安全系統(tǒng)工程基本概念
評(píng)論: 更新日期:2008年05月13日
態(tài)就是下一段的初始狀態(tài)。因此,如果只從某一段來看,決定的策略最優(yōu),對(duì)于下一段未必是最有利的。所以多段決策過程的策略選定要統(tǒng)盤考慮整體規(guī)劃,選定一個(gè)策略使問題的目標(biāo)函數(shù)數(shù)值達(dá)到最優(yōu),這就是多階段決策過程的最優(yōu)問題。這里,階段往往可以用時(shí)間階段表示,在各個(gè)時(shí)間階段,采取的不同決策是隨時(shí)間而變動(dòng)的,這就有了動(dòng)態(tài)的含義。動(dòng)態(tài)規(guī)劃是運(yùn)籌學(xué)的一個(gè)分支,是解決多階段決策過程最優(yōu)化的一種方法。
動(dòng)態(tài)規(guī)劃根據(jù)多階段決策問題的“最優(yōu)化大原理”,把多階段決策問題的求解過程看成是一個(gè)連續(xù)的遞推過程,由后向前逐步推算。
17 對(duì)策論(Game theory)
這是研究競(jìng)爭(zhēng)局勢(shì)的對(duì)抗模型和探索最優(yōu)對(duì)抗策略的一種數(shù)學(xué)方法。對(duì)策論的研究對(duì)象主要是研究有利害關(guān)系沖突的雙方在競(jìng)爭(zhēng)性活動(dòng)中的各種對(duì)策現(xiàn)象。運(yùn)用對(duì)策論的方法,是在各方具有一定行為規(guī)則可循的情況下,根據(jù)對(duì)方所采用的策略和手段來決定對(duì)付方法,以便使自己在對(duì)抗競(jìng)爭(zhēng)中處于有利地位。在所有競(jìng)爭(zhēng)對(duì)策現(xiàn)象中,都有著對(duì)策雙方、策略和得失結(jié)局三個(gè)基本要素。
按照對(duì)策的局中對(duì)抗數(shù),可分為兩人對(duì)策和多方對(duì)策;按照對(duì)策目的,可分為合作性對(duì)策和非合作性對(duì)策;按照對(duì)策的得失總和,可分為零和對(duì)策及非零和對(duì)策。若是兩方參與對(duì)抗,一方之所得即為對(duì)方之所失,則稱為二人零和對(duì)策。對(duì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的競(jìng)爭(zhēng),一般是采用多方對(duì)策方法。
18 排隊(duì)論(Queueing theory)
這是一種用來研究公用服務(wù)系統(tǒng)工作過程的一門學(xué)科,又稱隨機(jī)服務(wù)系統(tǒng)理論。它通過對(duì)各個(gè)隨機(jī)服務(wù)現(xiàn)象的統(tǒng)計(jì)研究,找出反映這些隨機(jī)現(xiàn)象平均特性的規(guī)律,從而改進(jìn)服務(wù)系統(tǒng)的工作能力。
排隊(duì)論研究的具體內(nèi)容有:①性態(tài)問題,即研究各種排隊(duì)系統(tǒng)的概率規(guī)律性;主要是研究隊(duì)長(zhǎng)分布,等待時(shí)間分布和忙期分布;②最優(yōu)化問題,又分靜態(tài)優(yōu)化和動(dòng)態(tài)優(yōu)化。前者指最優(yōu)設(shè)計(jì),后者指現(xiàn)有排隊(duì)系統(tǒng)的最優(yōu)運(yùn)營(yíng);③排隊(duì)系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)推斷,確定一個(gè)經(jīng)定排隊(duì)系統(tǒng)模型,以便根據(jù)排隊(duì)理論進(jìn)行分析研究。
排隊(duì)論應(yīng)用于社會(huì)系統(tǒng)的交通控制、企業(yè)的事務(wù)處理、電話交換、機(jī)械故障的修復(fù)、商品的庫(kù)存管理方面。
19 排序問題(Sequencing problem)
在車間安排工件生產(chǎn)進(jìn)度時(shí),常常遇到在有限的幾臺(tái)機(jī)床上,要安排多種工件的加工,這里有一處工件在機(jī)床上加工先后次序問題。處理一系列工作時(shí),決定最有效的工作順序問題就是排序問題。
一個(gè)最優(yōu)排序,就是給工件安排的加工先后次序能最好的滿足預(yù)定的指標(biāo)。指標(biāo)可以是生產(chǎn)周期是短,機(jī)床利用率最高。
20 網(wǎng)絡(luò)理論(Network theory)
網(wǎng)絡(luò)理論又稱網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)。用點(diǎn)和線表示研究對(duì)象之間的特定關(guān)系,并標(biāo)上相應(yīng)數(shù)量指標(biāo)的圖稱為網(wǎng)絡(luò)圖。而研究網(wǎng)絡(luò)圖中點(diǎn)、線關(guān)系的一般規(guī)律的理論,稱為網(wǎng)絡(luò)理論或網(wǎng)絡(luò)分析。即是把龐大復(fù)雜的工程項(xiàng)目的各個(gè)環(huán)節(jié)合理地銜接起來,使之相互協(xié)調(diào),以實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目在時(shí)間和費(fèi)用上復(fù)雜的工程項(xiàng)目的一種理論和方法。
網(wǎng)絡(luò)理論的研究?jī)?nèi)容著眼于整個(gè)系統(tǒng),通過網(wǎng)絡(luò)圖的繪制和網(wǎng)絡(luò)時(shí)間計(jì)算,可以預(yù)計(jì)影響進(jìn)度和資源利用的各種因素,做到統(tǒng)籌規(guī)劃、合理使用資源,從而保證順利地完成工程項(xiàng)目的預(yù)定目標(biāo)。網(wǎng)絡(luò)政府的應(yīng)用方法有,計(jì)劃評(píng)審技術(shù)法、關(guān)鍵線路法和隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)模型技術(shù)法等。網(wǎng)絡(luò)理論主要應(yīng)用于大型的、復(fù)雜的工程系統(tǒng),在大多數(shù)情況下,應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)必須同時(shí)應(yīng)用計(jì)算機(jī)。
21 調(diào)度理論(Scheduling theory)
為了適應(yīng)多品種小批量生產(chǎn)的要求,生產(chǎn)管理系統(tǒng)必須提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,設(shè)備利用率、降低產(chǎn)品成本和縮短生產(chǎn)周期,在整個(gè)生產(chǎn)工序中提高作業(yè)效率的理論和方法叫做調(diào)度理論。
調(diào)度理論是在不延長(zhǎng)生產(chǎn)周期的前提下進(jìn)行負(fù)荷平衡,常用的有靜態(tài)負(fù)荷平衡法和動(dòng)態(tài)負(fù)荷平衡法。靜態(tài)負(fù)荷平衡,可以為單工序平衡和多工序平衡。前者是編制傳輸線路的作業(yè)計(jì)劃,即在線平衡;后者需要在工序之間設(shè)立較大的中間倉(cāng)庫(kù),以便多存放在制品,平衡各工序的生產(chǎn)能力,各工序采用的調(diào)度計(jì)劃,必須在滿足交貨條件的前提下使其變更次數(shù)最少。動(dòng)態(tài)負(fù)荷平衡,特別是在輪番生產(chǎn)的形態(tài)中,由于生產(chǎn)品種增加,交替生產(chǎn)的頻率增大要引起生產(chǎn)率下降。為此,必須采用把工作量不同的許多品種混合起來統(tǒng)一考慮的方法。
22 庫(kù)存理論(Inventory theory)
又稱存儲(chǔ)論。人們?cè)谏a(chǎn)活動(dòng)中,經(jīng)常把生產(chǎn)出來的產(chǎn)品的某一部分暫存儲(chǔ)起來,以備將來需要時(shí)使用。由于種種原因,生產(chǎn)與需要不可能作到同步、同量。因此,常常發(fā)生供過于求而造成積壓,或供不應(yīng)求而形成短缺現(xiàn)象。這兩種情況都會(huì)引起損失。庫(kù)存論是研究物質(zhì)最優(yōu)儲(chǔ)存量的理論和方法,屬于運(yùn)籌學(xué)范疇。用來研究在什么時(shí)間、以多少數(shù)量、從哪個(gè)地方來補(bǔ)充儲(chǔ)備,使儲(chǔ)存總費(fèi)用壓縮到最低限度。
庫(kù)存方法廣泛應(yīng)用于倉(cāng)庫(kù)分布、生產(chǎn)存貯、均衡生產(chǎn)、未來設(shè)備能力的合理確定以及水庫(kù)與灌溉系統(tǒng)等。
23 系統(tǒng)的最優(yōu)化分析(Analysis of systems optinal solution)
最優(yōu)化分析就是根據(jù)模型來求解,以得到系統(tǒng)目的最優(yōu)解答?!白顑?yōu)”的含義是根據(jù)一些標(biāo)準(zhǔn)來判斷的。有關(guān)判斷標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)量、程度不同,會(huì)得到不同的最優(yōu)解答。由于系統(tǒng)的復(fù)雜性,因而在最優(yōu)化技術(shù)方面,具有相當(dāng)?shù)碾y度。最優(yōu)化計(jì)算通常是求極值。在經(jīng)營(yíng)管理系統(tǒng)中經(jīng)常要考慮到效率最大,或成本最低。極大值和極小值可借助于微分學(xué)中的導(dǎo)數(shù)運(yùn)算求得;對(duì)于比較簡(jiǎn)單的經(jīng)營(yíng),決策時(shí)可采用“積最大”與“和最小”的原則;對(duì)于多數(shù)的系統(tǒng),用“滿意性”和“情意性”選擇系統(tǒng)最優(yōu)更好,更方便些。系統(tǒng)目標(biāo)的最優(yōu)化,主要用于解決最優(yōu)計(jì)劃、最優(yōu)設(shè)計(jì)、最優(yōu)控制和最優(yōu)管理等問題。
24 蒙特卡洛法(Monte carlo technique)
為了求解確定的數(shù)學(xué)問題,要?jiǎng)?chuàng)造與原來的問題沒有直接關(guān)系的概率過程,而利用其產(chǎn)生統(tǒng)計(jì)現(xiàn)象的方法稱做蒙特卡洛法。
這種方法是非概率性的,可按下列順序進(jìn)行。①根據(jù)已給的問題,分析、處理系統(tǒng)資料,并簡(jiǎn)化為適當(dāng)?shù)男问?;②建立描述系統(tǒng)的模型。這里所謂的模型,原則上采取何種形態(tài)沒有關(guān)系,但在實(shí)際上都以系統(tǒng)的流程圖表示。然后,讓模型動(dòng)作;③對(duì)模型進(jìn)行提取標(biāo)本的實(shí)驗(yàn),并利用實(shí)驗(yàn)結(jié)果,預(yù)測(cè)條件變化時(shí)系統(tǒng)的動(dòng)作。應(yīng)用此法,首先從系統(tǒng)的研究開始,針對(duì)更容易處理的目標(biāo)進(jìn)行公式化,而且要注意不失去問題的本質(zhì)。
25 爬山法(Method of climb hill)
又稱逐步提高法,是以數(shù)學(xué)原理為指導(dǎo),用盡可能少的試驗(yàn)次數(shù)迅速求得最優(yōu)解的方法。是一種優(yōu)選法。這個(gè)方法好象盲人爬山,相要爬到山頂,從立足點(diǎn)開始,用手杖前、后、左、右試一下。哪個(gè)方向高,就向哪個(gè)方向爬,最后四周都比所在之處低,就說明爬到了山頂。
例如,對(duì)某試驗(yàn)有2~3個(gè)因素確實(shí)重要,應(yīng)用爬山法優(yōu)選其中一個(gè)因素,爬到“好”點(diǎn)后,將其固定,再優(yōu)選其它因素,然后輪換固定,輪換優(yōu)選,這樣就可得到最佳試驗(yàn)方案。
爬山法和模擬法經(jīng)常同時(shí)用。爬山法求得解通常是局部極值,用時(shí)千萬注意。
26 決策論(Decision theory)
決策是人們生活和工作中普遍存在的一種活動(dòng),是人們確定未來行動(dòng)的目標(biāo),并從兩個(gè)以上實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的行動(dòng)方案中選擇一個(gè)合理方案的分析、判斷過程。決策論就是研究下述幾方面的理論和方法:如何收集決策資料;根據(jù)這些信息如何作決定:如何選用決策準(zhǔn)則;決策后的方案對(duì)系統(tǒng)將產(chǎn)生怎樣的影響。
企業(yè)管理人員,為了得到最優(yōu)決策,必須熟悉所有的情況,掌握所有資料,考慮全部可能的方案并了解其全部后果。而人們往往受到能力、時(shí)間、成本、資料等限制,因此最優(yōu)決策有時(shí)是不可能的。通常用“令人滿意的”原則代“最優(yōu)”原則,也就是說,決策者先要確立個(gè)最低標(biāo)準(zhǔn),超過這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)就是“令人滿意的”。
27 算法論(Algorithm theory)
現(xiàn)代數(shù)學(xué)中,任何一個(gè)一般性的計(jì)算方法、計(jì)算程序或計(jì)算指令均可稱之為算法。一切可設(shè)想的數(shù)學(xué)問題均可分為兩類,一類是不存在算法的;另一類是存在算法的。在后一類問題中,有些算法又比另一些算法更為有效。因此,所有存在有算法的問題,又可分為兩類,一類是它的計(jì)算時(shí)間隨著規(guī)模的增大呈指數(shù)函數(shù)曲線增長(zhǎng),計(jì)算機(jī)工作者把這類算法稱為無實(shí)用價(jià)值的算法;另一類是它的計(jì)算時(shí)間只隨問題規(guī)模的增大呈多項(xiàng)式函數(shù)曲線增長(zhǎng),計(jì)算機(jī)工作者把這種算法稱為有效算法。處于這兩類算法之間的是一類非常有趣的問題,迄今只找到無實(shí)用價(jià)值的算法,還沒有找到有效的算法,但又未能證明不存在這種有效算法。研究數(shù)學(xué)問題的算法及其有效的理論,稱為算法論。
28 搜索論(Search theory)
“搜索”是人們熟悉的行動(dòng),人們?nèi)粘I钪姓覗|西,就是搜索行動(dòng)。所有搜索行動(dòng)都有一定的目的,在實(shí)現(xiàn)其目的過程中也都要涉及到目標(biāo)特性、探測(cè)手段的特性及搜索力的分配等基本要素,搜索論就是如何用科學(xué)方法來定量地描述搜索目的、搜索各要素及它們之間的關(guān)系,以及如何有效地組織搜索作業(yè)?!八阉鳌边@一術(shù)語在不同的學(xué)科中各有其獨(dú)特的表現(xiàn),諸如尋找、勘探、掃掠,這些詞的意思都包含一些共性的東西。搜索論正是從這些共性的東西著手研究的。
29 優(yōu)選法(Optimum seeking method)
在生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中,為了取得滿意的效果,需要對(duì)有關(guān)因素的最佳點(diǎn)進(jìn)行選擇。最佳點(diǎn)的選擇有直接用數(shù)學(xué)推導(dǎo)的方法和試驗(yàn)方法。試驗(yàn)的方法很多,對(duì)某一具體問題來說,究竟用什么方法才能迅速地找到最佳點(diǎn)呢?這就是優(yōu)選法所要解決的問題。優(yōu)選法是一種根據(jù)生產(chǎn)、科研中的不同問題,利用數(shù)學(xué)原理、合理地安排試驗(yàn)點(diǎn),以求迅速地找到最佳點(diǎn)的科學(xué)試驗(yàn)方法。應(yīng)用優(yōu)選法可以在不增加人員,不增加設(shè)備,不增加廠房面積的條件下,有效地挖掘現(xiàn)有的生產(chǎn)潛力,達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)和低消耗的目的。
30 仿真理論(Simrlation theory)
系統(tǒng)仿真就是建立系統(tǒng)模型,并在模型上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。它是在已經(jīng)建立的系統(tǒng)模型雛形的基礎(chǔ)上,對(duì)系統(tǒng)模型進(jìn)行測(cè)試和計(jì)算,并根據(jù)測(cè)試和計(jì)算結(jié)果,反過來對(duì)系統(tǒng)模型進(jìn)行研討、改進(jìn)。如此反復(fù)進(jìn)行,直至得到滿意的模型為止。
按照模型不同,仿真可以分為物理仿真和數(shù)學(xué)仿真。在系統(tǒng)工程學(xué)中,一般都采用數(shù)學(xué)仿真,其中又以數(shù)學(xué)模型仿真為主。
仿真的目的是:在系統(tǒng)研制之前,用于規(guī)劃、評(píng)價(jià)和研究;在系統(tǒng)研制過程中,用于設(shè)計(jì)和精密分析;在系統(tǒng)研制成功之后,用于考核設(shè)計(jì)和訓(xùn)練操作人員。
仿真的順序是:明確以什么樣的精度來仿真,仿真的對(duì)象和仿真什么樣的行動(dòng),搜集和整理應(yīng)探討問題的有關(guān)數(shù)據(jù),以備構(gòu)模;構(gòu)造模型;利用仿真器實(shí)驗(yàn);實(shí)驗(yàn)結(jié)果的評(píng)價(jià)和分析。
31 系統(tǒng)模型(Systems model)
系統(tǒng)模型高于實(shí)際的某一系統(tǒng)而具有同類系統(tǒng)的共性,是對(duì)于系統(tǒng)的描述、模仿或抽象,它反映著系統(tǒng)的物理本質(zhì)和主要特征。在系統(tǒng)工程學(xué)中,模型是系統(tǒng)的代名詞,某一個(gè)模型,就代表著某一類系統(tǒng),反之,某一系統(tǒng),就意味著使用它的某一模型。模型的含義至少同系統(tǒng)一樣廣泛,且模型使用起來更為方便與靈活。構(gòu)造的系統(tǒng)模型應(yīng)滿足真實(shí)性、簡(jiǎn)明性、完整性和規(guī)范化四項(xiàng)要求。建立系統(tǒng)模型是一種創(chuàng)造性勞動(dòng),不僅是一種技術(shù),甚至是一種藝術(shù),必須一切從實(shí)際出發(fā),具體問題