系統(tǒng)工程方法論zl

1、第三章 系統(tǒng)工程方法論 方法論：解決問題的基本程序和邏輯步驟系統(tǒng)工程方法論的特點(diǎn)：n描述性（自然科學(xué)）：內(nèi)在的因果關(guān)系與機(jī)理n規(guī)范性（工程技術(shù)）：一定的邏輯程式n對(duì)話性（系統(tǒng)工程）：系統(tǒng)工程人員、決策者、評(píng)論者、公眾 “系統(tǒng)分析” 蘭德型的系統(tǒng)分析 “5W1H” (WHAT,WHY,WHERE,WHEN,WHO,HOW) 幾種典型的系統(tǒng)工程方法論n蘭德公司為代表的系統(tǒng)分析方法論n以HALL為代表的硬系統(tǒng)工程方法論n以Checkland為代表的軟系統(tǒng)工程方法論n以錢學(xué)森為代表的綜合集成方法論3-1 系統(tǒng)工程方法論框架 n明確問題n擬訂備選方案n預(yù)測(cè)未來環(huán)境n模型化與后果評(píng)估n比較備選方案 問題構(gòu)

2、成與目標(biāo)確定收集資料探索可行方案建立模型綜合評(píng)價(jià)檢驗(yàn)與核實(shí)蘭德公司的系統(tǒng)分析方法論目標(biāo)的確定問題的構(gòu)成模型的建立資料的收集方案的擬訂綜合評(píng)價(jià)分析方案指標(biāo)重新考慮新目標(biāo)檢查各項(xiàng)假定與資料引進(jìn)新的可行方案3-2 闡明問題階段 一、什么叫闡明問題？一、什么叫闡明問題？n問題是由那些因素構(gòu)成的？問題的研究范圍 n問題的邊界在哪？邊界是否明確？有什么樣的約束條件？環(huán)境變量有哪些？如何變化？ n問題的目標(biāo)是什么？這些目標(biāo)有什么價(jià)值？這些價(jià)值對(duì)誰而言的？ n良結(jié)構(gòu)問題與病態(tài)結(jié)構(gòu)問題 n硬問題與軟問題 3-2 闡明問題階段二、闡明問題階段的工作內(nèi)二、闡明問題階段的工作內(nèi)容容1、問題剖析報(bào)告問題性質(zhì)報(bào)告問題性質(zhì)

3、報(bào)告：結(jié)構(gòu)、過程、態(tài)勢(shì)n存在什么問題？ n為什么這是個(gè)問題？n問題是如何出現(xiàn)的？n解決這個(gè)問題的重要性何在？n可能的解決方案有哪些？n誰能采取解決問題的行動(dòng)？n這類行動(dòng)會(huì)帶來什么變化？n這個(gè)問題和哪些問題相牽連？方式方式：與決策者及有關(guān)人員開展對(duì)話問題條件報(bào)告：?jiǎn)栴}條件報(bào)告：弄清解決問題所需資源，描述各種可利用的資源情況以及相應(yīng)的限制條件涉及到哪些資源分配問題？誰來分配資源？分配者的職權(quán)、作用如何？ 資源使用的監(jiān)督、控制系統(tǒng)如何？3-2 闡明問題階段問題性質(zhì)報(bào)告問題性質(zhì)報(bào)告n存在什么問題？（交通、污染、安全、市容）n為什么這是個(gè)問題？（事實(shí)與數(shù)據(jù)） n問題是如何出現(xiàn)的？（起初為方便和安置殘疾人

4、）n是什么原因引起的？（管理失控）n解決這個(gè)問題的重要性何在？ n改善交通環(huán)境 n杜絕安全隱患 n改善空氣質(zhì)量 n提升城市形象n可能的解決方案有哪些？ n取締，不安置 n政策性補(bǔ)貼X年 n收購(gòu) n取締，安置 n其它工作崗位 n出租公司 n提供再就業(yè)培訓(xùn) n誰能采取解決問題的行動(dòng)？（城管、交通、公安）n這類行動(dòng)會(huì)帶來什么變化？（車主的就業(yè)問題、車輛的處置問題）n這個(gè)問題和哪些問題相牽連？從屬于哪個(gè)更大的問題？（殘疾人保障問題、就業(yè)問題、穩(wěn)定問題、低收入者的出行問題）問題條件報(bào)告問題條件報(bào)告n涉及到哪些資源分配問題？（工作崗位、補(bǔ)償資金） n誰來分配資源？（勞動(dòng)部門、城市管理部門） n分配者的職權(quán)

5、、作用如何？ n資源使用的監(jiān)督、控制系統(tǒng)如何？（公開、公正） 3-2 闡明問題階段2、階段結(jié)果報(bào)告、階段結(jié)果報(bào)告主要內(nèi)容：n問題的由來和背景n問題的重要性 n可能采取行動(dòng)的組織和個(gè)人n利益相關(guān)的組織和人員 n目標(biāo)、評(píng)價(jià)指標(biāo)、約束條件 n備選方案的初步描述 n建議 3、目標(biāo)、目標(biāo) 什么是真正的目標(biāo)？（決策者 本人也不一定很清晰） 目標(biāo)是否明確（目標(biāo)籠統(tǒng)，分析的難度大）？目標(biāo)詞義的清晰和單一性有衡量目標(biāo)是否達(dá)到的具體標(biāo)準(zhǔn)有明確的實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的期限和條件 目標(biāo)的體系結(jié)構(gòu)如何（屬于哪一個(gè)層次的目標(biāo)）？ 目標(biāo)的可測(cè)度性如何？（目標(biāo)是否可以衡量）3-2 闡明問題階段n是否存在多目標(biāo)的情況？（同一層次） n目標(biāo)

6、之間的協(xié)調(diào)性如何？（是否存在目標(biāo)沖突）n將某項(xiàng)目標(biāo)歸結(jié)到更高一級(jí)目標(biāo)n將各目標(biāo)排出優(yōu)先序 例如建造一個(gè)水庫(kù)：n增加電力n擴(kuò)大農(nóng)田灌溉面積 n盡量少淹沒農(nóng)田 n水系變化的副作用小 n生態(tài)變化所產(chǎn)生的不良后果盡可能低 n旅游價(jià)值最好能增加或至少不減 3-2 闡明問題階段4、評(píng)價(jià)指標(biāo)：用以衡量方案實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的程度 評(píng)價(jià)指標(biāo)的建立是一項(xiàng)富有創(chuàng)新的工作，指標(biāo)是否有針對(duì)性，指標(biāo)能否反映目標(biāo)的改善狀況，指標(biāo)熟輕熟重，指標(biāo)數(shù)量多少，這都依賴于系統(tǒng)分析人員對(duì)問題的認(rèn)識(shí)程度，對(duì)目標(biāo)的把握程度。 評(píng)價(jià)指標(biāo)的作用在于向決策者顯示備選方案在成本與效益方面的后果。 3-2 闡明問題階段5、約束條件約束條件的類型：n物理定律

7、（長(zhǎng)期成立，不容破壞）n自然條件n資源限制（資金、工作崗位）n組織體制n法律、規(guī)定 n道德觀念n企業(yè)管理中最常見的約束：時(shí)間、資源、標(biāo)準(zhǔn) 3-3謀劃備選方案 一、基本的原則一、基本的原則1、盡可能考慮多種方案（無為也是一種方案，但必須有非常明確具體的理由）2、不要輕易否定某個(gè)方案n難以思議的想法n不符合人們習(xí)慣的想法n可能違背現(xiàn)有法規(guī)、條款的想法n不符合某個(gè)集團(tuán)利益和個(gè)人利益的想法3、不要輕易肯定決策者支持的方案，但最終方案一定是決策者支持的4、自始至終注意發(fā)掘新的更好的方案 3-3謀劃備選方案二、備選方案應(yīng)具備的特性二、備選方案應(yīng)具備的特性 n魯棒性（強(qiáng)壯性）：在受到干擾的情況下，繼續(xù)維持正

8、常后果的程度 n適應(yīng)性（彈性）：目標(biāo)經(jīng)過修正甚至變動(dòng)的情況下，原方案仍能適用 n可靠性：系統(tǒng)在任何時(shí)候正常工作的可能性（如飛行器在各種復(fù)雜的天氣環(huán)境下保持正常飛行） n可操作性：方案實(shí)施的可能性 當(dāng)然在尋求方案的過程中過分追求其完美性往往會(huì)增加解決問題的難度，我們尋求的是能解決問題的方案，他們不一定要非常完美，只要這些方案可行，能解決問題，易于管理就可以了。14 方案確定之一：形態(tài)結(jié)構(gòu)分析法：方案確定之一：形態(tài)結(jié)構(gòu)分析法：如：如：3-4 建模和預(yù)計(jì)后果 解決的中心問題n預(yù)計(jì)哪些后果？n其中，哪一項(xiàng)最重要？n后果的作用時(shí)期考慮多久？ 一、模型的種類一、模型的種類模型模型：客觀世界本質(zhì)特性的抽象表

9、述。 n由分析問題的主要因素所構(gòu)成 n集中表明有關(guān)因素之間的關(guān)系 1、分析模型、分析模型：用數(shù)學(xué)關(guān)系式表達(dá)變量之間的關(guān)系。模型變量可控不可控結(jié)果評(píng)價(jià)常量關(guān)系自變量因變量3-4 建模和預(yù)計(jì)后果例：一個(gè)庫(kù)存系統(tǒng)庫(kù)存量x，需求量y，銷售量z，利潤(rùn)u銷售價(jià)格a，采購(gòu)單價(jià)b，滯銷時(shí)產(chǎn)品單價(jià)為c變量 x,y,z,u，其中x,y為自變量，z,u為因變量常量 a,b,c關(guān)系：Z=min(x,y)U=az+c(x-z)-bx =a min(x,y)+cx-min(x,y)-bx約束：倉(cāng)庫(kù)面積等3-4 建模和預(yù)計(jì)后果分析模型的作用：n描述變量之間的關(guān)系。如回歸模型、狀態(tài)方程n根據(jù)變量之間的關(guān)系模型計(jì)算方案的結(jié)果，

10、從而得到方案的優(yōu)先順序。如計(jì)量經(jīng)濟(jì)模型、網(wǎng)絡(luò)模型、庫(kù)存模型n找出優(yōu)化方案，如線性規(guī)劃、動(dòng)態(tài)規(guī)劃、目標(biāo)規(guī)劃、決策樹。（有一定的先決條件）2、仿真模型仿真模型n廣義來看，任何一種模型都是仿真n仿真多數(shù)情況下處理的是隨機(jī)系統(tǒng)問題n仿真是一種“偽試驗(yàn)”n與優(yōu)化過程不同，仿真得到的是數(shù)值解（有限個(gè)解）n仿真離不開計(jì)算機(jī)（計(jì)算機(jī)仿真）3-4 建模和預(yù)計(jì)后果3、博弈模型博弈模型n博弈模型解決的是有人參與的復(fù)雜的決策問題n博弈過程涉及到博弈雙方，一方的行為與所處的具體環(huán)境條件構(gòu)成另一方行為的基礎(chǔ)n計(jì)算機(jī)可以有效地完成博弈過程中局中人行為選擇的邏輯與數(shù)字運(yùn)算4、判斷模型判斷模型n個(gè)人判斷n集體判斷n會(huì)議法nDe

11、lphi 法n情景分析法3-4 建模和預(yù)計(jì)后果二、建模過程二、建模過程n建模是一項(xiàng)創(chuàng)造性的工作，不是一個(gè)章法清晰的過程n建模既是科學(xué)，也是藝術(shù)n建模的基本程序n選擇合適的模型n針對(duì)問題n適當(dāng)簡(jiǎn)化模型n篩選和處理數(shù)據(jù)n確定模型結(jié)構(gòu)n選定參數(shù)n編制計(jì)算機(jī)程序n應(yīng)用和改進(jìn)模型3-4 建模和預(yù)計(jì)后果三、一般建模思路三、一般建模思路1、直接分析法如最佳倉(cāng)庫(kù)地址的選擇問題。2、數(shù)據(jù)分析法如氣溫與非典發(fā)生概率之間的關(guān)系。3、人工現(xiàn)實(shí)法如梅奧進(jìn)行的霍桑實(shí)驗(yàn)（工作條件與生產(chǎn)效率之間的關(guān)系）。4、試驗(yàn)分析法如銷售量與廣告費(fèi)之間的關(guān)系。5、主觀想象法W1W2W4W3P2（X2，Y2）P1（X1，Y1）P3（X3，Y

12、3）P4（X4，Y4）實(shí)驗(yàn)組控制組3-4 建模和預(yù)計(jì)后果四、常用的經(jīng)濟(jì)管理數(shù)學(xué)模型四、常用的經(jīng)濟(jì)管理數(shù)學(xué)模型1、資源分配型問題：在一定的約束條件（人力、物力、財(cái)力、運(yùn)力、自然力）下，使目標(biāo)函數(shù)最大（?。┗Ｐ停壕€性規(guī)劃、動(dòng)態(tài)規(guī)劃、目標(biāo)規(guī)劃2、存貯型問題：確定存貯數(shù)量，使采購(gòu)費(fèi)用、存貯費(fèi)用和缺貨損失總和最小。模型：庫(kù)存模型、動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型3、輸送型問題：在一定的輸送條件下（如道路、車輛），如何使輸送量最大、輸送費(fèi)用最省、輸送距離最短。模型：圖論、網(wǎng)絡(luò)理論、輸送規(guī)劃3-4 建模和預(yù)計(jì)后果4、指派型問題：如何分派任務(wù)，使得所用時(shí)間（費(fèi)用）最?。ㄅ判騿栴}）模型：整數(shù)規(guī)劃、動(dòng)態(tài)規(guī)劃5、等待服務(wù)型問題：如何

13、有效地解決顧客與服務(wù)機(jī)構(gòu)之間的一系列問題模型：排隊(duì)模型6、決策型問題：從若干個(gè)有利有弊且?guī)эL(fēng)險(xiǎn)的替代方案中，找出最優(yōu)方案模型：決策論7、其它類型模型預(yù)測(cè)型、投入產(chǎn)出型、23（2） 模型分類模型分類: 24思考題思考題: : 下面是一些模型下面是一些模型, ,區(qū)分它們屬于哪一類區(qū)分它們屬于哪一類? ?概念數(shù)學(xué)物理 功能 結(jié)構(gòu) 計(jì)劃評(píng)價(jià) 預(yù)測(cè) 靜態(tài) 動(dòng)態(tài) 線性 非線性 連續(xù) 離散 微觀 宏觀 確定 隨機(jī) 線性規(guī)劃 3-5 預(yù)測(cè)和分析未來環(huán)境n方案的后果總是與將來付諸實(shí)踐時(shí)所處的環(huán)境相關(guān)，離開未來實(shí)施環(huán)境去討論方案后果是沒有實(shí)際意義的n環(huán)境具有不確定性，但具有可以預(yù)測(cè)的狀態(tài)n在不同的狀態(tài)下討論方案實(shí)

14、施的后果更具有現(xiàn)實(shí)意義。如何進(jìn)行環(huán)境的分析？（以企業(yè)為例）一、環(huán)境分析的五個(gè)步驟、環(huán)境分析的五個(gè)步驟1、找出影響環(huán)境變化的各種因素2、把這些影響因素分類3、把各種選出來的因素以成對(duì)方式制作關(guān)系圖4、在不同的情況下，分析方案實(shí)施后可能的結(jié)果二、環(huán)境的三個(gè)層次、環(huán)境的三個(gè)層次1、總體環(huán)境2、產(chǎn)業(yè)環(huán)境3、競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境3-5 預(yù)測(cè)和分析未來環(huán)境三、環(huán)境分析的注意事項(xiàng)三、環(huán)境分析的注意事項(xiàng)n廣設(shè)環(huán)境信息收集網(wǎng)絡(luò)n注意相關(guān)性n收集信息必須持之以恒n信息收集必須適度n資料的正確性比完整更為重要四、關(guān)于產(chǎn)業(yè)環(huán)境的分析四、關(guān)于產(chǎn)業(yè)環(huán)境的分析框架1：四項(xiàng)目分析法n產(chǎn)品的狀況分析n競(jìng)爭(zhēng)狀況分析n市場(chǎng)狀況分析n生產(chǎn)狀況分

15、析框架2：一般化分析技巧n產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)分析n一般化策略態(tài)勢(shì)n產(chǎn)品替代分析n對(duì)供應(yīng)者與購(gòu)買者的策略n進(jìn)入障礙n移動(dòng)障礙n對(duì)競(jìng)爭(zhēng)者分析3-6 評(píng)價(jià)備選方案一、評(píng)價(jià)方案的困難一、評(píng)價(jià)方案的困難n方案的后果依不同環(huán)境情況而定，在不同的情景中方案后果不同n不同情景下的結(jié)果（指標(biāo)）如何統(tǒng)一（如短期與長(zhǎng)期）n在統(tǒng)一的過程中，指標(biāo)的權(quán)重如何確定二、已有的方法：二、已有的方法：1、成本-效益分析2、綜合評(píng)價(jià)方法3、多目標(biāo)決策方法4 、效用值理論3-7 系統(tǒng)工程分析報(bào)告n簡(jiǎn)略報(bào)告（簡(jiǎn)報(bào)）簡(jiǎn)略報(bào)告（簡(jiǎn)報(bào)）主要內(nèi)容：?jiǎn)栴}的要點(diǎn)、依據(jù)、結(jié)論、行動(dòng)方案的建議閱讀對(duì)象：決策人員字?jǐn)?shù)：10002000閱讀時(shí)間：1030分鐘要求：

16、精練、通順、有吸引力、有新意 開門見山，觀點(diǎn)明確，忌用外文、數(shù)學(xué)公式、專業(yè)術(shù)語，少用表格及曲線3-7 系統(tǒng)工程分析報(bào)告n主體報(bào)告主體報(bào)告主要內(nèi)容：?jiǎn)栴}背景要點(diǎn)、問題說明、分析所依據(jù)的主要事實(shí)及假設(shè)、備選方案、分析中邏輯推理過程要點(diǎn)及依據(jù)、分析結(jié)論以及這些結(jié)論的意義、實(shí)施計(jì)劃和將產(chǎn)生的各種后果及其利弊、實(shí)施該項(xiàng)計(jì)劃所需條件閱讀對(duì)象：主管、實(shí)施此項(xiàng)目的有關(guān)決策人員和管理人員字?jǐn)?shù)：數(shù)萬字不等閱讀時(shí)間：不限要求：盡量采用非技術(shù)語言3-7 系統(tǒng)工程分析報(bào)告n技術(shù)報(bào)告技術(shù)報(bào)告作用：供專家評(píng)審此項(xiàng)工作和技術(shù)交流內(nèi)容：分析過程中的技術(shù)內(nèi)容、數(shù)學(xué)模型、計(jì)算機(jī)程序 及使用說明n三個(gè)報(bào)告的順序n技術(shù)報(bào)告n主體報(bào)告n

17、簡(jiǎn)報(bào)幾種典型的系統(tǒng)工程方法論n系統(tǒng)工程方法論發(fā)展n蘭德公司為代表的系統(tǒng)分析方法論n以HALL為代表的硬系統(tǒng)工程方法論n以Checkland為代表的軟系統(tǒng)工程方法論n以錢學(xué)森為代表的綜合集成方法論32 霍爾霍爾(Hall)三維結(jié)構(gòu)體系三維結(jié)構(gòu)體系 -方法論方法論 霍爾霍爾(Hall)方法論的方法論的特點(diǎn)特點(diǎn)霍爾(Hall)硬系統(tǒng)方法論33Hall三維結(jié)構(gòu)體系三維結(jié)構(gòu)體系任何工程在時(shí)間上、邏輯上和知識(shí)上都有一個(gè)合任何工程在時(shí)間上、邏輯上和知識(shí)上都有一個(gè)合理的序列，理的序列，時(shí)間維、邏輯維時(shí)間維、邏輯維和和知識(shí)維知識(shí)維組成了組成了科學(xué)科學(xué)活動(dòng)活動(dòng)工程結(jié)構(gòu)工程結(jié)構(gòu)的三維形態(tài)的三維形態(tài)。34Hall三維

18、結(jié)構(gòu)三維結(jié)構(gòu)體系體系35規(guī)劃：規(guī)劃：制訂系統(tǒng)工程活動(dòng)的政策和規(guī)劃設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)：提出具體的計(jì)劃方案研制：研制：實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的研制方案，并作出生產(chǎn)計(jì)劃生產(chǎn)：生產(chǎn)：生產(chǎn)系統(tǒng)的零部件及整個(gè)系統(tǒng)，提出安裝計(jì)劃安裝：安裝：把系統(tǒng)安裝好，通過試驗(yàn)運(yùn)行訂出運(yùn)行計(jì)劃運(yùn)行：運(yùn)行：系統(tǒng)按照預(yù)期目標(biāo)服務(wù)更新：更新：改進(jìn)或充實(shí)舊系統(tǒng)使之變成新系統(tǒng)而更有效地工作(1) 時(shí)間維時(shí)間維36 “人才培養(yǎng)人才培養(yǎng)”問題問題n職業(yè)生涯規(guī)劃職業(yè)生涯規(guī)劃 “游戲軟件開發(fā)”問題例如:37從時(shí)間維角度談?wù)剰臅r(shí)間維角度談?wù)劇啊苯?jīng)歷經(jīng)歷的七個(gè)時(shí)間環(huán)節(jié)。的七個(gè)時(shí)間環(huán)節(jié)。 38(2) 知識(shí)維知識(shí)維39(3) 邏輯邏輯2 2維維 n問題界定問題界定 n目標(biāo)確定目標(biāo)確定 n方案匯總方案匯總n模型建立模型建立方案優(yōu)化方案優(yōu)化n評(píng)價(jià)決策評(píng)價(jià)決策n實(shí)施管理實(shí)施管理 40Hall方法論的方法論的特點(diǎn)特點(diǎn) 綜合性： 聯(lián)系性：反復(fù)性： 收斂性3 ： 功能性：以Checkland為代表的軟系統(tǒng)工程方法論2問題的表示3有關(guān)系統(tǒng)的基本定義4概念模型4a.公式化系統(tǒng)概念4b.其它系統(tǒng)思考5模型與問題的比較6、可行滿意解1無結(jié)構(gòu)問