3- پژوهش در عملیات چیست؟

از اواسط دهه پنجاه به بعد تعاریف متعددی از پژوهش در عملیات توسط انجمن‌‌های تخصصی پژوهش در عملیات و نویسندگان ارائه شده‌است اما هنوز تعریف واحدی از آن وجود ندارد. در اینجا بعضی از تعاریف موجود ارائه شده و مورد تحلیل قرار می‌گیرند.

تعریف 1 (انجمن پژوهش در عملیات بریتانیای کبیر (ویلکس 1980))

پژوهش در عملیات عبارتست از کاربرد روشهای علمی در مسائل پیچیده پدید آمده برای هدایت و مدیریت سیستم‌های بزرگ شامل انسان، ماشین، مواد و پول در صنعت، تجارت، دولت و دفاع. رویکرد متمایز پژوهش در عملیات، توسعه مدلی علمی از سیستم به همراه اندازه‌گیری عواملی مانند شانس و خطر برای پیشگویی و مقایسه پیامدهای تصمیمات، استرتژیها یا کنترلهای جانشین می‌باشد. هدف، کمک به مدیریت در تعیین سیاست‌ها و اقدامات به صورت علمی است.

تعریف 2 (انجمن پژوهش در عملیات آمریکا (پولاک، راسکوپف و بارنت 1994، 1))

(1) پژوهش در عملیات رویکردی علمی برای تصمیم‌گیری است.

(2) پژوهش در عملیات عبارتست از تصمیم‌گیری علمی برای دستیابی به بهترین طراحی و عملیات سیستم‌ها، معمولاً در شرایطی که تخصیص منابع محدود نیز مورد نیاز باشد.

تعریف 3 (دالن‌باخ و جرج 1978، 3)

پژوهش در عملیات عبارتست از کاربرد سیستماتیک روشها، تکنیکها و ابزار مقداری برای تحلیل مسائل عملیات سیستم‌‌ها.

تعریف 4 (دالن‌باخ وجرج 1978، 3)

پژوهش در عملیات اساساً عبارتست از مجموعه‌ای از تکنیکها و ابزارهای ریاضی به همراه نگرشی سیستمی که برای حل مسائل تصمیم عملی دارای ماهیت اقتصادی یا مهندسی بکار می‌رود.

تعریف 5 (ثیراف و کک‌لمپ 1975، 3)

پژوهش در عملیات عبارتست از بکارگیری نگرش برنامه‌ریزی شده (روش علمی روز‌آمد شده) و تیمی چند تخصصی برای بیان ارتباطات عملکردی پیچیده در قالب مدلهای ریاضی با هدف ارائه مبنایی مقداری برای تصمیم‌گیری و کشف مسائل جدید برای تحلیل مقداری.

تعریف 6 (طه 1976، 4)

این حوزه جدید تصمیم‌گیری با استفاده دانش علمی از طریق تلاش تیمی چند تخصصی برای تعیین بهترین نحوه بهره‌برداری از منابع محدود تعریف می‌شود.

تعریف 7 (چرچمن، اکاف و آرنوف 1957، 4)

پژوهش در عملیات، در کلی‌ترین معنی، عبارتست از کاربرد روشها، تکنیکها و ابزار علمی در مسائل شامل عملیات سیستم‌ها بطوری که عملیات چنین سیستمهایی در قالب جوابهای بهینه مسائل کنترل شوند.

تعریف 8 (لاس و روزن‌‌وین 1977)

پژوهش در عملیات می‌تواند بعنوان رویکردی علمی برای تصمیم‌گیری تعریف شود. رسالت پژوهش در عملیات پشتیبانی در حل مسائل واقعی در حوزه‌های کاربردی متنوع با استفاده از مدلسازی ریاضی و کامپیوتری می‌باشد.

تعریف 9 (سوپر، اوسبورن و زوزیگ 1990، 22)

پژوهش در عملیات نوع خاصی از پژوهش کاربردی است و در بیشتر موارد به عنوان ابزار مدیریت بکار گرفته می‌شود. پژوهش در عملیات به عنوان کاربرد روش علمی در حل مسائل مدیریت آغاز شد. پژوهش در عملیات رویکردی مقداری به تحلیل مسائل مدیریت دارد.

تعریف 10 (کی‌وود 1971)

پژوهش در عملیات علمی تجربی و کاربردی است که به مشاهده، درک و پیشگویی رفتار سیستم‌های هدفمند متشکل از انسان و ماشین می‌پردازد.

تعریف 11 (وارنر 1996، 3743)

پژوهش در عملیات تلاش خود را مختص به درک رفتار سیستم‌های عملیاتی متشکل از طبیعت، انسان و ماشینها می‌کند. ماشینها چیزهایی علاوه بر ساخته‌های بشری، مانند قوانین، عادات معمول، رفتار بشری و ساختارها و رسوم اجتماعی را شامل می‌شوند. چنین سیستم‌هایی در تجارت، مدیریت و دولت معمول هستند. نوع پژوهش در پژوهش در عملیات هم توسعه تئوریها (که در پژوهش در عملیات مدل نامیده می‌شود) و هم کاربرد این دانش در بهبود عملیات سیستم‌ها را شامل می‌شود.

تعریف 12 (ساعتی 1988، 3)

از بین تعریف‌هایی که ساعتی با آنها آشناست تعریف زیر را ترجیح می‌دهد: پژوهش در عملیات عبارت است از هنر ارائه جوابهای بد به مسائلی که به آنها جوابهای بدتر داده می‌شود.

تعریف 13 (ساعتی 1988، 3)

پژوهش در عملیات عبارت است از کمک به مدیران در تصمیم‌گیری از طریق ارائه اطلاعات عددی مورد نیاز به آنها بر اساس روش علمی تحلیل.



4- تحلیل تعاریف

4-1- علمیت

آیا پژوهش در عملیات علم است؟ هنر است؟ کاربرد نتایج دیگر علوم است؟ مجموعه‌ای از روشها، تکنیکها و ابزار علمی است؟ اگر علم است، چه نوع علمی است؟ تعاریف ارائه شده پاسخ واحدی به این پرسشها نمی‌دهند. در بررسی موضوع علمیت در پژوهش در عملیات، لازم است ابتدا تعریفی از علم ارائه شود.
اکاف (1962، 1) علم را فرایند تحقیق تعریف می‌نماید. یعنی شیوه‌ای برای (الف) پاسخ به پرسشها و حل مسائل. با پذیرش این تعریف، پژوهش در عملیات نیز علم است زیرا آنچه در همه تعاریف پژوهش در عملیات به نوعی مورد نظر قرار می‌گیرد حل مسائل است. حال این پرسش باقی می‌ماند که پژوهش در عملیات چه نوع علمی است؟ در پاسخ به این پرسش باید دسته‌بندی و تعاریف علوم را مشخص نمود. یک دسته‌بندی کلی که بر مبنای نتیجه فرایند تحقیق (هوسی و هوسی 1997) شکل گرفته‌است علم محض5 و کاربردی6 می‌باشد.
تمایز بین علم محض و کاربردی بسیار مشکل است و شاید مناسبتر باشد که این دسته‌بندی طیفی از یک مقیاس تصور شود که درجه محض یا کاربردی بودن علم را مشخص کند. اکاف (1962، 7) و هوسی و هوسی (1997، 13) تمایز بین علم محض و کاربردی را بر مبنای پاسخ به پرسش7 یا حل مسأله8 توضیح می‌دهند. تفاوت بین پرسش و مسأله در علت بروز پرسش، کنجکاوی، نیاز به درک بهتر موضوعات علمی و تمایل به گسترش مرزهای دانش بوده در حالیکه هیچگونه انگیزه‌ای برای کاربرد نتایج ناشی از پاسخ به آن پرسش وجود ندارد اگرچه ممکن است قابل کاربرد باشد. مسأله زمانی مطرح می‌شود که بخواهیم شرایط موجود به گونه‌ای تغییر کند که مطابق خواست ما گردد. علم محض علمی است که در آن به پرسشها پاسخ داده می‌شود در حالیکه با استفاده از علم کاربردی مسائل حل می‌شوند.
همانطور که از تعاریف بر‌می‌آید پژوهش در عملیات با هدف حل مسائل شکل گرفته است. بنابراین در ابتدا علمی کاربردی است اما با گسترش استفاده از پژوهش در عملیات در حل مسائل، نیاز به توسعه مفاهیم، مبانی، تئوریها و ارائه روشهای کاراتر بیشتر نمایان شد بطوری که در کنار شاخه کاربردی آن، شاخص محض آن نیز گسترش یافت تا جایی که توجه به فعالیتهای پژوهشی در شاخه محض پژوهش در عملیات از تعداد و حجم فعالیتهای پژوهشی در راستای کاربرد این علم در حل مسائل واقعی کاست و ارزش بعد کاربردی این علم را کمرنگ نمود (لاس و روزن وین 1997). با این توضیح مشاهده می‌شود که پژوهش در عملیات نیز مانند علومی همچون فیزیک، شیمی و ریاضی می‌تواند دارای شاخه‌های محض و کاربردی باشد.

4-2- هدف پژوهش در عملیات

حل مسائل عملیاتی

حل مسائل عملیات سیستمهای شامل انسان، ماشین، مواد، انرژی، اطلاعات و پول

حل مسائل تصمیم‌گیری



عملیات عبارتست از مجموعه‌ای از چند یا تعداد زیادی عمل یا وظیفه مستقل مربوط به مواد خام، انسان و ماشینها که وقتی در کنار هم قرار می‌گیرند ساختار منسجمی را تشکیل می‌دهند که از آن عملی در راستای اهداف بزرگتر و وسیعتر حاصل می‌شود (ساعتی 1988). موردیک و مانسون (1986، 131) عملیات را چنین تعریف می‌نمایند: عملیات عبارتست از مجموعه‌ای از عناصر کاری که منجر به تغییر ارادی خصوصیات فیزیکی یا شیمیایی یک شئی، مونتاژ یا دمونتاژ اجزاء، تنظیم و آماده‌سازی عملیات دیگر، حمل ونقل، بازرسی، بایگانی یک شئی یا ثبت داده‌ها می‌گردند. همچنین عملیات زمانی اتفاق می‌افتد که تلاش فکری در خصوص اجزاء یک مسئله پیچیده یا برای یک مسئله ساده بکار رود.

موردیک و مانسون (1986، 31) سیستم را چنین تعریف می‌نمایند:سیستم عبارتست از مجموعه‌ای از عناصر سازمان یافته دارای اثر متقابل که از طریق انجام عملیات روی داده‌ها، اطلاعات، انرژی، ماده یا ارگانیسم‌ها در یک فاصله زمانی برای تولید اطلاعات، انرژی، ماده یا ارگانیسم‌ها به عنوان خروجی، هدف یا اهداف مشترکی را دنبال می‌کند.

مسائل عملیاتی و عملیات سیستم‌ها مسائلی هستند که در اجرا، کنترل، هدایت، هماهنگی، تنظیم، برنامه‌ریزی،‌ زمانبندی، بهینه‌سازی و بهبود عملیات پیش می‌آیند. خیلی از نویسند‌گان بین پاسخهای مسأله و تصمیم‌ها و همچنین حل مسأله و تصمیم‌گیری تفاوتی قایل نمی‌شوند. موردیک و مانسون (1986، 366) مسأله و تصمیم را یکی نمی‌دانند؛ مسائل هنگامی بروز می‌نمایند که ما ناراضی هستیم،‌ هنگامی که چیزی ما را تا آن حد آزار می‌دهد که احساس می‌کنیم باید اقدامی صورت دهیم. فعالیت حل مسأله عبارتست از جستجوی راه‌ حل‌ها یا خط مشی‌ها که نارضایتی ما را کاهش دهد. معمولاً تعداد زیادی راه حل برای یک مسأله وجود دارد که بعضی از آنها بهتر از بقیه هستند. انتخاب از میان این راه حل‌ها یا خط‌ مشی‌ها تصمیم‌گیری و چگونگی انتخاب، تصمیم‌گیری است.

4-3- ابزار، فنون و روش علمی در پژوهش در عملیات

در تعاریف به واژه‌های ابزار9، فنون10 (یا تکنیکها) و روش علمی11 بر‌می‌خوریم. قبل از اینکه به نقش، جایگاه و مفهوم این واژه‌ها در پژوهش در عملیات بپردازیم لازم است هر یک از واژه‌ها را بهتر و بیشتر بشناسیم. در (اکاف 1377، 16- 17) در خصوص این واژه‌ها چنین آمده‌ است:

منظور از ابزار علمی، ابزار فیزیکی یا مفهومی است که در تحقیقات علمی مورد استفاده قرار می‌گیرد. نمونه‌هایی از چنین ابزار‌هایی عبارتند از: نمادهای ریاضی، کامپیوترهای الکترونیکی، میکروسکوپ‌ها، جداول لگاریتمی و اعداد تصادفی، ترمومترها و شتاب دهنده‌ها.

ما با استفاده از عبارت «فنون علمی» به راهی اشاره می‌‌کنیم برای نیل به اهداف علمی، یا انجام یک راهکار علمی. بنابراین فنون، راههای استفاده از ابزارهای علمی هستند. برای مثال، شیوه‌های متنوع نمونه‌گیری، فنونی علمی هستند که از جداول اعداد تصادفی به عنوان یک ابزار علمی استفاده کرده‌اند. محاسبه و تحلیل گرافیکی، فنون متفاوتی برای پیداکردن ارزش حداقل و حداکثر یک فعالیت هستند.

روش علمی به راه انتخاب فنون در علم اطلاق می‌‌گردد؛ یعنی اینکه ارزیابی راهکارهای علمی مختلف. بنابراین، همانگونه که فنون مورد استفاده یک دانشمند، نتایج تصمیمات او هستند، روشی که این تصمیمات اتخاذ می‌شوند، محصول یا نتیجه قواعد تصمیم‌گیری او به شمار می‌آیند. روش‌ها قواعد انتخاب هستند. فنون، خود همان انتخاب‌ها هستند. برای مثال، شیوۀ انتخاب بهترین مجموعه ممکن از میان طرحهای نمونه، یک روش علمی است؛ و گزینش مناسب‌ترین مجموعه از میان شقوق مختلف برای اندازه‌گیری یک ویژگی همچون طول، سختی، هوش یا همکاری مستلزم استفاده از یک روش است.

روش‌شناسی12 غالباً به مطالعه روشهای علمی اطلاق می‌گردد. هدف روش‌شناسی بهبود بخشیدن به شیوه‌ها و معیارهای بکار گرفته شده برای مدیریت و هدایت یک تحقیق علمی است. به همین دلیل، ‌اغلب روش‌شناسی را به عنوان منطق علم می‌شناسند.

با این توضیح، روش علمی در پژوهش در عملیات چگونه است؟ فنون و ابزار آن چیستند؟ روش‌شناسی پژوهش در عملیات متکی بر مدل است. اصل فعالیت پژوهش در عملیات ساخت و استفاده از مدلهاست. بیش از شرح روش علمی پژوهش در عملیات به مفاهیم مدل می‌پردازیم.

مدل بیانی ساده شده از واقعیت است. به عبارت دیگر مدل تجریدی از یک سیستم فیزیکی یا خاصیتی از آن سیستم یا یک مفهوم است. توجه به این مطلب لازم است که یک مدل همیشه و ضرورتاً بیانی است که کامل نیست.

چرا مدل؟ دلایل متعددی وجود دارد که چرا جایگزینی برای یک چیز واقعی به خود آن چیز ترجیح داده می‌شود. اغلب انگیزه اقتصادی مطرح است؛ صرفه‌جویی در هزینه، زمان یا کالاهای باارزش دیگر. گاهی اوقات به دلیل دوری از خطر بررسی یا تغییر مستقیم شئی واقعی است. گاهی اوقات محیط واقعی آنقدر پیچیده است که تنها یک مدل برای درک آن و ارتباط با دیگران در خصوص آن محیط نیاز است.

روش علمی در پژوهش در عملیات عمدتاً یک فرایند مدلسازی است و ابزار این روش علمی مدل است. با فرض وجود یک چیز واقعی که آنرا سیستم واقعی می‌نامیم و دلیل قابل درکی برای تمایل به بررسی آن (یعنی مسأله مربوط به سیستم واقعی که نیازمند نتیجه‌گیری13 یا تصمیم معین است)، فرایند مدلسازی می‌تواند مطابق شکل زیر (شکل 1) باشد:


در این روش قدم اول توسعه فرضیه‌ای17 است که عموماً از طریق قیاس از جزء به کل (تعمیم قیاسی18) که نتیجه مشاهدات غیر رسمی است ساخته می‌شود. در این زمان آزمایشی برای آزمون فرضیه طراحی می‌شود. اگر نتایج آزمایش متناقض با فرضیه باشد، فرضیه مورد بازنگری قرار گرفته و دوباره آزمون می‌شود. این چرخه آنقدر ادامه می‌یابد تا یک فرضیه تأیید19 شده یا نظریه20 بدست آید. نتیجه این فرایند چیزی است که به آن واقعیت، دانش یا یک قانون طبیعت گفته می‌شود. برخلاف نتایج مدل، نظریه‌ها عباراتی در مورد موضوعات واقعی هستند که به صورت مستقل قابل تأییدند. مدل‌ها اختراع می‌شوند و نظریه‌ها کشف می‌شوند (فیلیپس، رواین داران و سولبرگ، 1987، 4).

با مقایسه دو شکل می‌بینیم که مدل دارای نقشی هم‌ارز نقش فرضیه در روش علمی علوم طبیعی است. در پژوهش در عملیات به جای قیاس از جزء به کل و ساخت فرضیه، از طریق قیاس از کل به جزء و با در نظر گرفتن مفروضات مدلی ساخته می‌شود. در پژوهش در عملیات همانند علوم طبیعی قصد اثبات فرضیه را نداریم بلکه اعتبار مدل را می‌سنجیم. نتیجه اثبات فرضیه، نظریه است در صورتیکه اعتبار‌سنجی و حل مدل به نتایج مدل می‌انجامد. اصل و اساس روش علمی در پژوهش در عملیات اینگونه است اگر چه ممکن است در کاری با داده‌های جمع‌آوری شده یا در بعضی موارد جنبی مدلسازی، نیاز به ساخت فرضیه و اثبات آن داشته باشیم. ابزار و فنون پژوهش در عملیات دارای مبنای عددی و ریاضی می‌باشند.

4-4- رویکرد سیستم‌ها (موردیک و مانسون 1986، 45- 48)

رویکرد سیستم‌ها21 روشی منظم برای ارزیابی یک نیاز بشری از یک ماهیت پیچیده است که در چارچوب ذهنی اجازه- بدهید- برگردیم- به- عقب- و- به- این- شرایط- از- تمام- زوایایش- نگاه- کنیم، انجام می‌شود و شامل پرسشهایی بدین شکل است: در این مسأله چه تعداد عنصر متمایز وجود دارد؟ چه روابط علت و معلولی بین این عناصر وجود دارد؟ چه عملی در خصوص هریک از موارد باید انجام شود؟ در هنگام تعریف اجزاء چه مبادله‌ای بین منابع نیاز خواهد بود؟

رویکرد سیستم‌ها ترکیبی از مفاهیم فلسفی و روش‌شناسی عمومی است. وجوه فلسفی با مشخصه‌های زیر توصیف می‌شوند:

بین رشته‌ای22: رویکرد حل مسائل و طراحی سیستم‌ها محدود به یک تخصص تنها نمی‌شود بلکه تمام رشته‌های مرتبط به نوعی بر راه‌حل تأثیر می‌گذارند.

کیفی و کمی: رویکرد سیستم‌ها، از رویکردی به‌گزین23 بهره می‌گیرد که در آن، طرح محدود به هیچگونه ابزار خاصی نمی‌گردد. راه‌حل می‌تواند به صورت کیفی یا کمی توصیف شود یا ترکیبی از آندو باشد، هرکدام که مناسبترین است.

سازمان یافته24: رویکرد سیستم‌ها وسیله‌ای برای حل مسائل بزرگ و پیچیده است که راه‌حلهای آنها شامل بکارگیری مقدار زیادی از منابع در شکلی سازمان یافته است. معمولاً تیمی ماهر از ژنرالهای حرفه‌ای (طراحان سیستم‌ها) و متخصصین (خبره‌های فن و اجزاء) قلمرو مسأله را در یک فاصله زمانی مشخص بررسی نموده تا آنرا فرمول‌بندی نمایند. فرمول‌بندی مسأله برای کل پروژه طراحی کلیدی است زیرا اهداف سیستم از نیازهای آمده در صورت مسأله استخراج می‌گردند. مدیریت نقش بزرگی در شناسایی و فرمول‌بندی مسائل دارد. اگر چه توسعه سیستم در مراحل بعدی ممکن است بهترین طراحی اجزاء را ارائه ندهد، سیستم ممکن است راه‌ حل برای مسأله ارائه دهد. اگر مسأله به صورت نادرست شناسایی شده باشد، در آنصورت اهداف نیز بصورت نادرست تبیین شده و علیرغم کیفیت بالای طراحی تفصیلی، سیستم شکست خواهد خورد. رویکرد سازمان یافته نیاز دارد که اعضای تیم سیستم‌ها، صرفنظر از زمینه تخصصی متفاوت، رویکرد سیستم‌ها را بفهمند. زبان طراحی سیستم‌ها اساس ارتباط بین آنهاست.

خلاق: با وجود رویه‌های تعمیم یافته که برای طراحی سیستم‌ها توسعه یافته‌اند، رویکرد سیستم‌ها باید رویکردی خلاق باشد بطوریکه ابتدا روی آرمانها و سپس روی روشها تمرکز کند. سیستم نهایی بستگی زیادی به نوآوری25 و خلاقیت افراد سهیم در طراحی دارد. رویکرد سیستم‌ها باید خلاق باشد زیرا: مسائل آنقدر پیچیده و دارای ساختار نامنظم26 هستند که هیچ فرمول‌بندی یا راه‌حل واحد برای آنها وجود ندارد.

بیشتر داده‌های موجود آنقدر ناقص، نامطمئن یا مبهم هستند که به منظور تشکیل یک چارچوب نظریه‌ای برای مسأله باید در حد زیادی از تجسم استفاده نمود.



برای مسائل زیر سیستمی باید راه‌حلهای جایگزین تولید نمود و از بین راه‌حلهای زیاد، انتخابی صورت گیرد که یک جواب تقریباً بهینه برای کل سیستم را بدست دهد.



موانع وظیفه‌ای و تخصصی سنتی باید دارای اهمیت کمتری نسبت به نتیجه‌گیری برای راه‌ حل باشد.





نظریه‌ای27: پایه رویکرد سیستم‌ها روشهای علم است. علم ساختارهای نظریه‌ای (که با گذشت زمان اعتبار آنها بیشتر می‌شود) ارائه می‌دهد که براساس آنها می‌توانیم راه ‌حلهای علمی بسازیم. ساختار اسکلت است و داده‌ها گوشت و پوست هستند که شکل را می‌سازند. داده‌های متفاوت ممکن است شکل‌های متفاوتی ارائه دهند اما نظریه، قالب ارائه می‌دهد. نظریه مرتبط برای رویکرد سیستم‌ها ممکن است از هر رشته علمی دیگری استخراج شود و نظریه سیستم‌ها خود مبتنی بر بسیاری از رشته‌هاست.

تجربی28: جستجوی داده‌های تجربی بخشی ضروری از رویکرد است. باید داده‌های مرتبط از غیرمرتبط و داده‌های درست از غلط تمیز داده شوند. داده‌‌‌‌‌های مرتبط عموماً نه تنها شامل حقایق وجوه فنی هستند بلکه حقایق موارد عملی، وظایف، تبادلات، طرز افکار و دیگر مشخصه‌های سازمانی سیستم‌های انسان - ماشین را نیز در بر دارند.

عمل‌گرا29: برای سیستم‌های آزمایشی یا واقعی، یک مشخصه اصلی رویکرد سیستم‌ها اینست که نتیجه عمل مدار ارائه می‌دهد. سیستم‌ باید عملی، قابل تولید و قابل اجرا باشد. فعالیتهای سیستم‌ها در جهت تأمین یک سری اهداف یا نیازهای واقعی است. بنابراین طراحان سیستم باید از سازمان یا عملیاتی که آن را مورد بررسی قرار می‌دهند درک خوبی داشته باشند.



رویکرد سیستم‌ها در تمام مدت روی اهداف سیستم کل تمرکز می‌کند. به این دلیل، تعریف اهداف سیستم در شروع مطالعه و بررسی مستمر و شاید تعریف مجدد آنها به موازات پیشرفت طراحی مهم است. وقتیکه اهداف تعریف شدند، هر مقدار داده که جمع‌آوری آنها از جهت اقتصادی به صرفه باشد جمع‌آوری و سازماندهی می‌شوند. این داده‌ها شامل ورودیها، خروجیها، معیار، محدودیتها و ساختار عمومی سیستم می‌باشد. قدم بعدی نیازمند خلاقیت قابل ملاحظه‌ای است. طرح کلی سیستم در قالب عناصر اصلی و ارتباطات طراحی می‌شود. موارد جایگزین و تغییرات خلق و بررسی می‌شود. تشابهات و توافقات بین تخصص‌های مختلف در نظر گرفته می‌شود. این قدم، اولین مرحله از طراحی مفهومی است.

تحلیل هنگامی بکار گرفته می‌شود که طراح سعی در پالایش سیستم از طریق بهبود اجزاء و زیرسیستم‌ها دارد. در حالیکه خروجی‌های زیرسیستم‌ها مورد بررسی قرار می‌گیرند، طراح بصورت مستمر روی اهداف سیستم کل تمرکز می‌کند. معیارها و محدودیتها نیز مورد ارزیابی قرار گرفته و ممکن است در این مرحله بازنگری شوند.