Après avoir été, dès 1955, un des pionniers de la recherche opérationnelle en France. Il a été le promoteur de l'application de la pensée systémique aux organisations qu'il a formalisé en 1971 sous le nom d'Analyse Modulaire des Systèmes (AMS).

Pour Mélèse, il n'y pas de one best way valable dans tous les cas: il faut élaborer une série de représentations de l'organisation, dans son environnement. Le niveau d'analyse doit varier selon les niveaux considérés (entreprise, fonction, division, atelier).

L'AMS prend le relais lorsque le choix stratégique et de structure a été arrêté. Elle permet de préciser les objectifs, les latitudes décisionnelles, les informations propres à chaque partie du système, et donc de ses échanges avec les autres modules et avec l'environnement. L'AMS assure le passage de niveau stratégie et structure au niveau gestion, contrôle de gestion et système d'information. Son utilité est remarquée dans la conception des systèmes d'information, la réhabilitation de la fonction organisation face à l'information, la communication entre tous les acteurs concernés par un changement. Aujourd'hui l'organisation devient de plus en plus complexe et multiplie les interactions entre les différentes unités de base ou les différents centres de décision.

La théorie générale des systèmes s'applique parfaitement bien à l'étude des organisations. L'entreprise en tant qu'organisme complexe en évolution permanente sous l'action de l'environnement et de ses dirigeants, est assimilable à un système. L'entreprise est un système ouvert, finalisé, régulé et composé d'un ensemble de sous-systèmes en interaction.