在自然界和人类社会中,可以说任何事物都是以系统的形式存在的,每个所要研究的问题对象都可以被看成是一个系统。人们在认识客观事物或改造客观事物的过程中,需要用综合分析的思维方式看待事物,根据事物内在的、本质的、必然的联系,从整体的角度进行研究和分析。
系统是由两个以上有机联系、相互作用的要素所组成,具有特定功能、结构和环境的整体。系统必须由两个或以上的要素所组成,要素是构成系统的最基本单位,因而也是系统存在的基础和实际载体,系统离开了要素就不称其为系统。任一系统又是它所从属的一个更大系统的组成部分(要素),这个更大系统就是该系统的环境。例如汽车由动力系统、底盘系统、车身系统、电气系统、智能网联系统等构成。
系统和要素的概念是相对的。系统整体与要素、要素与要素、整体与环境之间,存在着相互作用和相互联系的机制,这些有机联系构成了系统的结构。例如汽车有相对固定的结构,实现所需的各项功能。
任何系统都有特定的功能,这是整体具有不同于各个组成要素的新功能,这种新功能是由系统内部的有机联系和结构所决定的。例如,不同汽车的特性,如安全性、经济性、操纵稳定性、乘坐舒适性等方面都有所差别。
下面结合汽车开发相关工作,讨论系统的特性。
1.系统的整体性
汽车产品具有整体性,多个子系统需要有机组合起来,才能实现汽车多方面的功能,满足消费者的需求。汽车开发工作也有整体性特征,各项工作需要有序进行、相互协调,以达到汽车开发成功的目的。
2.系统的关联性
汽车产品上多个子系统是相互关联的,比如底盘系统与车身系统的匹配、车身系统与底盘系统连接,底盘系统的参数会影响整车的操纵稳定性和乘员平顺性。汽车开发涉及多部门、多领域,它们有效协调才能减少开发时间。
3.系统的环境适应性
中国汽车正在走向世界,世界各个地方的气温、路况都有所不同,各个地方经济状况、法律、政治和人文环境也各不相同,因此汽车开发要针对区域环境做适当调整。比如销往俄罗斯的汽车,其耐低温性能要有所增强。
4.系统的目的性
系统的目的性是指系统的功能,在开发汽车之前,需要了解汽车消费者的需求,针对消费者需求来开发对应的产品,这样汽车产品才有更广阔的市场。
5.系统的层次性
系统的结构是由不同层次的子系统组成,各层次间相互制约。比如汽车制动片有质量问题,那么制动系统就会存在问题,从而导致汽车存在质量隐患。在汽车开发过程中,某个部门的某个技术人员做了一个有缺陷的设计,会导致部门工作缺陷,有可能导致汽车开发工作的失败。在汽车开发流程中,若某个开发节点滞后,则可能会导致汽车上市时间的滞后。
系统工程作为一门学科,是人们在社会实践中,特别是在大型工程或经济活动的组织、规划、生产、管理及复杂产品系统的设计与研制过程中,针对系统所要面临的共性问题,综合考虑各方面因素,统筹兼顾并总结实践经验,借鉴和吸收一些基础和邻近学科的理论方法,逐步形成的。
通过以上对典型系统工程定义的综述,可以看出,系统工程具有如下特点。
1)系统工程的目的在于满足用户需求。
2)系统工程是一种跨学科的方法。
3)系统工程是一种技术和管理过程的集成。
4)系统工程强调对全生命周期中各组成元素的权衡分析,实现全局最优。
总之,系统工程以技术为基础,以科学的方法组织和规划人力、财力和物力,通过最有效的途径选择,使参加项目的工作者的工作在一定期限内获得最合理且经济有效的结果。而所谓科学的方法,就是从整体出发,统筹规划,合理安排整体中的每一个局部,以求得整体的最优规划,通过管理和控制,使每个局部服从整体目标,做到人尽其才、物尽其用,以发挥整体的优势,提高资源利用的效率。
1)系统工程活动应识别、确定并形式化问题和机遇,对问题和机遇进行探索,在系统环境下,利用系统的不同视角分析并定位问题。汽车开发前要做产品规划和平台战略,确定汽车开发目标。
2)系统工程活动应理解系统环境,在此环境下定义利益攸关方需求,并通过实施技术活动、选择最优方案来提供价值。
3)系统工程活动应针对识别的问题及环境,通过设计形成潜在方案,解决识别的问题,包括确定系统边界、确定系统功能、系统内部组件划分、分组和关联关系。汽车开发中会有多种方案需要选择,有多种参数需要确定,这都需要系统的考虑,做出最优选择。
4)系统工程活动应进行分析并选择最优方案,包括综合各类分析方法进行权衡研究,进行有效决策。
5)在把问题形成方案的过程中,应考虑系统的完整性,同时,由于系统的复杂性和层次性,应逐层进行问题到方案的工作。
6)系统工程活动应进行整个方案的过程正确性和完整性的证明,包括进行有效的验证和确认。汽车产品正式开发前需要进行全方面考虑,汽车产品正式生产前需要进行全方位验证。
7)系统工程活动应考虑系统的完整生命周期,包括后期的部署、使用支持、维护到最终报废。汽车开发系统工程活动要考虑到汽车产品的全生命周期过程。
8)系统工程活动应囊括针对全生命周期的系统工程活动与产品的技术支持和管理类工作。
系统工程三维是指逻辑维、时间维、知识维。汽车开发工作具有系统工程这个三维特征:逻辑维是具体解决汽车开发管理和技术问题的一般过程;时间维是汽车开发不同阶段,时间上从汽车产品规划到汽车量产全过程;知识维是汽车设计开发应用的多领域、多学科知识。
逻辑维一般指解决问题的逻辑过程。在使用系统工程方法解决问题时,可按下述七个步骤进行:①提出问题;②选择目标;③系统综合;④系统分析;⑤选择解决问题的最佳方案;⑥决策;⑦实施计划。解决汽车开发中的技术问题和管理问题,都可应用系统工程方法。
时间维一般指工作阶段。对一个具体工程而言,从规划到更新,全部程序分为:①规划制定阶段;②初步设计阶段,即具体计划阶段;③研制阶段,即系统开发阶段;④生产阶段;⑤安装阶段;⑥运行阶段;⑦更新阶段。汽车开发流程是多款车型开发的经验总结,按照开发流程可稳步开展汽车开发工作。
知识维一般指专业学科知识。系统工程除有某些共性知识外,还涉及各种专业知识,这些专业知识称为知识维。汽车开发需要车辆、电气、计算机、管理、市场等多个专业的知识。