第三章 系统工程方法论

二,系统工程与系统分析
系统工程方法论是指在更高层次上,指 导人们正确应用系统工程的思想,方法和各 种准则去处理问题,由于系统工程是一类包 括许多门工程技术的一大工程技术门类,而 且是高度综合的实用性很强的技术,因此, 在系统工程的研究中逐渐形成了一套处理问 题的基本方法过程(基本框架结构),这就
是从系统的观点出发,采用系统分析的方 是从系统的观点出发, 法来分析和解决各种问题
系统分析特点及原则
(1)坚持问题导向 (2)以整体为目标 (3)多方案模型分析和选优 (4)定量分析与定性分析相结合 (5)多次反复进行
三 系统工程方法论
"以系统为中心"的思维方式在方法论上的 表现就是"系统工程方法论"——即系统 工程思考问题和处理问题的思想方法,理 论基础,基本程序和方法步骤等.
案例:贝尔公司TD-2无线电接力系统研制 1.规划阶段是1940年时系统调研开始的,内容包 括了解技术可能性和市场需要情况;2.进入初步 设计拟定方案阶段;3.对系统进一步分析,用简 单模型初步探讨系统应具有的一些功能和指标, 但还有很多因素不清楚;4.1945年建立TD-2实 验系统,1946年开始试制阶段,试制前先建立评 价系统的指标,并讨论其可行性,对成本进行估 计,并在试制中收集新数据,为改进系统之用, 同时进行生产;5.1949年进行实施阶段,向制造 商提供详细生产图纸,用户的实际操作和维护说 明书等;6.1950年TD-2系统正式运行;7.在运 行数年后,使用专门设备检查系统运行情况,寻 找系统薄弱环节,提出改进意见.整个工作从 1940~1958年花费1500万$. 这种研制过程有何特长利弊?其他你熟悉的系统 生命周期的七个阶段?
方案的提出
– "集体创造"法 或"头脑风暴法" – "缺点,希望点"列举法 –特性穷举法
方案的筛选
–强壮性 –适应性 –可靠性 –现实性 (可操作性)
(3)预测未来环境
情景分析法 :情景分析法对于每种备选方 案都确定几组未来实施环境的特征和条件, 如按"乐观","正常"和"悲观"的环 境;也可按出现可能性大,正常和特殊的 环境等进行预测.
②逻辑维
a) 明确问题:了解问题所处的环境,收集有关的数据 和资料,主要目的是弄清问题. b)系统指标设计:确定所要解决问题的目标和相应的 评价准则. c)系统方案综合:为实现预期目标,拟定所需采取的 策略和应选择的方案. d)系统分析:深入了解所提出的政策措施和解决方法, 分析这些措施方法在实施中的预期效果. e) 系统方案的优化与选择:用数学规划等定量的优化 方法去判别各种方案的优劣,以进行方案选择. f) 决策:以指标体系为评价准则,在考虑决策者的偏 好等基础上,选择最优方案. g) 实施计划:按决策结果制定实施方案和计划.
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.
目标冲突
例如在进行产品设计时,所可能强调的两个目标:
– 一是尽可能低的成本 – 二是尽可能高的质量.
③知识维
知识维是指各工作步骤所需的各门专业知 识,由于系统工程是个综合性的交叉学科, 在上述各阶段中,执行任何一步都会涉及 多种专业技术,如社会科学,工程技术, 法律,商业,医药,艺术等等.
SE的每一个阶段都有自己的管理内容和 目标,每一步都有自己管理的手段和方 法,彼此相互联系,形成一个有机整体. 把SE方法用于大型工程项目,尤其是探 索性强,技术复杂,投资大,周期长的 大科研项目,可以减少决策上的失误和 计划实施过程过程中的困难.
2,系统分析的步骤概要
预 测 未 来 环境 原始情况 阐明 问题 谋划 备选 方案 分析研究阶段 建 模 和 预 计 后 果 评比 备选 方案 评价比较阶段 分析结果
阐明问题阶段
(1)阐明问题
问题的性质和范围 问题剖析报告:问题的结构,过程和势态 阶段结果报告:由来背景;重要性;可能采取行 动的组织和个人;利益相关的组织和个人;目标, 评价指标,约束条件,备选方案的初步描述,建 议等 问题的目标 目标的层次性 目标的冲突
(二)切克兰特系统方法论
把研究的系统分良结构与不良结构系统 - 良结构(硬)系统:偏工程,机理明显的物理 型系统,可用较明显的数学模型表示,能计算出 系统的行为和最佳结果. - 不良结构(软)系统:偏社会,机理尚不清的 生物型系统,常用半定量半定性方法处理问题. 软的主要标志是吸取了人们的判断和直觉,求 得的结果是可行,满意,可重复,且因人而异. 目前,已有解决这类系统的一些方法如特尔菲 法,结构模型法等,切克兰特的"调查学习" 切克兰特的" 切克兰特的 调查学习" 法更具概括性. 法更具概括性.
①时间维
a)规划阶段:主要是按照设计要求提出系统目标, 制定规划和政策. b)拟定阶段:完成的任务是提出具体的方案,进行 系统的初步设计. c)分析阶段:对所设计的方案进行分析,比较. c) d) 运筹阶段:方案的综合选优,确定最优实施方案. e) 实施阶段:系统的设计,安装及调试等. f) 运行阶段:按照系统预定的用途工作. g)更新阶段:按系统要求实施,取消旧系统,代之 以新系统,对系统改进.
(5)评比备选方案
各种备选方案在不同情景下的后果估计出来之后, 便可着手方案评比,方案评比便是依据所建立的 评价指标对各方案可能取得的效果进行评价,并 按其评价结果进行排序. 系统评价的主要方法有关联矩阵法,费用效益分 析法,层次分析法及模糊评价法等许多种评价方 法,这在后面的系统评价中将作专门介绍.
第3章 系统工程方法论
系统工程与传统方法的区别 系统工程与系统分析 系统工程方法论
系统工程方法论
系统工程的方法论是系统工程应用的基础 和关键所在,系统工程处理问题的独特方 法论是系统工程区别于其它各门科学的基 本特征之一,系统工程处理问题的最基本 出发点是将所分析的对象作为整体系统来 考虑,这也是系统工程考虑问题的基本思 想和工作方法.
调查学习的基本步骤
不良结构系统现状的表述; 弄清,改善与现状有关的各种因素及其 相互关系; 建立概念模型(结构或语言描述); 改善概念模型; 将模型与问题的表述作比较; 找出可行而满意的途径和方案; 采取行动改善实际问题. 该方法的核心不是寻求最优化,而是调查 比较,从中寻找改善现存系统的途径.
一,系统工程与传统方法的区别
从前面对系统工程的介绍可以看出,系统工程实 质上是方法论的科学,它的目标是通过什么样的 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.
(6)系统工程分析报告
简略报告 主题报告 技术报告
系统分析的原则
在系统分析时应遵循以下几项重要原则: 外部条件与内部条件相结合 当前利益与长远利益相结合 局部效益与整体效益相结合 定量分析与定性分析相结合
系统分析的工具
因果分析法;通过因果分析图对系统有影响的 重要因素加以分折. 排列图法;作为在系统中选择关键性问题的一 种分析方法. 相关分析法;将相关变量数据在坐标图上标示 并分析其相互关系. 投入产出分析法;对比生产输入和消费支出, 通过分析生产与消费两者间相互平衡,明确经 济系统内各要素的相互依存关系.
(三)并行工程方法论
并行工程是80年代美国提出的.它是对产品及 其相关过程,包括制造过程和支持过程,进行 并行,一体化设计的一种系统优化方法.其核 心内容是:强调用户需求,并转化为完整的产 品要求;交互作用,互相协调的并行研制过程, 以便将产品的设计与制造及保障过程用系统工 程方法综合在一起,从而在产品的整个研制过 程中综合考虑可靠性,维修性,生产性和保障 性;建立多学科的综合研制机制及计算和辅助 工程环境.
阐明问题
环境和条件 评价指标 合理性 层次性 收集和分析资料
阐明问题
阶段结果报告:问题的由来与背景;重要 性;可能采取行动的组织和个人;利益相 关的组织和个人;目标,评价指标,约束 条件,备选方案的初步描述,建议等 阐明问题阶段约占系统分析全过程的时间 的20%-25%
(2)谋划备选方案
系统分析要注意以下几点
① 重视做好初步SA. 5W1H (What/Why/Who/Where /When/How) 方法是做好这段工作的基本线索. ② 在规范分析中一般需(或尽可应)建立结构模 型,数学模型或仿真模型. ③ 每段结束后系统方案的变化轨迹是:可行方案 →非劣方案→经排序的非劣方案(或称选择性方 案). ④ 环境分析贯穿SA全过程,在SA中是十分重要和 必不可少的. ⑤ 在管理应用SA过程中,并不一定要(或能)遍 历并完成每一个具体过程.
数学模型的方法
确定预测内容 准备数据资料 确定预测方法,建立数学模型 确定预测方法,
–定性预测法 –时间序列预测法 –因果关系预测法
计算预测值,分析预测误差 计算预测值,
(4)建模和预计后果
每种方案实施后都相应有一系列后果,因 此本阶段的首要工作便是确定应该预计哪 些后果?其中哪些最重要?选定后果项目 后,便可着手建立一个或多个模型预计行 动和后果指标之间的关系. 系统分析的主要模型有图形模型,分析模 型,仿真模型,博弈模型和判断模型
并行工程主要思想
约束信息的并行性:即设计时同时考虑产品周期的 所有因素. 功能的并行性:即产品生命周期所涉及的各功能领 域工程并行交叉进行. 集成性:研究开发,产品设计,过程设计,制造装 配和市场的全面集成. 协同性:多学科并行小组协同工作. 科学性:采用了先进的开发工具,方法和技术如 TQM,SE,CAD/CAM等. T,Q,C,S是并行工程强调的四大要素.即加速 是并行工程强调的四大要素. , , , 是并行工程强调的四大要素 产品开发周期,提高产品质量,降低产品成本, 产品开发周期,提高产品质量,降低产品成本,提 供优质服务. 供优质服务.
(一)霍尔(Hall)系统工程方法论 1962年贝尔公司工程师Hall总结公司开展 SE经验,写成《系统工程方法论》一书. 所谓方法论,就是把设想变为实体的具体 过程与步骤.
Hall三维结构分析
知识维
逻辑维 时间维
Hall的SE方法论:是"三维结构方法体系" 即把系统工程活动从时间上分成前后衔接 的"几个阶段";从逻辑上把每个阶段分 成几个环环紧扣的几个步骤;同时也要考 虑完成上面所说的这些阶段和步骤所需要 的各种专业和技术素养.主要靠广泛吸引 各类专业人员参加到SE活动来实现,或者 把他们的知识和建议储存到计算机中随时 备用.
解决办法:
–建立一个没有矛盾的目标集,把引起矛盾的分目标剔 除掉. –采用所有分目标,寻求一个能达到冲突目标得以并存 的方案.
利害冲突
例如企业在减员增效的过程中就至少有如下两个 目标:
–一是提高企业的效益 –二是保证工作岗位不减员.
处理的方法 :
– 目标方之一放弃自己的利益 – 保持其中一个目标,用其它方式补偿或部分补偿受损 方的利益 – 通过协商调整目标系统,使之达到目标相容
1,系统分析简介
系统工程方法论的基础是系统分析技术, 系统分析是完成系统工程问题的中心环节 广义的解释认为系统分析就是系统工程, 系统分析是系统工程的同义词 狭义的解释认为系统分析是系统工程的一 项优化技术,是系统工程在非结构化问题 决策中的具体应用
系统分析的基本概念wk.baidu.com
系统分析的目的是在于分析系统内部与系 统环境之间,系统内部各要素之间的相互 依赖,相互制约,相互促进的复杂关系, 分析系统要素的层次结构关系及其对系统 功能和目标的影响,通过建立系统的分析 模型使系统各要素及其与环境之间的协调 达到最佳状态,最终为系统决策提供依据.