系统工程第二章方法论.ppt

第二章 系统工程方法论 l教学要求：掌握系统工程中处理复杂问题的基 本思想，理解处理系统的整体、综合、层次、 价值、发展等基本观点；了解系统方法论，熟 悉系统工程的各种方法，并能运用以上方法论 说明如何去解决现实生活中相应的系统工程问 题。 2.1系统工程方法与方法论 l方法论的定义：研究、分析和处理问题 的思想、程序和基本原则叫着方法论。 l系统工程方法定义在方法论层次上的方 法和技术层次上的方法 2.1系统工程方法与方法论 l系统工程方法论指的是处理复杂系统问题的基 本观点（整体、综合、层次、优化等）和方法 论层次上各种方法的总和。 2.2霍尔方法论 1 2 3 4 5 6 AB CDEFG 逻辑维（步骤） 专业维（知识） 规划阶段 经济 管理科学 社会科学 环境科学 信息技术 工程技术 法律 计划阶段 研制阶段 生产阶段 更新阶段 安装阶段 2.2.1 HALL系统工程的的时间维 l（1）规划阶段调查研究、明确研究目标，提出自己的设想 和初步方案，制定系统工程活动的方针、政策或规划。 l（2）计划阶段根据规划阶段所提出设计思想和初步方案， 从社会、经济、技术、可行性方面进行综合分析，提出具体的计 划方案和选择一个最优方案。 l（3）研制阶段以计划为指南，组织人、财、物及各个环节 、各个部门，实现系统的试制方案，并制定生产计划。 l（4）生产阶段生产系统的构件及整个系统，并提出安装计 划。 l（5）安装阶段对系统进行安装和调，提出系统的运行计划 。 l（6）运行阶段系统按预定的目标运行服务。 l（7）更新阶段完成系统的评价，改进或以新系统代替老系 统，使系统更有效的工作，为系统进入下一个研制周期准备条件 。 以三峡工程作为案例： 第一阶段： 1919年孙中山建国方略：利用三峡的水利资源发电 1945年萨凡奇计划该“计划”的坝址在南津关上游约2000米处，最 大坝高225米，水库正常蓄水位200米高程，水电厂装机总容量 1056万千瓦，单机容量11万千瓦，设船闸通航，万吨级船队可通 达重庆，还可拦蓄洪水，估计投资935亿美元。应当说，“萨凡奇 计划”是第一个比较具体的、可以充分利用三峡水能资源的计划。 50年代初期林一山为首的长江流域规划办公室 第二阶段： 解决四个方面问题： 目标进行分解和量化； 协调目标，提出实现目标的具体的方案； 为实现方案在技术上、经济和社会方面、环境方面的保障； 根据具体方案，对工程成本费用和效益提出更加详细的计算 。 总目标：发电、防洪、供水、航运 正常蓄水位：230米、235米；坝址设在南津关 第三阶段：1958年到1993年10月 实施系统工程（生产安装）之前技术性很强，工 作量最大的阶段。需要结合大批的相关的工程技术人 员，合作完成。 提出实施该系统的详细的研制方案； 提出详细的实施（生产或施工，包括往后各阶段）计 划。 提出可供施工的蓝图，包括大坝、船闸、厂房、机电 设备、输变电工程等方面的各项研究工作以及最终拿 出可供施工和生产的图纸；按照预想的进程和可能性 ，提出包括库区移民以及工厂的搬迁安置、施工进度 、水轮发电机组、辅助设备、输变电设备的研究等， 进而提出何时完成第一期工程和第二期工程、何时全 面投产等详细的系统的实施计划。 第四阶段： 根据系统研制阶段所提出的方案和生产计划，生产出系统的零 部件和所有的设备和装置； 提出系统的安装计划。 完成大坝以及全部水工结构的建筑，船闸、厂房的建设，水轮 发电机组、输变电设备、中央控制台、配电室以及其他各种机 电设备的制造； 提出未来的安装计划； 安置库区移民。 第五、六、七阶段：安装、运行、更新。 时间上可以交叉。研制阶段可部分进行生产，生产 阶段就可部分安装，安装阶段可部分进行运行。需 寻求最佳方案，用计划协调技术（PERT）、图解评 审技术（GERT）。 主要有泥沙问题、水库引发地震问题、四川将面临更 加频繁和严重的洪水问题、环境问题和资金问题。 综合治理长江，对上游实行水利开发和水土保持。 在实践工作中，系统综合、系统分析和系统优化存 在循环，不断递进的过程，即在系统分析和系统优化 的过程中可能产生系统方案，或者对模型进行修正。 系统综 合 系统分 析 系统优 化 2.2.2 HALL系统工程方法的逻辑维 2.2.3 HALL系统工程方法的专业维 lHALL系统工程方法专业维说的是解决一个 系统工程问题，需要有相应专业知识。 l具备法律、经济、管理科学、社会科学、 环境科学、信息技术和和相应的工程技术 。 活动矩阵 1摆明问 题 2确定目 标 3系统综 合 4系统分 析 5系统评 价 6决策7实施 1规划阶段a11a12a17 2设计阶 段a21 3研制阶段a31a36 4生产阶 段 5安装阶段 6运行阶段 7更新阶段a71a71 2.3 切克兰兰德的“调查调查 学习习”模式 良结构系统：偏重工程、机理明显的物理型的硬系统，可以用 较明显的数学模型描述，有较现成的定量方法可以计算出系统 的行为和最佳结果。 切克兰德“调查学习”方法流程图 问题现状说明 弄清关联因素 建立概念模型 改善概念模型 比 较 实 施 不良结构系统：偏重社会、机理尚不清楚的生物型的软系统， 较难用数学模型描述，往往只能用半定量、半定性的方法来处 理。(专家调查法Delphi、情景分析法scenario、冲突分析法 conflict analysis) 一般的硬系统都是要创建或实施一个系统； 对于许多人类活动系统而言，并不是要创建出一个新系 统，而是要对原已存在的系统进行变革，使它从一种问 题情境变换到另一种问题情境，使它能愈来愈令人满意 。 实例分析 l硬系统实例： 汽车零部件系统构成 汽车零部件系统构成 汽车 零部 件生 产系 统工 程 汽车 零部 件网 络营 销系 统工 程 零部 件工 业组 织结 构优 化系 统工 程 汽车 零部 件研 发系 统工 程 可行 符合要求 符合要求 汽车零部件研发系统工程 提出零部件设计任务书 初步可行性分析 零部件设计 价值工程分析 不可行 不符合要求 样品试制 试验评价 鉴 定 不符合要求 批量生产 功 能 设 计 结 构 设 计 成 本 估 算 市 场 需 求 分 析 市 场 供 应 分 析 生 产 能 力 分 析 工 程 能 力 分 析 技 术 经 济 分 析 用 户 使 用 分 析 汽车零部件研发系统工程 符合要求 汽车零部件生产系统工程 生产方案决策 工艺设计 设备选择方案 生产方式设计 生产系统建设 不符合要求 可行性分析 汽车零部件生产系统工程 市 场 需 求 预 测 市 场 供 应 预 测 供求平衡分析 研发零部件试生产 用户试用 实用性分析 技 术 可 行 性 材 料 可 行 性 资 金 可 行 性 经 济 可 行 性 汽车零部件营销系统工程 汽车零部件营销系统工程 现 有 用 户 网 点 分 析 现 有 销 售 网 点 分 析 零部件营销方案 零部件市场需求 现 有 服 务 网 点 分 析 汽车零部件研发系统工程 汽车零部件生产系统工程 用 户 网 点 营 销 方 案 销 售 网 点 营 销 方 案 服 务 网 点 营 销 方 案 汽车零部件组织结构优化系统工程 不可行 可行 汽车零部件组织结构优化系统工程 组织结构评价 评价结果分析 优化目标方案 可行性研究 优化实施方案 反馈研究 系统聚类分析 组 织 结 构 现 状 分 析 组 织 结 构 评 价 模 型 软系统实例 l班级组织系统 问题情景描述 相关系统的根定义 建立概念模型 概念模型与现实系统的比较 系统更新 2.4 钱钱学森的综综合集成工程方法论论 方法论层次： (1)经验知识理论知识； (2)通过建模将定性知识与观测数据、统计资料结合； (3)人(知识工程专家系统)与计算机(电脑)结合 工程技术层次： (1)根据实际问题收集信息资料和统计数据； (2)约请相关专家分析研究，明确系统四大变量(状态、环境、控制、输出) ，确定系统建模思想； (3)建立系统数学模型(定量表示系统