第二章系统工程方法论课件

化以及人们价值观念的变化，选优的标准也在发展变化。
❖ 发展观点倡导人们应从系统演化角度去看待事物，从环境
变化、价值观念变化角度去看待事物；其次，系统发展的
阶段性、渐变性为研究系统方法提供了方便，即可以用静
态方法处理某些动态问题。
切克兰德的系统工程方法
切克兰德的系统工程方法
切克兰德的系统工程方法
物理系统 为和最佳结果
型主要适用于此
不良 偏重社会、较难用数学模型描述，因其加入
结构 机理尚不 了人的直觉和判 断，往往只能用
系统 清楚的生 半定量、半定性或者只能用定性
物型的软 的方法来处理问题，这类系统难
系统
以观测，边界模糊，目标不定
用“软方法”求出
可行的满意解，常
用德尔菲法、 情
景分析法、冲突分
和。
处理复杂系统问题的基本观点
❖整体观点
❖整体观点是把系统内部所有要素看成一个整体。
❖（1）策划最优时，如果子系统最优与整体系统最
优发生矛盾，子系统要服从整体；
❖（2）整个系统要协调各子系统之间的关系，充分
发挥各子系统的能动作用；
❖（3）考虑环境的制约作用，必须使环境受益。
处理复杂系统问题的基本观点
如工程系统、人造系统和人为系统，这类系统结构清楚，
概念明确，易定量化、模型化。
霍尔系统工程方法
专业维（知识）
工程技术
霍尔的三维结构模型将SE的
整个管理过程分为七个阶段
和七个步骤，并考虑为完成
这些阶段和步骤的工作所需
的各种专业管理知识。
信息技术
环境科学
社会科学
管理科学
经济
法律
逻辑维（步骤）
1
2
规划阶段
括性。
❖切克兰德的“调查学习”软系统方法的核心不是寻
求系统的“最优化”，而是“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。
切克兰德的系统工程方法
系
统
现
状
说
明
弄
清
关
联
因
素
建
立
概
念
模
型
改
善
概
念
模
型
比
实
较
施
切克兰德软系统方法论的思路和步骤
切克兰德的系统工程方法
❖ (1)系统现状说明。通过调查分析，对现存的不良结构系统的
而且可行的改革途径或方案。
❖ (6)实施。实施提出的改革方案。
案例：建设世界一流大学的问题
问题：如何创办世界一流大学？
分析：这是一个典型的软系统问题研究，如果采用霍尔系统
工程方法进行研究就会碰到很多无法跨越的困难。若采用切
克兰德系统工程方法进行研究，研究技术路线和方法如下：
学校现状说明：深入学校调研，对学校办学宗旨、学科建设、
术等方面的内容；当目标体系中各指标发生矛盾时，可采
用折衷兼顾方法或剔除次要目标。
❖方法：
用于完成一个既定任务的具体技术和操作。
❖方法论(Methodology)：
进行研究和探索的一般途径，是对方法如何使
用的指导。（或如何使用方法的方法，或者
说方法的哲学。如何用系统方法解决问题的
逻辑程序和步骤。）
系统工程方法与方法论
❖方法论：研究、分析和处理问题的思想的系统工程方法
如果用霍尔系统工程方法处理软系统问题，主要存在如下局限性：
（1）硬系统方法认为要解决问题的目标是清楚的、很容易定义的，
但大多数系统管理问题，目标本身就是需要研究、解决的问题；
（2）硬系统方法论没有考虑人在系统中的作用，忽视人对现实的主
观认识，而在很多场合，系统问题的处理方法与系统决策者和使用者
湛，然而他们纪律严明，步调一致，行动如一人。这
样，尽管单个的B国的骑兵根本不是A国骑士的对手，
但如果1000个B国骑兵联合作战，则可以打败1500个A
国骑士组成的联队。
处理复杂系统问题的基本观点
❖ 综合观点
❖ 综合观点是指人们在思考、研究和解决问题时，要综
合考虑系统的方方面面，协调系统内各要素之间的关
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，由于二者具有不同的特点，故分别采取不同的解决方法。
定义
特点
解决的办法
良 偏重工程 便于观察，便于用数学模型描述，用“硬方法”求出
结构 系统、机 边界清晰，目标明确，由较现成 最佳的定量结果，
系统 理明显的 的定量方法可以计算出系统的行 霍尔的三维结构模
计划、设计和实施问题的研究，但不能详
细告诉如何进行一项具体的、个别的研究，
因为每一项研究都具有特殊性。
❖本书将系统工程方法定义为方法论层次上
的方法和技术层次上的方法。
系统工程方法与方法论
❖ 方法论层次上，系统工程方法指的是人们研究、分析、处
理某类系统工程问题运用的程序和基本原则、如对“硬系
统”，霍尔(Hall)提出了三维结构模型；对“软系统”，切
制度建设、组织建设、资源获取与分配制度、考核制度、所
在地环境等进行充分的调查研究，了解该校目前在上述方面
的情况，着重说明学校在教学和科研方面存在的优势、劣势、
机会和威胁。
案例：建设世界一流大学的问题
问题：如何创办世界一流大学？
弄清关联因素：对上述因素进行关联分析，初步弄清目前各
种要素在学校中的地位和作用以及它们之间的内在联系，明
现状进行说明。
❖ (2)弄清关联因素。初步弄清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
确改善哪些因素对解决存在的问题作用最大，是创建世界一
流大学的重要因素。
建立概念模型：在弄清学校各要素作用以及相互关系的基础
上，可用一些历史数据，也可用结构模型、语言模型等对学
校的现状进行描述，总之力图使所建立的概念模型便于比较
与分析。
案例：建设世界一流大学的问题
问题：如何创办世界一流大学？
改善概念模型：调查、了解、学习目前世界上公认的一流大
策略和手段。
❖ 案例：方案评估
处理复杂系统问题的基本观点
❖ 发展观点
❖ 发展观点是指人们在思考、研究、解决和处理问题时，不
能用静止的眼光看事物，而应该用动态的观点、用发展的
观点去思考、研究、解决系统问题。因为系统永远处于运
动之中，随着时间的推移，系统也在发展，所以一个最优
的系统不是一成不变的。随着系统本身的发展、环境的变
❖ （6）运行阶段——系统按预定的目标运行。
❖ （7）更新阶段——完成系统的评价，改进或以新系统代
替老系统，使系统更有效的工作，为系统进入下一个研制
周期准备条件。
霍尔系统工程方法的逻辑维
❖ （a）明确问题——首先要明确待解决的问题，即明确要
解决什么问题。为了了解研究的问题，研究者要尽量全面
地收集和提供解决问题的历史、现状以及发展方面的资料
程活动关注的重点，确定系统目标是系统工程活动的关键
环节。系统问题往往具有多目标（指标），在明确研究问
题的基础上，应提出系统目标或目标体系，确定达到目标
的程度标准，以此衡量方案的优劣。在确定目标和指标时
要有系统的观点，如整体观点、发展观点，还要考虑操作
的可行性；其次，目标一般应包含经济、社会、环境、技
要站在全社会的角度思考、分析和处理某些问题。
❖ 案例：化工厂的建设
拿破仑的系统思想
法国著名的政治家、军事家拿破仑（1769～1821）给
人讲述过这样一段故事：历史上曾有A、B两国交战，
相互动用了凶猛强悍的骑兵。其中A国骑兵骑术高明，
剑法高超，最善于单个格斗，他们的缺点是纪律涣散，
配合不佳；B国骑兵虽然骑术并不娴熟，剑法也不甚精
可兰德(Checkland)提出了“调查学习”模式。
❖ 技术层面上，系统工程方法指的是处理复杂系统问题常用
的一些具体方法，如系统分析方法，系统评价方法，系统
仿真方法，系统预测方法和系统决策方法等。
❖ 系统工程方法论指的是处理复杂系统问题的基本观点（整
体、综合、层次、优化等）和方法论层次上各种方法的总
❖ 整体观点倡导人们在思考问题时要从系统的整体去思
考、判断和解决，而不是站在狭隘的个人立场、站在
小团体立场上去观察、思考和解决问题，整体观点强
调关系的协调，强调发挥子系统的能动作用。
❖ 整体观念要求站在更高的层次看待系统与环境，强调
环境的制约作用，决不允许破坏环境。在提倡和谐社
会、可持续发展的大背景下，人们更应强调整体观点，
计划，实施创办世界一流大学的方案。
霍尔系统工程方法
霍尔系统工程方法
在系统工程方法论中，出现最早、影响最大的是霍
尔（A.D.Hall）提出的系统工程三维结构模型（1969
年），简称霍尔系统工程方法。他从时间（阶段）、逻
辑（步骤）、专业（知识）角度论述如何解决系统工程
问题。
从霍尔三维结构模型来看，它主要针对的是硬系统，
混淆父辈、子辈问题，即使在同一辈分中也存在主次
之分，不要搞平均主义，要根据系统层次和要素的重
要性确定时间的先后、空间位置和资源的投入强度。
❖ 案例：地区社会经济发展
处理复杂系统问题的基本观点
❖ 价值观点
❖ 价值观点是指人们在设计、改造、管理和控制系统时，
应考虑系统的投入与产出，具体的说用最少的投入价值
系 ，遇到多目标、多因素、关系纵横交错、环境千变
万化的系统时，应对目标、因素等进行综合分析或评
价，分清主次，对目标、因素进行综合。
❖ 综合观点强调人们在判断和解决问题时要全面，要综
合平衡系统的方方面面，要协调好系统内外各要素之
间的关系，同时要分清主次。
❖ 案例：方案选择问题，政策设计问题
处理复杂系统问题的基本观点
❖ 层次观点
❖ 层次观点是指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。系统有很明显的层次性，
一般存在树状结构（鱼刺图形状）。人们在分析、处
理、解决这些问题时，要熟悉系统中诸要素在各种空
间内的层次与分布，将主要精力放在最主要的问题上，
避免平均主义。
❖ 层次观点强调人们在思考、研究和解决问题时，不要
密切相关；
（3）硬系统方法论认为只有建立模型才能科学地解决问题，而实际
中有很多系统问题是无法建立模型的，即使建立了模型，也会因为建
模者对问题的认识不能很好地反映系统的特性，导致通过模型求解得
到的方案往往偏离实际。
切克兰德的系统工程方法
❖从系统工程方法论角度看，英国学者切克兰德（P.
B. Checkland）的“调查学习”方法具有更高的概
第二章
系统工程方法论
系统工程方法论
❖处理复杂系统问题的基本观点
❖霍尔系统工程方法
❖切克兰德的系统工程方法
❖物理-事理-人理系统方法
❖综合集成系统方法
系统工程方法论
【教学要求】
❖了解系统方法论，熟悉系统工程的各种方
法；
❖能运用以上方法论说明如何去解决现实生
活中相应的系统工程问题。
系统工程方法与方法论
创造出最多的使用价值；或者说用同样的人、财、物和
时间去开发一个性能最好的系统。
❖ 价值观点提醒人们必须从价值角度去思考、研究、解决
问题，必须从系统的投入产出，从对系统产生的正作用
和负作用角度去思考、研究和解决问题；其次，在设计、
改造、管理和控制一个系统时，研究人员能够把“希望
马儿跑得快，希望马儿少吃草”变成具体的方案、政策、
和数据，对每一阶段要研究的问题要与决策者沟通，明确
决策者的意图，或通过某种手段、方法，明确所研究的问
题。在明确问题的过程中，研究人员要注重环境方面的调
查，因为新系统与所在的环境密切相关，这里的环境包括
物理环境、技术环境、社会环境、经济环境等。
霍尔系统工程方法的逻辑维
❖ （b）确定目标（系统指标设计）——系统目标是系统工
学，了解它们的办学宗旨、学科建设、制度建设、资源获取
途径与方法、资源分配、激励制度等，通过这样的“学习”，
修改、改善学校的概念模型。
比较：将学校现状与提出的概念模型进行比较，找出存在的
问题，提出学校创世界一流大学的方案和途径。这些方案和
途径必须与决策者意图相一致，且提出的方案和途径是可行
的。
实施：学校根据研究所提出的方案、途径，制定详细的实施
提出具体的计划方案和选择一个最优方案。
❖ （3）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。
霍尔系统工程方法的时间维
❖ （4）生产阶段——生产系统的构件及整个系统，并提出
安装计划。
❖ （5）安装阶段——对系统进行安装和调试，提出系统的
运行计划。
计划阶段
3
4
5
A
B
C
D
E
F
6
G
7
研制阶段
生产阶段
安装阶段
运行阶段
更新阶段
霍尔系统工程三维结构
霍尔系统工程方法的时间维
❖ （1）规划阶段——调查研究、明确研究目标，提出自己
的设想和初步方案，制定系统工程活动的方针、政策或规
划。
❖ （2）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，