第三章：系统工程方法论

系统工程（SystemsEngineering,SE）—现代管理的系统思维与系统分析方法西安交通大学管理学院袁治平第三章系统工程方法论第一节：系统工程基本工作过程第二节：系统分析原理与应用第三节：对系统工程方法论的新探索第三章系统工程方法论一、霍尔三维结构1.时间维(T)2.逻辑维(L)3.知识维(K)或专业维(P)第一节系统工程基本工作过程霍尔三维结构A.D.Hall,1969SE活动矩阵：T-L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二、切克兰德方法论“软系统工程方法论”问题及其环境的识别与表达建立概念模型(目标系统概念化)根底定义比较寻求改善途径选择设计实施评估三、两种方法论的比较霍尔三维结构与切克兰德方法论均为系统工程方法论，均以问题为起点，均具有相应的逻辑过程。在此基础上，两种方法论主要存在以下不同点：(1)霍尔三维结构主要以工程系统为研究对象，而切克兰德方法更适合于对社会经济和经营管理等“软”系统问题的研究。(2)前者的核心内容是优化分析，而后者的核心内容是比较学习。(3)前者更多关注定量分析方法，而后者比较强调定性或定性与定量有机结合的基本方法。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。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SA要素：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系统评价决策（分析）NYSA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。3、SA的特点及原则（1）坚持问题导向（2）以整体为目标（3）多方案模型分析和选优（4）定量分析与定性分析相结合（5）多次反复进行4、应用实例某厂外购玻壳进厂入库搬运路线的系统分析南站台玻壳库外购玻壳原运输流程：①用火车运至南站台；②用吊车将集装箱卸至南站台；③打开集装箱；④用叉车托起玻壳箱；⑤运至卡车；⑥用叉车装至卡车；⑦卡车运至玻壳库约500米；⑧叉车卸货；⑨叉车运输；⑩堆垛。化工库成品库523526工段206库油库528房图3—4玻壳供应物流流程图第三章:系统工程方法论第三节对系统工程方法论的新探索系统工程方法论一直是系统工程研究开发及应用的重要内容，近10余年来不断有所创新和发展，并日益引起大家的高度重视。以霍尔、切克兰德等方法论及系统分析方法为基础，以东方文化与西方文明等多方面的结合为重要特征，对系统工程方法论的研究与应用在国内外取得了不少新的成果，值得关注。中国科学家钱学森等针对开放复杂巨系统问题，于20世纪90年代初提出了从定性到定量的综合集成系统方法论。该方法论以对社会系统、人体系统、地理系统等三类复杂巨系统的研究实践为基础，形成一个整体，其主要特点是：(1)根据开放的复杂巨系统的复杂机制和变量众多的特点，把定性研究与定量研究有机地结合起来，从多方面的定性认识上升到定量认识；(2)按照人—机结合的特点，将专家群体(各种有关专家)、数据和各种信息与计算机技术有机结合起来；(3)由于系统的复杂性，把科学理论与经验知识结合起来，把人对客观事物的各种知识综合、集成起来，力求问题的有效解决；(4)根据系统思想，把多种学科结合起来进行研究；(5)根据复杂巨系统的层次结构，把宏观研究与微观等研究统一起来；(6)强调对知识工程及数据挖掘技术等的应用。该方法论在社会经济系统工程等领域已得到了成功应用。在中国科学家钱学森、许国志及美国华裔专家李耀滋等人的工作基础上，中国系统工程专家顾基发和英国华裔专家朱志昌于90年代中期提出了物理—事理—人理(WSR)系统方法论。物理主要涉及物质运动的机理，通常要用到自然科学知识，主要回答这个“物”是什么，它需要的是真实性；事理是做事的道理，主要解决如何去安排这些事物，通常用到管理科学方面的知识，主要回答怎样去做；人理是做人的道理，处理任何事和物都离不开人支做，以及由人来判断这些事和物是否得当，通常要用到人文社会科学的知识，主要回答应当如何。WSR作为一个统一的工作过程，可由理解领导意图、调查分析、形成目标、建立模型、协调关系、提出建议等六个步骤来构成。在应用WSR方法论时通常还需要遵循参与、综合集成、人—机结合且以人为主、迭代和学习等主要原则。WSR方法论的主要内容如表3—2所示。该方法论已在水资源管理、商业标准体系制定、商业综合自动化评价、海军武器系统评价、新疆地区可持续发展、高技术开发区评价、飞行器安全性、劳动力市场评估、科研周转金评价等系统分析问题中得到应用。20世纪90年代，日本系统科学学者提出西那雅卡那系统方法论，吸取了切克兰德等思想，针对日本文化特点形成了一种软硬结合、刚柔相济的系统方法论。中国系统工程专家提出了旋进原则方法论，强调在系统工程工作中，系统分析、系统策划、系统实施具有旋进式三角循环关系。近年来，适应世纪之交社会、经济、科技及其管理的诸多新变化，面向各种具体问题的系统工程方法论或其应用成果越来越多，并将继续朝着特色化及实用化方向发展。表3—2WSR系统方法论内容物理事理人理道理物质世界法则、规则的理论管理和做事的理论人、纪律、规范的理论对象客观物质世界组织、系统人、群体、关系、智慧着重点是什么?(功能分析)怎样做?(逻辑分析)应当怎样做?(人文分析)原则诚实、追求真理，尽可能正确协调、有效率，尽可能平滑人性、有效果，尽可能灵活需要的知识自然科学管理科学系统科学人文知识行为科学思考讨论题本章讲义1、什么是霍尔三维结构?它有何特点?2、霍尔三维结构与切克兰德方法论有何异同点?3、什么是系统分析?它与系统工程关系如何?4、系统分析的要素有哪些?各自是何含义?5、你如何正确理解系统分析的程序?6、初步系统分析有何意义?如何做好这项工作?8、请通过一实例，说明应用系统分析的原理。9、请总结近年来系统工程方法论的新发展及其特点。