ESD.33 --系统工程 第一课 课程介绍 何谓系统工程？ Dan Frey Don Clausing Pat Hale

课程规划 教授简介 课程及策略简介 讨论家庭作业#1 何谓系统工程？

Dan Frey 专研： 产品发展 工程统计方法论 稳健设计 曾任美国海军军官 跟多数人一样，有子待养

Don Clausing 加州理工学院博士 近30年产业经验 英格索兰德集团 美国钢铁 全录 MIT教职员 著作有： 全面品质发展 有效创新

Pat Hale 退休海军军官(潜舰人员) 多年产业经验 Draper实验室 六标准差设计顾问

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系统设计与管理(SDM)计划 领导 整合 基础 ESD.34-系统架构 ESD.33-系统工程 ESD.36-系统及项目管理 最适化 行销 管理类选修课 设计类选修课 风险效益分析 营运管理 工程类选修课 会计&财务 组织程序

SDM核心课程 简单检视其相互关系 系统架构(ESD.34)系关于假影 系统工程(ESD.33)系关于能促进成功实现架构之过程 概念、形式、功能、解析… 系统工程(ESD.33)系关于能促进成功实现架构之过程 品质机能展开、Pugh概念选择法、稳健设计…… 系统项目管理(ESD.36)系关于系统工程程序中能最佳使用资源之管理作业 企业绩效管理、需求侧管理、系统动态……

ESD.34 系统架构 学习目标 具备架构并领导PDP初期、概念阶段之能力 讨论系统、系统思维、产品、PDP及架构扮演之角色 评论创造架构，并提出意见 执行架构所扮演之角色 严谨评估现行之架构模式

ESD.33 系统工程 学习目标 于研习本课程后，您应具备下列能力： 发展项目之系统工程计划； 判断任一提案之程序、策略或方法之适用性； 将最重要的系统工程工具应用于实际问题中； 掌握系统工程程序中的模块化及仿真方法之价值及限制所在； 拟定资料搜集与应用之实行计划； 决定系统之制造、维修及报废之成本与价值。

ESD.36 系统及项目管理 学习目标 简介系统/产品发展项目管理之先进方法及工具 了解方法之运作(优势、限制) 机率要径法/计划评核术 设计结构矩阵 系统动态学 风险管理 实现价值追踪 了解方法之运作(优势、限制) 产业范例 案例研究、策略议题

基础 工具 研究案例 日期 科目 研读 作业出题 作业收件 T 8 JUN 课程导论 何谓系统工程？ 课程信息及规范.pdf Argiris_教导聪明人士学习之方法.pdf Schon_直觉实作者.pdf #1 R 10 JUN 系统工程之INCOSE模式 系统工程之RCI模式 INCOSE系统工程手册第二章.pdf INCOSE系统工程手册第四章.pdf Clausing_RCI系统工程程序.ppt Clausing_商业产品发展.pdf #2 T 15 JUN 精实思维 集合设计 Womak_精实思维简介.pdf Stanke_Murman_航空业之寿期价值.pdf Ward_丰田第二个难题.pdf R 17 JUN 公理设计 决策基础设计 Suh_系统之公理设计理论.pdf Frey_认知性及复杂度.pdf Hazelrigg_公理工程设计.pdf Gigerenzer_世界的限制合理性.pdf T 22 JUN 测验 #1 Brooks_无银弹.pdf #3 R 24 JUN 品质机能展开 Hauser_Clausing_品质室.pdf Griffin_评估QFD.pdf T 29 JUN Pugh概念选择法 Pugh_整体设计第四章.pdf #4 R 1 JUL 创新工具 (TRIZ, etc.) Clausing_实质创新.pdf Jugulum_Frey_稳健创新.pdf T 6 JUL 功能模式化 对象导向模式化 TBD #5 R 8 JUL 实体基础模式化 Senin_Wallace_分布式模式化.pdf Hazelrigg_模式之角色及应用.pdf T 13 JUL 误差预算法 & 关键参数管理 Frey_误差预算法.pdf Crevelling_关键参数管理程序架构.pdf #6 R 15 JUL 实验设计 Thomke_启发性实验.pdf Box_统计为触媒之第一部份.pdf Box_统计为触媒之第二部份.pdf Frey_每次聚焦一因素.pdf T 20 JUL 稳健设计 Taguchi_Clausing_稳健品质.pdf Ulrich_Eppinger_产品设计发展第十三章.pdf R 22 JUL 制造度设计 Boothroyd_Dewhurst_TBD.pdf Ishii_TBD.pdf T 27 JUL 测验 #2 R 29 JUL 飞机引擎 (奇异) 汽车 Davis_TBD.pdf #7 T 3 AUG 飞机引擎作业 活氧计划 Steele_TBD.pdf R 5 AUG NORAD指令及控制(Mitre) Folk_TBD.pdf #8 T 10 AUG 战术型战斧 Cummings_TBD.pdf R 12 AUG 课程结论 / 回馈 基础 工具 研究案例

课程网站 提供： 指定读物数据 课程 规范 课堂讲稿 家庭作业 讨论 所有完成之家庭作业皆可经此网站呈交(须为一MS Word档案文件)

课堂资料 去年 教科书 Blanchard, Benjamin S.及Wolter J. Fabrycky合着之系统工程及分析，第三版 参考数据 今年 无教科书 无参考数据 网站上档案 绝大多数为pdf档 期刊文章 书籍章节

课程主要信息及规范 预习 – 请为上课先做准备 上课时间 家庭作业 两次测验 08:30 – 10:30 讲义会于上课前半小时发放 鼓励合作 需志谢所有的帮助 每迟交一天，成绩扣一字母等级 两次测验 于上课时间执行 独立完成 需使用软件!

成绩分配 家庭作业 (8份各占 5% 的指定作业， 2份各占10% 的指定作业) 50% 测验 #1 测验 #2 10% 30% 课堂参与度

家庭作业提交 请于授课前，至史隆网页提交家庭作业 家庭作业提交格式为单一MS Word档案，其档名符合下述命名原则： SpellerTom_HW2.doc 每迟交一天，成绩扣一字母等级 如遇意外情况或不可避免之抵触情况时，请连系Dan Frey以讨论细节及找出可行方案

计分说明 A-表现卓越，展现出对本科目的深入了解、延伸知识之基础、及巧妙应用观念及/或学程内容。 B-表现良好，展现出应用适当概念之能力、对本科目具良好了解程度、及具备处理与科目相关之问题及数据之能力。 C-表现佳，对本科目展现出充分之理解力、具备处理相关简单问题之能力、及可于此领域作深入研究之充分准备。

时间承诺与期望 ESD.33具有12单位时间的课程 (3-0-9) 每一堂课程之单位时间，系以学生于正常一周内以良好研读习惯所能做充分准备之时间所定者 然而，夏季课程(暑修)较一般正常学期14周时间要短而仅为10周左右 因此，每周投入的时间应为16.8小时 课后作业时间又大致分为阅读指定读物及家庭作业之用

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家庭作业 #1 学习 收件：6月10日星期四早上08:30 约三页 占5%期末成绩 概述您对这门课之个人目标 详述或挑战下述任一项观点 Chris Argyris "教导聪明人士学习之方法" Donald Schön "直觉实作者"笔记 写出符合可引申至您个人目标之情况

布鲁姆(Bloom)之教育目标分类 5. 综合 设计，发明，规划 4. 分析 6. 评鉴 判断，评论，证明 预测，仿效，推论 3. 应用 2. 了解 3. 应用 计算，解决 解释，释义 1. 理解 表列，复习 布鲁姆(Bloom B.S.)及克拉斯霍尔(Krathwohl D.R.) 教育目标分类 纽约：爱迪生韦斯利

良好的学习目标陈述 写出课程或模块阶层之目标 确认出学生应执行事项(请使用动词如：计算、解释、证明等) 拟定清晰明确之目标(请避免使用动词如：知道、了解、学习等) 以布鲁姆分类平衡目标 依目标基础进行测试及备注修正 哥隆特(Gronlund P.E.)(1994) 如何写出并使用指导目标 纽约：麦美伦 (Macmillan)

教导聪明人士学习之方法 单回路学习 = 使您的观念完善 双回路学习 = 改变您的观念 聪明的人们擅长单回路学习 然而观念之改变，通常系经由失败而来，而聪明人不习惯于失败

教导聪明人学习之方法 管理变量 行动策略 结果 管理变量 行动策略 结果 第1图 模式 I 使用中理论 第2图 模式 II 使用中理论 控制会议或聚会之目的 使赢面最大化 压抑负面感觉 合理化 行动策略 坚持您的立场以掌控 维护面子(您的和其它 人的皆然) 结果 沟通错误 自我实现预言 自我封闭 错误逐渐累增 第1图 模式 I 使用中理论 管理变量 有效的(正当的)信息 自由及告知的选择 对选择的内部承诺 行动策略 坚持您的立场，并结合 询问和公开测试技巧 使维护面子的行为降至 最低 结果 更充分的通讯 双循环学习 解决问题 第2图 模式 II 使用中理论

反思实践者 唐纳德Schön研究工程师、经理、建筑师和心理治疗家的学习过程 称职的开业者通常知道的多于所说的(内隐的知识) 当某人反映在行动上时，他变成为实践所知的研究者 实践者之思考可矫正过度学习

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工程 系指设计一个满足需求的系统、组件或程序的方法。此为一决策程序(经常重复执行)，应用基础科学、数学及工程科学，转换成可满足所述目标之最佳化资源。 - 工程与技术之鉴定委员会

早期的工程演进 石头工具出现于>>公元前1,000,000年 火出现于>公元前500,000年 茅出现于大约公元前400,000年 缝纫出现于大约公元前23，000年 射茅器出现于公元前14,000年 畜养绵羊出现于公元前9,000年 永久定居和灌溉出现于公元前7,000年 铜出现于大约公元前6,000年 分工出现于公元前5,000年

系统工程 INCOSE 操作 效能 测试 制造 成本 时程 训练 支援 汰除 系统工程国际学会 系统工程 系统工程系以跨领域的方法及手段，促使成功的系统得以实现。本课程主要着重于研发阶段尽早定义客户需求及所需功能，并加以记录，然后通盘考量下述等问题后进行设计综合及系统验证： 操作 效能 测试 制造 成本 时程 训练 支援 汰除

系统工程 INCOSE 系统工程以团队合作方式整合所有学术及专业单位，形成自概念、生产乃至营运之生命周期之结构化发展程序。 系统工程国际学会 系统工程 系统工程以团队合作方式整合所有学术及专业单位，形成自概念、生产乃至营运之生命周期之结构化发展程序。 系统工程同时考量所有客户之商业与技术之需求，并拟达成提供满足使用者需求之具品质产品之目标。

讨论要点 如何区别系统工程与工程？

于FPDS中执行系统工程 顾客 顾客 满意度 必备/想要 采购,操作 汰除 及维护 车辆验证 生产 系统验证 顾客焦点 顾客经验及回馈 企业知识 > 一般 VDS & SDS > 具竞争力之 标竿资料 > 再使用性之 限制及数据 > 产品知识 > 制造知识及 再利用性 > 技术 > 保固资料 > 模式 车辆阶层输入 采购 / 拥有者 / 使用者 管理 (FMVSS, EPA, ...) 公司 (WCR, ABS, Manuf, ...) 采购,操作 汰除 及维护 顾客需求 需求 层级化 可行性 回馈 车辆阶层需求 车辆特性 车辆各系统规范 - VDS 车辆验证 DVM / DVP 生产 需求 层级化 可行性 回馈 系统 / 次系统阶层 系统 & 次系统设计规范 - SDS 系统验证 DVM / DVP 需求 层级化 可行性 回馈 零件 / 元件設計 ‧ 零組件設計規範 - CDS 零件 / 元件之製造 / 驗證 高度重复性 绝大多数为依序发生 PA PR J1 SC SI KO 福特汽车公司适用

大金字塔 > 10,000人之统合 ~30年的努力 大金字塔之设计与建造是否用到系统工程？

讨论要点 CFM56喷射引擎之设计是否运用了系统工程之功能？ 惠特尔喷射引擎之设计是否运用了系统工程之功能？

机械时代 简化论为其特征 古代起源 文艺复兴 工业革命 亚礼斯多德 阿基米得 泰勒 “科学管理” 安竹?盖柏 “现代企业之特征–他们的生命、时代及理念” 于 资本主义家

讨论要点 于二次世界大战前，已执行哪些系统工程观念？ 二次世界大战前的工程师已展现哪些系统工程才能？

进化至系统时代 开始年代 ~1940 (依据 Blanchard & Fabrycky) 援救普罗米修斯 托马斯休斯，宾州大学科技历史和社会学教授 提及四项主要项目的故事 地面环境半自动防御系统 (SAGE - Semi-Automatic Ground Environment ） 单一核弹头太阳神一型导弹 (Atlas) 中央干道/隧道计划 (CA/T – Central Artery and Tunnel) 美国国防部高级研究计划局网络 (ARPANET – Advanced Research Projects Agency of the Department of Defense Net)

地面环境半自动防御系统(SAGE) MITRE公司适用 隔离过滤器 高度 长程雷达站 指示器 无线电站 防空司令部、军方、其它战斗中心 邻近指挥中心 巡航舰 无线电 德州电塔 自动化暨声音连结 空中交通 管制中心 陆军防空指挥部 气候电传 状态 地对空飞弹 拦截机基地 民防 国防过滤器 中心 MITRE公司适用

地面环境半自动防御系统 (SAGE) 之关键要项 首件使用计算机执行 信息处理及程序控 制之专案 工程师扮演重要的管理脚色 军方/产业/学术之结合 麻省理工学院林肯实验室 MITRE公司 (http://www.mitre.org/) 因其技术缺失而被非议

太阳神专案 为第一个洲际飞弹 (ICBM - Inter-Continental Ballistics Missile) 18,000位科学家及工程师参与 17个合约商 200个次合约商 200,000个供货商 与RamoWoodridge公司合作(现为：汤普森-拉莫-伍尔德里奇公司 - Thompson, Ramo, Woodridge Inc.)

太阳神项目之关键要项 坚持以“系统工程”方法执行管理 尽早确认关键性挑战 (重回地球) 依主合约商方式 研究合约: USAW ARDC-AMC USAF ARDC - AMC 执行控制 及 整体计划管理 军方考量 合约控管 R - W Corp. 系统工程师 之职掌 技术建议 技术导向 R-W (Small:25 - 50) 研究合约: 与企业界及学界合作 系统供货商 。- 机体 。- 飞弹 联合供货商 结构组件 飞行测试 推进系统 导航系统 控制系统 次合约商 次合约商 推进系统 导航系统 控制系统 装备 依主合约商方式 8 8 8 依系统工程方式

波士顿中央干道/隧道计划 最大、最复杂且极具技术挑战性之高速公路项目 隧道 > 7英里 预算成本达 146亿美元 完成度 87% – www.bigdig.com/ 隧道 > 7英里 预算成本达 146亿美元 完成度 87%

中央干道/隧道计划之关键要项 由 贝克特尔(Bechtel)及帕森克霍夫(Parsons Brinkerhoff)整合 其“混乱复杂程度”远大于地面环境半自动防御系统 项目及导弹项目 (休斯) 由 贝克特尔(Bechtel)及帕森克霍夫(Parsons Brinkerhoff)整合 约1/3预算用在矫正工作 宣传方向严重错误 砂金桥(ZakimBridge)水泥中的空隙 规划地图中未考量富利中心 依据非正式证据，我相信潜藏一位天才在帮忙处理财务重整 –麻州检察长 本项目与建造大金字塔之相同/不同处？ 迄今为止，中央干道/隧道计划是否算成功？

美国国防部高级研究计划局网络 计划 为一可量测架构之主要范例 大型项目管理之新趋势 –扁平化 –较不集中 –精英管理 THE ARPA NETWORK DEC 1969 4 NODES ARPA网络 1969年12月 4个节点 (备注: 本地图截点并未显示ARPA的实验卫星连接) 所显示名称为转接名称而非(必须)主机名称 (NOTE:THIS MAP NOTE NOT SHOW ARPA’S EXPERIMENTAL SATELLITE CONNECTIONS) NAME SHOWN ARE IMP NAMES, NOT (NECESSARYLY) HOST NAMES 为一可量测架构之主要范例 大型项目管理之新趋势 –扁平化 –较不集中 –精英管理 这些趋势也适用于其它系统吗？

讨论要点 如 太阳神洲际飞弹等大型项目中所用的系统工程方法，是否也适用于简单系统？ 针对相同的基础功能之工程程序，“机械时代”及“系统时代”最主要的差异为何？

系统工程历史摘述 工程已具有一段蛮长的历史 系统工程似乎为更近代的现象 与管理具相当密切之关系 二次世界大战后，政府出资项目于定义系统工程上扮演重要角色 备注: 克劳斯(Clausing), 埃索班(Axelband) 及 坎贝尔 (Campbell) 于文章中，对照于政府系统工程，探讨开发出商用之系统工程。

后续步骤 执行家庭作业 #1 先预习第二章的指定阅读读物 于6月10日周四早上08:30继续进行第二章 INCOSE系统工程手册第二章 克劳斯RCI 系统工程程序 克劳斯商品发展 于6月10日周四早上08:30继续进行第二章