系統(tǒng)工程 課件 模塊1、2 系統(tǒng)工程概述、系統(tǒng)分析

系統(tǒng)工程模塊一系統(tǒng)工程概述知識結構導圖(1)了解系統(tǒng)的產(chǎn)生與發(fā)展；(2)理解系統(tǒng)的含義、特征以及分類；(3)理解系統(tǒng)要素及其作用關系；(4)理解系統(tǒng)工程的含義、基礎理論；(5)了解系統(tǒng)工程的核心內(nèi)容；(6)掌握霍爾三維結構方法論。教學目標重點(1)系統(tǒng)的含義、特征；(2)系統(tǒng)工程的含義；(3)系統(tǒng)工程的基礎理論；(4)霍爾三維結構方法論。難點(1)系統(tǒng)要素及其作用關系；(2)系統(tǒng)工程的基礎理論、核心內(nèi)容；(3)霍爾三維結構方法論。系統(tǒng)的認識任務一知識結構導圖作為人類知識總體系的一部分，系統(tǒng)工程直接用于改造客觀世界的實踐活動，用于解決實際問題。國內(nèi)外系統(tǒng)工程的思想方法和實際應用源遠流長，最早可以追溯到遠古時代，在我國系統(tǒng)工程發(fā)展的歷史長河中更是形成了萬里長城和都江堰等一系列偉大成就。近代以來，隨著工業(yè)、國防和科學技術的發(fā)展，各類復雜的大系統(tǒng)以及巨系統(tǒng)不斷增多，系統(tǒng)工程這門綜合性交叉學科更是得到了全面、迅速的發(fā)展。一、系統(tǒng)科學的產(chǎn)生與發(fā)展系統(tǒng)工程是一門方法性學科，主要研究如何建立系統(tǒng)、進行系統(tǒng)分析和系統(tǒng)設計，以及為了實現(xiàn)系統(tǒng)的目的和功能所必需的各種思想、技術方法和理論。隨著近代工業(yè)、國防和科學技術的迅速發(fā)展，出現(xiàn)了許多規(guī)模龐大、構造復雜、影響因素眾多的大系統(tǒng)（如鋼鐵、石油、化工、機械制造等生產(chǎn)系統(tǒng)，電力系統(tǒng)，交通運輸系統(tǒng)，通信情報系統(tǒng)和軍事指揮系統(tǒng)等），這些大系統(tǒng)往往是多級分層決策的多輸入多輸出系統(tǒng)，系統(tǒng)輸入的信息絕大多數(shù)是隨機的，并且這些系統(tǒng)往往需要同時具有控制功能和管理功能，即這些系統(tǒng)是能夠完成多種功能的人機系統(tǒng)、社會經(jīng)濟系統(tǒng)和環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)等。因此，系統(tǒng)工程作為一門綜合性的交叉學科，在國內(nèi)外都有了較大發(fā)展。系統(tǒng)科學的發(fā)展簡史如圖1-1所示。一、系統(tǒng)科學的產(chǎn)生與發(fā)展圖1-1系統(tǒng)科學的發(fā)展簡史一、系統(tǒng)科學的產(chǎn)生與發(fā)展系統(tǒng)（system）一詞源于拉丁文，表示群體、集合等。本書中引用錢學森對系統(tǒng)的定義：系統(tǒng)是由相互作用而又相互依賴的若干組成部分結合的具有特定功能的有機整體。該定義指出了系統(tǒng)的三個基本屬性，它們是不同系統(tǒng)的共同屬性。二、系統(tǒng)的含義第一，系統(tǒng)是由兩個以上要素組成的整體。要素是構成系統(tǒng)的最基本部分，沒有要素就無法構成系統(tǒng)，單個要素也無法構成系統(tǒng)。第二，系統(tǒng)的諸要素之間、要素與整體之間以及整體與環(huán)境之間存在著一定的有機聯(lián)系。若系統(tǒng)的諸要素之間沒有任何聯(lián)系和作用，則不能稱其為系統(tǒng)。第三，系統(tǒng)要素之間的聯(lián)系與相互作用，使系統(tǒng)作為一個整體具有特定的功能或效能，這是各要素個體所不具備的功能。二、系統(tǒng)的含義圖1-2系統(tǒng)的圖形描述

二、系統(tǒng)的含義(一)邊界(二)串聯(lián)(三)整合二、系統(tǒng)的含義邊界是指人們在認識事物時對所要認識問題劃出的一個范圍。為了對問題進行有效的思考和控制，人們通常要將問題從無限的聯(lián)系中割離出來，形成一個與人類能力相匹配的范圍。邊界是在思考問題時產(chǎn)生的，對于不同的思考者來說，同一問題可能呈現(xiàn)不同的邊界。例如，某百貨商店打出一則廣告：“買左鞋，送右鞋”。商家的意圖是想表達對折銷售，但一般人都會覺得有些另類，這一說法與我們的日常思維發(fā)生了沖突。因為大多數(shù)人在想到鞋的時候，自然呈現(xiàn)出來的邊界是一雙鞋。而這一廣告將單只鞋作為一個整體，其邊界是一只鞋，就與思維習慣所形成的邊界產(chǎn)生了沖突。二、系統(tǒng)的含義(一)邊界(二)串聯(lián)串聯(lián)是指人們在同一時間只能考慮一個方面的問題。這一特征體現(xiàn)了人類思維的局限性，思想的串聯(lián)給我們思考整體與聯(lián)系帶來了很大困難，但更強調(diào)了聯(lián)系與整體觀念的必要性。整合也稱集成或綜合，是指將在不同時間思考的問題聯(lián)系起來進行考慮。這是人腦具備的基本功能之一。例如，通過將某零件的三個平面視圖聯(lián)系起來，可以整合得出該零件的立體圖形。系統(tǒng)思維的訓練實際上就是要強化整合能力。(三)整合二、系統(tǒng)的含義系統(tǒng)的特征主要是指系統(tǒng)在一般意義上的本質(zhì)特性。介紹系統(tǒng)的本質(zhì)特性有助于讀者進一步理解系統(tǒng)的概念。一般系統(tǒng)所具有的特征主要表現(xiàn)為以下六個方面：(一)集合性(二)整體性(三)相關性(四)層次性(五)目的性(六)環(huán)境適應性三、系統(tǒng)的特征(一)集合性將具有某種屬性的一些對象看作一個整體，就形成了一個集合。集合里的各個對象稱為集合的要素。系統(tǒng)的集合性表明，系統(tǒng)是由兩個或兩個以上可以互相區(qū)別的要素所組成的。例如，計算機系統(tǒng)一般都是由中央處理器（CPU、存儲器、輸入與輸出設備等硬件組成的，另外還包含操作系統(tǒng)、各種應用工具等軟件，它們形成了一個完整的集合。三、系統(tǒng)的特征(二)整體性系統(tǒng)的整體性可以直觀地理解為系統(tǒng)是一個整體的對外聯(lián)系的單元，系統(tǒng)內(nèi)部的各組成要素只有在整體中才具有意義。系統(tǒng)的整體性說明，系統(tǒng)各要素之間存在一定的組合方式，各要素之間必須相互統(tǒng)一、相互協(xié)調(diào)和配合，才能形成一個系統(tǒng)，才能發(fā)揮系統(tǒng)特有的功能。系統(tǒng)整體的功能并不是各個要素的功能的簡單疊加，而是呈現(xiàn)出各組成要素所沒有的新的功能，并且系統(tǒng)整體的功能大于各組成要素的功能總和。三、系統(tǒng)的特征(二)整體性如果系統(tǒng)各要素之間不能很好地協(xié)調(diào)和配合，即使每個要素都是良好的，也不可能作為一個整體發(fā)揮良好的功能，這樣的系統(tǒng)就不能稱為完善的系統(tǒng)。相反，在一個系統(tǒng)整體中，即使組成要素并不都很完善，但它們可通過協(xié)調(diào)、綜合而成為具有良好功能的系統(tǒng)。整體性強調(diào)的是組合效果的復雜性和組合的創(chuàng)新作用。系統(tǒng)的整體性是系統(tǒng)論的核心思想。三、系統(tǒng)的特征(三)相關性相關性是指組成系統(tǒng)的各要素之間是相互聯(lián)系、相互作用的。它用來說明這些要素之間的特定關系。如果各基本要素只是彼此孤立地堆積在一起，相互之間沒有任何聯(lián)系或相互作用，則構不成系統(tǒng)。相關性是系統(tǒng)具有整體性特征的原因之一。系統(tǒng)的思想強調(diào)要素之間聯(lián)系方式的重要性，同樣的要素，其聯(lián)系方式不同可以使系統(tǒng)成為不同的整體，具有不同的功能。另外，相關性既重視整體內(nèi)部各要素間的關聯(lián)，也重視整體與外部環(huán)境之間的聯(lián)系。三、系統(tǒng)的特征(四)層次性物質(zhì)運動總是以特殊的時空來表現(xiàn)的，而時空是有層次的。系統(tǒng)作為一個相互作用的諸要素的總體，可以分解為一系列子系統(tǒng)，子系統(tǒng)還可進一步分解為更低一級的子系統(tǒng)，并存在一定的層次結構，這是系統(tǒng)時空結構的特定形式。系統(tǒng)層次結構表述了不同層次子系統(tǒng)之間的從屬關系或相互作用。不同層次結構存在著動態(tài)的信息流和物質(zhì)流，構成了系統(tǒng)的運動特性，為深入研究系統(tǒng)層次之間的控制與調(diào)節(jié)功能提供了條件。三、系統(tǒng)的特征(五)目的性通常系統(tǒng)都具有某種目的。要達到某種既定的目的，系統(tǒng)就必須具有一定的功能。系統(tǒng)的目的和功能正是一個系統(tǒng)與另一個系統(tǒng)區(qū)別的標志。系統(tǒng)的目的性在行為層次上指一定范圍內(nèi)的輸入可能產(chǎn)生相同的輸出，如穩(wěn)壓器。三、系統(tǒng)的特征(五)目的性系統(tǒng)的目的一般用更具體的目標來體現(xiàn)。比較復雜的系統(tǒng)一般都具有多個目標，因此需要一個指標體系來描述系統(tǒng)的目標。例如，衡量一個物流企業(yè)的經(jīng)營業(yè)績，不僅要考核它的物流服務量，而且要考核企業(yè)的利潤、成本投入和服務滿意度等指標的情況。在指標體系中，各個指標之間有時是相互矛盾的，有時是此消彼長的。三、系統(tǒng)的特征(五)目的性因此，要從整體出發(fā)力求獲得全局最佳的效果，在相互矛盾的目標之間進行協(xié)調(diào)，尋求平衡點，以便實現(xiàn)系統(tǒng)的目的。另外，系統(tǒng)還必須具有控制、調(diào)節(jié)和管理功能，通過各要素之間的有序化調(diào)節(jié)，使之進入與系統(tǒng)目的相適應的狀態(tài)，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的目的。三、系統(tǒng)的特征(六)環(huán)境適應性任何一個系統(tǒng)都存在于一定的外部環(huán)境之中。系統(tǒng)是作為一個整體與外部環(huán)境發(fā)生聯(lián)系和作用的。在這個聯(lián)系和作用的過程中，系統(tǒng)必然要與外界環(huán)境產(chǎn)生物質(zhì)的、能量的和信息的交換。因此，外界環(huán)境的變化必然會引起系統(tǒng)內(nèi)部各要素的變化。系統(tǒng)只有通過內(nèi)部結構的調(diào)整，才能適應外部環(huán)境的變化。如果一個系統(tǒng)不能通過內(nèi)部結構的調(diào)整去適應外部環(huán)境的變化，就不會持續(xù)發(fā)展。三、系統(tǒng)的特征(六)環(huán)境適應性例如，企業(yè)是存在于經(jīng)濟社會這個復雜大系統(tǒng)中的一個子系統(tǒng)，企業(yè)的外部環(huán)境包括經(jīng)濟環(huán)境、政治法律環(huán)境、文化環(huán)境、科學技術環(huán)境等。一個企業(yè)必須經(jīng)常了解經(jīng)濟政策、行業(yè)發(fā)展狀態(tài)、國內(nèi)外市場環(huán)境及競爭情況，并針對外部環(huán)境的變化及時調(diào)整企業(yè)的經(jīng)營策略，形成與環(huán)境相適應的管理體系和模式，才能維持其在市場上長久的競爭優(yōu)勢。實際上，一個企業(yè)發(fā)展壯大的過程也是企業(yè)不斷適應環(huán)境變化的過程。三、系統(tǒng)的特征由系統(tǒng)的概念可知，系統(tǒng)是非常普遍的，不同的系統(tǒng)可以不同的形態(tài)存在。根據(jù)系統(tǒng)形成的原因、系統(tǒng)的存在方式等，可以對系統(tǒng)進行多種分類。下面介紹幾種常見的系統(tǒng)分類。四、系統(tǒng)的分類按照系統(tǒng)形成的原因，系統(tǒng)可分為自然系統(tǒng)和人造系統(tǒng)。自然系統(tǒng)是由自然過程產(chǎn)生的系統(tǒng)。這類系統(tǒng)是以自然物為要素所形成的系統(tǒng)，如海洋系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)、太陽系等。人造系統(tǒng)則是人們將有關元素按其屬性和相互關系組合而成的系統(tǒng)，或者說是對自然要素加以人工利用所形成的系統(tǒng)。例如，人類通過對自然物質(zhì)進行加工和利用，構造出各種工程系統(tǒng)、運輸系統(tǒng)等。區(qū)分自然系統(tǒng)和人造系統(tǒng)有助于提示人們在認識不同系統(tǒng)時應該有不同的切入點。人造系統(tǒng)主要是為了實現(xiàn)某種特定功能而創(chuàng)造的系統(tǒng)，因此它是功能需求的產(chǎn)物，而自然系統(tǒng)并不是人類功能需求的產(chǎn)物。（一）自然系統(tǒng)與人造系統(tǒng)四、系統(tǒng)的分類（一）自然系統(tǒng)與人造系統(tǒng)對自然系統(tǒng)，往往是先認識其結構，再認識其可被利用的功能；而對人造系統(tǒng)，則是先設定系統(tǒng)的功能，再以功能為出發(fā)點，研究用怎樣的結構來實現(xiàn)預定的功能。因此，對于自然系統(tǒng)，人們應該優(yōu)先關注其結構；而對于人造系統(tǒng)，則應該優(yōu)先關注其功能。實際上，大多數(shù)系統(tǒng)是自然系統(tǒng)與人造系統(tǒng)的復合系統(tǒng)。在人造系統(tǒng)中，有許多是人們運用科學技術改造自然系統(tǒng)的結果。隨著科學技術的發(fā)展，出現(xiàn)了越來越多的人造系統(tǒng)。值得注意的是，有些人造系統(tǒng)的出現(xiàn)破壞了自然生態(tài)系統(tǒng)的平衡。近年來，系統(tǒng)工程越來越注重從自然系統(tǒng)的屬性和關系中探討人造系統(tǒng)。四、系統(tǒng)的分類（二）實體系統(tǒng)與概念系統(tǒng)按照系統(tǒng)的存在方式，系統(tǒng)可分為實體系統(tǒng)與概念系統(tǒng)。凡是以礦物、生物、機械等有物理意義的實體為構成要素的系統(tǒng)稱為實體系統(tǒng)。凡是由概念、原理、方法、制度、程序等不具備物理屬性的非實體物質(zhì)所構成的系統(tǒng)稱為概念系統(tǒng)。例如，太陽系是一個實體系統(tǒng)，而人們對太陽系的描述則是一個概念系統(tǒng)，管理系統(tǒng)、社會系統(tǒng)也屬于概念系統(tǒng)。在實際生活中，實體系統(tǒng)和概念系統(tǒng)在多數(shù)情況下是結合在一起的。實體系統(tǒng)是概念系統(tǒng)的物質(zhì)基礎，而概念有時需要以實體為載體反映出來，概念系統(tǒng)往往是實體系統(tǒng)的抽象和簡化。人造系統(tǒng)中一般先有概念系統(tǒng)，再有實體系統(tǒng)。四、系統(tǒng)的分類例如，制造一個產(chǎn)品，先要有設計思想和方案（設計圖紙），這是一個概念系統(tǒng)；依靠設計圖紙生產(chǎn)出來的產(chǎn)品是一個實體系統(tǒng)，它的性能主要是由設計方案決定的。再如，一個軍事指揮系統(tǒng)，既包括軍事指揮員的思想、信息、原則、命令等概念要素，也包括計算機設備、通信設備等實體要素，因此，它是實體系統(tǒng)與概念系統(tǒng)的組合。（二）實體系統(tǒng)與概念系統(tǒng)四、系統(tǒng)的分類（三）動態(tài)系統(tǒng)和靜態(tài)系統(tǒng)動態(tài)系統(tǒng)強調(diào)的是系統(tǒng)行為或結構的動態(tài)變化特征。放在長遠的時間背景下，大多數(shù)系統(tǒng)都是動態(tài)系統(tǒng)。但是，由于動態(tài)系統(tǒng)中各種參數(shù)之間的相互關系非常復雜，要找出其中的規(guī)律性有時非常困難，因此，有時為了使問題簡化，會忽略系統(tǒng)的動態(tài)特性，將系統(tǒng)簡化成為靜態(tài)系統(tǒng)來描述。如果系統(tǒng)的動態(tài)特性不能忽略，就不能將系統(tǒng)簡化成靜態(tài)系統(tǒng)。一般來說，絕對的實體系統(tǒng)是靜態(tài)系統(tǒng)，而概念系統(tǒng)一般是動態(tài)系統(tǒng)。四、系統(tǒng)的分類（三）動態(tài)系統(tǒng)和靜態(tài)系統(tǒng)例如，制造一個產(chǎn)品，先要有設計思想和方案（設計圖紙），這是一個概念系統(tǒng)；依靠設計圖紙生產(chǎn)出來的產(chǎn)品是一個實體系統(tǒng)，它的性能主要是由設計方案決定的。再如，一個軍事指揮系統(tǒng)，既包括軍事指揮員的思想、信息、原則、命令等概念要素，也包括計算機設備、通信設備等實體要素，因此，它是實體系統(tǒng)與概念系統(tǒng)的組合。四、系統(tǒng)的分類按系統(tǒng)是否與外界環(huán)境有物質(zhì)、能量或信息的交換，系統(tǒng)可分為封閉系統(tǒng)和開放系統(tǒng)。封閉系統(tǒng)是指與外界環(huán)境不發(fā)生任何形式交換的系統(tǒng)。它既不向外界環(huán)境輸出，也不從外界環(huán)境輸入。開放系統(tǒng)是指與環(huán)境有相互關聯(lián)，能從外界環(huán)境得到輸入，并向外界環(huán)境產(chǎn)生輸出的系統(tǒng)。一個系統(tǒng)如果不是開放系統(tǒng)，就是封閉系統(tǒng)，二者必居其一。大部分人造系統(tǒng)屬于開放系統(tǒng)，如社會系統(tǒng)、經(jīng)濟系統(tǒng)。研究開放系統(tǒng)的意義在于可以通過系統(tǒng)與環(huán)境的關系來研究系統(tǒng)的結構及演變特征。(四)封閉系統(tǒng)和開發(fā)系統(tǒng)四、系統(tǒng)的分類(四)封閉系統(tǒng)和開發(fā)系統(tǒng)最早涉及開放系統(tǒng)與封閉系統(tǒng)研究的是物理學領域。但物理學中的概念與本書中的概念有區(qū)別。物理學中的封閉系統(tǒng)是只有能量交換的系統(tǒng)，開放系統(tǒng)是同時進行物質(zhì)交換和能量交換的系統(tǒng)。而同時進行物質(zhì)、能量和信息交換的系統(tǒng)，在物理學中尚無專門定義。本書定義的封閉系統(tǒng)是物理學中的孤立系統(tǒng)。將系統(tǒng)按照某些特征進行分類，其目的是希望能更深刻地認識具有這些特征的系統(tǒng)的共性。隨著系統(tǒng)思想的不斷發(fā)展，未來還會出現(xiàn)新的系統(tǒng)分類。四、系統(tǒng)的分類圖1-3系統(tǒng)的基本模式(四)封閉系統(tǒng)和開發(fā)系統(tǒng)在物流系統(tǒng)中，絕大多數(shù)是自然系統(tǒng)與人造系統(tǒng)的復合，既有實體系統(tǒng)，又有概念系統(tǒng)，是動態(tài)的、開放的系統(tǒng)。一般的系統(tǒng)模式都由輸入、轉換及輸出構成，通過輸入和輸出使系統(tǒng)與社會環(huán)境進行交換，系統(tǒng)和環(huán)境相互依存。在不同的領域或不同的子系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)的目的不同，因此其輸入、輸出及轉換活動的內(nèi)容可能不同，但基本模式不變，如圖1-3所示。四、系統(tǒng)的分類系統(tǒng)要素是構成系統(tǒng)的具有一定獨立性的組成單元，進行系統(tǒng)結構分析時，可給予每個要素一個特定的名稱或代號。由于系統(tǒng)是有層次的，因此系統(tǒng)結構也具有層次性，這種層次性體現(xiàn)為系統(tǒng)要素的時空聯(lián)系方式。五、系統(tǒng)要素及其作用關系（一）系統(tǒng)要素的描述處于系統(tǒng)某一層次的要素，接收來自系統(tǒng)內(nèi)其他要素的輸入和外部環(huán)境的干擾，并通過要素具有的特定功能將輸入轉換成輸出，然后將輸出輸送給系統(tǒng)的其他要素或外部環(huán)境。這說明，系統(tǒng)中的要素具有一定的功能，能將來自其他要素的輸入轉換成輸出。我們可以借用黑箱來描述要素的這一特征，如圖1-4所示。圖1-4黑箱模型圖五、系統(tǒng)要素及其作用關系（一）系統(tǒng)要素的描述進行系統(tǒng)結構分析時，可以將要素看成一只黑箱。對每個要素的描述最終要能反映出該要素的功能，即要對輸入的類型、輸出的種類、品質(zhì)要求及輸出的方向作出完整描述。例如，某公司要聘請一名總經(jīng)理，首先要把總經(jīng)理崗位作為公司管理系統(tǒng)中的一個要素，認定其特征，也就是將要素作為一個黑箱來描述；然后，揭示這一要素應具有怎樣的特征才能滿足要求，比如對各種能力素質(zhì)與經(jīng)歷的要求等；最后，提出招聘條件。五、系統(tǒng)要素及其作用關系（一）系統(tǒng)要素的描述要素之間的關聯(lián)是指要素之間的相互聯(lián)系或作用。按照不同的分類標準，關聯(lián)可劃分為不同的類型。例如，按照要素之間關系明確與否，關聯(lián)可劃分為下面三種：(1)確定性關聯(lián)(2)不確定性關聯(lián)(3)確定性關聯(lián)與不確定性關聯(lián)的混合五、系統(tǒng)要素及其作用關系（二）要素之間的關聯(lián)及描述(1)確定性關聯(lián)(2)不確定性關聯(lián)確定性關聯(lián)中，要素之間的關聯(lián)是受確定的規(guī)律支配的。不確定性關聯(lián)中，要素之間是隨機，如統(tǒng)計學中所揭示的關聯(lián)大多屬于這一類。五、系統(tǒng)要素及其作用關系（二）要素之間的關聯(lián)及描述(3)確定性關聯(lián)與不確定性關聯(lián)的混合對要素之間的關聯(lián)進行描述，本質(zhì)上就是建立模型。而每一種描述關聯(lián)的方法都多少存在著局限性。一般而言，我們按照因果關系、過程順序或職能結構的方式對關聯(lián)進行簡單描述。因果描述就是根據(jù)人們對因果的思考結果畫出要素之間的關聯(lián)。過程描述是從時間的整體性上描述各要素之間的關聯(lián)。人類行為過程具有明顯的時間順序特征，因此，過程描述法被經(jīng)常使用。圖1-5是用過程描述的新產(chǎn)品規(guī)劃網(wǎng)絡的例子。圖1-5用過程描述的新產(chǎn)品規(guī)劃網(wǎng)絡五、系統(tǒng)要素及其作用關系（二）要素之間的關聯(lián)及描述圖1-6某制造企業(yè)按職能劃分組織系統(tǒng)職能描述方式在組織系統(tǒng)中經(jīng)常采用，實際上它是一種以功能為基礎的結構描述方法。圖1-6所示為某制造企業(yè)按職能劃分組織系統(tǒng)。(3)確定性關聯(lián)與不確定性關聯(lián)的混合五、系統(tǒng)要素及其作用關系（二）要素之間的關聯(lián)及描述

圖1-7系統(tǒng)要素的作用關系五、系統(tǒng)要素及其作用關系（三）系統(tǒng)要素的作用關系

五、系統(tǒng)要素及其作用關系（三）系統(tǒng)要素的作用關系

(1-1)

五、系統(tǒng)要素及其作用關系（三）系統(tǒng)要素的作用關系

五、系統(tǒng)要素及其作用關系（三）系統(tǒng)要素的作用關系例如，圖1-8(a)中各要素間的關聯(lián)可用連接系數(shù)表示為

五、系統(tǒng)要素及其作用關系（三）系統(tǒng)要素的作用關系圖1-8系統(tǒng)要素的關聯(lián)類型五、系統(tǒng)要素及其作用關系（三）系統(tǒng)要素的作用關系

起始連接系數(shù)五、系統(tǒng)要素及其作用關系（三）系統(tǒng)要素的作用關系其結構矩陣用M表示如下：

五、系統(tǒng)要素及其作用關系（三）系統(tǒng)要素的作用關系

通過這樣的連接矩陣形式，整個系統(tǒng)各要素間的相互連接關系就非常清楚了，而且各結構矩陣可直接應用數(shù)學中的矩陣運算規(guī)則，因此可利用該矩陣進行系統(tǒng)結構的數(shù)學分析。五、系統(tǒng)要素及其作用關系（三）系統(tǒng)要素的作用關系根據(jù)系統(tǒng)的定義，組成系統(tǒng)的各要素之間存在著有機聯(lián)系，這種聯(lián)系實際上就是要素之間沖突與協(xié)同的綜合表現(xiàn)。協(xié)同是以沖突為前提的，沖突推動著系統(tǒng)向協(xié)同、集成的方向發(fā)展。系統(tǒng)中不同的要素具有各自的目標，這些不同要素的目標之間可能存在相互矛盾、相互沖突的地方。比如，物流系統(tǒng)中運輸要素與倉儲要素的目標就存在沖突，要想少批次、多批量地運輸以降低運輸成本，必定會導致庫存增加，從而使得倉儲成本增加，如果想要分別降低運輸成本和倉儲成本，這顯然是沖突的。認識系統(tǒng)內(nèi)部要素目標之間的沖突現(xiàn)象，有助于尋找要素間協(xié)調(diào)的方法，以便使系統(tǒng)的總體目標最優(yōu)化。五、系統(tǒng)要素及其作用關系（四)系統(tǒng)要素的沖突與集成那么，如何解決系統(tǒng)內(nèi)部要素之間的目標沖突呢？答案是集成，集成是解決系統(tǒng)要素沖突的有效途徑。集成可以理解為一體化或整合的過程。這一概念來源于20世紀40年代研制的集成電路。在一個只有指甲蓋大小的硅片上集成了十幾億個晶體管，組合成一個整體后，能發(fā)揮一定的功能，成為計算機技術、信息技術、自動化技術應用中不可缺少的技術載體。20世紀80年代，隨著計算機信息技術的發(fā)展，不同廠家生產(chǎn)的硬件和軟件系統(tǒng)能通過一定的方式進行集成，形成具有完整功能的信息系統(tǒng)。進入21世紀后，隨著網(wǎng)絡技術的發(fā)展，通過互聯(lián)網(wǎng)，幾乎可以將全球的計算機系統(tǒng)集成為一個全球性的網(wǎng)絡。在這些領域，集成的概念發(fā)揮了重要的作用。五、系統(tǒng)要素及其作用關系（四)系統(tǒng)要素的沖突與集成集成（Integration）就是通過某種方式將一些孤立的要素集中在一起，產(chǎn)生聯(lián)系，從而構成一個有機整體的過程。比如，前面提到的運輸要素目標與倉儲要素目標之間存在沖突，我們基于集成的思想，站在運輸要素和倉儲要素所處的共同的大系統(tǒng)———物流系統(tǒng)層面來考慮成本的降低時，就不能分別考慮運輸成本和倉儲成本的最低，而是要綜合考慮這兩個要素所在的物流系統(tǒng)的總成本最低，這樣目標就一致了。五、系統(tǒng)要素及其作用關系（四)系統(tǒng)要素的沖突與集成系統(tǒng)工程的認識任務二知識結構導圖系統(tǒng)工程（systemEngineering）是以研究大型復雜的人造系統(tǒng)和復合系統(tǒng)為對象的一門交叉科學，對數(shù)學要求高，離不開計算機。系統(tǒng)工程既是一個技術過程，又是一個管理過程，它的定義有很多種，錢學森教授說它是一種科學方法，美國學者說它是一門科學，還有人說它是一門特殊工程學，但大多數(shù)科學家認為它是一種管理技術。一、系統(tǒng)工程的含義在國外，系統(tǒng)工程應用的一個經(jīng)典案例就是阿波羅登月計劃。20世紀60年代美國開始實施阿波羅載人登月計劃，參加者有42萬多人，涉及2萬多個廠家，歷時11年。項目成功后，美國人首先宣布，這是系統(tǒng)工程的勝利?？傮w上講，20世紀40年代是現(xiàn)代系統(tǒng)工程的起點；50年代，系統(tǒng)工程方法全面形成；60年代，系統(tǒng)工程方法取得突破；70年代，系統(tǒng)工程的應用范圍不斷擴大，系統(tǒng)工程方法可處理更加復雜的系統(tǒng)問題，系統(tǒng)工程由工程系統(tǒng)工程發(fā)展到復雜系統(tǒng)工程，特別是復雜巨系統(tǒng)工程，如社會經(jīng)濟系統(tǒng)工程。一、系統(tǒng)工程的含義20世紀70年代中后期發(fā)展起來的軟系統(tǒng)思想是系統(tǒng)工程從面向工程系統(tǒng)到面向無結構問題轉變的典型標志。此后，人們又創(chuàng)造出一些面向更復雜系統(tǒng)的方法，如綜合集成法。系統(tǒng)工程的特點主要體現(xiàn)在以下5個方面:（1）研究對象是工程系統(tǒng)；（2）研究目標是讓系統(tǒng)達到最優(yōu)；（3）系統(tǒng)工程學是工業(yè)工程學的發(fā)展，應用廣泛，而工業(yè)工程學只適用于中小規(guī)模；（4）是橫跨許多技術的交叉科學；（5）對數(shù)學要求高，離不開計算機。一、系統(tǒng)工程的含義系統(tǒng)工程解決系統(tǒng)問題的總體思路如下:（1）確定一個或多個目標；（2）確定達到目標需要的資源與條件；（3）確定可達到目標的備選方案；（4）對各個方案在達到目標與所需資源、條件等方面進行綜合分析與評估；（5）根據(jù)一定的標準，判別各個方案優(yōu)劣的次序；（6）選擇最終實施的方案。一、系統(tǒng)工程的含義從學科發(fā)展和學術研究的角度看，系統(tǒng)工程是一門新興的交叉學科，尚處于發(fā)展階段，至今還沒有統(tǒng)一的定義。國內(nèi)外許多知名學者對系統(tǒng)工程進行了定義和內(nèi)涵解釋，下面列舉幾個有代表性的解釋，以幫助我們更好地認識和理解系統(tǒng)工程。中國著名科學家錢學森教授給出的定義：“系統(tǒng)工程是組織管理系統(tǒng)的規(guī)劃、研究、設計、制造、試驗和使用的科學方法，是一種對所有系統(tǒng)都具有普遍意義的科學方法?！薄跋到y(tǒng)工程是一門組織管理的技術?！币弧⑾到y(tǒng)工程的含義（一)典型定義美國著名學者H.切斯納（H.chestnut）的定義：“系統(tǒng)工程認為雖然每個系統(tǒng)都由許多不同的特殊功能部分所組成，而這些功能部分之間又存在著相互關系，但是每一個系統(tǒng)都是完整的整體，每一個系統(tǒng)都要求有一個或若干個目標。系統(tǒng)工程就是按照各個目標進行權衡，全面求得最優(yōu)解（或滿意解）的方法，并使各組成部分能夠最大限度地互相適應?！币?、系統(tǒng)工程的含義（一)典型定義系統(tǒng)分析是以系統(tǒng)思想為基礎的，其內(nèi)容龐大，尤其是復雜的大系統(tǒng)通常會受到社會、經(jīng)濟和技術因素的影響，對這類系統(tǒng)進行系統(tǒng)分析時往往夾雜著決策者個人的價值觀和主觀判斷，因此，從方法論的角度看，系統(tǒng)分析不僅需要計算，還需要依賴直觀和經(jīng)驗進行判斷。可以說，系統(tǒng)分析的方法既有科學性，又具有某種藝術性。一、系統(tǒng)工程的含義（一)典型定義綜上所述，系統(tǒng)工程是以研究大型復雜的人造系統(tǒng)和復合系統(tǒng)為對象的一門交叉科學，它既是一個技術過程，又是一個管理過程。它把自然科學和社會科學中的某些思想、理論、方法、策略和手段根據(jù)總體協(xié)調(diào)的需要有機地聯(lián)系起來，應用定量分析和定性分析相結合的方法以及計算機等技術工具，對系統(tǒng)的構成要素、組織結構、信息交換、反債控制等功能進行分析、設計、制造和服務，從而實現(xiàn)系統(tǒng)整體目標的最優(yōu)化。因此，系統(tǒng)工程是一門現(xiàn)代化的組織管理技術，是特殊的工程技術，是跨越許多學科的邊緣科學。一、系統(tǒng)工程的含義（一)典型定義工程的類型多種多樣，有以硬件為主的工程，如機械工程、電子工程、水利工程等，也有以流程重組和以軟件為主的工程，如軟件工程、物流工程等。系統(tǒng)工程與機械工程、電子工程、水利工程等有很大差異。機械工程、電子工程、水利工程等都有其特定的工程物質(zhì)對象，而系統(tǒng)工程則不然，任何一種物質(zhì)系統(tǒng)都能成為它的研究對象，而且不只限于物質(zhì)系統(tǒng)，還包括自然系統(tǒng)、社會經(jīng)濟系統(tǒng)、經(jīng)營管理系統(tǒng)、軍事指揮系統(tǒng)等。我們經(jīng)常會在“系統(tǒng)工程”前面加上一個領域限定詞，從而形成了不同的系統(tǒng)工程應用分支。一、系統(tǒng)工程的含義（二)系統(tǒng)工程與其他工程的區(qū)別

（1）系統(tǒng)工程常見的應用分支包括：社會系統(tǒng)工程

（6）農(nóng)業(yè)系統(tǒng)工程

（5）交通運輸系統(tǒng)工程

（3）區(qū)域規(guī)劃系統(tǒng)工程

（4）環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)工程

（2）宏觀經(jīng)濟系統(tǒng)工程

（8）工業(yè)及企業(yè)系統(tǒng)工程

（7）軍事系統(tǒng)工程一、系統(tǒng)工程的含義（二)系統(tǒng)工程與其他工程的區(qū)別

（1）社會系統(tǒng)工程組織管理整個社會活動的工程技術，其研究對象是整個社會。

（2）宏觀經(jīng)濟系統(tǒng)工程運用系統(tǒng)分析方法研究宏觀經(jīng)濟問題，如經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略、國民經(jīng)濟宏觀調(diào)控、宏觀經(jīng)濟規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)結構與產(chǎn)業(yè)政策、投入產(chǎn)出分析、物價系統(tǒng)分析、投資決策分析、綜合國力分析、稅率與匯率分析、貨幣需求建模與預測、世界經(jīng)濟模型等。一、系統(tǒng)工程的含義（二)系統(tǒng)工程與其他工程的區(qū)別

（3）區(qū)域規(guī)劃系統(tǒng)工程運用系統(tǒng)分析的方法研究區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略、區(qū)域綜合發(fā)展規(guī)劃、區(qū)域產(chǎn)業(yè)結構和產(chǎn)業(yè)政策、區(qū)域資源優(yōu)化配置、城鎮(zhèn)布局和發(fā)展規(guī)劃、區(qū)域投資規(guī)劃、地區(qū)之間的分工與協(xié)作、區(qū)域經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展等。

（4）環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)工程應用系統(tǒng)分析方法研究大氣生態(tài)系統(tǒng)、淡水生態(tài)系統(tǒng)、大地生態(tài)系統(tǒng)、森林與生物生態(tài)系統(tǒng)、城市生態(tài)系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、環(huán)境計量預測模型等。一、系統(tǒng)工程的含義（二)系統(tǒng)工程與其他工程的區(qū)別

（5）交通運輸系統(tǒng)工程應用系統(tǒng)工程的理論和方法分析和解決交通運輸復雜系統(tǒng)中的問題，如綜合運輸網(wǎng)絡的建設和規(guī)劃、各種運輸方式的規(guī)劃及調(diào)度、運費定價、綜合運輸優(yōu)化模型以及交通運輸系統(tǒng)的動力學分析、城市公共交通系統(tǒng)分析等問題。

（6）農(nóng)業(yè)系統(tǒng)工程應用系統(tǒng)工程的理論和方法研究農(nóng)業(yè)問題，如農(nóng)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結構、農(nóng)業(yè)綜合規(guī)劃、農(nóng)業(yè)政策分析、農(nóng)業(yè)投資規(guī)劃、農(nóng)產(chǎn)品需求預測、農(nóng)作物合理布局、立體農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃、農(nóng)業(yè)服務系統(tǒng)綜合規(guī)劃、農(nóng)業(yè)多目標決策方法以及農(nóng)戶家庭經(jīng)濟模式等問題。一、系統(tǒng)工程的含義（二)系統(tǒng)工程與其他工程的區(qū)別

（7）軍事系統(tǒng)工程研究國防戰(zhàn)略、作戰(zhàn)模擬、情報通信與指揮、參謀、武器裝備發(fā)展規(guī)劃、一體化后勤保障、國防經(jīng)濟學與軍事運籌學等問題。

（8）以現(xiàn)代工業(yè)和企業(yè)為研究對象，研究其發(fā)展中的問題，如市場分析與預測、新產(chǎn)品研究與開發(fā)、企業(yè)重組、生產(chǎn)計劃與調(diào)度、質(zhì)量保障、信息管理、企業(yè)發(fā)展與競爭戰(zhàn)略、企業(yè)決策與決策支持、企業(yè)競爭力分析等。工業(yè)及企業(yè)系統(tǒng)工程一、系統(tǒng)工程的含義（二)系統(tǒng)工程與其他工程的區(qū)別此外，還有人口系統(tǒng)工程、能源系統(tǒng)工程、水資源系統(tǒng)工程等。另外，由于系統(tǒng)方法向管理領域的滲透，有些管理方法雖然沒有冠上“系統(tǒng)工程”的名稱，但其本質(zhì)是系統(tǒng)思想的管理方法的體現(xiàn)，如項目管理，也可認為其屬于廣義的系統(tǒng)工程。系統(tǒng)工程處理的對象主要是信息，因此，有些學者認為系統(tǒng)工程是一門軟科學。系統(tǒng)工程在自然科學與社會科學之間架設了一座溝通的橋梁。利用現(xiàn)代數(shù)學方法和計算機技術，通過系統(tǒng)工程，為社會科學研究增加了極為有用的定量方法、模型方法、模擬實驗方法和優(yōu)化方法。系統(tǒng)工程也為從事自然科學的工程技術人員和從事社會科學的研究人員的相互合作開辟了廣闊的道路。一、系統(tǒng)工程的含義（二)系統(tǒng)工程與其他工程的區(qū)別一般系統(tǒng)論（General

SystemTheory）是通過對各種不同系統(tǒng)進行科學理論研究而形成的適用于一切種類系統(tǒng)的學說，主要創(chuàng)始人是美國的理論生物學家L.V.貝塔朗姆。一般系統(tǒng)論的基本觀點是重視系統(tǒng)的整體性、系統(tǒng)的開放性、系統(tǒng)的動態(tài)相關性、系統(tǒng)的多級遞階性和系統(tǒng)的有序性。二、系統(tǒng)工程的基礎理論（一）一般系統(tǒng)論大系統(tǒng)一般是規(guī)模龐大、結構復雜、環(huán)節(jié)多或?qū)哟屋^多、目標多樣、影響因素眾多、關系錯綜復雜并常具有隨機性質(zhì)的系統(tǒng)，如經(jīng)濟計劃管理系統(tǒng)、物流系統(tǒng)、區(qū)域經(jīng)濟開發(fā)系統(tǒng)等。大系統(tǒng)歸納起來有如下六個特征：(3)計算復雜,工作量大(5)多目標(6)在大系統(tǒng)里人的因素、經(jīng)濟因素越來越多(4)采用分散化控制(1)系統(tǒng)結構龐大且復雜(2)信息復雜二、系統(tǒng)工程的基礎理論（二）大系統(tǒng)論(1)系統(tǒng)結構龐大且復雜現(xiàn)在的一些大系統(tǒng)一般來說都牽涉到多級遞階控制。比如國外的跨國公司，一個公司跨幾十個國家進行技術開發(fā)和經(jīng)營管理，是一個多級管理結構。另外一些社會經(jīng)濟大系統(tǒng)，如交通運輸大系統(tǒng)，其結構也非常復雜，由許多子系統(tǒng)組成。二、系統(tǒng)工程的基礎理論（二）大系統(tǒng)論(2)信息復雜在一個大系統(tǒng)里，信息的收集、傳輸、處理往往都是量大而且復雜的，當然由于現(xiàn)代計算機技術的發(fā)展、現(xiàn)代通信以及信息理論的發(fā)展，在大系統(tǒng)里信息的交流和處理有較好的條件，如鐵路的集中控制的程度是很高的，因此，需要將大量信息及時傳輸?shù)娇刂浦行?，然后才能及時得到反債，從而指揮整個鐵路系統(tǒng)的運輸。二、系統(tǒng)工程的基礎理論（二）大系統(tǒng)論(3)計算復雜,工作量大大系統(tǒng)要用許多現(xiàn)代的數(shù)學方法（如運籌學、現(xiàn)代控制理論）來處理一些關于數(shù)學模型的問題。二、系統(tǒng)工程的基礎理論（二）大系統(tǒng)論(4)采用分散化控制由于系統(tǒng)越來越大，越來越復雜，因此要實現(xiàn)集中控制越來越困難，所花代價也很大。例如，要對一個龐大部門的設備實行完全集中控制，那就需要容量很大、速度很高的計算機?，F(xiàn)代計算機在向大容量、高次數(shù)、巨型化發(fā)展的同時，也向微型化發(fā)展，特別是超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，可使計算機越做越小。二、系統(tǒng)工程的基礎理論（二）大系統(tǒng)論(4)采用分散化控制因此，現(xiàn)在出現(xiàn)了一種分散化控制的趨勢，就是每個子系統(tǒng)用一臺微型計算機進行控制，然后在中心控制室用一臺大型計算機來加以協(xié)調(diào)，用計算機控制計算機，從而實現(xiàn)了計算機多級控制網(wǎng)絡。這就引起了一個理論問題，即分散控制理論，這一理論正處于研究階段，還不成熟。二、系統(tǒng)工程的基礎理論（二）大系統(tǒng)論(5)多目標我們對課題進行系統(tǒng)分析要有一個目標，用線性規(guī)劃的方法來求得目標函數(shù)。開始是一個單目標，由于系統(tǒng)越來越復雜，因此就出現(xiàn)了多目標。多目標出現(xiàn)后，由于其往往不是協(xié)調(diào)一致的，常常有矛盾，因此，科研人員提出了多目標規(guī)劃問題。二、系統(tǒng)工程的基礎理論（二）大系統(tǒng)論(6)在大系統(tǒng)里人的因素、經(jīng)濟因素越來越多在一個大的工程系統(tǒng)或社會經(jīng)濟系統(tǒng)中，人的因素越多，則對系統(tǒng)的干擾越大，人的主觀能動性在系統(tǒng)里的表現(xiàn)越突出。我們知道，人的因素或社會因素不像工程技術問題那么單純，因為人的因素有許多是不確定的，帶有主觀意識，這就大大地把問題復雜化了。二、系統(tǒng)工程的基礎理論（二）大系統(tǒng)論(6)在大系統(tǒng)里人的因素、經(jīng)濟因素越來越多大系統(tǒng)優(yōu)化的基本方法是特定的分解與協(xié)調(diào)方法，即把可分解的大系統(tǒng)分解成許多互不相關的子系統(tǒng)，這些互不相關的子系統(tǒng)又都與大系統(tǒng)相關，各子系統(tǒng)將性能反債給大系統(tǒng)用總目標度量后，再將指示下達給各個子系統(tǒng)，這就是大系統(tǒng)分解與協(xié)調(diào)的基本思路。二、系統(tǒng)工程的基礎理論（二）大系統(tǒng)論(6)在大系統(tǒng)里人的因素、經(jīng)濟因素越來越多大系統(tǒng)優(yōu)化又可分為靜態(tài)優(yōu)化和動態(tài)優(yōu)化。靜態(tài)優(yōu)化采用Dantzig-wolfe大線性規(guī)劃方法來解決，其基本原理仍是應用分解協(xié)調(diào)原理；動態(tài)優(yōu)化也是采用分解協(xié)調(diào)原理，將各子系統(tǒng)之間具有聯(lián)系約束的動態(tài)優(yōu)化問題用Lagrange乘子向量化為無聯(lián)系約束的動態(tài)優(yōu)化問題，經(jīng)過模型協(xié)調(diào)計劃，求得各子系統(tǒng)分散控制的規(guī)律，使大系統(tǒng)達到優(yōu)化。二、系統(tǒng)工程的基礎理論（二）大系統(tǒng)論1973年，德國的赫爾曼·哈肯提出了協(xié)同學理論（synergetics）（簡稱協(xié)同論），認為不同系統(tǒng)之間存在著各要素的協(xié)同行為，這種協(xié)同作用超越各要素自身的單獨作用，從而形成了整個系統(tǒng)的統(tǒng)一作用和聯(lián)合作用。協(xié)同作用是形成系統(tǒng)有序結構的內(nèi)部作用力，通過這種作用，系統(tǒng)能夠自動產(chǎn)生時間上、空間上或功能上的有序結構。協(xié)同論的核心是自組織理論，即復雜大系統(tǒng)在演變過程中通過內(nèi)部諸要素的自動協(xié)同來達到宏觀有序的狀態(tài)。協(xié)同論在發(fā)展進程中推動了系統(tǒng)工程的發(fā)展，成為系統(tǒng)科學重要的理論基礎。二、系統(tǒng)工程的基礎理論（三）協(xié)同論耗散結構（Dissipativestructure）理論由比利時學者I.普利高津提出，他認為一個開放的系統(tǒng)在遠離平衡的情況下，通過不斷與外界交換能量、物質(zhì)和信息，當發(fā)生某些特殊事物糯合，達到一定的國值時，就會突然以新的方式組織起來，產(chǎn)生新的質(zhì)變，從原來混沛無序的混亂狀態(tài)轉變?yōu)樵跁r空上或功能上穩(wěn)定的有序狀態(tài)。耗散結構理論為貝塔朗菲的“一般系統(tǒng)論”的有序結構穩(wěn)定性提供了嚴密的理論根據(jù)。二、系統(tǒng)工程的基礎理論（四）耗散結構理論經(jīng)濟控制論是應用現(xiàn)代控制論的科學方法分析經(jīng)濟控制過程的學科。20世紀60年代初期控制論開始應用于經(jīng)濟領域。1965年，美國哈佛大學的經(jīng)濟教授R.多貝爾和控制論教授何統(tǒng)填首次合作利用控制論建立經(jīng)濟模型。1966年該校經(jīng)濟系的L.泰勒和D.肯德里克教授應用控制理論中的共扼梯度法制訂了當時韓國的最優(yōu)經(jīng)濟計劃模型。該理論為貝塔朗菲的“一般系統(tǒng)論”的有序結構穩(wěn)定性提供了嚴密的理論根據(jù)。此后，控制理論在微觀經(jīng)濟和宏觀經(jīng)濟方面都得到了廣泛的應用。二、系統(tǒng)工程的基礎理論（五）經(jīng)濟控制論經(jīng)濟控制論的重要內(nèi)容是投入產(chǎn)出模型。由于經(jīng)濟系統(tǒng)是相互依存的一個整體，投入產(chǎn)出模型是一種簡單而有用的經(jīng)濟分析工具，是包含許多經(jīng)濟部門、高度解集、確定供給的綜合模型。但在實際經(jīng)濟運行中，考慮到收益變化、生產(chǎn)技術變化、生產(chǎn)中的時間滯后和資本積累過程等時間因素引起變量變化，人們在靜態(tài)投入產(chǎn)出模型的基礎上加入變化因素后，研究動態(tài)投入產(chǎn)出模型，從而形成經(jīng)濟控制論的重要內(nèi)容。經(jīng)濟控制論是系統(tǒng)優(yōu)化分析中常用的基礎理論。比如，在物流系統(tǒng)中主要用于解決資源（包括設施、設備）的最優(yōu)利用與控制、預測技術以及物流系統(tǒng)合理化等問題。二、系統(tǒng)工程的基礎理論（五）經(jīng)濟控制論運籌學主要運用模型化的方法，按提出的預期目標，將一個已確定研究范圍的現(xiàn)實問題中的主要因素及各種限制條件之間的因果關系、邏輯關系建立數(shù)學模型，通過模型求解來尋求最優(yōu)方案。運籌學的分支主要有以下四類：

1.規(guī)劃論13.排隊論32.庫存論244.對策論二、系統(tǒng)工程的基礎理論（六）運籌學規(guī)劃論包括線性規(guī)劃、非線性規(guī)劃、動態(tài)規(guī)劃、整數(shù)規(guī)劃等理論和方法，用于解決物流系統(tǒng)中的配送組織、設施規(guī)劃、計劃優(yōu)化等問題。二、系統(tǒng)工程的基礎理論（六）運籌學1.規(guī)劃論在經(jīng)營管理工作中，為了保證系統(tǒng)的有效運轉，往往需要對原材料、元器件、設備、資金以及其他保障物資進行量的決策，保持必要的儲備量。庫存論就是應用數(shù)學方法研究在什么時間、以多少數(shù)量、從什么供應渠道來補充這些儲備，使得在保證生產(chǎn)正常運行的情況下，保持庫存和補充采購的總費用最少。二、系統(tǒng)工程的基礎理論（六）運籌學2.庫存論排隊論是研究排隊現(xiàn)象的統(tǒng)計規(guī)律性并用以指導服務系統(tǒng)的最優(yōu)設計和最優(yōu)經(jīng)營策略。在這種服務系統(tǒng)中，服務對象何時到達、占用系統(tǒng)時間的長短等事先都無從確知。排隊論是通過對每個隨機服務現(xiàn)象統(tǒng)計規(guī)律的研究，找出反映這些隨機現(xiàn)象平均特性的規(guī)律，從而在保證較好經(jīng)營效益的前提下改進服務系統(tǒng)的工作能力。排隊論用于解決物流系統(tǒng)中的流程概率性問題，按隨機過程的到達率處理各種現(xiàn)象，如裝卸系統(tǒng)中的設備配置、人員配置等。二、系統(tǒng)工程的基礎理論（六）運籌學3.排隊論在經(jīng)營管理工作中，為了保證系統(tǒng)的有效運轉，往往需要對原材料、元器件、設備、資金以及其他保障物資進行量的決策，保持必要的儲備量。庫存論就是應用數(shù)學方法研究在什么時間、以多少數(shù)量、從什么供應渠道來補充這些儲備，使得在保證生產(chǎn)正常運行的情況下，保持庫存和補充采購的總費用最少。二、系統(tǒng)工程的基礎理論（六）運籌學4.對策論系統(tǒng)動力學理論是在總結運籌學理論的基礎上，為適應社會系統(tǒng)管理需要而發(fā)展的。其主要特征是不進行抽象的數(shù)學假想，不單純追求最優(yōu)解，而是以對系統(tǒng)實際觀測的數(shù)據(jù)為依據(jù)，建立動態(tài)仿真模型，通過計算機模擬實驗獲得系統(tǒng)行為的描述，達到改進和完善系統(tǒng)的目的。物流系統(tǒng)中可采用系統(tǒng)動力學理論研究分析系統(tǒng)與子系統(tǒng)以及不同子系統(tǒng)間的發(fā)展變化趨勢、相互關系和相互影響。二、系統(tǒng)工程的基礎理論（七）系統(tǒng)動力學理論系統(tǒng)工程綜合工程技術、應用數(shù)學、社會科學、管理科學、計算機科學、計算技術等專業(yè)學科的內(nèi)容。它以多種專業(yè)學科技術為基礎，為研究和發(fā)展其他學科提供共同的途徑。系統(tǒng)工程不是孤立地運用各門學科的技術內(nèi)容，而是把它們橫向聯(lián)系起來，綜合利用這些學科的基礎理論和方法，形成的一個新的科學技術體系。三、系統(tǒng)工程的核心內(nèi)容（一）系統(tǒng)工程的技術內(nèi)容系統(tǒng)工程所涉及的學科內(nèi)容極為廣泛，主要的技術內(nèi)容有：1.運籌學2.概率論與數(shù)理統(tǒng)計學3.數(shù)量經(jīng)濟學4.技術經(jīng)濟學5.管理科學三、系統(tǒng)工程的核心內(nèi)容（一）系統(tǒng)工程的技術內(nèi)容運籌學是一門應用學科，它研究的主要內(nèi)容是在既定條件下對系統(tǒng)進行全面規(guī)劃，用數(shù)量化方法（主要是數(shù)學模型）來尋求合理利用現(xiàn)有人力、物力和財力的最優(yōu)工作方案的統(tǒng)籌規(guī)劃和有效運用，以期用最少的費用取得最大的效果。1.運籌學三、系統(tǒng)工程的核心內(nèi)容（一）系統(tǒng)工程的技術內(nèi)容運用運籌學的具體程序大致可歸納為五個步驟：（1）收集資料，歸納問題。應大量收集所要處理問題的現(xiàn)象和有關數(shù)據(jù)資料，經(jīng)歸納提煉后，確定問題的性質(zhì)、特征和類別。（2）建立相應的模型?？捎毛@得的資料，建立各種相應的數(shù)學模型。（3）求解模型。有關運籌學問題的求解，往往需要復雜的計算。目前，由于高功能電子計算機的發(fā)展，已研制出多種軟件，可用于模型的求解。1.運籌學三、系統(tǒng)工程的核心內(nèi)容（一）系統(tǒng)工程的技術內(nèi)容（4）檢驗和評價模型的解。應利用模型進行判斷、預測，并對各種結果進行比較，以確定出最優(yōu)值（極值）。（5）參考所獲得的最優(yōu)值，做出正確的決策?？梢钥闯?，運籌學是系統(tǒng)工程重要的技術內(nèi)容，它為系統(tǒng)工程的發(fā)展和應用奠定了重要的技術基礎。1.運籌學三、系統(tǒng)工程的核心內(nèi)容（一）系統(tǒng)工程的技術內(nèi)容概率論是研究大量偶然事件基本規(guī)律的學科，廣泛應用概率型的描述。數(shù)理統(tǒng)計學主要研究取得數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)和整理數(shù)據(jù)的方法。2.概率論與數(shù)理統(tǒng)計學三、系統(tǒng)工程的核心內(nèi)容（一）系統(tǒng)工程的技術內(nèi)容數(shù)量經(jīng)濟學是經(jīng)濟學中的一門新學科，它在馬克思主義經(jīng)濟理論的指導下，在質(zhì)的分析的基礎上，利用數(shù)學方法和計算技術來研究社會主義經(jīng)濟的數(shù)量、數(shù)量關系、數(shù)量變化及其規(guī)律性。這一學科的主要內(nèi)容有國民經(jīng)濟最優(yōu)計劃和最優(yōu)管理、資源的最優(yōu)利用、遠景規(guī)劃中的預測技術、儲備問題的經(jīng)濟數(shù)學分析、經(jīng)濟信息的組織管理和自動化體系的建立等。3.數(shù)量經(jīng)濟學三、系統(tǒng)工程的核心內(nèi)容（一）系統(tǒng)工程的技術內(nèi)容4.技術經(jīng)濟學技術經(jīng)濟學是一門跨自然科學和社會科學，同時包含研究技術與經(jīng)濟兩個方面的交叉學科，它用經(jīng)濟的觀點分析評價技術的問題，研究技術工作的經(jīng)濟效益，它既要研究科學技術進步的客觀規(guī)律性，又要分析和評價技術工作的經(jīng)濟效果，回答如何最有效地利用技術資源促進經(jīng)濟增長的問題，從而實現(xiàn)技術上先進和經(jīng)濟上合理的最優(yōu)方案，為制訂技術政策、確定技術措施和選擇技術方案提供科學的決策依據(jù)。三、系統(tǒng)工程的核心內(nèi)容（一）系統(tǒng)工程的技術內(nèi)容管理科學是在20世紀初形成的。1911年，泰羅在總結了他幾十年的管理經(jīng)驗和泰羅制的有關管理理論的基礎上，出版了《科學管理原理》一書，從而開創(chuàng)了“科學管理”的新階段。科學管理原理理論在20世紀初得到了廣泛的傳播和應用。但是從科學管理的理論和內(nèi)容中可以看出，泰羅所解決的問題還只是涉及生產(chǎn)作業(yè)方面的有關問題，還沒有注意到管理組織和管理職能之間的相互關系，即尚未涉及管理系統(tǒng)化方面的有關問題，但它畢竟加強了生產(chǎn)過程中的現(xiàn)場管理，從而為系統(tǒng)化管理準備了條件，奠定了基礎。其后，法約爾（HenryFayol）（法）、書伯（Max.weber）（德）、甘特（HenryL.Gantt）（美）、吉爾布雷斯夫婦（FrankandLillianGilbreth）（美）、福特（HenryFord）（美）等人的有關管理的理論為科學管理的發(fā)展、鞏固和提高做出了杰出的貢獻。5.管理科學三、系統(tǒng)工程的核心內(nèi)容（一）系統(tǒng)工程的技術內(nèi)容第二次世界大戰(zhàn)后，由于運籌學、工業(yè)工程以及質(zhì)量管理等理論的出現(xiàn)和應用，形成了新的管理科學。一方面，它強調(diào)建立數(shù)學模型，進行定量分析，應用電子計算機技術，從而為實現(xiàn)現(xiàn)代化管理提供了技術、方法和工具；另一方面，以梅奧（EltonMayo）、巴納德（chesterI.Barnard）等人為代表的心理學家、社會學家和企業(yè)家等以霍桑試驗為起點，把心理學、社會學、人類學等科學應用到企業(yè)管理領域，形成了一個重要的學科分支——行為科學理論，這一理論的特點在于側重對人的研究，研究人與人的關系（人群關系），以及對人的管理問題。與此同時還出現(xiàn)了其他現(xiàn)代管理理論，其中主要有社會系統(tǒng)理論、系統(tǒng)管理理論、權變理論、管理過程理論等。這些新理論的形成使企業(yè)管理從“科學管理”階段逐步地過渡到“管理科學”階段。5.管理科學三、系統(tǒng)工程的核心內(nèi)容（一）系統(tǒng)工程的技術內(nèi)容管理科學的形成促進了系統(tǒng)工程的進一步發(fā)展。系統(tǒng)工程思想和方法在現(xiàn)代化管理中的具體運用必須在管理科學的基礎上才能實現(xiàn)，從而使管理走向管理體制的合理化、經(jīng)營決策的科學化、管理方法的最優(yōu)化、管理工具的現(xiàn)代化。5.管理科學三、系統(tǒng)工程的核心內(nèi)容（一）系統(tǒng)工程的技術內(nèi)容所謂模型，是指由實體系統(tǒng)經(jīng)過變換而得到的一個映像，是對實體系統(tǒng)的描述、模仿或抽象。模型化就是通過說明系統(tǒng)結構和行為的數(shù)學方程或物理形式表達實體系統(tǒng)的一種科學方法。模型建立的方法有直接分析法、數(shù)據(jù)分析法和系統(tǒng)分析法。目前物流系統(tǒng)領域的主要模型有庫存模型、運輸模型、投入產(chǎn)出模型、選址模型等。1.模型化技術三、系統(tǒng)工程的核心內(nèi)容（二）系統(tǒng)工程的常用技術模型分為實體模型、圖式模型和數(shù)學模型。數(shù)學模型是能夠描述物流系統(tǒng)變量之間的相互作用和因果關系的模型。其一般方程式為1.模型化技術

(1-2)

三、系統(tǒng)工程的核心內(nèi)容（二）系統(tǒng)工程的常用技術所謂最優(yōu)化，就是在一定的約束條件下，找出使目標函數(shù)最大或最小的解。最優(yōu)化求解的方法稱為最優(yōu)化技術。物流系統(tǒng)的最優(yōu)化一般采用數(shù)學模型方法進行求解。物流系統(tǒng)的最優(yōu)化技術有庫存優(yōu)化策略、最短路徑問題、最大流量問題、最小費用問題等。2.最優(yōu)化技術三、系統(tǒng)工程的核心內(nèi)容（二）系統(tǒng)工程的常用技術3.網(wǎng)絡技術網(wǎng)絡技術是以數(shù)理統(tǒng)計為基礎，以網(wǎng)絡分析為主要內(nèi)容，以計算機為手段的現(xiàn)代化的計劃管理方法，包括以時間控制為主的計劃評審法（Program/projectEvaluationandReviewTechnique，PERT）和以成本控制為主的關鍵路線法（CriticalPathMethod，CPM）。比如在物流系統(tǒng)中，通常利用網(wǎng)絡技術實現(xiàn)統(tǒng)籌安排、合理規(guī)劃，使得生產(chǎn)-流通-消費之間的物流實現(xiàn)平衡。三、系統(tǒng)工程的核心內(nèi)容（二）系統(tǒng)工程的常用技術在分析研究中，先分別對各個子系統(tǒng)進行局部優(yōu)化，再根據(jù)物流系統(tǒng)的整體利益原則，不斷協(xié)調(diào)各子系統(tǒng)間的相互關系，以得到總體費用低、效率高、服務好的最優(yōu)目標。復雜的物流系統(tǒng)通?？梢园凑漳繕岁P聯(lián)或模型關聯(lián)進行分解。例如，將企業(yè)物流系統(tǒng)的降低總庫存水平的目標分解為控制采購部門、生產(chǎn)車間、銷售部門等的庫存就是按目標關聯(lián)分解，將系統(tǒng)難以求解的數(shù)學模型分解為低階、低維、方便求解的子系統(tǒng)數(shù)學模型就是按照模型關聯(lián)分解。4.分解協(xié)調(diào)技術三、系統(tǒng)工程的核心內(nèi)容（二）系統(tǒng)工程的常用技術仿真技術亦稱模擬技術，是指用系統(tǒng)模型結合實際或模擬的環(huán)境和條件進行研究分析或試驗的技術方法。在物流系統(tǒng)中，進行物流需求的預測，特別是隨機性、敏感性較強的需求的預測時，因素涉及面較廣，難以用常規(guī)預測模型或者常規(guī)求解辦法實施求解，采用計算機模擬技術比較方便。5.仿真技術三、系統(tǒng)工程的核心內(nèi)容（二）系統(tǒng)工程的常用技術系統(tǒng)工程方法論任務三從本質(zhì)上講，系統(tǒng)工程是一項組織與管理系統(tǒng)的過程。盡管對于不同的實際問題，可能采取不同的分析方法，但是系統(tǒng)工程解決問題的決策思維過程是一致的，這個決策過程就是系統(tǒng)工程的方法論框架。實際上，決策過程本身也可看作一個系統(tǒng)。那么，該系統(tǒng)工程由哪些要素組成？各要素之間存在怎樣的關系？該系統(tǒng)工程具有什么樣的結構？顯然，從任何單一的角度都不可能完全揭示該系統(tǒng)的全貌，必須從多角度進行觀察。本節(jié)將通過介紹霍爾三維結構方法論和軟系統(tǒng)方法論來揭示這一系統(tǒng)的結構，并通過三維結構中邏輯維的解釋來說明系統(tǒng)工程決策思維過程。系統(tǒng)工程方法論知識結構導圖1962年美國學者霍爾（Hall）提出了被稱為霍爾三維結構的系統(tǒng)工程方法結構。他從時間、邏輯、知識三個維度揭示出了系統(tǒng)工程的結構，如圖1-9所示。圖1-9霍爾三維結構圖（一）霍爾三維結構一、霍爾三維結構方法論1.時間維時間維度是以時間的先后順序來揭示工程中各要素及其相互聯(lián)系，即工程是通過一系列按時間先后順序排列的工作體現(xiàn)進展的，這里既有串聯(lián)的工作，也有并聯(lián)的工作。2.邏輯維邏輯維度是從工程管理的決策思維過程來考察，揭示系統(tǒng)決策的組成部分及其聯(lián)系的規(guī)律。3.知識維知識維度是從工程活動中需要投入的科學知識角度來考察的，說明科學知識對工程進展的支撐作用。（一）霍爾三維結構一、霍爾三維結構方法論時間維度是以時間的先后順序來揭示工程中各要素及其相互聯(lián)系，即工程是通過一系列按時間先后順序排列的工作體現(xiàn)進展的，這里既有串聯(lián)的工作，也有并聯(lián)的工作?；魻枌⑾到y(tǒng)工程按時間順序分為圖1-9中的七個階段。規(guī)劃階段：分析系統(tǒng)所處環(huán)境條件，確定所需資源，規(guī)劃系統(tǒng)要實現(xiàn)的目標。方案制訂階段：根據(jù)規(guī)劃的目標，制訂具體的總體方案。開發(fā)階段：根據(jù)總體方案，制訂詳細的生產(chǎn)計劃。生產(chǎn)階段：生產(chǎn)制造所需的零部件（即方案的組成要素），制訂系統(tǒng)的安裝計劃。安裝階段：安裝系統(tǒng)，制訂運行計劃。運行階段：系統(tǒng)投入運行，實現(xiàn)功能。更新階段：根據(jù)運行過程中的問題，改進、更新系統(tǒng)。用階段對工程進行劃分，最核心的是階段成果，上一階段的成果是下一階段工作的基礎，上一階段的具體工作都體現(xiàn)在階段成果之中，因此，階段與階段之間由階段成果聯(lián)系起來。（一）霍爾三維結構一、霍爾三維結構方法論1.時間維邏輯維度是從工程管理的決策思維過程來考察，揭示系統(tǒng)決策的組成部分及其聯(lián)系的規(guī)律。思維是圍繞決策任務的完成而展開的，即決策過程的視角?；魻枌⑾到y(tǒng)工程的決策思維活動劃分成七個步驟，即明確問題、確定目標、系統(tǒng)綜合、系統(tǒng)分析、系統(tǒng)評價、系統(tǒng)決策、方案實施。邏輯維上的結構比時間維上的結構更難把握，但也更能體現(xiàn)系統(tǒng)思想的特點和系統(tǒng)工程方法論的特征。（一）霍爾三維結構2.邏輯維一、霍爾三維結構方法論知識維度是從工程活動中需要投入的科學知識角度來考察的，說明科學知識對工程進展的支撐作用。知識維可劃分成社會科學、工程技術、法律、醫(yī)學等。知識維是離散的、無排列順序的。知識維的元素對時間維和邏輯維層面提供知識支撐?；魻柸S結構方法論的特點是強調(diào)明確目標，核心內(nèi)容是模型化和定量化。在20世紀60年代之前，系統(tǒng)工程主要用來尋求各種戰(zhàn)術問題的最優(yōu)策略，或用來組織與管理大型工程建設項目，非常適合應用霍爾的三維結構方法論。這類工程項目的任務一般比較明確，問題的結構很清楚，屬于結構性問題，可以充分運用自然科學和工程技術方面的知識和經(jīng)驗來解決，有的項目甚至可以進行試驗。這類問題大都應用數(shù)學模型進行描述，用優(yōu)化方法求出模型的最優(yōu)解。（一）霍爾三維結構3.知識維一、霍爾三維結構方法論邏輯維是霍爾三維結構的核心，反映的是系統(tǒng)工程方法解決問題的決策思維過程，也是人們通過大量成功的實踐總結出的解決系統(tǒng)問題的思路。2574631明確問題系統(tǒng)綜合確定目標系統(tǒng)評價系統(tǒng)分析方案實施系統(tǒng)決策（二）霍爾三維結構的決策邏輯一、霍爾三維結構方法論1明確問題用任何方法解決問題，首先要將問題恰當?shù)乇硎龀鰜?，以提供一個啟動該方法的初始條件。比如，醫(yī)生治病分成診斷、治療兩個階段，要利用病人一系列狀態(tài)所反映的信息來確定是什么病，即確診，也就是明確問題。邏輯維中第一步“明確問題”就意味著行動方向的初步輪廓已形成，或建立目標的依據(jù)已充分。明確問題不只要清楚地說明問題，更要進一步探明行動方向。比如，一家企業(yè)虧損了，可能有很多背景資料都能說明它的虧損是一個真實存在的問題。這已完成了說明問題，但尚未明確問題，因為還沒有掌握行動指向的信息。只有進一步的研究與調(diào)查表明了虧損的根源是生產(chǎn)成本造成的，才可以認為問題初步明確了，降低生產(chǎn)成本是一個行動方向。一、霍爾三維結構方法論（二）霍爾三維結構的決策邏輯怎樣去明確問題呢？調(diào)查、經(jīng)驗、感覺都是十分重要的。創(chuàng)造學方法、統(tǒng)計學方法都可以在這一步驟中起作用，但是必須強調(diào)明確問題不是一個純粹的技術問題。在新產(chǎn)品開發(fā)活動中，這一步驟也稱為概念探索。比如，在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)許多婦女提出了“電熒斗如果沒有拖電線該有多好”的想法，由此引導開發(fā)人員開發(fā)一種不拖電線的電熒斗，這便是行動的指向。概念對于行動的指向是直接的。一般來說，問題明確時往往會有較強烈的行動欲望，但是并不是有行動欲望就是真的明確了問題。明確問題也就是定義問題，這一階段的任務包括：通過調(diào)查等手段弄清問題的結構、過程及態(tài)勢，定義問題的邊界和各種資源約束，尋找可能采取的行動方向。系統(tǒng)工程人員面對的問題常常是難以解開的病態(tài)結構問題網(wǎng)。系統(tǒng)工程的活動可分成兩部分：分析問題和解決問題。前者是從決策者的角度弄清現(xiàn)實存在的相互交織的問題網(wǎng)，后者是從專業(yè)角度提出和分析各種問題的途徑。1明確問題一、霍爾三維結構方法論（二）霍爾三維結構的決策邏輯2確定目標目標是指希望得到的結果。這一步是將問題定義具體化、將行動方向轉化為行動目標的過程。目標是在對問題及其產(chǎn)生原因、內(nèi)外部環(huán)境、資源約束等信息進行分析的基礎上由系統(tǒng)工程方法論形成的。目標太籠統(tǒng)，系統(tǒng)分析難度大；目標太具體，又容易以偏概全。因此，系統(tǒng)工程人員需要全面分析目標的結構層次，從而選擇合適的層次目標。確定目標之后，還需要建立目標評價體系和約束條件。目標評價指標用來反映方案達到目標的程度；約束條件是對備選方案及其目標實現(xiàn)程度的限制。一、霍爾三維結構方法論（二）霍爾三維結構的決策邏輯3系統(tǒng)綜合系統(tǒng)綜合就是擬定實現(xiàn)目標的可行方案，即按照問題的性質(zhì)以及總體目標要求，形成一組可供選擇的系統(tǒng)方案，方案中要明確所選系統(tǒng)的結構和相應參數(shù)（如優(yōu)缺點、成本等）。在系統(tǒng)綜合時，最重要的問題是自由地提出設想，而不應以任何理由加以控制。系統(tǒng)綜合一般會擬定多個可行方案以備選擇，并進行初步篩選。沒有兩種以上方案就算不上系統(tǒng)工程問題。只有存在多個可選方案，才能體現(xiàn)出科學決策的效率。因此，提出備選方案是進行系統(tǒng)分析的基礎。提出方案是創(chuàng)造力的體現(xiàn)，它強調(diào)把已有的發(fā)明應用于實踐，往往要采用多種途徑和方法，如類比法、功能分解法、聯(lián)想法、頭腦風暴法等。這些方法大體可以歸納為三類：一、霍爾三維結構方法論（二）霍爾三維結構的決策邏輯第一類方法是把其他事物中的原理借鑒過來，在類比中引申。創(chuàng)造學認為，新設想無一例外地是通過組合或不斷改良從其他舊思想中脫穎而出的。3系統(tǒng)綜合一、霍爾三維結構方法論（二）霍爾三維結構的決策邏輯第二類方法是把一個整體功能分解成為若干個分功能，分功能再分為若干子功能，繼續(xù)細分，直到列出一系列末位功能，如此形成功能樹。與該方法對應的是將一個產(chǎn)品（比如一部機器）分解成若干個部件，一個部件又分成若干個組件，組件細分為一個個零件，這就是結構樹。從總功能逐級分解直到末位功能，如同機器逐級分解成為一個個零件，這就是分解的過程。與之相反的就是組裝的過程。可以看出，不同的分解、不同的組裝可能形成不同的方案。3系統(tǒng)綜合一、霍爾三維結構方法論（二）霍爾三維結構的決策邏輯第三類方法是對一個簡單的方案進行改造。在某些方案思路的啟發(fā)下，往往會激發(fā)出另一些新的方案的構思，因此，可以對方案的特征進行概括，抽象出一些基本原理，然后形成更好的方案，也可以根據(jù)一個方案的原理引發(fā)聯(lián)想，找到另一些可以借鑒的原理并提出方案，如此一步步前進。這種方法常稱為爬山法。3系統(tǒng)綜合一、霍爾三維結構方法論（二）霍爾三維結構的決策邏輯4系統(tǒng)分析系統(tǒng)分析是指對已提出的備選方案的特征進行比較研究，對方案執(zhí)行的可能結果進行分析、預測和判斷。系統(tǒng)分析的內(nèi)容包括檢驗方案是否符合某個重要的單項指標約束的允許性分析、可行性分析等。系統(tǒng)分析的主要內(nèi)容大致如下：（1）允許性分析:約束條件分析，考察方案所利用的資源是否在允許的范圍內(nèi)，一般考慮人力、物力、財力、技術、經(jīng)濟、社會等方面能否具備允許該方案存在的條件。（2）可行性分析:分析方案所代表的系統(tǒng)在環(huán)境中的運行效果。主要考慮:一、霍爾三維結構方法論（二）霍爾三維結構的決策邏輯①副作用分析:創(chuàng)建一個系統(tǒng)，除了要達到所需的功能以外，必然還存在著剩余功能，而剩余功能可能會導致嚴重后果，即副作用。比如，農(nóng)藥可以殺蟲，卻也可能使害蟲增強對農(nóng)藥的抵抗力，還可能污染環(huán)境。②潛在問題分析:分析實施過程中可能出現(xiàn)的影響方案執(zhí)行或者方案預期效果的因素。③敏感性分析:分析一些不可控因素的微小變化被放大的效應。敏感性分析是基于這樣的認識:任何一個系統(tǒng)，總會存在對某些輸入或外部環(huán)境變化反應敏感的因素。比如，一座大橋可能對某些振動頻率產(chǎn)生共振，這就是該大橋的敏感因素。④費用效果分析:通過某種計量方式比較達到的效果與所付出的耗費，用以分析判斷所付出的代價是否值得。4系統(tǒng)分析一、霍爾三維結構方法論（二）霍爾三維結構的決策邏輯總之，系統(tǒng)分析是分析方案的品質(zhì)和效果，重要的是在分析中提出改善與改造方案的建議，甚至引出新方案的設想。通過系統(tǒng)分析，可分析備選方案的質(zhì)量，更主要的是在分析中提出改善或改造建議。系統(tǒng)分析可借助模型化方法進行。4系統(tǒng)分析一、霍爾三維結構方法論（二）霍爾三維結構的決策邏輯5系統(tǒng)評價系統(tǒng)評價是根據(jù)各個方案在不同情景下的分析結果并結合其他資料所獲得的結果，將各種方案進行定性與定量相結合的綜合分析。通常，備選方案在不同的評價指標方面各有優(yōu)缺點，很難簡單地斷定某一方案絕對優(yōu)于其他方案，這時就需要應用綜合評價，既考察每一方案的利弊得失和效益成本，同時還考慮各種有關的無形因素，如政治、經(jīng)濟、科技、環(huán)境等，以獲得對所有可行方案的綜合評價和結論。系統(tǒng)評價是方案優(yōu)選和決策的基礎。大多數(shù)情況下，多個備選方案各有利弊，需要依據(jù)一定的準則進行比選與評價。一般可以從單項評價入手，再到綜合評價，從而得到方案的優(yōu)先順序。一、霍爾三維結構方法論（二）霍爾三維結構的決策邏輯6系統(tǒng)決策是指決策者根據(jù)對可行方案的評價結果，再考慮自己的決策偏好，最終選擇一個或少數(shù)方案予以試行。確定方案的主體是決策者，分析者的分析結果僅作為決策時的參考，決策者在決策時會有自己的偏好。因此，最優(yōu)方案不僅是經(jīng)濟上的，更是綜合意義上的最優(yōu)。一、霍爾三維結構方法論（二）霍爾三維結構的決策邏輯系統(tǒng)決策7方案實施方案實施是將選定的方案加以貫徹和實施的過程。實施的過程中也可能對方案進行修正、完善甚至中斷執(zhí)行。應用項目管理方法可實現(xiàn)對方案實施過程的有效管理。在系統(tǒng)工程分析與決策過程中，上述七個過程并不是一次性按順序完成的，它們之間存在著反債。把邏輯維里的7個步驟和時間維里的7個工作階段做成一個表格，就形成了表1-2所示的系統(tǒng)工程活動矩陣。一、霍爾三維結構方法論（二）霍爾三維結構的決策邏輯時間維邏輯維明確問題確定目標系統(tǒng)綜合系統(tǒng)分析系統(tǒng)評價系統(tǒng)決策方案實施規(guī)劃階段方案制定階段開發(fā)階段生產(chǎn)階段安裝階段運行階段更新階段表1-2系統(tǒng)工程活動矩陣7方案實施一、霍爾三維結構方法論（二）霍爾三維結構的決策邏輯

7方案實施一、霍爾三維結構方法論（二）霍爾三維結構的決策邏輯目前，中國水務市場正處于方興未艾的發(fā)展時期，特別是21世紀以來，國外水務巨頭紛紛搶灘登陸，把我國作為其全球市場的重要部分來開拓。我國城市水務業(yè)外商投資項目主要以項目融資的方式出現(xiàn)，包括建造運營移交模式（Build-Operate-Transfer，BOT）、轉讓經(jīng)營轉讓模式（Transfer-Operate-Transfer，BOT）、融資模式（public-private-partnership，ppp）等。截至2008年底，我國境內(nèi)16家主要外資水務企業(yè)在我國城市水務市場中共簽訂約100個水務項目，涉及北京、上海、天津、重慶、深訓、烏魯木齊、南昌、鄭州、成都、沈陽、蘭州、昆明等十幾個城市。其中，從1994年至2008年，我國境內(nèi)6家最有影響力、最活躍的外資水務企業(yè)分別為威立雅水務（前身為威望過環(huán)球水務公司）、中法水務、中華煤氣、金州環(huán)境、匯津水務和美國西部水務。（三）案例分析一、霍爾三維結構方法論BOT、TOT和PPP項目融資模式涉及面廣，參與部門多，操作程序復雜。為了充分研究BOT、TOT和PPP項目融資模式，將現(xiàn)代系統(tǒng)科學理論、觀點和方法引入其中，運用系統(tǒng)論思想，通過系統(tǒng)分析的方法，構建霍爾三維結構模型，以解決其存在的問題，促進其完善，推動現(xiàn)代水務業(yè)項目的發(fā)展，加快我國經(jīng)濟的現(xiàn)代化建設。2)邏輯維1)時間維3)知識維（三）案例分析一、霍爾三維結構方法論下面從BOT、TOT和PPP項目融資模式的運行過程進行考察。1)時間維（1）準備階段（3）融資階段（2）招標階段（4）實施階段（三）案例分析一、霍爾三維結構方法論1.BOT、TOT和PPP項目融資模式的霍爾三維結構模型確定項目，編制可行性研究報告；項目立項，審批文件；招標準備，編制招標文件；資格預審，由政府確定投標人。對于水廠項目，要重視資格預審文件中關于水處理的相關內(nèi)容，最好找當?shù)氐乃畡展窘M成聯(lián)合體，以形成自己的競爭優(yōu)勢。（1）準備階段（2）招標階段準備投標文件、政府匯總標書；評出候選中標者；選出中標者，政府通過商議后確定最后中標者；詳細談判，擬定特許權協(xié)議與合同。其中，標書的編制是重點，要重視環(huán)境影響報告書（應包括地質(zhì)、水土、資源和節(jié)能減排等方面的內(nèi)容）。特許權協(xié)議與合同是重中之重。水廠項目要注意水價、水量、環(huán)保許可證和環(huán)評報告。1)時間維（三）案例分析一、霍爾三維結構方法論1.BOT、TOT和PPP項目融資模式的霍爾三維結構模型實施融資決策，明確融資任務和目標；設計融資結構；進行融資談判，確定放貸方；執(zhí)行融資，簽署融資協(xié)議。對于水廠項目，要做好融資計劃的實施和管理，目的是通過合理的分析和組合，拓寬融資渠道，降低融資成本。（3）融資階段（4）實施階段進行項目的設計與建造，以及項目建成后的運營與維護，還要將項目按要求移交給政府。此階段是水廠項目的實際運行階段，要注意項目本身的質(zhì)量控制，并隨時監(jiān)測水量與實際用水需求。1)時間維（三）案例分析一、霍爾三維結構方法論1.BOT、TOT和PPP項目融資模式的霍爾三維結構模型（3）貸款銀行下面從BOT、TOT和PPP項目融資模式的融資結構進行考察。（2）項目發(fā)起人（1）所在國政府2)邏輯維（三）案例分析一、霍爾三維結構方法論1.BOT、TOT和PPP項目融資模式的霍爾三維結構模型（1）所在國政府項目融資中的關鍵角色之一，在項目融資中發(fā)揮著重要作用。所在國政府可以是擔保方，為融資提供幫助，為項目發(fā)起人提供特許經(jīng)營權，還可以是項目產(chǎn)品或服務的購買者。另外，所在國政府可以通過制定相關的稅收政策、外匯政策等為項目融資提供優(yōu)惠待遇。2)邏輯維（三）案例分析一、霍爾三維結構方法論1.BOT、TOT和PPP項目融資模式的霍爾三維結構模型項目融資中的關鍵角色之二。項目發(fā)起人是負責籌集項目資金、負責項目實施的項目開發(fā)商，項目發(fā)起人通常不直接負責項目的建設和運營，而是通過設立專門的項目公司來負責項目的建設和運營，項目公司的業(yè)務只限于該項目的建設和運營。（2）項目發(fā)起人2)邏輯維（三）案例分析一、霍爾三維結構方法論1.BOT、TOT和PPP項目融資模式的霍爾三維結構模型項目融資中的關鍵角色之三。貸款銀行是項目所需資金的最主要提供者。由于資金需求大，因此一家銀行很難獨立承擔貸款業(yè)務。另外，基于對風險的考慮，任何一家銀行也不愿意為一個大項目承擔全部貸款，所以通常情況下由幾個銀行組成一個銀團共同為項目提供資金。（3）貸款銀行2)邏輯維（三）案例分析一、霍爾三維結構方法論1.BOT、TOT和PPP項目融資模式的霍爾三維結構模型其他項目融資的主要參與人包括項目承建商、項目供應商、項目擔保機構、項目保險機構、項目使用方、咨詢專家和顧問團等。特別地，水廠項目要注意咨詢環(huán)保方面的專家。由以上所有參與人構成一個完整的融資結構，其中有錯綜復雜的邏輯關系與利益關系，如圖1-10所示。圖1-10BOT、TOT和PPP項目融資模式的融資結構2)邏輯維（三）案例分析一、霍爾三維結構方法論1.BOT、TOT和PPP項目融資模式的霍爾三維結構模型下面從BOT、TOT和PPP項目融資模式的運行過程進行考察。

(4)金融

(6)運營管理

(5)工程技術

(3)商業(yè)

(2)法律

(1)政治

(7)環(huán)境保護2)邏輯維（三）案例分析一、霍爾三維結構方法論1.BOT、TOT和PPP項目融資模式的霍爾三維結構模型項目發(fā)起人要了解東道國的政治體制、政治局勢的穩(wěn)定性、政策的連續(xù)性、政府的信用等級和政府的對外關系等；要盡量排除東道國的政治狀態(tài)和政治因素對項目融資活動產(chǎn)生的影響。對于水務業(yè)項目而言，要重視政府對水廠項目的行政干預。（1）政治（2）法律項目發(fā)起人要了解東道國的各種法律和法規(guī)，主要包括有關政府管制的規(guī)定、促進有關外國投資的立法、擔保法、證券法、特別立法、合同法、公司法、勞動法、環(huán)境保護法、社會責任法、土地管理法等；要關注法律的變動可能對項目產(chǎn)生的影響。對于水務業(yè)項目而言，要格外重視環(huán)保方面的法律法規(guī)政策的相關條文。2)邏輯維（三）案例分析一、霍爾三維結構方法論1.BOT、TOT和PPP項目融資模式的霍爾三維結構模型項目發(fā)起人首先要了解東道國財務、稅收、外匯等方面的法規(guī)，同時也要對東道國的經(jīng)濟環(huán)境、經(jīng)濟政策、經(jīng)濟發(fā)展水平有充分了解。在微觀領域，要注意所提供的產(chǎn)品或服務的市場價格、競爭情況與實際需求等問題。對于水務業(yè)項目而言，要重視那些吸引或限制水廠項目投資的相關政策及匯率擔保等方面的規(guī)定。（3）商業(yè)（4）金融項目發(fā)起人既要了解東道國的金融市場體系的運行模式，又要關注該國的通貨膨脹情況、匯率與利率的變動情況。對于水務業(yè)項目而言，要重視東道國政府的外匯儲備額、貨幣和匯率的穩(wěn)定性、受理水廠項目工程的保險額度和保險費費率等問題。2)邏輯維（三）案例分析一、霍爾三維結構方法論1.BOT、TOT和PPP項目融資模式的霍爾三維結構模型項目發(fā)起人要保證工程的進度與質(zhì)量，在控制成本的前提下按時完工。在項目完成后，要注意項目生產(chǎn)階段的技術問題，以及項目能否達到良好的技術工藝與規(guī)格標準。對于水務業(yè)項目而言，要注意水廠項目當?shù)氐募夹g要求和限制、項目的合作伙伴的技術水平等情況。（5）工程技術（6）運營管理項目發(fā)起人要確保能源和原材料供應、勞動力狀況和設備的維護等方面正常運行。對于水務業(yè)項目而言，要密切注意管網(wǎng)的漏水率與偷水問題，保證有足夠的現(xiàn)金流支付管理費用和償還債務，還要注意水源的基本情況、當?shù)厮畯S員工的工資水平，以及水廠設備的采購、租賃與運輸?shù)葐栴}。（三）案例分析一、霍爾三維結構方法論1.BOT、TOT和PPP項目融資模式的霍爾三維結構模型2)邏輯維項目發(fā)起人要了解東道國的有關環(huán)境保護法律方面的內(nèi)容，特別是水處理項目，要關注環(huán)保標準的變化，盡量不