第二章 系统工程方法论
系统工程理论
4、物理―事理―人理（WSR）系统方法论。
中国系统工程专家顾基发和英国华裔专家朱志昌于90年 代中期提出
物理主要涉及物质运动的机理，通常要用到自然科学知识， 主要回答这个“物”是什么，它需要的是真实性；
事理是做事的道理，主要解决如何去安排这些事物，通常 用到管理科学方面的知识，主要回答怎样去做； 人理是做人的道理，处理任何事和物都离不开人去做，以 及由人来判断这些事和物是否得当，通常要用到人文社会 科学的知识，主要回答应当如何. WSR作为一个统一的工作过程 可由理解领导意图、调查分析、形成目标、建立模型、协 调关系、提出建议等6个步骤来构成
协同学
1 产生 原西德理论物理学家哈肯（Haken）长期从事激光理论 研究，发现激光呈现出丰富的合作现象，从而得出了 协同作用的重要概念，于20世纪70年代后期创立了协 同学。 哈肯认为系统由无序到有序的关键不在平衡、非平衡 或者离平衡态有多远。关键在于组成系统的各子系统 在一定条件下，它们之间的非线性作用、相互协同和 合作，自发产生有序结构，因此强调了协同现象的普 遍性和重要性。
信息论
若某事件出现概率为p，则这一事件所具有的信息 量为 单位为比特(bit)，信息量常用单位 计算出信源发出的每一个符号所包含的平均信息量， 这个平均值就是信源平均信息量，即信息熵。
信息论
2信息论启示 信息方法
运用信息的观点，把系统看作是借助于信息的获 取、传送、加工、处理而实现其有目的性的运动 的一种研究方法 信息方法在分析和处理问题时，把系统有目的的 运动抽象为一个信息变换过程。不对事物的整体 结构进行剖析，而是从其信息流程加以综合考察， 获取关于整体的性能和知识。 信息方法的意义就在于它指示了机器、生物系统 的信息过程，揭示了不同系统的共同信息联系； 有利于管理、决策科学化；指明了信息沟通的重 要性。
第 2 章 系统工程
◆统计指标：可用具体公式或具体数字赋予指标值 统计指标 指标：
如：
◆工效系数指标：不可用具体公式或具体数字赋予指标值 工效系数指标 指标：
如：新型轿车的“舒适性”
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例如： 例如：
产品合格率 在校学生数 产品的舒适性 人口 教学水平 国民收入 教师比例 经济发展速度 GDP（国内生产总值） （国内生产总值） 水电气普及率
16
问题：如何确定“企业生产经营”系统的边界？ 问题：如何确定“企业生产经营”系统的边界？
• 若系统性问题是“提高投入-产出率” : 产出率” 系统性问题是 提高投入 产出率 系统要素 系统要素： 要素 环境要素 系统环境要素： 系统环境要素：
• 若系统性问题是“提高企业对外竞争力” : 系统性问题是 提高企业对外竞争力” 要素： 系统要素 系统要素 系统环境要素： 环境要素 系统环境要素
问题：社会经济系统的边界如何确定？ 问题：社会经济系统的边界如何确定？ 如“企业生产经营”系统 : 企业生产经营”
对该系统有作用的要素包括： 要素包括 对该系统有作用的要素包括：---p25
—— 哪些归于系统要素？ 哪些归于系统要素 系统要素？ 哪些归于环境要素 环境要素？ 哪些归于环境要素？ 根据什么来确定? 根据什么来确定
任何工程在时间上、 任何工程在时间上、逻辑上和知识上都有一个合 理的序列，时间维、逻辑维和知识维组成了科学 理的序列，时间维、逻辑维和知识维组成了科学 组成了 活动工程结构的三维形态。 活动工程结构的三维形态。 工程结构的三维形态
5
2.1.1 Hall三维结构体系 三维结构体系 三维结构
6
(1) 时间维
问题:目标-手段考察法是如何制定方案的 考察法是如何制定方案 问题:目标-手段考察法是如何制定方案的?
系统工程的方法论
系统工程的方法论
系统工程的方法论是一种系统化的方法，旨在设计和管理复杂系统的开发和维护。
它从系统的整体性和部分之间的相互作用出发，采用系统化的思维方式和科学的分析方法，通过对系统进行分析、设计、实施和评估等一系列过程，以达到优化系统性能、提高系统效率的目的。
系统工程的方法论包括以下几个方面：系统分析方法、系统设计方法、系统实施方法、系统评估方法等。
其中，系统分析方法是系统工程的核心，其目的是收集、整理和分析系统的各种信息，从而确定系统的需求和问题，为后续的设计、实施和评估提供依据。
系统设计方法是在系统分析的基础上，通过对系统的结构和功能进行设计，构建出满足用户需求、性能优良、可靠稳定的系统。
系统实施方法是将系统设计方案转化为实际的系统，并进行测试和部署的过程。
系统评估方法是对系统的性能、可靠性、安全性等方面进行评估，以保证系统的质量和可靠性。
系统工程的方法论在各个领域都有广泛的应用，如军事、医疗、航空、交通、通信等领域。
通过系统工程的方法论，可以更好的理解和控制系统的复杂性，提高系统的性能和效率，为人类社会的发展和进步作出更大的贡献。
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系统工程的方法论
系统工程的方法论
系统工程是一种应用科学，它致力于设计、构建、操作和维护复杂系统。
系统工程的方法论包括以下方面：
1. 系统思维：系统工程师需要具备整体思维能力，即能够将系统看作一个整体，理解各个部分之间的相互作用和影响。
2. 系统分析：系统工程师需要使用系统分析方法，对系统的需求、功能、性能、成本等进行分析，以确定系统设计方案。
3. 系统设计：系统工程师需要使用系统设计方法，将系统需求翻译成可实现的设计，结合技术、成本、时间等因素，确定系统的最终设计方案。
4. 系统集成：系统工程师需要使用系统集成方法，将不同的系统组成部分进行集成，确保它们能够协同工作，实现系统整体功能。
5. 系统验证：系统工程师需要使用系统验证方法，对系统进行测试、评估和验证，确保系统满足需求和规格，符合性能和质量要求。
6. 系统维护：系统工程师需要使用系统维护方法，对系统进行维护和升级，确保系统持续稳定运行，并能够适应不断变化的需求。
总之，系统工程的方法论是一套系统的、科学的、规范的工程方法，可以帮助系统工程师有效地解决系统设计、构建、运行和维护中的各种问题。
- 1 -。
系统工程导论 第二章系统工程的基础理论与方法论 第一节系统最优化理论
n 。最后，也要考虑到xij
的产品数量属性，即 xij 0,i 1, 2, m, j 1, 2, n ，因此，该运
输方案可由以下模型求解得到：
2.1 系统最优化理论
mn
min
cij xij
i 1 j 1
（2-3）
n
s.t. xij ai ,i 1, 2, m j 1 m xij bj , j 1, 2, n i 1 xij 0,i 1, 2, m, j 1, 2, n
2.1 系统最优化理论
mn
解
首先，在假设运输量为
xij
的条件下其总的运费为 i 1
j 1
cij
xij
。
其次，要考虑到从任意产地运出的量要等于该产地的产量，即
n
xij ai ,i 1, 2,
j 1
m 。第三，还要考虑到运到任意销地的量要等
m
于该销地能销出的量，即 xij bi , j 1, 2, i 1
不同的方案、设计、措施以达到最优目的。（2）目标函数，如例
2-1
中的 max
, 10x1 18x2
例
2-2
中的min
mn
cij xij
。目标函数通常是决策变
i 1 j 1
量的函数，表达了“何为最优”的准则和目标，规定了优化问题
的实际意义。
2.1 系统最优化理论
（3）约束条件，如例 2-1 和例 2-2 中由“s.t”规定的部分。 约束条件指决策变量取值时受到的各种资源和条件的限制，表 达了一种“有条件优化”的概念，通常为决策变量的等式或不 等式方程。如果决策变量的取值是连续的，且目标函数和约束 条件都是决策变量的线性函数，则称为线性规划问题。如果决 策变量的取值为整数点，则称为整数规划问题；如果部分决策 变量取值连续而其余取值为整数，则称为混合整数规划问题； 如果目标函数和约束条件中存在任何的非线性因子，则称为非 线性规划问题。
第2章 系统工程方法论
7. 采取行动改善 实际问题
现实世界
2. 问题的表示 5. 模型与问题 的比较
系统思考
3. 有关系统的 基本定义
4. 概念模型
概念模型代替 数学模型，思 路更加开阔。
4a. 公式化 系统概念
4b. 其他 系统思考
25
三、霍尔三维结构模型与切克兰德工程方法比较
霍尔三维结构和切克兰德方法论均为系统工程方法论，
18
二、切克兰德的“调查学习” 法
系统可以分为硬系统和软系统。硬系统偏重工程系统、 机理明显的物理系统。硬系统便于观察，便于用数学模型描述 ，可以用现成的定量方法计算出系统的行为和最佳结果。 软系统偏重社会、机理，尚不清楚的生物型的软系统， 难以用数学模型描述，只能半定量、半定性或者只能用定性的 方法来处理。 用霍尔系统工程方法处理软系统问题，存在局限性：
性或定性与定量有机结合的基本方法。
26
第二节：系统分析原理
系统工程方法论的基础是系统分析技术，
系统分析是完成系统工程问题的中心环节;
广义的解释认为系统分析就是系统工程，
系统分析是系统工程的同义词;
狭义的解释认为系统分析是系统工程的 一项优化技术，是系统工程在非结构化 问题决策中的具体应用。
27
（1）大部分管理问题目标不清楚，需要研究、定义；
（2）霍尔系统工程方法针对硬系统，没考虑人的作用， 忽视人的主观认识； （3）实际中很多问题无法建立模型。
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二、切克兰德的“调查学习” 法
处理软系统的方法有很多，如专家调查法（德 尔菲法）、情景分析法、冲突分析法等。但从系统 工程方法论角度看，80年代中前期英国学者切克兰 德（P.B.Checkland）提出的“调查学习”方法（ 软方法）具有更高的概况性。 切克兰德的“调查学习”软系统方法的核心是 “调查、比较”或者说是“学习”，从现状调查和 模型比较中，学习改善现存系统的途径。
系统工程方法论
系统工程方法论系统工程方法论是一种系统化的、综合性的工程方法，旨在解决复杂系统的设计、开发和管理问题。
它涵盖了系统工程的各个阶段，从需求分析到系统测试，再到系统维护和更新。
系统工程方法论强调整体性、系统性和协同性，通过系统思维和工程方法，有效地解决了复杂系统工程中的种种挑战。
首先，系统工程方法论注重系统思维。
在系统工程中，系统思维是一种综合性的思考方式，强调整体性和相互关联性。
系统工程方法论要求工程师不仅仅关注系统的各个部分，更要关注它们之间的相互作用和影响。
通过系统思维，工程师能够更好地把握整个系统的特性和需求，从而设计出更加合理和有效的解决方案。
其次，系统工程方法论强调工程方法。
在系统工程中，各种工程方法被应用于系统的不同阶段，包括需求分析、系统设计、系统集成、系统测试等。
这些工程方法不仅包括技术手段，还包括管理手段，如项目管理、风险管理等。
系统工程方法论通过科学的、系统化的工程方法，帮助工程师更好地组织和管理复杂系统工程，确保工程的质量和进度。
此外，系统工程方法论注重协同性。
在复杂系统工程中，涉及到多个不同领域的知识和技术，需要多个团队和个体之间的协同合作。
系统工程方法论通过建立有效的沟通和协作机制，促进不同团队和个体之间的协同工作，确保系统工程的整体一致性和协同性。
总的来说，系统工程方法论是一种综合性的工程方法，它强调系统思维、工程方法和协同性，帮助工程师解决复杂系统工程中的各种挑战。
在今后的系统工程实践中，我们应该充分认识到系统工程方法论的重要性，灵活运用其中的理念和方法，不断提升系统工程的质量和效率，推动系统工程领域的发展和进步。
系统工程方法论
系统工程方法论系统工程是一种综合性的工程方法论，它将系统理论、系统分析、系统设计、系统管理等多学科知识融合在一起，以解决复杂系统问题为目标，是一种以系统为研究对象，以系统为分析对象，以系统为设计对象，以系统为管理对象的综合性学科。
系统工程方法论的提出，旨在解决传统工程方法在处理复杂系统问题时所面临的困难和不足，通过系统的思维方式和方法手段，实现对复杂系统的全面、系统性的分析和解决。
系统工程方法论的核心理念是系统思维，它要求工程师在处理问题时要从整体的角度去考虑，而不是局部的角度。
系统工程方法论强调系统的整体性、协同性和综合性，要求工程师在设计和管理系统时，要考虑系统的各个部分之间的相互关系，以及系统与外部环境的相互作用，从而实现系统的高效运行和优化管理。
系统工程方法论的应用范围非常广泛，它可以应用于各种工程领域，如航空航天、电子信息、交通运输、能源环保、军事国防等。
在航空航天领域，系统工程方法论可以帮助工程师设计和管理复杂的飞行器系统，保证飞行器的安全性和可靠性；在电子信息领域，系统工程方法论可以帮助工程师设计和管理复杂的通信系统和网络系统，保证信息的传输和交换的高效和安全；在交通运输领域，系统工程方法论可以帮助工程师设计和管理复杂的交通运输系统，提高交通运输的效率和安全性。
系统工程方法论的核心方法包括系统分析、系统建模、系统仿真、系统优化、系统集成等。
系统分析是系统工程的第一步，它要求工程师对系统的各个部分进行全面的分析，找出系统存在的问题和瓶颈；系统建模是系统工程的重要手段，它要求工程师利用数学模型和计算机模拟技术，对系统进行抽象和描述；系统仿真是系统工程的重要方法，它要求工程师利用仿真软件对系统进行模拟和验证；系统优化是系统工程的重要目标，它要求工程师找出系统的最优解，使系统达到最佳状态；系统集成是系统工程的重要环节，它要求工程师将系统的各个部分有机地结合在一起，实现系统的整体性和协同性。
第二讲系统工程方法论
第二讲系统工程方法论系统工程方法论是指在系统设计和实施过程中，通过采用系统思维和系统分析的方法来解决问题和优化系统的工程方法。
系统工程方法论主要包括系统工程的基本概念、系统分析的基本方法、系统设计的基本原则和工程管理的基本技巧等内容。
系统工程方法论的基本概念主要包括系统、系统工程和系统工程学三个方面。
系统是由若干个相互关联、相互作用的组成部分构成的整体。
系统工程是解决现实世界复杂问题的一种综合学科和工程实践。
系统工程学是系统工程的理论基础和方法论体系。
系统工程方法论强调系统的整体性、综合性和一体化，同时也注重系统的动态性和非线性。
系统分析是系统工程中解决问题的关键步骤之一、系统分析是通过对问题、目标、约束和可行性等方面进行全面的调查和研究，以明确问题需求和解决方案的可行性。
系统分析的基本方法包括需求调研、问题建模、数据分析和风险评估等。
需求调研是通过与相关方进行沟通和访谈，收集并理解相关需求和期望。
问题建模是将问题抽象成数学模型或图形模型，以便于分析和解决。
数据分析是通过收集、整理和分析相关数据，从数据中发现问题的根源和解决方案。
风险评估是对可能的风险进行定量和定性的评估，以便在设计和实施过程中采取相应的措施来减少风险。
系统设计是系统工程中的另一个重要步骤。
系统设计是在系统分析的基础上，根据需求和约束条件，通过确定系统的结构、功能和行为，达到优化系统整体性能的目的。
系统设计的基本原则包括系统整体性原则、系统可行性原则和系统优化原则。
系统整体性原则是指系统设计应该从整体上考虑，避免局部优化导致整体效果不佳。
系统可行性原则是指系统设计应该在满足需求和约束条件的前提下，保证系统的可行性和可靠性。
系统优化原则是指系统设计应尽可能达到最佳的性能和效益。
在系统工程实施的过程中，工程管理是至关重要的。
工程管理是通过科学的管理方法和工具，提高工程项目的组织、计划、协调和控制能力，以保证工程项目按时、按质、按量完成。
系统工程(2.1)--系统工程方法论
案例 1 图示
刀库
车削 加工中心
Buf f er
铣削 加工中心
Buf f er
AGV
钻削 加工中心
Buf f er
Load/Unl oad
设计环境
零件不确定 零件工艺不同 在不同机床上进行不同加工 依照不同次序，零件到达分布规律是随机
的，但符合某种分布，零件加工的过程相 当于排队网
第二章 系统工程方法论
第一节 系统工程的基本过程 一、霍尔方法论 二、切克兰德方法论
西安交通大学管理学院工业工程系 吴锋
案例 1 柔性制造系统的规划
柔性制造系统是自动化制造的背景下的一 种制造模式，其特点是自动化程度很高 （无人工厂）；设备昂贵。
所谓规化是指根据需求选择合适的设备型 号和数量，并做相应的布置。
法得到解决，其核心是“比较”与学习。 目标是“改善”。
第二节 系统分析原理
预测未来环境
原始情况 阐明 问题
约束条件 评价指标
目标
谋划 备选 方案
备选方案
建模 预测 后果
后果
评比 备选 方案
提供分析结果
决策
阐明问题阶段
分析研究阶段
评价比较阶段
一、阐明问题
1 几个概念
提出问题与解决问题 硬问题与软问题 决策者，提出问题者，委托人与 SA 人员
四、预测未来环境
“ 情景分析法” 案例：上海港新港选址（教材 P33 ）
五、评比被选方案
评价方法：
关联矩阵法 逐对比较法 古林法 AHP 法 模糊评价法
案例分析
某厂外购玻壳进厂入库搬运路线的系统分析
玻壳库
外购玻壳原运输流程：①用火车运至南站台；②用吊车将 集装箱卸至南站台；③打开集装箱；④用叉车托起玻壳箱 ；⑤运至卡车；⑥用叉车装至卡车；⑦卡车运至玻壳库约 500 米；⑧叉车卸货；⑨叉车运输；⑩堆垛。
系统工程方法论
系统工程方法论系统工程是一种综合性的工程方法，它将系统的思维方式应用于工程领域，以解决复杂系统的设计、开发和管理问题。
系统工程方法论是系统工程师在实际工作中所采用的一套方法和技术，它涉及到系统工程的各个阶段，包括需求分析、系统设计、系统集成、验证和验证等环节。
在本文中，我们将介绍系统工程方法论的基本理念和应用，以及其在实际工程项目中的重要性和作用。
首先，系统工程方法论强调整体性和系统性。
在系统工程中，一个系统不仅仅是由各个部分组成，而是由这些部分之间的相互作用和关联所构成的整体。
因此，系统工程方法论强调对整个系统的综合性考虑，包括对系统的功能、性能、可靠性、安全性、可维护性等方面的综合分析和设计。
这种整体性的思维方式有助于系统工程师在设计和开发过程中更好地把握系统的全貌，避免局部优化而导致整体性能下降的问题。
其次，系统工程方法论注重系统的需求分析和规划。
在系统工程中，需求分析是整个工程过程中最为关键和基础的一环。
系统工程方法论提倡从用户的需求出发，通过系统思维的方式对需求进行分析和抽象，将用户的需求转化为系统的功能和性能要求，并将这些要求作为系统设计和开发的基础。
这种需求驱动的设计方法有助于确保系统最终能够满足用户的实际需求，同时也有助于避免在后期开发过程中因需求变更而导致的重大调整和改动。
另外，系统工程方法论强调系统的集成和验证。
在系统工程中，各个部分之间的集成和协同是至关重要的，因为一个系统的各个部分往往是相互依赖、相互作用的。
系统工程方法论提倡在设计和开发过程中就对系统的集成进行充分的考虑，包括接口的定义、数据的交换、功能的协同等方面。
同时，系统工程方法论还强调对系统的验证和验证，以确保系统设计和开发的正确性和可靠性。
这种集成和验证的方法有助于确保系统最终能够按照设计要求正常运行，同时也有助于发现和解决系统中潜在的问题和风险。
综上所述，系统工程方法论是一种综合性的工程方法，它强调整体性和系统性，注重需求分析和规划，以及系统的集成和验证。
系统工程方法论2第二章
2.1 还原论与整体论
复杂科学彻底动摇了还原论：混沌理论推动了 复杂科学的诞生，排除了拉普拉斯决定论的可预见 性的思想。因此，复杂科学的问世彻底动摇了还原 论——能用还原论近似描述的仅仅是我们世界的很 小的一部分。
10
拉普拉斯决定论(Laplacian determinism) 宇宙像时钟那样运行，某一时刻宇宙的完整
22
23
24
25
霍尔管理矩阵
运用SE知识，把三维结构中的六个时间阶段和七个逻辑 步骤结合起来，便形成所谓霍尔管理矩阵如下：
逻辑维（步骤） 时间维（阶段）
1234567 明选系系方作付 确择统统案出诸 问目综分优决实 题标合析化策施
1.规划阶段
a11 a12 a13 a14 a15 a16 a17
17
霍尔系统工程方法的时间维
• 规划阶段——调查研究、明确研究目标，提出白己的设想 和初步方案，制定系统工程活动的方针、政策或规划。
• 计划阶段——根据规划阶段所提出的设计思想和初步方案， 从社会、经济、技术、可行性方面进行综合分析，提出具 体的计划方案和选择方案。
• 研制阶段——以计划为指南，组织人、财、物及各个环节、 各个部门，实现系统的试制方案，并制定生产计划。
在规划和方案探索阶段，只花去装备寿命周期费用的极 少部分，但确定了装备一生要花费用的70%；
全面工程研制之前，花费的费用占到寿命周期费用的3%， 但固定了寿命周期费用的85%；
• 当然，在更一般的科学方法中所使用的抽象方 法、归纳与演绎方法、类比和联想方法、分析 和综合方法等，也是经常采用的。
• 分析和综合互为前提。
4
2.1 还原论与整体论
系统思想是关于事物的整体性观念、相互联系的观 念、演化发展的观念。即全面而不是片面的、联系的而 不是孤立的、发展的而不是静止的看问题。
系统工程 第2章 系统工程的基本方法和方法论
2.1.2 切克兰德方法论——软系统方法论3/4 (2)基本思路
– 1)阶段1和阶段2：表 达问题并理清关联因 素 – 2)阶段3：相关系统的 基本定义 – 3)阶段4：建立概念模 型 – 4)阶段5：概念模型与 现实的比较 – 5)阶段6和阶段7：实 施及系统更新
现实世界
系统思维 图2-2 切克兰德方法论工作流程
12
2.1.2 切克兰德方法论——软系统方法论4/4 (3)特点
1) 根据不同的世界观定义不同的系统，建立不同的概念 模型，从而研究这些世界观的含义； 2)认为研究是一个不断深入的、开放的学习过程，以学 习、调查和认识为中心； 3)在寻找改善问题情景行为的过程中遵循着两个准则： 一是系统满意性，另一是文化可行性。； 4)在“硬”系统方法论中可以将问题或要求看成是给定 的，而在“软”系统方法论中必须通过研究问题情景并 将其与概念模型进行比较后才能明确问题以及问题情景 的可能改变。
13
2.1.3 兰德方法论——系统分析方法论1/5
美国兰德公司（RAND Corporation）自1948年成立以后 ，主要为战后美国空军的发展战 略提供咨询服务。后来逐渐扩大 了工作范围，在长期经验积累的 基础上，创立了系统分析方法论 ，在人口、自动化技术、新式 武器系统等问题分析方面得到了很好的应用。到了1972年，在 美国、前苏联等12个国家的科学家倡导下，在奥地利拉克森堡 成立了“国际应用系统分析研究所（IIASA，International Institute for Applied Systems Analysis）”，其应用范围也随 之扩展到社会、经济、科技、生态、环境等领域。
从上世纪50年代起，许多系统工程学者有意识地描述 过使计划成功所需要的程序，包括必需的活动以及协 调专家工作的方法，即系统工程方法论的有关步骤、 工具和方法。 西方对现代系统工程的研究开始较早，形成了多个具 有代表性的方法论流派。
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二、切克兰德的“调查学习” 法
问题及环境的 识别与表达
根底定义 比较
建立概念模型 （目标系统概念化）
满意解代替最优 解，价值观方面 的重要变化。
寻求改善途径
选择
概念模型代替 数学模型，思 路更加开阔。
设计
实施 评估
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第二章 系统工程方法论
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系统工程方法论
方法和方法论在认识上是两个不同的范畴。方法 是用于完成一个既定任务的具体技术和操作；而方 法论是进行研究和探索的一般途径，是对方法如何 使用的指导。系统工程方法论是研究和探索（复杂） 系统问题的一般规律和途径。
系统工程方法论特点: 研究方法强调整体性 技术应用强调综合性 管理决策强调科学性
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2.5 预测未来环境
• 环境：决策人无法控制的自然，经济，社会和技术的未 来状况 • 预测未来环境要求有备选方案
系统工程人员要针对不同的环境，提出相应的决策
环境的不确定性导致系统工程的“不确定性”
“情景分析”是解决环境问题的最佳方法
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调整约束 重新阐明问题
阐明问题
分析研究
评价比较
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2.2 阐明问题阶段
• 几个基本概念： 问题和解决问题（提出问题和解决问题） “硬”问题和”软”问题 决策者，提出问题者，委托人和系统工程人员
• 提出问题者——提出问题，但并不一定有明确目标
• 决策者——根据提出的问题，明确目标，选择工程人员 • 工程人员——实现决策者的目标
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一、霍尔“三维结构”模型
20世纪60～70年代具有代表性的SE方法论。 1、霍尔的三维结构（1969年提出） 将系统的整个管理过程分为前后紧密相连 的六个阶段和七个步骤，并同时考虑到为完成 这些阶段和步骤的工作所需的各种专业管理知 识。三维结构由时间维、逻辑维、知识维组成， 如图示：
a11 a21 a31 a41 a51
a12 a22 a32 a42 a52
a13 a23 a33 a43 a53
a14 a24 a34 a44 a54
a15 a25 a35 a45 a55
a16 a26 a36 a46 a56
a17 a27 a37 a47 a57
6.更新阶段 代表一项具体的管理活动 64 a61 a62 a63 a
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2.6 评比备选方案
• • • • 把所有方案列在同一表格中——最简单原始的方法 成本—效益分析 成本—利润分析 影响分析
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2.7 系统工程分析报告
• 简略报告——决策者 • 主体报告——较低的决策人员 • 技术报告——专家审批和技术交流
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2.8 系统工程方法论
最具代表性的系统 工程方法论有: • 霍尔“三维结构” • 并行工程 • 综合集成方法
• 切克兰德的“学习调查” 法 • 物理—事理—人理（WSR）
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系统工程常常把所研究的系统分为良结构系统与不良 结构系统，由于它们具有不同的特点，故分别采取不同的 解决方法，如下表：
• 委托人——决策者把问题交给委托人来处理
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S5.NUDTຫໍສະໝຸດ 阐明问题阶段• 工作内容：
问题剖析报告 阶段结果报告 目标分析 评价指标 约束条件
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问题剖析报告
• 问题性质
提出问题 确定内部系统的构成，确定原则如下： • 对所研究的问题或系统具有举足轻重的影响 • 具有可控制性 • 对系统行为产生直接影响
切克兰德的“调查学习” 法
方法步骤如下：
(1) 不良结构系统现状说明。通过调查分析，对现存 的不良结构系统的现状进行说明。 (2) 弄清关联因素。初步弄清、改善与现状有关的各 种因素及其相互关系。 (3) 建立概念模型。在不能建立数学模型的情况下， 用结构模型或语言模型来描述系统的现状。 (4) 改善概念模型。随着分析的不断深入和“学习” 的加深，进一步用更合适的模型或方法改进上述概念模型 。 (5) 比较。将概念模型与现状进行比较，找出符合决 策者意图而且可行的改革途径或方案。 (6) 实施。实施提出的改革方案。
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一、霍尔“三维结构”模型
知识维：指在完成上述各 阶段和各步骤所需要的各 知识维（科学技术） 种专业知识和管理知识。
环境科学 社会科学 工程技术 计算机科学 管理科学 经济 法律 规划阶段 方案阶段 研制阶段 生产阶段 运行阶段 更新阶段
逻辑维：每个阶段需进行的工 作步骤，是运用系统工程方法 进行思考、分析和解决问题应 遵循的一般程序。
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• 评价指标：合理的评价指标能反映达到目标的程度。
通过设定权重变多指标为单一指标
• 约束条件：对备选方案、后果和目标的限制。
物理定律 自然条件 资源限制
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2.3 谋划备选方案
• 提出方案：考虑一切可能的方案 • 筛选方案：考虑方案的可行性 • 工程技术人员在这个阶段面临着专业判断的问题
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系统思想 一、总体思想
• 直接要开发的对象系统――内 部系统 • 围绕该对象系统的各种环境条 件和其他因素――外部系统
“内部系统”＋“外部系统” ＝总体系统
• 系统工程的总体思想： 从系统总体出发，充 分考虑“输入”和 “输出”的各种因素 开发内部系统
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二、切克兰德的“调查学习”
法——针对
不良结构S
切克兰德1981年提出“调查学习”模式 ，从系统工程方法论角度看，切克兰德的“ 调查学习”方法具有更高的概括性。
切克兰德的“调查学习”软方法的核心 不是寻求“最优化”，而是“调查、比较” 或者说是“学习”，从模型和现状比较中， 学习改善现存系统的途径。
忠实于科学还是忠实于所属组织 原来推崇的方案在分析过程中发现了许多错误，有没有勇 气否定它。
• 方案的特性：
强壮性，适应性，可靠性，可操作性
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2.4 建模和预估后果
• 模型的定义
系统的模型就是对系统特征的概括和描述 模型是对系统这一实体的抽象 系统模型帮助人们对系统加深理解，进行评价、决策
• 建模技术
分析模型：理想模型 仿真模型：模仿真实对象 博弈模型：加入人的因素的模型 判断模型：讨论结果（情景分析法）
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2.4 建模和预估后果
• 建模过程
选择合适的模型和筛选数据 确定模型结构、选定参数、编制计算机程序等 应用和改进模型
• “外部系统”要求＋约束＋干 扰→对内部系统的“输入” • “内部系统”对“外部系统” 也有要求、影响、干扰→内部 系统的“输出”
内 部 系 统 输 入
输 出
外部系统
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二、最优思想
• 要追求系统的总体最优，不是局部最优。 • 系统工程的主要任务是开发整体（综合）最优系统 • 为达到系统整体最优建立目标体系和评价体系
逻辑维（方法步骤）
A B C D
E
F
G
时间维：从规划到更新，按 时间顺序排列的SE全过程。
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一、霍尔管理矩阵
运用SE知识，把三维结构中的六个时间阶段和七个逻辑 步骤结合起来，便形成所谓霍尔管理矩阵如下：
逻辑维（步骤） 时间维（阶段） 1.规划阶段 2.方案阶段 3.研制阶段 4.生产阶段 5.运行阶段 1 明 确 问 题 2 选 择 目 标 3 系 统 综 合 4 系 统 分 析 5 方 案 优 化 6 作 出 决 策 7 付 诸 实 施
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• • • • • •
“****”课程考试不及格率系统简明分析 零售企业物流系统的系统分析 “****”社团发展状况的系统分析 勤工助学中心系统研究 关于超市逆向物流系统的分析与建议 “****”超市库存管理现状及改进
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系统工程大作业
• • • • • • • 影响高校发展因素的系统分析 大学生就业影响因素的系统分析 大学生就业、考研、出国深造的收益与风险分析 “****”课程设置问题的系统分析 学生逃课原因及其解决对策的系统分析 提高学生对食堂饭菜满意度的系统分析 课堂效率低下的原因探讨以及影响因素的深层次分 析
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系统工程的任务
• 在开发新的系统过程中，解决系统的最优设计、最优管 理、最优控制、最优制造等一系列问题，这些问题多属 于工程技术系统。 • 用系统的思想和方法重新评价、预测、分析和规划现有 的系统，使其充分挖掘潜力，具有新的功能，或找出改 进完善的方向，一般称之为“系统化”。
定 义 特 点 解决的方法 用“硬方法”求出 最佳的定量结果， 霍尔的三维结构主 要适用于此。