系统工程方法论2.1-zha.ppt
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1、进入进入 系统工程系统工程(Systems Engineering SESystems Engineering SE)系统工程系统工程qq第一章第一章第一章第一章 系统工程概论系统工程概论系统工程概论系统工程概论第三章 系统模型与模型化第五章 系统评价方法第七章 战略研究与管理qq第二章第二章第二章第二章 系统工程方法论系统工程方法论系统工程方法论系统工程方法论第四章 系统仿真及系统动力学方法第六章 决策分析方法第八章 系统工程应用实例第二章第二章 系统工程方法论系统工程方法论 方法论是指处理问题的指导方针、行为准则、方法论是指处理问题的指导方针、行为准则、方法论是指处理问题的指导方针、行为准
2、则、方法论是指处理问题的指导方针、行为准则、基本策略,它可以指出完成一项任务的一般途基本策略,它可以指出完成一项任务的一般途基本策略,它可以指出完成一项任务的一般途基本策略,它可以指出完成一项任务的一般途径或路径。径或路径。径或路径。径或路径。系统工程方法论就是分析和解决系统开发、系统工程方法论就是分析和解决系统开发、系统工程方法论就是分析和解决系统开发、系统工程方法论就是分析和解决系统开发、运作及管理实践中的问题所应遵循的工作程序、运作及管理实践中的问题所应遵循的工作程序、运作及管理实践中的问题所应遵循的工作程序、运作及管理实践中的问题所应遵循的工作程序、逻辑步骤和基本方法。它是系统工程思考
3、问题逻辑步骤和基本方法。它是系统工程思考问题逻辑步骤和基本方法。它是系统工程思考问题逻辑步骤和基本方法。它是系统工程思考问题和处理问题的一般方法与总体框架。和处理问题的一般方法与总体框架。和处理问题的一般方法与总体框架。和处理问题的一般方法与总体框架。引例:引例:泡茶问题泡茶问题华罗庚先生的泡茶华罗庚先生的泡茶华罗庚先生的泡茶华罗庚先生的泡茶q“想泡壶茶喝。当时的情想泡壶茶喝。当时的情想泡壶茶喝。当时的情想泡壶茶喝。当时的情况是:凉水要烧开,开水况是:凉水要烧开,开水况是:凉水要烧开,开水况是:凉水要烧开,开水壶要洗,茶壶、茶杯要洗,壶要洗,茶壶、茶杯要洗,壶要洗,茶壶、茶杯要洗,壶要洗,茶壶
4、、茶杯要洗,火已升了,茶叶也有了,火已升了,茶叶也有了,火已升了,茶叶也有了,火已升了,茶叶也有了,怎么办怎么办怎么办怎么办?”?”?”?”一一.问题描述问题描述1.1.1.1.目标:喝到一碗清新的热茶。目标:喝到一碗清新的热茶。目标:喝到一碗清新的热茶。目标:喝到一碗清新的热茶。2.2.2.2.条件:已有一个茶壶、一包好茶叶、一个燃着条件:已有一个茶壶、一包好茶叶、一个燃着条件:已有一个茶壶、一包好茶叶、一个燃着条件:已有一个茶壶、一包好茶叶、一个燃着 的火炉和可用的凉水。的火炉和可用的凉水。的火炉和可用的凉水。的火炉和可用的凉水。3.3.3.3.要求:以最节约资源的方式实现目标。要求:以最
5、节约资源的方式实现目标。要求:以最节约资源的方式实现目标。要求:以最节约资源的方式实现目标。4.4.4.4.系统工程研究任务系统工程研究任务系统工程研究任务系统工程研究任务:为解决喝茶问题设计一个行动为解决喝茶问题设计一个行动为解决喝茶问题设计一个行动为解决喝茶问题设计一个行动 计划系统计划系统计划系统计划系统(设计一个解决泡茶问题的行动计划设计一个解决泡茶问题的行动计划设计一个解决泡茶问题的行动计划设计一个解决泡茶问题的行动计划)。引例:引例:泡茶问题泡茶问题二二.问题分析问题分析1.目标要求目标要求2.以以以以最节约资源最节约资源最节约资源最节约资源的方式泡一壶好茶。的方式泡一壶好茶。的方
6、式泡一壶好茶。的方式泡一壶好茶。在泡茶问题上,所需的资源包括:凉水、茶壶、茶叶、在泡茶问题上,所需的资源包括:凉水、茶壶、茶叶、在泡茶问题上,所需的资源包括:凉水、茶壶、茶叶、在泡茶问题上,所需的资源包括:凉水、茶壶、茶叶、茶碗、火炉。这些资源目前都已齐备。茶碗、火炉。这些资源目前都已齐备。茶碗、火炉。这些资源目前都已齐备。茶碗、火炉。这些资源目前都已齐备。由于茶壶的大小是确定的,因而所用水是确定的;由于由于茶壶的大小是确定的,因而所用水是确定的;由于由于茶壶的大小是确定的,因而所用水是确定的;由于由于茶壶的大小是确定的,因而所用水是确定的;由于炉火的热效率是确定的,茶壶消耗的能源也是确定的;
7、炉火的热效率是确定的,茶壶消耗的能源也是确定的;炉火的热效率是确定的,茶壶消耗的能源也是确定的;炉火的热效率是确定的,茶壶消耗的能源也是确定的;同时,假定茶叶使用量也是有定额的。所以,在泡茶问同时,假定茶叶使用量也是有定额的。所以,在泡茶问同时,假定茶叶使用量也是有定额的。所以,在泡茶问同时,假定茶叶使用量也是有定额的。所以,在泡茶问题上,题上,题上,题上,唯一涉及的资源节约问题是关于时间的节约唯一涉及的资源节约问题是关于时间的节约唯一涉及的资源节约问题是关于时间的节约唯一涉及的资源节约问题是关于时间的节约。引例:引例:泡茶问题泡茶问题2.系统工程研究任务界定系统工程研究任务界定设计一个解决泡
8、茶问题的行动计划,要求合理安排各道设计一个解决泡茶问题的行动计划,要求合理安排各道工序,最大限度节约时间。工序,最大限度节约时间。引例:引例:泡茶问题泡茶问题3.列出所有备选方案列出所有备选方案根据日常经验,对以上泡茶问题可以有以下三种解法:根据日常经验,对以上泡茶问题可以有以下三种解法:甲:甲:洗净水壶;洗净水壶;灌上凉水;灌上凉水;壶放在火上;壶放在火上;等水开;等水开;水开水开后,以最快的速度洗茶杯,找茶叶;后,以最快的速度洗茶杯,找茶叶;泡茶,待茶泡好;泡茶,待茶泡好;喝茶。喝茶。乙:乙:洗净水壶;洗净水壶;洗茶杯;洗茶杯;找好茶叶;找好茶叶;灌凉水;灌凉水;壶放火上;壶放火上;等水开
9、;等水开;水开后,用准备好的茶杯、茶叶泡茶;水开后,用准备好的茶杯、茶叶泡茶;等待茶泡好;等待茶泡好;喝茶。喝茶。丙:丙:洗净水壶;洗净水壶;灌凉水;灌凉水;壶放火上;壶放火上;洗茶杯;洗茶杯;拿茶叶;拿茶叶;水开之前,可干一些其它事;水开之前,可干一些其它事;水开,泡茶;水开,泡茶;喝茶。喝茶。引例:引例:泡茶问题泡茶问题4.方案分析与比较方案分析与比较(1)列出泡茶所需的全部工序)列出泡茶所需的全部工序(2)确定每道工序所需的时间)确定每道工序所需的时间(3)确定各道工序之间的顺序关系)确定各道工序之间的顺序关系(4)分析计算每种方案所需的总时间)分析计算每种方案所需的总时间(5)做出比较
10、结论)做出比较结论引例:引例:泡茶问题泡茶问题工序列表工序列表序号序号序号序号名称名称名称名称紧紧紧紧前工序前工序前工序前工序工序工序工序工序时间时间时间时间(分分分分)1 1洗洗洗洗壶壶壶壶无无无无1 12 2灌水灌水灌水灌水1 10.50.53 3放放放放壶壶壶壶2 20.30.34 4等水开等水开等水开等水开3 315155 5洗杯洗杯洗杯洗杯无无无无1 16 6找茶叶找茶叶找茶叶找茶叶无无无无1 17 7泡茶泡茶泡茶泡茶4 4,5 5,6 62.22.28 8喝茶喝茶喝茶喝茶7 7洗洗壶壶灌水灌水放放壶壶洗杯洗杯泡茶泡茶拿茶叶拿茶叶等水开等水开115 1 10.30.5喝茶喝茶2.20
11、.3丙:丙:洗洗壶壶洗杯洗杯找茶叶找茶叶灌水灌水等水开等水开放放壶壶泡茶泡茶1150.30.5 11喝茶喝茶2.2乙:乙:洗洗壶壶灌水灌水放放壶壶等水开等水开泡茶泡茶洗杯,找茶叶洗杯,找茶叶喝茶喝茶12.22150.30.5甲:甲:图图1 泡茶系泡茶系统统工程工程备选备选方案工序方案工序图图4.方案分析与比较方案分析与比较甲方案总时间甲方案总时间=1+0.5+0.3+15+2+2.2=21乙方案总时间乙方案总时间=1+1+1+0.5+0.3+15+2.2=21丙方案总时间丙方案总时间=1+0.5+(0.3+15)+2.2=19分析结果:丙方案最节约时间。分析结果:丙方案最节约时间。方案建议:丙
12、方案建议:丙引例:引例:泡茶问题泡茶问题泡茶工程经验总结泡茶工程经验总结几大步骤:几大步骤:确定问题确定问题目标分析目标分析约束条件分析约束条件分析可能方案整理可能方案整理方案分析及比较方案分析及比较决策建议决策建议方案实施方案实施系统原理:系统原理:最优化、统筹、模型(或工序图)法最优化、统筹、模型(或工序图)法引例:引例:泡茶问题泡茶问题第二章第二章 系统工程方法论系统工程方法论qq第一节第一节第一节第一节 系统工程的基本工作过程系统工程的基本工作过程系统工程的基本工作过程系统工程的基本工作过程第三节 创新思维和方案创造技术qq第二节第二节第二节第二节 系统分析原理系统分析原理系统分析原理
13、系统分析原理第四节 系统工程方法论的新发展第一节第一节 系统工程的基本工作过程系统工程的基本工作过程q一、霍尔三维结构一、霍尔三维结构一、霍尔三维结构一、霍尔三维结构q二、切克兰德方法论二、切克兰德方法论二、切克兰德方法论二、切克兰德方法论q三、两种方法论的比较三、两种方法论的比较三、两种方法论的比较三、两种方法论的比较本章目录本章目录本章目录本章目录一、霍尔三维结构一、霍尔三维结构q霍尔三维结构是由美国霍尔三维结构是由美国霍尔三维结构是由美国霍尔三维结构是由美国A.D.A.D.A.D.A.D.霍尔()等人在大量霍尔()等人在大量霍尔()等人在大量霍尔()等人在大量工程实践的基础上,于工程实践
14、的基础上,于工程实践的基础上,于工程实践的基础上,于1969196919691969年提出的。年提出的。年提出的。年提出的。q霍尔三维结构集中体现了系统工程方法的系统化、霍尔三维结构集中体现了系统工程方法的系统化、霍尔三维结构集中体现了系统工程方法的系统化、霍尔三维结构集中体现了系统工程方法的系统化、综合化、最优化、程序化和标准化等特点,是系综合化、最优化、程序化和标准化等特点,是系综合化、最优化、程序化和标准化等特点,是系综合化、最优化、程序化和标准化等特点,是系统工程方法论的重要基础内容。统工程方法论的重要基础内容。统工程方法论的重要基础内容。统工程方法论的重要基础内容。q“硬硬硬硬”系统
15、方法论系统方法论系统方法论系统方法论时间维时间维逻辑维逻辑维专业维专业维艺术艺术社会科学社会科学管理管理法律法律商业商业建筑建筑医学医学工程工程实实施施计计划划决决策策最最优优化化模模型型化化系系统统综综合合系系统统分分析析摆摆明明问问题题霍耳三维结构霍耳三维结构霍耳三维结构霍耳三维结构 规规划划阶阶段段设设计计阶阶段段研研制制阶阶段段生生产产阶阶段段安安装装阶阶段段运运行行阶阶段段更更新新阶阶段段 一、霍尔三维结构一、霍尔三维结构一、霍尔三维结构一、霍尔三维结构规划阶段规划阶段规划阶段规划阶段设计阶段设计阶段设计阶段设计阶段分析阶段分析阶段分析阶段分析阶段运筹阶段运筹阶段运筹阶段运筹阶段实施
16、阶段实施阶段实施阶段实施阶段运行阶段运行阶段运行阶段运行阶段更新阶段更新阶段更新阶段更新阶段摆摆摆摆明明明明问问问问题题题题系系系系统统统统设设设设计计计计系系系系统统统统综综综综合合合合模模模模型型型型化化化化最最最最优优优优化化化化决决决决策策策策实实实实施施施施计计计计划划划划时间(阶段)维时间(阶段)维时间(阶段)维时间(阶段)维逻辑维逻辑维逻辑维逻辑维知识维知识维知识维知识维运筹学运筹学运筹学运筹学控制论控制论控制论控制论社会科学社会科学社会科学社会科学工程技术工程技术工程技术工程技术本章目录本章目录本章目录本章目录本节目录本节目录本节目录本节目录强调明确目标强调明确目标强调明确目标
17、强调明确目标核心内容是最优化核心内容是最优化核心内容是最优化核心内容是最优化工程系统问题工程系统问题工程系统问题工程系统问题定量分析定量分析定量分析定量分析整体性整体性整体性整体性技术应用综合性技术应用综合性技术应用综合性技术应用综合性组织管理科学性组织管理科学性组织管理科学性组织管理科学性问题导向性问题导向性问题导向性问题导向性时间维时间维1.规划阶段规划阶段2.设计阶段设计阶段3.分析或研制阶段分析或研制阶段4.运筹或生产阶段运筹或生产阶段5.系统实施或系统实施或“安装安装”阶段阶段6.运行阶段运行阶段7.更新阶段更新阶段以三峡工程作为案例:1919年孙中山年孙中山建国方略建国方略:利用三
18、峡的水利资源发电:利用三峡的水利资源发电1946年年萨凡奇计划萨凡奇计划50年代初期林一山为首的长江流域规划办公室年代初期林一山为首的长江流域规划办公室第一阶段:第一阶段:第二阶段:第二阶段:解决四个方面问题:解决四个方面问题:目标进行分解和量化;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;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;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。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、航运总目标:发电、防洪
19、、供水、航运正常蓄水位:正常蓄水位:230米、米、235米;坝址设在南津关米;坝址设在南津关第三阶段:第三阶段:1958年到年到1993年年10月月实施系统工程:(生产安装)之前技术性很强,工作量最大实施系统工程:(生产安装)之前技术性很强,工作量最大阶段。需要结合大批的相关的工程技术人员,合作完成。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提出可供施工的蓝图,包括大坝、船闸、厂房、机电设备、,包括大坝、船闸
20、、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;和生产的图纸;按照预想的进程和可能性按照预想的进程和可能性,提出包括库区移民以及工厂的,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。程、何时全面投产等详细的系统的实施计划。第四阶段:第四阶段:根据系统研制阶段所提出的方案和生产计划,生产根据系统研
21、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;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。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;电室以及其他各种机电设备的制造;提出未来的安装计划;提出未来的安装计划;安置库区移民。安置库区移民。第五、六阶段:安装、运行、更新。第五、六阶段:安装、运行、更新。逻辑维 为了合理地作出并实施最佳决策,系统分析的每为了合理地作出并实施最佳决策,
22、系统分析的每一个工作阶段上都必须遵循某种合理的思维方式,在一个工作阶段上都必须遵循某种合理的思维方式,在这种思维方式中包含有七个必要的思维步骤或程序:这种思维方式中包含有七个必要的思维步骤或程序:1.明确问题;明确问题;2、系统分析;、系统分析;3、系统综合;、系统综合;2.4、模型化;、模型化;5、方案优化;、方案优化;6、作出决策;、作出决策;7、实施计、实施计划划3.案例:工程项目的伙伴选择案例:工程项目的伙伴选择q霍霍霍霍尔尔尔尔三三三三维维维维结结结结构构构构强强强强调调调调明明明明确确确确目目目目标标标标,核核核核心心心心内内内内容容容容是是是是最最最最优优优优化化化化,并并并并认
23、认认认为为为为实实实实现现现现问问问问题题题题基基基基本本本本上上上上都都都都可可可可归归归归纳纳纳纳成成成成工工工工程程程程系系系系统统统统问问问问题题题题,应用定量分析手段,求得最优解。应用定量分析手段,求得最优解。应用定量分析手段,求得最优解。应用定量分析手段,求得最优解。q该该该该方方方方法法法法论论论论具具具具有有有有研研研研究究究究方方方方法法法法上上上上的的的的整整整整体体体体性性性性(三三三三维维维维)、技技技技术术术术应应应应用用用用上上上上的的的的综综综综合合合合性性性性(知知知知识识识识维维维维)、组组组组织织织织管管管管理理理理上上上上的的的的科科科科学学学学性性性性(
24、时时时时间间间间维维维维与与与与逻逻逻逻辑辑辑辑维维维维)和和和和系系系系统统统统工工工工程程程程工工工工作作作作的的的的问问问问题题题题导向性导向性导向性导向性(逻辑维)等突出特点。(逻辑维)等突出特点。(逻辑维)等突出特点。(逻辑维)等突出特点。qq一一一一维维维维是是是是服服服服务务务务过过过过程程程程维维维维,包包包包括括括括服服服服务务务务策策策策划划划划、服服服服务务务务准准准准备备备备和和和和服服服服务务务务提提提提供三大服务过程;供三大服务过程;供三大服务过程;供三大服务过程;qq一一一一维维维维是是是是质质质质量量量量管管管管理理理理维维维维,包包包包括括括括管管管管理理理理
25、职职职职责责责责、资资资资源源源源管管管管理理理理、产产产产品品品品(服务)实现和测量分析与改进四大管理过程;(服务)实现和测量分析与改进四大管理过程;(服务)实现和测量分析与改进四大管理过程;(服务)实现和测量分析与改进四大管理过程;qq一维是服务体系维一维是服务体系维一维是服务体系维一维是服务体系维,包括服务体系包括服务体系包括服务体系包括服务体系12121212个子体系。个子体系。个子体系。个子体系。实例:以霍尔理论,构建奥运会服务质量管理体系结构实例:以霍尔理论,构建奥运会服务质量管理体系结构实例:以霍尔理论,构建奥运会服务质量管理体系结构实例:以霍尔理论,构建奥运会服务质量管理体系结
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