;结合着的整体所形成的各种概念和原理的综合;由有规则的相互作用、相互依存的形式组成的诸要素的集合。u日本JIS(日本工业标准)定义:许多组成要素保持有机的秩序,向同一目的行动的集合体。u钱学森:系统是由相互作用和相互依赖的若干组成部分(要素)结合而成的、具有特定功能的有机整体。21.2 系统的定义p系统的三个特征系统的三个特征u由元素所组成。u元素间相互作用、相互影响、相互依赖。u由元素以及元素间关系构成的整体,具有特定功能。销售部门销售部门生产部门采购部门采购部门财务部门顾客供应商生产企业市场环境
2、供应链31.4 系统的分类 从系统的自然属性、系统的形成和起源、是否有人参与可以将系统分为自然系统和人造系统p自然系统和人造系统自然系统和人造系统 自然系统是由自然物质(矿物、植物、动物、海洋等)形成的系统。例如,大气系统、海洋系统,生态系统等.特点:物质流的循环和演变是主流自然系统人造系统 人造系统是为了达到人类所需要的目的,由人类设计和建造的系统。例如,工程技术系统、经营管理系统、科学技术系统等.特点:人起主导作用;目的性和组织性突出41.4 系统的分类 从系统构成要素的物资属性角度划分为实体系统和概念系统p 实体系统与概念系统实体系统与概念系统 实体系统是以矿物、生物、能源、机械等实体组
3、成的系统。实体系统概念系统 概念系统是由概念、原理、原则、方法、制度、程序等观念性的非物质实体所组成的系统.51.4 系统的分类 从系统与环境的关系划分为封闭系统和开放系统。p 封闭系统与开放系统封闭系统与开放系统u封闭系统是指与外界环境不发生任何形式交换的系统。u开放系统是指系统内部与外界环境有相互关系,能进行能量、物质和信息交换的系统。u系统的开放性与封闭性是相对的,系统研究强调系统对环境的开放性。61.4 系统的分类 从系统状态是否随时间变化角度划分为动态和静态系统。p 动态系统与静态系统动态系统与静态系统u动态系统:描述系统状态的参数随时间变化而变化的,即不断发生运动的系统,例如:人体
4、系统、交通系统、通信系统、生产系统u静态系统:描述系统状态的参数不随时间显著改变的系统,即系统不发生显著运动或变化。例如:机械、设备。u静态是相对的,具有特定时期、特定条件。71.4 系统的分类 从系统状态随着时间变化的特点划分为动态和静态系统。p 连续系统与离散系统连续系统与离散系统u连续系统:连续系统:在实数集或闭子集上连续取值的时间t,称为连续时间。状态变量为连续时间函数的系统,称为连续系统。u离散系统:离散系统:状态变量仅在离散时间点上发生变化的系统.81.4 系统的分类p 钱学森的对系统的分类钱学森的对系统的分类 不考虑系统要素的具体构成,把研究对象笼统看作系统。具体参照:系统规模和
5、复杂度。u按照系统规模分为:小系统(little system)大系统(large scale system)巨系统(giant system);u按照系统结构复杂程度分为:简单系统(simple system)复杂系统(complex system)一般来说,小系统与大系统都属于简单系统,巨系统可能是简单的,也可能是复杂的。91.4 系统的分类p 钱学森的对系统的分类钱学森的对系统的分类101.5 系统的结构与功能p 系统结构系统结构 系统的结构是指系统内部各组成要素之间的相互联系、相互作用的方式或秩序,即各要素之间在时间或空间上排列组合的具体的形式。系统结构具有以下特点:稳定性 层次性 开
6、放性相对性111.5 系统的结构与功能p 系统结构系统结构 系统的结构是指系统内部各组成要素之间的相互联系、相互作用的方式或秩序,即各要素之间在时间或空间上排列组合的具体的形式。系统结构具有以下特点:稳定性 层次性 开放性相对性121.5 系统的结构与功能p系统的结构与功能之间的关系系统的结构与功能之间的关系u 系统的结构决定系统的功能,结构的变化制约着系统整体的发展变化。u 结构是功能的内在根据,功能是要素结构的外在表现。131.7 系统理论简介p耗散结构论耗散结构论-孤立系统、封闭系统与开放系统孤立系统、封闭系统与开放系统中性气体分子绝热壁气体分子 导热壁水大气孤立系统孤立系统封闭系统封闭
7、系统开放系统开放系统141.7 系统理论简介p耗散结构论耗散结构论-平衡态与非平衡态平衡态与非平衡态u一个孤立系统,其温度、气体、密度会随时间变化,最终达到一种不变的状态(或定态),这种定态就叫平衡态。u平衡态具有如下特征:(1)状态参量不再随时间变化(2)在定态系统内,不存在物理量的宏观流动。中间有隔板的匣子整个匣子是不均匀的温度、密度抽去中间隔板后的匣子整个匣子处处温度、密度无差别151.7 系统理论简介p耗散结构论耗散结构论-平衡态与非平衡态平衡态与非平衡态u无论是开放系统还是封闭系统,只要不处于平衡态就一定处于非平衡态。u在孤立系统中,非平衡态总是朝着平衡态演化,孤立系统一旦达到平衡态
8、就不能返回。u在开放系统中,即使系统达到了一种定态,但是也不一定是平衡态。TCTD热源TC热源TD金属棒A161.7 系统理论简介p 耗散结构论 一个远离平衡态的系统,通过不断地与外界进行物质和能量的交换,系统可以用原来的无序状态转化为有序状态,这种远离平衡态的新的有序结构就称之为耗散结构。开放系统远离平衡态系统内存在微小涨落p 耗散结构的形成条件如何理解如何理解“耗散耗散”?171.7 系统理论简介耗散结构论对从事管理工作有何启发?耗散结构论对从事管理工作有何启发?Copyright 2013 Yongchang Wei.All rights reserved.18第二章2.1 系统工程的定
9、义及特点p 系统工程的定义系统工程的定义u钱学森: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科学方法。系统工程是一门组织管理的技术。u美著名学者H.Chestnut:系统工程认为虽然每个系统都是由许多不同的特殊功能部分所组成,而这些功能部分之间又存在着相互关系,但是每一个系统都是完整的整体,每一个系统都要求有一个或若干个目标。系统工程则按照各个目标进行权衡,求得最优解(或满意解),并使各组成部分能够最大限度地相互适应。Copyright 2013 Yongchang Wei.All rights reserved.192.1 系统工程
10、的定义p 系统工程的特点系统工程的特点u研究思路的整体化。既把所要研究的对象看作一个系统整体,又把研究对象的过程看作一个整体。u应用方法的综合化。综合运用各学科、各技术领域内所获得的成就和方法,使得各种方法相互配合达到系统整体最优化。u组织管理上的科学化、现代化。管理上的科学化就是要按科学规律办事;管理现代化是指运用符合事物发展的客观规律的、符合自己国家需要的、并且被证 明行之有效的最新管理理论、思想、组织和方法手段。Copyright 2013 Yongchang Wei.All rights reserved.202.3 系统工程的方法p硬系统与软系统硬系统与软系统u硬系统是指那些现实世界
11、中存在的,问题比较容易定义,能找到最优解,很容易用科学方法进行研究的系统,例如计算机系统、信息系统、通信系统、运输系统。u软系统一般指问题很难用数学模型描述清楚,包含心理、社会以及文化等因素的系统。对于软系统,我们可能会根据我们的判断或直觉确定系统边界。Copyright 2013 Yongchang Wei.All rights reserved.212.3 系统工程的方法p霍尔三维结构霍尔三维结构规划阶段设计阶段研制阶段生产阶段运行阶段更新阶段知识维(领域知识)明确问题确定目标系统综合系统分析方案优化作出决策付诸实践环境科学社会科学工程技术管理科学经济法律等逻辑维(方法步骤)时间维(时间进
12、程)Copyright 2013 Yongchang Wei.All rights reserved.222.3 系统工程的方法p切克兰德切克兰德“调查学习调查学习”模式模式u起源于英国学者切克兰德发表的Systems Thinking,Systems Practice 的七步方法。u主要针对对象:软系统(社会经济系统、经营管理系统),又称:“软科学”系统工程方法论。u切克兰德的“调查学习”核心:“调查”、“学习”方法:模型与现状比较 目标:改善现有系统Copyright 2013 Yongchang Wei.All rights reserved.232.3 系统工程的方法p方法比较方法比较
13、u霍尔三维结构与切克兰德方法论均为系统工程方法论,均以问题为起点,均具有相应的逻辑过程。在此基础上,两种方法论主要存在以下不同点:霍尔三维结构主要以工程系统为研究对象,而切克兰德方法更适合于对社会经济和经营管理等“软”系统问题的研究。前者的核心内容是优化分析,而后者的核心内容是比较学习。前者更多关注定量分析方法,而后者比较强调定性或定性与定量有机结合的基本方法Copyright 2013 Yongchang Wei.All rights reserved.242.3 系统工程的方法p从定性到定量综合集成研讨厅体系从定性到定量综合集成研讨厅体系u综合集成提出的背景:用定量化方法解决复杂系统问题的
14、局限,社会系统等复杂巨系统无法用现有数学工具描述。u从定性到定量的综合集成法作为处理开放的复杂巨系统的方法论;u着眼于人的智慧与计算机的高性能两者结合,以思维科学(认知科学)与人工智能为基础。u用信息技术和网络技术构建/综合集成研讨厅。Copyright 2013 Yongchang Wei.All rights reserved.252.3 系统工程的方法p从定性到定量综合集成研讨厅体系从定性到定量综合集成研讨厅体系 综合集成就其实质而言,是将专家群体(各种有关的专家)、数据和各种信息与计算机技术有机结合起来,把各种学科的科学理论和人的经验知识结合起来。Copyright 2013 Yong
15、chang Wei.All rights reserved.262.3 系统工程的方法p综合集成研讨厅的特点综合集成研讨厅的特点u系统性(构成、运行)uSeminar工作方式u人机协作式u动态性(学习能力)u等级层次性(多层次研讨厅)u开放性(信息、人员)27第三章3.1 系统分析概述u系统分析有广义与狭义之分:广义解释:SASE(系统工程)狭义解释:SA是SE的一个逻辑步骤系统问题系统分析系统分析备选方案方案实施最终方案系统运行系统更新美国学者奎德(E.S.Quade)认为系统分析是通过一系列的步骤,帮助领导者选择最优方案的一种系统方法。Copyright 2013 Yongchang We
16、i.All rights reserved.283.1 系统分析概述p系统分析的特点系统分析是一种管理决策技术系统分析把研究对象视为一个整体系统分析通常借助于各种模型系统分析主要使用计算机作为分析工具Copyright 2013 Yongchang Wei.All rights reserved.293.1 系统分析概述p系统分析的原则整体优化原则协调有序原则与时俱进原则动态平衡原则环境的动态性非平衡注重创新制度创新技术变革整体利益最大化Copyright 2013 Yongchang Wei.All rights reserved.303.3 系统分析的主要方法p目标-手段分析法u将要达到的
17、目标和所需要的手段按照系统层层展开。横向分析纵向分析Copyright 2013 Yongchang Wei.All rights reserved.313.3 系统分析的主要方法p因果分析法u因果分析法是利用因果分析图(鱼骨图、鱼刺图)来分析影响系统的因素,并从中找出产生某种结果的主要原因的一种定性分析方法。u鱼骨图是由日本管理大师石川馨先生所发明出来的,故又名石川图。u特点:形象简单,一目了然,问题越复杂越能发挥其长处,适宜于集体讨论,统一意见和向领导机关汇报工作。Copyright 2013 Yongchang Wei.All rights reserved.323.3 系统分析的主要方
18、法p目标-手段分析法例:某工厂用于分析产品质量不稳定的因果分析图Copyright 2013 Yongchang Wei.All rights reserved.333.4 系统目标分析p目标之间的关系u目标之间的关系一般有三种无依存关系(U):两个目标无任何关系目标互补(H):一个目标的实现有利于另一个目标的实现目标冲突(Z):一个目标的实现制约或阻碍另一个目标的实现Copyright 2013 Yongchang Wei.All rights reserved.343.5 系统环境分析p系统环境分析方法-SWOT方法uSWOT分析方法是一种企业战略分析方法,即根据企业自身的既定内在条件进行
19、分析,找出企业的优势、劣势、机遇与挑战。uS与W是内部因素;O与T是外部因素,因此SWOT是一种内部因素与外部因素相结合的方法。uSWOT方法自形成以来,广泛应用于企业战略研究与竞争分析,成为战略管理和竞争情报的重要分析工具。分析直观、使用简单是它的重要优点。Copyright 2013 Yongchang Wei.All rights reserved.353.6 系统建模u方便对系统的理解和认识 u建模在整个系统分析过程中起到承上启下作用 u系统模型用于系统分析 u建立模型便于揭示系统的本质规律 p建模在系统分析中的作用 Copyright 2013 Yongchang Wei.All r
20、ights reserved.363.6 系统建模u切题。模型只应包括与研究目的有关的方面,而不是对象S的所有方面。如空运调度模型不需描述飞行姿态。u 清晰。在一个S模型内的子模型之间,除了保留研究目的所必要的信息联系外,其它的耦合关系要尽可能减少,以保证模型结构尽可能清晰。u 精度要求适当。建立S模型,应该视研究目的和使用环境不同,选择适当的精度等级,以保证模型切题、实用,而又不致花费太多。u 尽量使用标准模型或尽可能向标准模型靠拢。p系统建模应遵循的原则Copyright 2013 Yongchang Wei.All rights reserved.373.6 系统建模1分析现实系统2收集
21、相关信息3找出主要因素4找出系统的变量并对变量进行分类5确定变量之间的关系6确定模型结构7检验模型效果8改进和修正模型9将模型应用于实际p建模的基本步骤Copyright 2013 Yongchang Wei.All rights reserved.383.6 系统建模p推理法对象:比较简单的白箱系统;方法:利用自然科学的各种定理、定律(如物理、化学、数学、电学的定理、定律)和社会科学的各种规律(如经济规律),经过一定的分析和推理,可以得到S的数学模型。Copyright 2013 Yongchang Wei.All rights reserved.393.6 系统建模p推理法 举例:某化工厂
22、生产A、B两种产品,已知:生产A产品一公斤需耗煤9T,电力4000度和3个劳动日,可获利700元;生产B产品一公斤需耗煤4T,电力5000度和10个劳动日,可获利1200元。因条件限制,这个厂只能得到煤360T,电力20万度和劳动力300个,问:如何安排生产(即生产A、B产品各多少?)才能获利最多,请建立解决此问题的数学模型。Copyright 2013 Yongchang Wei.All rights reserved.403.6 系统建模p推理法 活 动 资 源产品A生产(1公斤)产品B生产(1公斤)资源的限制煤(T)94360电力(千度)45200劳动日(个)310300获利(百元)71
23、2Copyright 2013 Yongchang Wei.All rights reserved.413.6 系统建模p推理法设生产A、B产品各为x1,x2公斤,则此问题变为求x1,x2满足下列条件:9 x1+4 x2 3604 x1+5 x2 200 3 x1+10 x2 300 x10,x20(1)使得总获利最大:max 7 x1+12 x2 (2)显然(1)为约束条件,(2)为目标函数,这是一个典型的线性规划模型。Copyright 2013 Yongchang Wei.All rights reserved.423.6 系统建模p推理法图解法:9x9x1 1+4 +4 x x2 2
24、360=360 x1x240803060900 03x3x1 1+10 +10 x x2 2 =300=3004x4x1 1+5 +5 x x2 2 =200=200C(20,24)C(20,24)最优生产计划为:A产品:20公斤B产品:24公斤最大获利为42800元目标函数等值目标函数等值线:线:Z=7xZ=7x1 1+12x+12x2 2Copyright 2013 Yongchang Wei.All rights reserved.433.7 解释结构建模邻接矩阵A=aij邻接矩阵(A)是用来表示系统要素间基本二元关系或直接联系情况的方阵。邻接矩阵 ,则其定义为:Copyright 2
25、013 Yongchang Wei.All rights reserved.443.7 解释结构建模12453Copyright 2013 Yongchang Wei.All rights reserved.453.7 解释结构建模n邻接矩阵与结构图之间是一一对应关系;n全0的行对应的点为汇点,即无线段离开该点,为系统的输出要素n全0的列对应的点为源点,即无线段进入该点,为系统的输入要素n对应于每点的行中1的数目就是离开该点的线段数n对应于每点的列中1的数目就是进入该点的线段数p邻接矩阵的特性Copyright 2013 Yongchang Wei.All rights reserved.46
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