系统工程方法论分析框架

计算预测值，分析预测误差
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。
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

解决办法：


利害冲突

例如企业在减员增效的过程中就至少有如下两 个目标：

一是提高企业的效益 二是保证工作岗位不减员。 目标方之一放弃自己的利益 保持其中一个目标，用其它方式补偿或部分补偿受 损方的利益 通过协商调整目标系统，使之达到目标相容

处理的方法 ：


阐明问题阶段
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
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。
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
2、阶段结果报告 主要内容： 问题的由来和背景

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）？
问题的重要性
•目标词义的清晰和单一性 可能采取行动的组织和个人 •有衡量目标是否达到的具体标准 利益相关的组织和人员 •有明确的实现目标的期限和条件 目标、评价指标、约束条件 • 目标的体系结构如何（属于哪 备选方案的初步描述 一个层次的目标）？ 建议 • 目标的可测度性如何？（目标
4、指派型 问题：如何分派任务，使得所用时间（费用）最省（排序问题） 模型：整数规划、动态规划 5、等待服务型 问题：如何有效地解决顾客与服务机构之间的一系列问题 模型：排队模型 6、决策型 问题：从若干个有利有弊且带风险的替代方案中，找出最优方案 模型：决策论 7、其它类型模型 预测型、投入产出型、……
P1（X1，Y1）
W3
P3（X3，Y3）
W1
W2
P2（X2，Y2）
W4
P4（X4，Y4）
实验组
控制组
四、常用的经济管理数学模型 1、资源分配型 问题：在一定的约束条件（人力、物力、财力、运力、自然力）下， 使目标函数最大（小）化 模型：线性规划、动态规划、目标规划 2、存贮型 问题：确定存贮数量，使采购费用、存贮费用和缺货损失总和最小。 模型：库存模型、动态规划模型 3、输送型 问题：在一定的输送条件下（如道路、车辆），如何使输送量最大、 输送费用最省、输送距离最短。 模型：图论、网络理论、输送规划

选择合适的模型

针对问题 适当简化模型

筛选和处理数据 确定模型结构 选定参数 编制计算机程序 应用和改进模型
三、一般建模思路
1、直接分析法 如最佳仓库地址的选择问题。 2、数据分析法 如气温与非典发生概率之间的关系。 3、人工现实法 如梅奥进行的霍桑实验（工作条件与 生产效率之间的关系）。 4、试验分析法 如销售量与广告费之间的关系。 5、主观想象法
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？ 一、模型的种类 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 1、分析模型：用数学关系式表 达变量之间的关系。
可控
变 量 不可控 结果 因变量 自变量
3、博弈模型 博弈模型解决的是有人参与的复杂的决策问题 博弈过程涉及到博弈双方，一方的行为与所处的具体环境条件构 成另一方行为的基础 计算机可以有效地完成博弈过程中局中人行为选择的逻辑与数字 运算 4、判断模型 个人判断 集体判断


会议法 Delphi 法 情景分析法
二、建模过程 建模是一项创造性的工作，不是一个章法清晰的过程 建模既是科学，也是艺术 建模的基本程序
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） 2、仿真模型 广义来看，任何一种模型都是仿真 仿真多数情况下处理的是随机系统问题 仿真是一种“伪试验” 与优化过程不同，仿真得到的是数值解（有限个解） 仿真离不开计算机（计算机仿真）
系统分析的步骤概要
预 测 未 来 环境 原始情况 分析结果 阐明 问题
谋划 备选 方案
建 模 和 预 计 后 果
评比 备选 方案
阐明问题阶段 段
分析研究阶段
评价比较阶
系统工程方法论框架

明确问题 拟订备选方案 预测未来环境 模型化与后果评估 比较备选方案
•问题构成与目标确定 •收集资料探索可行方案 •建立模型 •综合评价 •检验与核实
系统工程方法论
系统工程方法论是指在更高层次上，指 导人们正确应用系统工程的思想、方法和各 种准则去处理问题，由于系统工程是一类包 括许多门工程技术的一大工程技术门类，而 且是高度综合的实用性很强的技术，因此， 在系统工程的研究中逐渐形成了一套处理问 题的基本方法过程（基本框架结构），这就
是从系统的观点出发，采用系统分析的方 法来分析和解决各种问题
评价
模 型
常 量
关 系
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 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
预测未来环境

情景分析法 ：情景分析法对于每种备选 方案都确定几组未来实施环境的特征和 条件，如按“乐观”、“正常”和“悲 观”的环境；也可按出现可能性大、正 常和特殊的环境等进行预测。
数学模型的方法

确定预测内容 准备数据资料 确定预测方法，建立数学模型

定性预测法 时间序列预测法 因果关系预测法
二、备选方案应具备的特性




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。
方法论：解决问题的基本程序和逻辑步骤 系统工程方法论的特点：

描述性（自然科学）：内在的因果关系与机理 规范性（工程技术）：一定的逻辑程式 对话性（系统工程）：系统工程人员、决策者、评论者、公众 “系统分析” 兰德型的系统分析 “5W1H” (WHAT,WHY,WHERE,WHEN,WHO,HOW)
方式：与决策者及有关人员开展 对话
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？
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？

问题条件报告


可能的解决方案有哪些？

政策性补贴X年 收购 其它工作岗位 出租公司

取缔，安置


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）

提供再就业培训
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

阐明问题阶段约占系统分析全过程的时 间的20%-25%
谋划备选方案
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

一种是纯属专业性质的，即目标冲突问题； 另一种是社会性质的，即利害冲突问题。
目标冲突

例如在进行产品设计时，所可能强调的两个目 标：

一是尽可能低的成本 二是尽可能高的质量。 建立一个没有矛盾的目标集，把引起矛盾的分目标 剔除掉。 采用所有分目标，寻求一个能达到冲突目标得以并 存的方案。



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）
改善交通环境 杜绝安全隐患 改善空气质量 提升城市形象 取缔，不安置
阐明问题
问题的性质和范围 问题剖析报告：问题的结构、过程和势态 阶段结果报告：由来背景；重要性；可能采取行 动的组织和个人；利益相关的组织和个人；目 标、评价指标、约束条件、备选方案的初步描 述、建议等 问题的目标 目标的层次性 目标的冲突

目标树
X
X1 X2
X3
目标冲突和利害冲突

在目标分析过程中，系统分析人员经常 会发现，许多关键情况往往是由于存在 着相互冲突的分目标造成的。这有两种 情况：
是否可以衡量）


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

硬问题与软问题
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？
系统分析简介


Βιβλιοθήκη Baidu

系统工程方法论的基础是系统分析技术， 系统分析是完成系统工程问题的中心环 节 广义的解释认为系统分析就是系统工程， 系统分析是系统工程的同义词 狭义的解释认为系统分析是系统工程的 一项优化技术，是系统工程在非结构化 问题决策中的具体应用
系统分析的基本概念

系统分析的目的是在于分析系统内部与 系统环境之间、系统内部各要素之间的 相互依赖、相互制约、相互促进的复杂 关系，分析系统要素的层次结构关系及 其对系统功能和目标的影响，通过建立 系统的分析模型使系统各要素及其与环 境之间的协调达到最佳状态，最终为系 统决策提供依据。