系统工程方法论课件
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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、程序化和标志化等特点，是系统工程方法论的重要基础 内容。
2021/2/23
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3.2 霍尔方法论
知 识 维
时间维 明 系 系 系 系 决实 确 统统 统统 问 设 综 分 评 策施 题 计合 析价
逻辑维
自然科学
工程技术
2021/2/23
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3.4 综合集成方法论
3.4.1 综合集成方法论的提出
从定性到定量的综合集成法（Metasynthesis）是以钱学 森院士为代表的中国学者的创造与贡献。 钱学森院士在20世纪80年代初提出，将科学理论、经验知识、 专家判断力相结合，用半理论半经验的方法来处理具有复杂行 为的系统。
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3.2 霍尔方法论
3.2.2 逻辑维（细结构）
逻辑维是指系统工程每一阶段工作所应遵从的逻辑顺序 和工作步骤，这是运用系统工程方法进行思考、分析和解决 问题时应遵循的一般程序。
1．明确问题
尽可能全面收集资料、了解问题
2．系统设计
确定系统目标并据此设计出评价指标体系
它的意义可以说是设定问题的环境，即解决问题的概念、目标 （功能目标和价值目标）、结构关系和过程、途径、方法选择 依据等。
2021/2/23
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3.1 概述
系统方法论的演进大致经历了以下八个过程： （1）系统研究方法最早出现的是20世纪30年代末、40年代初 的运筹学方法。 （2）20世纪50年代末60年代初形成了先有古德和麦克霍尔（ 1957），后有霍尔等学者提出的系统工程方法论，1969年霍 尔提出的三维结构（时间维、逻辑维、知识维）矩阵。 （3）20世纪50年代中，美国兰德公司提出了系统分析的方法 论。
19
3.2 霍尔方法论
3.2.2 逻辑维（细结构） 5．系统评价
多目标最优化方法进行评价，确定最优方案以及诸方案 的优劣次序以供选择决策 此步骤也称为最优化。
6．决策
在分析、优化和评价的基础上由决策者做出裁决，选定 行动或者执行方案。
7．实施
即对选定的方案具体实施。
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3.2 霍尔方法论
3.2.2 逻辑维（细结构）
3．系统综合
按照问题、环境、目标、条件，初步拟定若干个备选方 案（假想方案或系统）。
4．系统分析
演绎上面提出的各种备选方案。 利用模型来代替真实系统，利用演算或模拟来代替系统 的实际运行
2021/2/23
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经济学 法律 管理科学 环境科学 计算机技术
……
规划阶段 设计阶段 研制阶段 生产阶段 运行阶段 更新阶段
霍尔三维结构模型
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3.2 霍尔方法论
3.2.1 时间维（粗结构）
时间维表示系统工程从开始启动到最后完成的整个过程 中按照时间划分的各个阶段所需要进行的工作，是保证任务 按时完成的时间规划。
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3.1 概述
系统理论
系统思想 （一般系统论，1945年）
系统运动
系统理论
其他领域的系统思想 （地球系统科学， 20世纪90年代）
控制论、信息论 （1945年）
系统学、系统论 （20世纪80、90年代）
硬系统方法论 （20世纪50、60年代）
软系统方法论 （20世纪80年代）
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3.4 综合集成方法论
3.4.1 综合集成方法论的提出
1990年，钱学森院士明确提出，处理开放的复杂巨系 统的方法论是从定性到定量的综合集成；
作为一门技术，又称为综合集成技术； 作为一门工程也可称为综合集成工程。
1992年又发展为从定性到定量综合集成研讨厅体系的 实践形式。
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3.1 概述
（6）20世纪90年代初，弗勒德和杰克逊在吸收哈贝马斯的社 会系统学说和摩根的组织理论的基础上，提出了批判系统方法 论。
（7）20世纪80年代初，针对系统研究本身缺乏系统性这一现 状，西方系统学界开始了整合方法论的研究。具有代表性的有 林斯通的多观点概念模型，沃菲尔德的互动管理，巴纳斯的（ 社会）系统设计等。
3.3 软系统方法论
70年代以来，现代系统工程已用于研究社会经济系统及 其发展战略问题，涉及的社会经济因素相当复杂。为适应这种 发展，从70年代中期开始，有些学者对霍尔方法论提出了系统 的修改意见，并提出了软系统方法论。
其中，在80年代中前期由英国兰切斯特大学P·切克兰德（ P·Check land）教授提出的方法比较系统且具有一定的代表 性。
反映了系统工程研究和解决问题的一般规律或模式， 即分析和解决系统开发、运作及管理实践中的问题 所应遵循的工作程序、逻辑步骤和基本方法， 它是系统工程思考问题和处理问题的一般方法和总体框架。
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3.1 概述
所谓方法论，就一般意义来说就是解决问题的辩证程序的 总体。通过这样的程序把问题可利用的技术联系起来，求得问 题的解决。
（8）20世纪80年代末与90年代初，在东方出现了三个重要的 系统方法论，即钱学森教授等提出的从定性到定量综合集成的 方法论、日本堪木义一教授提出的西诺雅卡系统方法论和顾基 发教授等提出的物理—事理—人理方法论。
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3.1 概述
系统工程方法论的特点是： （1）研究方法强调整体性 （2）技术应用强调综合性 （3）管理决策强调科学性
1.规划阶段
根据系统的总体方针和发展战略制定规划。
2.设计阶段
从社会、经济、技术等可行性方面进行综合分析，提出具体 的设计方案。
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3.2 霍尔方法论
3.2.1 时间维（粗结构） • 3．研制阶段
以计划为行动指南，把人、财、物组成一个有机整体，使各 环节、各部门围绕总目标，实现系统的研制方案，并随之做 出生产计划。
• 4．生产阶段
生产或者研制、开发出系统的零部件（硬、软件）及整个系 统。
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3.2 霍尔方法论
3.2.1 时间维（粗结构）
5．运行阶段
把系统安装好，完成系统的运行计划，使系统按预定目标 运行服务。
6．更新阶段
完成系统评价，在现有系统运行基础上，改进和更新系统 ，使系统更有效地工作，同时为系统进入下一个研制周期准 备条件。
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其他系统 思想④（b）
29
3.3 软系统方法论
3.3.3 软系统方法论的应用 1．问题情景描述
明确问题情景的结构变量、过程变量以及两者间的关系而不是 定义问题本身。
2．相关问题的根定义
确切定义相关系统是什么而不是做什么
3．建立概念模型
根据根定义建立相关的概念模型
4．概念模型与现实系统的比较
目的是要发现两者之间的不同及其原因，以便改进。
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3.3 软系统方法论
3.3.3 软系统方法论的应用 5．系统更新
确定可能的变革。 把决定付诸行动以改善问题的情景。
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第3章 系统工程方法论
3.1 概述 3.2 霍尔方法论 3.3 软系统方法论 3.4 综合集成方法论 3.5 物理-事理-人理方法论
2021/2/23
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3.3 软系统方法论
3.3.1 软系统方法论的提出
切克兰德认为霍尔的系统工程方法论称为硬系统思想或 硬系统方法论（Hard System Thinking/Hard System Methodology, HST/HSM），他自己提出一种软系统思想或 称软系统方法论（Soft System Thinking/Soft System Methodology, SST/SSM）。
东方系统方法论 （20世纪90年代）
系统运动图
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第3章 系统工程方法论
3.1 概述 3.2 霍尔方法论 3.3 软系统方法论 3.4 综合集成方法论 3.5 物理-事理-人理方法论
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3.2 霍尔方法论
在操作层次上的系统工程方法论中出现最早，影响最大的是 1968年美国贝尔电话公司工程师霍尔提出的系统工程三维结 构模型，简称为霍尔方法论，其三维是时间维、逻辑维和专业 维（或知识维）。
他对“问题”作了区分，问题具有时间性、空间性、层 次性。
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3.3 软系统方法论
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3.3 软系统方法论
3.3.2 硬系统方法论的局限性
硬系统方法论的局限性如下： （1）没有为目标定义提供有效的方法，对于大多数系统管 理问题而言，目标定义本身就是需要解决的首要问题； （2）没有考虑系统中人的主观因素 （3）只有建立数学模型才能科学地解决问题，对于复杂的 社会系统来说，通过模型求解得到的方案往往并不能解决实 际问题。 （4）更多关注定量分析方法
系统工程方法论课件
本章主要内容
3.1 概述 3.2 霍尔方法论 3.3 软系统方法论 3.4 综合集成方法论 3.5 物理-事理-人理方法论
2021/2/23
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第3章 系统工程方法论
系统工程的方法论（Methodology of Systems Engineering） 系统工程研究中的一套程序化的基本工作方法， 为了达到预期目标，运用系统工程的思想方法和最优化技术， 来解决问题的工作程序和步骤。
2021/2/23
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3.2 霍尔Байду номын сангаас法论
运用系统工程知识，把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 。
霍尔管理矩阵
逻辑维 时间维
明选系
付
确 择 统 系统 方案 做出 诸
问 目 综 分析 优化 决策 实
题标合
施
规划阶段 方案阶段 研制阶段 生产阶段 运行阶段 更新阶段
20
3.2 霍尔方法论
3.2.2 逻辑维（细结构）
明确问题
系统设计
逻辑步骤示意图
系统综合 系统分析
系统评价
决策
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实施
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3.2 霍尔方法论
3.2.3 专业维（知识维）
专业维是指在完成上述各阶段、各步骤所需要的各种专 业知识和管理知识， 包括自然科学、工程技术、经济学、法律、管理科学、环境科 学、计算机技术等方面。
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第3章 系统工程方法论
3.1 概述 3.2 霍尔方法论 3.3 软系统方法论 3.4 综合集成方法论 3.5 物理-事理-人理方法论
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3.1 概述
（4）20世纪50年代，美国麻省理工学院的福雷斯特教授融控 制理论、控制论、系统论、信息论、计算机模拟技术、管理科 学及决策论等学科的知识为一体，提出了系统动力学。
（5）英国学者切克兰德在1981年提出了软系统方法论，之后 又相继出现了一些软的系统方法论，如定性系统动力学、社会 技术系统设计、管理控制论、组织控制论、战略假设表面化和 验证、战略选择发展与分析、对话式计划、生存系统设计、社 会选择、关键系统思考和关键系统干预法等。
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3.3 软系统方法论
3.3.3 软系统方法论的应用
软系统方法论 的主要思路和 工作步骤如图 所示
劣结构 问题情景①
问题情景 描述②
实施可行 改革方案
⑦
②和④ 比较 ⑤
相关系统 的根定义
③
概念模型 ④
可行的 改革方案
⑥
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形成系统 概念④（a）
3.4 综合集成方法论
3.4.2 综合集成方法的主要观点 1．定性综合集成
由不同学科、不同领域专家组成专家体系 进行多学科交叉研究，提出经验性假设、形成定性判断。
2．定性定量相结合综合集成
建立数据和信息体系、指标体系、模型体系，通过系统仿真 和实验，对经验性假设的正确与否给出定量描述，增加了新的 信息，这个过程可能反复多次
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3.4 综合集成方法论
3.4.1 综合集成方法论的提出
理论基础是思维科学 方法基础是系统科学和数学科学， 技术基础是以计算机为主的现代信息技术， 实践基础是系统工程的应用， 哲学基础是辩证唯物主义的实践论和认识认。
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知 识 维
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逻辑维
自然科学
工程技术
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3.4 综合集成方法论
3.4.1 综合集成方法论的提出
从定性到定量的综合集成法（Metasynthesis）是以钱学 森院士为代表的中国学者的创造与贡献。 钱学森院士在20世纪80年代初提出，将科学理论、经验知识、 专家判断力相结合，用半理论半经验的方法来处理具有复杂行 为的系统。
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3.2.2 逻辑维（细结构）
逻辑维是指系统工程每一阶段工作所应遵从的逻辑顺序 和工作步骤，这是运用系统工程方法进行思考、分析和解决 问题时应遵循的一般程序。
1．明确问题
尽可能全面收集资料、了解问题
2．系统设计
确定系统目标并据此设计出评价指标体系
它的意义可以说是设定问题的环境，即解决问题的概念、目标 （功能目标和价值目标）、结构关系和过程、途径、方法选择 依据等。
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3.1 概述
系统方法论的演进大致经历了以下八个过程： （1）系统研究方法最早出现的是20世纪30年代末、40年代初 的运筹学方法。 （2）20世纪50年代末60年代初形成了先有古德和麦克霍尔（ 1957），后有霍尔等学者提出的系统工程方法论，1969年霍 尔提出的三维结构（时间维、逻辑维、知识维）矩阵。 （3）20世纪50年代中，美国兰德公司提出了系统分析的方法 论。
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3.2 霍尔方法论
3.2.2 逻辑维（细结构） 5．系统评价
多目标最优化方法进行评价，确定最优方案以及诸方案 的优劣次序以供选择决策 此步骤也称为最优化。
6．决策
在分析、优化和评价的基础上由决策者做出裁决，选定 行动或者执行方案。
7．实施
即对选定的方案具体实施。
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3.2.2 逻辑维（细结构）
3．系统综合
按照问题、环境、目标、条件，初步拟定若干个备选方 案（假想方案或系统）。
4．系统分析
演绎上面提出的各种备选方案。 利用模型来代替真实系统，利用演算或模拟来代替系统 的实际运行
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霍尔三维结构模型
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3.2 霍尔方法论
3.2.1 时间维（粗结构）
时间维表示系统工程从开始启动到最后完成的整个过程 中按照时间划分的各个阶段所需要进行的工作，是保证任务 按时完成的时间规划。
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3.1 概述
系统理论
系统思想 （一般系统论，1945年）
系统运动
系统理论
其他领域的系统思想 （地球系统科学， 20世纪90年代）
控制论、信息论 （1945年）
系统学、系统论 （20世纪80、90年代）
硬系统方法论 （20世纪50、60年代）
软系统方法论 （20世纪80年代）
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3.4 综合集成方法论
3.4.1 综合集成方法论的提出
1990年，钱学森院士明确提出，处理开放的复杂巨系 统的方法论是从定性到定量的综合集成；
作为一门技术，又称为综合集成技术； 作为一门工程也可称为综合集成工程。
1992年又发展为从定性到定量综合集成研讨厅体系的 实践形式。
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3.1 概述
（6）20世纪90年代初，弗勒德和杰克逊在吸收哈贝马斯的社 会系统学说和摩根的组织理论的基础上，提出了批判系统方法 论。
（7）20世纪80年代初，针对系统研究本身缺乏系统性这一现 状，西方系统学界开始了整合方法论的研究。具有代表性的有 林斯通的多观点概念模型，沃菲尔德的互动管理，巴纳斯的（ 社会）系统设计等。
3.3 软系统方法论
70年代以来，现代系统工程已用于研究社会经济系统及 其发展战略问题，涉及的社会经济因素相当复杂。为适应这种 发展，从70年代中期开始，有些学者对霍尔方法论提出了系统 的修改意见，并提出了软系统方法论。
其中，在80年代中前期由英国兰切斯特大学P·切克兰德（ P·Check land）教授提出的方法比较系统且具有一定的代表 性。
反映了系统工程研究和解决问题的一般规律或模式， 即分析和解决系统开发、运作及管理实践中的问题 所应遵循的工作程序、逻辑步骤和基本方法， 它是系统工程思考问题和处理问题的一般方法和总体框架。
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3.1 概述
所谓方法论，就一般意义来说就是解决问题的辩证程序的 总体。通过这样的程序把问题可利用的技术联系起来，求得问 题的解决。
（8）20世纪80年代末与90年代初，在东方出现了三个重要的 系统方法论，即钱学森教授等提出的从定性到定量综合集成的 方法论、日本堪木义一教授提出的西诺雅卡系统方法论和顾基 发教授等提出的物理—事理—人理方法论。
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3.1 概述
系统工程方法论的特点是： （1）研究方法强调整体性 （2）技术应用强调综合性 （3）管理决策强调科学性
1.规划阶段
根据系统的总体方针和发展战略制定规划。
2.设计阶段
从社会、经济、技术等可行性方面进行综合分析，提出具体 的设计方案。
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3.2.1 时间维（粗结构） • 3．研制阶段
以计划为行动指南，把人、财、物组成一个有机整体，使各 环节、各部门围绕总目标，实现系统的研制方案，并随之做 出生产计划。
• 4．生产阶段
生产或者研制、开发出系统的零部件（硬、软件）及整个系 统。
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3.2 霍尔方法论
3.2.1 时间维（粗结构）
5．运行阶段
把系统安装好，完成系统的运行计划，使系统按预定目标 运行服务。
6．更新阶段
完成系统评价，在现有系统运行基础上，改进和更新系统 ，使系统更有效地工作，同时为系统进入下一个研制周期准 备条件。
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其他系统 思想④（b）
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3.3 软系统方法论
3.3.3 软系统方法论的应用 1．问题情景描述
明确问题情景的结构变量、过程变量以及两者间的关系而不是 定义问题本身。
2．相关问题的根定义
确切定义相关系统是什么而不是做什么
3．建立概念模型
根据根定义建立相关的概念模型
4．概念模型与现实系统的比较
目的是要发现两者之间的不同及其原因，以便改进。
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3.3 软系统方法论
3.3.3 软系统方法论的应用 5．系统更新
确定可能的变革。 把决定付诸行动以改善问题的情景。
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第3章 系统工程方法论
3.1 概述 3.2 霍尔方法论 3.3 软系统方法论 3.4 综合集成方法论 3.5 物理-事理-人理方法论
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3.3 软系统方法论
3.3.1 软系统方法论的提出
切克兰德认为霍尔的系统工程方法论称为硬系统思想或 硬系统方法论（Hard System Thinking/Hard System Methodology, HST/HSM），他自己提出一种软系统思想或 称软系统方法论（Soft System Thinking/Soft System Methodology, SST/SSM）。
东方系统方法论 （20世纪90年代）
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3.1 概述 3.2 霍尔方法论 3.3 软系统方法论 3.4 综合集成方法论 3.5 物理-事理-人理方法论
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3.2 霍尔方法论
在操作层次上的系统工程方法论中出现最早，影响最大的是 1968年美国贝尔电话公司工程师霍尔提出的系统工程三维结 构模型，简称为霍尔方法论，其三维是时间维、逻辑维和专业 维（或知识维）。
他对“问题”作了区分，问题具有时间性、空间性、层 次性。
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3.3 软系统方法论
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3.3 软系统方法论
3.3.2 硬系统方法论的局限性
硬系统方法论的局限性如下： （1）没有为目标定义提供有效的方法，对于大多数系统管 理问题而言，目标定义本身就是需要解决的首要问题； （2）没有考虑系统中人的主观因素 （3）只有建立数学模型才能科学地解决问题，对于复杂的 社会系统来说，通过模型求解得到的方案往往并不能解决实 际问题。 （4）更多关注定量分析方法
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本章主要内容
3.1 概述 3.2 霍尔方法论 3.3 软系统方法论 3.4 综合集成方法论 3.5 物理-事理-人理方法论
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第3章 系统工程方法论
系统工程的方法论（Methodology of Systems Engineering） 系统工程研究中的一套程序化的基本工作方法， 为了达到预期目标，运用系统工程的思想方法和最优化技术， 来解决问题的工作程序和步骤。
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3.2 霍尔Байду номын сангаас法论
运用系统工程知识，把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 。
霍尔管理矩阵
逻辑维 时间维
明选系
付
确 择 统 系统 方案 做出 诸
问 目 综 分析 优化 决策 实
题标合
施
规划阶段 方案阶段 研制阶段 生产阶段 运行阶段 更新阶段
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3.2 霍尔方法论
3.2.2 逻辑维（细结构）
明确问题
系统设计
逻辑步骤示意图
系统综合 系统分析
系统评价
决策
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3.2 霍尔方法论
3.2.3 专业维（知识维）
专业维是指在完成上述各阶段、各步骤所需要的各种专 业知识和管理知识， 包括自然科学、工程技术、经济学、法律、管理科学、环境科 学、计算机技术等方面。
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3.1 概述 3.2 霍尔方法论 3.3 软系统方法论 3.4 综合集成方法论 3.5 物理-事理-人理方法论
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3.1 概述
（4）20世纪50年代，美国麻省理工学院的福雷斯特教授融控 制理论、控制论、系统论、信息论、计算机模拟技术、管理科 学及决策论等学科的知识为一体，提出了系统动力学。
（5）英国学者切克兰德在1981年提出了软系统方法论，之后 又相继出现了一些软的系统方法论，如定性系统动力学、社会 技术系统设计、管理控制论、组织控制论、战略假设表面化和 验证、战略选择发展与分析、对话式计划、生存系统设计、社 会选择、关键系统思考和关键系统干预法等。
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3.3 软系统方法论
3.3.3 软系统方法论的应用
软系统方法论 的主要思路和 工作步骤如图 所示
劣结构 问题情景①
问题情景 描述②
实施可行 改革方案
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②和④ 比较 ⑤
相关系统 的根定义
③
概念模型 ④
可行的 改革方案
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形成系统 概念④（a）
3.4 综合集成方法论
3.4.2 综合集成方法的主要观点 1．定性综合集成
由不同学科、不同领域专家组成专家体系 进行多学科交叉研究，提出经验性假设、形成定性判断。
2．定性定量相结合综合集成
建立数据和信息体系、指标体系、模型体系，通过系统仿真 和实验，对经验性假设的正确与否给出定量描述，增加了新的 信息，这个过程可能反复多次
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北京物资学院信息学院
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3.4 综合集成方法论
3.4.1 综合集成方法论的提出
理论基础是思维科学 方法基础是系统科学和数学科学， 技术基础是以计算机为主的现代信息技术， 实践基础是系统工程的应用， 哲学基础是辩证唯物主义的实践论和认识认。
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