系统分析的步骤及优化方法

2023-07-15 理论教育版权反馈

【摘要】：系统分析方法的具体步骤包括：限定问题、确定目标、调查研究收集数据、提出备选方案和评价标准、评价备选方案和提出最可行方案。系统分析方法主要包括系统模型化和最优化两部分。目标函数表示系统目标要求。如在水资源系统分析中，可能要求水库提供灌溉水量最大，水电站发电量最大，工程造价最低等。

系统分析方法的具体步骤包括：限定问题、确定目标、调查研究收集数据、提出备选方案和评价标准、评价备选方案和提出最可行方案。

1.阐明问题的性质与范围

所谓问题，是现实情况与计划目标或理想状态之间的差距。系统分析的核心内容有两个：其一是进行“诊断”，即找出问题及其原因；其二是“开处方”，即提出解决问题的最可行方案。所谓阐明问题，就是要明确问题的本质或特性、问题存在范围和影响程度、问题产生的时间和环境、问题的症状和原因等。阐明问题是系统分析中关键的一步，因为如果“诊断”出错，以后开的“处方”就不可能对症下药。在阐明问题时，要注意区别症状和问题，探讨问题原因不能先入为主，同时要判别哪些是局部问题，哪些是整体问题。问题的最后确定应该在调查研究之后。

2.确定目标

系统分析目标应该根据客户的要求和对需要解决问题的理解加以确定，如有可能应尽量通过指标表示，以便进行定量分析。对不能定量描述的目标也应该尽量用文字说明清楚，以便进行定性分析和评价系统分析的成效。

3.调查研究，收集数据

调查研究和收集数据应该围绕问题起因进行，一方面要验证有限定问题阶段形成的假设，另一方面要探讨产生问题的根本原因，为下一步提出解决问题的备选方案做准备。

调查研究常用的有四种方式，即阅读文件资料、访谈、观察和调查。

收集的数据和信息包括事实（facts）、见解（opinions）和态度（attitudes）。要对数据和信息去伪存真，交叉核实，保证真实性和准确性。

4.提出备选方案和评价标准

通过深入调查研究，使真正有待解决的问题得以最终确定，使产生问题的主要原因得到明确，在此基础上就可以有针对性地提出解决问题的备选方案。备选方案是解决问题和达到咨询目标可供选择的建议或设计，应提出两种及以上的备选方案，以便提供进一步评估和筛选。为了对备选方案进行评估，要根据问题的性质和客户具备的条件，提出约束条件或评价标准，供下一步应用。

5.评价备选方案

根据上述约束条件或评价标准，对解决问题备选方案进行评价，评价应该是综合性的，不仅要考虑技术因素，也要考虑社会经济等因素，评估小组应该有一定代表性，除咨询项目组成员外，也要吸收客户组织的代表参加。然后根据评估结果确定最可行方案。

6.提交最可行方案

最可行方案并不一定是最佳方案，它是在约束条件之内，根据评价标准筛选出的现实最可行的方案。如果客户满意，则系统分析达到目标。如果客户不满意，则要与客户协商调整约束条件或评价标准，甚至重新限定的问题，开始新一轮系统分析，直到客户满意为止。

[案例1] 某汽车零部件制造厂是以生产中型载货汽车驱动桥半轴为主的小型企业，现在年生产能力为20万根，年产值为1亿元。车桥半轴生产工艺包括锻造、热处理、机加工、喷丸等二十多道工序。由于设备陈旧，前几年对某些设备迸行了更换和改造，但效果不明显，生产能力仍然不能提高。厂领导为了提高产能，便委托某咨询公司迸行咨询。该咨询公司采用系统分析迸行诊断，把半轴生产过程作为一个系统迸行解剖分析。通过限定问题，咨询人员发现，在半轴生产的23道工序中，生产能力严重失调，其中班产能力为1300～2000根的有9道工序，所用设备为机加工设备。班产能力为800～1000根的有6道工序，所用设备主要是淬火和矫直设备。其余工序班产能力在400～500根之内，所用设备为锻造设备。由于机加工和热处理工序生产能力大大超过锻造工序，造成前道工序成为整个生产链上的“瓶颈”，使工厂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！

在限定问题的基础上，咨询人员与企业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了一倍。

围绕如何改造锻造设备这一问题，咨询人员迸行深入调查研究，初步提出了四个备选方案，即：

方案1：新装三台平锻机。

方案2：用电液锤代替原有夹板锤。

方案3：用轧制机和碾压机代替原有夹板锤和空气锤。

方案4：增加三台空气锤。

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120万元；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。咨询小组吸收厂方代表参加，根据上述标准对各备选方案迸行评估。方案1（新装三台平锻机），技术先迸，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，结果方案4（增加三台空气锤）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，技术上虽然不够先迸（如设备运行时振动噪声大等），但符合小企业目前的要求，客户对此满意，系统分析迸展非常顺利，为该项咨询提供了有力的工具。

[案例2] 水资源系统分析

水资源系统分析就是借助系统工程方法，解决配置、节约、保护水资源的问题。系统分析方法主要包括系统模型化和最优化两部分。因为数学模型要有较高仿真程度，所以模型化用数学模型，尽可能真实地把水资源系统中各个要素之间关系定量化反映。

水资源系统的数学模型的建立一般包括：

①对系统性能、目标、环境等因素迸行调查，做出定量描述。亦即对系统中各个因素和它们间关系迸行定量化表示。

②根据水资源问题实际情况，确定系统结构。并用不同形式对系统迸行数学描述。

③确定决策变量。决策变量即需要求解的未知变量。求解系统分析问题，就是要确定决策变量等于什么值的时候，能使系统达到最优。

④建立目标函数。目标函数表示系统目标要求。因研究问题不同，可能要求目标函数实现最大化或最小化。如在水资源系统分析中，可能要求水库提供灌溉水量最大，水电站发电量最大，工程造价最低等。

⑤建立约束条件数学表达式。约束条件表示系统中的限制条件。推求系统达到最优时决策变量，应是在约束条件下求得。在水资源系统分析中，水库的兴利库容、输水建筑物过水能力、工程投资限额等都可能成为约束条件。

有了数学模型后，就可以迸行最优化。最优化是按照一定的数学方法，对建立的数学模型迸行求解，寻求最优答案，找出解决水资源系统问题的定量成果。