第二章系统工程方法论21-zhao

进入系统工程（ Systems Engineering SE）系统工程q第一章 系统工程概论第三章 系 统 模型与模型化第五章 系 统评 价方法第七章 战 略研究与管理q第二章第二章 系统工程方法论系统工程方法论第四章 系 统 仿真及系 统动 力学方法第六章 决策分析方法第八章 系 统 工程 应 用 实 例第二章 系统工程方法论方法论是指处理问题的指导方针、行为准则方法论是指处理问题的指导方针、行为准则、基本策略，它可以指出完成一项任务的一般、基本策略，它可以指出完成一项任务的一般途径或路径。途径或路径。系统工程方法论就是分析和解决系统开发、系统工程方法论就是分析和解决系统开发、运作及管理实践中的问题所应遵循的工作程序运作及管理实践中的问题所应遵循的工作程序、逻辑步骤和基本方法。它是系统工程思考问、逻辑步骤和基本方法。它是系统工程思考问题和处理问题的一般方法与总体框架。题和处理问题的一般方法与总体框架。引例： 泡茶问题华罗庚先生的泡茶q “ 想泡壶茶喝。当时的情况是：凉水要烧开，开水壶要洗，茶壶、茶杯要洗，火已升了，茶叶也有了，怎么办 ?”一 . 问题描述1. 目标：喝到一碗清新的热茶。目标：喝到一碗清新的热茶。2. 条件：已有一个茶壶、一包好茶叶、一个燃着条件：已有一个茶壶、一包好茶叶、一个燃着的火炉和可用的凉水。的火炉和可用的凉水。3. 要求：以最节约资源的方式实现目标。要求：以最节约资源的方式实现目标。4. 系统工程研究任务系统工程研究任务 :为解决喝茶问题设计一个行动为解决喝茶问题设计一个行动计划系统计划系统 (设计一个解决泡茶问题的行动计划设计一个解决泡茶问题的行动计划 )。 引例： 泡茶问题二 . 问题分析1. 目标要求以以 最节约资源最节约资源 的方式泡一壶好茶。的方式泡一壶好茶。在泡茶问题上，所需的资源包括：凉水、茶壶、茶叶、在泡茶问题上，所需的资源包括：凉水、茶壶、茶叶、茶碗、火炉。这些资源目前都已齐备。茶碗、火炉。这些资源目前都已齐备。由于茶壶的大小是确定的，因而所用水是确定的；由于由于茶壶的大小是确定的，因而所用水是确定的；由于炉火的热效率是确定的，茶壶消耗的能源也是确定的；炉火的热效率是确定的，茶壶消耗的能源也是确定的；同时，假定茶叶使用量也是有定额的。所以，在泡茶问同时，假定茶叶使用量也是有定额的。所以，在泡茶问题上，题上， 唯一涉及的资源节约问题是关于时间的节约唯一涉及的资源节约问题是关于时间的节约 。引例： 泡茶问题2. 系统工程研究任务界定设计一个解决泡茶问题的行动计划，要求合理安排各道工序，最大限度节约时间。引例： 泡茶问题3. 列出所有备选方案根据日常经验，对以上泡茶问题可以有以下三种解法：甲： 洗净水壶； 灌上凉水； 壶放在火上； 等水开； 水开后，以最快的速度洗茶杯，找茶叶； 泡茶，待茶泡好； 喝茶。乙： 洗净水壶； 洗茶杯； 找好茶叶； 灌凉水； 壶放火上； 等水开； 水开后，用准备好的茶杯、茶叶泡茶； 等待茶泡好； 喝茶。丙： 洗净水壶； 灌凉水； 壶放火上； 洗茶杯； 拿茶叶； 水开之前，可干一些其它事； 水开，泡茶； 喝茶。引例： 泡茶问题4. 方案分析与比较（ 1）列出泡茶所需的全部工序 （ 2）确定每道工序所需的时间（ 3）确定各道工序之间的顺序关系（ 4）分析计算每种方案所需的总时间（ 5）做出比较结论引例： 泡茶问题工序列表序号 名称 紧 前工序 工序 时间 (分 )1 洗 壶 无 12 灌水 1 0.53 放 壶 2 0.34 等水开 3 155 洗杯 无 16 找茶叶 无 17 泡茶 4， 5， 6 2.28 喝茶 7洗 壶 灌水 放 壶 洗杯泡茶拿茶叶等水开115110.30.5喝茶2.20.3丙：洗 壶 洗杯 找茶叶 灌水等水开放 壶泡茶1150.30.5 11喝茶 2.2乙：洗 壶 灌水 放 壶 等水开泡茶洗杯，找茶叶喝茶12.22150.30.5甲：图 1 泡茶系 统 工程 备选 方案工序 图4. 方案分析与比较甲方案总时间 =1+0.5+0.3+15+2+2.2=21乙方案总时间 =1+1+1+0.5+0.3+15+2.2=21丙方案总时间 =1+0.5+(0.3+15)+2.2=19分析结果：丙方案最节约时间。方案建议：丙引例： 泡茶问题泡茶工程经验总结几大步骤：确定问题目标分析约束条件分析可能方案整理方案分析及比较决策建议方案实施系统原理： 最优化、统筹、模型（或工序图）法引例： 泡茶问题第二章 系统工程方法论q第一节 系统工程的基本工作过程第三 节 创 新思 维 和方案 创 造技 术q第二节第二节 系统分析原理系统分析原理第四 节 系 统 工程方法 论 的新 发 展第一节 系统工程的基本工作过程q 一、霍尔三维结构q 二、切克兰德方法论q 三、两种方法论的比较本章目录本章目录一、霍尔三维结构q 霍尔三维结构是由美国 A.D.霍尔（ A.D.Hall）等人在大量工程实践的基础上，于 1969年提出的。q 霍尔三维结构集中体现了系统工程方法的系统化、综合化、最优化、程序化和标准化等特点，是系统工程方法论的重要基础内容。 q “ 硬 ” 系统方法论时间维逻辑维专业维艺术社会科学管理法律商业建筑医学工程实施计划决策最优化模型化系统综合系统分析摆明问题霍耳三维结构 规划阶段设计阶段研制阶段生产阶段安装阶段运行阶段更新阶段一、霍尔三维结构一、霍尔三维结构规划阶段规划阶段设计阶段设计阶段分析阶段分析阶段运筹阶段运筹阶段实施阶段实施阶段运行阶段运行阶段更新阶段更新阶段摆明问题摆明问题 系统设计系统设计 系统综合系统综合 模型化模型化 最优化最优化 决策决策 实施计划实施计划时间（阶段）维时间（阶段）维逻辑维逻辑维知识维知识维运筹学运筹学控制论控制论社会科学社会科学工程技术工程技术本章目录本章目录本节目录本节目录强调明确目标强调明确目标核心内容是最优化核心内容是最优化工程系统问题工程系统问题定量分析定量分析整体性整体性技术应用综合性技术应用综合性组织管理科学性组织管理科学性问题导向性问题导向性时间维1. 规划阶段2. 设计阶段3. 分析或研制阶段4. 运筹或生产阶段5. 系统实施或 “安装 ”阶段6. 运行阶段7. 更新阶段以三峡工程作为案例： 1919年孙中山 建国方略 ：利用三峡的水利资源发电 1946年 萨凡奇计划 50年代初期林一山为首的长江流域规划办公室第一阶段：第一阶段：第二阶段：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；坝址设在南津关第三阶段：第三阶段： 1958年到年到 1993年年 10月月实施系统工程：（生产安装）之前技术性很强，工作量最大阶段。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。第四阶段：第四阶段：根据系统研制阶段所提出的方案和生产计划，生产出系统的零部件和所有的设备和装置；提出系统的安装计划。完成大坝以及全部水工结构的建筑，船闸、厂房的 建设，水轮发电机组、输变电设备、中央控制台、配电室以及其他各种机电设备的制造；提出未来的安装计划；安置库区移民。第五、六阶段：安装、运行、更新。第五、六阶段：安装、运行、更新。逻辑维为了合理地作出并实施最佳决策，系统分析的每一个工作阶段上都必须遵循某种合理的思维方式，在这种思维方式中包含有七个必要的思维步骤或程序：1. 明确问题； 2、系统分析； 3、系统综合；4、模型化； 5、方案优化； 6、作出决策； 7、实施计划1. 案例：工程项目的伙伴选择q 霍尔三维结构 强调明确目标 ， 核心内容是最优化，并认为实现问题基本上都可归纳成工程系统问题，应用定量分析手段，求得最优解。q 该方法论具有研究方法上的 整体性（三维） 、 技术应用上的综合性（知识维） 、 组织管理上的科学性（时间维与逻辑维） 和系统工程工作的 问题导向性 （逻辑维）等突出特点。q 一维是服务过程维 ， 包括服务策划、服务准备和服务提供三大服务过程；q 一维是质量管理维 ， 包括管理职责、资源管理、产品（服务）实现和测量分析与改进四大管理过程；q 一维是服务体系维 ， 包括服务体系 12个子体系。实例：以霍尔理论，构建奥运会服务质量管理体系结构 q 奥运会服务质量管理体系呈三维矩阵结构模式。在此三维结构中，服务过程维是各个服务子体系的主体运行过程，每一个服务子体系应围绕主体过程的各个阶段实施过程方法模式，按照 ISO9000标准的质量管理体系要求，建立奥运会质量管理体系。一、霍尔三维结构q举例：基于霍尔三维结构的 BOT项目研究 BOT是指政府让私营机构或非公共机构及外商对传统上由政府公共部门专营的基础设施建设项进行融资、设计、建造、经营、维护和管理，在指定年限（特许期）后将项目无偿移交给项目东道国政府。 自 1 984年建设一运营一移交（ BuildOperateTransfer， BOT）项目模式问世以来，在发达国家和发展中国家，应用该模式建设火电厂、污水处理厂、收费公路、海底隧道、医院及学校等项目获得了巨大的成功。本章目录本章目录本节目录本节目录一、霍尔三维结构BOT项目霍尔三维结构模型项目立项、招投标和组建项目公司项目决策分析、融资