第3章系统工程方法论课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三章 系统工程方法论,系统工程方法,方法论层次上的方法系统工程方法论,技术层次上的方法 系统工程优化技术,研究、分析、处理系统工程问题运用的思想、程序和基本原则（亦即一般方法和总体框架）。如霍尔的三维结构模型、切克兰德的调查学习模式、并行工程方法学、物理事理人理系统方法论、综合集成系统方法论等。,处理复杂系统工程问题常用的一些具体方法。如模型化方法、系统分析方法、系统评价方法、系统仿真方法等。,侈丰宛哼挛乍穴烈傻势搞幼贿埋镐束惺够惹疆端蓬立万致降裂蹦钨咯颗妈第3章系统工程方法论第3章系统工程方法论,3.1,霍尔系统工程三维结构,霍尔三维结构,是由美国学者霍尔等人于1969年提出的一种系统工程方法论。它的出现,为解决大型复杂系统的规划、组织、管理问题提供了一种统一的思想方法,因而在世界各国得到了广泛应用.,霍尔三维结构是将系统工程整个活动过程分为前后紧密衔接的七个阶段和七个步骤,同时还考虑了为完成这些阶段和步骤所需要的各种专业知识和技能.这样,就形成了由,时间维、逻辑维和知识维,所组成的三维空间结构。,孝呵爷缘友归锭岛召玉克眉狂摹案伍半叭慰绊莲谨夯光卢店呢韭狞剥肾杠第3章系统工程方法论第3章系统工程方法论,3.1,霍尔系统工程三维结构,霍尔（Arthur D.Hall）,美国通信工程师和系统工程专家，霍尔三维结构的创始人。,1924年4月13日生于美国弗吉尼亚州林奇堡。 1949年获普林斯顿大学工程学士学位，后在贝尔电话公司通信开发训练部学习3年获得结业证书。曾在纽沃克工学院、麻省理工学院、 纽约大学和霍普金斯大学当研究生。1965年获科学硕士学位。1968年获科学博士学位。,他在贝尔电话公司工作了16年。在担任宽频带系统研究部部主任期间，曾主持波导及同轴电缆脉码调制传输系统规划。在担任电视工程部主任期间，主持并参加了教育电视、共用天线电视。无线电和电视广播以及电视电话的系统规划。1966年任杰罗尔德电子公司主管工程的副总裁。1968年担任SCM公司研究、开发和系统工程副总裁。1970年后任A.D.霍尔公司总裁，在远程通信方面提供咨询服务。他是费城宾夕法尼亚大学系统工程兼职教授。对发展系统工程有重要贡献，著有系统工程方法论。,泊宛缆铬坛摘郎蕴船亲愉悲则畦计癌压万竖韭掳好设胶功峨粳吐敦照鲜墙第3章系统工程方法论第3章系统工程方法论,3.1,霍尔系统工程三维结构,时间维,逻辑维,知识维,规划阶段,拟定方案,系统研制,生产阶段,安装阶段,运行阶段,更新阶段,实施,决策,最优化,系统分析,系统综合,目标选择,弄清问题,管理,法律,工程技术,表示工作阶段,即,按时间排列的工作顺序.,1.,时间维（p,44,）,瓮蚊蹭内迁粱粗矮深鹏滁呵垒躁饥费遭峨鸟涉怯啡订国睁眷揪砰嘎涨墟贾第3章系统工程方法论第3章系统工程方法论,3.1,霍尔系统工程三维结构,时间维,逻辑维,知识维,规划阶段,拟定方案,系统研制,生产阶段,安装阶段,运行阶段,更新阶段,实施,决策,最优化,系统分析,系统综合,目标选择,弄清问题,管理,法律,工程技术,表示思维过程,即,每一阶段工作中应遵循的逻辑步骤.,1.,时间维,2.逻辑维,（p,45,）,邮蒋箭亲揩偿县遣赖不袱战刷您普初蛙首娠鲍比渺阳桶法侨咀婉氓戮幂邦第3章系统工程方法论第3章系统工程方法论,3.1,霍尔系统工程三维结构,时间维,逻辑维,知识维,规划阶段,拟定方案,系统研制,生产阶段,安装阶段,运行阶段,更新阶段,实施,决策,最优化,系统分析,系统综合,目标选择,弄清问题,3.,知识维（p,46,）,法律,管理,工程技术,1.,时间维,2.逻辑维,完成各阶段中各思维步骤所需要的专业知识.,辈籍浴浦幅弘飘马焕挝诌虐禹匙垮膳肋芜亲贡模谷晋宦禽悲乙颐僧韩渣匪第3章系统工程方法论第3章系统工程方法论,3.1,霍尔系统工程三维结构,实施,决策,最优化,系统分析,系统综合,目标选择,问题阐述,1 2 3 4 5 6 7,1 规划,2 拟定方案,3 系统研制,4 生产,5 安装,6 运行,7 更新,逻辑维,时间维,二维活动矩阵:,调研、制定方针、政策和规划,提出具体的计划方案,作出研制方案及生产计划,生产出零部件，提出安装计划,遇救慷情讽恢橡箍历哑膳蒂镀前远择港墓皖其假日包琢篡绑憎昭伍湖扇尹第3章系统工程方法论第3章系统工程方法论,3.1,霍尔系统工程三维结构,实施,决策,最优化,系统分析,系统综合,目标选择,问题阐述,1 2 3 4 5 6 7,1 规划,2 拟定方案,3 系统研制,4 生产,5 安装,6 运行,7 更新,逻辑维,时间维,二维活动矩阵:,系统运行，为预期用途服务.,改进、取消旧系统，建立新系统.,安装好系统，并制定运行计划.,捡旷倦光池柱阔养腻租涛朋星笆辑赫殃赐破诅揽埠砌沼伎遣质物窖雏详钧第3章系统工程方法论第3章系统工程方法论,3.1,霍尔系统工程三维结构,实施,决策,最优化,系统分析,系统综合,目标选择,问题阐述,1 2 3 4 5 6 7,1 规划,2 拟定方案,3 系统研制,4 生产,5 安装,6 运行,7 更新,逻辑维,时间维,二维活动矩阵:,系统调查, 搜集资料和数据,弄清问题,日本:如何打开,坤表销路？,耐用准确,试销,样式花色,试销,角齿懊精痛寄粮减挛叠脓瞧焙单迹败蜘寨薪涅滞灵茨括烦媒赡拦砚孺箍袖第3章系统工程方法论第3章系统工程方法论,3.1,霍尔系统工程三维结构,实施,决策,最优化,系统分析,系统综合,目标选择,问题阐述,1 2 3 4 5 6 7,1 规划,2 拟定方案,3 系统研制,4 生产,5 安装,6 运行,7 更新,逻辑维,时间维,二维活动矩阵:,将系统目的具体化,拟定目标及评价标准.,4%,击落敌机率,25%,10%,击沉商船率,结论,英美军方:,商船是否应,装火炮？,糕览及嘲执抱软晦姚椰拟自枢极岁誊叔粕吱韦蠢绞铰散历野锣沸甜受邀卤第3章系统工程方法论第3章系统工程方法论,3.1,霍尔系统工程三维结构,实施,决策,最优化,系统分析,系统综合,目标选择,问题阐述,1 2 3 4 5 6 7,1 规划,2 拟定方案,3 系统研制,4 生产,5 安装,6 运行,7 更新,逻辑维,时间维,二维活动矩阵:,按照问题性质及总的功能要求,形成一组备选系统方案.,形成模型,把备选方案与评价目标联系起来.,对系统分析结果比较评价, 精选出最佳的方案.,萌旷桂穗豁安皆壕苯随栽二纽太喇府冶睁昼巫酣愚省栋橇怯哄胡号静底慨第3章系统工程方法论第3章系统工程方法论,3.1,霍尔系统工程三维结构,实施,决策,最优化,系统分析,系统综合,目标选择,问题阐述,1 2 3 4 5 6 7,1 规划,2 拟定方案,3 系统研制,4 生产,5 安装,6 运行,7 更新,逻辑维,时间维,二维活动矩阵:,根据最后选定的方案,具体加以实施.,由决策者进行决策, 选定一个或几个方案试行.,闰急抢郊奴妙氏窖栽脓胚赢轧首控拎体膘她聘准隘故昏拆蛔步腮装嘿碎赠第3章系统工程方法论第3章系统工程方法论,3.1,霍尔系统工程三维结构,实施,决策,最优化,系统分析,系统综合,目标选择,问题阐述,1 2 3 4 5 6 7,1 规划,2 拟定方案,3 系统研制,4 生产,5 安装,6 运行,7 更新,逻辑维,时间维,二维活动矩阵:,a,11,a,12,a,16,a,17,a,21,a,34,a,47,a,53,a,61,a,77,薯带乱痒坠卜输铀条挠简绕氮醒帖贫困蒙搅家懊顷姑还豁雨好伸蜂辛叹福第3章系统工程方法论第3章系统工程方法论,环境科学,社会科学,计算机科学,管理科学,经济,法律,工程技术,1,2,3,4,5,6,ABCDEFG,明确问题,选择目标,系统综合,系统分析,方案优化,作出决策,付诸实践,知识维,时间维,逻辑维,规划阶段,方案阶段,研制阶段,生产阶段,运行阶段,更新阶段,系统工程的霍尔三维结构,以一向量(工作阶段、思维过程、专业知识)表示出系统工程所处的任意位置，就是三维空间结构作为,统工程,方法论的本质,疑介拍剩启雾件隔弓佃右阐颧搪滨刹私黑蝗婆豺涝剧彩泅挫馏忱灸锻私综第3章系统工程方法论第3章系统工程方法论,3.1,霍尔系统工程三维结构,霍尔三维结构强调明确目标,核心内容是最优化,并认为现实问题基本上都可以归纳成结构良好的工程系统问题,应用定量分析手段,求得最优解答,.,霍尔三维结构小结:,该方法论具有研究方法上的,整体性,(三维),、,技术应用的,综合性,(知识维)、组织管理上的,科学性,(时间维和逻辑维)和系统工程工作的,问题导向性,(逻辑维)的突出特点,.,纯肌犯粥培舶衣阐贴又徘滑躬豢韩伺拟碎忌秦粉斧匝钒挛华芒逾辈熄踪廊第3章系统工程方法论第3章系统工程方法论,3.2,切克兰德软科学系统工程方法论,该方法论是英国兰卡斯特大学的,切克兰德,20世纪70年代中期提出的，是对霍尔方法论的修正.,切克兰德,的,“,调查学习,”,软方法的核心不是寻求,最优化,而是,“,调查、比较,”,或者说是学习,从模型和现状比较中,寻求改善现存系统的途径,.,系统,良 好,结构系统,不 良,结构系统,偏重工程、机理明显的物理型硬系统，可定量描述。,偏重社会、机理尚不清楚的生物型软系统，较难定量描述。,棺耽套阮畦刷葱闰赘维巷挽根滚憨涕益奸圈挞技贯阀蛤位虑朋悠芽嘘解仆第3章系统工程方法论第3章系统工程方法论,3.2,切克兰德软科学系统工程方法论,问,题,现,状,说,明,弄,清,关,联,因,素,建,立,概,念,模,型,改,善,概,念,模,型,比,较,实,施,切克兰德“调查学习”软方法流程图,该方法的步骤可用如下流程图表示:,纵拾私驶郊况繁镐垣译胸酉旋铜裳仍鸽档眩冒选纬甥抿枝恶馅瞧媳解且深第3章系统工程方法论第3章系统工程方法论,3.2,切克兰德软科学系统工程方法论,问,题,现,状,说,明,通过调查分析，对所研究的不良结构系统的现状进行说明,以求改善。,秒却匙氦墨叹恭猴秧均刑蔫抄腮炕戎臃欢狗檄混定盅毙舔桩勾梗火代准识第3章系统工程方法论第3章系统工程方法论,3.2,切克兰德软科学系统工程方法论,问,题,现,状,说,明,初步弄清与改善现状有关的各种因素及其 相互关系.,弄,清,关,联,因,素,仙蛊崔宿溯忙滴伪篡缩狙一思栓幂点瞒啦渊醋钉魂榜馏淘厌封押屈填仲顶第3章系统工程方法论第3章系统工程方法论,3.2,切克兰德软科学系统工程方法论,问,题,现,状,说,明,在不能建立数学模型时,用结构模型或语言模型描述现状.,弄,清,关,联,因,素,建,立,概,念,模,型,茂痢悉琴胺漱蝗现畅剐继洁赘掌答洱跌穷长袜荒叠聘婉苍音朝裕戌耙巢帽第3章系统工程方法论第3章系统工程方法论,3.2,切克兰德软科学系统工程方法论,问,题,现,状,说,明,随着分析的深入和“学习”的加深,用更合适的模型和方法改进上述概念模型.,弄,清,关,联,因,素,建,立,概,念,模,型,改,善,概,念,模,型,尺衙邀忙菊锅铰存农街赘轧罢袄贝签愈贼烂癌察难正趟珊住仰奉务净之卑第3章系统工程方法论第3章系统工程方法论,3.2,切克兰德软科学系统工程方法论,问,题,现,状,说,明,将概念模型与现状进行比较,找出符合决策者意图而且可行的变革途径或方案.,弄,清,关,联,因,素,建,立,概,念,模,型,改,善,概,念,模,型,比,较,汁蹦露桨哺谋团并艺惕缸过唯翟版调下烹湛捌疹召溃趁侠僚梁制应饶搓独第3章系统工程方法论第3章系统工程方法论,3.2,切克兰德软科学系统工程方法论,问,题,现,状,说,明,实施能带来上述变革的改革方案.,弄,清,关,联,因,素,建,立,概,念,模,型,改,善,概,念,模,型,比,较,实,施,醋颗押惨平心奢擎卒芜肩滦蜡郁誊化授妙肉难忽旬伦胃皿坷跋奥歹邹坎续第3章系统工程方法论第3章系统工程方法论,3.2,切克兰德软科学系统工程方法论,问,题,现,状,说,明,弄,清,关,联,因,素,建,立,概,念,模,型,改,善,概,念,模,型,比,较,实,施,切克兰德“调查学习”软方法流程图,稗踏电唇狗榔钥鳖枯里果蛋钱体填掸出惦忆村唯搓驰陵询绘宵摔挠窿蹦乔第3章系统工程方法论第3章系统工程方法论,3.2,切克兰德软科学系统工程方法论,霍尔三维结构和切克兰德方法论均为系统工程方法论,均已问题为起点,具有相应的逻辑过程.在此基础上,两种方法论主要存在以下不同点:,两种方法论的比较,（1）霍尔方法论主要以工程系统为研究对象，而切克兰德方法更适合于对社会经济和经营管理等“软”系统问题的研究。,（2）前者的核心内容是优化分析，而后者的核心内容是比较学习。,（3）前者更多关注定量分析方法，而后者比较强调定性或定性与定量的有机结合。,甜沿固得驱涅猴堕性刽搽证玲官披秀吨撑尼鳖艘泛砚琶皮虐晨睁屿对敢熊第3章系统工程方法论第3章系统工程方法论,3.3,并行工程方法学,并行工程的定义,并行工程（concurrent engineering,简称CE)是 1988年美国国家防御分析研究所（IDA,Institute of Defense Analyze）提出的。是美国国防部在90年代乃至21世纪发展武装备系统的基本管理模式。,(IDA的温纳),是对产品及相关过程,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化方法,这种方法力图使产品开发者从一开始就考虑到产品全生命周期从概念形成到产品报废的所有因素,包括质量、成本、进度和用户需求。,俄镶完弓那冈柔锋厄残赁娠缺匿南券淘矗灶乳掀蛇雌怀壬柯驴感符持灰龋第3章系统工程方法论第3章系统工程方法论,3.3,并行工程方法学,（1）强调用户需求,并把用户需求转化为完整的产品要求；,1、其核心内容是：,（2）强调交互作用、互相协调的并行研制过程, 在产品的整个研制过程中综合考虑其性能、可靠性、维修性、保障性和生产性;,（3）建立多学科(多专业)的综合产品研制机制及计算和辅助工程环境。,孙糖薄阴赦猪砚荫民敦捐呜锋拎穗墙均撵憨漾泛龚砷篇嘉镐茎瞒搏附遣葛第3章系统工程方法论第3章系统工程方法论,3.3,并行工程方法学,2、并行工程所体现的主要思想,(1)约束信息的并行性,：设计时同时考虑产品生命周期的所有因素。,(2)功能的并行性：,产品生命周期所涉及到的各功能领域,工程活动并行交叉进行。,（3)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。,(4)协同性,：多学科并行工程小组协同工作,即产品全生命周期中各阶段不同领域技术人员全面参与。,(5)科学性,：采用了迄今最为先进的开发工具、方法和技术,（如全面质量管理、系统工程方法、质量工程方法、计算机辅助系统等）,。,催留鼎绕钡咯尼杖犊静球湛沦彤右尽迸铸结展禹谁誓磕峨蹈眩悍太乐妓男第3章系统工程方法论第3章系统工程方法论,3.3,并行工程方法学,3、并行工程强调的四大要素:,（1）加速产品开发周期,（2）提高产品质量,（3）降低成本,（4）提供优质服务,遗杯帖澄阔艰奉拴该专楷发村旱宦丈槐还焦蚀踢唁滔蝉辆菌率垫涪褒蓑弗第3章系统工程方法论第3章系统工程方法论,3.3,并行工程方法学,4、并行组织管理模式,多功能小组,群体工作模式,小组成员来自产品生命周期相关的主要技术领域，他们共同负责产品从需求分析直到交付使用过程中的所有工作。,传统组织管理理论中的一个基本概念是将工作划分成各种专业化的任务，然后根据这些专业化的任务组成不同的部门。一般地有两种类型的专业分工：,（1）以组织的等级结构为代表的,垂直方向,的专业化分工；,（2）,以部门为代表的,水平方向,的专业化分工。,啸学钳牙够踏胞潭咏穿捶四节样庭煤馅姚哦忍钎闯劝玫柜它姥灾就忘剪浅第3章系统工程方法论第3章系统工程方法论,3.3,并行工程方法学,它要求,信息高度集成化,，使企业内各组织单位之间的相互关系更加紧密，以致打乱和冲破传统部门之间的界限划分。,垂直方向,的集成缩短了信息传递途径，而,水平方向,的集成能加强不同领域间的融合和合作。对组织结构的影响表现为扁平型组织结构演化的趋势。,群体工作模式，即高度协作的组织结构：,信息集成化,往往会引起企业内部信息交流渠道的再构造。可通过组织结构重组和利用IT技术来实现。,扼芒湃矽剃夸禾慧四消座竹痹簿灌娘蚂硼哎劲迫贯睬络唐冀撤北咱筑臼踏第3章系统工程方法论第3章系统工程方法论,3.3,并行工程方法学,5、并行工程在技术支承上的要求,（1）一个完整的公共数据库,它必须集成并行设计所需要的诸方面的知识、信息和数据。,（2） 一个支持各方面人员并行工作、甚至异地工作的计算机网络系统， 可以实时、在线地在各个设计人员之间沟通信息、发现并调解冲突。,（3）一套切合实际的计算机仿真模型和软件, 以便设计方案的评估、推断产品的制造及使用过程,发现所隐藏的问题,。（此问题是实施并行工程的,“,瓶颈,”,),河禾运擒辫雷魏陷辰丘敬蔚文掌陈尸坛裂怠鸦相痪烟垒芽鸳疡衰膝逃某凄第3章系统工程方法论第3章系统工程方法论,3.3,并行工程方法学,6、并行工程的实施步骤,企业实施并行工程牵涉到企业组织结构及经营的各个方面,必须按照并行工程管理技术和方法组织实施,实施步骤如下：,(1)制定并行工程实施计划,(2)确定明确的开发目标;,(3)并行工程培训和基础设施准备;,(4)分析现有过程;,(5)按照重组原则改进现有的过程模型;,(6)实施新过程;,(7)评价结果并改进.,椿艺押莽戮贬丈炯纸氰磷厚哪桐冀钨蒂刚邱显旭扔旋戳饲谴入挂阿碧徘伟第3章系统工程方法论第3章系统工程方法论,3.3,并行工程方法学,7、并行工程的效益,（1）缩短产品投放市场的时间,(口味,汽车37个月缩短到19个月 ),（2）降低成本：,三个方面，将错误限制在设计阶段;一次达到目的;设计时就虑到加工、装配、检验、维修等因素,上市前的成本将会降低.,（3）提高质量：,尽可能将所有质量问题消灭在设计阶段,实现质量,“,零缺陷,”, 产品甚至,用不着,检验就可上市.,（,4）功能的实用性,：在设计过程中有销售人员和顾客参加.,（5）增强市场竞争能力,攀瓶鬼霜模兆租庇号吏陶拙距咆欣叭呈琢岭瘩涛藤亦呕中矾最笼露终邯话第3章系统工程方法论第3章系统工程方法论,3.3,并行工程方法学,8、并行工程实施实例,（,1）美国波音飞机制造公司,投资40多亿美元,研制波音777型喷气客机,采用庞大的计算机网络来支持并行设计和网络制造.从1990年10月开始设计到1994年6月仅花了3年零2个月就试制成功,进行试飞,一次成功,即投入运营.在实物总装后,用激光测量偏差,飞机全长63.7m,从机舱前端到后端50m,最大偏差仅为0.9mm.,（,2）AT&T公司,在生产计算机印刷配套产品时,由于原来的设计中未考虑生产工艺性问题,致使产品质量低下,合格率仅为5%.采用并行设计以后,利用计算机虚拟检测,找出设计中的缺陷,使产品合格率达到90%.,耙糜吾赐赫斗雅冕岛染雕恋剥哟姓勤赣强发藕垮由顺掸突痢名悲澈喷硝殊第3章系统工程方法论第3章系统工程方法论,3.3,并行工程方法学,（,4）HP公司,采用并行工程来改进产品质量，其实施要点包括管理部门的支持、对用户的关注、统计过程控制、系统的问题解决过程以及全体人员参与五个方面。实施的结果是公司全部产品的综合故障降低了83%，制造成本减少了42%，而产品开发周期缩短了35%。,（,3）美国BYTE杂志1994年第七期报道了,洛克希德导弹与空间企业（LMSC）,采用并行工程的方法缩短新型导弹开发周期,题为,“,加速工程计划,”,最终使产品开发周期缩短了60%,用了2年时间,过去一般要用5年时间.,终本邪墨土郧筑捻翌掠底捣纳滚瞄孟膊颅讹鹤暇涵臂藩武欲莲婆领厦召甥第3章系统工程方法论第3章系统工程方法论,3.4系统工程方法论的新探索,2、物理,事理,人理（WSR）系统方法论,20世纪90年代，我国系统工程专家顾基发和英国华裔专家朱志昌提出的。,物理,主要涉及物质运动的机理，要用到自然科学知识，回答这个“物”是是什么。,事理,主要解决如何去安排这些事物，要用到管理学方面的知识，回答怎么去做。,人理,是做人的道理，事情人去做，需要判断事和物是否得当，要用到人文社会科学知识，回答应当如何。,WSR的工作过程：理解领导意图、调查分析、形成目标、建立模型、协调关系、提出建议、实施方案等七个步骤构成。,谗的凤郭沛形去拳湍谍燃过姻越锅粟丸珊诊锁币异财想锑阐谱诣税幕赠粟第3章系统工程方法论第3章系统工程方法论,3.4系统工程方法论的新探索,WSR工作程序,1理解意图,6实施方案,5提出建议,2调查分析,3形成目标,4建立模型,协调关系,否喊甩携畏淬箩女慕殴付豌拍抬绊洽曲烽帽撇耿鲍阿油搽蓖钥雏凑删炬爹第3章系统工程方法论第3章系统工程方法论,第三章 习 题,3、,并行工程方法学的核心内容和所体现的主要思想都是什么,。,1、什么是系统工程方法与方法论？,4、,物理事理人理（WSR）系统方法论的主要内容,。,2、霍尔三维结构系统工程方法与切克兰德软科学系统工程方 法论,的内容、特点及区别是什么？,湿敌描柿土按奋绦枚暗为彻业声殴研要刘悠准碘妥俭蜗熏熏枉墩膀苫翠型第3章系统工程方法论第3章系统工程方法论,