第2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
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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。
系统工程 第2章 系统工程的基本方法和方法论
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Hale Waihona Puke 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。
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钱学森
2.2.1 综合集成方法论2/2
这套方法是钱老在研究复杂 巨系统的问题时提出的。 该方法从整体的角度研究解 决问题的方法，采用人机结 合、以人为主的思维方法和 研究方式，对各个层次、不 同领域的信息和知识进行综 合集成，通过将专家经验、 统计数据和信息资料、计算 机技术三者的有机结合，来 完成从对整体的定性认识到 定量认识转变，构成一个以 人为主的高度智能的人机结 合系统，并发挥这个系统的 整体优势，去解决更多的复 杂决策问题。
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2.1.1 霍尔方法论——硬系统方法论6/6 （3）知识维（Professions）
表明完成各个阶段和各个步骤所需的各种专业知识、技 能和技术。例如：艺术、社会科学、管理学。 一般只使用时间维和逻辑维，构成两维活动矩阵
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2.1.2 切克兰德方法论——软系统方法论1/4
英国学者P·切克兰德(Peter Checkland)在大量实践 的基础上提出了所谓“软”系统方法论 1930年，切克兰德生于英国伯明翰， 1954年从牛津大学圣约翰学院获得化学 硕士学位，并在化工领域工作了15年， 于在60年代末加入了兰开斯特大学的系 统工程系，后担任了系统科学教授。著 有《系统论的思想与实践》等著作，他 是软系统方法论的创始人。
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
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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，
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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。
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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。
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（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。
第二章 系统工程方法论
二、切克兰德方法论
• 在80年代中前期由英国兰切斯特大学P.切克兰德 教授提出的方法比较系统且具有代表性。他认为， 完全按照解决工程技术问题的思路来解决社会问 题或“软科学”问题，会碰到很多问题。他提出 的软系统工程方法论的主要内容和工作过程： • 认识问题 • 根底定义 • 建立概念模型 • 比较及探寻 • 选择 • 设计与实施 • 评估与反馈
霍尔三维结构
3、知识维或专业维 • 该维的内容表征从事系统工程工作所需要的知识 （如运筹学、控制论、管理科学等），也可反映 系统工程的专门应用领域（如企业管理系统工程、 社会经济系统工程、工程系统工程等）
霍尔三维结构示意图
• 霍尔三维结构强调明确目标，核心内容是最优化，并认为 现实问题基本上都可归纳成工程系统问题，应用定量分析 手段，球的最优解答。该方位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。
切克兰德方法论
• 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） 与现实状况的比较中探寻改善现状的途径， 使决策者满意（化）。
三、两种方法论的比较
• 霍尔三维结构与切克兰德方法论均为系统工程方 法论，均以问题为起点，具有相应的逻辑过程。 在此基础上，两种方法论主要存在以下不同点： • （1）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。 • （2）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。 • （3）前者更多地关注定量分析方法，而后者比较 强调定性与定量有机结合的基本方法。
第二章 系统工程方法论
• • • • 第一节 第二节 第三节 第四节 系统工程的基本工作过程 系统分析原理 创新思维与方案创造技术 系统工程方法论的新发展
第2章系统工程的基本方法和方法论
April 7, 2019
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2.1.2模型方法
系统工程的对象庞大，一般不可能进 行试验或者试验的代价过大而实际上不许 可。合理的办法是使用模型方法。 模型是对真实系统的抽象和简化。 按干不同的标准划分可以有各种各样 的模型。 建立模型是系统工程关键而困难的一 项工作，需要有扎实的理论基础和丰富的 实践经验。
系统工程 第二章 系统工程的基本方法和方法论
April 7, 2019
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本章学习目标
1. 系统工程方法论原则 2. 霍尔方法论 3. 切克兰德方法论 4. 兰德方法论
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章节框架
2.1 系统工程的方法论原则及基本方法 2.2 霍尔方法论 2.3 切克兰德方法论 2.4 兰德方法论 本章小结 思考与练习题 参考答案
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2.1.4最优化方法
最优化思想强烈地反映出人类改造世界的能 动性和目的性。采用最优化方法是系统工程成为 现代技术的显著特征之一。不同的工程任务实现 最优化需要不同的方法和步骤，但共同的理论工 具是运筹学和控制论发展的最优化理论。应用最 优化方法的一般程序为：选择目标，建立模型， 寻求最优解，综合评价。优化的具体目标千差万 别，但不外乎求系统的某种效益最大，或费用最 小、时间最短。
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2.4.1 基本概念
系统分析就是一个有目的、有步骤的探索和思
考问题的过程.系统分析人员应用科学方法对系统的 目的、功能、环境、费用效益等进行调查研究，并 分别处理有关的资料和数据。在此基础上对有关备 选的系统方案建立模型，并进行相应的模拟实验和 优化计算，把计算、实验、分析的结果同预定的任 务和目标进行比较和评价，最后整理成正确可靠的 综合资料，作为决策者选择最优或次优系统方案的 主要依据。
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
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24
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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。
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2.1.2 系统分析的实质
一种决策工具 把任何对象均视为系统 强调科学的推理步骤 应用数学的基本知识和优化理论 充分挖掘待开发系统的潜力
2.1.3 对系统分析应有的基本认识
系统分析不是容易的事 系统分析不能完全代替想象力、经验和判 断力 系统分析的价值在于解决问题的容易部分， 决策者可集中精力解决较难的部分 系统分析基本上以经济学的方法解决问题 应用时，要比较各解决方案的全部费用 费用最少的方案不一定是最佳选择
– 比如，工程、医药、建筑、商业、法律、管
理、社会科学及艺术等各种专业知识和技术
知识辨识阶段 获取知识阶段 储存知识阶段 知识共享阶段 知识使用阶段 知识创新阶段
系统工程中知识管理的过程
– – – – – –
Hall三维结构的案例
2.3 以Checkland为代表的 软系统工程方法论
产生的背景
1987年，钱学森提出了 定性和定量相结合的系 统研究方法；1992年， 他又提出从定性到定量 的综合集成研讨体系 开放复杂巨系统
综合集成研讨体系
练习题
系统工程方法论的研究对象是什么？ 什么是Hall三维结构？ 什么是软系统工程方法论，它与硬系统 工程方法论有何不同？ 从定性到定量的综合集成方法论的实质 是什么？
– 生产阶段
– 安装阶段 – 运行阶段 – 更新阶段
2.2.2 逻辑维
时间维上每个阶段展开，有一个逻辑过 程，这个过程通常分为七个步骤：
– – – – – – –
明确问题 确定目标 系统方案综合 系统分析 系统选择 决策 实施
2.2.3 知识维
知识维是为完成各阶段各步骤所需要的 知识和各种专业技术
2.2 以Hall为代表的硬系统工程方法论
1962年，美国贝尔电话公司的工程师霍 尔(A. D. Hall)在《系统工程方法论》一书 中，提出了三维结构方法体系。
2.2.1
时间维 2.2.2 逻辑维 2.2.3 知识维
2.2.1 时间维
一个具体的系统工程分为七个工作阶段
– 规划阶段 – 拟定方案阶段 – 研制阶段
兰德公司（RAND）
兰德公司是美国最重 要的以军事为主的综合性 战略研究机构。 兰德公司正式成立于 1948年11月。总部设在美 国加利福尼亚州的圣莫尼 卡，在华盛顿设有办事处， 负责与政府联系。
经典案例一：曾准确预测中国出兵朝鲜
成立初期，由于当时名气不大，兰德公司的研究 成果并没有受到重视。但有一件事情令兰德公司声誉 鹊起。 朝鲜战争前夕，兰德公司组织大批专家对朝鲜战 争进行评估，并对“中国是否出兵朝鲜”进行预测， 得出的结论只有一句话：“中国将出兵朝鲜”。当时， 兰德公司欲以200万美元购买并将研究报告转让给五角 大楼。但美国军界高层对兰德的报告并不感兴趣。在 他们看来，当时的新中国无论人力财力都不具备出兵 的可能性。然而，战争的发展和结局却被兰德准确言 中。这一事件让美国政界、军界乃至全世界都对兰德 公司刮目相看。
Checkland方法论的基本流程
提出不良结构问题 问题的表示 有关系统的基本定义（CATWOE）
– 顾客（C）、行动者（A）、变换（T）、世
界观（W）、所有者（O）和环境（E）， 简称提出概念模型
将模型与问题的表示作比较 找出可行、满意解 采取行动改善实际问题
2.4 以钱学森为代表的 从定性到定量的综合集成方法论
第2章 系统工程方法论
以“系统为中心”的思维方式 系统工程方法论主要的研究对象
– 各种系统工程方法的形成和发展、基本
特征、应用范围、方法间的相互关系以 及如何构建、选择和应用系统方法
本章的主要内容
2.1 以兰德公司为代表的系统分析方法论 2.2 以Hall为代表的硬系统工程方法论 2.3 以Checkland为代表的软系统工程方 法论 2.4 以钱学森为代表的从定性到定量的综 合集成方法论
– 增加一台空气锤。
制定评价标准
咨询人员根据对厂家人力物力和资源
情况的调查分析，提出对备选方案的 评价标准或约束条件，即：
– 投资不能超过20万元； – 能与该厂技术水平相适应，便于维护； – 耗电量低；建设周期短，回收期快。
方案评价
咨询小组吸收厂方代表参加，根据上述标准对 各备选方案进行评估。 第1个方案（新装一台平锻机），技术先进， 但投资高，超过约束条件，应予以淘汰。对其 余三个方案，采取打分方式评比，结果第4方 案（增加一台空气锤）被确定为最可行方案， 该方案具有成本低，投产周期短，耗电量低等 优点，技术上虽然不够先进，但符合小企业目 前的要求，客户对此满意，系统分析进展顺利， 为该项咨询提供了有力的工具。
经典案例二：预测苏联卫星发射时间
上世纪50年代，美国一直想了解苏 联的卫星发展状况。1957 年，兰德公司 在预测报告中详细地推断出苏联发射第 一颗人造卫星的时间，结果与实际发射 时间仅差两周，这令五角大楼震惊不已。 兰德公司也从此真正确立了自己在美国 的地位。
限定问题
M咨询公司采用系统分析进行诊断，把半轴生 产过程作为一个系统进行解剖分析。通过限定 问题，咨询人员发现，在半轴生产23道工序中， 生产能力严重失调，其中班产能力为120-190 根的有9道工序，主要是机加工设备。班产能 力为70-90根的有6道工序，主要是淬火和矫直 设备。其余工序班产能力在30-45根之内，都 是锻造设”，严重限制后道工序的局面，使整体生产 能力难于提高。所以，需要解决的真正问题是: 如何提高锻造设备能力？
2.1.1 系统分析的定义
所谓系统分析，就是利用科学的分析工具和方 法，分析和确定系统的目的、功能、环境、费 用与效益等问题，抓住系统中需要决策的若干 关键问题，根据其性质和要求，在充分调查研 究和掌握可靠信息资料的基础上，确定系统目 标，提出实际目标的若干可行方案，通过模型 进行仿真试验、优化分析和综合评价，最后整 理出完整、正确、可行的综合资料，从而为决 策提供充分的依据。
确定目标
在限定问题的基础上，咨询人员
与厂方一起确定出发展目标: 通过对锻造设备的改造，使该厂 汽车半轴生产能力和年产值都提 高1倍。
提出备选方案
围绕如何改造锻造设备这一问题，咨询 人员进行深入调查研究，初步提出了四 个备选方案，即：
– 新装一台平锻机； – 用轧机代替原有夹板锤；
– 用轧制机和碾压机代替原有夹板锤和空气锤；
2.1.4 系统分析的要素
目的 替代方案 模型 费用和效益 评价基准
2.1.5 系统分析的步骤
问题构成与目标确定 搜集资料与探索可行方案 建立模型 综合评价 检验与核实
系统分析的案例
某锻造厂是以生产汽车后半轴为主的小 型企业，现在年生产能力为1.8万根。半轴 生产工艺包括锻造、热处理、机加工、喷 漆等23道工序，由于设备陈旧，前几年对 某些设备进行了更换和改造，但效果不明 显，生产能力仍然不能提高。厂领导急于 要打开局面，便委托M咨询公司进行咨询。
2.1 以兰德公司为代表的系统分析方法论
二战期间，美国兰德公司（Rand）开发的一套解 决复杂问题的方法和步骤，称为“系统分析”。
2.1.1 系统分析的定义 2.1.2 系统分析的实质 2.1.3 对系统分析应有的基本认识 2.1.4 系统分析的要素 2.1.5 系统分析的步骤 系统分析的案例
– 20世纪七十年代，系统工程应用于社会、经济系统
中，涉及的因素相当复杂且很难进行定量分析， Hall三维结构不再适用。
1981年，英国学者Checkland 提出了软系统工程方法论。
– 与Hall三维结构不同，其核心
不是最优化而是比较和学习， 即从模型和现状的比较中学习 改善现状的途径。
Checkland方法论是Hall方法 论的扩展