系统工程方法论

第三章
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第三章
(1) 时间维
规划：制订系统工程活动的政策和规划 设计：提出具体的计划方案 研制：实现系统的研制方案，并作出生产计划 生产：生产系统的零部件及整个系统，提出安装计划 安装：把系统安装好，通过试验运行订出运行计划 运行：系统按照预期目标服务 更新：改进或充实旧系统使之变成新系统而更有效地工作
第三章
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系统分析方法论 ——预评价备选方案
一、评价方案的困难 • 方案的后果依不同环境情况而定，在不同的情景中方案后果不同 • 不同情景下的结果（指标）如何统一（如短期与长期） • 在统一的过程中，指标的权重如何确定 二、已有的方法： 1、成本-效益分析 2、综合评价方法 3、多目标决策方法 效用值理论
第三章
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霍尔(Hall)硬系统方法论
第三章
● 霍尔(Hall)三维结构体系 ---方法论★
● 霍尔(Hall)方法论的特点
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霍尔(Hall)硬系统方法论 ——三维结构
第三章
任何工程在时间上、逻辑上和知识上都有一个合
理的序列，时间维、逻辑维和知识维组成了科学
活动工程结构的三维形态。
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霍尔(Hall)硬系统方法论 ——三维结构
的理由） 2、不要轻易否定某个方案 – 难以思议的想法 – 不符合人们习惯的想法 – 可能违背现有法规、条款的想法 – 不符合某个集团利益和个人利益的想法 3、不要轻易肯定决策者支持的方案，但最终方案一定是决策者支持的
4、自始至终注意发掘新的更好的方案
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系统分析方法论 ——谋划备选方案
二、备选方案应具备的特性
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Cf: 硬系统工程方法论&软系统工程方法论
第三章
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： （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 定性与定量有机结合的基本方法。
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霍尔(Hall)硬系统方法论 ——思考
第三章
从时间维角度谈谈“产品的生产过程”经历 的七个时间环节。
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第三章
(2) 知识维
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第三章
(3) 逻辑维
• 问题界定 • 目标确定 • 方案汇总 • 模型建立—方案优化 • 评价决策
• 实施管理
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霍尔(Hall)硬系统方法论 ——特点
综合性 联系性
系统分析方法论 ——阐明问题阶段
第三章
一、什么叫阐明问题？ • 问题是由那些因素构成的？问题的研究范围 • 问题的边界在哪？边界是否明确？有什么样的约束条件？ 环境变量有哪些？如何变化？ • 问题的目标是什么？这些目标有什么价值？这些价值对谁 而言的？ –良结构问题与病态结构问题
–硬问题与软问题
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• • • • •
可能采取行动的组织和个人 利益相关的组织和人员 目标、评价指标、约束条件 备选方案的初步描述 建议
• 目标的体系结构如何（属于哪
一个层次的目标）？ • 目标的可测度性如何？（目标 是否可以衡量）
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系统分析方法论 ——阐明问题阶段
• 是否存在多目标的情况？（同 一层次） • 目标之间的协调性如何？（是 否存在目标冲突） – 将某项目标归结到更高一级 目标 – 将各目标排出优先序 例如建造一个水库： • 增加电力 • 扩大农田灌溉面积 • 尽量少淹没农田 • 水系变化的副作用小 • 生态变化所产生的不良后果尽 可能低 • 旅游价值最好能增加或至少不 减
数据与各种 信息资料
第三章
系统运行
决策 部门
系统机制分 析，优化要 求判断
建模、仿真、 优化
结果分析 与综合
结论 与建议
系统评价
调整模型与参数 专家的理论 与经验知识
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思考题
第三章
以钱学森为代表的我国系统工程研究者们认为， 系统工程是组织、管理系统的规划、研究、 设计、制造、试验和使用的科学方法。 请你结合Hall的硬系统方法论谈谈你的认识。
第三章
• 鲁棒性（强壮性）：在受到干扰的情况下，继续维持正常后果的程度 • 适应性（弹性）：目标经过修正甚至变动的情况下，原方案仍能适用 • 可靠性：系统在任何时候正常工作的可能性（如飞行器在各种复杂的 天气环境下保持正常飞行） • 可操作性：方案实施的可能性
当然在寻求方案的过程中过分追求其完美性 往往会增加解决问题的难度，我们寻求的是 能解决问题的方案，他们不一定要非常完美， 只要这些方案可行，能解决问题，易于管理 就可以了。
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第三章
硬系统工程方法论
处理对象 处理的问题 处理的方法 价值观 技术系统 人造系统 明确，良结构 定量模型，定量方法
软系统工程方法论
有人参与的系统 不明确，不良结构 概念模型，定性方法
多元的，满意解，系统有好 一元的，要求优化，有明确的 的变化或者从中学到了某些 好结果（系统）出现 东西
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以钱学森为代表的综合集成方法论
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– – – – 改善交通环境 杜绝安全隐患 改善空气质量 提升城市形象
谁能采取解决问题的行动？（城管、交通、 公安） 这类行动会带来什么变化？（车主的就业问 题、车辆的处置问题） 这个问题和哪些问题相牵连？从属于哪个更 大的问题？（残疾人保障问题、就业问题、 稳定问题、低收入者的出行问题）
问题条件报告
方式：与决策者及有关人员开展 对话
第三章
问题条件报告： 弄清解决问题所需资源，描述 各种可利用的资源情况以及相 应的限制条件 •涉及到哪些资源分配问题？ •谁来分配资源？ •分配者的职权、作用如何？ •资源使用的监督、控制系统 如何？
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系统分析方法论 ——阐明问题阶段
• • •
第三章
问题性质报告
• • • • • 存在什么问题？（交通、污染、安全、市容） 为什么这是个问题？（事实与数据） 问题是如何出现的？（起初为方便和安置残 疾人） 是什么原因引起的？（管理失控） 解决这个问题的重要性何在？
• • • • 涉及到哪些资源分配问题？（工作岗位、补 偿资金） 谁来分配资源？（劳动部门、城市管理部门） 分配者的职权、作用如何？ 资源使用的监督、控制系统如何？（公开、 公正）
•
可能的解决方案有哪些？
– 取缔，不安置
• • • • • 政策性补贴X年 收购 其它工作岗位 出租公司 提供再就业培训
第3章 系统工程方法论
以兰德公司为代表的系统分析方法 论 以HALL为代表的硬系统工程方法 论 以Checkland为代表的软系统工程
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系统分析方法论
第三章
问题的 构成
目标的 确定
资料的 收集
方案的 拟订
引进新的 可行方案
模型的 建立
重新考虑 新目标
检查各 项假定 与资料
综合 评价
分析方 案指标
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– 取缔，安置
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系统分析方法论 ——阐明问题阶段
2、阶段结果报告 主要内容： • 问题的由来和背景 • 问题的重要性
第三章
3、目标 • 什么是真正的目标？（决策者
本人也不一定很清晰） • 目标是否明确（目标笼统，分 析的难度大）？
•目标词义的清晰和单一性 •有衡量目标是否达到的具体标准 •有明确的实现目标的期限和条件
评价
模 型
因变量
常 量
关 系
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系统分析方法论 ——建模和预计后果
例：一个库存系统 库存量x，需求量y，销售量z，利润u 销售价格a，采购单价b，滞销时产品单价为c
第三章
变量 x,y,z,u，其中x,y为自变量，z,u为因变量 常量 a,b,c 关系： z=min(x,y) u=az+c(x-z)-bx =a min(x,y)+c[x-min(x,y)]-bx 约束：仓库面积等
系统分析方法论 ——预测和分析未来环境
• 方案的后果总是与将来 付诸实践时所处的环境 相关，离开未来实施环 境去讨论方案后果是没 有实际意义的 • 环境具有不确定性，但 具有可以预测的状态 • 在不同的状态下讨论方 案实施的后果更具有现 实意义。
第三章
如何进行环境的分析？（以企业为例） 一、环境分析的五个步骤 1、找出影响环境变化的各种因素 2、把这些影响因素分类 3、把各种选出来的因素以成对方式制 作关系图 4、在不同的情况下，分析方案实施后 可能的结果 二、环境的三个层次 1、总体环境 2、产业环境 3、竞争环境
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系统分析方法论 ——阐明问题阶段
5、约束条件 约束条件的类型： • 物理定律（长期成立，不容破坏） • 自然条件 • 资源限制（资金、工作岗位） • 组织体制 • 法律、规定 • 道德观念 • 企业管理中最常见的约束：时间、资源、标准
第三章
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系统分析方法论 ——谋划备选方案
第三章
一、基本的原则 1、尽可能考虑多种方案（无为也是一种方案，但必须有非常明确具体
第三章
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系统分析方法论 ——阐明问题阶段
第三章
4、评价指标：用以衡量方案实现目标的程度 评价指标的建立是一项富有创新的工作，指标是否有针对 性，指标能否反映目标的改善状况，指标熟轻熟重，指标 数量多少，这都依赖于系统分析人员对问题的认识程度， 对目标的把握程度。 评价指标的作用在于向决策者显示备选方案在成本与效益 方面的后果。
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系统分析方法论 ——建模和预计后果
第三章
分析模型的作用： • 描述变量之间的关系。如回归模型、状态 方程 • 根据变量之间的关系模型计算方案的结果， 从而得到方案的优先顺序。如计量经济模 型、网络模型、库存模型 • 找出优化方案，如线性规划、动态规划、 目标规划、决策树。（有一定的先决条件）
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系统分析方法论 ——预测和分析未来环境
三、环境分析的注意事项 • 广设环境信息收集网络 • 注意相关性 • 收集信息必须持之以恒 • 信息收集必须适度 • 资料的正确性比完整更为重要 四、关于产业环境的分析 框架1：四项目分析法 • 产品的状况分析 • 竞争状况分析 • 市场状况分析 • 生产状况分析 框架2：一般化分析技巧 • 产业结构分析 • 一般化策略态势 • 产品替代分析 • 对供应者与购买者的策略 • 进入障碍 • 移动障碍 • 对竞争者分析
系统分析方法论 ——阐明问题阶段
二、阐明问题阶段的工作内容
1、问题剖析报告 问题性质报告：结构、过程、态势 • 存在什么问题？ • 为什么这是个问题？ • 问题是如何出现的？ • 解决这个问题的重要性何在？ • 可能的解决方案有哪些？ • 谁能采取解决问题的行动？ • 这类行动会带来什么变化？ • 这个问题和哪些问题相牵连？
第三章
反复性
收敛性 功能性
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软系统工程方法论
以Checkland为代表的软系统工程方法论
7、采取行动改 善实际问题
第三章
特点：比较分析
6、可行满意解
1．无结构问题
2．问题的表示
5．模型与 问题的比较
现实世界
系统思考 3．有关系统 的基本定义
4．概念模型
4a.公式化 系统概念
4b.其它 系统思考
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系统分析方法论 ——谋划备选方案 ■ 方案确定之一：形态结构分析法： 如：
第三章
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系统分析方法论 ——建模和预计后果
解决的中心问题 • 预计哪些后果？ • 其中，哪一项最重要？ • 后果的作用时期考虑多久？
第三章
可控
变 量 不可控 结果
自变量
模型：客观世界本质特性的抽象 表述。 • 由分析问题的主要因素所构成 • 集中表明有关因素之间的关系