系统工程方法论2.1-zha.ppt

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1、进入,系统工程（Systems Engineering SE）,系统工程,第一章 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,第二章 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 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、基本策略，它可以指出完成一项任务的一般途径或路径。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、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。,引例：泡茶问题,华罗庚先生的泡茶,“想泡壶茶喝。当时的情况

2、是：凉水要烧开，开水壶要洗，茶壶、茶杯要洗，火已升了，茶叶也有了，怎么办?”,一.问题描述,1.目标：喝到一碗清新的热茶。2.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。3.要求：以最节约资源的方式实现目标。4.系统工程研究任务:为解决喝茶问题设计一个行动 计划系统(设计一个解决泡茶问题的行动计划)。,引例：泡茶问题,二.问题分析,目标要求 以最节约资源的方式泡一壶好茶。在泡茶问题上，所需的资源包括：凉水、茶壶、茶叶、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

3、的。所以，在泡茶问题上，唯一涉及的资源节约问题是关于时间的节约。,引例：泡茶问题,2.系统工程研究任务界定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。,引例：泡茶问题,3.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：甲：洗净水壶；灌上凉水；壶放在火上；等水开；水开后，以最快的速度洗茶杯，找茶叶；泡茶，待茶泡好；喝茶。乙：洗净水壶；洗茶杯；找好茶叶；灌凉水；壶放火上；等水开；水开后，用准备好的茶杯、茶叶泡茶；等待茶泡好；喝茶。丙：洗净水壶；灌凉水；壶放火上；洗茶杯；拿茶叶；水开之前，可干一些其它事；水开，泡茶；喝茶。,引例：泡茶问题,4.方案分析与

4、比较（1）列出泡茶所需的全部工序（2）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（4）分析计算每种方案所需的总时间（5）做出比较结论,引例：泡茶问题,工序列表,图1 泡茶系统工程备选方案工序图,4.方案分析与比较甲方案总时间=1+0.5+0.3+15+2+2.2=21乙方案总时间=1+1+1+0.5+0.3+15+2.2=21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。方案建议：丙,引例：泡茶问题,泡茶工程经验总结,几大步骤：确定问题目标分析约束条件分析可能方案整理方案分析及比较决策建议方案实施系统原理：最优化、统筹、模型（或工序图）法,引例

5、：泡茶问题,第二章 系统工程方法论,第一节 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,第二节 系统分析原理,第四节 系统工程方法论的新发展,第一节 系统工程的基本工作过程,一、霍尔三维结构二、切克兰德方法论三、两种方法论的比较,本章目录,一、霍尔三维结构,霍尔三维结构是由美国A.D.霍尔（）等人在大量工程实践的基础上，于1969年提出的。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，是系统工程方法论的重要基础内容。“硬”系统方法论,霍耳三维结构,规划阶段设计阶段研制阶段生产阶段安装阶段运行阶段更新阶段,一、霍尔三维结构,一、霍尔三维结构,规划阶

6、段,设计阶段,分析阶段,运筹阶段,实施阶段,运行阶段,更新阶段,摆明问题,系统设计,系统综合,模型化,最优化,决策,实施计划,时间（阶段）维,逻辑维,知识维,运筹学,控制论,社会科学,工程技术,本章目录,本节目录,强调明确目标核心内容是最优化工程系统问题定量分析,整体性技术应用综合性组织管理科学性问题导向性,时间维,规划阶段设计阶段分析或研制阶段运筹或生产阶段系统实施或“安装”阶段运行阶段更新阶段,以三峡工程作为案例：,1919年孙中山建国方略：利用三峡的水利资源发电1946年萨凡奇计划50年代初期林一山为首的长江流域规划办公室,第一阶段：,第二阶段：,解决四个方面问题：目标进行分解和量化；协

7、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

8、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

9、：明确问题；2、系统分析；3、系统综合；4、模型化；5、方案优化；6、作出决策；7、实施计划案例：工程项目的伙伴选择,霍尔三维结构强调明确目标，核心内容是最优化，并认为实现问题基本上都可归纳成工程系统问题，应用定量分析手段，求得最优解。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）和系统工程工作的问题导向性（逻辑维）等突出特点。,一维是服务过程维，包括服务策划、服务准备和服务提供三大服务过程；一维是质量管理维，包括管理职责、资源管理、产品（服务）实现和测量分析与改进四大管理过程；一维是服务体系维，包括服务体系12个子体系。,实例：以霍

10、尔理论，构建奥运会服务质量管理体系结构,奥运会服务质量管理体系呈三维矩阵结构模式。在此三维结构中，服务过程维是各个服务子体系的主体运行过程，每一个服务子体系应围绕主体过程的各个阶段实施过程方法模式，按照ISO9000标准的质量管理体系要求，建立奥运会质量管理体系。,一、霍尔三维结构,举例：基于霍尔三维结构的BOT项目研究BOT是指政府让私营机构或非公共机构及外商对传统上由政府公共部门专营的基础设施建设项进行融资、设计、建造、经营、维护和管理，在指定年限（特许期）后将项目无偿移交给项目东道国政府。自1 984年建设一运营一移交（BuildOperateTransfer，BOT）项目模式问世以来，

11、在发达国家和发展中国家，应用该模式建设火电厂、污水处理厂、收费公路、海底隧道、医院及学校等项目获得了巨大的成功。,本章目录,本节目录,一、霍尔三维结构,BOT项目霍尔三维结构模型,项目立项、招投标和组建项目公司,项目决策分析、融资决策分析、融资谈判与合同签订以及项目融资实施,对项目进行施工、监测及评估,项目实施、监测,在特许期结束后，DOT项目公司须将BOT项目无偿移交东道国政府，东道国进行评估,本章目录,本节目录,时间维和逻辑维构成的二维矩阵,一、霍尔三维结构,“硬”系统方法论的局限性：没有为定义目标提供有效的方法。目标定义是需要解决的首要问题。忽略人的主观因素。认为只有建立数学模型才能科学

12、地解决问题。,二、切克兰德方法论,也称为软系统方法论，适用于解决“软”的问题-软系统。所谓软系统（或称无结构系统）是指机理不清，很难用明确的数学模型描述的系统，如管理系统、社会系统和经济系统。切克兰德方法论也是系统工程的基本工作过程，为解决社会、经济、管理问题提供了新的系统工作模式。,本章目录,本节目录,二、切克兰德方法论,软系统提出的背景切克兰德把系统工程要研究的问题分为：有结构问题（硬问题）：寻找一种的有效手段来达到确定目标，问题可以清晰地描述无结构问题（软问题）：这类问题表现为一种不满或不安，但很难被描述为“寻找一种的有效手段来达到确定目标”相应地，有两类不系统硬系统（良结构系统）：机理

13、清楚，能用数学模型魔术要素及要素间关系，如工程系统、物理系统软系统（不良结构系统）：如社会系统、管理系统、经济系统,本章目录,本节目录,二、切克兰德方法论,无结构问题几个例子：对学校今后的发展该做些什么?我们公司效益连年下降，已亏损了，希望获得利润。对下一代人，我们该做些什么?“我该怎样做，才能获得创新项目的资助?“本科毕业论文该做什么?”人类活动系统中，到处可见这类无结构问题，而对无结构问题处理上产生的差异往往决定了软系统的前途与命运。,本章目录,本节目录,二、切克兰德方法论,无结构问题的特点往往源于对维持系统的现状感到不满，或源于对未来的危机感。不能把对现状的不满清晰地定义为一个问题，只能

14、描述问题情境。在切克兰德方法论中，问题和问题情境是两个不同的概念。问题指系统的现实状态与理想状态之间的差异问题情境指感到有问题存在，但无法明确定义的某种情形随着环境的变化或时间的推移，不满意的感受会随之变化，有时问题自动消失，或可能被其他问题替代。,本章目录,本节目录,二、切克兰德方法论,无结构问题与有结构问题的问题解决的衡量标准不同有结构问题以目标为导向的，问题是否解决要看事先预定的目标是否实现，检验标准是“硬”的无结构问题却难以确定一个很明确的目标，往往是能够改善系统的状态就行了。某项行动可以解决软系统的一些问题，必将引发新的状态，同时很可能产生新问题。,本章目录,本节目录,二、切克兰德方

15、法论,切克兰德总结了研究这类问题的分析与思维原则。概括为：从对系统存在不满的感受出发，希望找到有效的改进方向与可行的行动为起点一直到找到可行的，能改变不满意状况的行动为止。,本章目录,本节目录,二、切克兰德方法论,本章目录,本节目录,二、切克兰德方法论,1、认识问题主任务：判断要处理的是一个无结构问题。就是要判断是否用软系统思想来解决所面临的问题。问题情景，简单地说就是对系统不满意的感受，或希望改善的愿望。,本章目录,本节目录,例：一家亏损企业,39,2023/8/22,如果多个问题情景中有某一项是压倒其他一切的重要位置，那么可能并不需要用软系统思想来解决问题，就能比较容易地定出目标。然而现在

16、考虑的是一系列的片段式问题，其中找不出哪一项被公认是最重要问题的情形。,二、切克兰德方法论,1、认识问题两个子步骤：收集问题情景-往往是一系列片段式问题的集合。对所收集到的素材进行整理，寻找零散问题之间的联系，或对一些问题进行概括，找出其共同特征。称之为表达问题的情景。步骤2是对步骤1的抽象。,二、切克兰德方法论,1、认识问题两个子步骤：例如，对一家企业销售部门的调查反映出下面一些问题：（1）从生产线上转过来的销售人员很多，这些员工在生产线工作时往往不受基层干部重视。（2）只有个别人员具有大专以上学历，在职学习风气不浓。（3）用一些手段与企业作对策。（4）在一些重要的交易会上很难找到该企业的销

17、售人员等等。综合这些零散的问题，可以比较容易地表达为销售人员的素质不高。,二、切克兰德方法论,2、根底定义对问题的进一步抽象。弄清问题的关键因素。一个恰当的结构化描述的根底定义应该包括3部分内容 what,how and why，其形式为：A system to By In order to 例：根据前面提到的亏损企业的中营销人员素质不高的问题，可以提出如下根底定义WHAT 是 有这样一个系统能够提高营销人员的知识水平;HOW 是 通过营销战略短期课程的培训,WHY 是 为了提高企业的营销能力注意!：每条根底定义只允许一个What,一个HOW和一个Why,二、切克兰德方法论,2、根底定义针对亏

18、损企业中物流管理水平低下的问题，提出如下根底定义WHAT 是 有这样一个系统能够提高顾客对产品订单处理的满意度;HOW 是 通过优化物流工作程序,WHY 是 为了提高客户对企业供货能力的满意度,二、切克兰德方法论,3、建立概念模型是根底定义的展开与深入：根底定义中用根底定义规定了一个系统的What,how和why特征；建立概念模型就是要表明根定义规定的系统必须有些什么具体活动内容概念模型。概念模型这儿指一组根底定义中Actor能（愿意）执行的活动的集合，并且各活动之间有一定的逻辑结构。反映了系统运行的“理想”模式。概念模型是根底定义的一个实现，特别是其中how的具体实现。因此，所构造的概念模型

19、能够体现根底定义的要求。,活动系统的概念模型的一般形式,二、切克兰德方法论,3、建立概念模型按前面提高订单处理满意度的的根底定义，提出活动系统的概念模型，包括六个作业活动：是否接受顾客订货单?从库存中是否能提货?从哪个仓库中提货?货物如何调送?如库存中无货需多少生产量?如何安排工厂的生产工序?,物流活动系统的概念模型,二、切克兰德方法论,4、比较概念模型与实际系统比较概念系统与实际系统的差别，并且就其差别与相关人员进行讨论。通过比较，需要修改根底定义，进而修改概念模型。该种方法要求尽快地进行比较。这一方面是为了在比较中对系统模型的有效性进行及时反馈;另一方面是为了避免分析者为了追求更精美的概念

20、模型而不愿进入比较。,二、切克兰德方法论,4、比较通过比较概念模型和企业目前运行的系统发现，物流程序中有一个重要区别：现在的系统在接收了客户订单后，即使发现缺货或马上就要缺货，销售部门不是及时通知生产部门加快生产，造成后续订单响应等待时间过长。概念模型中在发现缺货后，立即通知生产部门加快生产，有利于提高对后续订单的响应速度。,二、切克兰德方法论,5、选择针对比较的结果，探寻改善系统的方案：结构变革（组织重构）：如设立新的权力子系统、改变权力分配、增加两个子系统之间的关联或相互之间的控制与制约。过程变革（转换流程的重组）：如改变信息流程，汇报制度、文件发放与保存过程的变革等。态度变革（问题情境中

21、人的世界观变化）：“态度”的变革是处于问题情景中的个人和集体的意识特征的改变。如系统中普遍存在的观念(类似企业文化)的变革有时有多个方案备选,二、切克兰德方法论,5、选择举例：改进目前的库存管理信息系统，使其与生产部门的计划系统联网，尽快反馈缺少库存的信息，使生产能够快速响应同时，要考虑物料采购的提前期问题，也需要将库存系统与物料采购计划系统联网，让物料部门准确预测合适需要生产，提早做好采购准备。,二、切克兰德方法论,6、设计与实施首先将细化步骤5的方案，形成详细的具有操作性的行动计划。比如，制订现有企业管理信息系统的升级改造计划。落实并激励有关人员实施上述行动计划。比如，让信息科负责实施，财

22、务准备响应的软件升级开发预算。选定的可行的行动进行实施。尽管按软科学方法提出的行动计划不是以特定的目标为导向，也不一定是最优的解决方案，但却是依据系统中人的共同价值观为基础的，是一个满意、可行的行动计划。,二、切克兰德方法论,7、评估和反馈根据在实施过程中获得的运行数据，评价采取的行动的效果。根据获得的新认识，修正问题描述、根底定义、概念模型、或调整行动方案。这是一个螺旋上升的过程。,二、切克兰德方法论,切克兰德方法论的应用：切克兰德方法论提出以后已在欧美等国的工业、医疗、公共事业和一些大型企业的管理中得到了应用和推广，并取得了较好的研究效果。此外，“软”系统方法论由于在处理问题时的“学习”特

23、性，今后它将广泛地与其它方法交叉融合，用于发展战略研究领域以及科学预测领域和科学决策领域，并在其运用过程得到自身的补充和发展。,二、切克兰德方法论,切克兰德方法论的核心：比较和探寻,三、两种方法论的比较,（1）霍尔三维结构主要以工程系统为研究对象，而切克兰德方法更适合于对社会经济和经营管理等“软”系统问题的研究。（2）前者的核心内容是优化分析，而后者的核心内容是比较学习。（3）前者更多关注定量分析方法，而后者比较强调定性或定性与定量有机结合的基本方法,本章目录,本节目录,第二节 系统分析原理,一、系统分析的概念及其要素二、系统分析的程序三、应用系统分析的原则四、系统分析案例,本章目录,一、系统

24、分析的概念及其要素,第二次世界大战 美国 兰德公司 研究大型工程项目等大规模系统问题；1972年，欧美等12国 联合组成国际应用系统分析研究所（IIASA）社会、经济、生态等领域。系统分析的定义及内容系统分析是运用建模及预测、优化、仿真、评价等技术对系统的各有关方面进行定性和定量相结合的分析，为选择最优或满意的系统方案提供决策依据的分析研究过程。,本章目录,本节目录,一、系统分析的概念及其要素,系统分析的要素问题（对象系统、现实与目标之间的差距）目的及目标（目的唯一、目标可多个）方案（达到目的及目标的途径）模型（结构、数学、仿真）评价（费用和效益、评价标准）决策者（受益者和拥有者）,本章目录,

25、本节目录,一、系统分析的概念及其要素,系统分析的狭义和广义理解狭义理解：系统分析的基础是霍尔三维结构的基本内容；同时融合了切克兰德方法论的有关内容。广义理解：因为系统工程工作的核心是系统分析，所以有时在文献中把系统分析作为系统工程的同义语。,本章目录,本节目录,二、系统分析的程序,系统分析的基本过程,本章目录,本节目录,有些过程可以跳过 认识问题、综合方案、系统评价是必须的环节,二、系统分析的程序,认识问题WhatWhyWhereWhenWhoHow,本章目录,本节目录,二、系统分析的程序,系统环境分析,系统,自然,经济,社会,技术,信息,人际,SWOT分析情景分析,本章目录,本节目录,二、系

26、统分析的程序,系统目标分析目的目标目标树目标冲突：目标之间的作用相互矛盾。,本章目录,本节目录,二、系统分析的程序,系统目标分析,本章目录,本节目录,二、系统分析的程序,系统结构分析系统结构：贝塔朗非认为“结构是指系统在空间和时间上的秩序，也是有序性的一种表现。”结构分析常用的三种方法：Delta框图因果关系法结构模型法,本章目录,本节目录,二、系统分析的程序,系统结构分析Delta框图决策框、事件框、逻辑框、时间箭头和活动框。连接矩阵、接地符号,与,或,本章目录,本节目录,三、应用系统分析的原则,（1）坚持问题导向（2）以整体为目标（3）多方案模型分析和优选（4）定量分析与定性分析相结合（5

27、）多次反复进行,本章目录,本节目录,四、系统分析案例,某锻造厂是以生产解放、东风140和东风130等汽车后半轴为主的小型企业，现在年生产能力为1.8万根，年产值为130元。半轴生产工艺包括锻造、热处理、机加工、喷漆等23道工序，由于设备陈旧，前几年对某些设备进行了更换和改造，但效果不明显，生产能力仍然不能提高。厂领导急于要打开局面，便委托M咨询公司进行咨询。,本章目录,本节目录,四、系统分析案例,M咨询公司采用系统分析进行诊断，把半轴生产过程作为一个系统进行解剖分析。通过限定问题，咨询人员发现，在半轴生产23道工序中，生产能力严重失调，其中班产能力为120-190根的有9道工序，主要是机加工设

28、备。班产能力为70-90根的有6道工序，主要是淬火和矫直设备。其余工序班产能力在30-45根之内，都是锻造设备。由于机加工和热处理工序生产能力大大超过锻造工序，造成前道工序成为“瓶颈”，严重限制后道工序的局面，使整体生产能力难于提高。所以，需要解决的真正问题是如何提高锻造设备能力？（分析问题）,本章目录,本节目录,四、系统分析案例,在限定问题的基础上，咨询人员与厂方一起确定出发展目标，即通过对锻造设备的改造，使该厂汽车半轴生产能力和年产值都提高1倍。（确定目标）围绕如何改造锻造设备这一问题，咨询人员进行深入调查研究，初步提出了四个备选方案，即：新装一台平锻机；用轧筒代替原有夹板锤；用轧制机和碾

29、压机代替原有夹板锤和空气锤；增加一台空气锤。（提出方案）,本章目录,本节目录,四、系统分析案例,咨询人员根据对厂家人力物力和资源情况的调查分析，提出对备选方案的评价标准或约束条件，即：投资不能超过20万元；能与该厂技术水平相适应，便于维护；耗电量低；建设周期短，回收期快。咨询小姐吸收厂方代表参加，根据上述标准对各备选方案进行评估。（方案评价）第1个方案（新装一台平锻机），技术先进，但投资高，超过约束条件，应予以淘汰。对其余三个方案，采取打分方式评比，结果第4方案（增加一台空气锤）被确定为最可行方案，该方案具有成本低，投产周期短，耗电量低等优点，技术上虽然不够先进，但符合小企业目前的要求，客户对

30、此满意，系统分析进展顺利，为该项咨询提供了有力的工具。,本章目录,本节目录,应用实例：纽约市供水网扩建工程的系统分析,20世纪60年代未，美国纽约市负责全市供水的供水委员会拟定了一个扩建供水网的工程计划。全计划预计耗资10亿美元，分五阶段执行，全部竣工后可满足40年后纽约市的人口增加25%时的需求。这个计划遭到了预算局的反对，它们认为供水委员会预估的人口增长率是过分的，和实际不符。但供水委员会想做出大成绩，一心坚持这种增长率是合理的，在这种情况下，双方请麻省理工的系统分析人员对工程进行系统分析。经过分析提出的设计案，节约额为1亿美无，仅是技术上可节约数目的2/3。,（一）问题的提出,纽约市的自

31、来水分两个系统，供水委员负责全市直径25CM以上的管道，也称为一级管道，而把水送到用户的管道称为二级管道，即15CM以下的管道，由另一部门负责。因而供水委员会的方案，并没有考虑到这些投资是否是自来水系统中最需要的投资。1、供水委员会的最初设计方案最初方案是增设80公里长的直径为71CM的水管，主要的设计规定有：1）只考虑供水网的地理几何布局2）只有一个目标，即一级网络终端的自来水压力必须达到2.8KG/CM3）工程的预计使用期限为40年。4）整个网络只依靠重力把水送到终端。这个最初的规定很随意、草率。工程的目标过于单一化，设计指标没有结合投资和系统的实际效果进行论证评价。必须进行深入的探讨，进

32、行调整。,2、系统分析工作所受的制约 1）系统分析工作是在方案已经拟定的情况下加入工作的。因而没法做任何大的变动。这样会受到有关部门的反对。2）系统分析工作受到职权的制约，它只能起一个咨询工作，提出最优方案，但是由于有关部门的反对，只能提一个折中方案。系统分析工作是预算局要求做的，想利用分析结果来推迟供水委员会的工程设计计划。但是供水委员会垄断工程设计的详细数据，并拥有绝对的否决权，所以系统分析师的工作必须得到委员会的同意，这样复杂的情况给分析带来了难度。,（二）系统分析方法,1、制定分析步骤 本项分析把整个过程分为五个阶段：制定目标，制定衡量效果的准则，制定方案，方案的评审，选定方案。2、制

33、定目标原先方案的目标只有一个就是终端水压达到2.8KG/CM。但是作为一个供水系统，城市用水部门是多样的。所以系统分析师制定了新的目标：1）系统的总性能2）市区用水的方便程度3）供水的可靠性4）基建和保持运行的总费用,3、制定衡量效果的准则要选择一个长期经济性能较好的系统。采用了供水压力来评价供水系统的性能，还包括评估供水系统可靠性指标，并规定投资贴现为每年5%。4、制定方案系统分析人员先把所有方案进行了分类，最后选定了三类。1）关于系统的物理构型2）关于系统的使用周期3）使用水泵加压还是加大水管来改进供水系统的性能。通过对三类方案进行各种分析，分析人员得出最有效的结构应当是能有效减少压力损失

34、，提高供水系统性能的方案。,5、方案的评审麻省理工学院设计了一个综合土木工程系统模型，用它评审一个方案只用几分钟，对250个备选方案进行了评审。主要采用了三种方法进行评审：1）费用-效果函数评估总性能；2）关于使用周期的确定，使用了标准分析法，在经济规模和贴现率之间进行平衡。3）评估水泵加压方案时，分析师们认为必须在作业费用和固定投资之间作最佳平衡。,图 用费用效果函数表示的总性能,图 系统终端的费用效果函数,图 可靠性目标：成败性能的费用效果函数,图 决定最佳使用期的示意图（经济规模因子）,图 费用与管径的关系,6、实施如预期那样，最后实施的是一个折中方案：1）供水系统的布局沿用了最初的设计

35、方案3）没有采用水泵；2）工程规模为原设计的3/5，水管直径为原设计的4/5，仅这一项节约1亿美元。,总结,由这个折中方案可以看出以下问题：首先整个系统线路布局没有改。这是为了照顾供水委员会的威信。同时也达到了预算局节约费用的目标。其次，本系统分析的任务只是澄清问题，只是提供所需的意见。这些意见能否发挥作用，取决于系统分析的质量和许多其它因素。,第三节 创新思维和方案创造技术,一、创新方案的价值二、创新方案的产生技术三、系统创新思维辅助工具Mindmanager,本章目录,一、创新方案的价值,引例美国阿拉斯加原油运输问题（P20）1867年 720万美元 1959年 49 纵贯阿拉斯加原油管道

36、，世界上第一条伸入北极圈的原油输送管道。起自美国阿拉斯加北坡的普拉德霍湾，纵贯整个阿拉斯加地区，终点在阿拉斯加湾不冻港瓦尔迪兹。全长1 288km，管径1220mm。1968年美国阿拉斯加北坡普拉德霍湾发现了油田，第二年开始筹划建设输 油管道。由于自然保护主义者的阻挠，致使管道于1974 年才开始动工，1977年建成，耗资77亿美元。,本章目录,本节目录,本章目录,本节目录,问题：美国阿拉斯加产油，但北坡的普拉德霍湾油田位于北极圈内最低气温达-50摄氏度，海湾常年冰封，陆地常年冰冻如何将油田开采的原油向美国本土运输？（研究的问题，对象系统）,方案1：海路运油船运输,破冰：费用、安全起终点油库：

37、建设、十日储备,方案2：管道运输,优点：成熟管道输油技术加热设施：管理、燃料供给地上管道建设：费用,原油低温流动性问题,方案3：原油混合浓缩海水管道运输,方案4：天然气转换为甲醇加到原油中再管道运输,创新,创新案例：,创新案例：,创新案例：,创新案例：,创新案例：,创新案例：,二、创新方案的产生技术,（1）提问法（检核表法）5W1H法产品设计用检核表法（2）头脑风暴法（3）德尔菲法（4）群体决策支持系统（5）情景分析法,本章目录,本节目录,（1）提问法（检核表法）,所谓的检核表法：是根据需要研究的对象之特点列出有关问题,形成检核表，然后一个一个的来核对讨论。从而发掘出解决问题的大量设想。它引导

38、人们根据检核项目的一条条思路来求解问题,以利求比较周密的思考。5W1H法产品设计用检核表法（针对特定要求制定的检核表法 奥斯本检核表）,（1）提问法（检核表法）,奥斯本检核表奥斯本的检核表法是针对某种特定要求制定的检核表，主要用于新产品的研制开发。引导主体在创造过程中对照9个方面的问题进行思考，以便启迪思路，开拓思维想像的空间，促进人们产生新设想、新方案的方法。9个大问题：有无其他用途、能否借用、能否改变、能否扩大、能否缩小、能否代用、能否重新调整、能否颠倒、能否组合。奥斯本检核表法的核心是改进。其基本做法是：首先选定一个要改进的产品或方案；然后，面对一个需要改进的产品或方案，或者面对一个问题

39、，从下列角度提出一系列的问题，并由此产生大量的思路；第三，根据第二步提出的思路，进行筛选和进一步思考、完善。,（1）提问法（检核表法）,奥斯本检核表,（1）提问法（检核表法）,奥斯本检核表,（2）头脑风暴法,“头脑风暴法”是由现代创造学的创始人、美国学者阿历克斯奥斯本于1938年首次提出的，最初用于广告设计，是一种集体开发创造性思维的方法。,（2）头脑风暴法,头脑风暴法流程,510人 有主持人 有记录员,较集中的封闭空间（15平方米）装饰简单 足够的白板，可以记录 有水喝,（2）头脑风暴法,头脑风暴法流程从明确问题到会后评价，头脑风暴法有三个阶段,介绍问题如组员感到困惑，可做一简单练习,指定一

40、人在看板记录所有见解鼓励组员自由提出见解,会后以鉴别的眼光讨论所有列出的见解也可以让另一组人来评价,明确阐述问题,主持人在看板上记录,小组成员提出见解,会后评价,（2）头脑风暴法,头脑风暴法实施步骤,明确阐述问题,小组成员提出见解,会后评价,无组织的头脑风暴法每人随意发表意见在活页纸或黑板上记下每一条建议；所有的建议应随时可见如果人们运用头脑风暴法时，讨论或评价某一条意见，主持人应提醒他们遵守规则当小组无意见发表时，主持人应设法激发更多的观点，如：“如果钱不成问题呢？”或“我们怎样综合这些意见呢？”当无新的意见产生时，如果必要，应要求组员解释、确认先前发表的意见,有组织的头脑风暴法每人用头脑风

41、暴法独自写下尽可能多的建议每人轮流发表一条意见在活页纸或黑板上记下每一条意见；所有的意见应随时可见若讨论或评价某一条意见时，主持人应提醒他们注意规则在继续轮流发言时，若无意见，则说“通过”。轮流发言至人人皆无意见为止必要时，主持人应设法激发更多的观点若无新的意见产生，如果必要，可要求组员解释、确认先前发表的意见,1.头脑风暴法的步骤与规则2.在活页纸或黑板上记下欲讨论的问题或议项，这样每人都能准确理解会议的中心议题3.发表意见,这些步骤完成后，结束头脑风暴法，用其他的分析工具来正式评价这些观点的质量和有效性,（2）头脑风暴法,不许评价！要到评估阶段才能进行评价,讨论 评价 支持 宣扬 提问皱眉

42、 咳嗽 冷漠 叹气,规则一,（2）头脑风暴法,妄加评论的负面影响,如果进行评论，许多人就会变得更加拘谨。他们未发表的意见或许非常好，或许可以激发别人的好意见人们花费在评论上的精力未能用在产生好意见的现实任务上,（2）头脑风暴法,异想天开！说出能想到的任何主意,规则二,（2）头脑风暴法,规则三,越多越好！重数量而非质量,（2）头脑风暴法,见解无专利！鼓励综合数种见解或在他人见解上进行发挥,规则四,（2）头脑风暴法,限时限人 会议通常限定时间为3060分钟，人数为10人左右。,规则五,（2）头脑风暴法,头脑风暴之后：合并问题的同类项对问题进行排序组合问题评论问题，认证问题的可行性,（2）头脑风暴法

43、,头脑风暴法的优点（）它能够发挥一组专家的共同智慧，产生专家智能互补效应；（）它使专家交流信息、相互启发，产生“思维共振”作用，爆发出更多的创造性思维的火花；（3）专家团体所拥有及提供的知识和信息量比单个专家所有的知识和信息量要大得多；（）专家会议所考虑的问题的方面以及所提供的备选方案，比单个成员单独思考及提供的备选方案更多、更全面和更合理。头脑风暴法的主要缺点与会专家人数有限，代表性是否充分成问题；与会者易受权威及潮流的影响；出于自尊心等因素，有的专家易于固执己见等。,（3）德尔菲法（Delphi technique）,德尔菲方法是一种直觉预测技术，它是年由兰德公司的研究人员首先发明的，以古

44、希腊神话中的神谕之地、可预卜未来的阿波罗神庙址“德尔菲”（Delphi）命名。最初是为军事策略问题的预测而设计的，后逐步为政府部门和工商业所采用，并扩展到教育、科技、运输、开发研究、太空探测、住宅、预算和生活品质等领域。传统的德尔菲方法采用函询调查的形式，向与预测问题有关领域的专家分别提出问题，使专家在彼此不见面的情况下发表意见、交流信息，而后将他们的答复意见加以整理、综合。这样经过多次反复循环，经过技术处理，最后汇总得出一个比较一致的、可靠的预测结果。这种方法有效地避免了专家会议及头脑风暴法中出现的沟通不良，专家易于屈从权威和随大流、人格冲突以及产生敌对情绪等弊端，有助于专家更充分地发表已见

45、以及彼此交流和信息反馈。,（3）德尔菲法（Delphi technique）,德尔菲方法的工作过程,确定目标拟定提纲,选择专家：理论+实践,发出调查表（反馈信息）专家匿名表态,汇总意见,反馈意见,（3）德尔菲法（Delphi technique）,德尔菲方法的基本原则第一，匿名原则所有参与的专家，以个人身份发表意见，遵守匿名原则，不把身份公开；第二，循环往复原则由主持人收集参与者的意见并加以公开宣布，如此循环往复数次（一般为四个回合），允许参与者在参考别人判断的资料之后修正自己的看法；第三，控制反馈原则让参与者回答事先设计出的问卷，并使其对收集归纳出的判断论证作总体的衡量；第四，团体回答统计原

46、则对所有参与者的意见做综合判断时，通常必须考虑中数、趋势及次数分配等情况；第五，专家共识原则德尔菲法的主要目的是使专家达成共识，得出最后预测结果。,（3）德尔菲法（Delphi technique）,德尔菲法的优点表现在：1）既能充分发挥每个专家的经验和判断能力，又能将个人的意见有效地综合为集体意见；2）简单易行，且可靠性好。德尔菲法的缺点表现在：1）预测需要的时间较长；2）主要凭专家的主观判断，缺乏客观标准。该方法适用于没有足够信息资料的中、长期经济预测与科技预测，还可用于决策和技术咨询等方面。,（4）群体决策支持系统,（5）情景分析法,背景定义：又称构思分析法、前景分析法，该方法是根据事物

47、发展趋势的多样性，通过对预测对象系统内外相关问题的系统分析，设计出多种可能的未来前景，然后，用象撰写电影剧本一样的手法，对事物发展态势做出自始至终的情景和画面的描述。情景分析法具有以下特点：1）预测结果是多维的。2）是一种系统预测方法。3）是一种认同并发挥人的主观能动作用的预测方法。4）是一种定性分析与定量分析相互嵌入，以定性分析为主的综合性预测方法。,（5）情景分析法,基本步骤：（1）建立信息库（2）确定主题目标（3）分析并构造影响区域（4）确定描述影响区域的关键变量（5）探寻各种可能的未来发展趋势（6）选择并解释环境情景（7）引入“突变时间”，检验其对未来情景的影响。（8）详细阐明主题情景。,三、系统创新思维辅助工具Mindmanager,（1）思维导图放射性思维（2）Mindmanager功能介绍,本章目录,本节目录,第四节 系统工程方法论的新发展,霍尔切克兰德钱学森日本 西那雅卡那系统方法论中国 旋进原则方法论,本章目录,