第二章:系统工程方法论
案例——三峡工程:
第一阶段: 1919年孙中山《建国方略》:“改良此上游一段,当以水闸堰其 水,使舟得溯流以行,而又可资其水力。”最早提出了建设 三峡工程的设想:利用三峡的水利资源发电
1944年美国垦务局设计总工程师萨凡奇到三峡实地勘查后,提出 了《扬子江三峡计划初步报告》,即著名的“萨凡奇计划”。
问题及其环境的 识别与表达
根底 定义 比较 寻求改善途径 选择 设计
建立概念模型 (目标系统概念化)
实施
评估
满意解代替最优 7. 采取行动改善 解,价值观方面 实际问题 的重要变化。
1. 不良结构问 题提出 6. 可行满意解
现实世界
2. 问题的表示 5. 模型与问题 的比较
系统思考
3. 有关系统的 基本定义
硬系统:偏重工程、机理明显的物理型的良结构系 统,可以用较明显的数学模型描述,有较现成的定 量方法可以计算出系统的行为和最佳结果。 软系统:偏重社会、机理尚不清楚的生物型的不良 结构系统,较难用数学模型描述,往往只能用半定 量、半定性的方法来处理。多为含有大量的社会、 政治、以及人为因素的问题。(专家调查法Delphi、 情景分析法scenario、冲突分析法conflict analysis)
同时,很多管理者忽视硬管理系统、有意破坏硬 管理系统,最后“自食其果”。
a) b) 硬系统:确保不出系统误差
i. ii. iii. iv. v. vi. vii. 闭环反馈 流程 激励制度 企业文化 管理者及员工素质 创新 团队精神
软系统:确保企业不断进步
第三章 系统工程方法论
第一节 系统工程基本工作过程
第三章:系统工程方法论
第二节 系统分析原理及应用
1.系统分析概念 系统分析(SA)是在对系统问题现状及目标 充分挖掘的基础上,运用建模及预测、优化、仿 真、评价等方法,对系统的有关方面进行定性与 定量相结合的分析,为决策者选择满意的系统方 案提供决策依据的分析研究过程。
SA是SE的核心内容、分析过程和基本方法。
在现代企业中有五个硬系统和五个软 系统是必须健全的。
五个硬系统:战略目标管理系统、规范化管理 系统、人力资源管理系统、市场营销管理系统、 资本运营财务系统。 五个软系统:有效沟通系统、有效授权系统、 信息管理系统、问题的分析与决策系统、企业 文化和团队建设系统。
企业管理体系中如果没有“硬系统”的存在,早 晚要出大问题,目前不出问题只是偶然。很多企业突 然间破产倒闭、很多企业高管“纷纷落马”的根本原 因是企业管理体系中没有相应的“硬管理系统”。
a13 a23 a33 a43 a63
a14 a24 a34 a44 a64
a15 a25 a35 a45 a55 a65
a16 a26 a36 a46 a56 a66
a17 a27 a37 a47 a57 a67
a51 a52 a53 a54 代表一项具体的管理活动
应用——企业管理系统工程活动矩阵(框架——H;内容——C)
逻辑维(步骤) 1 明 确 问 题 2 选 择 目 标 3 系 统 综 合 4 系 统 分 析 5 方 案 优 化 6 作 出 决 策 7 付 诸 实 施
时间维(阶段) 1.规划阶段 2.方案阶段 3.研制阶段 4.生产阶段 5.运行阶段 6.更新阶段
a11 a21 a31 a41 a61
a12 a22 a32 a42 a62
Y 系统 评价
决策 (分析
N
SA 程序图是 SA 的一般过程,也为全课程提供了 基本的逻辑框架,因而十分重要。在对其理解和应 用上应注意以下各点:
① 重视做好初步SA.5W1H(What/Why/Who/Where/When/How) 方法是做好这段工作的基本线索。 ② 在规范分析中一般需(或尽可应)建立结构模型、数学 模型或仿真模型。 ③ 每段结束后系统方案的变化轨迹是:可行方案→非劣方 案→经排序的非劣方案(或称选择性方案)。 ④ 环境分析贯穿 SA 全过程,在 SA 中是十分重要和必不可 少的。 ⑤ 在管理应用 SA 过程中,并不一定要(或能)遍历并完 成每一个具体过程。
时间上可以交叉。研制阶段可部分进行生产,生产 阶段就可部分安装,安装阶段可部分进行运行。需 寻求最佳方案,用计划评审技术(PERT)。
主要有泥沙问题、水库引发地震问题、四川将面临 更加频繁和严重的洪水问题、环境问题和资金问题。
综合治理长江,对上游实行水利开发和水土保持。
二、切克兰德方法论 “软系统工程方法论” Soft Systems Methodology,SSM
第三阶段:1958年到1993年10月
实施系统工程(生产安装)之前技术性很强,工作量最大的 阶段。需要结合大批的相关的工程技术人员,合作完成。
提出实施该系统的详细的研制方案; 提出详细的实施(生产或施工,包括往后各阶段)计划。 提出可供施工的蓝图,包括大坝、船闸、厂房、机电设备、输 变电工程等方面的各项研究工作以及最终拿出可供施工和生产 的图纸;按照预想的进程和可能性,提出包括库区移民以及工 厂的搬迁安置、施工进度、水轮发电机组、辅助设备、输变电 设备的研究等,进而提出何时完成第一期工程和第二期工程、 何时全面投产等详细的系统的实施计划。
2 逻辑维
在上述时间维的每一个阶段都有非常具体的问题需要解决, 这对于时间维上的每 一个阶段都是首先需要考虑的,下面针对时间维的第三阶段在逻辑维上展开 分析: (1)明确问题, 主要面临的是如何设计主要的水工建筑物。 (2)选定目标, 将上述问题进一步明确化, 意味着究竟选哪种坝型作为主体。 (3)方案综合, 对选定的目标进行多种方案预算, 方案综合是指对水利水电工程系 统中的水工建筑物进行设计, 这种设计要有多种方案, 包括主体坝型方案的不 同, 对各水工建筑物具体位置的确定等等。这些不同构成了设计的不同方案, 针对不同方案给出相应的工程投资。 (4)系统分析, 这个阶段主要是将水利水电工程系统中每一部分预算与整体投资预 算协调起来。 (5)方案选择, 根据上面(4)的投资情况, 初步确定比较好的几个方案。方案选择意 味着通过上面的( 3) , 对设计出的主体工程坝型初步的选定, 作为备选方案。 (6)决策阶段, 从备选方案( 5)中最后选定一种方案, 在最后需要决策的时候, 一般 是多部门协调, 检验工程是否满足稳定和应力方面的要求, 如果工程能够满足 这两方面的要求, 最后还要比较那种方案最经济, 经济的坝型结构将作为最后 坝型。 (7)实施阶段, 就是将上面(6)已经确定的坝型通过施工实施到具体的地形图上去。
一、霍尔三维结构(硬系统分析方法)
霍尔三维结构
A.D.Hall, 1969
知识维(K)
运筹学 控制论 社会科学 工程技术 ……
规划阶段 设计阶段 分析阶段 运筹阶段 实施阶段 运行阶段 更新阶段 摆 系 方模 最 决 实 时间维(T) 明 统 案 型 优 策 施 问 设 综化 化 计 划 题计 合
3 知识维
主要涉及到水利水电工建设整个过程中用到的知识面。在此初步设了二 方面的内容即合同管理和水利水电专业知识。 ( 1)合同管理主要指水利水电建设过程中相关部门签订相应的合同, 用合 同来约束水利水电建设各部门之间的行为, 让建设的各方明确自己承 担的责任风险。各部门要承担的风险可以用风险法理论去分析合同在 整个系统中的作用, 系统中一旦某一子系统出现问题, 责任非常明确, 在哪一阶段出现的问题, 从上面水利水电工程系统霍尔三维结构图可 以一目了然; (2)水利水电专业知识主要是指对水利水电工程勘测、规划、设计、施工 以及运行管理等相关流程的了解, 当然也包括工程验收标准等等。对 水利水电专业知识了解的越多, 整个水利水电建设过程中占有的主动 权利就越大。系统正常运行的概率也比较大。
50年代初期林一山为首的长江流域规划办公室
第二阶段:
解决四个方面问题:
目标进行分解和量化; 协调目标,提出实现目标的具体的方案;
为实现方案在技术上、经济和社会方面、环境方面的保障;
根据具体方案,对工程成本费用和效益提出更加详细的计算。
总目标:发电、防洪、供水、航运
正常蓄水位:230米、235米;坝址设在南津关
探索
A1
目标 评价
A2 A1
A2 A3 模 型 A5
效果 (+ )
A5
(- ) 费用
A4
A3
A4
可行方案
评价标准
系统分析概念结构图
方案排序
SA要素:
① 问题
② 目的及目标
③ 方案
④ 模型(结构、数学、仿真) ⑤ 评价 ⑥ 决策者
2.SA程序
认识 问题
探寻 目标
综合 方案
模型 化
优化或 仿真 分析
活动项目 逻辑 步骤 工作过程 1. 企业诊断与 环境分析 2. 企业发展战 略与规划 3. 产品研究与 开发管理 4. 企业经营决 策与计划 5. 生产要素的 准备及投入管 理 6. 生产过程的 组织与控制 7. 销售服务与 资金回收管理 8. 企业管理系 统更新和企业 经营环境改善 问题 现状 说明 关联 要素 分析 方向目 标及指 标设计 对象 系统 的再认识 变革 途径 探索 比较、 分析、 权衡、 评价 组织 行为 分析 实施 与 改进
逻辑维(L)
SE活动矩阵:T-L
Hale Waihona Puke 1.时间维(T)例如: 职业生涯规划 “软件开发”问题 产品的生产过程
2.逻辑维(L)
例如: “人才培养”问题
3.知识维(K)或专业维(P)
霍尔管理矩阵
运用SE知识,把三维结构中的六个时间阶段和七个 逻辑步骤结合起来,便形成所谓霍尔管理矩阵如下:
水利水电工程的霍尔三维结构分析
图1 水利水电工程系统框架
图2
水利水电工程霍尔三维结构图
1 时间维
( 1)勘测阶段。勘测阶段主要是对适合修建水利水电工程地区的地质结构进行勘 探, 收集相关流域的已有的水文、气象、地质、地形资料。 (2)规划阶段。主要是根据国家及当地的国民经济现状和能力, 依据国家及地方的 有关的政策和法规, 对即将要建设的水利水电工程向政府或者相关部门提交可 行性研究报告。 (3)设计阶段。依据勘测阶段所收集的相关资料和规划阶段的可行性报告, 可以利 用现代技术方法设计水利水电工程系统, 。 (4)施工阶段。将设计图纸变为现实的过程, 这个过程又可以分得更细一点, 如施 工前期的移民工作、清理基础、施工围堰等临时工程的施工、永久性建筑物 的施工等等, 也可以据此构建一个施工阶段霍尔三维结构图。 (5)运行管理阶段。该阶段主要是针对已经建设完工的水利水电工程进行安全方 面的检测、维护及管理, 对已经正常运行的水利枢纽进行优化调度。同时也要 对水利水电工程系统运行过程中出现的新问题进行研究, 创造性地跟踪新技术、 新工艺, 提出适合中国水利水电建设的新材料、新工艺、新结构和新的设计方 法, 使得这个系统更好地发挥它对国民经济的效益。