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。,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。,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。,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,）,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,）,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.,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,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.,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,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？,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.,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.,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,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,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,.,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。,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:,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。,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,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,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,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,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,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,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。,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（IDAInstitute 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。,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。,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）,。,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,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。,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