第3章：典型系统工程方法论

1第3章：典型系统工程方法论3.1.霍尔三维结构体系3.2.切克兰德模式3.3.综合集成工程方法学（综合集成研讨厅体系）3.4.系统分析原理及其应用3.5.物流系统优化分析3.6创新思维与方案创造技术2问题：如果给你一个具体的任务，你会怎么做？如：1、建设一个物流配送中心2、新建一个连锁超市门店33.1.霍尔三维结构体系1969年，美国工程师霍尔认为系统工程整个活动过程可以分为前后紧密衔接的7个阶段，每个阶段应遵循一定的思维程序，需各种专业知识和技能的支持。这构成了时间维、逻辑维和知识维的“三维空间结构”，概括了系统工程的一般过程。4（一）SE基本工作过程——霍尔三维结构

霍尔三维结构A.D.Hall1969

知识维（K）运筹学控制论社会科学工程技术……逻辑维（L）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时间维(T)

摆明问题

系统设计方案综合模型化实施计划

决策最优化系统工程活动矩阵：T-L5(一)时间维表示系统从规划到更新，从开始→结束按时间顺序排列的全过程，反映了系统的生命周期循环过程。规划阶段：调研、明确目标设计阶段：初步确定系统结构及各部分联系分析阶段：如何实现方案，作生产计划运筹阶段：比较分析方案，对系统进行优化实施阶段：建造系统运行阶段：运行更新阶段：评价→改进和更新6(二)逻辑维每个阶段内所要进行的工作内容和遵循的思维程序。1、明确问题：收集资料(考察、测量、调研、需求分析、市场预测)

了解系统的环境、目的、系统的各组成部分及其联系等7问题的设定：直观经验方法：头脑风暴法预测法：德尔菲法、情景分析法、交叉影响法、时间序列法结构模型法：解释结构模型法(ISM)、决策实验室法、图论法多变量统计方法：非结构、半结构问题，因子分析、主成分分析法其他：一般系统理论和模糊集理论等8德尔菲法德尔菲法也称专家调查法，是一种采用通讯方式分别将所需解决的问题单独发送到各个专家手中，征询意见，然后回收汇总全部专家的意见，并整理出综合意见。随后将该综合意见和预测问题再分别反馈给专家，再次征询意见，各专家依据综合意见修改自己原有的意见，然后再汇总。这样多次反复，逐步取得比较一致的预测结果的决策方法。德尔菲法依据系统的程序，采用匿名发表意见的方式，即专家之间不得互相讨论，不发生横向联系，只能与调查人员发生关系，通过多轮次调查专家对问卷所提问题的看法，经过反复征询、归纳、修改，最后汇总成专家基本一致的看法，作为预测的结果。这种方法具有广泛的代表性，较为可靠。9情景分析法情景分析法又称脚本法或者前景描述法，是假定某种现象或某种趋势将持续到未来的前提下，对预测对象可能出现的情况或引起的后果作出预测的方法。通常用来对预测对象的未来发展作出种种设想或预计，是一种直观的定性预测方法。10交叉影响法交叉影响法,也即交叉概率法，是美国于上世纪60年代，在德尔菲法和主观概率法基础上发展起来的一种新的预测方法。这种方法是主观估计每种新事物在未来出现的概率，以及新事物之间相互影响的概率，对事物发展前景进行预测的方法。时间序列预测法时间序列预测法是一种历史资料延伸预测，也称历史引伸预测法。是以时间数列所能反映的社会经济现象的发展过程和规律性，进行引伸外推，预测其发展趋势的方法。11结构化、非结构化、半结构化决策1)．结构化决策问题相对比较简单、直接，其决策过程和决策方法有固定的规律可以遵循，能用明确的语言和模型加以描述，并可依据一定的通用模型和决策规则实现其决策过程的基本自动化。早期的多数管理信息系统，能够求解这类问题，例如，应用运筹学方法等求解资源优化问题。如：饲料配方、生产计划、调度等2)．非结构化决策问题是指那些决策过程复杂，其决策过程和决策方法没有固定的规律可以遵循，没有固定的决策规则和通用模型可依，决策者的主观行为(学识、经验、直觉、判断力、洞察力、个人偏好和决策风格等)对各阶段的决策效果有相当影响。往往是决策者根据掌握的情况和数据临时做出决定。如：聘用人员，为杂志选封面3)．半结构化决策问题介于上述两者之间，其决策过程和决策方法有一定规律可以遵循，但又不能完全确定，即有所了解但不全面，有所分析但不确切，有所估计但不确定。这样的决策问题一般可适当建立模型，但无法确定最优方案。如：开发市场，经费预算；122、选择目标：提出目标，制定准则(标准)选择目标过程一般使用价值体系方法：效用理论费用—效益分析：经济系统风险估计价值工程3、系统综合：方案策略，对每种方案进行说明4、系统分析：系统地比较分析各方案→建模→计算或仿真13系统分析主要内容：系统变量的选择：状态变量、决策变量(内生、外生)

建模和仿真：GPSS（General-purposeSystemsSimulator）、SD

可靠性工程5.方案优化：选出待选方案集，交决策部门最优化：单目标、多目标优化：约束条件，最优解、满意解线性规划、动态规划、非线性规划、大系统理论、组合优化等6.作出决策：不能十全十美，要考虑人、社会各种因素7.付诸实施：企业：生产计划开发项目：CPM、PERT14(三)知识维知识维是指在完成上述各种步骤所需要的各种专业知识和管理知识，包括科学学、基础科学、工程技术、环境科学、计算机技术、数学、经济学、法律、管理科学和其它相关社会科学等。1516霍尔三维结构适用于以研制“硬件系统”为目标的自然科学、工程技术等“硬科学”领域，故有人称霍尔三维结构为“硬科学”的系统工程方法论。不适用于以建立和管理“软系统”为目的的社会科学、管理科学等科学领域。问题：

如果你的老板对公司运行不是很满意，要你提出提高运行效益的方案，你怎么做？173.2.切克兰德模式

英国学者切克兰德把OR、SE、SA和SD所使用的方法论叫硬系统方法论，并在1981年自己提出一种软系统方法(SSM)——“调查学习”法。18切克兰德的调查学习法用概念模型代替数学模型，使思路更为开阔；用可行满意解代替最优解是价值观方面的重要变化。良结构系统：指偏重工程问题、机理明显的物理型的硬系统

不良结构系统：指偏重社会问题、机理尚不清楚的心理和事理型的软系统核心不是寻求“最优化”，而是“调查、比较”或者说是“学习”，从模型和现状比较中，学习改善现存系统的途径，是有很明显的反馈调节思想。（不知道什么是最优，而是要做到“更好”）19弄清关联因素问题现状说明建立概念模型改善概念模型比较实施图3.2切克兰德的“调查学习”方法流程图20应用——企业管理系统工程活动矩阵（框架——H；内容——C）

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

工作过程活动项目逻辑步骤213.3.综合集成工程方法学（综合集成研讨厅体系）1.综合集成方法论的产生

80年代初，钱学森提出处理复杂行为系统的定量方法学。80年代末，钱学森提出处理开放的复杂巨系统的方法论是“从定性到定量综合集成方法”。1992年，钱学森提出从定性到定量综合集成研讨厅体系。222.综合集成研讨厅体系的框架与特点

由三部分组成：机器体系、专家体系和知识体系。命题专家体系社会认识客观世界知识体系社会实践机器体系结果改造世界认识世界图3.3研讨厅框图23分析作战训练中心演习研制与试验分布交互仿真次研讨厅低层次研讨厅高层次研讨厅分析图3.4研讨厅体系一例24这套方法论是从整体上研究和解决复杂巨系统问题的方法，采取人机结合以人为主的思维方法和研究方式，对不同层次、不同领域的信息和知识进行综合集成，达到对整体的定性定量认识。按照我国传统说法，把一个复杂事物的各个方面综合起来，达到对整体的认识，称之为“集大成”的智慧，所以钱学森把这个方法称为“大成智慧工程”。25在综合集成研讨厅体系这个概念中，综合集成是方法特征，研讨厅体系是组织形式。综合集成方法指出了解决复杂开放巨系统和复杂性问题的过程性以及过程的方向性和反复性。综合集成研讨厅体系本身是个开放的、动态的体系，也是个不断发展和进化的体系。26应用综合集成方法(包括综合集成研讨厅体系)必须有总体设计部这样的实体机构。“我们把处理开放的复杂巨系统的方法定名为从定性到定量综合集成方法，把应用这个方法的集体称为总体设计部。”综合集成研讨厅是研究开放的复杂巨系统的方法论，那么总体设计部是实现这个方法论所必须的体制和机制。

3.总体设计部思想273.4.系统分析原理及其应用

1、系统分析概念

定义：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。28物流系统分析将系统分析的方法运用于物流系统，即物流系统分析。定义：物流系统分析即：综合运用科学的分析方法和工具，对物流系统的目的、功能、环境、费用和效益进行充分的调研、收集、比较、分析和数据处理，建立若干替代方案和模型，对各种方案和模型进行比较和分析，寻求使物流系统整体效益最佳和有限资源配备最佳的方案，为决策者最后决策提供科学依据和信息。物流系统分析的基本思路与系统分析的思路类似，只是其分析的对象做了限制，只针对物流系统。29物流系统分析的适用范围制定经济发展计划。（规划理论，方案优化）重大物流工程项目的组织管理。（网络分析理论，保质保量如期完成）厂址选择和建厂规划。（从技术上先进、经济上合理、建设上可行几个方面，选择最佳建设方案。新产品开发。（价值分析，确定该产品最适宜的性能、结构、用料和价格）资金成果管理。（预算控制，成本盈亏分析，采用经济合理的措施或方案）组织企业的生产布局和生产线。（对人员和各种生产设施进行最佳的分配和安排）编制生产作业计划。（投入产出分析法，库存控制等，实现准时生产和均衡生产）物流系统分析在解决上述问题时是非常有效的，一般而论，越是重大而复杂的问题，运用物流系统分析，效果就越明显。30系统分析中的逻辑5W1H(What/Why/Who/Where/When/How)让你负责开发一套物流（仓库、配送中心）管理软件你应该怎么做？312、系统分析的准则

外部环境与内部条件相结合当前利益与长远利益相结合整体效益与局部效益相结合定性分析与定量分析相统一让你负责开发一套物流（仓库、配送中心）管理软件你应该怎么做？323、系统分析基本要素①目标②可行方案③模型(结构、数学、仿真)④费用⑤效果⑥评价33否问题的形成1确定问题的范围2明确构成因素之间的相互依存关系3了解环境状况和约束条件明确目标1明确目标2采用手段能否实施继续进行分析工作是图3.5确定目标工作图34模型的分类35(－)费用效果(＋)探索评价模型A4A3A5A1A2目标A1A