系統(tǒng)工程方法論

系統(tǒng)工程方法論第1頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.1霍爾系統(tǒng)工程三維結構

霍爾三維結構是由美國學者霍爾等人于1969年提出的一種系統(tǒng)工程方法論。它的出現,為解決大型復雜系統(tǒng)的規(guī)劃、組織、管理問題提供了一種統(tǒng)一的思想方法,因而在世界各國得到了廣泛應用.

霍爾三維結構是將系統(tǒng)工程整個活動過程分為前后緊密銜接的七個階段和七個步驟,同時還考慮了為完成這些階段和步驟所需要的各種專業(yè)知識和技能.這樣,就形成了由時間維、邏輯維和知識維所組成的三維空間結構。第2頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.1霍爾系統(tǒng)工程三維結構霍爾（ArthurD.Hall）

美國通信工程師和系統(tǒng)工程專家，霍爾三維結構的創(chuàng)始人。

1924年4月13日生于美國弗吉尼亞州林奇堡。1949年獲普林斯頓大學工程學士學位，后在貝爾電話公司通信開發(fā)訓練部學習3年獲得結業(yè)證書。曾在紐沃克工學院、麻省理工學院、紐約大學和霍普金斯大學當研究生。1965年獲科學碩士學位。1968年獲科學博士學位。

他在貝爾電話公司工作了16年。在擔任寬頻帶系統(tǒng)研究部部主任期間，曾主持波導及同軸電纜脈碼調制傳輸系統(tǒng)規(guī)劃。在擔任電視工程部主任期間，主持并參加了教育電視、共用天線電視。無線電和電視廣播以及電視電話的系統(tǒng)規(guī)劃。1966年任杰羅爾德電子公司主管工程的副總裁。1968年擔任SCM公司研究、開發(fā)和系統(tǒng)工程副總裁。1970年后任A.D.霍爾公司總裁，在遠程通信方面提供咨詢服務。他是費城賓夕法尼亞大學系統(tǒng)工程兼職教授。對發(fā)展系統(tǒng)工程有重要貢獻，著有《系統(tǒng)工程方法論》。第3頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.1霍爾系統(tǒng)工程三維結構時間維邏輯維知識維規(guī)劃階段擬定方案系統(tǒng)研制生產階段安裝階段運行階段更新階段實施決策最優(yōu)化系統(tǒng)分析系統(tǒng)綜合目標選擇弄清問題管理法律工程技術…表示工作階段,即按時間排列的工作順序.1.時間維（p44）第4頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.1霍爾系統(tǒng)工程三維結構時間維邏輯維知識維規(guī)劃階段擬定方案系統(tǒng)研制生產階段安裝階段運行階段更新階段實施決策最優(yōu)化系統(tǒng)分析系統(tǒng)綜合目標選擇弄清問題管理法律工程技術…表示思維過程,即每一階段工作中應遵循的邏輯步驟.1.時間維2.邏輯維（p45）第5頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.1霍爾系統(tǒng)工程三維結構時間維邏輯維知識維規(guī)劃階段擬定方案系統(tǒng)研制生產階段安裝階段運行階段更新階段實施決策最優(yōu)化系統(tǒng)分析系統(tǒng)綜合目標選擇弄清問題3.知識維（p46）法律管理工程技術…1.時間維2.邏輯維完成各階段中各思維步驟所需要的專業(yè)知識.第6頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.1霍爾系統(tǒng)工程三維結構實施決策最優(yōu)化系統(tǒng)分析系統(tǒng)綜合目標選擇問題闡述12345671規(guī)劃2擬定方案3系統(tǒng)研制4生產5安裝6運行7更新邏輯維

時間維二維活動矩陣:調研、制定方針、政策和規(guī)劃提出具體的計劃方案

作出研制方案及生產計劃

生產出零部件，提出安裝計劃第7頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.1霍爾系統(tǒng)工程三維結構實施決策最優(yōu)化系統(tǒng)分析系統(tǒng)綜合目標選擇問題闡述12345671規(guī)劃2擬定方案3系統(tǒng)研制4生產5安裝6運行7更新邏輯維

時間維二維活動矩陣:系統(tǒng)運行，為預期用途服務.改進、取消舊系統(tǒng)，建立新系統(tǒng).安裝好系統(tǒng)，并制定運行計劃.第8頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.1霍爾系統(tǒng)工程三維結構實施決策最優(yōu)化系統(tǒng)分析系統(tǒng)綜合目標選擇問題闡述12345671規(guī)劃2擬定方案3系統(tǒng)研制4生產5安裝6運行7更新邏輯維

時間維二維活動矩陣:系統(tǒng)調查,搜集資料和數據,弄清問題日本:如何打開坤表銷路？耐用準確試銷樣式花色試銷第9頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.1霍爾系統(tǒng)工程三維結構實施決策最優(yōu)化系統(tǒng)分析系統(tǒng)綜合目標選擇問題闡述12345671規(guī)劃2擬定方案3系統(tǒng)研制4生產5安裝6運行7更新邏輯維

時間維二維活動矩陣:將系統(tǒng)目的具體化,擬定目標及評價標準.4%擊落敵機率25%↓10%擊沉商船率結論英美軍方:商船是否應裝火炮？第10頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.1霍爾系統(tǒng)工程三維結構實施決策最優(yōu)化系統(tǒng)分析系統(tǒng)綜合目標選擇問題闡述12345671規(guī)劃2擬定方案3系統(tǒng)研制4生產5安裝6運行7更新邏輯維

時間維二維活動矩陣:按照問題性質及總的功能要求,形成一組備選系統(tǒng)方案.形成模型,把備選方案與評價目標聯系起來.對系統(tǒng)分析結果比較評價,精選出最佳的方案.第11頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.1霍爾系統(tǒng)工程三維結構實施決策最優(yōu)化系統(tǒng)分析系統(tǒng)綜合目標選擇問題闡述12345671規(guī)劃2擬定方案3系統(tǒng)研制4生產5安裝6運行7更新邏輯維

時間維二維活動矩陣:根據最后選定的方案,具體加以實施.由決策者進行決策,選定一個或幾個方案試行.第12頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.1霍爾系統(tǒng)工程三維結構實施決策最優(yōu)化系統(tǒng)分析系統(tǒng)綜合目標選擇問題闡述12345671規(guī)劃2擬定方案3系統(tǒng)研制4生產5安裝6運行7更新邏輯維

時間維二維活動矩陣:a11a12a16a17a21a34a47a53a61a77第13頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月環(huán)境科學社會科學計算機科學管理科學經濟法律工程技術123456ABCDEFG明確問題選擇目標系統(tǒng)綜合系統(tǒng)分析方案優(yōu)化作出決策付諸實踐知識維時間維邏輯維規(guī)劃階段方案階段研制階段生產階段運行階段更新階段系統(tǒng)工程的霍爾三維結構以一向量(工作階段、思維過程、專業(yè)知識)表示出系統(tǒng)工程所處的任意位置，就是三維空間結構作為統(tǒng)工程方法論的本質第14頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.1霍爾系統(tǒng)工程三維結構霍爾三維結構強調明確目標,核心內容是最優(yōu)化,并認為現實問題基本上都可以歸納成結構良好的工程系統(tǒng)問題,應用定量分析手段,求得最優(yōu)解答.霍爾三維結構小結:該方法論具有研究方法上的整體性(三維)、技術應用的綜合性(知識維)、組織管理上的科學性(時間維和邏輯維)和系統(tǒng)工程工作的問題導向性(邏輯維)的突出特點.第15頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.2切克蘭德軟科學系統(tǒng)工程方法論該方法論是英國蘭卡斯特大學的切克蘭德20世紀70年代中期提出的，是對霍爾方法論的修正.切克蘭德的“調查學習”軟方法的核心不是尋求最優(yōu)化,而是“調查、比較”或者說是學習,從模型和現狀比較中,尋求改善現存系統(tǒng)的途徑.系統(tǒng)良好結構系統(tǒng)不良結構系統(tǒng)偏重工程、機理明顯的物理型硬系統(tǒng)，可定量描述。偏重社會、機理尚不清楚的生物型軟系統(tǒng)，較難定量描述。第16頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.2切克蘭德軟科學系統(tǒng)工程方法論問題現狀說明弄清關聯因素建立概念模型改善概念模型比較實施切克蘭德“調查學習”軟方法流程圖該方法的步驟可用如下流程圖表示:第17頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.2切克蘭德軟科學系統(tǒng)工程方法論問題現狀說明通過調查分析，對所研究的不良結構系統(tǒng)的現狀進行說明,以求改善。第18頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.2切克蘭德軟科學系統(tǒng)工程方法論問題現狀說明初步弄清與改善現狀有關的各種因素及其

相互關系.弄清關聯因素第19頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.2切克蘭德軟科學系統(tǒng)工程方法論問題現狀說明在不能建立數學模型時,用結構模型或語言模型描述現狀.弄清關聯因素建立概念模型第20頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.2切克蘭德軟科學系統(tǒng)工程方法論問題現狀說明隨著分析的深入和“學習”的加深,用更合適的模型和方法改進上述概念模型.弄清關聯因素建立概念模型改善概念模型第21頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.2切克蘭德軟科學系統(tǒng)工程方法論問題現狀說明將概念模型與現狀進行比較,找出符合決策者意圖而且可行的變革途徑或方案.弄清關聯因素建立概念模型改善概念模型比較第22頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.2切克蘭德軟科學系統(tǒng)工程方法論問題現狀說明實施能帶來上述變革的改革方案.弄清關聯因素建立概念模型改善概念模型比較實施第23頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.2切克蘭德軟科學系統(tǒng)工程方法論問題現狀說明弄清關聯因素建立概念模型改善概念模型比較實施切克蘭德“調查學習”軟方法流程圖第24頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.2切克蘭德軟科學系統(tǒng)工程方法論

霍爾三維結構和切克蘭德方法論均為系統(tǒng)工程方法論,均已問題為起點,具有相應的邏輯過程.在此基礎上,兩種方法論主要存在以下不同點:

兩種方法論的比較

（1）霍爾方法論主要以工程系統(tǒng)為研究對象，而切克蘭德方法更適合于對社會經濟和經營管理等“軟”系統(tǒng)問題的研究。

（2）前者的核心內容是優(yōu)化分析，而后者的核心內容是比較學習。

（3）前者更多關注定量分析方法，而后者比較強調定性或定性與定量的有機結合。第25頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.3并行工程方法學并行工程的定義

并行工程（concurrentengineering,簡稱CE)是1988年美國國家防御分析研究所（IDA—InstituteofDefenseAnalyze）提出的。是美國國防部在90年代乃至21世紀發(fā)展武裝備系統(tǒng)的基本管理模式。

(IDA的溫納)是對產品及相關過程,包括制造過程和支持過程,進行并行、一體化設計的一種系統(tǒng)化方法,這種方法力圖使產品開發(fā)者從一開始就考慮到產品全生命周期從概念形成到產品報廢的所有因素,包括質量、成本、進度和用戶需求。第26頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.3并行工程方法學

（1）強調用戶需求,并把用戶需求轉化為完整的產品要求；

1、其核心內容是：（2）強調交互作用、互相協(xié)調的并行研制過程,在產品的整個研制過程中綜合考慮其性能、可靠性、維修性、保障性和生產性;（3）建立多學科(多專業(yè))的綜合產品研制機制及計算和輔助工程環(huán)境。第27頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.3并行工程方法學

2、并行工程所體現的主要思想

(1)約束信息的并行性：設計時同時考慮產品生命周期的所有因素。

(2)功能的并行性：產品生命周期所涉及到的各功能領域,工程活動并行交叉進行。

（3)集成性：研究開發(fā)、產品設計、過程設計、制造裝配和市場的全面集成。

(4)協(xié)同性：多學科并行工程小組協(xié)同工作,即產品全生命周期中各階段不同領域技術人員全面參與。

(5)科學性：采用了迄今最為先進的開發(fā)工具、方法和技術（如全面質量管理、系統(tǒng)工程方法、質量工程方法、計算機輔助系統(tǒng)等）。第28頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.3并行工程方法學3、并行工程強調的四大要素:

（1）加速產品開發(fā)周期（2）提高產品質量（3）降低成本（4）提供優(yōu)質服務第29頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.3并行工程方法學4、并行組織管理模式

多功能小組—群體工作模式

小組成員來自產品生命周期相關的主要技術領域，他們共同負責產品從需求分析直到交付使用過程中的所有工作。

傳統(tǒng)組織管理理論中的一個基本概念是將工作劃分成各種專業(yè)化的任務，然后根據這些專業(yè)化的任務組成不同的部門。一般地有兩種類型的專業(yè)分工：

（1）以組織的等級結構為代表的垂直方向的專業(yè)化分工；（2）以部門為代表的水平方向的專業(yè)化分工。第30頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.3并行工程方法學

它要求信息高度集成化，使企業(yè)內各組織單位之間的相互關系更加緊密，以致打亂和沖破傳統(tǒng)部門之間的界限劃分。

垂直方向的集成縮短了信息傳遞途徑，而水平方向的集成能加強不同領域間的融合和合作。對組織結構的影響表現為扁平型組織結構演化的趨勢。群體工作模式，即高度協(xié)作的組織結構：

信息集成化往往會引起企業(yè)內部信息交流渠道的再構造?？赏ㄟ^組織結構重組和利用IT技術來實現。第31頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.3并行工程方法學5、并行工程在技術支承上的要求

（1）一個完整的公共數據庫,它必須集成并行設計所需要的諸方面的知識、信息和數據。（2）一個支持各方面人員并行工作、甚至異地工作的計算機網絡系統(tǒng)，可以實時、在線地在各個設計人員之間溝通信息、發(fā)現并調解沖突。（3）一套切合實際的計算機仿真模型和軟件,以便設計方案的評估、推斷產品的制造及使用過程,發(fā)現所隱藏的問題。（此問題是實施并行工程的“瓶頸”

)

第32頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.3并行工程方法學6、并行工程的實施步驟

企業(yè)實施并行工程牽涉到企業(yè)組織結構及經營的各個方面,必須按照并行工程管理技術和方法組織實施,實施步驟如下：(1)制定并行工程實施計劃(2)確定明確的開發(fā)目標;(3)并行工程培訓和基礎設施準備;(4)分析現有過程;(5)按照重組原則改進現有的過程模型;(6)實施新過程;(7)評價結果并改進.第33頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.3并行工程方法學7、并行工程的效益

（1）縮短產品投放市場的時間

(口味,汽車37個月縮短到19個月)

（2）降低成本：三個方面，將錯誤限制在設計階段;一次達到目的;設計時就慮到加工、裝配、檢驗、維修等因素,上市前的成本將會降低.

（3）提高質量：盡可能將所有質量問題消滅在設計階段,實現質量“零缺陷”,產品甚至用不著檢驗就可上市.（4）功能的實用性：在設計過程中有銷售人員和顧客參加.（5）增強市場競爭能力

第34頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.3并行工程方法學8、并行工程實施實例

（1）美國波音飛機制造公司投資40多億美元,研制波音777型噴氣客機,采用龐大的計算機網絡來支持并行設計和網絡制造.從1990年10月開始設計到1994年6月僅花了3年零2個月就試制成功,進行試飛,一次成功,即投入運營.在實物總裝后,用激光測量偏差,飛機全長63.7m,從機艙前端到后端50m,最大偏差僅為0.9mm.

（2）AT&T公司在生產計算機印刷配套產品時,由于原來的設計中未考慮生產工藝性問題,致使產品質量低下,合格率僅為5%.采用并行設計以后,利用計算機虛擬檢測,找出設計中的缺陷,使產品合格率達到90%.第35頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月§3.3并行工程方法學（4）HP公司