第2章系统工程方法论课件

第二章第二章 系统工程方法论系统工程方法论.霍尔的三维结构霍尔的三维结构 切克兰德切克兰德“调查学习调查学习”模模式式 并行工程并行工程本章主要内容本章主要内容.一、系统工程方法论一、系统工程方法论 系统工程方法论，从哲学上说就是辩证法，系统工程方法论，从哲学上说就是辩证法，要要求辩证地分析和解决组织管理中所涉及的各种矛求辩证地分析和解决组织管理中所涉及的各种矛盾；从科学上说，就是系统科学的方法论，要求盾；从科学上说，就是系统科学的方法论，要求按照系统思想、观点和方法分析和处理组织管理按照系统思想、观点和方法分析和处理组织管理所涉及的各种问题。所涉及的各种问题。第一节第一节 霍尔的系统工程方法论霍尔的系统工程方法论.系统工程的一般研究方法系统工程的一般研究方法 进进行行任任何何一一项项工工作作所所使使用用的的方方法法，总总是是取取决决于于它它的的指指导导思思想想。系系统统工工程程的的研研究究方方法法也也同同样样取取决决于于它它的的指指导导思思想想系系统统思思想想。综综合合系系统统方方法法、反反馈馈方方法法和和信信息息方方法法就就构构成成了了系系统统工工程程处理问题的基本方法。处理问题的基本方法。我们需要从以下我们需要从以下4个方面着手研究一个系统：个方面着手研究一个系统：(1)(1)系系统统是是各各组组成成部部分分的的有有机机组组合合，是是各各子子过过程程的的有有机机组组合合。单单独独研研究究子子系系统统和和子子过过程程并并不不能能揭揭示示系系统统运运动动的的规规律律性性，只只有有在在确确定定子子系系统统之之间间、子子过过程程之之间间的的互互相相联联系系的的情情况况下下，研研究究子子系系统统和和子子过过程程，才才能能达达到到系系统统整整体体最最优优化化的目的。的目的。.(2)(2)事事物物总总是是在在不不断断发发展展和和变变化化的的，因因此此不不能能孤孤立立地地静静止止地地研研究究系系统统，必必须须动动态态地地研研究究和和探索系统发展和变化的规律性。探索系统发展和变化的规律性。(3)(3)没没有有比比较较就就没没有有鉴鉴别别，只只有有在在多多方方案案的的分分析析和和比比较较下下，才才能能识识别别优优劣劣，故故在在多多方方案案的的论论证证中中选选择择最最优优的的或或满满意意的的方方案案是是系系统统工工程程处处理问题的主要方法。理问题的主要方法。(4)(4)系系统统工工程程特特点点之之一一是是数数学学理理论论和和行行为为科科学学的的统统一一，要要充充分分考考虑虑人人在在系系统统中中的的作作用用和和地地位位，要要充充分分发发挥挥人人的的因因素素的的作作用用，是是系系统统工工程程处理问题时不可忽略的。处理问题时不可忽略的。.二、霍尔的三维结构二、霍尔的三维结构 1.19691.1969年美国贝尔电话公司的工程师霍尔年美国贝尔电话公司的工程师霍尔提出系统工程解决问题的七个阶段和七个步骤，提出系统工程解决问题的七个阶段和七个步骤，以及为完成任务所需知识，形成以及为完成任务所需知识，形成“三维结构三维结构”，即，即时间维、逻辑维和知识维时间维、逻辑维和知识维。.2.2.时间维时间维：(1)(1)规划阶段规划阶段(2)(2)设计阶段设计阶段.(3)(3)研制阶段研制阶段 (4)(4)运筹阶段运筹阶段 .(5)(5)实施阶段实施阶段(6)(6)运行阶段运行阶段(7)(7)更新阶段更新阶段.3.3.逻辑维逻辑维 亦称思考过程，是指实施系统工程的每个亦称思考过程，是指实施系统工程的每个工作阶段所需要经历的步骤。它也是运用系工作阶段所需要经历的步骤。它也是运用系统工程方法进行思考、分析和处理问题时遵统工程方法进行思考、分析和处理问题时遵循的一般程序。循的一般程序。(1)(1)摆明问题摆明问题：收集相关资料，弄清问题。收集相关资料，弄清问题。(2)(2)系统设计系统设计：确定目标，设计评价指标。确定目标，设计评价指标。(3)(3)系统综合系统综合：设计系统结构，拟定策略和设计系统结构，拟定策略和 行动方案。行动方案。(4)(4)模型化模型化：建立分析模型分析各个方案。建立分析模型分析各个方案。(5)(5)系统优化系统优化：对方案进行综合评价。对方案进行综合评价。(6)(6)系统决策系统决策：考虑考虑决策者偏好决策者偏好，进行方案，进行方案 选择。选择。(7)(7)实施计划实施计划.4.4.知识维知识维 指完成上述各阶段、各步骤工作所需要的专指完成上述各阶段、各步骤工作所需要的专业知识、技术、管理知识。业知识、技术、管理知识。5.5.霍尔管理矩阵霍尔管理矩阵 将将7 7个时间阶段和个时间阶段和7 7个逻辑步骤结合起来，便个逻辑步骤结合起来，便形成霍尔管理矩阵。形成霍尔管理矩阵。矩阵中每一个元素矩阵中每一个元素aij代表时间维的某个阶段代表时间维的某个阶段和逻辑维的某一步骤所对应的一项具体活动，和逻辑维的某一步骤所对应的一项具体活动，各活动相互影响，密切相关，要从总体达到最各活动相互影响，密切相关，要从总体达到最优，必须使各阶段、步骤的活动反复进行。优，必须使各阶段、步骤的活动反复进行。反反复性复性是霍尔管理矩阵的一个重要特点。是霍尔管理矩阵的一个重要特点。.逻辑维逻辑维时间维时间维摆明摆明问题问题系统系统设计设计系统系统综合综合模型模型化化系统系统优化优化系统系统决策决策实施实施计划计划规划阶段规划阶段a11a12a13a14a15a16a17设计阶段设计阶段a21a22a23a24a25a26a27研制阶段研制阶段a31a32a33a34a35a36a37运筹阶段运筹阶段a41a42a43a44a45a46a47实施阶段实施阶段a51a52a53a54a55a56a57运行阶段运行阶段a61a62a63a64a65a66a67更新阶段更新阶段a71a72a73a74a75a76a77.小小 结结 霍尔的系统工程方法论强调明确目标，核心内霍尔的系统工程方法论强调明确目标，核心内容是最优化，认为现实问题都可以归结为工程类容是最优化，认为现实问题都可以归结为工程类的问题，用定量分析的方法求得最优解。的问题，用定量分析的方法求得最优解。霍尔的三维结构体系概括了系统工程研究问题霍尔的三维结构体系概括了系统工程研究问题的一般步骤、具体阶段和涉及到的知识范畴。的一般步骤、具体阶段和涉及到的知识范畴。.实实 例例 两点之间的交通运输方式的选择两点之间的交通运输方式的选择时间维：时间维：道路规划道路规划、道路设计、道路建设、道路设计、道路建设、道路维护和更新。道路维护和更新。知识维：经济学、社会学、工程学、心理学、知识维：经济学、社会学、工程学、心理学、法学、环境科学等方面。法学、环境科学等方面。逻辑维：七个步骤。逻辑维：七个步骤。返回返回.第二节第二节 切克兰德切克兰德“调查学习调查学习”模模式式 一、良性结构系统和不良性结构系统良性结构系统和不良性结构系统 系统工程常常把研究的系统分为良性结构系统和系统工程常常把研究的系统分为良性结构系统和不良性结构系统。不良性结构系统。1.1.良性结构系统良性结构系统:(1)(1)偏重工程；偏重工程；(2)(2)机理明显；机理明显；(3)(3)明确的数学模型描述；明确的数学模型描述；(4)(4)定量方法计算系统行为，最佳结果。定量方法计算系统行为，最佳结果。解决良性结构系统的方法称解决良性结构系统的方法称“硬方法硬方法”，霍尔方，霍尔方法主要适用于良性结构系统。法主要适用于良性结构系统。.2.2.不良性结构系统不良性结构系统 (1)(1)偏重于社会；偏重于社会；(2)(2)机理不清楚；机理不清楚；(3)(3)相当程度的人的判段和直觉；相当程度的人的判段和直觉；(4)(4)很难用数学模型描述；很难用数学模型描述；(5)(5)只能用半定量、半定性或只能用定性方法。只能用半定量、半定性或只能用定性方法。解决不良性结构系统的方法称为解决不良性结构系统的方法称为“软方法软方法”，这这种方法解决问题时不像硬方法可以求出最佳的定种方法解决问题时不像硬方法可以求出最佳的定量结果，只能得到满意解，并且有些结果因人、量结果，只能得到满意解，并且有些结果因人、因时、因地而异，切克兰德的因时、因地而异，切克兰德的“调查学习调查学习”方法方法适适用于不良性结构系统。用于不良性结构系统。.二、二、“调查学习调查学习”方法的本质方法的本质 不不是是寻寻求求“最最优优化化”，而而是是“调调查查、比比较较”，或者或者“学学习习”。从从模模型型和和现现状状的的比比较较中中，学学习习改改善善现现存存系统的途径，有很强的系统的途径，有很强的反馈调节反馈调节反馈调节反馈调节思想。思想。流程如下：流程如下：系系统统现现状状说说明明弄弄清清关关联联因因素素建建立立概概念念模模型型改改善善概概念念模模型型比比较较实实施施.实实 例例某大学开展创办一流大学的研究。某大学开展创办一流大学的研究。学学校校现现状状说说明明弄弄清清关关联联因因素素建建立立概概念念模模型型改改善善概概念念模模型型比比较较实实施施.小小 结结 两种方法的比较两种方法的比较 1.霍尔三维结构主要以工程系统为研究对象，而霍尔三维结构主要以工程系统为研究对象，而切克兰德切克兰德“调查学习调查学习”模式更适合于社会经济和经模式更适合于社会经济和经营营管理等管理等“软软”系统问题的研究。系统问题的研究。2.前者核心内容是优化分析，而后者的核心内容前者核心内容是优化分析，而后者的核心内容是比较学习。是比较学习。3.前者更多关注定量分析方法，而后者比较强调前者更多关注定量分析方法，而后者比较强调定性或定性与定量有机结合的基本方法。定性或定性与定量有机结合的基本方法。返回返回返回返回.第三节第三节 并行工程并行工程一、并行工程的含义一、并行工程的含义 1988年年12月，美国国防分析研究月，美国国防分析研究RIWinner提出了并行工程提出了并行工程（Concurrent Engineering）的的概念。概念。并行工程并行工程是对产品及其相关过程是对产品及其相关过程（包括制造（包括制造和和支持过程支持过程）进行集成并行设计的系统化工作）进行集成并行设计的系统化工作模式，这种方模式，这种方法要求产品开发人员在设计一开法要求产品开发人员在设计一开始就考虑产品整个生命周期始就考虑产品整个生命周期（从概念形成到报（从概念形成到报废）废）中的各种因素，包括质量、成本、进度及中的各种因素，包括质量、成本、进度及用户需求等，以便最大限度提高产品的开发效用户需求等，以便最大限度提高产品的开发效率和一次成功率率和一次成功率。.二、并行工程与串行工程的区别二、并行工程与串行工程的区别.竞争优势竞争优势并行工程并行工程串行工程串行工程产品质量产品质量在生产前已考虑到产品的在生产前已考虑到产品的制造问题，易获得满意的制造问题，易获得满意的质量。质量。设计和制造之间沟通不足，设计和制造之间沟通不足，致使产品质量无法达到最致使产品质量无法达到最优。优。生产成本生产成本提高了产品的可制造性，提高了产品的可制造性，降低了生产成本。降低了生产成本。新产品开发成本较低，但新产品开发成本较低，但制造成本可能较高。制造成本可能较高。生产柔性生产柔性适于小批量、多品种生产适于小批量、多品种生产及高技术产业产品。及高技术产业产品。适于大批量、单一品种生适于大批量、单一品种生产及技术含量低的产品。产及技术含量低的产品。产品制造产品制造较快速推出新产品，能从较快速推出新产品，能从产品开发中学习到及时修产品开发中学习到及时修正的方法及创新意识，新正的方法及创新意识，新产品投放市场快，竞争能产品投放市场快，竞争能力强。力强。不易获得最新技术以及市不易获得最新技术以及市场需求变化趋势，不利于场需求变化趋势，不利于产品创新。产品创新。.并行性并行性：把时间上有先后的作业活动转变：把时间上有先后的作业活动转变为同时考虑和尽可能同时处理或并行处理。为同时考虑和尽可能同时处理或并行处理。整体性整体性：把产品开发过程看作是一个有机：把产品开发过程看作是一个有机整体。整体。协同性协同性：团队的协同工作。：团队的协同工作。集成性集成性：包括人员集成、信息集成、功能：包括人员集成、信息集成、功能集成以及技术集成。集成以及技术集成。三三、并行工程的特征并行工程的特征.过程设计过程设计 并行过程的关键是产品生命周期中各相关过程活并行过程的关键是产品生命周期中各相关过程活动的并行进行和协作演进。相关过程包括：产品设动的并行进行和协作演进。相关过程包括：产品设计、产品制造和支持过程。计、产品制造和支持过程。组织管理模式组织管理模式 多功能小组是并行工程实施过程中普遍采用的组多功能小组是并行工程实施过程中普遍采用的组织结构形式。织结构形式。四、并行工程过程设计与组织管理模式四、并行工程过程设计与组织管理模式.五、并行工程的实施五、并行工程的实施 并行工程方法的实质就是要求产品开并行工程方法的实质就是要求产品开发人员与其他人员一起共同工作，在设计发人员与其他人员一起共同工作，在设计阶段就考虑产品整个生命周期中从概念形阶段就考虑产品整个生命周期中从概念形成到产品报废处理的所有因素，包括质量、成到产品报废处理的所有因素，包括质量、成本、进度计划和用户的要求。成本、进度计划和用户的要求。.并行工程的实施步骤并行工程的实施步骤制定并行工程的实施计划；制定并行工程的实施计划；明确的开发目标；明确的开发目标；并行工程培训和基础设备准备；并行工程培训和基础设备准备；分析现有过程；分析现有过程；按照重组原则改进现有的过程；按照重组原则改进现有的过程；实施新过程；实施新过程；评价结果并改进。评价结果并改进。.六、相关概念六、相关概念 （1 1）问题）问题：由决策者提出，并承担决策风险和：由决策者提出，并承担决策风险和责任；系统分析人员和决策者共同探讨与问题有关责任；系统分析人员和决策者共同探讨与问题有关的要素及关联情况；问题的解决由系统工程人员进的要素及关联情况；问题的解决由系统工程人员进行，但对于决策后果不负责任。行，但对于决策后果不负责任。问题分为：问题分为：硬问题硬问题和和软问题软问题。（2 2）目标）目标：目标是系统目的的具体化，往往不：目标是系统目的的具体化，往往不止一个，而且目标具有层次性。止一个，而且目标具有层次性。尽量减少目标，如将某项目标合并到更高一级尽量减少目标，如将某项目标合并到更高一级的目标；将目标排序，首先实现最高一级的目标，的目标；将目标排序，首先实现最高一级的目标，之后在实现第二，第三或将其他目标作为约束条件。之后在实现第二，第三或将其他目标作为约束条件。.（3 3）评价指标，约束条件）评价指标，约束条件 评价指标评价指标评价指标评价指标：一项合理的评价指标应能够反映目：一项合理的评价指标应能够反映目标的实现程度。标的实现程度。约束条件约束条件约束条件约束条件：是对备选方案、后果、目标的限制。：是对备选方案、后果、目标的限制。（4 4）备选方案）备选方案 强壮性强壮性 适应性适应性 可靠性可靠性 可操作性可操作性 .（5 5）系统工程分析报告）系统工程分析报告 技技术术报报告告：包包括括分分析析过过程程中中的的技技术术内内容容，数数学学模模型型，计计算算机机程程序序及及使使用用说说明明书书等等，供供审审查查分分析报告的技术专家阅读。析报告的技术专家阅读。主主体体报报告告：用用非非技技术术语语言言描描述述整整个个分分析析过过程程，包包括括：背背景景分分析析问问题题的的阐阐明明，分分析析的的依依据据和和设设想想，方方案案的的筛筛选选，分分析析过过程程中中的的关关键键问问题题、结结论论。将将这这些些提提供供给给主主管管或或实实施施该该项项目目的的有有关关决决策策和和管管理理人员参阅。人员参阅。简略报告简略报告：繁忙的决策者可以在：繁忙的决策者可以在10-3010-30分钟分钟了解到分析中问题的要点、依据、结论和行动方了解到分析中问题的要点、依据、结论和行动方案的建议。案的建议。上述三报告的书写顺序应为：上述三报告的书写顺序应为：技术报告技术报告 主体报告主体报告 简略报告。简略报告。.论文论文用切克兰德用切克兰德“调查学习调查学习”模式研究模式研究齐齐齐齐哈尔大学开展创办省属一流大学。哈尔大学开展创办省属一流大学。要求要求:字数：字数：1000字以上字以上 格式：格式：A4纸打印纸打印 封面封面题目、班级、姓名题目、班级、姓名 正文正文字号小四、宋体字号小四、宋体 时间：第时间：第12周周二周周二.