系统工程的基本方法和方法论.ppt
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《系统工程方法论》课件
总结
课程总结
回顾本课程的主要内容和学习收获。
学习建议
提供一些建议，帮助学员更好地学习和应用系统工程方法论。
参考资料
书籍推荐
推荐一些与系统工程方法论相关的优秀书籍。
网站链接
提供一些有关系统工程方法论的优质网计方法来创建 系统的结构和模块。
系统架构模型
常用的系统架构模型和其应 用。
系统开发与实现
系统实施计划
制定系统实施计划，并确保 项目按计划顺利进行。
系统开发流程
系统开发中的各个阶段和关 键活动，以及合适的开发方 法。
软件开发方法
常用的软件开发方法，以及 其优缺点。
系统测试与维护
系统测试计划
制定系统测试计划，并确保 系统在交付前经过充分的测 试。
系统测试方法
使用各种测试方法来验证系 统的正确性和可靠性。
系统维护流程
系统交付后的维护和支持过 程，以确保系统的正常运行。
实践案例
实践案例1
介绍一个成功应用系统工程方法论的实际案例。
实践案例2
分享另一个成功应用系统工程方法论的实际案 例。
《系统工程方法论》PPT 课件
系统工程方法论PPT课件大纲
介绍
课程简介
学习系统工程的基本概念和原则，以及如何应用于实践中。
学习目标
掌握系统工程的关键概念和方法，提高工作和学习效率。
系统工程基础
系统工程概述
系统工程的定义、原理和应 用领域。
系统工程原则
系统工程的核心原则，以确 保项目的成功。
系统开发生命周期
系统开发过程中的各个阶段 和关键活动。
系统需求分析
需求定义
了解如何准确地定义系统的需求，确保开发过程中的需求符合实际需要。
系统工程 第2章 系统工程的基本方法和方法论
13
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。
20
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。
8
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
9
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。
系统工程的基础理论及方法论【共49张PPT】
六个阶段和七个步骤，并同时考虑到为完成这些阶段 某大学开展创办世界一流大学的研究，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。
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，从而使工作得到合理安排。
时间、空间、物质和能量乃至整个宇宙本身就是一个整体，必须作为一个整体来研究。
系统工程的基础理论及方法论
（优选）系统工程的基础理论及方法论
2.2 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。
（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” （3）现代的系统思想：“既见树木，又见森林”
2.2 还原论与整体论
钱学森提出将还原论方法和整体论方法结合起来，他
提出“从定性到定量综合集成方法”。
综合集成方法论的实质是把专家体系、数据和 信息体系以及计算机体系有机结合起来，构成一个 高度智能化的人、机结合，人、网结合的体系。运 用这个方法也需要系统分解，在系统分解后研究的 基础上，再综合集成到整体，实现“1+1﹥2”的飞 跃，达到从整体上研究和解决问题的目的。综合集 成方法既吸收了还原论方法和整体方法的长处，同 时也弥补了各自的局限性，既超越了还原论方法， 也发展了整体论方法。
和步骤的工作所需的各种专业管理知识。三维结构由 比如，物质是由分子组成的，分子是由原子组成的，原子又是由电子和原子核组成的，等等，研究微观粒子就可以推知整体的规律。
通常应根据系统方案对于系统目标满足的程度，对每一个被选方案进行综合评价，从中选出最优方案、次优方案、满意方案，分析者应递交多方案给决策者，以 便决策者做出正确的决策。
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，从而使工作得到合理安排。
时间、空间、物质和能量乃至整个宇宙本身就是一个整体，必须作为一个整体来研究。
系统工程的基础理论及方法论
（优选）系统工程的基础理论及方法论
2.2 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。
（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” （3）现代的系统思想：“既见树木，又见森林”
2.2 还原论与整体论
钱学森提出将还原论方法和整体论方法结合起来，他
提出“从定性到定量综合集成方法”。
综合集成方法论的实质是把专家体系、数据和 信息体系以及计算机体系有机结合起来，构成一个 高度智能化的人、机结合，人、网结合的体系。运 用这个方法也需要系统分解，在系统分解后研究的 基础上，再综合集成到整体，实现“1+1﹥2”的飞 跃，达到从整体上研究和解决问题的目的。综合集 成方法既吸收了还原论方法和整体方法的长处，同 时也弥补了各自的局限性，既超越了还原论方法， 也发展了整体论方法。
和步骤的工作所需的各种专业管理知识。三维结构由 比如，物质是由分子组成的，分子是由原子组成的，原子又是由电子和原子核组成的，等等，研究微观粒子就可以推知整体的规律。
通常应根据系统方案对于系统目标满足的程度，对每一个被选方案进行综合评价，从中选出最优方案、次优方案、满意方案，分析者应递交多方案给决策者，以 便决策者做出正确的决策。
系统工基程础理论及方法
国际标准与规范推广
推广国际通用的系统工程标准和规范，提高项目的国际化水平和互操作性。
THANKS.
系统工基程础理论及方 法
目录
• 系统工程概述 • 系统工程基础理论 • 系统工程方法与技术 • 系统工程实践应用 • 系统工程前沿研究 • 系统工程未来发展趋势
系统工程概述
01
系统工程定义与发展
系统工程的定义
系统工程是一种综合性的工程技术，它运用系统科学的原理和方法，对复杂系 统进行规划、设计、实施和运行，以实现系统的最优性能和总体效益。
运筹学的基本原理
包括最优化原理、对偶原理、灵敏度分析等，这些原理为优化问题的建模和求解提供了基本思路 和方法。
运筹学的应用领域
运筹学在物流、生产管理、金融工程等领域有着广泛的应用，为实现资源的优化配置和决策的科 学化提供了有力支持。
系统工程方法与技术
03
系统分析方法
01
02
03
结构化分析方法
通过自顶向下逐层分解的 方式，将复杂系统划分为 简单的组成部分，便于理 解和分析。
系统工程未来发展趋
06
势
跨学科融合与创新发展
学科交叉融合
系统工程将更多地与计算机科学、数 学、物理学、经济学等学科进行交叉 融合，形成新的理论和方法体系。
创新驱动发展
通过引入创新理念和方法，如设计思 维、敏捷开发等，推动系统工程的创 新发展，提高解决复杂问题的能力。
智能化、自动化、可视化趋势
01
物联网感知技术
通过传感器、RFID等技术对物理世界进行感知和数据采集，为系统工程提供实时、准确 的数据输入。
物联网通信技术
利用无线通信技术实现物联网设备间的信息交互和数据传输，支持系统工程中的远程监控 和控制。
推广国际通用的系统工程标准和规范，提高项目的国际化水平和互操作性。
THANKS.
系统工基程础理论及方 法
目录
• 系统工程概述 • 系统工程基础理论 • 系统工程方法与技术 • 系统工程实践应用 • 系统工程前沿研究 • 系统工程未来发展趋势
系统工程概述
01
系统工程定义与发展
系统工程的定义
系统工程是一种综合性的工程技术，它运用系统科学的原理和方法，对复杂系 统进行规划、设计、实施和运行，以实现系统的最优性能和总体效益。
运筹学的基本原理
包括最优化原理、对偶原理、灵敏度分析等，这些原理为优化问题的建模和求解提供了基本思路 和方法。
运筹学的应用领域
运筹学在物流、生产管理、金融工程等领域有着广泛的应用，为实现资源的优化配置和决策的科 学化提供了有力支持。
系统工程方法与技术
03
系统分析方法
01
02
03
结构化分析方法
通过自顶向下逐层分解的 方式，将复杂系统划分为 简单的组成部分，便于理 解和分析。
系统工程未来发展趋
06
势
跨学科融合与创新发展
学科交叉融合
系统工程将更多地与计算机科学、数 学、物理学、经济学等学科进行交叉 融合，形成新的理论和方法体系。
创新驱动发展
通过引入创新理念和方法，如设计思 维、敏捷开发等，推动系统工程的创 新发展，提高解决复杂问题的能力。
智能化、自动化、可视化趋势
01
物联网感知技术
通过传感器、RFID等技术对物理世界进行感知和数据采集，为系统工程提供实时、准确 的数据输入。
物联网通信技术
利用无线通信技术实现物联网设备间的信息交互和数据传输，支持系统工程中的远程监控 和控制。
系统工程方法论课件
定性分析一般是指难以定量或概念模糊的问题， 决策考通常根据直观经验及逻辑判断进行决策分 析。
指令性分析既包括一部分客观存在的环境条件， 19
时间价值观点
时间是人类最宝贵的财富, 它构成了人类生命的实 质成分。时间价值不仅表现在人的生命价值上, 还 表现在经济上, 也就是说, 对时间的关照程度是衡 量一个社会经济水平的重要标志。
扩展了传统的“工程”的含义, 给系统工程赋予了
新的“工程”研究内容和方法, 因此它又被称为
“工程的工程”。
9
区别2
工程对象不同 一般工程技术都是分别把各自特定领域内工程物
质对象作为研制对象和目标, 比较具体和确定。 而系统工程则是以“系统”为研究对象, 不仅把各
种工程技术的物质对象包括在内, 而且把社会系统、 经济系统、管理系统等非物质对象也包括在内。 这样, 系统工程的研究对象就表现为普遍联系、相 互影响, 规模和层次都极其复杂的综合工程。
18
决策科学化的观点
一般来说，一个正确的决策来源于三个方面的分 析，即定量分析、定性分析和指令性分析。
定量分析一般以采用一系列数学公式和计算方法， 并选定一定的度量标准为其最主要的特点。通常 的步骤是: 明确目标和准则，建立数学模型，编制 程序，计算分析，最后提供信息给决策者。定量 分析方法是科学决策方法的主要部分。
化的组织管理技术。 信息化 以信息技术为主要工具来治理系统的技术。 精确化 以引入数学为主要优势来治理系统的技术。
6
系统工程的特征（2/2）
专业化 由专业人员参与治理系统的技术。 集约化 系统工程是用集约方式治理系统的技术, 这是由传
统的粗放式管理走向集约化管理的崭新阶段。系 统工程的一切理论、方法和技术都是围绕“效益” 这个核心。实践证明, 集约化是产生高效率、高效 益的根本所在, 这也正是系统工程的优势所在。
指令性分析既包括一部分客观存在的环境条件， 19
时间价值观点
时间是人类最宝贵的财富, 它构成了人类生命的实 质成分。时间价值不仅表现在人的生命价值上, 还 表现在经济上, 也就是说, 对时间的关照程度是衡 量一个社会经济水平的重要标志。
扩展了传统的“工程”的含义, 给系统工程赋予了
新的“工程”研究内容和方法, 因此它又被称为
“工程的工程”。
9
区别2
工程对象不同 一般工程技术都是分别把各自特定领域内工程物
质对象作为研制对象和目标, 比较具体和确定。 而系统工程则是以“系统”为研究对象, 不仅把各
种工程技术的物质对象包括在内, 而且把社会系统、 经济系统、管理系统等非物质对象也包括在内。 这样, 系统工程的研究对象就表现为普遍联系、相 互影响, 规模和层次都极其复杂的综合工程。
18
决策科学化的观点
一般来说，一个正确的决策来源于三个方面的分 析，即定量分析、定性分析和指令性分析。
定量分析一般以采用一系列数学公式和计算方法， 并选定一定的度量标准为其最主要的特点。通常 的步骤是: 明确目标和准则，建立数学模型，编制 程序，计算分析，最后提供信息给决策者。定量 分析方法是科学决策方法的主要部分。
化的组织管理技术。 信息化 以信息技术为主要工具来治理系统的技术。 精确化 以引入数学为主要优势来治理系统的技术。
6
系统工程的特征（2/2）
专业化 由专业人员参与治理系统的技术。 集约化 系统工程是用集约方式治理系统的技术, 这是由传
统的粗放式管理走向集约化管理的崭新阶段。系 统工程的一切理论、方法和技术都是围绕“效益” 这个核心。实践证明, 集约化是产生高效率、高效 益的根本所在, 这也正是系统工程的优势所在。
1.系统工程的基础理论与方法论
i 1 i i 1 j 1 ij j 1
m
m
n
n
j
（2-5）
即意味着产量与销量持平 （或称为产销平衡） 该问题又称为运输规划问题。 。
2.1 系统最优化理论
上述两个例子表明， 线性规划模型由三个基本要素构成： 1） （ x 决策变量，如例 2-1 中的 和x ，例 2-2 中的 x , i 1, 2, m, j 1, 2, n 。决策 变量是问题中要确定的未知量， 决策者通过调控决策变量来选取 不同的方案、设计、措施以达到最优目的。 （2）目标函数，如例
第二章系统工程的基础理论与方法论
系统最优化理论 控制理论基础
信息论基础
系统工程方法论
第2.1节
系统最优化理论
系统工程是一门交叉学科，其最基础的理论涉
及系统最优化、系统控制与系统的信息处理三 个方面。
系统工程，其核心目标之一是使系统运行在最
优状态，因此，系统最优化技术是其最重要的 理论支撑。
2.1 系统最优化理论
解
n
x 首先， 在假设运输量为 的条件下其总的运费为 cij xij 。 i
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
x
j 1
ij
ai , i 1, 2, 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 i 1
x x
i 1 j 1 m
n
ai , i 1, 2, m b j , j 1, 2, n
ij
xij 0, i 1, 2, m, j 1, 2, n
(2-4)
将上述方程约束条件部分的第一式两边 i 求和，第二式两边对 j 求和，有：
m
m
n
n
j
（2-5）
即意味着产量与销量持平 （或称为产销平衡） 该问题又称为运输规划问题。 。
2.1 系统最优化理论
上述两个例子表明， 线性规划模型由三个基本要素构成： 1） （ x 决策变量，如例 2-1 中的 和x ，例 2-2 中的 x , i 1, 2, m, j 1, 2, n 。决策 变量是问题中要确定的未知量， 决策者通过调控决策变量来选取 不同的方案、设计、措施以达到最优目的。 （2）目标函数，如例
第二章系统工程的基础理论与方法论
系统最优化理论 控制理论基础
信息论基础
系统工程方法论
第2.1节
系统最优化理论
系统工程是一门交叉学科，其最基础的理论涉
及系统最优化、系统控制与系统的信息处理三 个方面。
系统工程，其核心目标之一是使系统运行在最
优状态，因此，系统最优化技术是其最重要的 理论支撑。
2.1 系统最优化理论
解
n
x 首先， 在假设运输量为 的条件下其总的运费为 cij xij 。 i
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
x
j 1
ij
ai , i 1, 2, 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 i 1
x x
i 1 j 1 m
n
ai , i 1, 2, m b j , j 1, 2, n
ij
xij 0, i 1, 2, m, j 1, 2, n
(2-4)
将上述方程约束条件部分的第一式两边 i 求和，第二式两边对 j 求和，有：
系统工程(完整版PPT课件)
至今还没
有统一定
义
13
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。
7
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。
8
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。
4
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
5
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”；
系统工程学课件
时 间 维
2.3.3软系统方法论
问题情景的识 别与表达 根底定义 建立概念模型 （对象系统概念化) 比较
寻找改善途径
方案选择
设计
实施
评估
图 2-2 切克兰德的“调查学习”方法论
切克兰德方法论的核心是“比较”
和“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。
定量模型
概念模型，定性与定量相结合的 方法
2.3.5从定性到定量的综合集成法
1. 充分听取各方面有经验专家的意见与建议。 2. 在充分听取专家意见的基础上，把这些思想综合起来，建立 模型。 3. 将实际数据分析、整理后，确定相关的参数，输入模型，进 行运算。 4. 将运算结果与结论请专家们进行评审，充分听取专家意见， 让专家们评论，并在此基础上进行修改。 5. 根据专家经验和结论，进一步修改模型，并仿真运算。 6. 将运算结果再次请专家们研究，通过与实际的情况对比分析， 修正模型，这样反复多次，直到专家们认为模型及其结论合 理可靠，最后确定模型，给出结论。
第2章 系统工程理论——2.1 系统工程的概念及特点
2.1.1系统工程的概念
用定性与定量相结合的系统思想和方法处理大 规模复杂系统问题，无论是系统的设计或建造，还 是系统的组织、经系统工程 是 组织 管理 系统 的规划 、 研究 、 设 计 、 制 造 、 试 验 和 使 用 的 科学方法 。是一种对所有系统具有
表2-3 霍尔方法论的管理矩阵
摆明问题 逻辑维(步骤) 时间维(阶段) 1 2 3 4 5 6 目标确定 提出方案 建立模型 评价决策 实施管理
规划阶段 1 设计阶段 2 研制阶段 3 生产阶段 4 运行阶段 5 更新阶段 6
2.3.3软系统方法论
问题情景的识 别与表达 根底定义 建立概念模型 （对象系统概念化) 比较
寻找改善途径
方案选择
设计
实施
评估
图 2-2 切克兰德的“调查学习”方法论
切克兰德方法论的核心是“比较”
和“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。
定量模型
概念模型，定性与定量相结合的 方法
2.3.5从定性到定量的综合集成法
1. 充分听取各方面有经验专家的意见与建议。 2. 在充分听取专家意见的基础上，把这些思想综合起来，建立 模型。 3. 将实际数据分析、整理后，确定相关的参数，输入模型，进 行运算。 4. 将运算结果与结论请专家们进行评审，充分听取专家意见， 让专家们评论，并在此基础上进行修改。 5. 根据专家经验和结论，进一步修改模型，并仿真运算。 6. 将运算结果再次请专家们研究，通过与实际的情况对比分析， 修正模型，这样反复多次，直到专家们认为模型及其结论合 理可靠，最后确定模型，给出结论。
第2章 系统工程理论——2.1 系统工程的概念及特点
2.1.1系统工程的概念
用定性与定量相结合的系统思想和方法处理大 规模复杂系统问题，无论是系统的设计或建造，还 是系统的组织、经系统工程 是 组织 管理 系统 的规划 、 研究 、 设 计 、 制 造 、 试 验 和 使 用 的 科学方法 。是一种对所有系统具有
表2-3 霍尔方法论的管理矩阵
摆明问题 逻辑维(步骤) 时间维(阶段) 1 2 3 4 5 6 目标确定 提出方案 建立模型 评价决策 实施管理
规划阶段 1 设计阶段 2 研制阶段 3 生产阶段 4 运行阶段 5 更新阶段 6
系统工程PPT课件
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2.2 霍尔“三维结构” 第二章 方法论
一、概述
1969年美国贝尔电话公司工程师 霍尔（A·D·Hall）提出了系统工程 三维结构，简称为霍尔模型。
基本思想：任何复杂问题都可以 归结为工程问题来研究，它强调 明确目标，其核心思想是优化， 应用定量的手段求得最优解。
.
7
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2.2 霍尔“三维结构” 第二章 方法论
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2.3 切克兰德的 第二章 系统工程方法论 “调查学习”法
一、概述
切克兰德1981年提出“调查学 习”模式。
基本思想：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，研究改善现存系统的途径。
.
17
17
2.3 切克兰德的 第二章 系统工程方法论
统的现状。
4. 改善概念模型 进一步用更合适的模型或方法改
进上述概念模型。
.
19
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2.3 切克兰德的 第二章 系统工程方法论
“调查学习”法
二、方法步骤
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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2.3 切克兰德的
二、霍尔模型
模型将系统的整个管理过程分为 六个阶段（时间维）和七个步骤 （逻辑维），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（知识维）。
.
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知识维
ABCD E F G
.
第二章 方法论
环境科学 社会科学 工程技术 计算机科学 管理科学 经济 法律
第二讲：系统工程理论与方法论课件
这段工作的基本线索。
② 在规范分析中一般需（或尽可能）建立结构模型、数 学模型或仿真模型。
2020/12/5
第二讲：系统工程理论与方法论
12
• Whw？
2020/12/5
第二讲：系统工程理论与方法论
13
系统分析原理
③ 每段结束后系统方案的变化轨迹是：可行方案→ 非劣方案→经排序的非劣方案（或称选择性方案）。 ④ 环境分析贯穿SA全过程，在SA中是十分重要和 必不可少的。 ⑤ 在应用SA过程中，并不一定要（或能）遍历并 完成每一个具体过程（哪些必不可少？） 。
6
（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，均具有相应的逻 辑过程。
在此基础上，两种方法论主要存在以下不同点： (1)霍尔三维结构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。
2020/12/5
第二讲：系统工程理论与方法论
14
系统分析原理
3、SA的特点及原则 （1）坚持问题导向 （2）以整体为目标 （3）多方案模型分析和选优 （4）定量分析与定性分析相结合 （5）多次反复进行
2020/12/5
第二讲：系统工程理论与方法论
15
4.系统分析原理应用问题
❖应用领域广泛 ❖对系统分析的技术方法具有指导作用
系统工程导论 （Systems Engineering, SE） —系统工程方法论及其应用
高欣 北京邮电大学自动化学院
第二讲：系统工程理论与方法论
② 在规范分析中一般需（或尽可能）建立结构模型、数 学模型或仿真模型。
2020/12/5
第二讲：系统工程理论与方法论
12
• Whw？
2020/12/5
第二讲：系统工程理论与方法论
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系统分析原理
③ 每段结束后系统方案的变化轨迹是：可行方案→ 非劣方案→经排序的非劣方案（或称选择性方案）。 ④ 环境分析贯穿SA全过程，在SA中是十分重要和 必不可少的。 ⑤ 在应用SA过程中，并不一定要（或能）遍历并 完成每一个具体过程（哪些必不可少？） 。
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（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，均具有相应的逻 辑过程。
在此基础上，两种方法论主要存在以下不同点： (1)霍尔三维结构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。
2020/12/5
第二讲：系统工程理论与方法论
14
系统分析原理
3、SA的特点及原则 （1）坚持问题导向 （2）以整体为目标 （3）多方案模型分析和选优 （4）定量分析与定性分析相结合 （5）多次反复进行
2020/12/5
第二讲：系统工程理论与方法论
15
4.系统分析原理应用问题
❖应用领域广泛 ❖对系统分析的技术方法具有指导作用
系统工程导论 （Systems Engineering, SE） —系统工程方法论及其应用
高欣 北京邮电大学自动化学院
第二讲：系统工程理论与方法论
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March 29, 2019 PPT 12
2.3 切克兰德方法论
基本观点
基于作为客体存在于现实世界的问题的特性，切克兰德 把问题分为两类。一类是有结构问题（或称“硬”系统 问题）；另一类是无结构问题（或称“软”系统问题）。 根据结构的内在特性，切克兰德把系统分为两类：“硬” 系统和“软”系统。 根据不同方法所决定的问题类型，切克兰德把霍尔方法 论和系统分析方法论归结为“硬”系统方法论，把他提 出的方法论称为“软”系统方法论，主要针对问题本身 就难以定义的“软”系统问题。
系统工程 第二章 系统工程的基本方法和方法论
March 29, 2019
PPT 1
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
March 29, 2019
PPT 2
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
2. 问题情景的 表达
5. 问题表达与 模型比较
3. 相关系统的 基本定义
4.概念模型
4b. 其 它 系 统 思维
4a. 形 式 系 统 概念
切克兰德方法论工作流程
March 29, 2019 PPT 15
2.4 兰德方法论
2.4.1 基本概念 2.4.2 系统分析的要素 2.4.3 系统分析程序 2.4.4 系统分析原则 2.4.5 系统分析方法
March 29, 2019
PPT 8
2.2 霍尔方法论
从上世纪50年代起，许多系统工程学者有意识 地描述过使计划成功所需要的程序，包括必需的活 动以及协调专家工作的方法，即系统工程方法论的 有关步骤、工具和方法。这些成果在形式上不尽相 同，但基本思想是一致的，其中A. D.霍尔于1962、 1969年根据在贝尔实验室的经验，对系统工程一般 的工作步骤、阶段划分和常用的知识范围进行了概 括总结，提出了著名的霍尔三维结构模型。它最初 产生于所谓硬的工程系统，在处理大多数工程项目 和一些硬问题时显示出较大的成效，因此受到各国 学者的普遍重视。
March 29, 2019 PPT 9
2.2 霍尔方法论
霍尔三维结构 霍尔三维结构将系统工程活动分为前后 紧密连接的7个阶段和7个步骤，同时考虑到 为完成各个阶段和步骤所需要的各种专业知 识。这样为解决规模大、结构复杂、涉及因 素众多的大系统问题提供了科学的思维方法。 霍尔三维结构包括时间维、逻辑维和知识维， 如下图所示。
March 29, 2019
PPT 16
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。
March 29, 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。
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2.1.3定量化方法
系统工程要求把系统原则定量化，运用数 学方法处理系统的组建和管理问题。系统工程是 工程技术领域中的一种定量化的系统方法。 定量化方法的核心是建立系统的数学模型。 有了数学模型之后，要寻找适当的数学方法求解 模型，分析、评价模型。这些工作需要强有力的 数学工具和计算手段。前者是运筹学、计算数学 等现代数学的分支，后者是电子计算机。
March 29, 2019
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2.2 霍尔方法论
工程技术 专 业 维 医学
社会科学 法律 4 5 6 7
逻辑维 1 时 间 维 4 5 6 2 3 1 2 3
规划 方案制订
开发研究 生产制造 安装实施 运行 更新改进
明 确 问 题
确Байду номын сангаас定 目 标
系 统 综 合
系 统 分 析
系 统 评 价
决 策
March 29, 2019
PPT 3
2.1 系统工程的方法论原则及 其基本方法
2.1.1 系统工程方法论原则 2.1.2 模型方法 2.1.3 定量化方法 2.1.4 最优化方法
March 29, 2019
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2.1.1系统工程方法论原则
整体性原则 有序相关性原则 动态性原则 目标优化原则 可行性原则
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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。
实 施
霍尔三维结构
March 29, 2019 PPT 11
2.3 切克兰德方法论
从上世纪70年代起，人们开始注意系统工程推 广应用于社会经济方面的政策性问题。由于社会经 济系统具有影响因素多、复杂多变和难以进行定量 分析的特点，社会经济系统中的许多问题就很难像 工程技术系统那样事前就按若干评价标准设计出符 合需要的最优系统方案，因而完全按照解决工程技 术问题来处理会有许多困难。知道、针对这种情况， 英国学者切克兰德在大量实践的基础上提出了所谓 “软”系统方法论。这是理论研究的一个较大的更 新和转折，为解决社会经济问题提供了新的概念、 观点、方法和模式。
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PPT 13
2.3 切克兰德方法论
基本思路
阶段1和阶段2：表达问题 阶段3：相关系统的基本定义 阶段4：建立概念模型 阶段5：概念模型与现实的比较
阶段6和阶段7：系统更新
March 29, 2019
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2.3 切克兰德方法论
1. 无结构问题 情景 6. 满意可行的 变革 7. 改善问题情 景的行动
2.3 切克兰德方法论
基本观点
基于作为客体存在于现实世界的问题的特性，切克兰德 把问题分为两类。一类是有结构问题（或称“硬”系统 问题）；另一类是无结构问题（或称“软”系统问题）。 根据结构的内在特性，切克兰德把系统分为两类：“硬” 系统和“软”系统。 根据不同方法所决定的问题类型，切克兰德把霍尔方法 论和系统分析方法论归结为“硬”系统方法论，把他提 出的方法论称为“软”系统方法论，主要针对问题本身 就难以定义的“软”系统问题。
系统工程 第二章 系统工程的基本方法和方法论
March 29, 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
March 29, 2019
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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
2. 问题情景的 表达
5. 问题表达与 模型比较
3. 相关系统的 基本定义
4.概念模型
4b. 其 它 系 统 思维
4a. 形 式 系 统 概念
切克兰德方法论工作流程
March 29, 2019 PPT 15
2.4 兰德方法论
2.4.1 基本概念 2.4.2 系统分析的要素 2.4.3 系统分析程序 2.4.4 系统分析原则 2.4.5 系统分析方法
March 29, 2019
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2.2 霍尔方法论
从上世纪50年代起，许多系统工程学者有意识 地描述过使计划成功所需要的程序，包括必需的活 动以及协调专家工作的方法，即系统工程方法论的 有关步骤、工具和方法。这些成果在形式上不尽相 同，但基本思想是一致的，其中A. D.霍尔于1962、 1969年根据在贝尔实验室的经验，对系统工程一般 的工作步骤、阶段划分和常用的知识范围进行了概 括总结，提出了著名的霍尔三维结构模型。它最初 产生于所谓硬的工程系统，在处理大多数工程项目 和一些硬问题时显示出较大的成效，因此受到各国 学者的普遍重视。
March 29, 2019 PPT 9
2.2 霍尔方法论
霍尔三维结构 霍尔三维结构将系统工程活动分为前后 紧密连接的7个阶段和7个步骤，同时考虑到 为完成各个阶段和步骤所需要的各种专业知 识。这样为解决规模大、结构复杂、涉及因 素众多的大系统问题提供了科学的思维方法。 霍尔三维结构包括时间维、逻辑维和知识维， 如下图所示。
March 29, 2019
PPT 16
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。
March 29, 2019
PPT 5
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。
March 29, 2019 PPT 6
2.1.3定量化方法
系统工程要求把系统原则定量化，运用数 学方法处理系统的组建和管理问题。系统工程是 工程技术领域中的一种定量化的系统方法。 定量化方法的核心是建立系统的数学模型。 有了数学模型之后，要寻找适当的数学方法求解 模型，分析、评价模型。这些工作需要强有力的 数学工具和计算手段。前者是运筹学、计算数学 等现代数学的分支，后者是电子计算机。
March 29, 2019
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2.2 霍尔方法论
工程技术 专 业 维 医学
社会科学 法律 4 5 6 7
逻辑维 1 时 间 维 4 5 6 2 3 1 2 3
规划 方案制订
开发研究 生产制造 安装实施 运行 更新改进
明 确 问 题
确Байду номын сангаас定 目 标
系 统 综 合
系 统 分 析
系 统 评 价
决 策
March 29, 2019
PPT 3
2.1 系统工程的方法论原则及 其基本方法
2.1.1 系统工程方法论原则 2.1.2 模型方法 2.1.3 定量化方法 2.1.4 最优化方法
March 29, 2019
PPT 4
2.1.1系统工程方法论原则
整体性原则 有序相关性原则 动态性原则 目标优化原则 可行性原则
March 29, 2019
PPT 7
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。
实 施
霍尔三维结构
March 29, 2019 PPT 11
2.3 切克兰德方法论
从上世纪70年代起，人们开始注意系统工程推 广应用于社会经济方面的政策性问题。由于社会经 济系统具有影响因素多、复杂多变和难以进行定量 分析的特点，社会经济系统中的许多问题就很难像 工程技术系统那样事前就按若干评价标准设计出符 合需要的最优系统方案，因而完全按照解决工程技 术问题来处理会有许多困难。知道、针对这种情况， 英国学者切克兰德在大量实践的基础上提出了所谓 “软”系统方法论。这是理论研究的一个较大的更 新和转折，为解决社会经济问题提供了新的概念、 观点、方法和模式。
March 29, 2019
PPT 13
2.3 切克兰德方法论
基本思路
阶段1和阶段2：表达问题 阶段3：相关系统的基本定义 阶段4：建立概念模型 阶段5：概念模型与现实的比较
阶段6和阶段7：系统更新
March 29, 2019
PPT 14
2.3 切克兰德方法论
1. 无结构问题 情景 6. 满意可行的 变革 7. 改善问题情 景的行动