系统工程-结合实例谈系统分析的步骤和方法要旨

结合实例谈系统分析的步骤和方法要旨

初识系统工程

在阐释系统分析的步骤和方法之前，我想，有必要说一说系统和系统工程的相关内容。

“系统”这个概念应该说是在人类认识客观世界的过程中，逐渐形成的一个系统概念，并且随着社会的进步和科技的发展，其概念也相应的不断变化。在网上各种百科辞典中搜索“系统”和“系统工程”，虽然各种解释可能不是完全一样的，但是所有的解释中都会提到“有组织”，“有规律”，“整体”，“综合体”等这些词语，因此可以给系统下一个更便于理解的定义：系统是具有一定功能的，相互之间既有有机联系的，游戏多要素或者构成部分组成的一个整体。从这个定义来看，现实生活中的种种事物似乎都属于系统的范畴，这是因为系统的概念本身就来自于多生活中事物规律的提炼和总结。从“系统”的定义就可以归纳出其具有的共同特性：一、层次性；二、整体性；三、集合性；四、相关性；五、目的性；六、环境适应性。这些特性根据“系统”的定义很容易理解，这也不是论文重心，不再赘述。

系统工程就是利用系统的概念和一些特殊的方法对被分析的对象进行分析，其目的就是为了使系统运行达到最优化；由此可以给“系统工程”下一个简单的定义：系统工程就是从系统的观点出发，跨学科的考虑问题，运用工程的方法去研究和解决各种系统问题，以实现目标系统的综合最优化。虽然说系统的概念自古就有，但是利用系统工程去解决显示问题却出现的很晚，20世纪60年代美国的阿波罗登月计划，是利用系统工程解决实际问题的最早的典型例子，这个例子也是本文需要援用的实例。

系统分析简介

系统分析技术是系统工程的基础，是完成系统工程问题的中心环节，广义上认为系统分析即为系统工程，狭义上认为系统分析是系统工程的一项优化技术。在《美国大百科全书》中对于系统分析的解释如下：系统分析是研究相互影响的因素的组成和运用情况，其特点是完成的而不是零星的处理问题；它要求人们考虑各种主要的变化因素及其相互的影响，并要用科学和数学的方法对系统进行研究与应用。因此系统分析师进行系统研究帮助进行有效决策的一种方法，采用系统分析方法是最大的特点就是分析人员之需要对问题的综合和整体的认识，而可以忽略内部各种因素的相互关系。了解系统分析的特点是利用其进行解决问题的基础，系统分析的主要特点总结如下：

1.以系统整体最优为目标

2.强调系统要素之间的联系

3.寻求解决问题的方案是其主要目的

4.运用定量方法解决系统问题

5.凭借价值判断住处决策

系统分析的步骤概要

系统分析处理问题的方法从系统的观点出发，充分分析系统中而各种因素的互相影响，

在对系统的目的有了充分的理解之后，提出解决问题的最优方案。这种系统分析的流程已经形成了一套完整的成熟的逻辑框架。如下所示:

阐明问题阶段分析研究阶段评价比较阶段

系统分析的主要活动如下所示：

系统分析的方法论

上述的系统分析的逻辑框架对于系统分析的一般步骤描述的很清晰。下面先对系统分析的方法论以系统分析的步骤为顺序进行一个轮廓式的列举，具体的说明不作赘述，而仅在以后面的实例中来体现实例中用到的方法。

一、阐明问题

1.问题的性质和范围。

2.问题的目标。

3.环境和条件

4.评价指标

5.收集和分析资料

二、谋划备选方案

1.方案的提出。其中涉及到方法有：集体创造法；缺点、希望点列举法；特性穷举法；

哥顿法等。

2.方案的筛选。筛选的依据有：强壮性；适应性；可靠性；现实性。

三、预测未来环境

1.确定预测内容。

2.准备数据资料。

3.确定预测方法、建立数学模型。

4.计算预测值、分析预测误差。

涉及的方法有：情景分析法，按照未来实施环境的特征和条件，如乐观，正常，悲观等；除情景分析法之外还有数学模型法。根据预测环境的性质和基本类型可以将预测分为：定性预测法；时间序列预测法；因果关系预测法

四、建模和预计后果

其中使用的主要模型有：图形模型、分析模型、仿真模型、博弈模型和判断模型。

五、备选方案评比

系统评价的主要方法有：关联矩阵法、费用效益分析法、层次分析法和模糊评价法等。

实例背景介绍

阿波罗登月计划是美国继曼哈顿计划、北极星计划之后，在大型项目研制上运用系统工程取得成功的一个实例。阿波罗登月计划的全部任务分别由地面、空间和登月单个部分组成，是一个复杂庞大的工程计划。他不仅涉及火箭技术、电子技术、冶金和化工等多种技术，还需要了解宇宙空间的物理环境以及月球本身的构造和形状。完成这个计划，除了要考虑每一部分间的配合与协调外，还需要估计各种位置因素可能带来的种种影响。这项计划涉及到40多万人，研制的零件有几百万件，耗资300亿美元，历时11年之久。这项计划的成功，关键在于整个组织管理过程采用了系统工程的方法和步骤。

实例详细分析

上面的篇幅已经介绍了系统以及系统工程的概念，以及系统分析的步骤和方法，还介绍了实例的背景情况，下面就依照上面介绍的东西对这个例子进行较详细的分析。

一、建立组织管理机构，明确职责分工。

着手任何一个项目工程，首先要做的就是进行团体的构建以及任务的分配。同样对于这个登月活动，首先要做的也是确定所需的组织形式和管理原则，上网找到了美国当时对于登月计划进行的机构设置如下，美国国家宇航局设立了阿波罗登月计划办公室，主管全部的领导工作，其下附属3个研究中心分别设立了阿波罗登月计划项目办公室，受其领导，并负责分管的任务。对于他们的任务和职能有：

1.项目的计划和控制；

2.系统工程；

3.可靠性和质量保证；

4.试验；

5.操作实施；

对于上述职能分别设置主管部门。

为了适合研究和研制工作的情况，整个管理工作分为了5个方面：确定计划的基本要求、性能、监测、分析和评价、控制和指导、指令和反馈。在整个管理过程中和5个职能部门内，经常考虑和处理的变量是工程进度、成本费和技术性能。

上面的一些工作就是在完成系统分析中的阐明问题的步骤，首先需要对所研究的问题进行详细而深入的研究，要对问题的性质和范围，问题的目标以及评价系统的指标等了如指掌。

二、制定和选择方案。

计划办公室成立之后，首先为实现登月选择飞行方案，提供了3个备选方案：

1.直接飞行，使用新型运载火箭；

2.地球轨道交会，使用土星运载火箭分别发射载人航天飞行器和液氧储罐；

3.地球轨道交会，使用土星运载火箭一次发射载人航天飞行器和登月舱。

上述过程就是在完成系统分析中的第二个大的步骤，即谋划备选方案，并且利用各种合理的方法例如集体创造法；缺点、希望点列举法；特性穷举法；哥顿法等对不同方案进行评估，评估指标可以选为技术因素是否可行，工作进度，成本费用的可行性，研制难度等各个方面权衡利弊，所要的目标就是为了在3个备选方案中选出一个方案能够在最短的时间内，最经济的完成阿波罗登月计划。

三、组织管理过程，确定飞行方案之后就开始其他的计划和管理工作。

1．确定计划的基本要求。利用网上资源可以知道，阿波罗登月计划采用了工作分解结构（WBS）的系统分析方法，把整个计划由上到下逐级分成项目、系统、分系统、

任务、分任务等层次。这样做的优点是可确定计划的所有分支细目及其相互关系，

明确哪个部门负责什么工作；可作为绘制计划评审网络图的基础，保证所有分支细

目都包括在工作进度内；座位编制预算的基础，把预算要求、实际成本费用与具体

工作成果三者联系起来。