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管理系统工程

时间:2022-06-22 百科知识 版权反馈
【摘要】:3.管理系统工程系统工程是在20世纪中期才兴起的一门新兴实用学科,是软科学的重要组成部分。1958年,美国在“北极星”导弹的研制中,首先采用了计划评审技术,有效地进行了研制系统的计划管理,从而把系统工程学引入到管理领域。由于采用了系统工程的方法,使这样一项庞大复杂的工程按时顺利完成。该计划的成功,引起了人们对系统工程的广泛关注和重视。

3.管理系统工程

系统工程(Systems engineering,简写SE)是在20世纪中期才兴起的一门新兴实用学科,是科学的重要组成部分。

3.1系统工程的含义

系统工程是用科学的方法规划和组织人力、物力、财力。通过最优途径的选择,使工作在一定期限内收到最合理、最经济、最有效的效果。

3.2系统工程的产生与发展

(1)萌芽阶段(1940—1957年)

20世纪以来,由于社会生产力的高度发展,工程技术的复杂程度不断提高,使自然科学、技术科学和社会科学之间的整体性联系日益突出。从具有现代系统科学含义的角度来看,最早引入系统概念的是美国的泰勒。他在1911年发表的《科学管理原理》一书中提出了现代系统的概念。一般认为,泰勒的理论和实践标志着传统管理时代的结束,科学管理时代的开始。

第二次世界大战期间,英国面临如何抵御德国飞机轰炸的问题,一批科学家研究雷达系统的运用,创造了运筹学,之后,运筹学又推广到军事决策和战争指挥。战后运筹学迅速推广到一些企业经营管理方面和战略研究方面,发展很快。1945年,美国军事部门成立了兰德公司,开发了许多系统数学分析方法,并在各种系统的研制中获得了成功。这些分析方法一般称为系统分析,它们奠定了今天系统工程的基础。

(2)初步形成时期(1957—1965年)

1957年美国密执安大学的两位教授古德和马科尔的专著《系统工程》出版。1958年,美国在“北极星导弹的研制中,首先采用了计划评审技术,有效地进行了研制系统的计划管理,从而把系统工程学引入到管理领域。20世纪60年代初,美国电气工程师学会在科学和电子部门设立了系统科学委员会。在此期间,美、英两国还出版了许多系统工程方面的书籍。而计算机的应用为系统工程的实施提供了强有力的运算工具和信息处理手段。

(3)成熟发展阶段(1965年以后)

美国的阿波罗登月计划是运用系统工程处理复杂系统的一个成功例子。该计划历时11年(1961—1972年),42万工程技术人员、2万多家公司和工厂、大学和研究机构120所参加研制,使用了600多台计算机,共耗资300多亿美元。由于采用了系统工程的方法,使这样一项庞大复杂的工程按时顺利完成。该计划的成功,引起了人们对系统工程的广泛关注和重视。

20世纪70年代以来,系统工程得到迅速的普及和发展。它的应用已远远超出了传统工程的领域,已进入到解决各种复杂的社会、经济系统问题的领域。

目前,在发达国家的许多大学中均设有系统工程系或类似的工业工程运筹学系(IE/OR系),或开设系统工程方面的课程。在世界许多地方都建立了以系统工程为主体的各种咨询机构。1972年成立,总部设在奥地利维也纳,由苏联、美、日、法、联邦德国等东西方十几个国家的系统工程学者共同组成的国际应用系统分析研究所(IIASA International Institute of Applied System Analysis),完成了几百项重大的国际性或地区性的系统工程研究成果。

系统工程在我国的发展始于20世纪50年代后期。1956年,在中国科学院力学研究所建立了我国第一个运筹学研究小组,1960年,在中国科学院数学研究所建立了运筹学研究室。华罗庚教授从20世纪60年代初在我国大力推广“统筹方法”(计划评审技术)和“优选法”,并取得显著成就。与此同时,随着国防尖端技术科学的发展并在著名科学家钱学森教授的领导下,在工程系统的总体规划组织方面也取得了丰富的实践经验。在我国“两弹一星”的研制工作中,在钱学森教授的倡导下,在我国国防尖端技术科研部门建立了“总体设计部”,对这种大规模复杂系统进行协调指挥,并运用计划评审技术组织研究工作,取得了辉煌成就。可以说,钱学森教授是我国系统工程的创始人和先驱。从1977年以后,系统工程在我国的推广应用出现了新局面:在全国科学技术长远发展规划中,把“系统工程的理论和应用”作为重点学科列入了规划。此后,清华大学、西安交通大学、上海交通大学、天津大学等十几所高等学校相继成立了系统工程研究所(室、系),开始培养系统工程方面的本科生和研究生。1980年初,中国科学院系统科学研究所正式建立。此后,系统工程在工业、农业、交通、经济、军事及科研、教育等部门的有关领域得到广泛的研究和应用。其中,应用系统工程研究我国的人口政策和人口预测、能源供需预测和能源规划、区域发展战略和规划、发展立体农业和生态农业、军事指挥系统、企业管理信息系统专家系统等方面,都取得了很好的效果。

3.3系统工程的方法

系统工程作为一门综合交叉学科,所涉及的知识内容相当广泛,因此在学习中我们不仅要了解知识的具体内容,更重要的是掌握分析技能。

(1)硬系统方法论

所谓“硬系统”是指偏工程性质的,它们的机理比较明显,因而较容易用数学模型来表述,一般可用定量方法计算出最优解。但是,在对复杂系统的研究工作中,为了节约时间和降低成本,往往采用一些“软处理”方法。例如,人机对话方式,把人的经验判断加进去,使一些复杂问题得以适当的简化。

由于从事系统工程实践的大多是自然科学工作者和工程技术人员,他们常把处理工程技术问题遵循的步骤、程序和方法移植过来,处理系统工程所要解决的组织管理、规划和决策等问题并在实践中收到显著成效。20世纪60年代,许多学者根据实践经验,总结系统工程方法论,其中,美国贝尔电话研究中心的霍尔在1962年提出了“三维结构方法论”,又称“三维结构体系”。三维结构体系是由时间维、逻辑维和知识维组成的一个立体的、跨学科的体系,霍尔的系统工程方法论强调明确目标,核心内容是最优化,认为现实问题都可以归结为工程一类的问题,可用定量分析的方法求得最优解。

霍尔的“三维结构体系”概括了系统工程的一般步骤、具体阶段和涉及的知识范畴。具体来说,就是将系统工程的活动,按照时间维分为前后紧密相连的7个阶段;按照逻辑维又将每个阶段划分为相互联系的7个步骤;同时,又考虑到所需要的各种专业知识。

1)时间维。表明系统工程的工作从系统规划到系统更新按时间顺序分为7个阶段:

①规划阶段:研究确定系统工程活动的目的、目标、规划和战略;

②拟订方案:提出具体的计划方案;

③研制阶段:实现系统的研制方案,并制订生产计划;

④生产阶段:生产出系统的构件及整个系统,并提出安装计划;

⑤安装阶段:实现系统的安装,并完成系统的运行计划;

⑥运行阶段:系统按预期的用途运行、维护和管理;

⑦更新阶段:新系统取代旧系统,或改造旧系统使之适应新要求。

2)逻辑维。指在系统工程的每一个时间阶段,按系统工程的思考和解决问题的方法,所要完成的工作步骤。

①明确问题:即全面收集有关待解决问题的历史、现状和发展趋势的资料、数据,把问题的形成和问题的边界搞清楚;

②系统指标设计:确定待解决问题的目标和建立评价目标价值指标体系及标准;

③系统方案的综合:按照系统的要求,形成一组可供选择的系统方案;

④系统分析:对系统的目的、环境、结构、费用、效益等进行充分的论证和分析,为方案的选择提供科学可靠的依据;

⑤方案优化;即系统选择,通过对系统模型的求解,找出最优方案;

⑥确定方案:由决策者选择一个或多个方案试行;

⑦实施方案:对试行方案不断修改、完善,并确定下来以保证顺利进入系统工程的下一阶段。

3)知识维。三维结构中的知识维表明,为完成系统工程的工作所需要的知识和各种各样的专业技术。霍尔进一步阐述了这些知识包括工程、医疗、建筑、商业、法律、管理、社会科学和艺术等。这也充分说明各种专业知识在系统工程中的重要性,具体有知识辨识阶段、获取知识阶段、知识选择阶段、储存知识阶段、知识共享阶段、知识使用阶段和知识创新阶段。

系统工程活动矩阵如图1.1所示,在以时间维和逻辑维为坐标轴构成的平面内,对应系统工程7个阶段中的每一个阶段,有系统工程的7个逻辑步骤,还有知识维的7个方面,系统工程的各项活动是互相影响、紧密联系的,为使系统整体上取得最优效果,应把各阶段、各步骤的活动反复研究、实行。

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图1.1 三维结构体系

(2)软系统方法论

所谓“软系统”是指偏于社会经济型的系统,它们的机理往往并不清楚,难于完全用数学模型来表达,而常用定性的方法来处理问题。“软系统”的一个主要特点是在系统中加入了人的因素,吸取了人的经验和判断能力。对于“软系统”,人们为了求解方便,常借助于求解“硬系统”的方法来近似代替,例如用力学的某些原理来解释社会现象。当然,算出问题的解一般只能是满意解。这种“硬化”处理,一般是把某些定性问题定量化,然后以定量为主、定性为辅、两者结合的方法。

20世纪60年代期间,系统工程主要用于寻求各种战术问题的最优策略,或者用来组织、管理大型工程项目的建设施工,因此比较适合用霍尔的方法论。而且,也取得了巨大成就。但是,从20世纪70年代中期开始,系统工程越来越多地用于研究社会经济系统的发展问题,涉及的因素多而复杂,很多因素又难于定量分析。为适应这种发展的需要,有些学者对霍尔的方法论提出了修正,特别是英国兰卡斯特大学的切克兰德系统地提出了对霍尔的方法论的修正意见,提出了适合于软科学的系统工程方法论。两者的主要区别如图1.2所示。

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图1.2 硬系统方法论与软系统方法论比较

切克兰德认为,完全按照霍尔的解决工程问题的方法来解决社会问题或“软系统”问题,会碰到许多困难。尤其是在设计价值系统、系统模型化和系统最优化等步骤方面,有许多因素是很难进行定量化分析的。因此,切克兰德提出了自己的方法论,并把它称为“软系统”方法论。软系统方法论是解决软系统问题的一种新颖的思路,其解决问题的步骤是:

①问题现状说明。为了改善现状,对非结构化的问题的描述。

②弄清关联因素。弄清与改善现状有关的各种因素及其相互关联的情况。

③建立概念模型。用结构模型或者数学模型描述系统现状。

④改善概念模型。应用系统工程的理论和方法,提出改进方案、意见、思路。并得出改进的概念模型。

⑤概念模型与现实模型的比较。将改进的概念模型与现实进行比较,找出符合决策部门意图的可行的变革。

⑥系统实施。根据决策组织实施。

切克兰德方法论的出发点是:社会经济系统中的问题往往不能像工程技术系统中的问题那样,事先将目标、条件给定清楚,因而,也就难于按若干个衡量指标设计出符合要求的最优系统方案。所以,切克兰德方法的核心不是“最优化”,而是“比较”或“学习”,从模型与现状的比较中来学习改进现状的途径。“比较”这一步骤,含有组织讨论,听取各方面有关人员意见的意思,从而不拘泥于描述定量求解的过程,这正好反映了人的因素和社会经济系统等软系统的特点。切克兰德方法论是霍尔的方法论的扩展。当现实问题确实能够工程化,在弄清其要求时,概念模型阶段就相当于霍尔的方法论中的最优化阶段,实施的不是变革,而是设计好的最优系统。

近来,国内有的学者认为当今世界是一个国际化的信息世界,现代社会环境关系模糊复杂,因此环境对系统生存、发展至关重要;战略研究和战略管理信息系统更是注重环境研究。而对于小至不同的企业,大至不同的地区、国家,其外部环境,如自然环境、科技环境、经济环境和政治社会环境等可能差异很大。霍尔的三维结构体系在应用上不能体现出反映地域(环境)等空间影响,也不能适应国际化、集团化的发展。因此提出了一个新的结构体系,取名为“系统工程四维结构体系”,即在霍尔的三维结构体系基础上,又增加了一个环境维。即把环境提到与知识维、逻辑维和时间维同等重要的地位来考虑,并提出环境变化分析活动矩阵和环境因素分析活动矩阵的概念。由此可见,系统工程的方法体系也还在不断的发展和完善之中。

(3)韧系统方法论——综合集成法

从上面的两种系统工程常用的方法论中,不难看出,它们各具特色,并适用于解决不同性质的问题。但是,在管理系统中,人们面临的大多是各种不同性质的事物交织在一起的集合体,因此处理的问题也往往难以轻易区分其性质。要解决这种不同性质问题交融的状况,显然单靠某一类方法是无法适应的。实际上,从优势互补、相关集成的思路出发,也容易推断出,应该将上述两种分析方法论有机地结合起来,并实现内在的沟通协调,以更加有效地处理复合式大系统问题。韧系统是一个软、硬交融的系统。实际上,软系统方法主要以定性分析为主,硬系统方法则主要以定量分析为主,而在韧系统分析方法中,定性、定量方法交织在一起互相补充,发挥各自优势,实现“1+1>2”的功效。

韧系统分析方法的特点主要表现在以下三个方面:

①定性与定量相结合。在管理中,涉及的问题往往都是极其复杂的巨系统问题,其中软、硬要素交织缠绕,难以精确区分出哪些是结构化问题、哪些是非结构化问题。这种问题本身的复杂性加上人的认识能力的局限性,使得单纯依赖软、硬系统分析方法的任何一种都无法有效地解决问题。在管理中,不仅取决于定量模型的应用水平,也取决于管理主体的定性判断能力。问题的解决,最重要的一点就是把握定性与定量的关系,遵循定性——定量——更高层次的定性的整体思路,以全面、深入地了解问题的实质。

②前馈与反馈相结合。管理系统在很大程度上是一个信息系统。尤其是在集成管理的分析过程中,涉及的信息种类、数量都非常多,信息的作用也更重要。韧系统分析方法作为适用于管理实践的一种独特方法体系,在其运作过程中必然会更多地与信息发生关联,而且,联系的方式也将多种多样。其中最主要的特点之一就是,在韧系统分析过程中,前馈机制和反馈机制是相互交替运作的,也就是说,控制信息流是以前向和后向结合在一起的形式发生流动的。前馈、反馈的相互结合,使得韧系统分析方法能更好地适应经营管理的动态变化。

③规范与灵活相结合。韧系统分析方法是从揭示各子系统之间相互依赖、相互制约的关系入手,寻求实现系统整体优化的捷径。从本质上说企业管理包括科学性与社会性两个方面,二者相互影响,不可分割。科学性方面的内容要求我们采用规范性分析方法,以做到事半功倍、心中有数;社会性方面的内容则难以运用规范、标准的方法解决,而必须依靠人的知识、经验、能力并结合问题的实际状况灵活地加以处理。韧系统分析方法强调规范和灵活的结合,就是要求在处理问题时,既要注重运用完善的科学理论知识,又要充分发挥人的创造性和自主性;既要注重运用规范的程序标准处理各类既定的管理问题,又要根据实际情况不断“比较、试错”,“从错误中吸取教训”,“从成功中学习经验”,选择那些虽然可能出错,但错误可迅速发现、及时纠正且所花代价不大的启发性决策。总之,要充分体现规范性与灵活性的良性互动,以提高成效。

韧系统分析方法的逻辑程序主要包括三个相互关联的组成部分,如图1.3所示。

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图1.3 韧系统分析方法的逻辑程序图

第一部分是管理定位。管理定位是理性思维和系统思维的集成运用。它要求管理决策从一开始就要树立全局导向,对管理实践进行全方位、长远性的战略思考,强化自组织自适应的管理决策过程的理性设计,在对问题进行初步感知、分析的基础上,明确问题的内涵、确定问题的范围界限,为下一步的具体性质定位判断做好准备。

第二部分是对以半结构化、非结构化等不良结构为主的管理问题的处理过程。这一过程从对问题进行详细表述开始,深入探究问题成因、条件及相关环境,并通过以定性为主的概念模型,演绎、归纳出解决问题的若干建议方案。这部分的工作内容是建立在问题导向之上的,它是一个不断调整、更新、自我学习的过程,注重对问题的理解不断深化,不断改进建议方案,获取满意效果。

第三部分是对良好结构为主的问题的解决过程。在明确问题的基础上,给出相应的管理目标,并通过以定量为主的模型分析确定各类解决办法,实施动态调整并加以完善,使问题解决效果趋于最优。

在上述第二部分和第三部分工作之间,存在着动态的交互协调作用,即二者在分析、处理问题的各阶段都保持随时的交流联系,从而使分析过程更加全面、深入,有助于形成客观、准确的认识。软系统、硬系统、韧系统分析方法的简单对比见表1.1。

表1.1 软系统、硬系统、韧系统分析方法的简单对比

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3.4管理系统工程

现代社会是高度组织化的社会,随着生产的现代化和社会化发展,经济管理活动愈来愈复杂,规模也愈来愈庞大,相关因素愈来愈众多,出现了管理规模日益大型化、管理组织日益专业化、管理人员日益知识化和管理体制日益合理化等特点。因此,管理过程的复杂性、综合性和多变性,决定了管理活动是一项复杂的系统工程,只有运用系统工程这样一种综合性的组织管理技术,才能解决各种层次的经济管理问题。

将系统工程应用于(企业)管理领域,称之为管理系统工程。即管理系统工程是视企业为有机综合体,应用系统理论和系统工程思想、原理、方法和手段,对企业的经营管理进行有效控制,使企业在市场经济条件下创造最佳效益的现代管理科学。企业系统由人力、物资、设备、资金、信息和目标六个基本要素组成。这六个要素在企业系统中不断转化和流动,在企业内部构成物流、信息流及人流。通过对三大流系统进行有效控制,才能实现经济资源(人、财、物)、经营活动(供、产、销)的有机组合,促进决策科学化,使企业系统取得最优的经济效果。

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