许多系统工程决策是困难的，因为它们包括许多涉众，多个竞争目标，大量的不确定性，和重要的结果。在这些情况下，良好的决策制定需要一个正式的决策管理过程。决策管理过程的目的是:

“……提供一个结构化的分析框架，以便在生命周期的任何时刻客观地确定、描述和评价一套可供作出决定的备选方案，并选择最有益的行动方针。”(ISO / IEC / IEEE 15288)

决策情况(机会)通常在系统的生命周期中遇到。系统工程师最常用的决策管理方法是行业研究。贸易研究旨在定义、衡量和评估股东和利益相关者的价值，以促进决策者寻找代表竞争目标最佳平衡的替代方案。通过提供将交易决策分解为逻辑片段，然后将各个部分合成为一个连贯的整体的技术，决策管理过程允许决策者在不过度简化问题的前提下，在人类认知范围内进行决策。此外，通过对整个决策问题进行分解，专家可以在他们的专业领域内对备选方案进行评估。

决策管理流程

决策分析过程如下图 1 所示。 决策管理过程基于几个最佳实践，包括：

• 利用完善的决策分析数学技术进行贸易研究。 Parnell (2009) 提供了一系列决策分析概念和技术。
• 开发一个主决策模型，然后根据整个系统生命周期的贸易研究需要对其进行改进、更新和使用。
• 使用以价值为中心的思维（Keeney 1992）创造更好的选择。
• 识别不确定性并评估每个决策的风险。

图 1. 决策管理流程（INCOSE DAWG 2013）。 由为 INCOSE 决策分析工作组 (DAWG) 准备图像的 Matthew Cilli 授予许可。 所有其他权利均由版权所有者保留。

图表的中心显示了五个贸易空间目标（顺时针列出）：绩效、增长潜力、进度、开发和采购成本以及维持成本。 十个蓝色箭头代表决策管理流程活动，绿色环内的白色文本代表 SE 流程元素。 交互由小的绿色或蓝色虚线箭头表示。 决策分析过程是一个迭代过程。 假设的 UAV 决策问题用于说明以下部分中的每个活动。

制定和调整决策

为确保决策团队充分理解决策环境，分析师应描述系统基线、边界和接口。 决策上下文包括：系统定义、生命周期阶段、决策里程碑、决策者和利益相关者列表以及可用资源。 最佳实践是确定一个决策问题陈述，该陈述根据系统生命周期定义决策。

发展目标和措施

确定如何做出重要决定是困难的。 正如 Keeney (2002) 所说：

最重要的决策涉及多个目标，并且通常对于多目标决策，您不可能拥有全部。 您将不得不在某些目标方面接受较少的成就，以便在其他目标上取得更多成就。 但是你会接受多少才能实现更多？

第一步是通过与主题专家 (SME) 和利益相关者的访谈和焦点小组来制定目标和措施。 对于系统工程权衡分析，利益相关者价值通常包括性能、开发进度、单位成本、支持成本和增长潜力等竞争目标。 对于公司决策，股东价值也将添加到此列表中。 对于性能，功能分解可以帮助生成一组完整的潜在目标。 通过检查每个基本目标是否必要且可控，以及目标集是否完整、非冗余、简洁、具体和可理解（Edwards et al. 2007）来测试这个基本目标的初始列表。 图 2 提供了目标层次结构的示例。

图 2. 基本目标层次结构（INCOSE DAWG 2013）。 由为 INCOSE 决策分析工作组 (DAWG) 准备图像的 Matthew Cilli 授予许可。 所有其他权利均由版权所有者保留。

对于每个目标，必须定义一个衡量标准来评估每个备选方案对该目标的价值。 度量（属性、标准和度量）必须是明确的、全面的、直接的、可操作的和可理解的（Keeney & Gregory 2005）。 多目标决策分析的一个定义特征是从度量空间到价值空间的转换。 此转换由一个值函数执行，该函数显示测量范围上的按比例返回。 在创建价值函数时，必须确定测量刻度（x 轴）上的离开点并将其映射到价值刻度（y 轴）上的 0 值。 离开点是衡量分数，无论替代方案在其他衡量标准中的表现如何，决策者都会放弃替代方案。 他或她通过与用户合作来做到这一点， 找到超出的测量分数，此时替代方案没有提供额外的价值，并将其标记为“延伸目标”（理想），然后将其映射到价值尺度（y 轴）上的 100（或 1 和 10）。 图 3 提供了最常见的价值曲线形状。 应记录价值函数形状的基本原理，以实现可追溯性和可防御性（Parnell 等人，2011 年）。

图 3. 价值函数示例（INCOSE DAWG 2013）。 由为 INCOSE 决策分析工作组 (DAWG) 准备图像的 Matthew Cilli 授予许可。 所有其他权利均由版权所有者保留。

多目标决策分析 (MODA) 的数学要求权重取决于度量的重要性和度量的范围（离开以伸展目标）。 确定优先权权重的一个有用工具是挥杆权重矩阵（Parnell et al. 2011）。 对于每个度量，通过确定该度量是否对应于定义、关键或启用功能来考虑其重要性，并考虑当前能力与所需能力之间的差距； 最后，将度量的名称放在矩阵的适当单元格中（图 4）。 最高优先级权重位于左上角，并分配非标准化权重 100。非标准化权重在矩阵的右侧和向下单调递减。 然后通过将摆动重量与最重要的价值衡量标准或其他评估衡量标准进行比较来评估挥杆重量。 对于用于在后续部分中计算价值的附加价值模型，挥杆重量被归一化为总和为 1。

图 4. 摆动重量矩阵（INCOSE DAWG 2013）。 由为 INCOSE 决策分析工作组 (DAWG) 准备图像的 Gregory Parnell 授予许可。 所有其他权利均由版权所有者保留。

产生创造性的选择

为了帮助生成跨越决策空间的一组创造性和全面的备选方案，请考虑开发一个备选生成表（也称为形态框）（Buede，2009；Parnell 等人，2011）。 最佳实践是为系统建立有意义的产品结构并在所有决策演示中进行报告（图 5）。

图 5. 替代品描述（INCOSE DAWG 2013）。 由为 INCOSE 决策分析工作组 (DAWG) 准备图像的 Matthew Cilli 授予许可。 所有其他权利均由版权所有者保留。

通过确定性分析评估备选方案

在确定了目标和措施并确定了替代方案后，决策团队应该让 SME 参与进来，并配备运营数据、测试数据、模拟、模型和专家知识。 分数最好记录在记录来源和基本原理的每个备选方案/措施组合的评分表上。 图 6 提供了分数的摘要。

图 6. 替代分数（INCOSE DAWG 2013）。 由为 INCOSE 决策分析工作组 (DAWG) 准备图像的 Richard Swanson 授予许可。 所有其他权利均由版权所有者保留。

请注意，除了已识别的备选方案外，得分矩阵还包括理想备选方案的行。 理想是一种以价值为中心的思维工具，稍后将介绍。

综合结果

接下来，可以使用之前开发的价值函数将分数转换为价值表。 彩色热图可用于可视化备选方案之间的价值权衡并确定备选方案需要改进的地方（图 7）。

图 7. 带有热图的价值记分卡（INCOSE DAWG 2013）。 由为 INCOSE 决策分析工作组 (DAWG) 准备图像的 Richard Swanson 授予许可。 所有其他权利均由版权所有者保留。

加法价值模型使用以下等式计算每个备选方案的价值：

在哪里

价值构成图（图 8）显示了每个备选方案的总价值和加权价值衡量贡献（Parnell 等人，2011 年）。

图 8. 价值成分图（INCOSE DAWG 2013）。 由为 INCOSE 决策分析工作组 (DAWG) 准备图像的 Richard Swanson 授予许可。 所有其他权利均由版权所有者保留。

系统工程权衡分析的决策管理过程的核心是评估股东和利益相关者价值的所有方面的能力。 图 9 中的利益相关者价值散点图显示了五个维度：单位成本、性能、开发风险、增长潜力以及所有替代方案的运营和支持成本。

图 9. 利益相关者价值散点图示例（INCOSE DAWG 2013）。 由为 INCOSE 决策分析工作组 (DAWG) 准备图像的 Richard Swanson 授予许可。 所有其他权利均由版权所有者保留。

每个系统备选方案都由一个散点图标记表示（图 9）。 替代品的单位成本和性能值分别由 x 和 y 位置表示。 替代品的发展风险由标记的颜色表示（绿色 = 低，黄色 = 中等，红色 = 高），而增长潜力显示为圆形标记上方的帽子数量（1 顶 = 低，2 顶 =中等，3 顶帽子 = 高）。

识别不确定性并进行概率分析

作为评估的一部分，SME 应讨论自变量的潜在不确定性。 自变量是影响一个或多个分数的变量； 是独立分数的分数。 很多时候，SME 可以通过假设低、中等和高性能来评估上限、名义上和下限。 使用这些数据，蒙特卡洛模拟总结了不确定性的影响，并可以识别对决策影响最大的不确定性。

访问不确定性的影响 - 分析风险和敏感性

决策分析使用多种形式的敏感性分析，包括折线图、龙卷风图、瀑布图和几种不确定性分析，包括蒙特卡罗模拟、决策树和影响图（Parnell 等人，2013 年）。 折线图用于显示对挥杆重量判断的敏感性（Parnell 等人，2011 年）。 图 10 显示了性能值的蒙特卡罗模拟结果。

图 10. Monte Carlo Simulation 的性能值不确定性（INCOSE DAWG 2013）。 由为 INCOSE 决策分析工作组 (DAWG) 准备图像的 Matthew Cilli 授予许可。 所有其他权利均由版权所有者保留。

改进替代方案

挖掘为替代方案生成的数据可能会揭示修改某些设计选择以声明未开发价值和/或降低风险的机会。 利用最初的发现来产生新的和创造性的替代方案，开始了将决策过程从“以另类为中心的思维”转变为“以价值为中心的思维”的过程（Keeney 1993）。

沟通权衡

这是决策分析团队确定有关权衡以及重要的不确定性和风险的关键观察的过程中的点。

提出建议和实施行动计划

以措辞清晰、可操作的任务列表的形式描述建议通常很有帮助，以增加决策实施的可能性。 报告对于历史可追溯性和未来决策非常重要。 花时间和精力创建一份全面、高质量的报告，详细说明研究结果和支持理由。 考虑使用动态超链接电子报告增强的静态纸质报告。

认知偏差对决策的影响

(Kahneman 2011) 和 (Thaler and Sunstein 2008) 的研究得出结论， 认知偏差会严重扭曲任何决策者的决策。 卡尼曼和泰勒都因其工作获得了诺贝尔奖。 这种扭曲的原因被称为认知偏差（词汇表）。 这些扭曲的决定导致了挑战者和哥伦比亚等重大灾难。 归因于重大灾难的其他来源是（Murata、Nakamura 和 Karwowski 2015）和（Murata 2017）。

(Kahneman 2011) 和 (Thaler and Sunstein 2008) 已经确定了大量的个人偏见，其中最著名的是确认偏见。 这种偏见表明人类倾向于将新证据解释为对现有信念或理论的确认。 关于减轻这些偏见，人们普遍认为决策者的自我减轻对于大多数偏见是不可行的。 (Thaler and Sunstein 2008) 提供了影响大多数偏见缓解的方法。 他们将这些影响称为“助推”。

(Jackson 2017, Jackson and Harel 2017) 和 (Jackson 2018) 讨论了考虑系统工程中的认知偏差。 这些参考文献的主要主题是理性决策几乎不可能，并且必须考虑认知偏差。

有认知偏差的决定

根据（INCOSE 2015），理想决策是在“客观地识别、表征和评估决策的一组替代方案时做出的……”行为经济学领域的研究表明，这些决策可能会被一种称为认知偏差的现象所扭曲. 此外，大多数决策者都没有意识到这些偏见。 文献还提供了减轻这些偏差的方法。

根据 (Haselton, Nettle, and Andrews, 2005, p. 2)，认知偏差代表“人类认知可靠地产生与客观现实的某些方面相比系统地扭曲的表征”的情况。 认知偏差通常是由情绪和先前的信念所激发的。 文献揭示了大量的认知偏差，其中以下三种是典型的：

1. 等级偏见。 根据（Fuller 2011），等级主义只是一种想法，即组织中较高级别的人能够更好地维护他们对较低级别人员的权威，而不管所涉及的决定如何。 等级歧视经常发生在飞机驾驶舱中。 根据 (McCreary et al. 1998)，等级主义是著名的特内里费岛灾难的一个因素。
2. 自满偏差。 根据 (Leveson 1995, pp. 54-55)，自满是对安全的无视和对当前安全措施足够的信念。 根据 (Leveson 1995, pp. 54-55)，自满在三哩岛和博帕尔灾难中发挥了作用。
3. 乐观偏见。 根据 (Leveson 1995, pp. 54-55)，著名物理学家 Richard Feynman 说 NASA “夸大了系统的可靠性”。 这是乐观偏见的一个例子。

减轻认知偏差

各种来源提出了减轻认知偏差影响的方法。 以下是一些主要的。

1. 独立审查。 独立审查的理念是，决策建议应来自外部机构，哥伦比亚事故调查委员会 (CAIB) (NASA 2003, 227) 称为独立技术机构 (ITA)。 该权限必须在组织和财务上独立于相关计划。 也就是说，ITA 不能从属于项目经理。
2. 船员资源管理。 在经历了一段高事故率之后，几家航空公司采用了机组资源管理 (CRM) 方法。 这种方法的主要目的首先是确保所有机组成员正确地完成工作，其次是当他们有问题时，他们可以与飞行员进行有效的沟通。 这种方法的推动力是判断许多飞行员正在经历等级偏见或全神贯注于其他任务，并且根本不了解其他机组人员的担忧。 结果是这个策略成功了，事故率下降了。
3. The Premortem。 (Kahneman 2011) (pp. 264-265) 提出了这种在组织环境中轻推的方法。 这种方法和其他方法一样，需要决策者有一定的意愿参与这个过程。 它要求决策者在做出重大决策之前让自己身边有值得信赖的专家。 根据卡尼曼的说法，专家的主要工作是提出反对任何决定的否定论据。 例如，决策者现在不应该授权发射，也许以后。