系统工程及方法论.ppt

第三讲 系统工程及方法论,主讲 周春华,1、系统工程（SE）概述2、系统工程方法论,主要内容,您所了解的系统工程,领导讲话 党的建设是一项系统工程 军队建设是一项系统工程 创建和谐社会是一项系统工程 教育转型是一项系统工程,3,都江堰水利工程,外江,江内,岷江,都江堰水利工程,5,三大主体工程,120个附属渠堰工程,一套岁修养护制度,“鱼嘴”分水工程,“宝瓶口”引水工程,“飞沙堰”分洪排沙工程,体现了整体观念、优化方法，开放的、发展的系统思路。,都江堰水利工程,6,工程充分利用当地地理、地形条件和水脉、水势，乘势利导，使堤防、分水、泄洪、排沙、控流相互依存，共为体系，保证了防洪、灌溉、水运和社会用水综合效益的充分发挥。都江堰的创建，以不破坏自然资源，充分利用自然资源为人类服务为前提，变害为利，使人、地、水三者高度协调统一。,7,御 街,皇城,船舶,丁渭造宫,8,阿波罗登月计划,9,阿波罗登月计划,2万多家公司，280多所大学和研究机构，40余万多人参与，历时11年，耗资254亿美元，最终实现了将人类送上月球的梦想。,10,我们没有使用一项别人没有的技术，我们的技术是科学的组织管理。阿波罗计划总负责人莱伯博士,3.1 系统工程概述,11,一、系统工程的定义,系统工程是组织管理系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用的科学方法；SE是一门组织管理的技术。钱学森,12,SE认为虽然每个系统都是由许多不同的特殊功能部分所组成，而这些功能部分之间又存在着相互关系，但是每一个系统都是完整的整体，每一个系统都要求有一个或若干个目标。SE则是按照各个目标进行权衡，求得最优解(或满意解)的方法，并使各组成部分能够最大限度地相互适应。美国 H.Chestnut,一、系统工程的定义(续),3.1 系统工程概述,13,SE是为了更好地达到系统目标而对系统的构成要素、组织结构、信息流动和控制机制等进行分析与设计的技术。日本工业标准(JIS),一、系统工程的定义(续),3.1 系统工程概述,14,系统工程是从总体出发，合理开发、运行和革新一个大规模复杂系统所需思想、理论、方法论、方法和技术的总称，属于一门综合性的工程技术。汪应洛,一、系统工程的定义(续),3.1 系统工程概述,15,一门综合性的工程技术；以大规模复杂系统为研究对象;应用定性与定量分析相结合的方法；采用现代信息技术手段；实现系统的最优设计、最优控制、最优管理。,一、系统工程的定义(续),3.1 系统工程概述,16,整体性和系统化观点前提总体最优及平衡协调观点目的综合运用方法与技术观点手段问题导向及反馈控制观点保障,二、系统工程的特点,3.1 系统工程概述,17,系统工程不是工程实践，而是干成干好工程实践必须应用的方法、程序和技术，是一种知识体系。,二、系统工程的特点(续),系统工程是一种对所有系统都具有普遍意义的科学方法。钱学森,3.1 系统工程概述,18,三、系统工程的形成与发展,1.古代系统工程思想及实践,都江堰水利工程田忌赛马孙子兵法丁渭造宫,3.1 系统工程概述,19,2.现代系统工程形成及发展,3.1 系统工程概述,20,3.1 系统工程概述,21,中国载人航天工程由航天员系统、飞船应用系统、载人飞船系统、运载火箭系统、发射场系统、测控通信系统和着陆场系统组成。,2.现代系统工程形成及发展（续）,三、系统工程的形成与发展(续),3.1 系统工程概述,22,载人飞船系统由结构与机构、制导导航与控制、热控、环境控制与生命保障、推进、测控与通信、数据管理、电源、回收着陆、仪表与照明、应急救生、乘员、有效载荷13个分系统组成。,2.现代系统工程形成及发展（续）,三、系统工程的形成与发展(续),3.1 系统工程概述,23,社会、经济、区域规划、环境生态、能源、水资源、交通运输、农业、企业、工程项目管理、科技管理、教育、人口、军事、信息、物流,四、系统工程的应用,3.1 系统工程概述,24,SE实质上是方法论的科学。目标是通过什么样的方法可使系统达到最优，而方法论是把设想付诸实现的过程。,系 统,25,工 具：计算机、算法技 术：使用工具的方法。方 法：选择什么技术来达到目的的办法。方法论：分析和处理问题的一整套思想、原则，是运用方法的方法。,方法体系,3.2 系统工程方法论,一、概述,26,系统工程方法论是分析和解决系统开发、运作和管理等问题所应遵循的一整套思想、原则、工作程序、逻辑步骤和基本方法。,一、概述(续),3.2 系统工程方法论,27,研究科学方法论的目的：为了寻求更有效的科学研究方法（提高效率）为了探索更合理的科学研究程序（少走弯路）,一、概述(续),3.2 系统工程方法论,28,方法论研究：从哪里开始着手解决问题？如何设计解决问题的过程？如何最终实现问题的解决？,一、概述(续),3.2 系统工程方法论,29,30,研究方法强调整体性 技术应用强调综合性 管理决策强调科学性,丁谓造宫的启示“一举而三役济”,3.2 系统工程方法论,二、系统工程方法论的特点,31,三、具有代表性的系统工程方法,霍尔(Hall)“三维结构”切克兰德的“调查学习”法物理事理人理系统方法综合集成方法,3.2 系统工程方法论,一、概述,32,1969年美国贝尔电话公司工程师霍尔（ADHall）提出了系统工程三维结构，简称为霍尔模型。,基本思想：任何复杂问题都可以归结为工程问题来研究，它强调明确目标，其核心思想是优化，应用定量的手段求得最优解。,3.3 霍尔“三维结构”,33,模型将系统的整个管理过程分为六个阶段（时间维）和七个步骤（逻辑维），并同时考虑到为完成这些阶段和步骤的工作所需的各种专业管理知识（知识维）。,二、霍尔模型,3.3 霍尔“三维结构”,34,35,1.时间维（时间进程）,表示系统工程的工作阶段或进程。即：从规划到更新，按时间顺序排列的系统工程全过程。,二、霍尔模型(续),3.3 霍尔“三维结构”,36,2.逻辑维（方法步骤）,每个阶段需进行的工作步骤，是运用系统工程方法进行思考、分析和解决问题应遵循的一般程序。,二、霍尔模型(续),3.3 霍尔“三维结构”,37,3.知识维（科学技术）,表示从事系统工程工作所需要的知识。即：完成上述各阶段和各步骤所需要的各种专业知识和管理知识。,二、霍尔模型(续),3.3 霍尔“三维结构”,38,三、霍尔管理矩阵,把三维结构中的六个时间阶段（时间维）和七个逻辑步骤（逻辑维）结合起来，形成一个二维结构，称为系统工程的活动矩阵，也称霍尔管理矩阵。,3.3 霍尔“三维结构”,39,三、霍尔管理矩阵(续),代表一项具体的管理活动,3.3 霍尔“三维结构”,40,四、霍尔模型的特点,研究方法上的整体性（三维）技术应用上的综合性（知识维）组织管理上的科学性（时间维与逻辑维）系统工程工作的问题导向性（逻辑维）,3.3 霍尔“三维结构”,41,五、霍尔模型的优势,运用系统工程过程管理方法，决策的可靠性可提高一倍以上，节约时间和总投资平均在15%以上，而用于管理的费用一般只占总投资的3%6%。,3.3 霍尔“三维结构”,3.4 切克兰德的“调查学习”法,42,一、概述,切克兰德1981年提出“调查学习”模式。基本思想：方法的核心不是寻求“最优化”，而是“调查、比较”或者说是“学习”，从模型和现状比较中，研究改善现存系统的途径。,43,二、方法步骤,1.系统现状说明 通过调查分析，对现存的不良结构系统的现状进行说明。2.弄清关联因素 初步弄清、改善与现状有关的各种因素及其相互关系。,3.4 切克兰德的“调查学习”法,44,二、方法步骤(续),3.建立概念模型 用结构模型或语言模型来描述系统的现状。4.改善概念模型 进一步用更合适的模型或方法改进上述概念模型。,3.4 切克兰德的“调查学习”法,45,5.比较 将概念模型与现状进行比较，找出符合决策者意图，而且可行的改革途径或方案。6.实施 实施提出的改革方案。,二、方法步骤(续),3.4 切克兰德的“调查学习”法,46,概念模型代替数学模型，思路更加开阔。,满意解代替最优解，价值观方面的重要变化。,47,三、两种方法论的比较,3.4 切克兰德的“调查学习”法,48,三、两种方法论的比较(续),3.4 切克兰德的“调查学习”法,49,明确问题,选择目标,建立概念模型,系统综合,系统分析,方案优化,决策,实施,系统现状说明,弄清关联因素,改善概念模型,比较,实施,霍尔模型,调查学习法,热爱生命,汪国真,我不去想是否能够成功 既然选择了远方 便只顾风雨兼程 我不去想能否赢得爱情 既然钟情于玫瑰 就勇敢地吐露真诚,我不去想身后会不会袭来寒风冷雨 既然目标是地平线 留给世界的只能是背影 我不去想未来是平坦还是泥泞 只要热爱生命 一切都在意料之中,