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第2章 系统工程方法论


2.1.2 系统分析的实质
一种决策工具 把任何对象均视为系统 强调科学的推理步骤 应用数学的基本知识和优化理论 充分挖掘待开发系统的潜力

2.1.3 对系统分析应有的基本认识
系统分析不是容易的事 系统分析不能完全代替想象力、经验和判 断力 系统分析的价值在于解决问题的容易部分, 决策者可集中精力解决较难的部分 系统分析基本上以经济学的方法解决问题 应用时,要比较各解决方案的全部费用 费用最少的方案不一定是最佳选择
– 比如,工程、医药、建筑、商业、法律、管
理、社会科学及艺术等各种专业知识和技术
知识辨识阶段 获取知识阶段 储存知识阶段 知识共享阶段 知识使用阶段 知识创新阶段

系统工程中知识管理的过程
– – – – – –
Hall三维结构的案例
2.3 以Checkland为代表的 软系统工程方法论

产生的背景
1987年,钱学森提出了 定性和定量相结合的系 统研究方法;1992年, 他又提出从定性到定量 的综合集成研讨体系 开放复杂巨系统

综合集成研讨体系
练习题
系统工程方法论的研究对象是什么? 什么是Hall三维结构? 什么是软系统工程方法论,它与硬系统 工程方法论有何不同? 从定性到定量的综合集成方法论的实质 是什么?
– 生产阶段
– 安装阶段 – 运行阶段 – 更新阶段
2.2.2 逻辑维

时间维上每个阶段展开,有一个逻辑过 程,这个过程通常分为七个步骤:
– – – – – – –
明确问题 确定目标 系统方案综合 系统分析 系统选择 决策 实施
2.2.3 知识维

知识维是为完成各阶段各步骤所需要的 知识和各种专业技术

2.2 以Hall为代表的硬系统工程方法论

1962年,美国贝尔电话公司的工程师霍 尔(A. D. Hall)在《系统工程方法论》一书 中,提出了三维结构方法体系。
2.2.1
时间维 2.2.2 逻辑维 2.2.3 知识维
2.2.1 时间维

一个具体的系统工程分为七个工作阶段
– 规划阶段 – 拟定方案阶段 – 研制阶段

兰德公司(RAND)
兰德公司是美国最重 要的以军事为主的综合性 战略研究机构。 兰德公司正式成立于 1948年11月。总部设在美 国加利福尼亚州的圣莫尼 卡,在华盛顿设有办事处, 负责与政府联系。
经典案例一:曾准确预测中国出兵朝鲜


成立初期,由于当时名气不大,兰德公司的研究 成果并没有受到重视。但有一件事情令兰德公司声誉 鹊起。 朝鲜战争前夕,兰德公司组织大批专家对朝鲜战 争进行评估,并对“中国是否出兵朝鲜”进行预测, 得出的结论只有一句话:“中国将出兵朝鲜”。当时, 兰德公司欲以200万美元购买并将研究报告转让给五角 大楼。但美国军界高层对兰德的报告并不感兴趣。在 他们看来,当时的新中国无论人力财力都不具备出兵 的可能性。然而,战争的发展和结局却被兰德准确言 中。这一事件让美国政界、军界乃至全世界都对兰德 公司刮目相看。
Checkland方法论的基本流程
提出不良结构问题 问题的表示 有关系统的基本定义(CATWOE)

– 顾客(C)、行动者(A)、变换(T)、世
界观(W)、所有者(O)和环境(E), 简称提出概念模型
将模型与问题的表示作比较 找出可行、满意解 采取行动改善实际问题

2.4 以钱学森为代表的 从定性到定量的综合集成方法论
第2章 系统工程方法论
以“系统为中心”的思维方式 系统工程方法论主要的研究对象
– 各种系统工程方法的形成和发展、基本
特征、应用范围、方法间的相互关系以 及如何构建、选择和应用系统方法
本章的主要内容
2.1 以兰德公司为代表的系统分析方法论 2.2 以Hall为代表的硬系统工程方法论 2.3 以Checkland为代表的软系统工程方 法论 2.4 以钱学森为代表的从定性到定量的综 合集成方法论
– 增加一台空气锤。
制定评价标准
咨询人员根据对厂家人力物力和资源
情况的调查分析,提出对备选方案的 评价标准或约束条件,即:
– 投资不能超过20万元; – 能与该厂技术水平相适应,便于维护; – 耗电量低;建设周期短,回收期快。
方案评价
咨询小组吸收厂方代表参加,根据上述标准对 各备选方案进行评估。 第1个方案(新装一台平锻机),技术先进, 但投资高,超过约束条件,应予以淘汰。对其 余三个方案,采取打分方式评比,结果第4方 案(增加一台空气锤)被确定为最可行方案, 该方案具有成本低,投产周期短,耗电量低等 优点,技术上虽然不够先进,但符合小企业目 前的要求,客户对此满意,系统分析进展顺利, 为该项咨询提供了有力的工具。
经典案例二:预测苏联卫星发射时间

上世纪50年代,美国一直想了解苏 联的卫星发展状况。1957 年,兰德公司 在预测报告中详细地推断出苏联发射第 一颗人造卫星的时间,结果与实际发射 时间仅差两周,这令五角大楼震惊不已。 兰德公司也从此真正确立了自己在美国 的地位。
限定问题

M咨询公司采用系统分析进行诊断,把半轴生 产过程作为一个系统进行解剖分析。通过限定 问题,咨询人员发现,在半轴生产23道工序中, 生产能力严重失调,其中班产能力为120-190 根的有9道工序,主要是机加工设备。班产能 力为70-90根的有6道工序,主要是淬火和矫直 设备。其余工序班产能力在30-45根之内,都 是锻造设”,严重限制后道工序的局面,使整体生产 能力难于提高。所以,需要解决的真正问题是: 如何提高锻造设备能力?

2.1.1 系统分析的定义

所谓系统分析,就是利用科学的分析工具和方 法,分析和确定系统的目的、功能、环境、费 用与效益等问题,抓住系统中需要决策的若干 关键问题,根据其性质和要求,在充分调查研 究和掌握可靠信息资料的基础上,确定系统目 标,提出实际目标的若干可行方案,通过模型 进行仿真试验、优化分析和综合评价,最后整 理出完整、正确、可行的综合资料,从而为决 策提供充分的依据。
确定目标
在限定问题的基础上,咨询人员
与厂方一起确定出发展目标: 通过对锻造设备的改造,使该厂 汽车半轴生产能力和年产值都提 高1倍。
提出备选方案

围绕如何改造锻造设备这一问题,咨询 人员进行深入调查研究,初步提出了四 个备选方案,即:
– 新装一台平锻机; – 用轧机代替原有夹板锤;
– 用轧制机和碾压机代替原有夹板锤和空气锤;

2.1.4 系统分析的要素
目的 替代方案 模型 费用和效益 评价基准
2.1.5 系统分析的步骤
问题构成与目标确定 搜集资料与探索可行方案 建立模型 综合评价 检验与核实
系统分析的案例
某锻造厂是以生产汽车后半轴为主的小 型企业,现在年生产能力为1.8万根。半轴 生产工艺包括锻造、热处理、机加工、喷 漆等23道工序,由于设备陈旧,前几年对 某些设备进行了更换和改造,但效果不明 显,生产能力仍然不能提高。厂领导急于 要打开局面,便委托M咨询公司进行咨询。

2.1 以兰德公司为代表的系统分析方法论
二战期间,美国兰德公司(Rand)开发的一套解 决复杂问题的方法和步骤,称为“系统分析”。
2.1.1 系统分析的定义 2.1.2 系统分析的实质 2.1.3 对系统分析应有的基本认识 2.1.4 系统分析的要素 2.1.5 系统分析的步骤 系统分析的案例
– 20世纪七十年代,系统工程应用于社会、经济系统
中,涉及的因素相当复杂且很难进行定量分析, Hall三维结构不再适用。

1981年,英国学者Checkland 提出了软系统工程方法论。
– 与Hall三维结构不同,其核心
不是最优化而是比较和学习, 即从模型和现状的比较中学习 改善现状的途径。

Checkland方法论是Hall方法 论的扩展
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