管理系統(tǒng)工程第二章

1、第二章 系統(tǒng)分析第一節(jié) 系統(tǒng)的環(huán)境分析環(huán)境對(duì)于系統(tǒng)的發(fā)展起到限制性作用，系統(tǒng)的發(fā)展和變化必須適應(yīng)環(huán)境的發(fā)展和變化，因此對(duì)環(huán)境的分析便是系統(tǒng)分析解決問(wèn)題的第一步工作。 一、系統(tǒng)環(huán)境任何系統(tǒng)總存在一定的邊界，環(huán)境便是存在于系統(tǒng)邊界外的物資的、經(jīng)濟(jì)的、信息的和人際的相關(guān)因素的總稱。 系統(tǒng)環(huán)境分析的意義 環(huán)境是提出系統(tǒng)工程課題的來(lái)源 系統(tǒng)邊界的確定要考慮環(huán)境因素 系統(tǒng)分析與決策的資料取決于環(huán)境 系統(tǒng)的外部約束通常來(lái)自環(huán)境 系統(tǒng)分析的好壞最終需要系統(tǒng)環(huán)境的檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)二、環(huán)境因素的分析物理和技術(shù)環(huán)境現(xiàn)存系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)科技發(fā)展因素估量自然環(huán)境環(huán)境因素的分析經(jīng)濟(jì)和經(jīng)營(yíng)管理環(huán)境 宏觀經(jīng)濟(jì)環(huán)境 政策 外部組織結(jié)構(gòu)

2、經(jīng)營(yíng)活動(dòng) 產(chǎn)品系統(tǒng)及其價(jià)格結(jié)構(gòu) 環(huán)境因素的分析社會(huì)環(huán)境大范圍的社會(huì)因素人（個(gè)體）的因素 三、系統(tǒng)與環(huán)境邊界在環(huán)境分析中，必須考慮兩種類型的邊界劃分：一是在系統(tǒng)與環(huán)境之間必須有一條邊界；二是與被考察的系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的相鄰系統(tǒng)的各部分或者說(shuō)環(huán)境的范圍必須明確規(guī)定。 對(duì)于系統(tǒng)邊界的確定主要是依靠妥善的思考，而不是存在理論上的邊界判別準(zhǔn)則。系統(tǒng)環(huán)境因素的綜合分析系統(tǒng)環(huán)境因素范圍很廣，系統(tǒng)分析人員要根據(jù)問(wèn)題的性質(zhì)，因時(shí)、因地、因條件地加以分析，找出相關(guān)環(huán)境因素的總體，確定因素的影響范圍和各因素間的相關(guān)程度，并在方案分析中予以考慮。對(duì)可以定量分析的環(huán)境因素，通常以約束條件的形式列入系統(tǒng)模型中，如資金、人力、資

3、源的限制等。某些環(huán)境因素要求在產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算中給予考慮。例如，系統(tǒng)運(yùn)行的環(huán)境溫度在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)性能上要考慮到。對(duì)只能定性分析的因素可用代用指標(biāo)或者專家評(píng)判法予以處理，盡量使之達(dá)到定量或半定量化，也可用經(jīng)驗(yàn)估計(jì)方式修正給定的系統(tǒng)目標(biāo)值。 四、上海新港港址選擇環(huán)境分析舉例 20世紀(jì)80年代中期隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)改革的發(fā)展，上海港的吞吐能力達(dá)到了飽合狀態(tài)。為了適應(yīng)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和外貿(mào)發(fā)展的需要，上海市政府提出了上海新港建設(shè)的問(wèn)題。而考慮新港港址的選擇時(shí)，首先要對(duì)新港的環(huán)境進(jìn)行分析。港口選擇涉及到政治、經(jīng)濟(jì)、地理?xiàng)l件、技術(shù)、交通、城市設(shè)施等環(huán)境因素的總體。 1.影響港址選擇的環(huán)境因素 政策環(huán)境 物理技術(shù)環(huán)境 經(jīng)濟(jì)與

4、經(jīng)營(yíng)環(huán)境 對(duì)周圍城市及地區(qū)的規(guī)劃與發(fā)展 與全國(guó)交通網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)系 資源環(huán)境 環(huán)境保護(hù) 與國(guó)內(nèi)重大項(xiàng)目的關(guān)系 軍事 2.環(huán)境因量化法因素本身可以直接量化可間接定量的環(huán)境因素 定性環(huán)境因素的量化第二節(jié) 系統(tǒng)的目標(biāo)分析系統(tǒng)目標(biāo)分析是系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)，系統(tǒng)目標(biāo)決定了系統(tǒng)發(fā)展的主要方向，它對(duì)系統(tǒng)方案的提出、系統(tǒng)模型的建立及最優(yōu)決策的選擇起到?jīng)Q定性作用。因此，目標(biāo)問(wèn)題在系統(tǒng)工程中占有極其重要的地位，是系統(tǒng)工程開(kāi)展研究的首要任務(wù)。 一、系統(tǒng)目標(biāo)及其相關(guān)概念系統(tǒng)目標(biāo)指的是系統(tǒng)發(fā)展所要達(dá)到的結(jié)果。一般來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)目標(biāo)決定了系統(tǒng)的發(fā)展方向，它對(duì)系統(tǒng)的發(fā)展起到?jīng)Q定性的作用，系統(tǒng)目標(biāo)一旦確定，系統(tǒng)就將朝著系統(tǒng)目標(biāo)所規(guī)定的方向

5、發(fā)展。 目的、目標(biāo)、屬性的含義 目的 目標(biāo)屬性目標(biāo)樹(shù)或目標(biāo)集在處理實(shí)際問(wèn)題時(shí)，常常會(huì)遇到系統(tǒng)目標(biāo)不止一個(gè)，而是多個(gè)，從而構(gòu)成一個(gè)目標(biāo)集合。對(duì)目標(biāo)集合的處理，往往是從總目標(biāo)開(kāi)始將總目標(biāo)逐級(jí)分解，按子集、分層次畫(huà)成樹(shù)狀的層次結(jié)構(gòu)，稱為目標(biāo)樹(shù)或目標(biāo)集?？偰繕?biāo)分解的主要原則是：按目標(biāo)的性質(zhì)將目標(biāo)子集進(jìn)行分類，把同一類目標(biāo)劃分在同一目標(biāo)子集內(nèi)。目標(biāo)的分解要考慮系統(tǒng)管理的必要性和管理能力。要考慮目標(biāo)的可度量性。目標(biāo)樹(shù) 二、系統(tǒng)目標(biāo)分析的目的、作用及要求1.系統(tǒng)目標(biāo)分析的目的和作用系統(tǒng)目標(biāo)是系統(tǒng)分析與系統(tǒng)設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)，是系統(tǒng)目的的具體化。通過(guò)制定目標(biāo)就可把系統(tǒng)所應(yīng)達(dá)到的要求落到實(shí)處，系統(tǒng)目標(biāo)分析的目的就是要

6、論證系統(tǒng)目標(biāo)的合理性、可行性和經(jīng)濟(jì)性，最終獲得系統(tǒng)目標(biāo)分析的結(jié)果目標(biāo)集。 總目標(biāo)的確定由于社會(huì)發(fā)展的需要而提出的必須予以解決的新課題由于國(guó)防建設(shè)發(fā)展提出的要求目的明確但目標(biāo)系統(tǒng)有較多選擇的情況由于系統(tǒng)改善自身狀態(tài)而提出的課題系統(tǒng)目標(biāo)分析的作用系統(tǒng)目標(biāo)分析的作用就是經(jīng)過(guò)分析和論證，說(shuō)明總目標(biāo)建立的合理性，確定系統(tǒng)建立的社會(huì)價(jià)值。這樣就可防止系統(tǒng)建立時(shí)的盲目性，避免可能出現(xiàn)的各種損失和浪費(fèi)，提高系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的效率。2.系統(tǒng)目標(biāo)分析中的幾項(xiàng)要求制訂的目標(biāo)應(yīng)當(dāng)是穩(wěn)妥的要考慮到目標(biāo)所可能起到的各種作用應(yīng)將各種目標(biāo)歸納成目標(biāo)集要正確認(rèn)識(shí)目標(biāo)間的沖突 三、目標(biāo)集（目標(biāo)系統(tǒng)）的建立建立目標(biāo)集就是逐級(jí)逐項(xiàng)落實(shí)總目標(biāo)

7、的結(jié)果，為此要進(jìn)行總目標(biāo)的分解，即將總目標(biāo)分解為各級(jí)分目標(biāo)，直到比較具體、直觀為止。這就要求在總目標(biāo)的分解過(guò)程中，要使得分解后各級(jí)分目標(biāo)與總目標(biāo)保持一致，并且分目標(biāo)的集合一定要保證總目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。 企業(yè)目標(biāo)制訂的示例首先，要求從事決策的主要負(fù)責(zé)人直接領(lǐng)導(dǎo)或者親自參加“確定目標(biāo)”的工作。其次，要善于對(duì)復(fù)雜的決策目標(biāo)進(jìn)行分類。企業(yè)目標(biāo)制訂的示例第一類：與企業(yè)外部環(huán)境有關(guān)的目標(biāo)。如生產(chǎn)目標(biāo)市場(chǎng)目標(biāo)發(fā)展目標(biāo)第二類：企業(yè)與內(nèi)部環(huán)境有關(guān)的目標(biāo)。如：成本目標(biāo)效率目標(biāo)質(zhì)量目標(biāo)企業(yè)目標(biāo)制訂的示例第三，在為某項(xiàng)待決策問(wèn)題確定目標(biāo)時(shí)，應(yīng)參照目標(biāo)的類型將問(wèn)題具體化。第四，確定目標(biāo)時(shí)，應(yīng)當(dāng)留有余地，即目標(biāo)應(yīng)具有彈性與適應(yīng)

8、性。 第五,在制定目標(biāo)的同時(shí)，應(yīng)制定相應(yīng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。 第六,確定目標(biāo)的工作應(yīng)該是一個(gè)反復(fù)優(yōu)化與逐步完善的過(guò)程，所確定的目標(biāo)需要經(jīng)過(guò)模擬或?qū)嶒?yàn)的檢驗(yàn)。 目標(biāo)確定的過(guò)程 收集信息擬定系統(tǒng)總目標(biāo)需求預(yù)測(cè)明確問(wèn)題自上而下的目標(biāo)分解自下而上的目標(biāo)建議擬定分系統(tǒng)目標(biāo)分析、模擬或試驗(yàn)剔除目標(biāo)增加目標(biāo)滿意否確定目標(biāo)集案例某企業(yè)為了擴(kuò)大再生產(chǎn)，確定下年度的經(jīng)營(yíng)目標(biāo)中增加一項(xiàng)“積累資金”的內(nèi)容。究竟可能積累多少資金，有待決策前分析。 積累資金的目標(biāo)集案例：城市綜合發(fā)展水平的衡量目標(biāo)體系建立的要求目標(biāo)要簡(jiǎn)潔、明確目標(biāo)要可評(píng)估目標(biāo)要有相容性目標(biāo)要有挑戰(zhàn)性各種目標(biāo)要有優(yōu)先秩序，并形成一個(gè)目標(biāo)體系能夠?qū)⒍唐谀繕?biāo)和長(zhǎng)期目標(biāo)

9、相結(jié)合、局部目標(biāo)和整體目標(biāo)相結(jié)合、內(nèi)部目標(biāo)與外部目標(biāo)相結(jié)合。案例討論高等院校的發(fā)展是我們非常關(guān)心的話題，那么如何衡量一所高等院校的綜合發(fā)展水平就是我們應(yīng)該考慮的問(wèn)題，下面我們以小組為單位分別建立關(guān)于衡量高等院校綜合發(fā)展水平的指標(biāo)體系。五、目標(biāo)沖突 在目標(biāo)分析過(guò)程中，系統(tǒng)分析人員經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)，許多關(guān)鍵情況往往是由于存在著相互沖突的分目標(biāo)造成的。這有兩種情況：一種是純屬專業(yè)性質(zhì)的，即利害沖突問(wèn)題；另一種是社會(huì)性質(zhì)的，即利益沖突問(wèn)題。1. 利害沖突例如在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，所可能強(qiáng)調(diào)的兩個(gè)目標(biāo)：一是盡可能低的成本二是盡可能高的質(zhì)量。解決辦法：建立一個(gè)沒(méi)有矛盾的目標(biāo)集，把引起矛盾的分目標(biāo)剔除掉。 采用所有分

10、目標(biāo)，尋求一個(gè)能達(dá)到?jīng)_突目標(biāo)得以并存的方案。 2. 利益沖突例如企業(yè)在減員增效的過(guò)程中就至少有如下兩個(gè)目標(biāo)：一是提高企業(yè)的效益二是保證工作崗位不減員。 處理的方法 ：目標(biāo)方之一放棄自己的利益保持其中一個(gè)目標(biāo)，用其它方式補(bǔ)償或部分補(bǔ)償受損方的利益通過(guò)協(xié)商調(diào)整目標(biāo)系統(tǒng)，使之達(dá)到目標(biāo)相容調(diào)整目標(biāo)系統(tǒng)的方法第一種方法是采取利益分配的方法調(diào)整目標(biāo)系統(tǒng)利益類型利益1利益2利益3利益4總和每種利益的權(quán)重2003001004001000分目標(biāo)目標(biāo)1目標(biāo)2目標(biāo)3目標(biāo)4目標(biāo)5401402050100150100100100200290240100150220調(diào)整目標(biāo)系統(tǒng)的方法第二種方法是由每種利益類型按其利益得失

11、評(píng)價(jià)幾種可供選擇的目標(biāo)系統(tǒng) 利益類型對(duì)可供選擇的目標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)定等級(jí)目標(biāo)系統(tǒng)一目標(biāo)系統(tǒng)二目標(biāo)系統(tǒng)三利益1利益2利益3132313221等級(jí)碼總和675平均等級(jí)碼22.331.67第三節(jié) 系統(tǒng)模型化和最優(yōu)化一、系統(tǒng)模型化的含義系統(tǒng)模型化有兩層含義：要把需要解決的系統(tǒng)問(wèn)題，通過(guò)分析明確其外部影響因素和內(nèi)部的條件變量。針對(duì)論證后的系統(tǒng)目標(biāo)要求，用一個(gè)邏輯的或數(shù)學(xué)的表達(dá)式，從整體上說(shuō)明它們之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系和動(dòng)態(tài)情況，這就是“模型”概念?！盎弊郑褪钦f(shuō)，在系統(tǒng)分析中使用模型是一種常用的典型手段。不論從定性分析，還是從定量分析看，都是如此。采用模型化手段進(jìn)行系統(tǒng)分析的意義就在于，它能把非常復(fù)雜的系統(tǒng)的內(nèi)部

12、和外部關(guān)系，經(jīng)過(guò)恰當(dāng)?shù)某橄蟆⒓庸?、邏輯推理，變成可以進(jìn)行準(zhǔn)確分析和處理的東西，從而能得到所需要給出的結(jié)論；采取模型化技術(shù)可以大大簡(jiǎn)化現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)或擬建系統(tǒng)的分析過(guò)程，因?yàn)樗饶芊从超F(xiàn)實(shí)，又高于現(xiàn)實(shí)；模型化技術(shù)提供了與仿真技術(shù)和電子計(jì)算機(jī)協(xié)同操作的連接條件，從而加速了分析過(guò)程并提高了分析的有效性；提供了方法典型化的基礎(chǔ)，這類模型往往對(duì)許多不同系統(tǒng)事物具有典型意義。 二、構(gòu)成模型的要素模型主要有兩個(gè)組成要素：系統(tǒng)的目標(biāo)：是指系統(tǒng)組成要素的有機(jī)行動(dòng)(有序化)所應(yīng)達(dá)到的系統(tǒng)功能和目的。 系統(tǒng)的約束：是系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)給定目標(biāo)時(shí)所能充分利用的條件范圍。 系統(tǒng)模型在描述系統(tǒng)目標(biāo)和系統(tǒng)約束時(shí)，可應(yīng)用形象的、符號(hào)的、圖表的、數(shù)學(xué)的等不同的模型化形式和技術(shù)。 在形象的模型化中，系統(tǒng)目標(biāo)和系統(tǒng)約束的表達(dá)是直觀的、具體的。 在數(shù)學(xué)模型中，上述兩個(gè)部分是用目標(biāo)函數(shù)相約束條件的數(shù)學(xué)表達(dá)式來(lái)予以明確的。目標(biāo)分析為構(gòu)造系統(tǒng)目標(biāo)提供方向、范圍和要求；結(jié)構(gòu)分析指明系統(tǒng)目標(biāo)的結(jié)構(gòu)關(guān)系和約束，有時(shí)則構(gòu)成特定的系統(tǒng)目標(biāo)；環(huán)境分析的結(jié)果主要在約束條件的組成上得到反映，有時(shí)也涉及系統(tǒng)目標(biāo)的權(quán)數(shù)分配。 三、模型的優(yōu)化和優(yōu)化方法模型的優(yōu)化通常是指數(shù)學(xué)模型而言，這是為了就某些系統(tǒng)參數(shù)和變量取得較好值或最優(yōu)值的一種方法。 模型的優(yōu)化是構(gòu)造模型的基本目的之一，它的意義就在于：對(duì)一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)或擬