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第2章系统工程方法论

标签: 系统集成方法论 2025-07-11 

  1969年,美国工程师霍尔认为系统工程整个活动过程可以分为前后紧密衔接的七个阶段,每个阶段应遵循一定的思维程序,需各种专业知识和技能的支持。这构成了时间维、逻辑维和知识维的“三维空间结构”,概括了系统工程的一般过程。

  它把系统工程的整个活动过程分为前后紧密衔接的7个阶段(按时间划分的时间段)和7个步骤(按实施步骤划分的逻辑步骤)。7个阶段对应霍尔三维结构的时间维,7个步骤对应霍尔三维结构的逻辑维。

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  表示系统从规划到更新,从开始→结束按时间顺序排列的全过程,反映了系统的生命周期循环过程。

  1.摆明问题——需要分析研究系统的结构、有关人员的价值观念、约束条件、备选方案的选取、方案实施后果以及人们对方案实施后果的反应。

  2.系统设计——提出目标,制定准则(标准)。是指对系统的指标进行设计,最终确定目标并据此建立价值体系或评价体系。

  系统综合即方案策略,对每种方案进行说明,并在给定条件下,找出达到预期目标的手段或系统结构。

  系统综合的过程要反复多次,直到形成系统方案。初次的系统综合往往是按问题的性质、目标、环境、条件拟定若干可能的粗略的备选方案。系统综合则是建立在阐明问题与确定目标的分析基础之上的,同时又为后面的系统分析提供基础。

  主要是依靠所建的模型来代替真实的系统,利用演算和模拟代替系统的实际运行,选择参数,实现优化。系统分析的主要内容涉及系统变量的选择、建模和仿真、可靠性工程等几个方面。

  所谓优化,就是在约束条件规定的可行域内,从多种可行方案或替代方案中得出最优解或满意解。实践中要根据问题的特点选用适当的最优化方法,目前应用最广的仍是线性规划和动态规划。

  决策又有个人决策和团体决策、定性决策和定量决策、单目标决策和多目标决策之分。

  在这个过程中,不但从实施或决策步骤可以返回到前面的步骤,而且从中间步骤也可以返回到前面的步骤。有的步骤甚至要经过多次反复才能完成。

  知识维是指在完成上述各种步骤所需要的各种专业知识和管理知识,包括科学学、基础科学、工程技术、环境科学、计算机技术、数学、经济学、法律、管理科学和其它相关社会科学等。

  霍尔三维结构强调明确目标,核心内容是最优化,并认为现实问题基本上都可归纳为工程系统问题,应用定量分析手段,求得最优解答。该方法论具有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)和系统工程工作问题的导向性(逻辑维)等突出优点。

  霍尔方法论认为只有建立数学模型才能科学地解决问题,但是,通过模型求解得到的方案往往并不能解决实际问题。

  霍尔三维结构不适用于以建立和管理“软系统”为目的的社会科学、管理科学等科学领域;而适用于以研制“硬件系统”为目标的自然科学、工程技术等“硬科学”领域,故有人称霍尔三维结构为“硬科学”的系统工程方法论。英国的切克兰德把OR、SE、SA和SD所使用的方法论叫硬系统方法论,并在1981年自己提出一种软系统方法(SSM)——“调查学习”法。

  切克兰德的调查学习法用概念模型代替数学模型,使思路更为开阔;用可行满意解代替最优解是价值观方面的重要变化。

  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,学习改善现存系统的途径,是有很明显的反馈调节思想。

  80年代末,钱学森提出处理开放的复杂巨系统的方法论是“从定性到定量综合集成方法”。

  这套方法论是从整体上研究和解决复杂巨系统问题的方法,采取人机结合以人为主的思维方法和研究方式,对不同层次、不同领域的信息和知识进行综合集成,达到对整体的定性定量认识。按照我国传统说法,把一个复杂事物的各个方面综合起来,达到对整体的认识,称之为“集大成”的智慧,所以钱学森把这个方法称为“大成智慧工程”。

  在综合集成研讨厅体系这个概念中,综合集成是方法特征,研讨厅体系是组织形式。综合集成方法指出了解决复杂开放巨系统和复杂性问题的过程性以及过程的方向性和反复性。

  综合集成研讨厅体系本身是个开放的、动态的体系,也是个不断发展和进化的体系。

  应用综合集成方法(包括综合集成研讨厅体系)必须有总体设计部这样的实体机构。“我们把处理开放的复杂巨系统的方法定名为从定性到定量综合集成方法,把应用这个方法的集体称为总体设计部。”

  综合集成研讨厅是研究开放的复杂巨系统的方法论,那么总体设计部是实现这个方法论所必须的体制和机制。

  系统分析(SA)是在对系统问题现状及目标充分挖掘的基础上,运用建模及预测、优化、仿真、评价等方法,对系统的有关方面进行定性与定量相结合的分析,为决策者选择满意的系统方案提供决策依据的分析研究过程。

  定性分析与定量分析相结合:因为如果定性分析是错误的,定量的结果再好,也是不可信的。

  ②装卸次数多,从供应厂家到本厂玻库共有8次叉车装卸,而其中在本厂就有3次;

  14 直接修铁路支线 总装厂下、上或边建玻库,汽车运输一次到位 与22、63有别

  41 挪成品库至总装厂旁边,把成品库改成玻库 与15、22、46、63有别

  45 南站台与玻库中间架设传输带、天桥或修地道 与02、06、11、65相似

  46 在东南角厂外租建成品库,把成品库改成玻库 与15、22、41、71有别

  71 在东南角修建一新成品库,把成品库改成玻库 与15、22、41、46有别

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  方案73:成品库扩建成立体式,与玻库放置一起。当成品量增加时,可减少外购玻壳量,防止库存过大,反之亦然。然而,本方案要求销售公司和供应公司共用一个库,管理中难度较大。火车叉车等待叉车汽车叉车入库图 8-2-2 改进前后玻壳进厂入库对比火车叉车入库

  改用北站台后,玻壳供应物流流程为:①用火车运至北站台;②用吊车将集装箱堆放在站台;③将集装箱拆开④用叉车取货;⑤运至玻库(距离约100m);⑥堆垛。

  本实例中,就局部来看,供应物流和销售物流都是相对合理的。将公司总物流作为一个系统进行分析,方可发现问题症结所在。为了真正找到问题,除了掌握工业工程与管理的一般原理之外,关键在于摸清现状,灵活应用,此时想象力很重要。

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