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第 6 章. 系統工程應用面之二: 迴路分析. 目錄. 6.0 前言 6.1 需求分析 6.2 功能分析 6.3 設計合成 6.4 全系統架構、擇優及成本效益 6.5 總結. 6.0 前言. 在十三項工作中「分析」為主要工作,其中有: 1. 需求分析。 2. 功能分析。 3. 合成分析。 三項分析透過四個迴路 (Loop) 之整合,配以擇衷優化 (Trade-off) 的手法,做出系統所需要之第一級產品 ── A 規格來。. 6.0 前言. 6.0 前言. 6.1 需求分析.

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第 6 章

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Presentation Transcript


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第 6 章

系統工程應用面之二:

迴路分析


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目錄

  • 6.0 前言

  • 6.1 需求分析

  • 6.2 功能分析

  • 6.3 設計合成

  • 6.4 全系統架構、擇優及成本效益

  • 6.5 總結

第6章 系統工程應用面之二:迴路分析


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6.0 前言

  • 在十三項工作中「分析」為主要工作,其中有:

    1.需求分析。

    2.功能分析。

    3.合成分析。

  • 三項分析透過四個迴路 (Loop) 之整合,配以擇衷優化 (Trade-off) 的手法,做出系統所需要之第一級產品 ── A規格來。

第6章 系統工程應用面之二:迴路分析


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6.0 前言

第6章 系統工程應用面之二:迴路分析


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6.0 前言

第6章 系統工程應用面之二:迴路分析


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6.1 需求分析

  • 需求分析 (Requirements Analysis) 之輸入來自:

    1.客戶的需求 / 客戶或公司老闆指定之目標,包含:

    (1)任務。

    (2)效益性指標 (Measures of Effectiveness, MOEs)。

    (3)環境之條件。

    (4)限止條件。

    2.依賴之技術水準。

    3.來自前一個之輸出參數。

    4.計畫決策需求。

    5.經由規格或標準件所需之需求。

第6章 系統工程應用面之二:迴路分析


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6.1 需求分析

  • 針對客戶之需求,必須要先「至少」考慮到下面三個因素:

    1.分析此任務與環境之相關性及需求性。

    2.確定因為1. 之需要,則做出來之產品,必須要能符合之功能是哪些。

    3.針對在第1章中之系統四元素中,把性能及設計條件之一些限制做一個澄清 / 確認,若已做多次,則依據回饋之經驗去做精進 (Refine)。

第6章 系統工程應用面之二:迴路分析


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6.1 需求分析

第6章 系統工程應用面之二:迴路分析


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6.1 需求分析

  • 針對上段之1. 也有下列幾個重點:

    1.型管環境之一致性。在前面第3章是已談到需求之版本,及相關資訊必須同步及一致。

    2.服務之品質需求要考慮。

    3.資料管理之需求必須給予協助。

第6章 系統工程應用面之二:迴路分析


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6.1 需求分析

  • 在需求分析方面,至少有下列四個領域需要考量:

    1.工作分析 (Work Analysis) ── 確定所訂的性能「能」做得到,且可以表示出來。

    2.性能分析 (Performance) ── 找出性能之「至少」標準在哪裡。

    3.評量分析 (Evaluation Analysis) ── 要找出評量之方法,如何去做。

    4.成本預估 (Cost Estimation)。

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6.2 功能分析

  • 在功能分析 (Functional Analysis) 中,我們要用一套合乎邏輯及簡擬結構化的說明來描敘客戶所要的系統,做出來後,是具備有哪些特性,這裡要注意的就是在定出功能時,必須要考慮到產品有能力「發揮」出這個功能來。

第6章 系統工程應用面之二:迴路分析


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6.2.1 功能分析目的

  • 接受來自需求分析 (Requirements Analysis) 的命令,或說是輸出,透過功能分析之運作,其輸出就是系統合成 (Synthesis)。

  • 其任務或說是目的,有下列六項:

    1.把功能向下逐層配當 / 分解到低階之功能。

    2.把在系統A規格中的性能及一些限止需求配當到所有功能層次。

    3.定義 / 精進各層之功能。

    4.做出時序圖及 圖。

    5.定義 / 精進各功能與功能間之介面,或說干涉 (內部 / 外部)。

    6.定義 / 精進由下層向上接合起來系統總功能。

第6章 系統工程應用面之二:迴路分析


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6.2.1 功能分析目的

  • 功能分析與需求分析兩者,在不斷的做 PDCA、迴饋精進,此一迴路,我們稱之為需求迴路 (Requirements Loop),其目的是使最終之輸出,就是依客戶所需所做出之最接近之功能。

第6章 系統工程應用面之二:迴路分析


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6.2.1 功能分析目的

第6章 系統工程應用面之二:迴路分析


6 2 2

6.2.2 功能分析四項基本之輸出參數

1.功能分解圖 (Functional Decomposition)。

2.功能時序圖 (Functional Sequencing)。

3.信息流圖 (Information/Data Flow)。

4.介面圖 (Interface Definition)。

第6章 系統工程應用面之二:迴路分析


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6.2.2 功能分析四項基本之輸出參數

第6章 系統工程應用面之二:迴路分析


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6.2.2.1 功能分析圖

  • 就是指功能流程方塊圖 (Functional Flow-block Diagrames, FFBD),此圖中,說明構成系統之每一個元件或系統功能與次系統功能,其發生之時流圖,哪個在先、哪個在後均可表露無遺。

第6章 系統工程應用面之二:迴路分析


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6.2.2.1 功能分析圖

第6章 系統工程應用面之二:迴路分析


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6.2.2.1 功能分析圖

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6.2.2.1 功能分析圖

第6章 系統工程應用面之二:迴路分析


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6.2.2.1 功能分析圖

第6章 系統工程應用面之二:迴路分析


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6.2.2.1 功能分析圖

第6章 系統工程應用面之二:迴路分析


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6.2.2.1 功能分析圖

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6.2.2.1 功能分析圖

第6章 系統工程應用面之二:迴路分析


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6.2.2.1 功能分析圖

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6.2.2.1 功能分析圖

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6 2 2 2

6.2.2.2 功能時序圖

  • 該圖中之時序圖,一旦系統產生故障時,可以依據故障之時間、每一個元件當時所發揮之功能,做一個 (t1,功能1) 之時序圖 (如圖6-12)。

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6.2.2.2 功能時序圖

第6章 系統工程應用面之二:迴路分析


6 2 2 3 n 2

6.2.2.3 N2圖

  • 此圖主要是針對介面較為複雜之系統,其次系統之間的介面無法一眼看到,因此利用此圖之關係一步一步的找出介面之間的干涉,或沒有注意到之問題來。

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6 2 2 3 n 21

6.2.2.3 N2圖

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6 2 2 4

6.2.2.4 功能流圖與時序圖合一

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6 2 2 5 function

6.2.2.5 表示 “Function”功能之寫法

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6.2.2.6 功能配當圖

第6章 系統工程應用面之二:迴路分析


6 2 3 ras

6.2.3 需求配當表 (RAS表)

  • 需求配當表 (Requirements Allocation Sheet),簡稱RAS,此一表是把功能一層層配當下去之諸「下」項功能、下項性能 (Performance) 及產品間之關係表,此一表在一旦有問題發生時要做追蹤就十分有用。

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6 2 3 ras1

6.2.3 需求配當表 (RAS表)

第6章 系統工程應用面之二:迴路分析


6 2 3 ras2

6.2.3 需求配當表 (RAS表)

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6 2 3 ras3

6.2.3 需求配當表 (RAS表)

  • 若依下列幾個數字點去看,即可做到「讀」圖之效果。

    1.功能方塊 (Function Block)。

    2.功能點 (Function Numbering)。

    3.流向方向箭項 (Flow Direction)。

    4.合成點 (Summing Gate)。

    5.流結點 (Flow Connection)。

    6.功能參考點 (Functional Reference)。

    7.行或不行之路徑 (Go and No-go Paths)。

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6.2.4 硬體文件關係表

第6章 系統工程應用面之二:迴路分析


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6.2.5 功能分析的優點

  • 功能分析之優點有四個:

    1.針對你的設計「讀」一遍,是否行的「通」。

    2.找到功能需求的項目。

    3.依迴路控制,可做到最基層之元件。

    4.可以建立一個團隊一起在一定功能下,完成此一產品。

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6.2.6 功能分析小結

  • 功能分析承需求分析之先,其輸入為需求分析之輸出,而此功能分析之輸出又將是「合成」之輸入,因此,十分重要。功能分析也是所有系統工程基礎中之基礎,其文字化之文件圖表有兩個,即FFBD與RAS,而在6.2.4節中則說明硬體文件與測試製作之關係,而有無軟體文件與裝備之關係,則依軟體發展流程 (Software Development Process) 而定。

第6章 系統工程應用面之二:迴路分析


6 3 design synthesis

6.3 設計合成 (Design Synthesis)

  • 一旦把功能決定,也就是說一個產品具備了哪些功能,這些功能「配當」到最基層均行的通,就要靠一種「工具」把「功能」轉換成「具體」之實物,使其「產生」這種功能,這一轉換之工作叫做「合成」(Synthesis)。

  • 要定出系統元件及其型態,還有物性間彼此之干涉,找出產品之最佳組合,以及最佳步驟 (Process),做出來之產品在「合成」上必須要滿足客戶之需求。

  • 合成之輸出就是要找出一種可以整合的系統,不但整合要一定而且物性間之搭配也必須可行 (如圖6-17)。

第6章 系統工程應用面之二:迴路分析


6 3 design synthesis1

6.3 設計合成 (Design Synthesis)

第6章 系統工程應用面之二:迴路分析


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6.3.1 合成之目的

  • 其目的就是要產生一組架構 (Architecture) (元件特性) 而能滿足:

    1.系統需求。

    2.滿足對外之介面。

    3.一旦做成硬品,其反映出之功能與6.2節所述一致。

    4.能做成硬品之技術是成熟的,且風險也在可接受之範圍內。

    5.所完成之產品有擴充性。

    6.一旦未來技術成熟時,還有繼續改良之空間。

    7.在細步設計時,可提供用花最少的檢討,可找到問題。

第6章 系統工程應用面之二:迴路分析


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6.3.1 合成之目的

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6.3.1 合成之目的

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6 3 2 physical decomposition

6.3.2 物理量之分析 (Physical Decomposition)

  • 分析工具之主要目的,是把一個實體系統由大分解到最小之元件,這個動作又叫 “Partitioning” (逐解化)。

  • 在分解過程中要注意的有下列六項:

    1.儘量先由已知的元件或次系統下手。

    2.分解出之次系統必須仍能工作,且與其他之次系統有獨立測試之能力。

    3.對單獨之次系統不可太過偏離原系統之設計範圍。

    4.被特定之次系統可以用在做為家族產品 (系統硬體及電腦軟件) 之發展系統之用。

    5.次系統與次系統間,儘量減少其互相依賴及互相影響之特性。

    6.分解時,上一層之功能與下一層功能之彼此關係要隨時檢查,以防止一下子張冠李戴的發生。

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6 3 2 physical decomposition1

6.3.2 物理量之分析 (Physical Decomposition)

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6 3 2 physical decomposition2

6.3.2 物理量之分析 (Physical Decomposition)

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6.3.2 物理量之分析 (Physical Decomposition)

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6 3 2 physical decomposition4

6.3.2 物理量之分析 (Physical Decomposition)

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6.3.2 物理量之分析 (Physical Decomposition)

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6.3.3 反覆審查之五項原則

  • 反覆審查 (Trade) 中有五項數據可做為重要之標準參數:

    1.需求必須要滿足。

    2.全壽期之成本,必須在一定額度內。

    3.企業化經營之要求:

    (1)有無在願景中訂出每年一定要成長之數據。

    (2)有無哪些要與其他工作分擔之考量。

    4.儘量做到「無缺點」或「能耐各種衝擊」:

    (1)有無考慮升級之設計。

    (2)在發展過程中需求「改」了幾次。

    (3)要考慮此一產品做出來,也有可能是另一產品之次系統 (相容性)。

    5.在製造及組裝方面:

    (1)組裝流程是否精簡。

    (2)把失誤儘量避免。

第6章 系統工程應用面之二:迴路分析


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6.3.4 兩項量化數據之指標

1.Cycle Time (工時) ── 完成一件工作所「花」之總時間,其中包括所有與此工時有關之時間 (如,把工具先做準備、等下一個流程等)。

2.Take Time (花掉之時間) ── 完成工作的指標時間,此時間將確實與產品所需之時間一致。

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6.3.4 兩項量化數據之指標

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6.4 全系統架構、擇優及成本效益

  • 由系統工程程序之四大迴路完成後,其總輸出為可供下一步之決策資訊、全系統之架構,以及系統之規格及達成之產品性能之最少要求 (Baseline)。

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6.4 全系統架構、擇優及成本效益

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6.4 全系統架構、擇優及成本效益

圖6-22產品之成本效益與參數之優化關係

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