系統(tǒng)工程方法論

系統(tǒng)工程方法論第1頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.1霍爾系統(tǒng)工程三維結(jié)構(gòu)

霍爾三維結(jié)構(gòu)是由美國學(xué)者霍爾等人于1969年提出的一種系統(tǒng)工程方法論。它的出現(xiàn),為解決大型復(fù)雜系統(tǒng)的規(guī)劃、組織、管理問題提供了一種統(tǒng)一的思想方法,因而在世界各國得到了廣泛應(yīng)用.

霍爾三維結(jié)構(gòu)是將系統(tǒng)工程整個活動過程分為前后緊密銜接的七個階段和七個步驟,同時還考慮了為完成這些階段和步驟所需要的各種專業(yè)知識和技能.這樣,就形成了由時間維、邏輯維和知識維所組成的三維空間結(jié)構(gòu)。第2頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.1霍爾系統(tǒng)工程三維結(jié)構(gòu)霍爾（ArthurD.Hall）

美國通信工程師和系統(tǒng)工程專家，霍爾三維結(jié)構(gòu)的創(chuàng)始人。

1924年4月13日生于美國弗吉尼亞州林奇堡。1949年獲普林斯頓大學(xué)工程學(xué)士學(xué)位，后在貝爾電話公司通信開發(fā)訓(xùn)練部學(xué)習(xí)3年獲得結(jié)業(yè)證書。曾在紐沃克工學(xué)院、麻省理工學(xué)院、紐約大學(xué)和霍普金斯大學(xué)當(dāng)研究生。1965年獲科學(xué)碩士學(xué)位。1968年獲科學(xué)博士學(xué)位。

他在貝爾電話公司工作了16年。在擔(dān)任寬頻帶系統(tǒng)研究部部主任期間，曾主持波導(dǎo)及同軸電纜脈碼調(diào)制傳輸系統(tǒng)規(guī)劃。在擔(dān)任電視工程部主任期間，主持并參加了教育電視、共用天線電視。無線電和電視廣播以及電視電話的系統(tǒng)規(guī)劃。1966年任杰羅爾德電子公司主管工程的副總裁。1968年擔(dān)任SCM公司研究、開發(fā)和系統(tǒng)工程副總裁。1970年后任A.D.霍爾公司總裁，在遠程通信方面提供咨詢服務(wù)。他是費城賓夕法尼亞大學(xué)系統(tǒng)工程兼職教授。對發(fā)展系統(tǒng)工程有重要貢獻，著有《系統(tǒng)工程方法論》。第3頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.1霍爾系統(tǒng)工程三維結(jié)構(gòu)時間維邏輯維知識維規(guī)劃階段擬定方案系統(tǒng)研制生產(chǎn)階段安裝階段運行階段更新階段實施決策最優(yōu)化系統(tǒng)分析系統(tǒng)綜合目標(biāo)選擇弄清問題管理法律工程技術(shù)…表示工作階段,即按時間排列的工作順序.1.時間維（p44）第4頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.1霍爾系統(tǒng)工程三維結(jié)構(gòu)時間維邏輯維知識維規(guī)劃階段擬定方案系統(tǒng)研制生產(chǎn)階段安裝階段運行階段更新階段實施決策最優(yōu)化系統(tǒng)分析系統(tǒng)綜合目標(biāo)選擇弄清問題管理法律工程技術(shù)…表示思維過程,即每一階段工作中應(yīng)遵循的邏輯步驟.1.時間維2.邏輯維（p45）第5頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.1霍爾系統(tǒng)工程三維結(jié)構(gòu)時間維邏輯維知識維規(guī)劃階段擬定方案系統(tǒng)研制生產(chǎn)階段安裝階段運行階段更新階段實施決策最優(yōu)化系統(tǒng)分析系統(tǒng)綜合目標(biāo)選擇弄清問題3.知識維（p46）法律管理工程技術(shù)…1.時間維2.邏輯維完成各階段中各思維步驟所需要的專業(yè)知識.第6頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.1霍爾系統(tǒng)工程三維結(jié)構(gòu)實施決策最優(yōu)化系統(tǒng)分析系統(tǒng)綜合目標(biāo)選擇問題闡述12345671規(guī)劃2擬定方案3系統(tǒng)研制4生產(chǎn)5安裝6運行7更新邏輯維

時間維二維活動矩陣:調(diào)研、制定方針、政策和規(guī)劃提出具體的計劃方案

作出研制方案及生產(chǎn)計劃

生產(chǎn)出零部件，提出安裝計劃第7頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.1霍爾系統(tǒng)工程三維結(jié)構(gòu)實施決策最優(yōu)化系統(tǒng)分析系統(tǒng)綜合目標(biāo)選擇問題闡述12345671規(guī)劃2擬定方案3系統(tǒng)研制4生產(chǎn)5安裝6運行7更新邏輯維

時間維二維活動矩陣:系統(tǒng)運行，為預(yù)期用途服務(wù).改進、取消舊系統(tǒng)，建立新系統(tǒng).安裝好系統(tǒng)，并制定運行計劃.第8頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.1霍爾系統(tǒng)工程三維結(jié)構(gòu)實施決策最優(yōu)化系統(tǒng)分析系統(tǒng)綜合目標(biāo)選擇問題闡述12345671規(guī)劃2擬定方案3系統(tǒng)研制4生產(chǎn)5安裝6運行7更新邏輯維

時間維二維活動矩陣:系統(tǒng)調(diào)查,搜集資料和數(shù)據(jù),弄清問題日本:如何打開坤表銷路？耐用準(zhǔn)確試銷樣式花色試銷第9頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.1霍爾系統(tǒng)工程三維結(jié)構(gòu)實施決策最優(yōu)化系統(tǒng)分析系統(tǒng)綜合目標(biāo)選擇問題闡述12345671規(guī)劃2擬定方案3系統(tǒng)研制4生產(chǎn)5安裝6運行7更新邏輯維

時間維二維活動矩陣:將系統(tǒng)目的具體化,擬定目標(biāo)及評價標(biāo)準(zhǔn).4%擊落敵機率25%↓10%擊沉商船率結(jié)論英美軍方:商船是否應(yīng)裝火炮？第10頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.1霍爾系統(tǒng)工程三維結(jié)構(gòu)實施決策最優(yōu)化系統(tǒng)分析系統(tǒng)綜合目標(biāo)選擇問題闡述12345671規(guī)劃2擬定方案3系統(tǒng)研制4生產(chǎn)5安裝6運行7更新邏輯維

時間維二維活動矩陣:按照問題性質(zhì)及總的功能要求,形成一組備選系統(tǒng)方案.形成模型,把備選方案與評價目標(biāo)聯(lián)系起來.對系統(tǒng)分析結(jié)果比較評價,精選出最佳的方案.第11頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.1霍爾系統(tǒng)工程三維結(jié)構(gòu)實施決策最優(yōu)化系統(tǒng)分析系統(tǒng)綜合目標(biāo)選擇問題闡述12345671規(guī)劃2擬定方案3系統(tǒng)研制4生產(chǎn)5安裝6運行7更新邏輯維

時間維二維活動矩陣:根據(jù)最后選定的方案,具體加以實施.由決策者進行決策,選定一個或幾個方案試行.第12頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.1霍爾系統(tǒng)工程三維結(jié)構(gòu)實施決策最優(yōu)化系統(tǒng)分析系統(tǒng)綜合目標(biāo)選擇問題闡述12345671規(guī)劃2擬定方案3系統(tǒng)研制4生產(chǎn)5安裝6運行7更新邏輯維

時間維二維活動矩陣:a11a12a16a17a21a34a47a53a61a77第13頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月環(huán)境科學(xué)社會科學(xué)計算機科學(xué)管理科學(xué)經(jīng)濟法律工程技術(shù)123456ABCDEFG明確問題選擇目標(biāo)系統(tǒng)綜合系統(tǒng)分析方案優(yōu)化作出決策付諸實踐知識維時間維邏輯維規(guī)劃階段方案階段研制階段生產(chǎn)階段運行階段更新階段系統(tǒng)工程的霍爾三維結(jié)構(gòu)以一向量(工作階段、思維過程、專業(yè)知識)表示出系統(tǒng)工程所處的任意位置，就是三維空間結(jié)構(gòu)作為統(tǒng)工程方法論的本質(zhì)第14頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.1霍爾系統(tǒng)工程三維結(jié)構(gòu)霍爾三維結(jié)構(gòu)強調(diào)明確目標(biāo),核心內(nèi)容是最優(yōu)化,并認為現(xiàn)實問題基本上都可以歸納成結(jié)構(gòu)良好的工程系統(tǒng)問題,應(yīng)用定量分析手段,求得最優(yōu)解答.霍爾三維結(jié)構(gòu)小結(jié):該方法論具有研究方法上的整體性(三維)、技術(shù)應(yīng)用的綜合性(知識維)、組織管理上的科學(xué)性(時間維和邏輯維)和系統(tǒng)工程工作的問題導(dǎo)向性(邏輯維)的突出特點.第15頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.2切克蘭德軟科學(xué)系統(tǒng)工程方法論該方法論是英國蘭卡斯特大學(xué)的切克蘭德20世紀(jì)70年代中期提出的，是對霍爾方法論的修正.切克蘭德的“調(diào)查學(xué)習(xí)”軟方法的核心不是尋求最優(yōu)化,而是“調(diào)查、比較”或者說是學(xué)習(xí),從模型和現(xiàn)狀比較中,尋求改善現(xiàn)存系統(tǒng)的途徑.系統(tǒng)良好結(jié)構(gòu)系統(tǒng)不良結(jié)構(gòu)系統(tǒng)偏重工程、機理明顯的物理型硬系統(tǒng)，可定量描述。偏重社會、機理尚不清楚的生物型軟系統(tǒng)，較難定量描述。第16頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.2切克蘭德軟科學(xué)系統(tǒng)工程方法論問題現(xiàn)狀說明弄清關(guān)聯(lián)因素建立概念模型改善概念模型比較實施切克蘭德“調(diào)查學(xué)習(xí)”軟方法流程圖該方法的步驟可用如下流程圖表示:第17頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.2切克蘭德軟科學(xué)系統(tǒng)工程方法論問題現(xiàn)狀說明通過調(diào)查分析，對所研究的不良結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的現(xiàn)狀進行說明,以求改善。第18頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.2切克蘭德軟科學(xué)系統(tǒng)工程方法論問題現(xiàn)狀說明初步弄清與改善現(xiàn)狀有關(guān)的各種因素及其

相互關(guān)系.弄清關(guān)聯(lián)因素第19頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.2切克蘭德軟科學(xué)系統(tǒng)工程方法論問題現(xiàn)狀說明在不能建立數(shù)學(xué)模型時,用結(jié)構(gòu)模型或語言模型描述現(xiàn)狀.弄清關(guān)聯(lián)因素建立概念模型第20頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.2切克蘭德軟科學(xué)系統(tǒng)工程方法論問題現(xiàn)狀說明隨著分析的深入和“學(xué)習(xí)”的加深,用更合適的模型和方法改進上述概念模型.弄清關(guān)聯(lián)因素建立概念模型改善概念模型第21頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.2切克蘭德軟科學(xué)系統(tǒng)工程方法論問題現(xiàn)狀說明將概念模型與現(xiàn)狀進行比較,找出符合決策者意圖而且可行的變革途徑或方案.弄清關(guān)聯(lián)因素建立概念模型改善概念模型比較第22頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.2切克蘭德軟科學(xué)系統(tǒng)工程方法論問題現(xiàn)狀說明實施能帶來上述變革的改革方案.弄清關(guān)聯(lián)因素建立概念模型改善概念模型比較實施第23頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.2切克蘭德軟科學(xué)系統(tǒng)工程方法論問題現(xiàn)狀說明弄清關(guān)聯(lián)因素建立概念模型改善概念模型比較實施切克蘭德“調(diào)查學(xué)習(xí)”軟方法流程圖第24頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.2切克蘭德軟科學(xué)系統(tǒng)工程方法論

霍爾三維結(jié)構(gòu)和切克蘭德方法論均為系統(tǒng)工程方法論,均已問題為起點,具有相應(yīng)的邏輯過程.在此基礎(chǔ)上,兩種方法論主要存在以下不同點:

兩種方法論的比較

（1）霍爾方法論主要以工程系統(tǒng)為研究對象，而切克蘭德方法更適合于對社會經(jīng)濟和經(jīng)營管理等“軟”系統(tǒng)問題的研究。

（2）前者的核心內(nèi)容是優(yōu)化分析，而后者的核心內(nèi)容是比較學(xué)習(xí)。

（3）前者更多關(guān)注定量分析方法，而后者比較強調(diào)定性或定性與定量的有機結(jié)合。第25頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.3并行工程方法學(xué)并行工程的定義

并行工程（concurrentengineering,簡稱CE)是1988年美國國家防御分析研究所（IDA—InstituteofDefenseAnalyze）提出的。是美國國防部在90年代乃至21世紀(jì)發(fā)展武裝備系統(tǒng)的基本管理模式。

(IDA的溫納)是對產(chǎn)品及相關(guān)過程,包括制造過程和支持過程,進行并行、一體化設(shè)計的一種系統(tǒng)化方法,這種方法力圖使產(chǎn)品開發(fā)者從一開始就考慮到產(chǎn)品全生命周期從概念形成到產(chǎn)品報廢的所有因素,包括質(zhì)量、成本、進度和用戶需求。第26頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.3并行工程方法學(xué)

（1）強調(diào)用戶需求,并把用戶需求轉(zhuǎn)化為完整的產(chǎn)品要求；

1、其核心內(nèi)容是：（2）強調(diào)交互作用、互相協(xié)調(diào)的并行研制過程,在產(chǎn)品的整個研制過程中綜合考慮其性能、可靠性、維修性、保障性和生產(chǎn)性;（3）建立多學(xué)科(多專業(yè))的綜合產(chǎn)品研制機制及計算和輔助工程環(huán)境。第27頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.3并行工程方法學(xué)

2、并行工程所體現(xiàn)的主要思想

(1)約束信息的并行性：設(shè)計時同時考慮產(chǎn)品生命周期的所有因素。

(2)功能的并行性：產(chǎn)品生命周期所涉及到的各功能領(lǐng)域,工程活動并行交叉進行。

（3)集成性：研究開發(fā)、產(chǎn)品設(shè)計、過程設(shè)計、制造裝配和市場的全面集成。

(4)協(xié)同性：多學(xué)科并行工程小組協(xié)同工作,即產(chǎn)品全生命周期中各階段不同領(lǐng)域技術(shù)人員全面參與。

(5)科學(xué)性：采用了迄今最為先進的開發(fā)工具、方法和技術(shù)（如全面質(zhì)量管理、系統(tǒng)工程方法、質(zhì)量工程方法、計算機輔助系統(tǒng)等）。第28頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.3并行工程方法學(xué)3、并行工程強調(diào)的四大要素:

（1）加速產(chǎn)品開發(fā)周期（2）提高產(chǎn)品質(zhì)量（3）降低成本（4）提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)第29頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.3并行工程方法學(xué)4、并行組織管理模式

多功能小組—群體工作模式

小組成員來自產(chǎn)品生命周期相關(guān)的主要技術(shù)領(lǐng)域，他們共同負責(zé)產(chǎn)品從需求分析直到交付使用過程中的所有工作。

傳統(tǒng)組織管理理論中的一個基本概念是將工作劃分成各種專業(yè)化的任務(wù)，然后根據(jù)這些專業(yè)化的任務(wù)組成不同的部門。一般地有兩種類型的專業(yè)分工：

（1）以組織的等級結(jié)構(gòu)為代表的垂直方向的專業(yè)化分工；（2）以部門為代表的水平方向的專業(yè)化分工。第30頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.3并行工程方法學(xué)

它要求信息高度集成化，使企業(yè)內(nèi)各組織單位之間的相互關(guān)系更加緊密，以致打亂和沖破傳統(tǒng)部門之間的界限劃分。

垂直方向的集成縮短了信息傳遞途徑，而水平方向的集成能加強不同領(lǐng)域間的融合和合作。對組織結(jié)構(gòu)的影響表現(xiàn)為扁平型組織結(jié)構(gòu)演化的趨勢。群體工作模式，即高度協(xié)作的組織結(jié)構(gòu)：

信息集成化往往會引起企業(yè)內(nèi)部信息交流渠道的再構(gòu)造?？赏ㄟ^組織結(jié)構(gòu)重組和利用IT技術(shù)來實現(xiàn)。第31頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.3并行工程方法學(xué)5、并行工程在技術(shù)支承上的要求

（1）一個完整的公共數(shù)據(jù)庫,它必須集成并行設(shè)計所需要的諸方面的知識、信息和數(shù)據(jù)。（2）一個支持各方面人員并行工作、甚至異地工作的計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可以實時、在線地在各個設(shè)計人員之間溝通信息、發(fā)現(xiàn)并調(diào)解沖突。（3）一套切合實際的計算機仿真模型和軟件,以便設(shè)計方案的評估、推斷產(chǎn)品的制造及使用過程,發(fā)現(xiàn)所隱藏的問題。（此問題是實施并行工程的“瓶頸”

)

第32頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.3并行工程方法學(xué)6、并行工程的實施步驟

企業(yè)實施并行工程牽涉到企業(yè)組織結(jié)構(gòu)及經(jīng)營的各個方面,必須按照并行工程管理技術(shù)和方法組織實施,實施步驟如下：(1)制定并行工程實施計劃(2)確定明確的開發(fā)目標(biāo);(3)并行工程培訓(xùn)和基礎(chǔ)設(shè)施準(zhǔn)備;(4)分析現(xiàn)有過程;(5)按照重組原則改進現(xiàn)有的過程模型;(6)實施新過程;(7)評價結(jié)果并改進.第33頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.3并行工程方法學(xué)7、并行工程的效益

（1）縮短產(chǎn)品投放市場的時間

(口味,汽車37個月縮短到19個月)

（2）降低成本：三個方面，將錯誤限制在設(shè)計階段;一次達到目的;設(shè)計時就慮到加工、裝配、檢驗、維修等因素,上市前的成本將會降低.

（3）提高質(zhì)量：盡可能將所有質(zhì)量問題消滅在設(shè)計階段,實現(xiàn)質(zhì)量“零缺陷”,產(chǎn)品甚至用不著檢驗就可上市.（4）功能的實用性：在設(shè)計過程中有銷售人員和顧客參加.（5）增強市場競爭能力

第34頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.3并行工程方法學(xué)8、并行工程實施實例

（1）美國波音飛機制造公司投資40多億美元,研制波音777型噴氣客機,采用龐大的計算機網(wǎng)絡(luò)來支持并行設(shè)計和網(wǎng)絡(luò)制造.從1990年10月開始設(shè)計到1994年6月僅花了3年零2個月就試制成功,進行試飛,一次成功,即投入運營.在實物總裝后,用激光測量偏差,飛機全長63.7m,從機艙前端到后端50m,最大偏差僅為0.9mm.

（2）AT&T公司在生產(chǎn)計算機印刷配套產(chǎn)品時,由于原來的設(shè)計中未考慮生產(chǎn)工藝性問題,致使產(chǎn)品質(zhì)量低下,合格率僅為5%.采用并行設(shè)計以后,利用計算機虛擬檢測,找出設(shè)計中的缺陷,使產(chǎn)品合格率達到90%.第35頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.3并行工程方法學(xué)（4）HP公司