系统工程的基本方法和方法论

（3）现代的系统思想：“先见森林，后见树木”
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处理复杂系统问题的基本观点

整体观点：把系统内部所有要素看成一个整体

综合观点：综合考虑系统的方方面面，协调系统内各要
素之间的关系。 层次观点：处理复杂问题时要抓住问题的主要矛盾，抓 住主要矛盾的主要方面。 价值观点：考虑系统的投入与产出 发展观点：用动态的、发展的观点去思考、研究、解决 系统问题。
问题 现状 说明
关联 要素 分析
方向目 标及指 标设计
对象 系统 的再认识
变革 途径 探索
比较、 分析、 权衡、 评价
组织 行为 分析
实施 与 改进
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第3节

物理－事理－人理系统方法
物理－事理－人理系统方法（简称WSR）是顾基发 和朱志昌在1995年提出的。

他们总结了国内很多系统工程的研究与实践，分
规范性（工程技术）：一定的逻辑程式
对话性（系统工程）：系统工程人员、决策者、评论者、 公众
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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。
（1）古代的系统思想：“不见树木，只见森林” （2）近代的分析方法：“只见树木，不见森林”
物质世界，法则、 管理和做事的 规则的理论 理论 客观物质世界 组织、系统
着重点
原则 需要的知识
是什么？ 功能分析
怎样做？ 逻辑分析
应当怎样做？ 怎样分析
人性，有效果 尽可能灵活 人文知识 行为科学
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诚实，真理，尽 协调，有效， 可能正确 尽可能平滑 自然科学 管理科学 系统科学
1.理解领导意图
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霍尔三维结构方法特征：

强调明确目标，核心内容是最优化，并认为现实问题 基本上都可归纳成系统工程问题，应用定量分析手段， 求得最优解答。
该方法论具有研究方法上的整体性（三维）、技术应 用上的综合性（知识维）、组织管理上的科学性（时 间维与逻辑维）和系统工程工作的问题导向性（逻辑 维）等突出特点。
(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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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。
满意解代替最优 解，价值观方面 1. 不良结构问 的重要变化。 题提出
购置费
使用费
保障费
处置费
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切克兰德方法论

20世纪40～60年代期间，系统工程主要用来寻求
各种战术问题的最优策略、组织管理大型工程项
目等。

20世纪70年代以后，系统工程越来越多地用于研 究社会经济的发展战略和组织管理问题，涉及的
人、信息和社会等因素相当复杂，使得系统工程
的对象系统软化，并导致其中的许多因素又难以
第二章 系统工程的基本方法和 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，也就是解决问题的基本程序和逻辑步 骤，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。 系统工程方法论的特点： 描述性（自然科学）：内在的因果关系与机理
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切克兰德法的方法步骤
(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。
WSR常用的方法
事理 人理 方法
理解 意图
了解顾客对目标 的偏好，喜欢什 么模型和评价结 果的标准 了解用户的经验 和知识背景
了解有哪些领导 智暴，讨论 会参与决策，谁 会，认知图 会来用这个结果 了解谁是真正的 决策者，哪些知 识是必须用的， 弄清用户上下各 种关系是必要的 Delphi法， 各种调查表， 文献调查， 历史对比， KJ法
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开放复杂巨系统
得到合理安排。
把系统工程过程系统运用于大型工程项目，尤其是探索 性强、技术复杂、投资大、周期长的“大科学”研究项目，
可以减少决策上的失误和计划实施过程中的困难。
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基于 “三维结构”模型的 系统工程过程系统
国内外许多事例表明，运用科学的系统工程过程系统管 理方法，决策的可靠性可提高一倍以上，节约时间和总投资 平均在15%以上，而用于管理的费用一般只占总投资的3%～ 6%。 在规划和方案探索阶段，只花去装备寿命周期费用的极
规划阶段
逻辑维（L）
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。
设计阶段 分析阶段 运筹阶段 实施阶段 运行阶段
时间维(T)
摆 明 问 题
系 统 设 计
方 模 最 案 型 优 综 化 化 合
决 实 策 施 计 划
更新阶段
时间维：从规划到更新， 按时间顺序排列的SE全过 程。
6.实施方案
2.调查分析
协调关系
5.提出建议 3.形成目标
4.建立模型
图2－3 WSR的工作程序
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WSR方法论的主要原则：
参与 综合集成 人机结合，以人为主
迭代和学习
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表2－2
物理 了解顾客最初意 图，通过谈话和 收集有关领导讲 话 主要调查现在已 有资源和制约条 件，主要通过现 场调查和文件检 索

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基于 “三维结构”模型的
系统工程过程系统
在这个过程系统中，每一阶段都有自己的管理内容和管 理目标，每一步骤都有自己的管理手段和管理方法，彼此相 互联系，再加上具体的管理对象，组成了一个有机整体。 霍尔管理矩阵可以提醒人们在哪个阶段该做哪一步工作， 同时明确各项具体工作在全局中的地位和作用，从而使工作
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%；
研制结束时，装备寿命周期费用已被基本固定。
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寿命周期费用
寿命周期费用（LCC，Life Cycle Cost ）是指装备
在其寿命周期内，为论证、研制、生产、使用与保障、 退役所付出的一切费用之和，亦即系统在寿命周期内， 为购置以及维持其正常运行所需支付的全部费用。
析它们成功与失败的原因，从众多案例分析中悟
出“关系协调”的重要性，从方法论的角度提出
了物理－事理－人理系统方法。
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物理主要涉及物质运动的机理，通常要用到自然科学的知
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物，通常用
到管理科学方面的知识，主要回答怎样去做。
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。
良结构S
偏重工程、 可用较明显的数学模 机 理 明 显 型描述，有较现成的 的 物 理 型 定量方法可以计算出 的硬S 系统的行为和最佳结 果。
偏重社会、 较难用数学模型描述， 用“软方法”求 不良结构S 机 理 尚 不 因其加入了人的直觉 出可行的满意解， 清 楚 的 生 和判断，往往只能用 常用德尔菲法、 物型的软S 半定量、半定性或者 情景分析法、冲 只能用定性的方法来 突分析法、切克 处理问题。 兰德的“调查学 习” 法等。 6
霍尔三维结构

霍尔三维结构是由美国学者A· D· 霍尔(A· D· Hall)等人 在大量工程实践的基础上，于1969年提出的。其内容 反映在可以直观展示系统工程各项工作内容的三维结 构图中。 霍尔三维结构集中体现了系统工程方法的系统化、综 合化、最优化、程序化和标准化等特点，是系统工程 方法论的重要基础内容。
量化。
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因此，为了适应系统工程的对象系统的软化趋势，
从20世纪70年代开始，许多学者在霍尔方法论的
基础上，进一步提出了各种软系统工程方法论。

其中，在80年代中前期由英国兰切斯特大学(Lancaster University) P · 切克兰德（P· Checkland) 教授提出的方法比较系统且具有代表性。
各种建模 方法和工 具 和谐理论、 亚对策、 超对策
协调 关系
要使所有模型， 要对模型和知识 软件，硬件， 的合理性加以协 算法和数据之 调或称知识协调 间加以协调或 称之为技术协 调 要对各种物理 设备和程序加 以安装调试， 验证 要将各种专门术 语改成用户能懂 的或喜欢的语言
源自文库
在工作过程中各方 面的利益，观点、 关系都会由于不同 而引起冲突，这就 需要利益协调
7. 采取行动改善 实际问题
6. 可行满意解
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
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切克兰德方法论的核心是“比较”与“探寻”，
它强调从“理想”模式（概念模型）与现实状况
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应用：企业管理系统工程活动矩阵（框架——H；内容——C）
逻辑
活动项目 步骤 工作过程
1. 企 业 诊 断 与 环境分析
2. 企 业 发 展 战 略与规划 3. 产 品 研 究 与 开发管理 4. 企 业 经 营 决 策与计划 5. 生 产 要 素 的 准备及投入管 理 6. 生 产 过 程 的 组织与控制 7. 销 售 服 务 与 资金回收管理 8. 企 业 管 理 系 统更新和企业 经营环境改善

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系统工程的基本工作过程
霍尔三维结构
霍尔三维结构是将系统工程整个活动过程 分为前后紧密衔接的七个阶段和七个步骤，同 时还考虑了为完成这些阶段和步骤所需要的各 种专业知识和技能。这样，就形成了由时间维、 逻辑维和知识维所组成的三维空间结构。
知识维：指在完成上述各 知识维（K）阶段和各步骤所需要的各 种专业知识和管理知识。 运筹学 控制论 社会科学 工程技术 ……
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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： 定 义 特 点 解决的方法
提出 建议
要尽量让各方面易 各种统计 于接受、易于执行， 图表，统 并考虑到今后能否 筹图 合法运用该建议
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第4节

综合集成系统方法
1987 年，钱学森提出了定性和定量相结合的系统研 究方法，并把处理复杂巨系统的方法命名为定性定量 相结合的综合集成方法，把它表述为从定性到定量的 综合集成技术。 1992年，他又提出从定性到定量的综合集成研讨厅体 系，进而把处理开放复杂巨系统的方法与使用这种方 法的组织形式有机结合起来，将其提升到了方法论的 高度。
人理是做人的道理，处理任何事都离不开人去做，以及由
人来判断这些事和物是否得当，通常要用到人文科学的知 识，主要回答应当如何。
WSR系统方法论是把这三者结合起来，它是具有东方文化
传统的系统方法论，得到国际同行的认同。
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表 2－ 1
要素 道理 对象
物理、事理、人理系统方法论内容
物理 事理 人理 人、纪律、规 范的理论 人、群体、人 间关系、智慧
调查 分析
形成 目标
将所有可行的和 要在目标中弄清 实用的目标准则， 它们的优先次序 以及约束都列举 和权重 出来
最好弄清各种目 智暴，目标 标的涉及人物 树，统一计 划规划， ISM，AHP
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建立 模型
将各种有关目 标和约束数据 化或规格化
要选择合适的模 型、程序和知识
尽量把领导的意图 放入模型中
的比较中，探询改善现状的途径，使决策者满意 （化）。

通过认识与概念化、比较与学习、实施与再认识 等过程，对社会经济等问题进行分析研究，这是
一般软系统工程方法论的共同特征。
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霍尔三维结构与切克兰德方法论的比较

相同点：问题导向；注重程序及阶段；…
不同点：
霍尔方法论主要以工程系统为研究对象，而切克兰德 方法更适合于对社会经济和经营管理等“软”系统问 题的研究。 前者的核心内容是优化分析，而后者的核心内容是比 较学习。 前者更多关注定量分析方法，而后者比较强调定性或 定性与定量有机结合的基本方法。