第3章：典型系统工程方法论
系统工程的一般原理
X={xi∈X|i=1，2，……，n，n≥2} 其中： X——集合；
xi——集合的组成要素或组合单元。
2. 相关性
系统的各组成元素之间相互联系，相互制约，存在着信息和物质的交换关 系。如钢筋车间与搅拌车间及预制车间存在着供求关系，钢筋车间与生产调度科 存在着信息交换关系等等。若以记号R来表示这种联系，则有
战后，跨学科研究小组的工作方式及运筹学被转而运用于经济建 设和国防建设之中。伴随着电子计算机技术的发展，系统工程的研究逐 步变得成熟起来。1957年，美国学者歌德（H.Good）和麦克霍尔 （R.Z.Machol）合著的系统工程学公开出版，这是关于系统工程的第一 本正式著作。历时11年的Apollo登月计划的实现，使系统工程的名声陡 然大增。从此，系统工程进入了广泛应用和深入发展的阶段。
xi =R(xj)， xi ∈X ， xj∈X ， xi ≠ xj 而以S来表示系统，则有
S ={X|R}
3. 目的性
人造系统均有其目的性。系统的目的往往不止一个，它们一起构成了系统 的整体目的。例如对于预制构件厂来说，其运行的目的不但要实现产品的规格、 质量、数量指标以满足社会的需要，而且也有利润、成本等考核指标。这些指标 从各个不同的侧面描述了企业的社会经济效益。如果以记号G表示系统的总目标， g(xi)表示分系统或元素xi的子目标，则
此外，一般的工程技术学多以技术上的合理性作为考核效益的指标， 例如结构、性能、效率等。而系统工程则从整体的角度出发，综合考虑 系统的功能、规划、组织、协调、效果等经济技术和社会效益问题，追 求系统整体的最优化。
另一方面，从应用科学的观点来看，系统工程仍 然属于工程技术学的范畴。如果把系统工程应用于 某一具体的物质对象，则可称为某一专业系统工程， 例如工程系统工程、农业系统工程、环境系统工程、 社会系统工程、能源系统工程等。因此，系统工程 又是在工程体系中占有极其重要地位的一个学科， 它是开发、设计、制造、应用各种系统时必不可少 的基本的工程技术。
【精选】系统工程方法论
– 改善交通环境 – 杜绝安全隐患 – 改善空气质量 – 提升城市形象
• 可能的解决方案有哪些？
– 取缔，不安置
• 政策性补贴X年 • 收购
– 取缔，安置
• 其它工作岗位 • 出租公司
• 提供再就业培训
• 谁能采取解决问题的行动？（城管、交通、 公安）
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系统分析方法论 ——谋划备选方案 第三章 ■ 方案确定之一：形态结构分析法： 如：
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系统分析方法论 ——建模和预计后果 第三章
解决的中心问题 • 预计哪些后果？ • 其中，哪一项最重要？ • 后果的作用时期考虑多久？
模型：客观世界本质特性的抽象 表述。
• 由分析问题的主要因素所构成 • 集中表明有关因素之间的关系
• 鲁棒性（强壮性）：在受到干扰的情况下，继续维持正常后果的程度 • 适应性（弹性）：目标经过修正甚至变动的情况下，原方案仍能适用 • 可靠性：系统在任何时候正常工作的可能性（如飞行器在各种复杂的
天气环境下保持正常飞行） • 可操作性：方案实施的可能性
当然在寻求方案的过程中过分追求其完美性 往往会增加解决问题的难度，我们寻求的是 能解决问题的方案，他们不一定要非常完美， 只要这些方案可行，能解决问题，易于管理 就可以了。
第3章 系统工程方法论
以兰德公司为代表的系统分析方法 论
以HALL为代表的硬系统工程方法 论
以Checkland为代表的软系统工程 1
系统分析方法论
问题的 构成
引进新的 可行方案
重新考虑 新目标
目标的 确定
资料的 收集
检查各 项假定 与资料
综合 评价
系统工程理论与方法
系统工程理论与方法第1章管理系统概述第2章管理系统工程方法论第3章管理系统分析第4章管理系统模型第5章建设系统工程中的模型方法1.线形规划模型2.特殊线形规划模型3.整数规划模型4.动态规划模型第1章管理系统概述1.1 系统概念无论是自然界，还是人类社会，可以说任何事物部是以系统的形式存在的。
这种存在的方式决定了我们要树立把所要研究的问题或对象都可以看成是一个系统的观念。
从人们认识客观事物或改造客观事物的过程来看，通常用综合分析的思维方式看待事物，根据事物中内在的、本质的、必然的联系，从整体的角度进行分析和研究，这类事物就被看作为一个系统。
（1）系统的定义系统是由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合的具有特定功能的有机整体。
这个定义，指出了作为系统的三个基本特征。
第一，系统是由若干要素组成的：第二，这些要素相互作用、相互依赖；第三，由于要素间的相互作用，使系统作为一个整体具有特定的功能。
在物质世界中，一个系统中的任何部分都可以被看作一个子系统，而每一个系统又可以成为一个更大规模系统中的一个部分。
（2）系统的要素要素是组成系统的基本部分。
凡是系统里不可再进行分解的部分就称为其要素。
一个“部分”能称为系统的要素，它必须具有下列的特性：①每个要素应具有自身特定的功能；②每个要素的性质和行为影响着所构成系统的性质和行为；③每个要素对所构成系统的影响（使系统的性质或行为发生的变化），依赖于系统中其他要素的性质和行为；④不存在独立的要素，即系统不可能分成独立的要素。
（3）系统的特性①整体性系统是由两个或两个以上的可以相互区别的要素，按照作为系统整体所应具有的综合整体性而构成的。
系统具有集合性，它是为达到系统基本功能要求所必须具有的组成要素的集合。
构成系统的各要素虽然具有不同性能，但它们是根据逻辑统一性的要求而构成的整体。
系统不是各个要素简单的集合，否则它就不会形成整体的特定的功能。
因此，即使每个要素并不都很完善，但它们可以进行综合和统一，成为具有良好功能的系统。
系统工程(完整版)
② 逻辑维
e) 系统方案的优化与选择：用数学规划等定量的 优化方法去判别各种方案的优劣，以进行方案选 择。
f) 决策：以指标体系为评价准则，在考虑决策者 的偏好等基础上，选择最优方案。 g) 实施计划：按决策结果制定实施方案和计划。
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③ 知识维
知识维是指各工作步骤所需的各门 专业知识，由于系统工程是个综合 性的交叉学科，在上述各阶段中， 执行任何一步都会涉及多种专业技 术，如社会科学、工程技术、法律、 商业、医药、艺术等等。
社会经济系统、经营管理系统、军 事指挥系统等等。
系统工程在自然科学与社会科学之间架设了一 座沟通的桥梁。
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2.系统工程的理论基础
• 从系统工程的定义可以看出，系统工程
是一门跨学科的边缘性交叉学科，它包括
自然、社会及工程设计分析等方面的知识，
它是由一般系统论、经济控制论、运筹学
等学科相互渗透、交叉发展而形成的。
第一章 系统与系统工程
一、系统工程的应用举例 二、系统 三、系统工程 四、系统工程方法论
1
一、 系统工程的应用举例
三峡水利工程
• 是我国建国以来最大的工程项目，它的论证、 组织、实施与管理可以说就是一个庞大的系统 工程问题，这项工程涉及到了国家及地方的众 多部门，如水利、电力、能源、文物、生态、 移民等等，涉及到几个省的上百个县市，同时 实施过程要由众多单位共同努力，时间横跨将 近20年。
（1）问题 （2）目的及目标 （3）方案 （4）模型 （5）评价 （6）决策者
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系统工程方法论
弄清问题
|
目标选择
|
系
拟定方案
|
建立模型
|
第三章 系统工程方法论
7. 结论：SA得到的结果，具体形式有报告、建议或意见等。
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S5.NUDT
二、系统分析的要素
七个要素组成的SA要素结构图
目标 A2 A1 A3 A4 A5 A2 模型 A4 效果
（＋）
A5
准则
费用
（－）
A1 A3
结论
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S5.NUDT
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：
• 确定原则：
长远性 总体性 可行性 单义性 具体性 标准性 一致性 有序性
• 如：改善整个地区的医疗保健 改善公共交通安全状况
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S5.NUDT
• 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。
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
结构模型：描述系统结构 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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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
系统工程(完整版PPT课件)
至今还没
有统一定
义
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系统工程的定义
(3)日本学者三浦武雄指出：“系统工程与其它工程学不同之处在 于它是跨越许多学科的科学，而且是填补这些学科边界空白的边 缘科学。因为系统工程的目的是研究系统，而系统不仅涉及到工 程学的领域，还涉及到社会、经济和政治等领域，为了圆满解决 这些交叉领域的问题，除了需要某些纵向的专门技术以外，还要 有一种技术从横向把它们组织起来，这种横向技术就是系统工程 ，也就是研究系统所需的思想、技术和理论等体系化的总称。”
6
系统概念的形成
15世纪下半叶以后： “只见树木” 具体化
19世纪： “先见森林，后见树木”
辨证唯物主义： 世界是由无数相互关联、
相互依赖、相互制约和
科学系统思 想的实质
相互作用的过程所形成 的统一整体。
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系统的概念
系统是由两个以上有机联系、相互作用的 要素所组成，具有特定功能、结构和环境 的整体。
➢ 一台机器、一个部门、一项计划、一个研究项 目、一种组织、一套制度都可以看成一个系统;
➢ 系统的存在具有普遍性;
➢ 系统的概念是相对的而不是绝对的，它没有绝 对规模的界限。
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2.系统的特性
1）集合性。系统是由两个以上的可以相互区别的要素所组成。
2）相关性。组成系统的各要素之间具有相互联系、相互作用 、相互依赖的特定关系。某—要素若发生变化则会影响其他 要素的状态变化。
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第一章 系统与系统工程
一、系统工程的应用举例 二、系统 三、系统工程 四、系统工程方法论
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二、 系统
1.系统的概念
系统概念的形成
只见森林
➢公元前古希腊对“宇宙大系统”的认识；
➢我国西周时期的“阴阳二气”及金、木、 水、火、土“五行”；
第三章系统工程方法论
第三章系统工程方法论系统工程方法论是一种科学的方法论体系，旨在理解和解决复杂系统的设计、开发和运营过程中的问题。
系统工程方法论的核心理念是将复杂系统划分为不同的组成部分，并从整体的角度考虑系统的设计和运营。
系统工程方法论有许多不同的阶段和步骤，以下是其中的一些重要内容：首先，系统工程方法论要求对系统进行全面的分析和理解。
这包括对系统目标、需求、功能、性能和约束条件的明确和详细的定义。
通过这一步骤，系统工程师能够清楚地了解系统应该做什么，以及它需要满足哪些要求。
其次，系统工程方法论强调对系统进行综合设计。
在这一阶段，系统工程师需要将各个组成部分和子系统组合在一起，以满足系统的整体功能和性能要求。
这需要对不同组成部分的协调和集成，以确保整个系统能够正常运行。
然后，系统工程方法论要求对系统进行详细的设计和开发。
这包括对系统的各个方面进行具体的规划和实施，包括系统架构的设计、软件和硬件的开发、系统测试和验证等。
通过这一步骤，系统工程师能够确保系统能够按照预期的方式工作并满足用户的需求。
最后，系统工程方法论要求对系统进行有效的运营和维护。
这包括对系统的监控和故障排除，以确保系统能够持续地运行和提供所需的功能和性能。
此外，系统工程师还需要对系统进行定期的更新和升级，以适应不断变化的需求和技术。
系统工程方法论的主要目标是提高系统的质量和可靠性，降低系统的成本和风险。
通过将系统分解为不同的组成部分，并从整体的角度进行设计和开发，系统工程方法论可以帮助系统工程师更好地理解和解决系统的复杂性问题。
此外，系统工程方法论还可以提供一种结构化的方法来管理项目和资源，以确保项目的顺利进行和成功交付。
总之，系统工程方法论是一种重要的工程方法论，可以帮助系统工程师理解和解决复杂系统的设计、开发和运营问题。
通过全面的分析和理解、综合的设计、详细的开发和有效的运营，系统工程方法论可以提高系统的质量和可靠性，降低系统的成本和风险。
系统工程方法论的应用可以帮助组织和团队更好地管理和实施复杂系统项目，从而提高项目的成功率和效率。
系统工程方法论的基本原理与应用：分享系统工程方法论的基本原理、流程和应用实践
系统工程方法论的基本原理与应用：分享系统工程方法论的基本原理、流程和应用实践引言系统工程是一个跨学科的领域，旨在通过系统思维和工程技术，解决复杂问题和构建高效可靠的系统。
系统工程方法论是系统工程实践的指导原则和方法体系。
本文将介绍系统工程方法论的基本原理、流程和应用实践，帮助读者了解系统工程的核心思想与方法。
什么是系统工程方法论？系统工程方法论是一种综合的方法体系，用于解决和管理复杂问题。
它综合了多个学科领域的理论和方法，并通过系统思维的方式，整合和优化各种资源和过程，以实现系统设计、开发和运营的目标。
系统工程方法论的核心原理是整体优化和综合创新，其目的是提高系统的性能、可靠性和可维护性。
系统工程方法论的基本原理1. 系统思维系统思维是系统工程方法论的基本思维方式和方法论，它强调将问题看作一个整体，而不是独立的部分。
通过系统思维，可以识别和理解系统的复杂性、关联性和动态性，以便有效地分析和解决问题。
2. 综合优化综合优化是系统工程方法论的核心原则之一。
它强调通过整合不同的资源和过程，寻求最优的解决方案。
综合优化需要考虑多个因素和目标，并通过权衡和协调，找到一个平衡的解决方案。
3. 风险管理风险管理是系统工程方法论的重要组成部分。
在系统工程中，风险是不可避免的，因为系统设计和开发涉及到多个不确定性因素。
通过风险管理，可以识别、评估和控制潜在的风险，并采取适当的措施来降低风险对系统的影响。
4. 阶段性开发阶段性开发是系统工程方法论的一项重要原则。
它将系统开发过程分为多个阶段，每个阶段都有明确的目标和交付成果。
通过阶段性开发，可以逐步完善系统，并及时发现和纠正问题，以确保系统的质量和性能。
系统工程方法论的流程系统工程方法论的实践过程可以分为以下几个关键步骤：1. 需求分析需求分析是系统工程的起点。
在这个阶段，系统工程师需要与用户和利益相关者合作，收集和整理系统的需求和期望。
通过需求分析，可以确立系统的功能、性能和约束条件，为后续的系统设计和开发做好准备。
系统工程教案--中国矿大第三章
系统⼯程教案--中国矿⼤第三章第三章系统⼯程⽅法论第⼀节系统⼯程基本⼯作过程⼀、霍尔三维结构A ·D ·霍尔(A ·D ·Hall)三维结构是由美国学者A ·D ·霍尔等⼈在⼤量⼯程实践基础上，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，具体如图3—1所⽰。
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。
1、时间维时间维表⽰系统⼯程的⼯作阶段或进程。
系统⼯程⼯作从规划到更新的整个逻辑维时间维划述计题图3—1 霍尔三维结构⽰意图过程或寿命周期可分为以下七个阶段：(1)规划阶段。
根据总体⽅针和发展战略制订规划。
(2)计划阶段。
根据规划提出具体计划⽅案。
(3)分析或研制阶段。
实现系统的研制⽅案，分析、制定出较为详细⽽具体的⽣产计划。
(4)运筹或⽣产阶段。
运筹各类资源及⽣产系统所需要的全部“零部件”，并提出详细⽽具体的实施和“安装”计划。
(5)系统实施或“安装”阶段。
把系统“安装”好，制定出具体的运⾏计划。
(6)运⾏阶段。
系统投⼊运⾏，为预期⽤途服务。
(7)更新阶段。
改进或取消旧系统，建⽴新系统。
其中规划、计划与研制阶段共同构成系统的开发阶段。
2、逻辑维逻辑维是指系统⼯程每阶段⼯作所应遵从的逻辑顺序和⼯作步骤，⼀般分为以下七步：(1)明确问题。
同提出任务的单位对话，明确所要解决的问题及其确切要求，全⾯收集和了解有关问题历史、现状和发展趋势的资料。
(2)确定⽬标并据此设计评价指标体系。
确定任务所要达到的⽬标或各⽬标分量，拟定评价标准。
在此基础上，⽤系统评价等⽅法建⽴评价指标体系，设计评价算法。
(3)系统综合。
设计能完成预定任务的系统结构，拟定政策、活动、控制⽅案和整个系统的可⾏⽅案。
(4)模型化。
针对系统的具体结构和⽅案类型建⽴分析模型，并初步分析系统各种⽅案的性能、特点、对预定任务能实现的程度以及在⽬标和评价指标体系下的优劣次序。
系统工程方法论
a21 a22 a23 a24 a25 a26 a27
3、研制阶段
a31 a32 a33 a34 a35 a36 a37
4、生产阶段
a41 a42 a43 a44 a45 a46 a47
5、运行阶段代表一项a5具1 体a得52管理a5活3 动a54 a55 a56 a57
6、更新阶段
a61 a62 a63 a64 a65 a66 a67
11
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交
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第二节 综合集成工程
综合集成( Meta-Synthesis )工程就是 从整体上考虑并解决复杂问题得方法论。钱 学森等人在研究解决开放得复杂巨系统问题 时,提出了“从定性到定量综合集成方法”,这 就是系统工程思想得新发展。其实质就是将 专家群体、数据和各种信息与计算机仿真有 机地结合,把各种学科得理论和人得经验与知 识结合起来,发挥整体优势。
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第二节 综合集成工程
“工程技术层次”上得综合集成得基本步骤和要点:
(1)针对提出得实际问题,充分收集有关信息资料,调用有关方面得 统计数据,为研究工作做基础性准备; (2)请各方面有关专家对系统进行分析研究,明确问题得症结所在, 对系统做定性判断,确定系统建模思想; (3)以经验假设为前提,对系统进行定量表示,建立数学模型; (4)把与数学模型有关得数据、信息输入计算机,对系统做仿真模 拟试验,获得系统得定量数据资料; (5)组织专家群体对仿真结果进行分析评价、检验; (6)依据专家们得新见解、新判断,对系统模型做出修改,然后再仿 真,再分析评价,如此反复循环,直到结果符合实际系统得理论描述 。
规划阶段 方案阶段 研制阶段 生产阶段
运行阶段
更新阶段
第3章系统工程方法论
软系统方法论思路与工作步骤图
劣结构 问题情景 ① 实施可行 改革方案 ⑦ 可行的 改革方案 ⑥
问题情景 描述②
②和④ 比较 ⑤
相关系统 的根定义 ③
概念模型 ④
形成系统概念④（a）
其他系统 思想④（b）
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3.4 综合集成方法论
综合集成法是以钱学森院士为代表的中国学 者的创造与贡献。综合集成研讨厅体系是综合 集成法的具体运用。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。20世纪80年代中期，在钱学 森院士指导下，系统学讨论班进行了方法论的 探讨，考察了各类复杂巨系统研究的新进展， 特别是社会系统、地理系统、人体系统和军事 系统四大类。
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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，对所研究的复杂巨系 统和复杂性问题，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。 （3）从定性到定量综合集成 由专家体系对系统仿真和实验的结果进行综合集成，通过人－机 结合、反复对比、逐次逼近，直到专家们认为定量结果是可信的，也 就完成了从定性到定量综合集成。 从定性综合集成提出经验性判断，到人－机结合的定性定量相结 合综合集成得到定量描述，再到从定性到定量综合集成获得科学结论， 这就实现了从经验性的定性认识上升到科学的定量认识。
2
系统思想、方法论、方法与技术关系图
影响
系统思想 指导
方法论 规范
方法 推动
技术应用
2_系统工程方法论
2. 系统分析的要素
（1）问题：一方面代表研究对象，一方面代表现实系统与 目标系统的偏差；
（2）目的及目标：目的是对系统的总体要求，目标是系统
目的的具体化； （3）方案：达到目的或目标的途径； （4）模型：研究与解决问题的基本框架，可帮助认识系统、 模拟系统、优化系统、改造系统等。
（5）评价：评定不同方案对系统目的的达到程度；
气。
方案四最佳！
好的方案源于正确的、创新的思维方法！
创新方案的产生技术：
1、提问法（检核表法）
2、头脑风暴法 3、德尔菲法
4、群体决策支持系统
……
联合利华引进了一条香皂包装生产线，结果发现这条生产线有个
缺陷：常常会有盒子里没装入香皂。总不能把空盒子卖给顾客啊，
他们只得聘请一个自动化专业博士后设计一个方案来分拣空的香皂 盒。博士后拉起了一个十几人的科研攻关小组，很快找到了解决问 题的方案：？？？
二、霍尔管理矩阵
运用SE知识，把三维结构中的七个时间阶段和七个 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） 明 确 问 题 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
a11 a12 a13 a14 a15 a16 a17 a21 a22 a23 a24 a25 a26 a27 a31 a32 a33 a34 a35 a36 a37 a41 a42 a43 a44 a45 a46 a47 a51 a52 a53 a54 a55 a56 a57
规划阶段 设计阶段 分析阶段 运筹阶段 实施阶段 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 遵循的一般程序步骤。
第三章 系统工程方法论
数学模型的方法
确定预测内容 准备数据资料 确定预测方法,建立数学模型 确定预测方法,
–定性预测法 –时间序列预测法 –因果关系预测法
计算预测值,分析预测误差 计算预测值,
(4)建模和预计后果
每种方案实施后都相应有一系列后果,因 此本阶段的首要工作便是确定应该预计哪 些后果?其中哪些最重要?选定后果项目 后,便可着手建立一个或多个模型预计行 动和后果指标之间的关系. 系统分析的主要模型有图形模型,分析模 型,仿真模型,博弈模型和判断模型
调查学习的基本步骤
不良结构系统现状的表述; 弄清,改善与现状有关的各种因素及其 相互关系; 建立概念模型(结构或语言描述); 改善概念模型; 将模型与问题的表述作比较; 找出可行而满意的途径和方案; 采取行动改善实际问题. 该方法的核心不是寻求最优化,而是调查 比较,从中寻找改善现存系统的途径.
一,系统工程与传统方法的区别
从前面对系统工程的介绍可以看出,系统工程实 质上是方法论的科学,它的目标是通过什么样的 方法可使系统达到最优,而方法论是把设想付诸 实现的过程.对于传统方法,它解决问题的目标 往往是单一的,比如设计一个产品或只强调成本 低或只强调性能高,而系统工程对目标的考虑需 要从系统运行的全过程即时间方面以及在每个阶 段中处理问题的特殊思维过程即逻辑方面,并综 合运用各种专业知识即知识方面来综合考虑.
(一)霍尔(Hall)系统工程方法论 1962年贝尔公司工程师Hall总结公司开展 SE经验,写成《系统工程方法论》一书. 所谓方法论,就是把设想变为实体的具体 过程与步骤.
Hall三维结构分析
知识维
逻辑维 时间维
Hall的SE方法论:是"三维结构方法体系" 即把系统工程活动从时间上分成前后衔接 的"几个阶段";从逻辑上把每个阶段分 成几个环环紧扣的几个步骤;同时也要考 虑完成上面所说的这些阶段和步骤所需要 的各种专业和技术素养.主要靠广泛吸引 各类专业人员参加到SE活动来实现,或者 把他们的知识和建议储存到计算机中随时 备用.
《系统工程方法论》PPT课件
§3.1 处理复杂系统问题的基本观点 §3.2 系统论方法 §3.3 霍尔的系统工程方法论 §3.4 切克兰德的系统工程方法论 §3.5 物理-事理-人理方法论 §3.6 螺旋式推进原则 §3.7 系统工程的构思原则 §3.8 综合集成工程方法论
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1
§3.1处理复杂系统问题的基本观点
把系统与环境看成一个整体，从更高的角度来分析系统 与环境的关系，在策划系统最优时，必须考虑环境的制 约作用，必须使环境受益，在万不得已的情况下，力图 使环境所受损失最小，决不允许环境受到不能接受的损 失。
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3
综合观点
由于系统内部要素之间存在着相互依存、相互 制约的关系，当人们对系统某些问题进行决策 时，尤其是遇到多目标、多因素、纵行交错、 千变万化的系统时，应对目标、因素进行综合 分析或评价，分清主次，对目标、因素进行综 合。切忌只凭一时、一事、一地、一人进行决 策。作好系统内各要素之间的协调工作，实现 全系统的综合平衡
系统工程师对复杂系统问题进行研究，首 先要有正确的指导思想，有辨证唯物主义 的思想，矛盾论、实践5个观点是处理复 杂系统问题的基本观点：
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2
整体观点
把系统内部所有要素看成一个整体，在策划最优时，子 系统最优与系统最优发生矛盾时，子系统要服从整个系 统，这就是人们常说的：“局部服从整体，地方服从中 央，个人服从集体”。反之，整个系统要对所有的子系 统之间的关系进行协调，充分发挥各子系统的能动作用
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9
还原论与整体论相结合
整体论(holism)强调整体地把握对象。还原论 (reductionism)主张把整体分解为部分去研究 。 古代的整体论是朴素的、直观的，没有把对整体 的把握建立在对部分的精细了解之上。还原论相 信客观世界是既定的，存在一个由所谓“宇宙之 砖”构成的基本层次，只要把研究对象还原到那 个层次，搞清楚最小组分即“宇宙之砖”的性质，
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3.2. 切克兰德模式
英国学者切克兰德把OR、SE、SA和SD所使 用的方法论叫硬系统方法论，并在1981年自 己提出一种软系统方法(SSM)——“调查学习” 法。
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切克兰德的调查学习法用概念模型代替数学模型， 使思路更为开阔；用可行满意解代替最优解是价值 观方面的重要变化。 良结构系统：指偏重工程问题、机理明显的物理型 的硬系统 不良结构系统：指偏重社会问题、机理尚不清楚的 心理和事理型的软系统 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，是有很明显的反馈调节思想。
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2、选择目标：提出目标，制定准则(标准) 选择目标过程一般使用价值体系方法： 效用理论 费用—效益分析：经济系统 风险估计 价值工程 3、系统综合：方案策略，对每种方案进行说 明 4、系统分析：系统地比较分析各方案→建模 →计算或仿真
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系统分析主要内容： 系统变量的选择：状态变量、决策变量(内生、外生) 建模和仿真：GPSS（General-purpose Systems Simulator ）、 SD 可靠性工程
14
表3.1 霍尔管理矩阵 1 2 3 4 逻辑维(步骤) 明 确 时间维(阶段) 问 题 1规划阶段 a11 选 择 目 标 a12 系 统 综 合 a13 系 统 分 析 a14
5
方 案 优 化 a15
17
2设计阶段 3分析阶段 4运筹阶段 5实施阶段 6运行阶段
a77
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霍尔三维结构适用于以研制“硬件系统”为目标的 自然科学、工程技术等“硬科学”领域，故有人称 霍尔三维结构为“硬科学”的系统工程方法论。不 适用于以建立和管理“软系统”为目的的社会科学、 管理科学等科学领域。
问题： 如果你的老板对公司运行不是很满意，要你 提出提高运行效益的方案，你怎么做？
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2.综合集成研讨厅体系的框架与特点
由三部分组成：机器体系、专家体系和知识体系。
社会认识 知识体系 改造世界 结 果 专家体系 机器体系 社会实践 客观世界 命 题 认识世界
图3.3 研讨厅框图
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分析
高层次研讨厅 分析
作战训练中心演习
低层次研讨厅
分布交互仿真次研讨厅
研制与试验
图3.4 研讨厅体系一例
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在综合集成研讨厅体系这个概念中，综合集 成是方法特征，研讨厅体系是组织形式。综合 集成方法指出了解决复杂开放巨系统和复杂性 问题的过程性以及过程的方向性和反复性。 综合集成研讨厅体系本身是个开放的、动态 的体系，也是个不断发展和进化的体系。
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3.总体设计部思想
应用综合集成方法(包括综合集成研讨厅体系)必须 有总体设计部这样的实体机构。“我们把处理开放的 复杂巨系统的方法定名为从定性到定量综合集成方法， 把应用这个方法的集体称为总体设计部。” 综合集成研讨厅是研究开放的复杂巨系统的方法论， 那么总体设计部是实现这个方法论所必须的体制和机 制。
霍尔三维结构
A.D.Hall 1969
知识维（K） 运筹学 控制论 社会科学 工程技术 ……
逻辑维（L） 规划阶段 设计阶段
系统工程活动 矩阵：T-L
摆 明 问 题 系 统 设 计
分析阶段
运筹阶段
实施阶段 运行阶段
时间维(T)
方 案 综 合
模 型 化
最 优 化
决 策
实 施 计 划
更新阶段
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(一) 时间维 表示系统从规划到更新，从开始→结束按时 间顺序排列的全过程，反映了系统的生命周 期循环过程。
第3章：典型系统工程方法论
3.1. 霍尔三维结构体系 3.2.切克兰德模式
3.3.综合集成工程方法学（综合集成研讨厅
体系） 3.4.系统分析原理及其应用 3.5. 物流系统优化分析 3.6 创新思维与方案创造技术
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问题： 如果给你一个具体的任务，你会怎么做？ 如：1、建设一个物流配送中心 2、新建一个连锁超市门店
假定某种现象或某种趋势将持续到未来的前 提下，对预测对象可能出现的情况或引起的 后果作出预测的方法。通常用来对预测对象 的未来发展作出种种设想或预计，是一种直 观的定性预测方法。
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交叉影响法
交叉影响法,也即交叉概率法，是美国于上世纪60年
代，在德尔菲法和主观概率法基础上发展起来的一 种新的预测方法。这种方法是主观估计每种新事物 在未来出现的概率，以及新事物之间相互影响的概 率，对事物发展前景进行预测的方法。
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3.1.霍尔三维结构体系
1969年，美国工程师霍尔认为系统工程整个
活动过程可以分为前后紧密衔接的7个阶段， 每个阶段应遵循一定的思维程序，需各种专 业知识和技能的支持。这构成了时间维、逻 辑维和知识维的“三维空间结构”，概括了 系统工程的一般过程。
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（一） SE基本工作过程——霍尔三维结构
了解系统的环境、目的、系统的各组成部分 及其联系等
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问题的设定：
直观经验方法：头脑风暴法 预测法：德尔菲法、情景分析法、交叉影响法、 时间序列法 结构模型法：解释结构模型法(ISM)、决策实验 室法、图论法 多变量统计方法：非结构、半结构问题，因子 分析、主成分分析法 其他：一般系统理论和模糊集理论等
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
8. 企 业 管 理 系 统更新和企业 经营环境改善
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3.3. 综合集成工程方法学（综合集成研 讨厅体系）
1.综合集成方法论的产生 80年代初，钱学森提出处理复杂行为系统的定 量方法学。 80年代末，钱学森提出处理开放的复杂巨系统 的方法论是“从定性到定量综合集成方法”。 1992年，钱学森提出从定性到定量综合集成研 讨厅体系 。
物流系统分析的基本思路与系统分析的思路类似，只是其分
析的对象做了限制，只针对物流系统。
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物流系统分析的适用范围
制定经济发展计划。 （规划理论，方案优化） 重大物流工程项目的组织管理。（网络分析理论，保质保量
如期完成） 厂址选择和建厂规划。（从技术上先进、经济上合理、建设 上可行几个方面，选择最佳建设方案。 新产品开发。（价值分析，确定该产品最适宜的性能、结构、 用料和价格） 资金成果管理。（预算控制，成本盈亏分析，采用经济合理 的措施或方案） 组织企业的生产布局和生产线。（对人员和各种生产设施进 行最佳的分配和安排） 编制生产作业计划。（投入产出分析法，库存控制等，实现 准时生产和均衡生产） 物流系统分析在解决上述问题时是非常有效的，一般而 论，越是重大而复杂的问题，运用物流系统分析，效果就越 明显。
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物流系统分析
将系统分析的方法运用于物流系统，即物流系统分析。
定义：物流系统分析即：
综合运用科学的分析方法和工具，对物流系统的目的、 功能、环境、费用和效益进行充分的调研、收集、比较、分 析和数据处理，建立若干替代方案和模型，对各种方案和模 型进行比较和分析，寻求使物流系统整体效益最佳和有限资 源配备最佳的方案，为决策者最后决策提供科学依据和信息。
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3.4.系统分析原理及其应用
1、系统分析概念 定义：系统分析（SA）是在对系统问题现状 及目标充分挖掘的基础上，运用建模及预测、 优化、仿真、评价等方法，对系统的有关方 面进行定性与定量相结合的分析，为决策者 选择满意的系统方案提供决策依据的分析研 究过程。 SA是SE的核心内容、分析过程和基本 方法。
（不知道什么是最优，而是要做到“更好”）
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问 题 现 状 说 明
弄 清 关 联 因 素
建 立 概 念 模 型
改 善 概 念 模 型
比 较
实 施
图3.2切克兰德的“调查学习”方法流程图
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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 问题 现状 说明 关联 要素 分析
1. 规划阶段：调研、明确目标 2. 设计阶段：初步确定系统结构及各部分联系 3. 分析阶段：如何实现方案，作生产计划 4. 运筹阶段：比较分析方案，对系统进行优化 5. 实施阶段：建造系统 6. 运行阶段：运行 7. 更新阶段：评价→改进和更新
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(二) 逻辑维 每个阶段内所要进行的工作内容和遵循的思 维程序。 1、明确问题：收集资料(考察、测量、调研、 需求分析、市场预测)
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系统分析中的逻辑
5W1H(What/Why/Who/Where/When/How)
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这套方法论是从整体上研究和解决复杂巨系统问题 的方法，采取人机结合以人为主的思维方法和研究方 式，对不同层次、不同领域的信息和知识进行综合集 成，达到对整体的定性定量认识。 按照我国传统说法，把一个复杂事物的各个方面综 合起来，达到对整体的认识，称之为“集大成”的智 慧，所以钱学森把这个方法称为“大成智慧工程”。
7更新阶段
a21 a31 a41 a51 a61 a71
a22 a32 a42 a52 a62
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a23 a33 a43 a53 a63
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a24 a34 a44 a54 a64
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a25 a35 a45 a55 a65
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a26 a36 a46 a56 a66
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a27 a37 a47 a57 a67
5.方案优化：选出待选方案集，交决策部门