【学习课件】第8章_系统工程应用实例

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目标树
X
X1 X2 X3
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目标冲突和利害冲突
• 在目标分析过程中，系统分析人员 经常会发现，许多关键情况往往是由于 存在着相互冲突的分目标造成的。这有 两种情况：
– 一种是纯属专业性质的，即目标冲突问题； – 另一种是社会性质的，即利害冲突问题。
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目标冲突
• 例如在进行产品设计时，所可能强调的 两个目标：
社会经济系统、经营管理系统、军 事指挥系统等等。
系统工程在自然科学与社会科学之间架设了一 座沟通的桥梁。
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2.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、经济控制论、运筹学
等学科相互渗透、交叉发展而形成的。
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3.系统工程与一般工程比较的特点
传统工程
研究 对象 研究 方法
着眼点 特定的工程 物质 专业知识 局部最优
系统工程
不局限于特定工程物质，也不局 限于物质系统 各种现代科学知识和专业知识 整体最优
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4.系统工程与运筹学区别
运筹学：
通常涉及现有系统运营情况，侧重于资 源的最优配臵。
系统工程：
侧重于评价和改进现有系统、设计新系统。
标是通过什么样的方法可使系统达到最优，而方法 论是把设想付诸实现的过程。对于传统方法，它解 决问题的目标往往是单一的，比如设计一个产品或 只强调成本低或只强调性能高，而系统工程对目标 的考虑需要从系统运行的全过程即时间方面以及在 每个阶段中处理问题的特殊思维过程即逻辑方面， 并综合运用各种专业知识即知识方面来综合考虑。
要素的状态变化。 3）层次性。一个系统可分解为若干子系统，而子系统还可以 分解为亚子系统等等，以致最终可分解为要素，这样就可构 成具有特定的空间层次结构。例如一个公司就是由子公司或二 级厂(矿)、车间、工段、班组，以及相应的职能部门构成。各 层次的子系统相互联系，相互作用，以其特有的功能为统一的 目标而相互协调运行。

第八章 控制系统工程设计
8.1.3 自控系统工程设计的方法
接到一个工程项目后，在进行自控系统的工程设计时，一般应按照 以下所述的方法来完成。
（1）熟悉工艺流程 熟悉工艺流程是自控设计的第一步。自控设计人员对工艺流程熟悉
和了解的深度将决定设计的好坏与成败。在此阶段还需收集工艺中有关的 物性参数和重要数据。
而文字资料则是对设计第八章控制系统工程设计表81被测变量和仪表功能的字母代号首位字母后继字母被测变量修饰词读出功能输出功能修饰词a分析报警b喷嘴火焰供选用供选用供选用c电导率控制d密度差e电压电动势检测元件f流量比分数g供选用视镜观察h手动高i电流指示j功率扫描第八章控制系统工程设计自动手动操作器k时间时间程序变化速率l物位指示灯低m水分或湿度瞬动中中间n供选用供选用供选用供选用oo供选用节流孔p压力真空连接或测试点q数量积算累计r核辐射记录s速度频率安全开关联锁第八章控制系统工程设计t温度传送变送u多变量多功能多功能多功能v振动机械监视阀风门百叶窗w重量或力套管x未分类x轴未分类未分类未分类y供选用y轴继动器继电器计算器转换器z位置尺寸z轴驱动器执行元件第八章控制系统工程设计对于表81中所涉及的内容简要说明如下
第八章 控制系统工程设计
8.1.1 工程设计的基本任务和设计步骤
1．基本任务与设计宗旨 自控系统工程设计的基本任务是：依据生产工艺的要求， 以企业经济效益、安全、环境保护等指标为设计宗旨，对生产 工艺过程中的温度、压力、流量、物位、成分及火焰、位置、 速度等各类质量参数进行自动检测、反馈控制、顺序控制、程 序控制、人工遥控及安全保护（如自动信号报警与联锁保护系 统等）等方面的设计，并进行与之配套的相关内容（如控制室、 配电、气源，以及水、蒸汽、原料、成品计量等）的辅助设计。 在实际工作中，必须按照国家的经济政策，结合工艺特点 进行精心设计。一切设计既要注意厂情，又要符合国情，严格 以科学的态度执行相关技术标准和规定，在此基础上建树设计 项目的特色。总之，工程设计的宗旨应切合实际、技术上先进、 系统安全可靠、经济投入/效益比要小。

8.4 泄压设备的类型
爆破片
爆破片的适用场所 （1）压力容器或管道内的工作介质具有粘性或易于结晶、聚 合，容易将安全阀阀瓣和和底座粘住或堵塞安全阀的场所； （2）压力容器内的物料间的化学反应可能使容器内压力瞬间 急剧上升，安全阀不能及时打开； （3）压力容器或管道内的工作介质为剧毒气体或昂贵气体， 用安全阀可能会存在泄漏导致环境污染和浪费； （4）压力容器和压力管道要求全部泄放或全部泄放时毫无阻 碍； （5）其他不适用于安全阀而适用于爆破片的场所。 * 如果泄压系统没有特别地设计为能在真空环境下工作，那么 真空环境可能会导致爆破片失效。
暴露于热（如太阳）或冷冻环境下的装有冷的液体管线的封闭 部件，需要泄压设备。 正压置换泵、压缩机和涡轮机的排放一侧，需要泄压设备。 贮存容器需要压力或真空泄压设备，保护封闭容器免于吸入、 抽出或避免由凝结导致的真空的产生。 容器的蒸汽护套通常根据低压蒸气进行分级。泄压设备安装在 护套中，防止由于操作者失误或调压器失效，导致过高的蒸汽 压力。
8.4 泄压设备的类型
传统的弹簧安全阀 安全膜片及装配
平衡式安全阀
图8-7 泄压装置的主要类型
8.4 泄压设备的类型
弹性开启式安全阀
弹簧式安全阀指依靠弹簧的弹性压力而将阀的 瓣膜或柱塞等密封件闭锁，一旦当压力容器的压力 异常后产生的高压将克服安全阀的弹簧压力，所以 闭锁装置被顶开，形成了一个泄压通道，将高压泄 放掉。根据阀瓣开启高度不同又分为全起式和微起 式两种。全起式泄放量大，回弹力好，适用于液体 和气体介质，微起式只宜用于液体介质。
对设备失效、破裂导致的泄漏事故其防范首先是防 止事故的发生，也就是本质安全方法，利用较好的过程 控制系统，直接将过程控制在安全操作范围内。
最后手段是安装泄压系统，以便在过程装置、设备 过程压力过大之前释放掉（超压的）液体或气体。

全球化视野
随着全球市场竞争的加剧，企 业系统工程将更加注重全球化 视野，优化企业在全球范围内
的资源配置。
感谢您的观看
THANKS
某汽车制造企业应用企业系统工程进 行产品开发。通过跨部门团队合作， 整合研发、生产、采购等环节，缩短 了产品上市时间，提高了产品质量。
某航空公司运用企业系统工程进行航 线规划。综合考虑市场需求、运营成 本、竞争环境等因素，制定出最优的 航线网络布局，提高了运营效率和盈 利能力。
03
案例三
某大型零售商采用企业系统工程进行 供应链管理。通过对供应商、库存、 物流等环节进行全面优化，降低了库 存成本，提高了客户满意度。
系统工程的应用
目录
• 系统工程概述 • 航天系统工程 • 交通系统工程 • 信息系统工程 • 企业系统工程
01
系统工程概述
系统工程的定义与特点
定义
系统工程是一门跨学科的工程管理技 术，它运用系统的方法论和工具，对 复杂系统进行规划、设计、组织、指 挥、协调和控制，以实现系统目标。
特点
系统性、跨学科性、目标导向性、问 题复杂性、实践经验性。
系统工程的应用领域
航空航天
涉及飞行器设计、制造、试验、运行等全过程，需要解决 复杂系统的规划、设计、制造、测试和评估问题。
交通工程
包括道路、桥梁、隧道等交通基础设施的规划、设计、建 设和管理，涉及运输效率、交通安全和环境保护等方面。
能源工程
包括能源资源的开发、转化、输送和利用，涉及核能、化 石能源、可再生能源等多种类型，需要解决能源供应安全 和经济可持续发展的问题。
智能化
模块化
随着人工智能技术的发展，航天系统工程 的智能化水平将不断提高，实现更加高效 和精准的规划、设计和管理。

•
现代建筑的基础
由于历史发展的进程是不可逆转的，因此那种结构简单、就地取材、建造 粗犷，而且没水没电、没暖气没空调、缺少现代办公设备和家电等自动化、智 能化设备的原始建筑，虽然绝对是“绿色的”，但并不是今天人们所提倡的绿 色建筑，就好比共产主义理想并不是要把人类社会倒退回原始共产主义社会一 样。 绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源（节能、节地、 节水、节材），保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空 间，与自然和谐共生的建筑。其内涵首先考虑的是健康、舒适、安全和高效， 这才是保证人们最佳工作和生活环境的建筑。因而，绿色建筑虽然强调环保节 能，但并不是以牺牲人们的舒适度，人们的工作效率为代价，而是指资源利用 效率的提高，能源利用方式的转变。 智能建筑（IB）是以建筑物为平台，兼备信息设施系统、信息化应用系统、 建筑设备管理系统、公共安全系统等，集结构、系统、服务、管理及其优化组 合为一体，向人们提供安全、高效、便捷、节能、环保、健康的建筑环境。 绿色与智能是建造现代建筑必然的统一，是构成现代建筑不可缺少的矛盾 体的两个方面，从总体上来看，虽然智能建筑不一定是绿色建筑，但现代绿色 建筑就一定是智能建筑。建筑智能化技术是绿色建筑的一部分，它是实现绿色 建筑的技术手段，而建造绿色建筑才是智能建筑的目标。 绿色建筑和智能建筑是信息时代的产物，具有明显的信息时代特征，它将 可持续发展理念引入建筑领域，是广泛利用智能化技术和高科技的、节能环保
绿色建筑与智能建筑（1）
• 绿色建筑和智能建筑都是信息时代的产 物，因为人类进入信息社会以后，面对地球 自然生态环境一天天恶化，一方面人们开始 痛定思痛，逐渐认识到资源浪费、环境污染 和温室气体排放等问题的严重性， 另一方面信息技术不断创新和飞速发展， 也给人们为实现节约资源、环境保护、减少 废气排放和新能源应用提供了新的技术手段， 使节能环保、高效率、高效益的精细化工业 大生产成为可能。由此，为了拯救和保护我 们子孙后代赖以生存的地球，世界上有许多 有识之士提出了不少很好的解决方案，其中 包括在建筑领域提出的绿色建筑和智能国康涅狄格州的哈特福特市出现了世界上 第一座名为“都市广场”（CITY PLAZA）的智能型建筑。 这是一座由旧的金融大楼翻新改造而成的大厦，楼内铺设了 大量的楼宇设备控制和通讯电缆，增加了楼宇设备自控装置、 程控交换机和计算机等办公自动化设备，大楼内的配电、供 排水、空调、新风和防火等系统均由计算机自动控制和管理， 因而用户享有电子邮件、文字处理、科学计算、语音传输、 信息检索、市场行情资料查询等全方位的服务，虽然大楼的 租金提高了20%，但用户反而增加了。这座智能型建筑的成 功偿试给当时正处于低潮的美国房地产市场和房地产商带来 了新的希望。 “都市广场”是世界上第一栋智能建筑，它的出现是人 类建筑发展史上的一座里程碑，它集中体现了现代以人为本 的建筑思想以及系统工程学的成果，它是土木工程技术与现 代信息技术相结合的结晶，是信息时代的必然产物。智能建 筑工程建成后，投资开发商将会取得巨大的经济效益、社会 效益和环境效益等多方面的成果收益。

至今还没
有统一定
义
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系统工程的定义
(3)日本学者三浦武雄指出：“系统工程与其它工程学不同之处在 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边 缘科学。因为系统工程的目的是研究系统，而系统不仅涉及到工 程学的领域，还涉及到社会、经济和政治等领域，为了圆满解决 这些交叉领域的问题，除了需要某些纵向的专门技术以外，还要 有一种技术从横向把它们组织起来，这种横向技术就是系统工程 ，也就是研究系统所需的思想、技术和理论等体系化的总称。”
6
系统概念的形成
15世纪下半叶以后： “只见树木” 具体化
19世纪： “先见森林，后见树木”
辨证唯物主义： 世界是由无数相互关联、
相互依赖、相互制约和
科学系统思 想的实质
相互作用的过程所形成 的统一整体。
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系统的概念
系统是由两个以上有机联系、相互作用的 要素所组成，具有特定功能、结构和环境 的整体。
➢ 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。
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2.系统的特性
1）集合性。系统是由两个以上的可以相互区别的要素所组成。
2）相关性。组成系统的各要素之间具有相互联系、相互作用 、相互依赖的特定关系。某—要素若发生变化则会影响其他 要素的状态变化。
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第一章 系统与系统工程
一、系统工程的应用举例 二、系统 三、系统工程 四、系统工程方法论
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二、 系统
1.系统的概念
系统概念的形成
只见森林
➢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”；

总结词
系统工程是一种跨学科的方法论，它强调整体性、协同性和集成性。通过将复杂问题分解为多个子系统，可以更好地理解和掌握问题的本质，并从全局角度出发，寻求最优的解决方案。
详细描述
总结词
系统工程的应用领域非常广泛，包括航空航天、交通运输、能源、制造、环保、医疗、教育等众多领域。它可以应用于任何需要综合运用多种学科知识和技术的复杂系统。
实例一
01
阿波罗登月计划。阿波罗登月计划是航天工程中最为著名的系统工程应用实例之一，通过运用系统工程的方法，成功实现了人类首次登上月球的目标。
实例二
02
国际空间站。国际空间站是一个长期运行的载人航天器，也是航天工程中最为复杂的系统工程应用实例之一，通过运用系统工程的方法，实现了长期在轨运行和科学实验的目标。
总结词
整体性原则强调从全局角度出发，综合考虑所有子系统的关系和相互作用；最优化原则要求在满足一定约束条件下，寻求整个系统的最优解；模型化原则通过建立数学模型或计算机仿真模型来描述和预测系统的行为；反馈控制原则则是通过反馈信息来不断调整和优化系统的性能。
详细描述
PART
02
系统工程方法论
REPORTING
系统工程在环境治理中的优势
系统工程在环境治理中具有整体性、综合性、科学性等优势，能够更好地解决复杂的环境问题。
系统工程在环境治理中的应用概述
系统工程在环境治理中应用广泛，涉及多个领域和学科，如环境工程、环境科学、管理科学等。
实例一
某城市水环境治理项目
THANKS
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REPORTING
能够综合考虑各种因素，实现多目标优化，提高城市交通规划的科学性和可行性。
某市地铁规划：通过系统工程方法，对地铁线路走向、站点设置、车辆选型等进行全面分析和优化，实现地铁建设的高效、安全和经济。

复杂系统研究与挑战
复杂系统研究的重要性
随着系统规模和复杂性的增加，传统 的系统工程方法难以满足需求，需要 深入研究复杂系统的特性和规律，以 应对各种挑战和问题。
复杂系统研究的挑战
复杂系统研究需要跨学科的知识和技 能，同时需要解决如何建立有效的模 型和算法，以及如何将研究成果应用 到实际系统中等问题。
THANKS
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总结词
网络化、协同性、高效性
详细描述
物流系统工程项目涉及运输、仓储、配送等多个环节，需要运用网络化思维和协 同管理方法进行优化。该案例重点介绍了物流系统工程的网络化、协同性和高效 性特点，以及如何通过系统工程方法实现物流系统的优化和降低成本。
案例四：医疗系统工程
总结词
安全性、可靠性、高效性
详细描述
系统设计
系统设计是根据系统分析 的结果，对系统进行整体 设计和规划的过程。
系统设计包括系统的架构 设计、模块设计、接口设 计、数据结构设计等方面 。
系统设计需要综合考虑系 统的功能、性能、可扩展 性、可维护性和安全性等 方面的要求。
系统设计是系统工程中至 关重要的环节，直接影响 到系统的实现和运行效果 。
特点
系统性、跨学科性、工程实践性、系统思考与优化。
系统工程的重要性
01 解决复杂系统问题
系统工程提供了一种有效的工具和方法，用于解 决现代社会中面临的复杂系统问题，如交通、能 源、环境等。
02 提高组织效率
通过系统分析和优化，可以提高组织的效率和工 作质量，降低成本和风险。
03 促进技术创新
系统工程在技术创新的实践中发挥了重要作用， 推动了各行业的技术进步和产业升级。
系统工程案例分析课 件
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