系統(tǒng)工程方法論課件

第三章系統(tǒng)工程方法論3．1系統(tǒng)工程的方法論框架3．2闡明問題階段3．3謀劃備選方案3．4建模和預計后果3．5預測未來環(huán)境3．6評比備選方案3．7系統(tǒng)工程分析報告第三章系統(tǒng)工程方法論3．1系統(tǒng)工程的方法論框架13．1系統(tǒng)工程的方法論框架五個環(huán)節(jié)，兩個注意：反復和交流3．1系統(tǒng)工程的方法論框架五個環(huán)節(jié)，兩個注意：反復和交流23．2闡明問題階段一、阿科夫——亂題（messes）二、“硬問題”：能夠清楚的闡明目標、邊界和約束的問題，求解過程是找到最有效的達到目標的手段。 “軟問題”：目標、邊界和約束的問題不清楚，有些變量無法分析。 系統(tǒng)思考的發(fā)展最重要的體現(xiàn)在問題闡明階段，如基本假設表面化與檢驗、交互式規(guī)劃，以及后現(xiàn)代系統(tǒng)思考?！断到y(tǒng)思考——適于管理者的創(chuàng)造性整體論》（Jackson杰克遜）3．2闡明問題階段一、阿科夫——亂題（messes）3問題的情景與系統(tǒng)方法：硬系統(tǒng)思考（系統(tǒng)分析）解放系統(tǒng)思想系統(tǒng)動力學組織控制論復雜性理論后現(xiàn)代系統(tǒng)思想（鼓勵多樣化）參與者系統(tǒng)單元的多元的強制的簡單復雜軟系統(tǒng)方法問題的情景與系統(tǒng)方法：硬系統(tǒng)思考解放系統(tǒng)思想系統(tǒng)動力學后現(xiàn)代4三、 決策者：感覺到現(xiàn)狀不滿意，或對未來擔憂，并委托專業(yè)人員尋求解決。

提出問題者：也可能不是決策者。如：政協(xié)委員。

委托人：接受決策者的旨意，委托他人從事某項系統(tǒng)分析工作，起到?jīng)Q策者和系統(tǒng)工程人員之間的中間人作用。如：國家社科基金委。

系統(tǒng)工程（分析）人員：專業(yè)人員，不涉及自身利益，尋求并提出解決問題的方案。三、 決策者：感覺到現(xiàn)狀不滿意，或對未來擔憂，并委托專業(yè)人員5四、闡明問題階段工作內容： 本身就是一個小規(guī)模的系統(tǒng)工程，要在某種程度上研究目標結構、價值觀念、約束條件、備選方案、后果及相關人員的反應。1、問題剖析包括兩部分：問題性質和問題條件。（5W1H：What,Why,When,Where,Who,How） 檢視 利益相關者四、闡明問題階段工作內容：62、階段結果報告 包括：問題的由來和背景；重要性；可能采取行動的組織和個人；利益相關者的組織和人員；目標、評價指標、約束條件、備選方案的初步描述、建議等、1）目標：應幫助決策者達到真正的目標并找出適當?shù)耐緩?/p>

2、階段結果報告72）評價指標 衡量決策者對方案后果的滿意程度，需要確定一組指標。 也是綜合評價的基礎。 盡量量化，如醫(yī)療狀況，用嬰兒死亡率、預期壽命做指標。 輸入不宜做指標，垃圾清理系統(tǒng)的用戶繳納的清潔費。2）評價指標83）約束條件 約束條件是對備選方案、后果和目標的限制。 資源、技術、環(huán)境、時間、法律、制度3）約束條件93．3謀劃備選方案1）特點——創(chuàng)造性，良好的方案是良好的系統(tǒng)分析的基礎。

都江堰

都江堰，秦太守李冰父子，“魚嘴”分水工程，“飛沙堰”分洪排沙工程，“寶瓶口”引水工程，120個附屬渠堰。3．3謀劃備選方案1）特點——創(chuàng)造性，良好的方案是良好的系10丁渭智修皇宮宋代符詳年間，皇宮中發(fā)生火災，要進行皇宮修復工程。當時需要解決“取土”、“外地材料的運送”、“被燒壞皇宮的瓦礫處理”等三大問題。主管該工程的是大臣丁渭。他便在皇宮前的大街上挖溝取土，免去到很遠的地方取土；很快，路就挖成了大溝，又讓汴河決口，將水引進壕溝。于是各地運來的竹木都被編成筏子，連同船運來的各種材料，都通過這條水路運進來?；蕦m修復后，他又讓大家將拆下來的碎磚瓦連同火燒過的灰，都填進溝里，重新修成大路。經(jīng)過這一處理，不僅節(jié)約了大量時間，還節(jié)省了上億的經(jīng)費。丁渭智修皇宮，就是充分把握要素之間的相生關系，使系統(tǒng)往有序和互相促進的方向發(fā)展，同時又把握了系統(tǒng)要素的相克性質，促使其向反面演化，最終達到最理想的效果。丁渭智修皇宮宋代符詳年間，皇宮中發(fā)生火災，要進行皇宮修復工程11阿拉斯加原油輸送方案的系統(tǒng)分析普拉德霍灣油田→美國本土任務：每天運送200萬桶環(huán)境：油田處于北極圈內，海灣長年處于冰封階段；陸地長年冰凍，最低氣溫達零下50C。方案優(yōu)點主要問題1：海路油船運輸4～5艘超級油輪天需破冰船引航；起終點需建造大型油庫；海上風暴影響2：陸路帶加溫系統(tǒng)油管輸送利用成熟的管道輸油技術沿途設加溫站；管理、運輸和供給燃料；一半管道需底架支撐和保溫處理阿拉斯加原油輸送方案的系統(tǒng)分析方案優(yōu)點主要問題1：海路油船運12總結：1不安全，費用大，無保證；2安全，供油穩(wěn)定，費用高決策人員處理策略：暫時把方案2作為參考方案作進一步細致研究，為規(guī)劃做準備；同時繼續(xù)播出經(jīng)費，邀請系統(tǒng)分析人員提出競爭新方案。競爭方案3：原油中加入海水，用普通輸油管道運輸原理：類似制作汽車防凍液，含10％～20％NaCl的海水＋原油＝低溫下乳狀液原油，能暢流優(yōu)點：安全，供油穩(wěn)定，節(jié)省費用缺點：需運輸無用海水競爭方案4：天然氣轉換為甲醇＋原油＝低熔點原油，增加流動性原理：埋在地下的石油原來是油、氣合一的熔點很低，經(jīng)漫長年代，油氣才逐漸分離優(yōu)點：普通管道可同時輸送原油和天然氣，僅管道鋪設費就節(jié)省近60億美元，比方案3省一半總結：1不安全，費用大，無保證；2安全，供油穩(wěn)定，費用高132）原則： 避免利益沖突 忠于科學 有勇氣否定 集體智慧——頭腦風暴法2）原則：143．4建模和預計后果 建?！獜闹庇X到科學的分析。1、分析模型：分析模型通常用數(shù)學關系式表達變量之間的關系。如運籌學模型。2、仿真模型：通過一系列“偽試驗”（一般用計算機），來預測結果。 蒙特卡洛仿真 圣吉的微世界模型 物流和交通仿真3．4建模和預計后果 建模——從直覺到科學的分析。153、博弈模型 又叫對策論，在人類的互動行為中，結局依賴于兩個或更多的人們所采取的交互式的戰(zhàn)略，這些人們具有相反的動機或者最好的組合動機（mixedmotives）。 如沖突分析

3、博弈模型164、判斷模型 軟系統(tǒng)方法，會議法，Delphi法等4、判斷模型173．5預測未來環(huán)境

環(huán)境是決策人無法控制的自然、經(jīng)濟、社會和技術的未來狀態(tài)。1、離開未來實施環(huán)境去談方案后果是沒有實際意義的。系統(tǒng)工程者向決策人后果信息只能這樣表述：在某種環(huán)境下采取某種行動將會導致什么結果。2、行動方案從決策到實施有一段時間間隔，而未來狀態(tài)是不確定的，不確定是系統(tǒng)工程全過程的一個基本特點。3．5預測未來環(huán)境 環(huán)境是決策人無法控制的自然、經(jīng)濟、社會18方法情景分析法——對于每種方案都確定幾組未來實施環(huán)境的特征和條件。如對市場：好、持平、差。 一般需要給出每種情景的可能性，好：30％；持平：40％；差30％，比較方案的期望后果。模型法：考慮效率和效果。在不確定情況下，給出一個預測范圍比精確預測更有意義。靈敏度分析，如

項目投資靈敏度分析是指在你原有的分析基礎上如果投資環(huán)境發(fā)生變化例如原材料價格變化或者土地價格變化等會引起多少的最終利潤變化.要分為單項的投入變化的靈敏度和綜合的靈敏度分析,也就是說最壞的情況比如材料價格上漲并且土地價格也上漲再加上產品價格下降會引起怎樣的利潤變化.方法情景分析法——對于每種方案都確定幾組未來實施環(huán)境的特征和193．6評比備選方案對備選方案排出優(yōu)先持續(xù)。方案評價是復雜的?；驅溥x方案和情景列于同一表格或圖表，如蘭德公司在為荷蘭三角灣防洪這項巨大工程所進行的系統(tǒng)分析中，就將四種備選方案（建封閉水壩、建防風浪水壩、修堤防和維持現(xiàn)狀）在投資、經(jīng)常費用、安全、生態(tài)、漁業(yè)、運輸、旅游、國民經(jīng)濟及區(qū)域經(jīng)濟等方面的后果指標值用不同顏色標志登記在同一記分表格中，供決策者比較判斷。在很大程度上，系統(tǒng)工程是決策支持，而非直接給出決策結果，涉及價值觀和效用函數(shù)。3．6評比備選方案對備選方案排出優(yōu)先持續(xù)。方案評價是復雜的20 錢學森派系統(tǒng)工程繼承并發(fā)揚了西蒙(Simon)的決策思想。 在西蒙提出的決策模型中，其目標函數(shù)以效用函數(shù)取代價值函數(shù)，可以適應目標多樣化的要求，非物質因素（精神因素）也可用“效用”的形式表現(xiàn)；在決策方法上，以滿意性準則取代原來奉行的最優(yōu)化準則，即企業(yè)中的各級決策人，從“主觀的理性”出發(fā)，在決策中尋求的是他們自己認為“滿意的解”，而不是從“客觀的理性”出發(fā)所要來的“最優(yōu)解”。把決策人看作是“尋求滿意的人”，而不是尋求“最優(yōu)的人”，在決策中會更加符合或接近客觀實踐。 缺陷在于硬思考（較少考慮演化和自組織）和強勢者控制（較少考慮多樣化、批判和解放）。

系統(tǒng)思考，由科技獎得主捐出獎金想起孔子一則公案，中國人的系統(tǒng)觀，支教3年免費師范生政策思考，岳飛之死的系統(tǒng)思考第3章系統(tǒng)工程方法論課件213．7系統(tǒng)工程分析報告包括三部分：1、簡略報告，要點、依據(jù)、結論和行動方案的建議，提供給決策者。2、主體報告，用非技術語言描述整個分析過程，包括背景分析、問題的闡明、分析的依據(jù)和設想、方案的篩選、分析過程的關鍵問題、結論，提供給主管或實施項目的有關決策者和管理人員。3、技術報告，包括分析過程的技術內容、數(shù)學模型、計算機程序及使用說明等，提供給審查分析報告的專家閱讀。 寫作順序一般為技術報告、主體報告到簡報。 還可能需要講解材料和答辯。3．7系統(tǒng)工程分析報告包括三部分：22 本課程后續(xù)大部分內容是與本章系統(tǒng)工程分析框架有關的方法和工具，如一般的系統(tǒng)分析、高階分析與建模方法以及評價方法。 決策分析及系統(tǒng)思考的發(fā)展作為獨立部分講解。 本課程后續(xù)大部分內容是與本章系統(tǒng)工程分析框架有關的方法和23第三章系統(tǒng)工程方法論3．1系統(tǒng)工程的方法論框架3．2闡明問題階段3．3謀劃備選方案3．4建模和預計后果3．5預測未來環(huán)境3．6評比備選方案3．7系統(tǒng)工程分析報告第三章系統(tǒng)工程方法論3．1系統(tǒng)工程的方法論框架243．1系統(tǒng)工程的方法論框架五個環(huán)節(jié)，兩個注意：反復和交流3．1系統(tǒng)工程的方法論框架五個環(huán)節(jié)，兩個注意：反復和交流253．2闡明問題階段一、阿科夫——亂題（messes）二、“硬問題”：能夠清楚的闡明目標、邊界和約束的問題，求解過程是找到最有效的達到目標的手段。 “軟問題”：目標、邊界和約束的問題不清楚，有些變量無法分析。 系統(tǒng)思考的發(fā)展最重要的體現(xiàn)在問題闡明階段，如基本假設表面化與檢驗、交互式規(guī)劃，以及后現(xiàn)代系統(tǒng)思考?！断到y(tǒng)思考——適于管理者的創(chuàng)造性整體論》（Jackson杰克遜）3．2闡明問題階段一、阿科夫——亂題（messes）26問題的情景與系統(tǒng)方法：硬系統(tǒng)思考（系統(tǒng)分析）解放系統(tǒng)思想系統(tǒng)動力學組織控制論復雜性理論后現(xiàn)代系統(tǒng)思想（鼓勵多樣化）參與者系統(tǒng)單元的多元的強制的簡單復雜軟系統(tǒng)方法問題的情景與系統(tǒng)方法：硬系統(tǒng)思考解放系統(tǒng)思想系統(tǒng)動力學后現(xiàn)代27三、 決策者：感覺到現(xiàn)狀不滿意，或對未來擔憂，并委托專業(yè)人員尋求解決。

提出問題者：也可能不是決策者。如：政協(xié)委員。

委托人：接受決策者的旨意，委托他人從事某項系統(tǒng)分析工作，起到?jīng)Q策者和系統(tǒng)工程人員之間的中間人作用。如：國家社科基金委。

系統(tǒng)工程（分析）人員：專業(yè)人員，不涉及自身利益，尋求并提出解決問題的方案。三、 決策者：感覺到現(xiàn)狀不滿意，或對未來擔憂，并委托專業(yè)人員28四、闡明問題階段工作內容： 本身就是一個小規(guī)模的系統(tǒng)工程，要在某種程度上研究目標結構、價值觀念、約束條件、備選方案、后果及相關人員的反應。1、問題剖析包括兩部分：問題性質和問題條件。（5W1H：What,Why,When,Where,Who,How） 檢視 利益相關者四、闡明問題階段工作內容：292、階段結果報告 包括：問題的由來和背景；重要性；可能采取行動的組織和個人；利益相關者的組織和人員；目標、評價指標、約束條件、備選方案的初步描述、建議等、1）目標：應幫助決策者達到真正的目標并找出適當?shù)耐緩?/p>

2、階段結果報告302）評價指標 衡量決策者對方案后果的滿意程度，需要確定一組指標。 也是綜合評價的基礎。 盡量量化，如醫(yī)療狀況，用嬰兒死亡率、預期壽命做指標。 輸入不宜做指標，垃圾清理系統(tǒng)的用戶繳納的清潔費。2）評價指標313）約束條件 約束條件是對備選方案、后果和目標的限制。 資源、技術、環(huán)境、時間、法律、制度3）約束條件323．3謀劃備選方案1）特點——創(chuàng)造性，良好的方案是良好的系統(tǒng)分析的基礎。

都江堰

都江堰，秦太守李冰父子，“魚嘴”分水工程，“飛沙堰”分洪排沙工程，“寶瓶口”引水工程，120個附屬渠堰。3．3謀劃備選方案1）特點——創(chuàng)造性，良好的方案是良好的系33丁渭智修皇宮宋代符詳年間，皇宮中發(fā)生火災，要進行皇宮修復工程。當時需要解決“取土”、“外地材料的運送”、“被燒壞皇宮的瓦礫處理”等三大問題。主管該工程的是大臣丁渭。他便在皇宮前的大街上挖溝取土，免去到很遠的地方取土；很快，路就挖成了大溝，又讓汴河決口，將水引進壕溝。于是各地運來的竹木都被編成筏子，連同船運來的各種材料，都通過這條水路運進來?；蕦m修復后，他又讓大家將拆下來的碎磚瓦連同火燒過的灰，都填進溝里，重新修成大路。經(jīng)過這一處理，不僅節(jié)約了大量時間，還節(jié)省了上億的經(jīng)費。丁渭智修皇宮，就是充分把握要素之間的相生關系，使系統(tǒng)往有序和互相促進的方向發(fā)展，同時又把握了系統(tǒng)要素的相克性質，促使其向反面演化，最終達到最理想的效果。丁渭智修皇宮宋代符詳年間，皇宮中發(fā)生火災，要進行皇宮修復工程34阿拉斯加原油輸送方案的系統(tǒng)分析普拉德霍灣油田→美國本土任務：每天運送200萬桶環(huán)境：油田處于北極圈內，海灣長年處于冰封階段；陸地長年冰凍，最低氣溫達零下50C。方案優(yōu)點主要問題1：海路油船運輸4～5艘超級油輪天需破冰船引航；起終點需建造大型油庫；海上風暴影響2：陸路帶加溫系統(tǒng)油管輸送利用成熟的管道輸油技術沿途設加溫站；管理、運輸和供給燃料；一半管道需底架支撐和保溫處理阿拉斯加原油輸送方案的系統(tǒng)分析方案優(yōu)點主要問題1：海路油船運35總結：1不安全，費用大，無保證；2安全，供油穩(wěn)定，費用高決策人員處理策略：暫時把方案2作為參考方案作進一步細致研究，為規(guī)劃做準備；同時繼續(xù)播出經(jīng)費，邀請系統(tǒng)分析人員提出競爭新方案。競爭方案3：原油中加入海水，用普通輸油管道運輸原理：類似制作汽車防凍液，含10％～20％NaCl的海水＋原油＝低溫下乳狀液原油，能暢流優(yōu)點：安全，供油穩(wěn)定，節(jié)省費用缺點：需運輸無用海水競爭方案4：天然氣轉換為甲醇＋原油＝低熔點原油，增加流動性原理：埋在地下的石油原來是油、氣合一的熔點很低，經(jīng)漫長年代，油氣才逐漸分離優(yōu)點：普通管道可同時輸送原油和天然氣，僅管道鋪設費就節(jié)省近60億美元，比方案3省一半總結：1不安全，費用大，無保證；2安全，供油穩(wěn)定，費用高362）原則： 避免利益沖突 忠于科學 有勇氣否定 集體智慧——頭腦風暴法2）原則：373．4建模和預計后果 建模——從直覺到科學的分析。1、分析模型：分析模型通常用數(shù)學關系式表達變量之間的關系。如運籌學模型。2、仿真模型：通過一系列“偽試驗”（一般用計算機），來預測結果。 蒙特卡洛仿真 圣吉的微世界模型 物流和交通仿真3．4建模和預計后果 建?！獜闹庇X到科學的分析。383、博弈模型 又叫對策論，在人類的互動行為中，結局依賴于兩個或更多的人們所采取的交互式的戰(zhàn)略，這些人們具有相反的動機或者最好的組合動機（mixedmotives）。 如沖突分析

3、博弈模型394、判斷模型 軟系統(tǒng)方法，會議法，Delphi法等4、判斷模型403．5預測未來環(huán)境

環(huán)境是決策人無法控制的自然、經(jīng)濟、社會和技術的未來狀態(tài)。1、離開未來實施環(huán)境去談方案后果是沒有實際意義的。系統(tǒng)工程者向決策人后果信息只能這樣表述：在某種環(huán)境下采取某種行動將會導致什么結果。2、行動方案從決策到實施有一段時間間隔，而未來狀態(tài)是不確定的，不確定是系統(tǒng)工程全過程的一個基本特點。3．5預測未來環(huán)境 環(huán)境是決策人無法控制的自然、經(jīng)濟、社會41方法情景分析法——對于每種方案都確定幾組未來實施環(huán)境的特征和條件。如對市場：好、持平、差。 一般需要給出每種情景的可能性，好：30％；持平：40％；差30％，比較方案的期望后果。模型法：考慮效率和效果。在不確定情況下，給出一個預測范圍比精確預測更有意義。靈敏度分析，如

項目投資靈敏度分析是指在你原有的分析基礎上如果投資環(huán)境發(fā)生變化例如原材料價格變化或者土地價格變化等會引起多少的最終利潤變化.要分為單項的投入變化的靈敏度和綜合的靈敏度分析,也就是說最壞的情況比如材料價格上漲并且土地價格也上漲再加上產品價格下降會引起怎樣的利潤變化.方法情景分析法——對于每種方案都確定幾組未來實施環(huán)境的特征和423．6評比備選方案對備選方案排出優(yōu)先持續(xù)。方案評價是復雜的?；驅溥x方案和情景列于同一表格或圖表，如蘭德公司在為荷蘭三角灣防洪這項巨大工程所進行的系統(tǒng)分析中，就將四種備選方案（建封閉水壩、建防風浪水壩、修堤防和維持現(xiàn)狀）在投資、經(jīng)常費用、安全、生態(tài)、漁業(yè)、運輸、旅游、國民經(jīng)濟及區(qū)域經(jīng)濟等方面的后