系统工程第3讲系统分析原理与创新思维

1第三讲系统分析原理与创新思维2主要内容系统分析的概念系统分析的程序系统分析的原则创新思维与方案创造技术系统工程方法论的新发展4问题及其环境的识别与表达建立概念模型(目标系统概念化)根底定义比较寻求改善途径选择设计实施评估切克兰德方法论的主要内容和工作过程案例某大学开展创办世界一流大学的研究学校现状说明（不良结构问题（issues）的提出）：研究人员要深入学校，对学校办学宗旨、学科建设、制度建设、组织建设、资源获取与分配制度、考核制度、所在地环境等进行充分的调查研究，了解该校目前在上述方面的情况，着重说明学校在教学和科研方面存在的优势、劣势、机会和威胁。弄清关联因素（问题的表示、有关系统的基本定义）：对上述因素进行关联分析，初步弄清目前各种要素在学校中的地位和作用以及它们之间的内在联系，明确改善哪些因素对解决存在的问题作用最大，是创建世界一流大学的重要因素。建立概念模型：在弄清学校各要素作用及相互关系的基础上，可用一些历史数据，也可用结构模型、语言模型等对学校的现状进行描述，总之力图使所建立的概念模型便于比较与分析。改善概念模型：调查、了解、学习目前世界上公认的一流大学，了解它们的办学宗旨、学科建设、制度建设、资源获取途径与方法、资源分配、激励制度等，通过这样的“学习”，修改、改善学校的概念模型。•比较：将学校现状与提出的概念模型进行比较，找出存在的问题，提出学校创世界一流大学的方案和途径。这些方案和途径必须与决策者意图相一致，且提出的方案和途径是可行的。•实施：学校根据研究所提出的方案、途径，制定详细的实施计划，实施创世界一流大学的方案。系统分析原理系统分析的概念系统分析一词最早是作为第二次世界大战后由美国兰德公司开发的研究大型工程项目等大规模复杂系统问题的一种方法论而出现的。系统分析的广义理解和狭义理解狭义理解：系统分析的基础是霍尔三维结构中逻辑维的基本内容；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。(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、方法与技术的总称。)系统分析定义：由实际问题出发，对于需要改进的系统或准备建立的新系统，在对其目的、环境、结构及功能等分析的基础上，运用建模、仿真、预测及评价、优化等技术对系统的各有关方面进行定性与定量相结合的分析，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。系统分析的内容：在进行系统分析时，系统分析人员对与问题有关的要素进行探索和展开，对系统的目的与功能、环境、费用与效果等进行充分的调查研究，并分析处理有关的资料和数据，据此对若干备选的系统方案建立必要的模型，进行优化技术或仿真实验，把技术、实验、分析的结果同预定的任务或目标进行比较和评价，最后把少数较好的可行方案整理成完整的综合资料，作为决策者选择最优或满意的系统方案的主要依据。系统分析的要素1、问题2、目标3、替代方案4、评价标准5、模型6、决策者1、问题在系统分析中，问题一方面代表研究的对象，或称对象系统，需要系统分析人员和决策者共同探讨与问题有关的要素及其关联状况，恰当地定义问题；另一方面，问题表示现实状况（现实系统）与希望状况（目标系统）的偏差（方向），这为系统改进方案的探寻提供了线索。2、目的及目标。目的是对系统的总要求，目的具有整体性和唯一性；目标是系统目的的具体化。目标具有从属性和多样性。目标分析是系统分析的基本工作之一，其任务是确定和分析系统的目的及其目标，分析和确定为达到系统目标所必须具备的系统功能和技术条件。目标分析可采用目标树等结构分析的方法，并要注意对冲突目标的协调和处理。目的（目标）、标准、目标（指标）的区别例：道路网密度=建成区道路长度/面积（单位：公里/百平方公里）。某市：2009年欲在畅通工程评比中达到二等水平。问：这个事例中的目标、标准、指标分别是什么等级一二三四五分值7~96~75~64~51~4路网密度90~10080~9070~8060~700~60明确系统的目的、要求，判断其合理性、可行性和经济性。当系统总目标比较概括时，需要分解为各级分目标，建立目标系统（或目标集），逐项落实。目标分析遵循的原则（SMART原则）具体的（special）可衡量的（measurable）可达到的（attainable）：避免设立过高或过低目标相关的（relevant）：实现此目标与其他目标的关联情况，相关性高比较好。有时限的（time-based）登门槛效应在1984年的日本东京国际马拉松邀请赛和1986年的意大利米兰国际马拉松邀请赛中，日本选手山田本一两次夺冠，令人们大惑不解。十年后，他在自传中解开了这个谜：“每次比赛之前，我都要乘车把比赛的线路仔细地看一遍，并把沿途比较醒目的标志画下来，比如第一个标志是银行；第二个标志是一棵大树；第三个标志是一座红房子……这样一直画到赛程的终点。比赛开始后，就以百米的速度奋力向第一个目标冲去，等到达第一个目标后，又以同样的速度向第二个目标冲去。40多公里的赛程，就被分解成这么几个小目标轻松地跑完。3、方案方案即达到目的及目标的途径。为了达到预定的系统目的，可以指定若干备选方案。例如，改造一条生产线可以有重新设计、从国外引进和在原有设备的基础上改造三种方案。通过对备选方案的分析和比较，才能从中选择出最优系统方案。这是系统分析中必不可少的一环。4、模型模型是由说明系统本质的主要因素及其相互关系构成的。模型是研究与解决问题的基本框架，可以起到帮助认识系统、模拟系统和优化与改造系统的作用，是对实际系统问题的描述、模仿或抽象。在系统分析中常常通过建立相应的结构模型、数学模型或仿真模型等来规范分析各种备选方案。5、评价评价即评定不同方案对系统目的的达到程度。它是在考虑实现方案的综合投入（费用）和方案实现后的综合产出（效果）后，按照一定的评价标准，确定各种待选方案优先顺序的过程。进行系统评价时，不仅要考虑投资、收益这样的经济指标，还必须综合评价系统的功能、费用、时间、可靠性、环境、社会等方面的因素。6、决策者决策者作为系统问题中的利益主体和行为主体，在系统分析中自始至终具有重要作用，是一个不容忽视的重要因素。实践证明，决策者与系统分析人员的有机配合是保证系统分析工作成功的关键。系统分析程序系统分析程序环境分析与系统分析1、认识问题阶段，只有正确区分各种环境要素，才能划定系统边界；2、在探寻目标阶段，要根据环境对系统的要求建立系统的目标结构；3、综合方案阶段，要考虑到环境条件及其变化对方案可行性的影响，选择能适应环境的切实可行方案；4、模型化及优化阶段，要考虑到各主要环境条件（人、财、物、政策）对系统优化的约束；5、评价与约束阶段，要通过灵敏度分析和风险分析等途径，减少环境变化对最佳决策方案的影响，提高政策与策略的相对稳定性和环境适应性。4.1系统分析概述4.1.5系统分析的原则内部条件与外部条件相结合当前利益与长远利益相结合局部效益与整体效益相结合定量分析与定性分析相结合思考：燕大周围拟开一家奶制品专卖店实践作业(结合系统分析知识)结合切克兰德方法对某实际系统进行分析，并提出方案与改进意见1、按照步骤2、注意根底定义与概念模型的建立3、提出合理的改进建议（有根有据）4、如某超市（咖啡店）客流量；满意度；某产品店的选址；…..5、4周以后（5月9日）第三节创新思维与方案创造技术综合就是创造•检核表法（提问法）5W1H产品设计用奥斯本检核表法•头脑风暴法•德尔菲法•群体决策支持系统•情景分析法一种创造技法：“检核表”法1.能否他用2.能否借用3.能否改变4.能否扩大5.能否缩小6.能否替代7.能否调整8.能否颠倒9.能否组合奥斯本检核表法序号9大问题系列小问题1能否他用现有事物有无其他新用途，稍加改进有无其他用途2能否借用能否借用别的经验、东西，引入其他设想。3能否改变形状、制造方法、颜色、意义、气味、式样、音响4能否扩大范围、寿命、功能、零件、高、长、宽、材料5能否缩小体积、重量、浓缩、微型化6能否代用材料、原料、工艺、动力7能否调整元件、型号、设计方案、顺序、速度、程序8能否颠倒正负、方向、因果9能否组合材料、元件、产品、学科、原理、观点、方法设想用奥斯本检核表法改进杯子序号9大问题创新思路与创新产品1能否他用用于保健-----磁化杯、消毒杯2能否借用借用电脑技术-----智能杯（会说话、简单动作）3能否改变颜色、形状-----变色杯（随温度）仿行杯（按爱好）4能否扩大加厚、加大-----双层杯安全杯（底部加厚不易倒）5能否缩小微型化方便化-----迷你杯折叠杯6能否代用材料-----钢、铜、市、竹、木、纸、布、骨7能否调整尺寸比例-----新潮另类杯8能否颠倒倒置不漏水-----旅行杯9能否组合将容器、量具、保鲜组合-----多功能杯1、能否他用？包括稍作改革可以扩大的用途。吸尘器2.能否借用？引入其他的创造性设想管道疏通工具血管疏通仪3、能否改用？改变获得新品电炉电热毯4、能否扩大？扩大使用范围或延长使用寿命等超声清洗仪超声检测仪5、能否缩小？缩小体积、减轻重量或分割化小等人类第一台计算机6、灯丝能否替代？寻找局部或整体的替代品7、能否调整？调整型号、顺序等获得便利或新的用途8、能否颠倒使用？（逆行发明）大炮打桩机9.能否组合？几种发明组合起来获得新品检核表法：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。头脑风暴法：1、有效克服个体心理障碍和思维局限，以自由开放来激发集体的创造性。2、可以排除折中方案，对所讨论问题通过客观、连续的分析，找到一组切实可行的方案。3、尝试充分运用员工的创造力。4、尝试充分运用所有员工的创造力。5、保证了群体决策创造性。6、充分体现了科学创新须臾不可缺少的开放精神。德尔菲法：依据系统的程序，采用匿名发表意见的方式，即专家之间不得互相讨论，不发生横向联系，只能与调查人员发生关系，通过多轮次调查专家对问卷所提问题的看法，经过反复征询、归纳、修改，最后汇总成专家基本一致的看法，作为预测的结果。群体决策支持系统：1）通过加强通信，消除了差异：通过限制不必要的感情式的相互作用，控制、协调参与者的关系。2）提高讨论者的地位和结论的公正性。3）系统的实施可以是永久性的（稳定和正式的程序集合）或暂时性的（必要时才使用的系统）。情景分析法：1）分析环境和形成决策；2）提高组织的战略适应能力；3）提高团队的总体能力，实现资源的优化配置；检核表法：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。头脑风暴法：1.参加人数一般为5～10人（课堂教学也可以班为单位），最好由不同专业或不同岗位者组成；2.会议时间控制在1小时左右；3.设主持人一名，主持人只主持会议，对设想不作评论。4.设记录员1～2人，要求认真将与会者每一设想不论好坏都完整地记录下来。德尔菲法：1.缺乏足够的资料2.作长远规划或大趋势预测3.影响预测事件的因素太多4.主观因素对预测事件的影响较大群体决策支持系统：在系统环境中，多个决策参与者共同进行思想和信息的交流，群策群力，寻找一个令人满意和可行的方案，但在决策过程中只由某个特定的人做出最终决策，并对决策结果负责。通过决策过程中参与者的增加，使得信息的来源更加广泛；通过大家的交流、磋商、讨论而有效地避免了个体决策的片面性和可能出现的独断专行等弊端。情景分析法：适用于资金密集、产品/技术开发的前导期长、战略调整所需投入大、风险高的产业。还适用于不确定因素太多，无法进行唯一准确预测的情况。检核表法：可以产生大量的原始思路和原始创意，它对人们的发散思维，有很大的启发作用。使思考问题的角度具体化了。头脑风暴法：1．庭外判决原则2．欢迎各抒己见，自由鸣放3．追求数量4．探索取长补短和改进办法德尔菲法：1．吸收专家参与预测，充分利