第3章：典型系統(tǒng)工程方法論

1第3章：典型系統(tǒng)工程方法論3.1.霍爾三維結(jié)構(gòu)體系3.2.切克蘭德模式3.3.綜合集成工程方法學(xué)（綜合集成研討廳體系）3.4.系統(tǒng)分析原理及其應(yīng)用3.5.物流系統(tǒng)優(yōu)化分析3.6創(chuàng)新思維與方案創(chuàng)造技術(shù)2問題：如果給你一個具體的任務(wù)，你會怎么做？如：1、建設(shè)一個物流配送中心2、新建一個連鎖超市門店33.1.霍爾三維結(jié)構(gòu)體系1969年，美國工程師霍爾認(rèn)為系統(tǒng)工程整個活動過程可以分為前后緊密銜接的7個階段，每個階段應(yīng)遵循一定的思維程序，需各種專業(yè)知識和技能的支持。這構(gòu)成了時間維、邏輯維和知識維的“三維空間結(jié)構(gòu)”，概括了系統(tǒng)工程的一般過程。4（一）SE基本工作過程——霍爾三維結(jié)構(gòu)

霍爾三維結(jié)構(gòu)A.D.Hall1969

知識維（K）運籌學(xué)控制論社會科學(xué)工程技術(shù)……邏輯維（L）規(guī)劃階段設(shè)計階段分析階段運籌階段實施階段運行階段更新階段時間維(T)

擺明問題

系統(tǒng)設(shè)計方案綜合模型化實施計劃

決策最優(yōu)化系統(tǒng)工程活動矩陣：T-L5(一)時間維表示系統(tǒng)從規(guī)劃到更新，從開始→結(jié)束按時間順序排列的全過程，反映了系統(tǒng)的生命周期循環(huán)過程。規(guī)劃階段：調(diào)研、明確目標(biāo)設(shè)計階段：初步確定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及各部分聯(lián)系分析階段：如何實現(xiàn)方案，作生產(chǎn)計劃運籌階段：比較分析方案，對系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化實施階段：建造系統(tǒng)運行階段：運行更新階段：評價→改進(jìn)和更新6(二)邏輯維每個階段內(nèi)所要進(jìn)行的工作內(nèi)容和遵循的思維程序。1、明確問題：收集資料(考察、測量、調(diào)研、需求分析、市場預(yù)測)

了解系統(tǒng)的環(huán)境、目的、系統(tǒng)的各組成部分及其聯(lián)系等7問題的設(shè)定：直觀經(jīng)驗方法：頭腦風(fēng)暴法預(yù)測法：德爾菲法、情景分析法、交叉影響法、時間序列法結(jié)構(gòu)模型法：解釋結(jié)構(gòu)模型法(ISM)、決策實驗室法、圖論法多變量統(tǒng)計方法：非結(jié)構(gòu)、半結(jié)構(gòu)問題，因子分析、主成分分析法其他：一般系統(tǒng)理論和模糊集理論等8德爾菲法德爾菲法也稱專家調(diào)查法，是一種采用通訊方式分別將所需解決的問題單獨發(fā)送到各個專家手中，征詢意見，然后回收匯總?cè)繉＜业囊庖?，并整理出綜合意見。隨后將該綜合意見和預(yù)測問題再分別反饋給專家，再次征詢意見，各專家依據(jù)綜合意見修改自己原有的意見，然后再匯總。這樣多次反復(fù)，逐步取得比較一致的預(yù)測結(jié)果的決策方法。德爾菲法依據(jù)系統(tǒng)的程序，采用匿名發(fā)表意見的方式，即專家之間不得互相討論，不發(fā)生橫向聯(lián)系，只能與調(diào)查人員發(fā)生關(guān)系，通過多輪次調(diào)查專家對問卷所提問題的看法，經(jīng)過反復(fù)征詢、歸納、修改，最后匯總成專家基本一致的看法，作為預(yù)測的結(jié)果。這種方法具有廣泛的代表性，較為可靠。9情景分析法情景分析法又稱腳本法或者前景描述法，是假定某種現(xiàn)象或某種趨勢將持續(xù)到未來的前提下，對預(yù)測對象可能出現(xiàn)的情況或引起的后果作出預(yù)測的方法。通常用來對預(yù)測對象的未來發(fā)展作出種種設(shè)想或預(yù)計，是一種直觀的定性預(yù)測方法。10交叉影響法交叉影響法,也即交叉概率法，是美國于上世紀(jì)60年代，在德爾菲法和主觀概率法基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的預(yù)測方法。這種方法是主觀估計每種新事物在未來出現(xiàn)的概率，以及新事物之間相互影響的概率，對事物發(fā)展前景進(jìn)行預(yù)測的方法。時間序列預(yù)測法時間序列預(yù)測法是一種歷史資料延伸預(yù)測，也稱歷史引伸預(yù)測法。是以時間數(shù)列所能反映的社會經(jīng)濟現(xiàn)象的發(fā)展過程和規(guī)律性，進(jìn)行引伸外推，預(yù)測其發(fā)展趨勢的方法。11結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化決策1)．結(jié)構(gòu)化決策問題相對比較簡單、直接，其決策過程和決策方法有固定的規(guī)律可以遵循，能用明確的語言和模型加以描述，并可依據(jù)一定的通用模型和決策規(guī)則實現(xiàn)其決策過程的基本自動化。早期的多數(shù)管理信息系統(tǒng)，能夠求解這類問題，例如，應(yīng)用運籌學(xué)方法等求解資源優(yōu)化問題。如：飼料配方、生產(chǎn)計劃、調(diào)度等2)．非結(jié)構(gòu)化決策問題是指那些決策過程復(fù)雜，其決策過程和決策方法沒有固定的規(guī)律可以遵循，沒有固定的決策規(guī)則和通用模型可依，決策者的主觀行為(學(xué)識、經(jīng)驗、直覺、判斷力、洞察力、個人偏好和決策風(fēng)格等)對各階段的決策效果有相當(dāng)影響。往往是決策者根據(jù)掌握的情況和數(shù)據(jù)臨時做出決定。如：聘用人員，為雜志選封面3)．半結(jié)構(gòu)化決策問題介于上述兩者之間，其決策過程和決策方法有一定規(guī)律可以遵循，但又不能完全確定，即有所了解但不全面，有所分析但不確切，有所估計但不確定。這樣的決策問題一般可適當(dāng)建立模型，但無法確定最優(yōu)方案。如：開發(fā)市場，經(jīng)費預(yù)算；122、選擇目標(biāo)：提出目標(biāo)，制定準(zhǔn)則(標(biāo)準(zhǔn))選擇目標(biāo)過程一般使用價值體系方法：效用理論費用—效益分析：經(jīng)濟系統(tǒng)風(fēng)險估計價值工程3、系統(tǒng)綜合：方案策略，對每種方案進(jìn)行說明4、系統(tǒng)分析：系統(tǒng)地比較分析各方案→建?！嬎慊蚍抡?3系統(tǒng)分析主要內(nèi)容：系統(tǒng)變量的選擇：狀態(tài)變量、決策變量(內(nèi)生、外生)

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

可靠性工程5.方案優(yōu)化：選出待選方案集，交決策部門最優(yōu)化：單目標(biāo)、多目標(biāo)優(yōu)化：約束條件，最優(yōu)解、滿意解線性規(guī)劃、動態(tài)規(guī)劃、非線性規(guī)劃、大系統(tǒng)理論、組合優(yōu)化等6.作出決策：不能十全十美，要考慮人、社會各種因素7.付諸實施：企業(yè)：生產(chǎn)計劃開發(fā)項目：CPM、PERT14(三)知識維知識維是指在完成上述各種步驟所需要的各種專業(yè)知識和管理知識，包括科學(xué)學(xué)、基礎(chǔ)科學(xué)、工程技術(shù)、環(huán)境科學(xué)、計算機技術(shù)、數(shù)學(xué)、經(jīng)濟學(xué)、法律、管理科學(xué)和其它相關(guān)社會科學(xué)等。1516霍爾三維結(jié)構(gòu)適用于以研制“硬件系統(tǒng)”為目標(biāo)的自然科學(xué)、工程技術(shù)等“硬科學(xué)”領(lǐng)域，故有人稱霍爾三維結(jié)構(gòu)為“硬科學(xué)”的系統(tǒng)工程方法論。不適用于以建立和管理“軟系統(tǒng)”為目的的社會科學(xué)、管理科學(xué)等科學(xué)領(lǐng)域。問題：

如果你的老板對公司運行不是很滿意，要你提出提高運行效益的方案，你怎么做？173.2.切克蘭德模式

英國學(xué)者切克蘭德把OR、SE、SA和SD所使用的方法論叫硬系統(tǒng)方法論，并在1981年自己提出一種軟系統(tǒng)方法(SSM)——“調(diào)查學(xué)習(xí)”法。18切克蘭德的調(diào)查學(xué)習(xí)法用概念模型代替數(shù)學(xué)模型，使思路更為開闊；用可行滿意解代替最優(yōu)解是價值觀方面的重要變化。良結(jié)構(gòu)系統(tǒng)：指偏重工程問題、機理明顯的物理型的硬系統(tǒng)

不良結(jié)構(gòu)系統(tǒng)：指偏重社會問題、機理尚不清楚的心理和事理型的軟系統(tǒng)核心不是尋求“最優(yōu)化”，而是“調(diào)查、比較”或者說是“學(xué)習(xí)”，從模型和現(xiàn)狀比較中，學(xué)習(xí)改善現(xiàn)存系統(tǒng)的途徑，是有很明顯的反饋調(diào)節(jié)思想。（不知道什么是最優(yōu)，而是要做到“更好”）19弄清關(guān)聯(lián)因素問題現(xiàn)狀說明建立概念模型改善概念模型比較實施圖3.2切克蘭德的“調(diào)查學(xué)習(xí)”方法流程圖20應(yīng)用——企業(yè)管理系統(tǒng)工程活動矩陣（框架——H；內(nèi)容——C）

問題現(xiàn)狀說明關(guān)聯(lián)要素分析方向目標(biāo)及指標(biāo)設(shè)計

對象系統(tǒng)的再認(rèn)識變革途徑探索比較、分析、權(quán)衡、評價組織行為分析實施與改進(jìn)1.企業(yè)診斷與環(huán)境分析

2.企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略與規(guī)劃

3.產(chǎn)品研究與開發(fā)管理

4.企業(yè)經(jīng)營決策與計劃

5.生產(chǎn)要素的準(zhǔn)備及投入管理

6.生產(chǎn)過程的組織與控制

7.銷售服務(wù)與資金回收管理

8.企業(yè)管理系統(tǒng)更新和企業(yè)經(jīng)營環(huán)境改善

工作過程活動項目邏輯步驟213.3.綜合集成工程方法學(xué)（綜合集成研討廳體系）1.綜合集成方法論的產(chǎn)生

80年代初，錢學(xué)森提出處理復(fù)雜行為系統(tǒng)的定量方法學(xué)。80年代末，錢學(xué)森提出處理開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)的方法論是“從定性到定量綜合集成方法”。1992年，錢學(xué)森提出從定性到定量綜合集成研討廳體系。222.綜合集成研討廳體系的框架與特點

由三部分組成：機器體系、專家體系和知識體系。命題專家體系社會認(rèn)識客觀世界知識體系社會實踐機器體系結(jié)果改造世界認(rèn)識世界圖3.3研討廳框圖23分析作戰(zhàn)訓(xùn)練中心演習(xí)研制與試驗分布交互仿真次研討廳低層次研討廳高層次研討廳分析圖3.4研討廳體系一例24這套方法論是從整體上研究和解決復(fù)雜巨系統(tǒng)問題的方法，采取人機結(jié)合以人為主的思維方法和研究方式，對不同層次、不同領(lǐng)域的信息和知識進(jìn)行綜合集成，達(dá)到對整體的定性定量認(rèn)識。按照我國傳統(tǒng)說法，把一個復(fù)雜事物的各個方面綜合起來，達(dá)到對整體的認(rèn)識，稱之為“集大成”的智慧，所以錢學(xué)森把這個方法稱為“大成智慧工程”。25在綜合集成研討廳體系這個概念中，綜合集成是方法特征，研討廳體系是組織形式。綜合集成方法指出了解決復(fù)雜開放巨系統(tǒng)和復(fù)雜性問題的過程性以及過程的方向性和反復(fù)性。綜合集成研討廳體系本身是個開放的、動態(tài)的體系，也是個不斷發(fā)展和進(jìn)化的體系。26應(yīng)用綜合集成方法(包括綜合集成研討廳體系)必須有總體設(shè)計部這樣的實體機構(gòu)?！拔覀儼烟幚黹_放的復(fù)雜巨系統(tǒng)的方法定名為從定性到定量綜合集成方法，把應(yīng)用這個方法的集體稱為總體設(shè)計部。”綜合集成研討廳是研究開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)的方法論，那么總體設(shè)計部是實現(xiàn)這個方法論所必須的體制和機制。

3.總體設(shè)計部思想273.4.系統(tǒng)分析原理及其應(yīng)用

1、系統(tǒng)分析概念

定義：系統(tǒng)分析（SA）是在對系統(tǒng)問題現(xiàn)狀及目標(biāo)充分挖掘的基礎(chǔ)上，運用建模及預(yù)測、優(yōu)化、仿真、評價等方法，對系統(tǒng)的有關(guān)方面進(jìn)行定性與定量相結(jié)合的分析，為決策者選擇滿意的系統(tǒng)方案提供決策依據(jù)的分析研究過程。SA是SE的核心內(nèi)容、分析過程和基本方法。28物流系統(tǒng)分析將系統(tǒng)分析的方法運用于物流系統(tǒng)，即物流系統(tǒng)分析。定義：物流系統(tǒng)分析即：綜合運用科學(xué)的分析方法和工具，對物流系統(tǒng)的目的、功能、環(huán)境、費用和效益進(jìn)行充分的調(diào)研、收集、比較、分析和數(shù)據(jù)處理，建立若干替代方案和模型，對各種方案和模型進(jìn)行比較和分析，尋求使物流系統(tǒng)整體效益最佳和有限資源配備最佳的方案，為決策者最后決策提供科學(xué)依據(jù)和信息。物流系統(tǒng)分析的基本思路與系統(tǒng)分析的思路類似，只是其分析的對象做了限制，只針對物流系統(tǒng)。29物流系統(tǒng)分析的適用范圍制定經(jīng)濟發(fā)展計劃。（規(guī)劃理論，方案優(yōu)化）重大物流工程項目的組織管理。（網(wǎng)絡(luò)分析理論，保質(zhì)保量如期完成）廠址選擇和建廠規(guī)劃。（從技術(shù)上先進(jìn)、經(jīng)濟上合理、建設(shè)上可行幾個方面，選擇最佳建設(shè)方案。新產(chǎn)品開發(fā)。（價值分析，確定該產(chǎn)品最適宜的性能、結(jié)構(gòu)、用料和價格）資金成果管理。（預(yù)算控制，成本盈虧分析，采用經(jīng)濟合理的措施或方案）組織企業(yè)的生產(chǎn)布局和生產(chǎn)線。（對人員和各種生產(chǎn)設(shè)施進(jìn)行最佳的分配和安排）編制生產(chǎn)作業(yè)計劃。（投入產(chǎn)出分析法，庫存控制等，實現(xiàn)準(zhǔn)時生產(chǎn)和均衡生產(chǎn)）物流系統(tǒng)分析在解決上述問題時是非常有效的，一般而論，越是重大而復(fù)雜的問題，運用物流系統(tǒng)分析，效果就越明顯。30系統(tǒng)分析中的邏輯5W1H(What/Why/Who/Where/When/How)讓你負(fù)責(zé)開發(fā)一套物流（倉庫、配送中心）管理軟件你應(yīng)該怎么做？312、系統(tǒng)分析的準(zhǔn)則

外部環(huán)境與內(nèi)部條件相結(jié)合當(dāng)前利益與長遠(yuǎn)利益相結(jié)合整體效益與局部效益相結(jié)合定性分析與定量分析相統(tǒng)一讓你負(fù)責(zé)開發(fā)一套物流（倉庫、配送中心）管理軟件你應(yīng)該怎么做？323、系統(tǒng)分析基本要素①目標(biāo)②可行方案③模型(結(jié)構(gòu)、數(shù)學(xué)、仿真)④費用⑤效果⑥評價33否問題的形成1確定問題的范圍2明確構(gòu)成因素之間的相互依存關(guān)系3了解環(huán)境狀況和約束條件明確目標(biāo)1明確目標(biāo)2采用手段能否實施繼續(xù)進(jìn)行分析工作是圖3.5確定目標(biāo)工作圖34模型的分類35(－)費用效果(＋)探索評價模型A4A3A5A1A2目標(biāo)A1A