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第 1 章

第 1 章. 概述系統工程. 目錄. 1.0 前言 1.1 為何需要系統工程 1.2 工程及系統工程管理之各項定義 1.3 系統工程金三角 1.4 系統四要素 1.5 系統工程生命週期 1.6 系統工程之目的及手法 1.7 同步工程 1.8 系統工程發展之 V 型步驟 1.9 整體系統之後勤補保 1.10 執行系統工程成敗實例 1.11 重要名詞 1.12 總結. 1.0 　前言.

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第 1 章

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  1. 第1章 概述系統工程

  2. 目錄 • 1.0 前言 • 1.1 為何需要系統工程 • 1.2 工程及系統工程管理之各項定義 • 1.3 系統工程金三角 • 1.4 系統四要素 • 1.5 系統工程生命週期 • 1.6 系統工程之目的及手法 • 1.7 同步工程 • 1.8 系統工程發展之V型步驟 • 1.9 整體系統之後勤補保 • 1.10 執行系統工程成敗實例 • 1.11 重要名詞 • 1.12 總結 第1章 概述系統工程

  3. 1.0　前言 • 系統工程強調「整個系統」(Whole System) 的觀念，考慮系統的整個生命週期，透過系統工程程序的發展，將一個系統從需求的產生、系統概念的形成、系統的初步設計、細部設計及系統的發展評估、系統的構建、測試、使用及改善到汰換所需要做的事情逐步規劃清楚。 第1章 概述系統工程

  4. 1.0　前言 • 系統工程在發展初期 (1957～1969年) • 系統工程發展中期 (1970～1980年) • 系統工程發展至最近 (1990年～迄今) 第1章 概述系統工程

  5. 1.0　前言 • 系統工程基本目的是提供一個滿足特定需求的系統。這個系統不僅要能照指定的方式運作，而且必須具備效益性和效率性。換言之，系統工程的目的就是要產出一個具備效益和效率，並且能夠滿足顧客需求的系統。 第1章 概述系統工程

  6. 1.1　為何需要系統工程 • 目前的工業發展已無法單獨依賴各個專門的學科，必須尋找一有效的經營體系工具，即「系統工程」，從事預測、計畫、管制、改善、綜合協調與整合，對有限的資源做合理的分配並結合許多之學科獲取最大的整體利益。 第1章 概述系統工程

  7. 1.1　為何需要系統工程 • 系統工程 (System Engineering) 是系統科學上實際應用的一套運用工具，可以用於各種大系統方面，包括人類社會、生態環境、自然現象、組織管理、工程研發等，只要有團隊去執行、有明確任務要完成 ，如環境污染、人口增長、交通事故、高科技產品、化工過程、資訊網路等均可使用。系統工程是以大型複雜系統為研究物件，按一定目的進行設計、開發、管理與控制，以期達到總體效果最優的工程方法。 第1章 概述系統工程

  8. 1.1　為何需要系統工程 • 環境的改變 (Environmental Change) 第1章 概述系統工程

  9. 1.1　為何需要系統工程 • 環境的複雜性 (Environmental Complexity) • 商品化 (Off-the-shelf) • 全球化 (Globalize) 第1章 概述系統工程

  10. 1.1　為何需要系統工程 • 系統成本 (Cost) 與系統效益 (Effectiveness) 之間的平衡 第1章 概述系統工程

  11. 1.1　為何需要系統工程 • 莫非定理的出現 • 莫非定理：「任何你覺得它可能會出錯的事，它就真的會出錯。」(Anything that can go wrong will go wrong.) • 透過系統工程除了能使莫非定理之效應減到最小外，還可以： • 避免在大型工程裡失誤，或把損失降到最小。 • 把大型之系統簡單化。 • 用最少時間、最少預算達成所需品質。 • 使系統彈性化。 第1章 概述系統工程

  12. 1.1　為何需要系統工程 • 全面性的成本考量 (冰山理論) • 冰山真貌 第1章 概述系統工程

  13. 1.1　為何需要系統工程 • 冰山理論 • 如同圖1-3所示之冰山，在海面上與海面下的比例相差頗多，就是我們俗稱的冰山效應。對系統而言，設計發展與產品成本是顯而易見的，相對的，對於系統的操作與後勤補保及維修成本則有時會被隱藏起來，容易被忽視掉。本質上，設計團隊能很成功的處理冰山上方的成本 (浮在海面上的明顯成本)，但卻忽略了長期影響所造成的「冰下成本」。 第1章 概述系統工程

  14. 1.1　為何需要系統工程 • 總而言之，在冰山下層 (水面下) 的未考量可合成為 (如圖1-4)： • 系統操作成本。 • 系統因性能降低而使效益變少，所損失之無形成本。 • 由於元件、材料之缺貨或損失而使系統停工待料或壽命變短之不可預期之損失成本。 • 由於維修及生命週期補給料件之後勤 (如人為、料件、測試設備、測試廠房、電腦資訊) 等之成本。 第1章 概述系統工程

  15. 第1章 概述系統工程

  16. 1.1　為何需要系統工程 • 冰山理論中可見到的部分在於只有產品獲得成本 (標購價) 是大家所能夠預見的，所謂的購置成本包含研究、設計、試驗、建設、生產等部分，但實質上尚有系統操作的花費、由於系統效能或性能損失等造成的花費、汰換所造成的花費 (物質再回收或者後置處理) 以及提供維修與生命週期的花費 (人員、測試、設備、硬體資源) 等潛在因素需要考量。 第1章 概述系統工程

  17. 1.2　工程及系統工程管理之各項定義 • 系統 (System) • 系統是由相互作用和相互聯合的若干組成部分結合而成的，具有特別功能的有機整體。簡言之為「一個有機之整體」(An organized whole)。 • 系統包含三個層面 • 系統必須由兩個以上的元件所組成，元件 (Elements) 是構成系統的最基本元素。 • 元件之間存在著聯合和相互作用的機制，從而形成一定的結構或秩序。 • 系統具有一特定的功能或特性，而這些整體功能或特性是它的任何一個部分都不具備的，拆散後功能就消失。 第1章 概述系統工程

  18. 1.2　工程及系統工程管理之各項定義 • 系統強調相互之介面關係 • 由兩個或兩個以上的元件所組成，元件之間有相互作用、相互依賴、相互影響、相互共存之特性。對單一元件不構成系統。 • 系統具有分項細解之特性 (Allocation) • 每一個系統也可以被視為一個更大規模系統中的一個次系統 (Subsystem)。 • 系統可定義為一具有某種特定功能的整體。而一完整的系統，內部包含各種的資源，將之依一定的方式整合，來實現一個特定的需求目標 (Objective)。 第1章 概述系統工程

  19. 1.2　工程及系統工程管理之各項定義 • 系統的定義 • 一個被賦予特定功能的實體 (An organized whole)。 • 一個完整的系統，內部包含有各種的資源，將之依一定的方式做整合，來實現一個特定的需求。 • 為了要達成一項計畫或一致的目標，把許多不同功能之部分整合而成為一個依一定規則運作的實體，稱為系統。 • 系統 (System ) 次系統 (Subsystem) 元件 (Components)。 第1章 概述系統工程

  20. 1.2　工程及系統工程管理之各項定義 • 一般所謂之系統 • 是為了達成一項計畫或一個共通目標，把許多功能不同之部分合成為一個運作良好且有特定功能之整體，此一整體俗稱為系統。我們把極其複雜的研究對象稱為系統，而這個系統本身又是它所從屬的一個更大系統的組成部分： • 系統內一部分有一定之結構，且彼此相關 (Related)。 • 此一有相互相關之整體可分解為若干元素 (Elements)。 • 系統整體具有不同於分系統或組成部分之功能。 第1章 概述系統工程

  21. 1.2　工程及系統工程管理之各項定義 • 系統可能被定義以下列各種特徵： • 系統以人類的作為、物質、設備、軟體、便利、資料等組成一個複雜的組合等。為了完成許多功能，經常需要大量的人員、裝備、後勤和資料。 • 系統應被包含在一些階級組織的形式。一飛機可能被包含在一航線上，它是所有運輸能力的一部分，也被操作在一特別幾何環境。 • 一系統可能被分支成子系統和其他有關聯的分配。 第1章 概述系統工程

  22. 系統之分項 • 自然系統和人工系統 • 自然系統是指由自然物構成的系統，其特點是自然形成的，甚至連人工都無法仿製。人工系統是指為了達到人類的某種目的，由人類設計和建造的系統。工程技術系統、經營管理系統和科學技術系統就是三種典型的人工系統。系統工程研究與處理的對象主要是人工系統和經人們加工了的自然系統。 第1章 概述系統工程

  23. 系統之分項 • 實體系統和概念系統 • 實體系統是指以礦物、生物、能源、機械等實體組成的系統。其組成要素是具有實體的物質。概念系統是指由概念、原理、原則、方法、制度、程式等非實體物質所組成的系統，這個系統透過電腦之虛擬，為實體系統先「預」做分析。 • 實體系統與概念系統有時是交織在一起的，是不可分割的。實體系統是以概念系統為基礎，而概念系統則是為實體系統提供概念指導、方案和服務的，兩者是不可分的。 第1章 概述系統工程

  24. 系統之分項 • 開迴路 (Open Loop) 及迴路系統 (Feedback Loop) • 開迴路系統指一個命令由產生到指令下達間沒有「碰頭」之機會，如一個過去放置冰塊之冰箱，冰塊在上，受凍或受涼物在下，利用空氣對流來保持物品新鮮，但是，不能控制溫度。 第1章 概述系統工程

  25. 系統之分項 • 獨立時間 (Time Independent) 系統及相依時間 (Time Dependent) 系統 • 獨立時間系統是指系統的狀態和功能在一定的時間內不隨時間而改變的系統，它沒有既定的輸入和輸出，在系統運動規律的模型中不包含時間因素。相依時間系統是指系統的狀態隨時間變化的系統，即f(t)。它有輸入和輸出及轉換過程，其狀態變量為時間的函數，但兩者均合乎牛頓三項運動定律。 第1章 概述系統工程

  26. 系統之分項 • 靜力系統 (Statics System) 及動力系統 (Dynamics System) • 靜力系統是討論質點受力作用時之平衡系統，此平衡系統在牛頓定理之慣性原理中考量，此一系統又可以分為：(1) 靜力系統；(2) 幾何靜力系統。後者為考慮物體受力下之平衡時力的相關性。而動力系統是研究物體受力後，物體運動之特性。此一特性以牛頓運動定律為基礎，解決質點運動之問題。 第1章 概述系統工程

  27. 科學 (Science) • 系統科學主要是把一些實驗的觀察結果和自然現象做結合之謂也。 第1章 概述系統工程

  28. 系統分析 (System Analysis) • 利用實體模擬 (Simulation) (軟體) 及電子件模擬 (Emulation) (硬體) 等現有之技術及工具，對系統及其分項做定量定性之處理。最後，選擇一組最優之方案，提供決策者參考，其間之一連串研討之過程。 第1章 概述系統工程

  29. 工程 (Engineering) • 針對計畫目標或任務要求所進行的設計、製造、測試、驗證、可行性分析等全部的科學與技術行為，或說「應用科學」。 第1章 概述系統工程

  30. 系統工程 (System Engineering) • 系統工程就是以跨科學的方法和技巧，經由需求界定、功能分析、合成、最佳化設計、專業整合、製造，及測試與評估等反覆之過程，將任務或運作需求轉化成一套量化數據之全部科學及工程作為。簡單來說，就是一連串合乎邏輯的過程，把任務的需求轉化為量化的數據就是系統工程。 第1章 概述系統工程

  31. MIL-STD-499A定義 • 系統工程是運用科學與工程技術，以執行下列事項： • 經由系統定義、組合、分析、設計、測試及評鑑等反覆性的運作程式，將作戰需求轉變為系統性能參數與型態的描述。 • 整合各有關的技術參數，並確保所有物理、功能及計畫的各項介面可相容，以使系統定義與設計最佳化。 • 整合可靠度、維護度、安全度、存活性、人因工程及其他因素，並融入所有工程作為中，以滿足成本、時程、支援性及技術性能之目標。 第1章 概述系統工程

  32. 管理 (Management) • 領導者藉由群體合作，為了完成共同的目標，用規則、組織、協調、管制等之管理功能，從事各種資源之獲得、分配與運用之一系列活動。 第1章 概述系統工程

  33. 專案 (Project) 管理與一般管理 • 專案管理是針對某一項計畫做目標管理 (Object Management)。而此管理之效果必須依約結合公司之整體目標，或說達成公司之整體目標。 第1章 概述系統工程

  34. 第1章 概述系統工程

  35. 迴路管理四要件：PDCA • 事前做好規劃 (Plan)，依規劃去按步執行 (Do)，其間定下管控點，定時或擇時查核、檢查 (Check)，發現與規劃有不同則立即糾正，行動 (Action)，再出發，一般簡稱PDCA。 第1章 概述系統工程

  36. 系統工程管理 (System Engineering Management, SEM) • 系統工程管理 • 狹義：一個管理者在一定的時間、一定的預算下，達到一定之系統品質，使大眾滿意。 • 廣義：系統工程管理之金三角關係。 • 管理之步驟 • 對產品先用生命週期 (Life Cycle) 來執行 / 做得出來 / 有。 • 再對產品做可靠度之提升 / 品質 / 精進。 • 有了品質才談市場 (Market) 行銷。 • 有了行銷能力才能談策略，如何競爭。 • 檢討整個計畫，如何評估。 • 有了好的計畫，有了競爭力，才能雙贏 (Win-win)。 第1章 概述系統工程

  37. 系統工程管理 (System Engineering Management, SEM) • 競爭力 (Michael Porter) (六力) 第1章 概述系統工程

  38. 1.3　系統工程金三角 第1章 概述系統工程

  39. 1.4　系統四要素 第1章 概述系統工程

  40. 1.5　系統工程生命週期 • 係指系統 / 裝備由計畫之源起建案確認需求，經由研發、生產、量化及銷售、客戶使用及後勤支援各階段至汰除或性能提升之總共壽命期程，稱產品全壽期。 第1章 概述系統工程

  41. 表1-3 第1章 概述系統工程

  42. 表1-3 (續) 第1章 概述系統工程

  43. 表1-3 (續) 第1章 概述系統工程

  44. 生命週期的階段 • 系統工程管理之精神 ── 任務必須明確 (Well-define)、不可模糊，以確定任務需求，然後執行下列諸階段工作。 第1章 概述系統工程

  45. 生命週期中不同之執行方法會直接影響到成本 • 就一般而言，依採購而論，對管理來講可分為營利機構之系統工程管理及非營利機構之系統工程管理。 第1章 概述系統工程

  46. 系統逐層下分 (Hierarchy of Systems) 第1章 概述系統工程

  47. 研究與發展 (R&D) • R&D全文是原理的研究與發展性之研究 (Research and Development)。所謂原理研究係指在一般大學、研究所及國內之國家級研究所進行。 第1章 概述系統工程

  48. 系統工程之目的及手法 • 系統工程之目的為：確保一個設計妥當能夠「做」的出來，而且從無到有送到客戶手中是「可用」之系統，同時也必須儘量做到合乎成本效益 (Cost-effectiveness)。 第1章 概述系統工程

  49. 系統工程師之四大守則 • 在風險一定下，要減價，一定會使性能縮水。 • 在成本一定下，要減低風險，性能一定縮水。 • 在性能一定下，要降低成本，風險一定上升。 • 在性能一定下，要降低風險，成本一定增加。 第1章 概述系統工程

  50. 系統工程之手法 • 回授 (回饋) / 交談式 (Feedback/Interactive) • 取捨或替換 (Trade-off) • 裁適、調適 (Tailoring) • 先分類分別解決問題後再合成 (Allocate/break down, Put back/together) • 先由任務需求由上到下做分解配當，一旦可行則化繁為簡由下而上一步步整合，使系統模組化、整合化，運用回饋及審查 (Review) 手法做檢驗 第1章 概述系統工程

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