系统工程基本分析方法

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企业组织效率与工作系统设计属于社会经济系统一类的 软问题,切克兰德方法论适合于解决该类问题。
第二节 系统分析原理
概念
系统工程是研究大规模复杂问题的思想、方法(论)、程 序与技术的总称
“程序”即指系统分析过程,就是常说的解决问题的“套 路”
系统分析是用科学或数量的方法对系统进行研究的一种方 法
柔性制造系统是在自动化制造的背景下的一种制造模式, 适应于单件小批量生产, 其特点是,自动化程度很高,系统 可以灵活适应产品的变化,但设备价格昂贵。
相关概念
规化是指根据需求选择合适的设备型号和数量,并做相应 的布置
柔性制造系统是自动化制造的背景下的一种制造模式,其 特点是自动化程度很高(无人工厂),设备昂贵
求和法(算术平均法) 方根法(几何平均法) 特征根方法 最小二乘法
六、模糊综合评价法
引例——医院健康状况会诊的系统评价 主要步骤及有关概念 理论与方法基础
医院健康状况会诊的系统评价
医院健康状况会诊的原始表格及10名医生对某人 健康状况评价意见的统计结果如图所示
医院健康状况会诊的系统评价
案的进行综合评定
对替代方案A1有
V1=0.3*2+0.2*3+0.1*3+0.4*3=2.7
对替代方案A2有
V2=0.3*3+0.2*3+0*3+0.1*4+0.4*3=3.1
对替代方案A4有
V3=0.3*4+0.2*1+0*1+0.1*2+0.4*1=2.0
逐对比较法 • 步骤三:将以上计算结果用关联矩阵表示
设计环境
零件不确定 零件工艺不同 在不同机床上进行不同加工 依照不同次序,零件到达分布规律是随机的,但符合某种
分布,零件加工的过程相当于排队网
如何设计制造系统?
设计过程
User
需求分析
规格确定
初步设计与成本
机床数量 零件流 刀具流 夹具 操作工
最终设计
实施
Supplier
引例2:A 机电设备制造公司运营效率诊断
美国运筹学家、匹兹堡大学教授T. L.萨迪于20世纪70年 代初提出了著名的AHP(Analytic Hierarchy Processing, 解析递阶过程,通常意译为“层次分析”)方法
基本原理
基本思想 AHP方法把复杂的问题分解为各个组成因素,又将这些因 素按支配关系分组形成递阶层次结构,通过两两比较的方 式确定层次中诸因素的相对重要性,然后综合有关人员的 判断,确定各备选方案相对重要性的总排序。
程序和方法
方案
认识评 价问题 (5W1H)
搜集、整 理、分析
资料
准则
选择评价 方法、建 立评价模

分析 、计算
评价 值
综合 评价
决 策
主体
关联矩阵法(原理性方法) 层次分析法(评价要素多层次分布) 模糊综合评判法(多评价主体)
二、关联矩阵法
关联矩阵是常用的系统综合评价工具,它主要是 用矩阵的形式来表示各替代方案有关评价指标及 其重要度与方案关于具体指标的价值评定量之间 的关系
基本原理
产生与发展
许多评价问题的评价对象属性多样、结构复杂,难以完 全采用定量方法或简单归结为费用、效益或有效度进行优 化分析与评价,也难以在任何情况下做到使评价项目具有 单一层次结构。需要首先建立多要素、多层次的评价系统, 并采用定性与定量有机结合的方法或通过定性信息定量化 的途径,使复杂的评价问题明朗化
某纺织机械设备制造公司以制造喷气织机为主营业务, 产品位居全国高档喷气织机市场份额的前三位。 随着浙江、 广东个体纺织业的发展,喷气织机的需求由原来的标准化逐 步转向个性化,为适应产品多品种、小批量的特点, 企业决 定引进柔性制造系统(Flexible Manufacturing System, FMS)来满足制造上的要求。如何设计一个满足本企业要求 的柔性制造系统是摆在该企业工程规划人员面前亟待解决的 问题。
设计柔性制造系统首先需要了解柔性制造系统的构成。 柔性制造系统包括若干加工中心,刀库、缓冲站 (Buffer)、装卸工件的刀 机库器人、运送工件的自动导引小 车(AGV)以及运输轨道系统构成。
NC
MT
D
Buffer
Robot
AGV
Robot
Buffer
工件装卸
Load/unload
柔性制造系统构成实例
阐明阶段的工作内容
问题的性质 问题的条件
阐明阶段的工作内容
问题的性质
问题提出者? 决策者? 他们的目的? 相关问题? 环境?
问题的条件(约束)
大体资源? 人力? 物力? 财力? 技术? 时间? 其他约束?
二、谋划备选方案
案例:美国阿拉斯加原油运输方案 谋划方案技术
头脑风暴法 Delphi法 635法 类比法 矩阵法
四、预测未来环境
每项系统工程都需要预测各种备选方案的后果,而每种后 果都与将付诸实施时的环境有关
通常使用“情景分析法”解决方案的未来环境问题
五、评比被选方案
评价方法
关联矩阵法 逐对比较法 古林法 AHP法 模糊评价法
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
六、系统工程报告
系统工程报告分类
简略报告(给决策人) 主体报告(给委托人) 技术报告(给专家,学位论文)
实施步骤
分析评价系统中各基本要素之间的关系,建立系统的递阶层次结构 对同一层次的各元素关于上一层中某一准则的重要性进行两两比较, 构造两两比较判断矩阵,并进行一致性检验 由判断矩阵计算被比较要素对于该准则的相对权重 计算各层要素对系统目的(总目标)的合成(总)权重,并对各备选 方案排序。
基本方法举例——供应商评价
D 行政
E 财务
F 供销
G
H
I
装配 加工 NC
J
K
技术 计划
操作层
分析



诊断并设计新的组织结构
“人人有事干,事事有人干”
方法论研究:
从哪里开始着手解决问题? 如何设计解决问题的过程? 如何最终完成企业提出的问题?
小结
上述两个问题分别属于两类问题,柔性制造系统规划与 设计属于工程系统问题,霍尔方法论可以很好的解决类似的 硬问题。
基本方法举例——供应商评价
四、求各方案的总重要度
方案总重要度计算例表
3
C j
bi
C
i j
i 1
结果表明,三个方案的优劣顺序为:C3、C1、C2, 故S3优于S1,S1优于S2
AHP一般方法
一、建立评价系统的递阶层次结构 三个层次
• 最高层 • 中间层 • 最底层
三种结构形式
• 完全相关结构。 • 完全独立结构——树形结构。 • 混合结构(包括带有子层次的混合结构)。
第三节 系统评价方法
系统评价要素 系统评价工具—关联矩阵 逐对比较法 古林法 层次分析( AHP )法 模糊综合评价法
一、系统评价要素
系统评价是多方面要素(5W1H)所构成的问题复合体
评价对象(What) 评价主体(Who) 评价目的(Why) 评价时期(When) 评价地点(Where) 评价方法(How)
目标
谋划 备选 方案
备选方案
建模 预测 后果
后果
评比 备选 方案
提供分析结果
决策
阐明问题阶段
分析研究阶段
评价比较阶段
系统分析过程
一、阐明问题 二、谋划被选方案 三、建模与预计后果 四、预测未来环境 五、评比被选方案 六、系统工程报告
一、阐明问题
几个概念
提出问题与解决问题 硬问题与软问题 决策者,提出问题者,委托人与SA人员
公司人力资源来自中日双方合资母公司。由于日方更关 注产品质量能否达到其本国标准,因而公司制造部部长由日 方出任,日方的另外一名员工是候任总经理,由于合资双方 各占50%的股份,总经理由中日双方轮流担任,每4年更换 一次总经理,由中方首先派出总经理。
公司组织结构图
总经理 A
管理部长 B
制造部长 C 日本人
古林法
步骤四:对各替代方案逐项进行评价
古林法求Vij例表
古林法
步骤五:综合关联矩阵例表和Vij例表的结果,即可计算三 个替代方案的综合评定结果
关联矩阵例表
五、层次分析法
基本原理
产生与发展 基本思想和实施步骤 基本方法举例——供应商评价
AHP一般方法
建立评价系统的递阶层次结构 构造两两比较判断矩阵 要素相对权重或重要度向量W的计算方法
A机电设备制造有限公司(以下简称A公司)系中国某机 电设备制造公司与日本某机电株式会社合资组建的合资公司, 其产品主要为电器设备。该公司系全国先进制造技术试点网 点单位,其设备完全采用日本公司所提供自动化加工中心和 数控机床,并配备先进的全自动立体仓库。公司管理信息系 统采用德国的SAP R/3 MRPII(制造资源规划)系统。
Ai是某评价对象的m个替代方案; Xj是评价替代方案的n个评价指标或评价项目; ωj是n个评价指标的权重; Vij是第i个替代方案Ai的关于指标Xj的价值评定量 (其中i=1~m,j=1~n)
Xj X1 X2 … Xn
Vij Ai
j 1 2
n
Vi
n
A1

V1
jV1 j
j 1
A2

经分析计算得到的综合评价结果如下
主要步骤及有关概念
1、确定因素集F和评定(语)集E
因素集F即评价项目或指标的集合,评定集或评语集E即评价等级的 集合
2、统计、确定单因素评价隶属度向量,并形成隶属度矩 阵
所谓隶属度rij,是指多个评价主体对某个评价对象在fi方面做出ej 评定的可能性大小(可能性程度)
两种建立递阶层次结构的方法
• 分解法 • 解释结构模型化方法(ISM法)
AHP一般方法
二、构造两两比较判断矩阵
判断矩阵的性质 两两比较判断的次数 定量指标的处理 一致性检验方法
• 计算一致性指标C.I. • 查找相应的平均随机一致性指标R.I. • 计算一致性比例C.R.
AHP一般方法
三、要素相对权重或重要度向量W的计算方法
广义系统分析就等同于系统工程 狭义的系统分析是指运用建模、优化、仿真、评价等技术对系统的各 个方面进行定性与定量相结合的分析,为选择最优或满意的系统方案 提供决策依据的分析研究过程
系统分析过程可分为阐明问题、分析研究与评价比较三个 阶段
系统分析程序
预测未来环境
原始情况 阐明 问题
约束条件 评价指标
关联矩阵例表
四、古林法
步骤一:确定评价指标的重要度Rj
关联矩阵例表
古林法
步骤二:Rj的基准化处理
设基准化处理的结果为Kj,以最后一个评价指标 作为基准,令其K值为1,自下而上计算其他评价 项目的K值
步骤三:Kj的归一化处理
将Kj列的数值相加,分别除以各行的K值,所得 结果即分别为各评价项目的权重Wj
三、建模与预计后果
常见模型:结构模型、数学模型、仿真模型
国防科技大学的杜玠 西安交通大学李怀祖
教授将模型分为:
教授将模型分为 :
原样模型
分析模型
相似模型 逻辑模型 数学模型
仿真模型
博奕模型 判断模型
此外,还有许多其他模型分类方法,如按模型量化的 程度分定性模型(递阶结构模型)、定量模型(状态 空间方程)以及定性定量行相结合模型(系统动力学) 等。
根据专业人士的预测和估计,实施这三种方案后关于五个评价项目的 结果如下表所示
方案能达到的指标值
逐对比较法
步骤一:用逐对比较法,求出各评价指标的权重
x13524
评价的指标及其权重
逐对比较法
步骤二:由评价主体确定评价尺度,如下表
方案的评价尺度
逐对比较法
步骤三:根据评价尺度表及方案指标值表 ,对各替代方
第二章 系统工程基本分析方法
第一节 系统工程方法论引例 第二节 系统分析原理 第三节 系统评价方法 第四节 决策分析方法 第五节 分析实例——某特区S机场选址
第一节 系统工程方法论引例
引例1:柔性制造系统规划问题 引例2:A 机电设备制造公司运营效率诊断
引例1:柔性制造系统规划问题
一、建立该供应商评价问题的递阶结构
A
(目的层)
B1
B2
B3 (准则层)
C1
C2
C3 (方案层)
基本方法举例——供应商评价
二、建立各阶层的判 断矩阵,并进行判一断矩致阵标度定义 性检验
基本方法举例——供应商评价
三、判断矩阵及重要度计算和一致性检验的过程 和结果
基本方法举例——供应商评价
三、判断矩阵及重要度计算和一致性检验的过程 和结果
V2
jV2 j
j
… … …

Am
.…. .
Vm
jVmj
j
j ?
Vij = ?
逐对比较法、古林法
三、逐对比较法
例 某农业县为提高其土地产值决定从市场上购进一批高效化肥, 现有A1、A2、A3三种类型的化肥采购方案可供选择。通过权威部门及人士 讨论决定评价指标为五项。它们分别是:①亩产量x1/kg ;②每百斤产 量费用x2/元;③每亩用工x3/工日;④每亩纯收入x4/元;⑤土壤肥力增 减级数x5
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