第二讲 系统工程方法论

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霍 尔 三 维 结 构
第一节 系统工程方法论
逻辑维
(1)明确问题。研究人员首先明确的是两点之间随着社会经济的
发展,其交通运输在近期、中期、远期的需求量,以及需求量
霍 尔 三 维 结 构
的变化趋势;其次要了解国内外交通运输方式的发展趋势以及
不同运输方式的优缺点;了解广大人民喜欢的运输方式和决策 者的偏好,了解他们对两点之间运输方式选择的看法。明确适 度超前、安全、经济是不同运输方式选择的前提条件。 (2)系统设计。研究人员要从人民对交通运输的期望入手,构造
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第一节 系统工程方法论
霍尔三维结构
霍尔管理矩阵
该矩阵为具体方法,一般
只是用时间维和逻辑维,构 成活动矩阵。 矩阵要素可表示处在该阶 段和该步骤的唯一行为。
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第一节 系统工程方法论
应 用 企 业 管 理 系 统 工 程 活 动 矩 阵
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第一节 系统工程方法论
基于 “三维结构”模型的系统工程的过程
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第一节 系统工程方法论
霍 尔 三 维 结 构
三峡工程(HALL:时间维)
第三阶段:1958年到1993年10月

实施系统工程(生产安装)之前技术性很强,工作量最大的阶段。 需要结合大批的相关的工程技术人员,合作完成。 提出实施该系统的详细的研制方案;
提出详细的实施(生产或施工,包括往后各阶段)计划。 提出可供施工的蓝图,包括大坝、船闸、厂房、机电设备、输变 电工程等方面的各项研究工作以及最终拿出可供施工和生产的图纸; 按照预想的进程和可能性,提出包括库区移民以及工厂的搬迁安置、 施工进度、水轮发电机组、辅助设备、输变电设备的研究等,进而 提出何时完成第一期工程和第二期工程、何时全面投产等详细的系 统的实施计划。
第一节 系统工程方法论
知识维(科学技术)
知识维:指在完成上述各 阶段和各步骤所需要的各 种专业知识和管理知识。
…… 运筹学 控制论 社会科学
霍 尔 三 维 结 构
A B C D E
工程技术
逻辑维(方法步骤) 逻辑维:每个阶段需进行的工 作步骤,是运用系统工程方法 进行思考、分析和解决问题应 遵循的一般程序。
20世纪60~70年代具有代表性的SE方法论。 霍尔三维结构将系统工程活动分为前后紧密连接的7个阶段和7个
步骤,同时考虑到为完成各个阶段和步骤所需要的各种专业知识。
这样为解决规模大、结构复杂、涉及因素众多的大系统问题提供 了科学的思维方法。霍尔三维结构包括时间维(T)、逻辑维(L)和
知识维(K)。
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•方法指以系统思想为指导,为提高和 改善解决问题过程的效率和有效性而发 展出来的一套原则和步骤。 •方法论指在更高的层次对如何分析和 用好各类方法的专门研究,即是关于研 究事物所遵循的途径和线路。 •方法不只一种,可能有多种方法,如 果方法论不对,具体方法再好,也解决 不了问题。
方法论就是解决问题的辩证程序 的总体。通过这样的程序把问题 和可用的技术联系起来,求得问 题的解决。其意义是设定问题的 环境,即解决问题的概念、目标、 结构关系和过程、途径、方法选 择依据等,也称为方法框。
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第一节 系统工程方法论
霍 尔 三 维 结 构
三峡工程(HALL:时间维)
第一阶段: 1919年孙中山《建国方略》:利用三峡的水利资源发电 1946年《萨凡奇计划》:美国高坝建筑专家,1944年5月受政府 资源委员会邀请来华,在中国工程师陪同下查勘了三峡,随后提出 了报告,是第一个比较具体的三峡高坝计划——《萨凡奇计划》。 50年代初期以林一山为首的长江流域规划办公室 第二阶段: 解决四个方面问题:目标进行分解和量化;协调目标,提出实现 目标的具体的方案;为实现方案在技术上、经济和社会方面、环境 方面的保障;根据具体方案,对工程成本费用和效益提出更加详细 的计算。 总目标:发电、防洪、供水、航运 正常蓄水位:230米、235米;坝址设在南津关
提出未来的安装计划;
安置库区移民。 第五、六、七阶段:安装、运行、更新。
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第一节 系统工程方法论
霍 尔 三 维 结 构
以“霍尔三维结构”理论,构建 奥运会服务质量管理体系结构
第一维:服务过程维,包括服务策划、服务准备和服务提供三大

服务过程;
第二维:质量管理维,包括管理职责、资源管理、产品(服务) 实现和测量分析与改进四大管理过程;
一套衡量标准,如希望所提出的交通运输方式有较好的安全性、
经济性、准时性、舒适性,同时与地区交通运输网络有较好的
接口,所提出的指标对于所有的运输方式具有可比性,且各指
标可测量以便与指标标准进行比较。
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第一节 系统工程方法论
逻辑维
(3)形成系统方案(系统综合)。根据两点之间的近期、中期和远 期运输需求量,以及不同运输方式(如高速公路、一级公路、二 级公路、单轨铁路、双轨铁路、高速铁路等)所能提供的运输量 和网络的接口,利用枚举方法,可构造出满足不同时期运输需 求量的组合运输方式,即系统方案。剔除一些有明显缺陷的组 合运输方式,并对每一个方案进行必要的说明。 (4)模型化。根据系统指标设计所提出的指标和衡量标准,调查 每种单一运输方式的数据资料,对每一个方案的各个属性进行 测度、比较、分析方案每一条指标的优劣。为了比较不同方案 差异,建立组合运输方式的评价模型,所建立的模型应较好地 反映组合方案的综合价值或效用,并计算、比较不同运输方式 的综合价值。
第三维:服务体系维,包括服务体系12个子体系。
奥运会服务质量管理体系呈三维矩阵结构模式。在此三维结构中, 服务过程维是各个服务子体系的主体运行过程,每一个服务子体 系应围绕主体过程的各个阶段实施过程方法模式,按照ISO9000标 准的质量管理体系要求,建立奥运会质量管理体系。
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第一节 系统工程方法论
策上的失误和计划实施过程中的困难。
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第一节 系统工程方法论
霍 尔 三 维 结 构
案例分析——两点之间交通运输方式的选择
上海交通大学系统工程研究生承接了交通部门关于
“两点之间的交通运输方式的选择”的研究课题,研究人员 按照霍尔系统工程方法,从霍尔三维结构角度去思考如何开
展研究工作。
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第一节 系统工程方法论
霍 尔 三 维 结 构
系统工程工作所需要的知识,也可以反映系
统工程的专门应用领域。
一般来讲,进行某项系统工程研究,研究工
作者应具备法律、经济、管理科学、社会科
学、环境科学、信息技术和相应的工程技术,
才能有效地进行系统工程的研究,解决相应
的问题。
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 可归纳成工程系统问题,应用定量分析手段,求得最优解答。该方法论具有 研究方法上的整体性(三维)、技术应用上的综合性(知识维)、组织管理上的科 学性(时间维与逻辑维)和系统工程工作的问题导向性(逻辑维)等突出特点。
在这个过程系统中,每一阶段都有自己的管理内容和管理目 标,每一步骤都有自己的管理手段和管理方法,彼此相互联系,
再加上具体的管理对象,组成了一个有机整体。
霍 尔 三 维 结 构
霍尔管理矩阵可以提醒人们在哪个阶段该做哪一步工作,同 时明确各项具体工作在全局中的地位和作用,从而使工作得到合
理安排。
把系统工程过程系统运用于大型工程项目,尤其是探索性强、 技术复杂、投资大、周期长的“大科学”研究项目,可以减少决
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霍 尔 三 维 结 构
第一节 系统工程方法论
霍 尔 三 维 结 构
逻辑维
(5)系统优化。根据系统方案对系统目标满足的程度和不同运输方 式的综合效用,同时考虑不同运输方案实施的难易程度,以及地 区经济状况、决策者偏好、所需投资满足程度等,对每一个备选 方案进行综合排序,从中选出最优方案、次优方案、满意方案。
霍 尔 三 维 结 构
时间维
道路建设问题首要是道路建设规划研究,而后是道路规划、 道路建设、道路维护和更新,而确定两点之间采用什么运输
方式是规划研究的重要课题,也就是说两点之间交通方式选
择是道路建设工程的首要问题,它将影响以后所有的环节。
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第一节 系统工程方法论
知识维
参加“两点之间运输方式的选择”问题研究的人员,首先应 具有方案比较、评价、选择等方面的技术能力,同时需要了解 不同运输方式的特性、技术参数,不同地形地貌对不同运输方 式造价的影响,了解不同运输方式对生态环境的影响,了解国 外运输方式的发展趋势,了解两点之间货物的类型,了解地区 交通网络规划以及国家的法律、宏观经济形势、地区发展状况 等。因此,研究人员需要有经济学、社会学、工程学、心理学、 法学、环境科学等方面的知识,有了这些专业知识,研究人员 才可能较好地对“两点之间运输方式选择”问题进行研究,为 了快速具有上述专业知识,课题组邀请了相关专家给研究人员 讲课、座谈,实地调查和查阅相关的研究成果,访问道路规划、 设计部门的相关人员,并遵照逻辑维要求开展工作。
霍 尔 三 维 结 构
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第一节 系统工程方法论
切克兰德方法论

从上世纪70年代起,人们开始注意系统工程推广应用于社会经济
研究人员根据上述研究内容,撰写研究报告,为交通部门提出可供选择 的一组方案和相应的资料。下面步骤由交通部门自行完成。
(6)系统决策。决策者可根据自身的实际情况和对地区经济短期与 长期发展等的看法,运用系统决策方法,确定某一运输方式作为 两点之间的满意方案,将满意方案作为道路规划研究的成果。 (7)系统实施。将道路规划提交有关部门审查、备案,为道路计划 工作提系统工程方法论
霍 尔 三 维 结 构
三峡工程(HALL:时间维)
第四阶段

根据系统研制阶段所提出的方案和生产计划,生产出系统的零部
件和所有的设备和装置; 提出系统的安装计划。完成大坝以及全部水工结构的建筑,船闸、
厂房的建设,水轮发电机组、输变电设备、中央控制台、配电室以
及其他各种机电设备的制造;
霍尔系统工程方法的逻辑维是指系统工程每 阶段工作所应遵从的逻辑顺序和工作步骤。
霍 尔 三 维 结 构
明确所要解决 的问题及其确 切要求,全面 收集和了解有 关问题历史、 现状和发展趋 势的资料。
确定目标及 各目标分量, 拟定评价标 准,建立评 价指标体系, 设计评价算 法。
设计能 完成预 定任务 的系统 结构, 拟定方 案。
系统工程
主要内容
前言 系统工程方法论

霍尔三维结构 切克兰德方法论 综合集成方法论

物理-事理-人理系统方法论
系统分析原理
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前 言
方法(method):关于
解决思想、改造世界 的根本方法的学说 。
方法论(methodology):分析和解决系统
开发、运作及管理实践中的问题所遵循的工 作程序、逻辑步骤和基本方法。
针对系 统的具 体结构 和方案 类型建 立分析 模型。
在评价目标 体系的基础 上生成并选 择最优、次 优、合理或 满意的方案。
决策 者做 出裁 决, 选定 行动 方案。
修改、完 善以上6 个步骤, 制定具体 执行计划 和下一步 工作计划。
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第一节 系统工程方法论
霍尔系统工程方法的知识维的内容表征从事
霍 尔 三 维 结 构
实现系统的研制方案,分析、制定出较为详细而具体 的生产计划。 运筹各类资源及生产系统所需要的全部“零部件”,并提 出详细而具体的实施和“安装”计划。
把系统“安装”好,制定出具体的运行计划。 系统投入运行,为预期用途服务。 改进或取消旧系统,建立新系统。
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第一节 系统工程方法论
F G
规划阶段 设计阶段 分析阶段 运筹阶段 实施阶段 运行阶段 时间维:从规划到更 更新阶段 新,按时间顺序排列
的SE全过程。
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第一节 系统工程方法论
霍尔系统工程方法的时间维表示任何系统工 程活动最先从规划开始,从系统规划开始到 系统更新共分为七个阶段,任何研究工作都 在其中的某一阶段,且每一阶段有对应的研 究任务。 根据总体方针和发展战略制定规划。 根据规划提出具体计划方案。
系统工程方法论是解决系统 工程问题的方法框。
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前 言
系统工程方法论的主要代表


以霍尔为代表的硬系统工程方法论(霍尔三维结构)
以切克兰德为代表的软系统工程方法论(切克兰德方法论) 综合集成方法论 物理-事理-人理系统方法论
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第一节 系统工程方法论
霍尔三维结构

1969年由美国学者A.D.Hall等人在大量工程实践的基础上提出的。
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