为何学习系统工程在线视频

同学们好

从今天开始我们一起来学习《系统工程原理》这门课程

首先看第0单元

为什么要学习系统工程呢？

但是好像这个问题有点无从说起

我们不如把这个问题转换一下

为什么会出现系统工程

按照老师的理解

其中最重要而最直接的原因应该是 大工程

大科学

和大经济的出现

那么有的同学问了

难道古代没有大工程吗？

比如说我们中国的

长城 大运河

埃及的金字塔这不都是大工程吗？

那么我所指的大工程

是这样一类大工程

我举了两个例子 一个是42年到45年的曼哈顿工程

制造第一颗原子弹

第二个是1961年到1972年的阿波罗登月计划

这样一种大工程

跟我们古代的长城 金字塔 大运河那样的工程有什么区别呢？

我不妨给出一组数据

以阿波罗登月计划为例

计划总历时是十一年

涉及两万多家企业

四十二万工程技术人员

一百二十所大学和科研机构

一千多万个零部件

等等等等

那么有的同学也问了 古代刚才说的那些大工程

不也是这样么？历时很长 还上百年呢

涉及了很多很多人

那时候

所建设的工程 系统的各个组成部分也是非常多 花费也很大

那么不要急 我们看一下

在阿波罗计划这样的工程里面

还有一个非常突出的特点

就是涉及到多个学科

涉及到多个学科专业的知识

比如说有火箭工程

控制工程 通信工程

电子工程 计算机工程 医学和心理学等等

是这样一些学科的

专业知识的综合运用的成果

而且非常可贵的是 在阿波罗计划这样一个工程里面

没有采用一项

当时的新技术

这里面说的新技术是在当时的传统工程领域内的新技术

没有采用一项

而完全是综合运用现有的技术成果的

因而 阿波罗登月计划是大型系统工程成功的典范

那么在阿波罗登月计划里面有些什么样的创新性工作呢？

我这里列出了五条

一是方案的开发和选择

就是说在大型的工程计划里面 尤其注重的是

多个方案的设计 开发

然后通过科学的方法

系统的方法去进行评价 分析 最后给出优化的方案

这个是尤其强调的

然后是详尽而明确的研制规划的制定

第三是总体性能指标的控制

不能单单地强调各个分系统的性能指标是不是达到了预期

大型工程里面

强调

能不能通过各个分系统的性能指标

来实现系统总体要求

还有解决系统内部的接口问题

单个分系统

达到了最优 未必能够使得系统总体上达到最优

这个需要

合理地处理系统

各个分系统

之间的协调的关系来实现

还有就是实现了

或者提出了系统分析和管理的新的方法

这些都是阿波罗计划中的创建性的工作

我们以方案的开发和选择为例

在阿波罗登月计划里面

最终的登月方案的选择经过了一个

比较长的论证和分析工作

首先是从几十个

备选的登月方案里面进行初步筛选

得到了四个可选的登月方案

然后进一步地

进行详细的分析

第一个方案是直接登月方案

这个方案是说

要由一个重型火箭携带飞船的整体

直接飞往月球

然后飞船在月球的表面降落以后

进行工作

任务完成以后再次

从月球轨道返回地球

这种方案需要大推力的火箭

直接把飞船从地球

运送到月球轨道

飞船在月球和月球轨道的起降过程里面

也需要比较大的推力

因此这个方案没有被采纳

第二个方案是地球轨道的交会方案

它的意思是说

不要把飞船整体直接从地球

运送到月球轨道

而是将飞船分成了三个部分

分别是指令舱 登月舱和服务舱

然后

需要小型的火箭将这几个部分

分别送入到地球轨道

在地球轨道里面进行交会 集合对接

组成飞船整体

组成飞船整体

降落在月球表面

但是 由于当时在轨道中集合多艘航天器的经验比较少

而且各个部分集合以后

在月球轨道登月

以及

从月球的表面再返回到月球轨道 所需要的动力还是比较大

所以这一个方案也没有被采纳

第三个方案是月球表面的集合

意思是说将飞船的

上述各个部分分别发射

直接登月

然后各个部分在月球的表面进行组合

但是

在月表面的未知因素实在是太多了

连地球表面我们都有很多东西没有搞清楚

月球表面的未知因素那当然更多得多了

所以这个方案的风险太大了

也没有得到采纳

最终采取的是第四个方案

就是用重型火箭一次性地运输整个飞船和航天员

直接奔月

并且 因此而研制了大名鼎鼎的重型运载火箭

土星5号

整个方案的大致情况是这样的

由土星5号运送整个飞船组合体

就是前面我们说的 三个部分的组合体

直接进入近地轨道

然后

在近地轨道短暂地停泊

等待合适的时机以后

火箭末级再次点火

将组合体直接送入地月转移轨道

进入月球轨道以后 登月舱与指令舱 服务舱分离

只由登月舱进行登月

降落在月球表面

指令舱 服务舱则停留在

月球的轨道

三名宇航员里面

有一名留

在指令舱 服务舱

其他两个人

随着登月舱一起登月

完成工作以后

回到登月舱

登月舱重新起飞

与指令舱 服务舱在月球轨道上进行汇合

这样的话 经历了一次分离 一次汇合

汇合以后 重新返回地球

这个方案 只需要登月舱降落在月球表面

其它部分是不需要的

使得返回的时候

月球上起飞的航天器的质量大大减小

而且

登月舱返回之前 还会将它自己的一部分留在月球上

因而从月球起飞的部分的质量得以再次减小

现在我们看到的就是

阿波罗登月计划中的月球轨道交会方案图

在阿波罗登月计划里面

形成了一系列的系统分析和管理的新方法

比如说计划协调技术（PERT）

图解协调技术（GERT）

等等等等 这些方法

其中一部分将在我们的课程里进行学习

刚才讲的是阿波罗登月计划

我们还可以看看咱们国家一些比较

具有代表性的大工程

比如说

载人航天工程

北斗导航卫星工程

三峡工程等等

这一系列工程跟前面介绍的阿波罗登月计划工程一样

也具备一些特点

在这里我列出了一个表

大家可以看一下

同样的 它也是涉及到多学科

投资非常大

上百亿

整个系统的周期非常长

都是上十年 甚至几十年

参与人员

都超过十万

还有一些其它的大型工程的例子

这些大型工程

我们现在都在享受它们的成果

比如说移动通信

我们现在都在使用手机和微信

还有互联网络

我们现在的工作和生活

一天也离不开网络

这些工程具备一些共性的特点

它们都涉及抓总的问题

统筹的问题

规划设计和评价选优的问题

等等

也都需要专门的思想

理论和方法的指导

和工程技术支持

这就是系统工程

有的同学可能会说

我离这些工程好像比较远

好像它们的成果我都用到了

但是我的工作并没有直接介入到它们的建设

至少是说很难在其中充当领导者的角色

既然你这样说 那我还是再给出几个我们身边的系统工程

比如说

你的学习和工作里面可能会涉及到

一些训练

一些运动会等等活动的组织

你的工作里面可能会涉及到一些科研项目的组织和管理

一些产品的研发

新部门的组件等等

这些系统工程问题

虽然不像前面所说的阿波罗登月计划

北斗导航工程一样

规模很大

影响远 涉及投资很多等等

但是也需要统筹 规划设计

评价选优

也需要系统工程的思想 理论和方法的支持

这就是我们为什么要学习系统工程的原因

那么咱们这门课程学习的目的

有三个层次

第一个是在思想上面

我们希望通过课程的学习 能够掌握系统工程的基本思想

能够用系统的观点来分析和讨论问题

在知识层面

希望通过课程学习 能够掌握系统工程的一些基本概念

解决问题的基本原理和基本方法

在实践能力方面

希望

能够初步

具备运用系统分析

建模

预测 评价 决策

与计划等等系统工程方法

来分析解决实际问题的能力

咱们这门课程除了现在正在介绍的第0单元以外

其他还有7个单元的内容

其中 第1第2第3单元主要介绍系统和系统工程

系统分析的基本思想

基本概念

第4单元到第7单元主要介绍

支撑解决系统工程问题的一些

基本的

技术和方法

下面给出来的是咱们这门课程

用到的教材

并且推荐几本参考书

那么第0单元就介绍到这里

谢谢