重点考试科目-系统工程讲义

系统工程《管理科学与工业工程》硕士研究生课程二○○四年十月SystemsEngineering系统工程

系统工程学科产生的背景20世纪90年代以来，以微电子技术、计算机技术、网络技术以及软件工程技术为代表的现代信息技术迅猛发展，不断地掀起新技术革命的浪潮，极大地促进了生产力的提高和社会经济组织模式的更新。为了迎接世界经济全球化、网络化、信息化的挑战，在新的世界竞争格局中顺利推进信息化进程，使企业适应WTO的竞争环境，产生了许多新兴学科以推动企业适应环境并快速发展。步入21世纪，现代制造模式的特点呈现为集成特性、快速响应、以顾客为中心、满意质量以及绿色特性。现代制造系统模式为适应21世纪制造业的需要不断发展，其发展趋势可用“五化”简要描述，即集成化、全球化、网络信息化、柔性化和绿色化。

制造系统的变迁与发展的动力制造企业三流运动制造系统中的信息流制造系统中的物流1．集成化集成化是现代制造系统模式的一个显著特征。制造系统模式中的集成特征正在向着深度和广度方向发展，目前已从企业内部的信息集成和功能集成发展到实现产品开发过程的过程集成，并将发展到企业间的动态集成。2.全球化

制造全球化基于经济学最基本的原则——成本和效率优先，它有利于生产要素在全球范围内的快速流动，最大规模地合理配置资源，追求最佳经济效益。同时，信息技术、现代通信网络以及交通运输的高速发展也为制造全球化奠定了物质基础和技术基础，从而使得制造全球化的趋势正在迅速发展。3．网络化

制造网络化包括以下几个方面：(1)制造环境内部的网络化，实现制造过程的集成；(2)整个制造企业的网络化，实现企业中工程设计、制造过程、经营管理的网络化及其之间的集成；(3)企业与企业间的网络化，实现企业间的资源共享、组合与优化利用；(4)通过网络，实现异地制造；(5)网络化的市场系统：包括网络广告、网络销售、网络服务等。分散网络化制造系统ExtranetInternet项目管理产品研发DNPS市场销售采购供应用户支持INTERNET加工制造北京上海香港重庆ISDNISDNISDNInternet深圳西安ISDN网络化制造支撑系统网络化协作制造系统模具设计模具制造产品设计产品制造最终用户物料供应虚拟仿真快速成形快速成形定单模具产品模具定单基于Internet的协同设计顾客

A顾客

B互联互换半互操作互操作零件库零部件或产品网络化工程环境WAN表示层应用InternetInternetServerInternetServer应用连接各种软件工具产品和制造信息资源库支持供应链制造的网络化工程面向个别企业的解决方案ICNIndustrialCooperationNetworksAgileDesignandManufactureEngineeringBasedonNetwork面向整个行业的解决方案产品和制造信息资源库标准软件产品SCM敏捷设计敏捷制造

TUDarmstadt4.柔性化制造柔性化是指制造企业对市场多样化需求和外界环境变化的快速动态响应能力，也就是制造系统快速经济地生产出多样化新产品的能力。

CAD/CAE/CAPP/CAM直到虚拟制造等技术的发展，为底层加工的上一级技术层次的柔性化问题找到了解决方法。经营过程重组(BPR)、制造系统重构(ReconfigurableManufacturingSystem，RMS)等新兴技术和管理模式的出现将为整个制造系统的柔性化开辟道路。制造柔性化还将为大量定制生产的制造系统模式提供基础。大量定制生产(MassCustomization)模式的关键是实现产品标准化和制造的柔性化之间的平衡。5.绿色化绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式，其目标是使得产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生命周期中，对环境的影响（负作用）为零或者极小，资源消耗尽可能小，并使企业经济效益和社会效益协调优化。现代制造系统发展的过程20世纪90年代以来，以微电子技术、计算机技术、网络技术以及软件工程技术为代表的现代信息技术迅猛发展，不断地掀起新技术革命的浪潮，极大地促进了生产力的提高和社会经济组织模式的更新。为了迎接世界经济全球化、网络化、信息化的挑战，在新的世界竞争格局中顺利推进信息化进程，使企业适应WTO的竞争环境，产生了许多新兴学科以推动企业适应环境并快速发展。时至今日，任何一国的国民生产总值中都有80％以上与物质生产和消费密切相连，其工业化程度的高低直接决定社会的发展阶段和人民的生活水平，而在工业部门中，制造业占有中心地位。在今日中国，制造业直接创造国民生产总值的1/3，占整个工业生产的4/5，出口总额的九成，提供8000多万就业岗位，是1/3国家财政的来源。制造业是我国国民经济的主要组成部分，出口的主力军，就业的重要市场。

建国以来，我们的制造业从无到有，逐步形成完整的工业体系。1978年以前，我们独立自主自力更生，取得了以“两弹一星”为代表的重大成就；最近这二十多年来，我国制造业获得巨大发展，制造出了秦山300兆瓦核电站、数字程控交换机、银河及神威高性能计算机等有形产品。

现在，我国制造业的工业增加值（工业企业在报告期内以货币形式表现的工业生产活动的最终成果）居世界第四位，仅次于美国、日本和德国。

世界制造业正一步步向中国转移：装配电脑整机所需零配件，95％以上可在东莞市采购；格兰仕微波炉的销售规模占全球市场的35％；江苏电脑鼠标的产量占全球总量的65％；早在1999年，全球彩电销售量的四成在中国生产，而复印机更占到六成；日本的五大汽车厂，丰田、本田、日产、三菱、马自达已全部在中国设厂；奥迪轿车已经实现国产化，中国产宝马轿车已下线，奔驰汽车也开始了和北汽福田的全面合作。中国正在成为全球的“制造工厂”！ContinueThinking……CourseName:SystemsEngineeringCourseHoursandCredits:24+12+4Hs,2ScrsTargetStudents:PostgraduatestudentsofMechanicEngineeringPre-studiedCourses:OperationResearch,WorkDesign,etc.Textbook:IntroductiontoOperationResearch,SeventhEdition,Prof.Hiller,StanfordUniversity.ReferenceBook:“SystemsEngineering:ArtandScienceinanInternationalContext”,JohnS.MacDonald,MacDonaldDettwiler,Richmond,B.C.,CanadaPUTTINGSYSTEMSTOWORK,DerekK.Hitchins,ProfessorWhyshouldwelearnSystemsEngineering?(1)TheNEEDofthelifeinthefuture(2)ChangingthewayofTHINKING(3)OptimizationofthemethodyousolvetheProblems(4)MyExperienceHowcanwestudySE?MissionsTeachStudentstheKnowledgeofSystemsEngineeringTeachstudentsthewayofconsideringthingsTeachthestudentsmethodstosolvetheproblemscorrectly考试及成绩：闭卷考试：150分钟60%开卷论文：8小时40%第一章

概述1.1系统的概念

系统工程的研究对象是组织化的大规模复杂系统。一、系统的定义

系统是由两个以上有机联系、相互作用的要素组成，具有特定功能、结构和环境的整体。该定义有四个要点。系统及其要素系统是由两个以上要素组成的整体，这些要素可以是单个事物，也可以是一群事物的子系统、分系统。系统和环境。任一系统又是它所从属系统的组成部分，并与其相互作用。系统的结构。构成系统的各要素之间存在一定的有机联系，形成一定的结构和秩序。系统的功能。任何系统都特定的功能和运作的目的。二、系统的一般属性整体性集合性相关性层次性环境适应性目的性

三、系统的类型自然系统和人造系统实体系统和概念系统动态系统和静态系统封闭系统和开放系统1.2系统工程的概念一、系统工程的概念及特点定义系统工程是从总体出发、合理开发、设计、实施和运用系统的技术，从而达到全局最优的工程技术，是属于一门综合性的工程技术。特点整体性综合性最优性创新性二、系统工程的应用领域社会系统工程（重庆交通堵塞）经济系统工程区域规划系统工程（区域信息化系统）环境生态系统工程（三峡植被系统）能源系统工程农业系统工程企业系统工程（长安企业信息化工程）工程项目管理系统工程科技管理系统工程教育系统工程交通运输系统工程人口系统工程军事系统工程信息系统工程物流系统工程水资源系统工程第二章

系统工程基本理论2.1系统工程的理论基础一般系统论发展耗散结构理论控制论协同学信息论理论基础突变论运筹学线性规划动态规划排队论存储论对策论图论信息制造论（Boeing777）

……概率与数理统计高等代数模糊数学集合论

……2.2系统工程理论的新发展日益向多种学科渗透和交叉发展。系统工程作为一门软学科，日益受到人们的重视。复杂适应系统理论。系统工程研究和应用的范围越来越广，对象系统的规模越来越大，并朝着“巨系统”的方向发展综合集成研讨厅体系构想。第三章

系统工程方法论

系统工程方法论的定义：系统工程方法论就是分析和解决系统开发、运作及管理实践中的问题所应遵循的工作程序、逻辑步骤和基本方法，是系统工程考虑和处理问题的一般方法和总体框架。3.1系统工程基本工作过程一、霍尔三维结构

霍尔三维结构集中体现了系统工程方法的系统化、综合化、最优化、程序化和标准化等特点，是系统工程方法论的重要基础内容。

时间维时间维表示系统工程的工作阶段或进程。逻辑维逻辑维是指系统工程每个阶段工作所应遵从的逻辑顺序和工作步骤。知识或专业维该维表征从事系统工程工作所需的知识，也反映系统工程应用的专业领域。二、切克兰德方法论系统的分类

Checkland在他的著作《软系统方法论》一书中将系统分为两种：目标明确、结构清晰、机理清楚、可用数学模型表达的硬系统。目标不明确、结构不良、机理不清楚、难于用数学模型表达的、偏社会、经济、文化、生物的软系统。Checkland软系统方法论的主要内容和工作过程:认识问题根底定义建立概念模型比较及探寻选择设计与实施评估与反馈三、两种方法论的比较霍尔方法论主要以工程系统为研究对象，而切克兰德方法更适合经济和经营管理等“软”系统问题的研究。前者的核心内容是优化分析，而后者的核心内容是比较学习。前者更多关注定量分析方法，而后者比较强调定性或定性与定量有机结合的基本方法。3.2系统分析原理及应用一、系统分析的概念及其要素系统分析的定义系统分析是运用建模及预测、优化、仿真、评价等技术对系统各个方面进行定量与定性结合的分析，为选择最优或最满意的系统方案提供决策依据的分析研究过程。系统分析的要素问题目的及目标方案模型评价决策者二、系统分析的程序初步分析在此阶段应围绕以下六个方面的问题展开：What。研究什么问题？Why。为什么要研究该问题？Where。系统边界和环境如何？When。分析的是什么时候的情况？Who。决策者、行动者、所有者等关键的主体是谁？How。如何实现系统的目标状态？规范分析综合分析三、环境分析系统环境分析类型物理和技术环境（高空实验台）经济和经营管理环境分析社会环境分析

系统环境分析的意义环境是系统工程问题存在的物质基础。系统分析系资料来自环境。系统评价的资料来源于环境。环境分析几乎贯穿于系统分析的全过程，具有重要的作用。四、应用系统分析的原则坚持问题导向以整体为目标多方案模型分析和优选定量和定性分析相结合多次反复进行五、系统分析实例实行以优化控制为主线的系统分析与科学决策案例运用系统分析原理控制污染物排放案例案例一：实行以优化控制为主线的系统分析

与科学决策案例分析前几年，广东某酒厂在原材料、能源涨价及市场疲软的冲击下，濒临停产的困境。为此，企业的领导们提出向决策要效益。这需要从传统的决策思维模式中解脱出来，综合运用现代科学的管理技术，对企业生产经营过程实施以分析－优化一控制为主线的系统分析与科学决策，才能使得企业焕发生机。具体是如何分析和实施的呢？系统分析过程经历以下四个主要阶段：问题结构分析要素与目标分析优化分析方案调整问题结构分析根据企业年计划利润70万元、产值585万元的原有目标，按生产、经营、财务、管理划成四大块分解展开。用统计分析和因素分析等方法发现原有计划生产的三大系列八个品种中，亏损产品元红、善酿和汗烧三个品种，占全部产品数的37％，亏损总额为50万元，占产品盈利额的46．4％，影响了利润计划的如期完成。初步分析表明，调整产品结构、优化生产计划，乃是企业管理中面临的主要问题。要素与目标分析通过对产品市场需求、原材料和能源等资源的供给、国家政策、竞争者状况等环境因素的分析预测，以及运用边际收益法对企业生产能力的分析，该企业决策者们决定将产品方向调整为：以发展黄酒为主体，增加瓶酒产量，控制白酒生产，并将提高黄酒产品结构效益作为优化的基本要求。优化分析为了达到产品利润最大的目标，采用线性规划方法，根据加饭、元红、香雪、善酿四个品种的单位利润、原料、销售和产值等相应的约束条件，运用计算机，迭代解出达到产品利润最大的最优方案为：加饭700t、元红7600t、香雪140t、善酿40t。方案调整为了完成下半年预定的增益指标40万元，并考虑到实际的企业能力、市场需求及其变化，对上一阶段建立在优化分析基础上的计划方案进行调整，增加了瓶酒的产量。对生产计划的科学调整，使企业开始取得明显的经营效果和经济效益。该厂成功运用系统分析方法之处，在于根据情况的变化，不断用系统思想和系统分析方法调整和优化经营决策。该企业注意以实际问题为导向，综合使用多种分析方法。整个分析过程从大到小，先粗后细，分析与决策程序具有科学性和普遍适用性。案例二：运用系统分析原理控制污染物排放位于某著名旅游城市市郊的某火力发电厂曾面临一个棘手的问题，即如何减少烟囱排放的烟尘与SO2量，才能使风景胜地的环境得到综合治理。为此，运用系统分析原理，找到了投资少、见效快的最佳治理方案，取得了明显的经济、社会效益。其具体做法如何呢？系统调查与初步设计首先是获取城市的基本情况和气象数据，以及电厂的机组、锅炉等设备的主要技术参数等资料。分析污染物在电厂内的迁移过程(燃料－锅炉－除尘器－烟囱－排放)及所用燃煤的化学成分等。其次是建立计算机模拟模型，模拟发电厂烟尘排放的烟尘与SO2量。模拟结果表明，烟尘模拟值823.1kg/h，是国家标准170kg/h的4.84倍；SO2模拟值1844kg/h，是国家标准的10.85倍。方案综合及评估根据系统调查与分析，提出有针对性的四个方案，并进行模拟分析与评估。方案A：修建一座高烟囱。把原来45m高的烟囱改为120m高。模拟分析显示，可使污染物排放控制在国家标准之内。该方案需要投资22万元。另外，该高度烟囱对附近的机场营运有一定影响。方案B：改用电除尘器。将原来的多管旋风除尘器改为新型的电除尘器。模拟分析结果表明，可使烟囱排放量从823.1kg/h降至132.8kg/h，再用预洗等方法可降低SO2排放量。购买电除尘器的投资约需70万元以上。方案C：改换锅炉。投资200万元购买2台75t的锅炉，这样可以减少污染物的排放，但由于燃烧效率降低，会带来每年11.76万元的经济损失。方案D：改用优质煤。将原用煤改为新煤种。模拟分析表明，可使烟尘排放量降至85.53kg/h，SO2排放量降至129.7kg/h，均低于国家标准。如政策有利，基本上可不增加太多的燃料费用。系统决策经过模拟研究、经济分析和综合评价(过程略)，选择近期防治对策中的最佳方案即方案D（改用优质煤）。从远期考虑，可在方案D的基础上逐步采用烧油的方案，以进一步减少水污染。本案例利用计算机模拟手段，以对系统方案的技术分析为基础，并把技术分析与经济评价紧密地结合起来。使得企业顺利完成了技术改造的过程。3.3对系统工程方法论的新探索中国科学家钱学森等于20世纪90年代提出了从定性到定量的综合集成系统方法论中国系统工程专家顾基发和英国华裔专家朱志昌于90年代中期提出WSR系统方法论。20世纪90年代，日本科学学者提出西那雅卡那系统方法论。四、CIMS的系统工程分析方法CIMOSACIMOSA支持CIM系统生命周期的各个阶段，从需求说明开始，经过系统设计、实施、运行和维护，甚至到向某一CIMOSA解决方案进行的系统转移。CIMOSA用一套语言和方法论提供了建模、分析和设计的概念，它适用于不同用户观点的不同层次的企业用户。CIMOSA参考体系结构，由欧洲ESPRIT计划中的AMICE共同体开发而成，是半规范化的和试图用作任何商业企业建模语言环境的结构集合。此体系结构的基础结构和基本控制结构收集在称为正式参考基础II（FRB）和正式参考基础III中。FRB包含两部分：建模框架和集成基础（IIS）CIMOSA建模框架，即所熟知的CIMOSA立方体，如图所示。该建模框架提供了一个参考体系结构和一个专用体系结构。它包含三个建模层次（需求定义、设计说明、实施描述）和四个视图（功能、信息、资源、组织）。CIMOSA参考体系结构（CIMOSA立方体的左边两部分）提供了通用构件块、部分专用模型以及三个建模层次中每一层的用户指南。专用体系结构（CIMOSA立方体的右边部分）是为特定企业建模提供框架的那部分，也就是说，它展示了给定的CIM解决方案。通用构件或基本结构是建模的要素，用它们可以描述一个特定企业的需求和解决方案。部分专用模型，部分实例化的CIMOSA解决方案适用于一个或多个行业领域，也在本参考体系结构中提供了，用户可以定制他（她）的特定企业的模型的一部分。CIMOSA建模框架确保来自不同资源的部分专用模型可用于建立特定企业的模型。3.4关于系统的一些基本问题

Input-OutputSystemAsshowninFigure,thesystem(manufacturingsystem)canbethoughtofasatransformation(factory)Toninputs(resourcesofproduction,especiallyrawmaterials)I,whichproducesoutputs(products)O;thisinput-outputrelationshipisexpressedsymbolicallybymeansofthefollowingequation:

T(I)=OorT:I→O,(1.1)WhereTismathematicallycalledanoperator.Children’stoysTRANSFORMATIONPROCESS[SYSTEM][ENVIRONMENT]INPUTSOUTPUTSFocusingontheaboveequation,questionsconcerningasystemusuallyfallintooneofthefollowingthreecategoriesandfiveproblems(Domy,1975):(1)Systemanalysis.ClarifycontentsofT,I,andO(investigatethefactory,rawmaterials,andproducts).(2)(a)Systemoperation.GivenTandI,findO(designtheproductstobemadebygivenrawmaterialsonanexistingfactory).(b)

Systeminversion.GivenTandO,findI(determinetherawmaterialstomakeacertainproductonanexistingfactory).(c)

Systemsynthesis(oridentification).GivenIandO,determineasuitableT(givenrawmaterialsandaproducttobeproduced,establishthesuitablefactoryordetermineanappropriateproductionprocess).(3)Systemoptimization.PickI,OorTsothataspecifiedevaluationcriterionisoptimized(decideproperrawmaterials,productsorproductionprocessessoastominimizethetotalproductiontimeorcostortomaximizethetotalprofitobtained).3.5系统生命周期的概念

Asystemmaybethoughtofashavingseven"ages"byanalogywiththesevenagesofMan.TheSevenAgesofSystemareshowninnextpagefigure,withanewsysteminthecentresupplantingitspredecessoronlytobereplacedinitsturnbythesystemattheright.Thefigureoffersaninterestinginsight.Ifasucceedingsystemistobereadyintime,itisnecessarytodevelopitsreplacement.Thisnotionpresentsaself-fulfillingprophecy--thenewsystemwillsucceedbecauseitisavailable,evenif,intheevent,theoriginalsystemhassurvivedandisinfullvigor.Systemsvaryintheireffectivenessandcostofownershipthroughouttheirlives,asshowninnextpageFigure.Agesofsystemaremappedontotheaxes,asshown;notethex-axisis"costperunittime".Followingthethickarrow,costsriseasthesystememergesfromdevelopmentintoimplementationandintooperationalusage.Transition--hopefully--seesagradualfall-offinoperatingcostsasinfantmortalitiesdisappear,systematicfaultsareironedoutandusersefamiliar.Graduallytilesystemtransitionstotiletopleft-handpartofthegraph,theageofutility,whereitismosteffectiveandcostsleasttoown.Fromthereitisalldownhilltowardssenilityandeventualreplacement.Whatcausesthedemise?Wedesigntechnologicalsystemswithcertainfixedfeatures,thevalueandcurrencyofwhicherodeswithtime.SomeareshownintheFigure;forexample,oursysteminteractswithmanyothersinoperation,andtheseothersarecontinuallychanging.Oursystemmayhavealimitedcapacityforexpansionandchange,whichesusedup--hencetheonsetofsenility.TVSET/VCD/MobileTelephone/…IIIIIITP3.6系统工程－系统设计和系统分析3.6.1SYSTEMDESIGN*ProcessSystemsengineeringisassociatedwiththeengineeringoflargeand/orcomplexsystems.Generally,thesizeofthetasksinvokestheformationofteamstoundertakesystemsengineeringandtheprocessofcreatingasystemhastobephased.ItisfortheorganizationasawholetoaddressthefullrangeofsystemsengineeringactivatesThephasesemployedinthecreationofsystemsalsovary,asdothetitlesascribedtoeachphase,butcangenerallybeconsideredunderthefollowingheadings(seeFigure)：Operations/requirementsanalysis--understanding,agreeingandspecifyingthecustomer'srequirementandtheend-users'needs.Systemdesign--designingtheapplicationsystemwhichwillbedeliveredtothecustomertomeettherequirement,togetherwithanengineeringsystemtoeffectthecreationoftheapplicationsystem.Figureshowstypicalphasesofaninformation-basedprojectandtheirrelationshipsinaso-called"waterfall"diagram,withfeedbackbeinginvokedasdevelopingworkneedstoberedone—anot-unusualhappeninginthebestofregulatedcircles.Systemdevelopment/production/manufacture/implementationSystemtestandIntegration--bringingtogetherofthevariouspartsfromwhichtheapplicationsystemistobeformedandestablishingthatthewholemeetstherequirement.Systemcommissioning--demonstratingtothecustomer,oftenatthesitewherethesystemistooperate,thatitmeetsitsrequirement.Systemsengineershaverolesinallthesephasesandduringthesubsequentphaseswhentheapplicationsystemisinoperation.*SystemsEngineeringActivitiesNextpagefigureshowsactivitiesassociatedwithaninformationtechnology-basedproject.Generally,thephasesaresequentialfromlefttoright,butwithtwoexceptions:equipmentandsoftwareengineering(projectengineering),occuratthesametime;therighthandcolumn,projectsupport,existsforthedurationoftheprojectanditsnotphased.龟甲万的流通革新日本企业SCM应用案例系统分析研讨

2004-11背景分析

过去，酱油的流通主要通过特约店制度和直接送货等方法、以维持销售价格为主要目的构筑了销售渠道。但是60年代中期，大荣和伊藤洋华堂等大量销售的连锁店强势登场之后，零售店的销售份额和发言权都增大了。对于处在流通上游的企业提出了明码标价、小包装、JIT交货（按指定时间、指定场所、指定数量交货）等新的要求。对于新的流通方式的全面对应和多头送货、多处库存的旧的送货体制，造成了龟甲万流通、运输成本的上升。比较其他的食品，酱油具有重量大、单价小的特点。所以，其它食品公司的运输费用平均只占销售额的4%（1990年），而龟甲万的平均流通费用却高达6.6%。加上泡沫经济的影响，80年代末90年代初的仓储费用、运输费用一路上升，1991年龟甲万的平均运输费用上升到占销售额的7%以上。流通费用的迅速增长，迫使经营高层开始考虑削减流通费用。从1993年到2002年，龟甲万公司实施了三个改善流通结构的计划：DP95流通改善计划、LP98流通改革计划、加强流通服务质量管理的ECR21计划。通过这三个计划的实施，龟甲万公司建立起了自己的高效率、低成本的供应链系统，在日本食品行业中保持了竞争上的优势。1992年龟甲万公司制定了从93年到95年的《DP95计划》，计划的手法是将所有导致流通费用上升的要素找出来，进行改善。计划目标是到1995年，把流通费用比1991年的实际水平降低12亿日元。这是一项用“战略性供应链物流管理”的观点把过去分散的运输、保管、搬运、包装等一系列活动统一起来加以改善的计划。DP95计划内容主要包括商品品种的整理、配送基准的确立、减少库存等，其中最重要的是订货处理程序。而订货处理程序的设计最重要的部分是考虑顾客的方便的同时实现成本的节约。DP95计划：战略性供应链物流管理

Back从80年代初开始，龟甲万为了适应多种的顾客要求和大型零售店的销售需要，积极第开发了各种包装的各类产品，商品品种和种类一味地增加，1991年全部商品和各类型包装合计的品种数达到5000种以上。如此庞大的品种系列不仅增加了制造和推销的困难，在保存、管理、送货方面也形成很沉重的负担。所以，流通改革的首要一步是现有商品品种的整理。1992年龟甲万就停止生产了订货量非常小的约1000个品种与包装的商品生产。DP95计划开始以后，继续对影响较小的商品进行整理，到1994年底，终于将商品品种及包装类型集约到了约2000个。

Back1、商品品种的整理2、确立配送基准

在送货方面，龟甲万在几个大的销售地区为批发零售企业实施小口送货服务，但是过分零散的小口送货成了运输成本上升的主要原因。为了提高运输效率，1993年7月龟甲万制定了新的配送基准，规定对批发商的最小送货批量为20箱、对零售商的最小送货批量为10箱。结合新配送基准的实施，在各主要地区设立订货中心，将原来由各地分店和营业点多层次接受定货的机能，集中到订货中心和总公司两级处理，大大减少了信息的迟误和错误。

Back减少库存也是DP95计划的主要目标之一。主要方法是将所有商品按照出库频率进行分为3级，将出库频率最低的商品全部集中到生产工厂的仓库，接受订货之后由生产工厂库房送货到各地分店和营业所，各地的分店和营业所的仓库只保存出库频率最高和次高的商品。通过这种方法减少了各分店、营业所的库存。结合库存调整，将原先的四个流通和流通服务子公司合并为两个，明确总公司和流通子公司的分工，提高了流通效率。

Back3、减少库存Back订货处理程序改善计划的主要内容是：

1制订将迄今为止在各营业支店接受定货的的机能集中到分布在全国的8个订货中心；

2设立统一的接受定货的方式和用现有库存抵冲订货；

3为了实现订货数据输入的系统化，使用直接输入系统、电传自动辨识系统、电子订货系统。

如果能够实现这三个内容，就能大大减轻订货数据处理的压力。龟甲万公司为了方便订货和处理而导入的直接输入系统，开发了能以电话上普通说话速度输入订货的系统。这个系统是在有液晶感知器的终端上直接在画面上输入订货的订货方法。营业员一面接电话一面输入，在“复述订货画面”上利用对方复述订货内容时的约10秒之间，在计算机画面上确认库存。对方按住“复述毕”的按钮切断电话后，营业画面上就出现“出库指示”的按键。由于不需要任何事后处理，所以不会出现订货票积存等错误，在接电话的同时就能确认库存，也不会造成商业机会的损失。但是，也有一些小客户不能使用这种直接订货系统，针对对这些小客户的订货处理采用了电传订货系统。电传订货的最大优点是可以自动接收、无论订货多少，处理的人数不需要增加。但是电传的订货必须用人工转化成电子数据，为了简化这个过程而采用了电传的自动辨识系统，也就是通过计算机内的文字辨识系统将手写的文字转化为电子数据。采用电传自动辨识系统订货的另一困难是标准化的订单的设计、订单处理系统设计、以及让用户接受这种方式。一个客户订货品种的多少对于自动辨识有着很大影响。一张单子上品种越少，正确辨识率越高。所以，设计人员认为，电传自动辨识系统的订货最适合经营20个品种以内的中小规模用户。同时，为客户设计制作了简易的定型印刷程序、根据客户过去的订货纪录制作每个用户专用的商品订单、用户商标的表示和表示顺序等，充分考虑到顾客的方便。采用了自动辨识系统之后，尽管完全不需要加以修改的订单只有1到2成，其余的8成以上仍需要某种追加处理，但仍比手工输入的工作量减轻了许多，错误也明显减少，处理效率大为提高。龟甲万公司从93年9月开始采用电传自动辨识系统，采用自动辨识系统订货的客户逐渐增加，截至95年上半年大阪的用户普及率达30%，东京用户达到总数的18%。根据该公司的统计，如果电传自动辨识系统所需工作量为1的话，用电话订货的工作量为5，使用不定型电传订货工作量为2.5，而电子订货系统的工作量只有1/3。由于这种改善活动，处理时间缩短了75%，比较原来的订货系统节约成本约20%。DP95计划在1995年底实施完毕，计划实现所带来的成本节约效果据推算达到9亿3千多万日元。虽然并没有达到当初设定的目标，但是DP95计划是在不增加投资的基础上进行的流通改善计划。它的一个重要成果搞清楚了未来流通改革的目标和投资方向，为下一阶段伴随投资改造的“流通体制革新”打下了基础。LP98计划：战略性供应链管理计划的实施

DP95计划完成以后，龟甲万公司又制定了名为LP98的物流改善计划，从1996年到1998年的三年间，削减物流成本20%。运用战略性物流管理的手法，从供应链管理的角度降低成本，建立适应市场需要的生产和物流体制，并要求物流体制具备能够适应变化的弹性。具体的措施包括建立由工厂直接大批量送货的机制、重新配置订货中心、进一步促进供求预测、提高货运子公司的活力、加强战略性管理的五项内容,取得了明显的效果。

Back龟甲万公司的制品原来的送货方式，是由工厂送到批发店，再由批发送到零售店。如果能实现由工厂到零售的直接送货，由于可采用大批量送货，能够节约送货成本。96年3月和9月，龟甲万开展了两次以根据地野田工厂为中心展开了工厂直接送货优惠活动。结合优惠送货活动将制造和销售两个方面结合起来，理顺了由订货到送货的程序，使生产方面的弹性大大家强。工厂制造方面对应订货的能力缩短到了两天。之后，不仅仅在酱油制造方面，在龟甲万其他相关产品方面也实现了这项革新。为了保证送货的效率，龟甲万于96年末，废弃了19万枚原来使用的酒店用集装板，统一采用了大型超市和批发店标准的T－11型集装板，解除了原来需要根据产品选用集装板的繁杂操作。

BackLP98计划最重要的改变是结合送货方式的改变，在根据地野田投资25亿日元建立“野田配送中心”，即全自动的送货仓库系统。这一系统与后来的自动补给系统相结合，构成龟甲万供应链管理的中心。野田配送中心是1981年开始使用，只是一个普通的集装板货物仓库。而新的配送仓库则包括可以控制到每一项产品的大型自动仓库和以集装板为单位出入库的普通仓库。处理商品1200种，每年吞吐量为36万吨。仓库建筑面积为7000多平方米，具有可存放5000多集装板货物和存放2万7千多箱货物的两个区，通过计算机控制，仓库中配置机器人，能达到每小时处理5000箱货物的能力，这个自动仓库在1998年3月完工投入使用。集装板普通仓库后来也引进了装有液晶显示器的局域叉车系统，可以根据液晶画面显示进行库内作业。BackLP98计划决定性的一步是龟甲万独特的需求预测系统的开发。龟甲万公司制定的需求预测系统的开发要求是：抑制开发成本、维持适当的库存水平、运输费用的削减和运用成本的削减，在进入实际开发之前进行了充分的系统要素论证。KOLS（KIKKOMANORDERLESSSYSTEM）的需求预测系统，是龟甲万公司在本公司内部花了6个月独立开发的系统，于98年5月开发完成。龟甲万的基本业务系统是在富士通的主机上动作，系统中加入了龟甲万独有的商业处理技术，大大方便了公司内部的业务处理。尤其是在订货处理方面，打开一张订货票，就能把握有关这张订货票上有关的商品出库、进货、库存量和补充量。此外，在对批发商的商品补充机能上，设计成将普通商品和特卖商品按照每天的出厂状况，每天计算器最佳库存的程序。不需要专门的需求预测专家，一般的市场营销人员就能操作。Back系统设计完成之后，龟甲万公司首先于98年5月在平和堂超市进行了实验，平和堂超市集团是以日本的滋贺县为中心拥有85家分店的地区超市集团。通过实验证明，原来在平和堂超市配送中心需要库存13天左右的酱油缩短为8天，交货时的缺货和遗漏也没有了，从而省去了验收核对的程序。龟甲万需求预测系统的全面运用就是在这个基础上展开的。Back

LP98的物流改善计划最大的成果在于面向构筑独特的供应链系统完成了集中供货自动仓库和构成供应链基础程序的开发等基础设施投资。

LP98期间的基础设施建设对后来的自动需求预测系统地运用、库存和送货系统的重组起到了关键性的作用。建成了自动仓库和引进了KOLS（KIKKOMANORDERLESSSYSTEM）龟甲万自动库存补充系统（CRP）之后，真正的关键还在于运用上。CRP系统的最主要的作用在于预测需求，通过正确的需求预测规划和整理销售渠道，去除不必要的流通环节，实现了最小库存，从而节约库存成本。同时，在生产上实现适时适量的生产，在减少库存的同时，由于缩短了库存和流通时间，生产经营容易变质商品的厂商还可以大幅度地延长商品保质期。ECR21计划：全面应用

LP98完成以后，龟甲万公司紧接着又制定实施了ECR21计划，这一计划也是三年计划，目标是提高供应链物流管理体系的质量，充分运用上一个三年改善计划所实施的物流设备投资大幅度地改善流通效率、削减流通成本。其具体目标是通过自动需求预测系统的全面运用、裁撤不必要的流通据点、增加直接由工厂送货三项基本措施大幅度削减流通成本。过这三个计划的实施，龟甲万公司建立起了自己的高效率、低成本的供应链系统，在日本食品行业中保持了竞争上的优势。第四章

决策分析方法4.1管理决策概述一、基本概念定义决策：它是决策者对系统方案所作决定的过程和结果，是决策者的行为和职责。管理决策分析就是为帮助决策者在多变的环境条件下进行正确决策而提供的一套推理方法、逻辑步骤和具体技术，以及利用这些技术和方法选择满意的行动方案的过程。决策分析的过程问题分析、诊断及信息活动。对目标、准则及方案的设计活动。对非劣备选方案进行综合分析、比较、评价的抉择活动。将决策结果付诸实施并进行有效评估、反馈、跟踪、学习的实施活动三、决策分析类型1．确定型决策分析①存在决策者希望达到的明确目标（收益大或损失小等）；②存在确定的自然状态；③存在着可供选择的两个以上的行动方案；④不同行动方案在确定状态下的益损值可以计算出来。

确定型决策分析问题求解方法：在方案数量较大时，常用运筹学中规划论等方法来分析解决，如线性规划、目标规划。

严格来讲，确定型问题只是优化计算问题，而不属于真正的管理决策分析问题。

2．风险型决策分析①存在决策者希望达到的明确目标（收益大或损失小）；②存在两个以上不以决策者主观意志为转移的自然状态，但决策者或分析人员根据过去的经验和科学理论等可预先估算出自然状态的概率值P；③存在两个以上可供决策者选择的行动方案；④不同行动方案在确定状态下的益损值可以计算出来。

风险型决策分析问题求解方法：期望值、矩阵法、决策树法

风险型决策问题是一般决策分析的主要内容。在基本方法的基础上，应注意把握信息的价值及其分析和决策者的效用观等重要问题。3．不确定型决策①存在决策者希望达到的明确目的（收益大或损失小）；②自然状态不确定，且其出现的概率不可知；③存在两个以上可供决策者选择的行动方案；④不同行动方案在确定状态下的益损值可以计算出来。

不确定型决策分析问题的求解方法：乐观法（最大最大原则）、悲观法（最小最大原则）、等概率法(Laplace准则，也是一种特殊的风险型决策）、后悔值法（SaVage准则或后悔值最大最小原则）。案例：某企业准备生产一种新产品。估计该产品的销售量有较高、一般、较低、很低四种情况，而对每种状态出现的概率则无法预测。为生产该产品，企业有三种实施方案：新建一个车间进行生产；改造一个现有车间进行生产；部分零件在现有车间生产，部分零件外购。该新产品企业准备生产10年，10年内在不同状态下的损益值（扣除投资费用）如下表所示。请分别用乐观法、悲观法和后悔值法来决策实施方案。较高一般较低很低建立新车间A1850420-150-400改造现有车间A2600400-100-350部分生产、部分外购A340025090-50求解：（1）乐观法每个方案在不同状态下的最大收益分别为：

max{850，420，-150，-400}=850A1max{600,400,-100,-350}=600A2max{400,250,90,-50}=400A3

取各方案最大收益值中的最大值，可得：

max{850，600，400}=850

对应实施方案为A1，即建新车间。（2）悲观法每个方案在不同状态下的最小收益分别为：

min{850，420，-150，-400}=-400A1min{600,400,-100,-350}=-350A2min{400,250,90,-50}=-50A3

取各方案最小收益值中的最大值，可得：

max{-400，-350，-50}=-50

对应实施方案为A3，即部分自己生产，部分外购。

（3）后悔值法较高一般较低很低建立新车间850*420*-150-400改造现有车间600400-100-350部分生产、部分外购40025090*-50*较高一般较低很低最大后悔值建立新车间00240350350改造现有车间25020190300300部分生产、部分外购45017000450最后，找出最小后悔值300，对应方案A2，即改造现有车间生产。

对于不确定型决策分析问题，若采用不同求解方法，则所得的结果也会有所不同，因为这些决策方法是各自从不同的决策准则出发来选择最优方案的。而具体采用何种方法，又视决策者的态度或效用观而定，在理论上还不能证明哪种方法是最为合适的。

4．对抗型决策

Wij=f(Ai,Bj)i=1,2,3…m,j=1,2,…n

式中A―决策者的策略集；

B―竞争对手的策略集。

可采用对策论及其冲突分析等方法来分析解决。这类决策分析问题是当前管理、经济界比较关注的问题。

5．多目标决策

由于系统工程所研究的大规模复杂系统一般具有属性及目标多样化的特点，在管理决策时通常要考虑多个目标，但它们在很多情况下又是相互消长或矛盾的，这就使得多目标决策分析在管理决策分析中具有了日益重要的作用。

多目标决策的理沦、方法与应用，在国际上是最近二三十年才得到蓬勃发展的，目前分析该类决策问题的方法已有不少，常用方法有：化多目标为单目标的方法（含系统评价中的加权和及各种确定目标权重的方法）、重排次序法、目标规划法及层次分析（AHP）方法等。4.2风险型决策分析一、基本方法期望值法

E(X)=∑pixiXi—随机离散变量x的第i个取值，

i=1,2,3…m；

pi—x=xi时的概率

期望值法就是利用上述公式算出每个行动方案的益损期望值并加以比较。若采用决策目标准则是期望收益最大，则选择收益期望值最大的行动方案；反之，采用费用期望值最小的方案为最优。

案例一：某轻工企业要决定一轻工产品明年的产量，以便及早做好生产前的各项准备工作。假设产量的大小主要根据该产品的销售价格好坏而定。根据以往市场销售价格统计资料及市场预测信息得知：未来产品销售价格出现上涨、价格不变和价格下跌三种状态的概率分别为0.3,0.6和0.1。

若该产品按大、中、小三种不同批量（即三种不同方案）投产，则下一年度在不同价格状态下的益损值可以估算出来，如表所示。现要求通过决策分析来确定下一年度的产量，使该产品能获得的收益期望为最大。益损值表如下图所示：4－1如何决策可以获得最大的投资收益？

这是一个面临三种自然状态和三种行动方案的风险型决策分析问题，可以利用前述的多种方法求解。现运用期望值法求解如下：

(l）根据表4－1所列各种自然状态的概率和不同行动方案的益损值，可用公式E(X)=∑pixi，计算出每种行动方案的益损期望值如下：(2）通过计算并比较后可知，方案A2的数学期望E(A2)=33.6万元，为最大，所以选择行动方案A2为最优方案。也就是下一年度的产品产量按中批生产规模进行生产所获得的收益期望值最大。决策树法所谓决策树法，就是利用树形图模型来描述决策分析问题，并直接在决策树图上进行决策分析其决策目标（准则）。可以是益损期望值或经过变换的其他指标值。现仍以前例为例介绍决策树法。（1）绘制决策树。按表4－1所示各种行动方案和自然状态及其相应的益损值和主观概率等信息，按由左至右的顺序画出决策树图，如下图所示：

图4－2决策树模型图中各节点的名称及含义如下：

“

”表示决策节点，从它引出的分枝叫做方案分枝。分枝数量与行动方案数量相同。如前例有三个行动方案，则图4－2所示就有三个方案分枝。决策节点表明，从它引出的行动方案需要进行分析和决策。

“

”表示状态节点，从它引出的分枝叫做状态分枝或概率分枝，在每一分枝处注明自然状态名称及概率状态分枝数量与自然状态数量相同。

“

”表示结果节点，即将不同行动方案在不同自然状态下的结果（如益损值）注明在结果节点的右端。(2）计算各行动方案的益损期望值，并将计算结果标注在相应的状态节点上。图4－3所示为方案A2的益损期望值。图4－3(3）将计算所得的各行动方案的益损期望值加以比较，选择其中最大的期望值并标注在决策节点上方，如图4－4所示。

与最大期望值相对应的是方案A2,则A2即为最优方案。然后，在其余的方案分枝上画上“||”符号，表明这些方案已被舍弃，图4－4所示即是一个经过决策分析选择行动方案A2为最优方案的决策树图。图4－4例4－1多级决策树从例4－1中可知，如果只需作一次决策，其分析求解即告完成，则这种决策分析问题就叫做单级决策。反之，有些决策问题需要经过多次决策才告完成，则这种决策问题就叫做多级决策问题。应用决策树法进行多级决策分析叫做多级决策树。

案例讨论：某化妆品公司生产BF型号护肤化妆品。由于现有生产工艺比较落后，产品质量不易保证，且成本较高，销路受到影响。若产品价格保持现有水平无利可图，若产品价格下降还要亏本，只是在产品价格上涨时才稍有盈利。

为此公司决定要对该产品生产工艺进行改进，提出两种方案以供选择：一是从国外引进一条自动化程度较高的生产线；二是自行设计一条有一定水平的生产线。

根据公司以往引进和自行设计的工作经验显示，引进生产线投资较大，但产品质量好，且成本较低，年产量大，引进技术的成功率为80％。而自行设计生产线，投资相对较小，产品质量也有保证，成本也较低，年产量也大，但自行设计的成功率只有60％。

进一步考虑到无论是引进或自行设计生产线，产量都可能增加。因此，公司生产部门又制定了两个生产方案：一是产量与过去相同（保持不变）,二是产量增加，为此又需要进行决策。最后，若引进或自行设计均不成功，公司只得仍采用原有生产工艺继续生产，产量自然保持不变。公司打算该护肤化妆品生产5年。根据以往价格统计资料和市场预测信息，该类产品在今后5年内价格下跌的概率为0.1，保持原价的概率为0.5，而涨价的概率为0.4。通过估算，可得各种方案在不同价格状态下的益损值如下表所示。表4－2例4－2讨论如何决策才能获得最大的收益？

本例是一个二级决策分析问题，今用多级决策树进行分析，其过程和结果如下图所示：abcdehifjkg-25080200-400100300-1000125-2500250-350-250650-1000125引进设计SuccessFailedNormalIncreaseBadNormalGoodBadNormalGoodBadNormalGoodBadNormalGoodBadNormalGoodBadNormalGoodSuccessFailedNormalincrease0.41129513040130112751004010076图4－5例4－2二、信息的价值信息和决策的关系十分密切。要获得正确的决策，必须依赖足够和可靠的信息。决策所需信息的分类：一类是完全信息，即据此可以得到完全肯定的自然状态，有助于正确的决策；一类是抽样信息，这是一类不完全可靠的信息。完全信息价值案例分析某化工厂生产一种化工产品。据对统计资料的分析表明，该产品的次品率可以分成五个等级（即五种状态），每个等级（状态）的概率如下表所示：纯度状态（次品率）S1（0.02）S2（0.05）S3（0.10）S4（0.15）S5（0.20）概率00.200.30由进一步的分析可知，产品次品率的高低与该产品所用主要原料的纯度有关。今已知，化工原料纯度高，次品率低（如S1为0.02），反之则次品率高。而化工原料的纯度高低，又与运输、保存日期等因素有关。为此，工厂主管生产的部门建议在生产该产品前，先对该化工原料增加一道“提纯”工序，通过提纯工序，能使全部原料处于S1状态，从而降低了次品率。但增加提纯工序就增加了工序费用。经过核算可知，每批原料的提纯费用为3400元。经估算，在不同纯度状态下其益损值如下表所示。如果在生产前，先将化工原料检验一下，通过检验可以掌握每批化工原料处于何种纯度状态，这样可以对不同纯度的原料采用不同策略，即提纯或不提纯，从而使益损期望值为最大。益损值表(单位：元)状态概率益损值方案S1S2S3S4S00.200.30提纯（A1）10001000100010001000不提纯（A2）440032002000800-400要求：如何进行决策才能获得最好的投资收益？【分析】：今用决策树法对该问题进行分析，具体过程和结果如图所示。由下图可知，通过检验，当某批原料纯度处于S1、、S2或S3，状态时，采用A2(不提纯)方案，其益损值大于A1方案。反之若处于S4或S5状态时，采用A1(提纯)方案，这时其益损值大于A2方案。据此可计算益损期望值为2220元。与没有经过检验工序相比，由于通过检验完全知道原料纯度的状态信息，因此可得完全信息的价值为2220元-1760元=460元。通过该例可知，为获得完全信息所要付出的代价，不应大于完全信息所能得到的收益期望，本例中不应大于460元。本例如图中提纯方案分枝菱形内的数字为50，即增加检验工序只花费250元，而能多获得460元的收益。因此，增加检验工序是可取的。

抽样信息价值

案例讨论：某公司有50000元多余资金，如用于某项开发事业估计成功率为96%，成功时一年可获利12%，但一旦失败，有丧失全部资金的危险。如把资金存放到银行中，则可稳得年利6%。为获取更多情报，该公司求助于咨询服务，咨询费用为500元，但咨询意见只是提供参考。根据过去咨询公司类似200例咨询意见实施结果，情况见表所示：

实施结果咨询意见投资成功投资失败合计可以投资154次2次156次不宜投资38次6次44次合计192次8次200次试用决策树法分析：(a)该公司是否值得求助于咨询服务；(b)该公司多余资金应如何合理使用?解答要点：多余资金用于开发事业成功时可获利6000元，若存人银行可获利3000元。设T1——咨询公司意见可以投资

T2——咨询公司意见不宜投资

E1——投资成功

E2——投资失败P(E1/T1)＝0.987，P(E2/T1)＝0.013P(El/T2)＝0.865，P(E2/T2)＝0.135由题意知P(T1)＝0.78，P(T2)＝0.22，

P(E1)＝0.96，P(E2)=0.04

因为P(E/T)＝P(T,E)／P(T)，又P(Tl，E1)＝0.77，P(T1,E2)＝0.01，P(T2，E1)＝0.19

，P(T2，E2)＝0.03

故求得：P(E1/T1)＝0.987P(E2/T1)＝0.013P(El/T2)＝0.865P(E2/T2)＝0.135

决策结论：(a)该公司应求助于咨询服务；(b)如咨询意见可投资开发，可投资于开发事业，如咨询意见不宜投资开发，应将多余资金存入银行。三、效用曲线的应用风险型决策分析的求解中，均是以益损期望值的大小作为在风险情况下选择最优方案的准则，仅代表大量实验的平均值，却不能表达决策者的主观意图和倾向及其满意程度等。因此，效用曲线应运而生。效用实质上反映了决策者对风险所抱的态度。定义：在直角坐标系内，用横坐标表示益损值，纵坐标表示效用值，将决策者对风险所持的态度的变化关系用曲线来反映。用效用曲线进行决策和计算的步骤绘制决策者的效用曲线据效用曲线找出各方案与益损值相对应的效用值。根据效用曲线的效用期望值进行计算和决策。例.某制药厂欲投产A、B两种新药，但受到资金及销路限制，只能投产其中之一。若已知投产新药A需要资金30万元，投产新药B只需资金16万元，两种新药生产期均定为5年。估计在此期间，两种新药销路好的概率为0.7，销路差的概率为0.3。它们的益损值如下表所示。问究竟投产哪种新药为宜?益损值表：采用益损值法，显然以生产新药A为最优，决策树如下图若用效用值作为决策准则，其步骤如下：绘制决策人的效用曲线。据效用曲线找出方案与益损值相对应的效用值。利用效用值为决策准则进行计算和决策。效用曲线

由此可见，若以效用值作为决策准则，方案B优于方案A。这是因为决策人是个保守型人物。

例：有一机电设备高科技企业，为了赢得市场的竞争,拟采用新的技术提高其产品的质量和降低生产成本。取得新技术有两种途径，一是自行研究，成功的可能性是0.6；二是买专利，估计谈判成功的可能性是0.8。不论自行研究成功或谈判成功，生产规模都考虑两种方案