矿业系统工程.ppt

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1、矿业系统工程资环学院工业工程系李兴华第一章绪论1.1系统工程的基本概念系统工程是一门正处于发展阶段的新兴学科。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，是用系统科学的观点，合理地结合控制论、信息论、经济管理科学、现代数学、计算机技术和其他有关的工程技术，按照系统开发的程序和方法去研究和建造最优化系统的一门综合性的管理工程技术。系统工程以系统为对象，从系统的整体观念出发，研究各个组成部分，分析各种因素之间的关系，运用数学和系统分析方法，寻找系统的最优方案，使系统的总体效果达到最佳。系统工

2、程有三个特点:(1)研究的对象广泛，包括人类社会、生态环境、自然现象和组织管理等。(2)系统工程是一门跨学科的边缘学科。不仅要用到数、理、化、生物等自然科学，还要用到社会学、心理学、经济学、医学等与人的思想、行为、能力等有关的学科，是自然科学和社会科学的交叉。因此，系统工程形成了一套处理复杂问题的理论、方法和手段，使人们在处理问题时，有系统的整体的观点。(3)在处理复杂的大系统时，常采用定性分析和定量计算相结合的方法。因为系统工程所研究的对象往往涉及到人，这就涉及到人的价值观、行为学、心理学、主观判断和理性推理，

3、因而系统工程所研究的大系统比一般工程系统复杂得多，处理系统工程问题不仅要有科学性，而且要有艺术性和哲理性。系统是指由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合的具有特定功能的有机整体。例如，在地球上存在着许多自然系统，如海洋系统、气象系统、生态系统等。在人类社会中存在着生产系统、经济系统、消费系统、科学系统、技术系统、教育系统、通信系统、交通系统、服务系统等。系统都具有整体性、层次性、相关性、目的性和环境适应性的特征。⑴整体性。系统是由多个可以相互区别的要素组成的，但不是各个要素的简单集合。具有独立功能的系统要素以及要

4、素间的相互关系是根据逻辑统一性的要求，协调存在于系统整体之中。⑵层次性。系统作为一个相互作用的各个要素组成的整体，可以分解为一系列子系统，并存在一定的层次结构。⑶相关性。组成系统的要素是相互联系、相互作用的，相关性说明这些联系之间的关系。⑷目的性。通常系统都具有某种目的，要达到既定的目的，系统都具有一定的功能。系统的目的通常要用更具体的目标来体现。一般来说，比较复杂的系统都具有不止一个目标，因此需要用一个指标体系来描述系统的目标。⑸环境适应性。任何一个系统都存在于一定的物质环境中，因此，必然要与外界环境产生物质的

5、、能量的和信息的交换，外界环境的变化必然会引起系统内部各个要素间的变化。系统必须适应外部的变化，才是理想的系统。自然界和人类社会中普遍存在着各种不同性质的系统。⑴根据生成原因，系统可分为自然系统和人造系统。自然系统是由自然过程产生的系统，如前面提到的气象系统、生态系统等。人造系统则是人们将有关元素按其属性和相互关系组合而成的系统，如生产系统、通信系统等。实际上，大多数系统是自然系统和人造系统的复合系统。⑵系统又可分为实体系统和概念系统。实体系统是指由矿物、生物、机械和人群等系统构成要素组成的系统，概念系统是指由理

6、念、规则、方法、制度、程序等概念性的非物质要素组成的系统。实体系统和概念系统通常是结合在一起的，实体系统是概念系统的载体，而概念系统则是实体系统的神经中枢。⑶根据系统状态是否随时间变化，动态系统和静态系统。动态系统的状态变量是随时间而变化的，静态系统的状态则是稳定的。描述静态系统规律的数学模型中不含有时间因素，即模型中的变量不随时间变化，描述的是动态系统的一种极限状态。⑷开放系统和封闭系统。开放系统是与环境有物质、能量、信息交换的系统，封闭系统则与环境隔绝，没有上述交换行为。此外，还可以根据某些特征，将系统分为因

7、果系统、目的系统、控制系统、行动系统、对象系统、简单系统、复杂系统等。系统工程就是以大规模复杂系统为研究对象，把自然科学和社会科学的某些思想、理论、方法、策略和手段等根据总体协调的需要，有机地联系起来，把人们的生产、科研或经济活动有效地组织起来，应用定性分析和定量分析相结合的方法和计算机等技术，对系统构成要素、组织结构、信息交换和反馈控制等功能进行分析、设计、制造和服务，从而达到最优设计、最优控制和最优管理的目的，以便最充分地发挥人力、物力的潜力，通过各种组织管理技术，使局部和整体之间的关系协调配合，以实现系统的

8、综合最优化。系统工程产生于20世纪40年代，在60年代形成了体系。进入70年代后，系统工程发展到解决大系统的最优化阶段，其应用范围已经超出了传统工程的概念，已广泛深入到社会经济科学、自然科学以及各种工程技术领域，由此也产生了具有各种学科特点的系统工程。⑴社会系统工程。研究对象是具有多层次、多区域、多阶段特点的社会复杂巨系统，研究各种社会问题。⑵经济系统工程。运用系统工程的