系统工程方法论分析框架
系统工程与系统分析的关系
▪ 系统分析与运筹学的关系： ▪ 在50年代是将系统分析与运筹学作对比，认为系统分析是运筹学应用的扩展。 ▪ 系统分析与运筹学的根本区别在于：运筹学是以专业技术为导向的；而系统分析则是以问题状况
为导向的，重点考虑系统整体结构和动态过程。
案例分析：运输企业经营管理系统
分析 范围
经营
生产
分析 要素
经营观念 经营决策 经营方针 经营方法 经营组织 生产观念 生产方式 质量观念
过去情况 面向完成运输计划
事后决策 以成本为中心
执行计划 封闭型
重视生产 完成运输生产任务
事后检查
情况调查 当前课题
面向满足社会需求 事先分析、确定经营决策目标
以质量、效益为中心 重视运输市场预测 开放型 重视生产和服务 重视运输市场开拓 事前预防
霍尔 三维 结构 示意
图
时间维(T)
知识维（K）
运筹学 控制论 社会科学 工程技术
……
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 摆系方 系 系 方 实 明统案 统 统 案 施 问设综 分 选 决 计 题计合 析 择 定 划 、 最优 化
逻辑维（L）
▪ 1）明确问题：即弄清问题的实质．要解决的是什么问题。希望达到什么样的要求。并尽可能地收集 和提供解决问题有关的资料印数据(历史的、现状的、发展的)。
▪ 评估与反馈 根据在实施过程中获得的新的认识，修正问题描述、根底定义及概念模型等。
▪ 切克兰德方法论的核心是：“比较”和“探寻”
▪ 切克兰德方法论强调从“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。
系统理论教学大纲
《系统理论》教学大纲一、课程概述1.课程研究对象和研究内容《系统理论》是一门管理学学科的基础课，主要研究开发、运行、各类复杂系统（尤其是社会经济和管理系统）所需要的思想方法、工作程序和分析手段。
通过学习，使学生掌握系统理论的基本思想和方法论，并能初步运用系统理论的常用模型方法，对某些实际管理系统问题进行分析，系统理论旨在提供系统理论原理和实践方面的知识。
主要介绍系统、系统工程的基本性质和基本概念，讨论系统工程中的常用分析方法，重点研究社会经济系统的相关技术，包括系统建模原则与步骤、静态与动态模型、系统分析的内容与原则、定性与定量的分析方法、系统评价的思路与方法、系统仿真的连续性与离散性等内容。
2.课程在整个课程体系中的地位系统理论是信息管理与信息系统专业的重要专业基础课程，它与管理学、信息管理、软件工程等学科处于同一层次，通过本课程学习将为信息管理与信息系统专业学生今后从事相关工作打下理论基础，并提供解决实际问题的方法论和思维模式。
因此，对信息管理与信息系统专业发展具有极其重要的意义。
二、课程目标1.知道《系统理论》这门学科的性质、地位和独立价值。
知道这门学科的研究范围、分析框架、研究方法、学科进展和未来方向。
2.理解和掌握系统、系统工程、系统分析等重要的基本概念及其子概念；做到思路清晰、概念明确。
3.重点掌握系统分析与评价的基本原理，正确理解管理系统工程方法论；4.掌握系统工程常用模型和建模技术，如连续模型、投入产出模型、结构化模型、升学模型等，了解模型的功能、原理、使用条件及应用。
5.培养具有初步运用系统工程思想和方法分析本学科（专业）领域某些实际问题的能力。
培养学生观察问题、分析问题、解决问题和实际动手能力。
三、课程内容和要求这门学科的知识与技能要求分为知道、理解、掌握、学会四个层次。
这四个层次的一般涵义表述如下：知道一一是指对这门学科和教学现象的认知。
理解一一是指对这门学科涉及到的概念、原理、策略与技术的说明和解释，能提示所涉及到的教学现象演变过程的特征、形成原因以及教学要素之间的相互关系。
系统工程的基本方法和方法论
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 8. 企 业 管 理 系 统更新和企业 经营环境改善
通过认识与概念化、比较与学习、实施与再认识 等过程，对社会经济等问题进行分析研究，这是
一般软系统工程方法论的共同特征。
18
霍尔三维结构与切克兰德方法论的比较
相同点：问题导向；注重程序及阶段；…
不同点：
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。 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。 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。
9
霍尔三维结构方法特征：
强调明确目标，核心内容是最优化，并认为现实问题 基本上都可归纳成系统工程问题，应用定量分析手段， 求得最优解答。
该方法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。
(6) 实施。实施提出的改革方案。
16
切 克 兰 德 的 “调查学习”软方 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，学习改善现存 系统的途径。
满意解代替最优 解，价值观方面 1. 不良结构问 的重要变化。 题提出
常用的分析方法论及分析框架
常用的分析方法论及分析框架一、引言在现代社会，分析方法论及分析框架在决策制定、问题解决和研究分析等方面起着重要的作用。
本文将介绍一些常用的分析方法论及分析框架，以帮助读者更好地理解和应用这些方法。
二、SWOT分析SWOT分析是一种常用的战略管理工具，用于评估一个组织、项目或个人的优势（Strengths）、劣势（Weaknesses）、机会（Opportunities）和威胁（Threats）。
通过对这些因素的分析，可以帮助制定合适的发展战略和应对策略。
三、PESTEL分析PESTEL分析是对政治（Political）、经济（Economic）、社会（Social）、技术（Technological）、环境（Environmental）和法律（Legal）等外部环境因素进行综合评估的分析框架。
这些因素对企业和组织的发展和运营产生着重要影响，通过PESTEL分析可以识别出潜在的机遇和威胁，为决策提供依据。
四、五力模型分析五力模型分析是由迈克尔·波特提出的一种分析框架，用于评估一个行业内竞争态势及相关因素。
这五个力量包括新进入者的威胁、替代品的威胁、供应商的议价能力、购买者的议价能力和竞争对手之间的竞争强度。
通过对这些因素的分析，可以了解行业的竞争激烈程度，为企业战略的制定提供参考。
五、因果图因果图（也称鱼骨图或Ishikawa图）是一种用于分析问题原因的工具。
它将问题放在图表的右侧，通过分析导致问题的各种可能原因，帮助找出问题的根本原因。
因果图适用于各种问题的分析和解决，能够提供全面和系统的视角，帮助梳理问题的逻辑关系。
六、贝叶斯网络贝叶斯网络是一种图形模型，用于描述变量之间的条件依赖关系和概率关系。
它适用于分析具有不确定性的问题，并能够通过更新概率来进行推理和决策。
贝叶斯网络在人工智能、金融风险分析等领域有广泛的应用。
七、时间序列分析时间序列分析是对随时间变化的数据进行建模和预测的方法。
系统工程考试复习重点
1.系统工程的研究对象是：组织化的大规模复杂系统;2.系统的定义：由两个以上的有机联系、相互自作用的要素组成,具有特定功能、结构很环境的整体;3.该定义的四个要点：系统及其要素、系统和环境、系统的结构、系统的工程;4.系统的一般属性：整体性是系统最基本、最核心的特性、是系统性最集中的体现;、关联性构成系统的要素是相互联系、相互作用的、环境适应性、目的性、层次性;简答：1.说明系统的一般属性的含义,并据此归纳出若干系统思想或观点;整体性：是系统最基本、最核心的特性,是系统性最集中的体现;关联性：构成系统的要素是相互联系、相互作用的；同时,所有要素均隶属于系统整体,并具有互动关系; 环境适应性：环境的变化必然引起系统功能及结构的变化;系统必须首先适应环境的变化,并在此基础上使环境得到持续改善;目的性、层次性系统思想或观点：比如：从综合系统的整体性和目的性,可归纳出整体最优的思想;5.系统工程所研究对象系统的复杂性主要表现在：系统工程工程和属性多样性,由此带来的多层目标间经常会出现相互消长、或冲突的关系；系统通常由多维且不同质的要素所构成；一般为人—机系统,而人及其组织或群体表现出固有的复杂性；由要素间相互作用关系所形成的系统结构日益复杂化和动态化;大会莫复杂性系统还具有规模庞大及经济性突出等特点;6.系统的类型：自然系统和人造系统；实体系统和概念系统；动态系统和静态系统；封闭系统和开放系统举例：现在工业企业及其生产经营活动具有许多系统性特征;首先,工业企业及其生产经营是一个由人、财、物信息等基本要素构成的整体性系统；其次工业企业是一个投入—产出系统;第三,工业企业是个开放系统;第四,宫爷爷接生产经营过程形成一个具有自适应能力的动态系统过程;7.系统工程的概念：指是从整体出发、合理开发、运行和革新一个大规模复杂系统所需思想、理论、方法论、方法和技术的总称,属于一门综合性的工程技术;8.系统工程是一门交叉性的学科9.系统工程方法的思想和及应用要求：需要确立系统的观点系统工程工作的前提、总体最优及平衡协调的观点目的、综合运用方法和技术的观点解决问题的手段、问题导向和反馈控制的观点有效的保障;10.系统工程方法的特点：系统工程是一门交叉性的学科;系统工程是一般采用先决定整体框架、后进入内部详细设计的程序；系统工程试图通过将构成事物的要素加以适当配置来提高整体工程,其核心思想是“综合即创造”；系统工程属于“软科学”；科学性与艺术性兼容；多领域,多科学的理论、方法与技术的集成；定性分析与定量分析有机结合；需要有关各方面的人员,组织等的协作;11.系统工程方法论：指分析和解决系统开发、运作及管理实践中的问题所遵循的工作程序、逻辑步骤和基本方法;踏实系统工程思考问题和处理问题的一般方法和总体框架;12.系统工程的应用领域：工程项目管理系统工程;研究工程项目的总体设计、可行性、国民经济评价、工程进度管理、工程质量管理、风险投资分析、可靠性分析、工程成本效益分析等;13.霍尔三维结构集中体现了系统工程方法的系统化、结合化、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;14.霍尔三维：时间维：是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过程或寿命周期分为七个阶段：规划阶段、设计阶段、分析或研制阶段、运筹或生产阶段、系统实施或“安装”阶段、运行阶段、更新阶段;逻辑维：是指系统工程每阶段工作所应遵循的逻辑顺序和工作步骤;一般分为七步：百名问题、系统设计、系统综合、模型化、最优化、决策、实施计划;知识维和专业维15.霍尔三维结构核心内容是最优化;其特点:强调目标明确、核心内容是最优化、认为现实问题基本上度可以归纳为工程系统问题、应用定量分析手段求最优解、研究方法上的整体性三维、技术运用上的综合性知识维、组织管理上的科学性时间维和逻辑维、系统工程工作的问题导向性;16.切克兰德方法论主要内容和工作过程：认识问题、根底定义、建立概念模型、比较及探索、选择、设计与实施、评估与反馈;17.霍尔三维结构和切克兰德方法论的异同点：相同点：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不同点：霍尔方法论主要以工程系统为研究对象,而切克兰德方法论更适合对社会经济和经营管理等“软”系统问题研究；前者的核心的问题是优化问题,而后者的核心内容是比较学习；前者更过的是关注定量分析,后者比较强调定性或定性与定量有机结合的基本方法; 18.系统分析的定义：指是运用建模及预测、优化、仿真、评价等技术对系统的各有关方面进行定性与定量两结合的分析,为选择最优或满意的系统方案提供决策依据的分析研究过程19.系统分析的基本要素：问题、目的及目标目的具有整体性和唯一性,目标具有从属性和多样性、方案、模型、评价、决策者简答：.4、系统分析的要素有哪些并简述各自的含义;系统分析的6个基本要素：问题：一方面代表研究对象,或称对象系统；另一方面表示现实系统与目标系统的偏差;目的及目标：目的是对系统的总要求,具有整体性和唯一性；目标是系统目的的具体化,具有从属性和多样性;方案：方案是达到目的及目标的途径;模型：由说明系统本质的主要因素及其相互关系构成;是研究与解决问题的基本框架,起到帮助认识系统、模拟系统和优化与改造系统的作用,是对实际问题的描述、模仿和抽象;评价：即评定不同方案对系统目的的达到程度;决策者：系统问题中的利益主体和行为主体;5、如何正确理解系统分析的程序系统分析的基本过程：认识问题→探寻目标→综合方案→模型化→优化或仿真分析→系统评价→决策;并非对所有问题进行系统分析都要履行这些环节,而是要根据实际问题的需要有所侧重或只涉及其中一部分环节;但认识问题、综合方案、系统评价等过程通常必不可少;6、初步系统分析有何意义如何做好这项工作认识问题、探寻目标及综合方案构成了初步的系统分析;What：研究哪些问题,问题与哪些因素相关why：为什么要研究该问题,期望达到的状态是什么where：系统边界和环境如何when：分析的是什么时候的情况who：问题与谁直接相关how：如何实现系统的目标状态这些是使系统分析走上正轨的过程,又是使系统分析人员和决策者一起进入角色的过程;8、进行系统分析的原则和要求有哪些为什么1坚持问题导向：帮助决策者解决实际问题,是系统分析的目的2以整体为目标：以整体最优为核心的系统观点是系统分析得前提条件;3多方案模型分析和选优：对多个方案进行模型化及优化或仿真计算,尽可能得到定量化的分析结果,是系统分析的核心内容;4定量分析和定性分析相结合：系统分析的基本手段;5多次反复进行：系统分析成功的重要保障;20.系统分析的程序：认识问题、探寻目标、综合方案、模型化、优化或仿真分析、系统评价、决策;前三个为初步分析定性分析,第四五个为规范分析定量分析,第六七个为综合分析评价21.应用系统分析的原则：坚持问题导向、着眼整体、权衡优化、方法集成其主要特点及相应的要求：坚持问题导向、以整体为目标、多方案模型分析和选优、定性与定量分析相结合、多次反复性进行;22.创新方案的产生技术：提问法、头脑风暴法、德尔菲法、群体决策支持系统、情景分析发;23.模型的三个特征：它是现实世界部分的抽象或模仿、它是由那些与分析的问题有关因素构成的、它表明了有关因素间的相互关系;24.模型化就是为了描述系统的构成和行为,对实体系统的各种因素进行适当筛选,用一定方式数学、图像等表达系统实体的方法;简答：1、系统模型有哪些主要特征模型化的本质和作用是什么主要特征：它是现实世界部分的抽象或模仿；它是由那些与分析问题有关的因素构成的；它表明了有关因素间的相互关系;模型化的定义：为描述系统的构成和行为,对实体系统的各种因素进行适当筛选,用一定方式数学、图像等表达系统实体的方法;本质：利用模型与原型之间某方面的相似关系,在研究过程中可以用模型来代替原型,通过对模型的研究得到关于原型的一些信息;作用：模型本身是人们对客体系统一定程度研究结果的表达;这种表达是简洁的、形式化的;模型提供了脱离具体内容的逻辑演绎和计算的基础,这会导致对科学规律、理论、原理的发现;利用模型可以进行“思想”试验;。
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。
国防科技大学信息系统与管理学院
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
国防科技大学信息系统与管理学院
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
国防科技大学信息系统与管理学院
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）
国防科技大学信息系统与管理学院
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
支持MBSE的系统全过程设计应用框架研究与实现
支持MBSE的系统全过程设计应用框架研究与实现胡峻豪;冯雷;朱睿;李荣强【摘要】针对当前工程系统设计中需求和功能分析多基于文档,难以与物理模型交互进行系统整体仿真验证的问题,研究了基于模型的系统工程(MBSE)方法论和功能模型接口(FMI),提出了一种支持MBSE的系统全过程设计应用框架,并基于该框架设计了某型飞行器舵机伺服系统.结果表明,该框架能满足从需求、功能分析到物理仿真的全过程模型实现和联合仿真,提高了系统设计效率,降低了反复迭代次数,适用于大型、复杂系统的全过程设计建模与仿真.【期刊名称】《航空制造技术》【年(卷),期】2016(000)013【总页数】5页(P105-109)【关键词】基于模型的系统工程;功能模型接口;功能模型;物理模型【作者】胡峻豪;冯雷;朱睿;李荣强【作者单位】中航工业成都飞机设计研究所,成都610091;中航工业成都飞机设计研究所,成都610091;中航工业成都飞机设计研究所,成都610091;中航工业成都飞机设计研究所,成都610091【正文语种】中文胡峻豪硕士，毕业于西北工业大学航天学院，现就职于中航工业成都飞机设计研究所，研究方向为基于模型的系统工程、多学科联合仿真。
由于在成本和效率方面的巨大优势，计算机仿真已成为当前工程研制的必要环节。
但目前的计算机仿真多集中在物理仿真层面，通过建立系统物理模型，模拟系统工作原理，分析系统性能；对于前期需求与功能逻辑建模重视不够，无法将系统的需求、功能和性能作为一个有机整体来分析、验证，从而造成顶层设计与专业工程设计间反复迭代。
针对上述情况，近年兴起了基于模型的系统工程（Model-Based System Engineering，MBSE）方法论 [1]，在分析系统需求的基础上，采用SysML和UML作为描述系统功能和行为的建模语言，使用模型状态机精确描述系统的功能逻辑和故障处理模式，建立系统的功能模型，并通过模型的仿真、验证，分析需求的满足程度和系统的功能逻辑流转，方便设计人员在系统设计早期验证设计的全面性和正确性。
系统工程复习题及答案剖析
《系统工程》复习题和答案第一章一、名词解释1.系统：系统是由两个以上有机联系、相互作用的要素所构成，具有特定功能、结构和环境的整体。
2.系统工程：用定量与定性相结合的系统思想和方法处理大型复杂系统的问题，无论是系统的设计或组织的建立，还是系统的经营管理，都可以统一的看成是一类工程实践，统称为系统工程。
3.自然系统：自然系统主要指由自然物（动物、植物、矿物、水资源等）所自然形成的系统，像海洋系统、矿藏系统等。
4.人造系统：人造系统是根据特定的目标，通过人的主观努力所建成的系统，如生产系统、管理系统等。
5.实体系统：凡是以矿物、生物、机械和人群等实体为基本要素所组成的系统称之为实体系统。
6.概念系统：凡是由概念、原理、原则、方法、制度、程序等概念性的非物质要素所构成的系统称为概念系统。
三、简答1.为什么说系统工程时一门新兴的交叉学科？答：系统工程是以研究大规模复杂系统为对象的一门交叉学科。
它是把自然科学和社会科学的某些思想、理论、方法、策略和手段等根据总体协调的需要，有机地联系起来，把人们的生产、科研或经济活动有效地组织起来，应用定量分析和定性分析相结合的方法和电子计算机等技术工具，对系统的构成要素、组织结构、信息交换和反馈控制等功能进行分析、设计、制造和服务，从而达到最优设计、最优控制和最优管理的目的，以便最充分填发挥人力、物力的潜力，通过各种组织管理技术，使局部和整体之间的关系协调配合，以实现系统的综合最优化。
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。
现代数学方法和计算机技术，通过系统工程，为社会科学研究增加了极为有用的定量方法、模型方法、模拟实验方法和优化方法。
系统工程为从事自然科学的工程技术人员和从事社会科学的研究人员的相互合作开辟了广阔的道路。
2.简述系统的一般属性答：（1）整体性：整体性是系统最基本、最核心的特征，是系统性最集中的体现；（2）关联性：构成系统的要素是相互联系、相互作用的；同时，所有要素均隶属于系统整体，并具有互动关系。
系统工程：SE理论与方法论
系统分析原理----- SA程序 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在管理应用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？）。
系统分析原理
3、SA的特点及原则
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
三、系统分析原理及其应用问题
1.系统分析概念
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。
一．SE理论(2)
钱学森—— 我认为把运筹学、控制论和信息论 同贝塔朗菲（一般系统论）、普利高津 （耗散结构理论）、哈肯（协同学）、艾 根（超循环理论）等人的工作融会贯通， 加以整理，就可以写出《系统学》这本书 了。
二．SE基本工作过程——霍尔三维结构
霍尔三维结构
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
第二讲（第二章）思考讨论题
2-1.简述一般系统论、控制论和信息 论对系统工程方法论的启示。 2-2.请设计适当项目，列表比较系统 论、控制论、信息论、耗散结构理 论、协同学、突变论的特点。 2-3.你们如何理解从定性到定量的综 合集成方法（论）？
第二讲（第三章）思考讨论题
3-1.什么是霍尔三维结构?它有何特点? 3-2.霍尔三维结构与切克兰德方法论有何异同点 ? 3-3.请举例说明（通过框图）切克兰德方法论的 过程。（根底定义、概念模型） 3-4什么是系统分析?它与系统工程关系如何? 系 统分析的要素有哪些?各自是何含义? 3-5.你如何正确理解系统分析的程序? 3-6.初步系统分析有何意义?如何做好这项工作? 3-7.进行系统分析的原则及要求有哪些？ 3-8.请通过一实例，说明应用系统分析的原理。
系统工程课程教学大纲
系统工程教学大纲课程概述：“系统工程”是工业工程、管理科学本科专业的学科基础课程之一提供了系统的思想、观点、方法论和相应的方法。
本课程的主要内容为：系统和系统工程的基本概念；系统工程的理论基础；系统工程方法论；系统模型；系统仿真；系统评价；系统决策等。
教学目的：系统工程是一门跨学科的工程技术，为现代科学技术的发展提供了新思路和新方法。
本课程设置的目的是在较为系统地介绍系统工程的基本理论、方法的基础上，培养学生的系统观念，培养学生进行实际系统建模、分析和综合的能力。
使学生具备正确灵活应用系统观和系统工程方法分析处理问题，并为决策提供科学依据的参谋能力。
教学任务：传授系统理论、系统工程方法论、系统工程方法等知识；进行系统理论应用和系统工程的建模、仿真、决策分析等方法训练；引导学生关注学科研究与应用动态，了解学科前沿；培养学生综合、灵活、创新性地应用本学科知识实际问题的能力。
教学要求：1.使学生掌握系统工程的基本概念和基本思想2.重点掌握系统分析的基本原理，正确理解管理系统工程方法论；3.掌握系统工程常用模型和技术的功能、原理、使用条件及初步应用；4.初步了解各类定量系统工程技术的基本原理、作用和相互关系，并了解它们在系统工程的整个工作过程中的用途5.掌握系统评价与决策的原理和典型方法；6.具有初步运用系统工程思想和方法分析本学科（专业）领域某些实际问题的能力。
教学内容：第一章系统工程概述（5学时）为本课程的导论部分，主要介绍系统思想的发展、系统工程的产生及发展、系统工程的研究对象——系统的特性、系统工程的定义及其基本观点等内容。
通过本章的教学，使学生掌握系统与系统工程的概念以及它们的特点，了解系统的分类、系统工程的发展过程与趋势、了解系统科学体系。
一、系统工程的产生、发展及应用1.系统思想的产生与发展。
2.系统理论的形成与发展。
3.系统工程的发展概况。
4.系统工程在中国的发展及应用。
二、系统工程的研究对象1.系统的概念及特点。
工程方法论
建立概念模型
系统的概念模型描述系统必须做 什么才能是根定义所规定的系统
将概念模型与现实情境 相比较，发现差异
进行模型的修正，实施“可行 的和合乎需要”的变革。
工程方法论（系统方法、集成方法）
• 3）工程的系统方法论原则
• 整体性原则
是基于系统整体性原理
•
• 层次性原则
工程的系统方法论要求采取层次结构的形式
工程方法论（系统方法、集成方法）
• 2、工程问题的特点 • 1）工程问题的系统性 • 一项工程系统包括9个基本要素和6个子系
统。
工程方法论（系统方法、集成方法）
• 9个基本要素是： • ①用户：期望使用工程产品的人或组织； • ②目标：用户期望什么产品，应有哪些功能，如何工作，
期望在什么条件下工作，带来什么价值，不希望它产生哪 些消极后果； • ③资源：实现用户期望目标的可利用的基本物资条件； • ④行动者：包括工程主承包商、子承包商、供应商、管理 监督单位、后勤保障单位等；
– 工程是多种技术的有效集成。工程科学可以看成是以一种核心专 业技术或几种专业核心技术加上相关配套的专业技术所构成的集 成性知识体系。
• ②工程问题集成性的第二层次是技术要素与其他要素的集
成。
– 工程往往是复杂的，工程活动中包括了物质要素、技术要素、经 济要素、
– 管理要素、社会要素文化要素等多种要素的集成。工程活动是人 们改造自然的
• 2）工程问题的集成性 工程活动的复杂性不仅需要系统思考，还需
要综合集成。
– 集成：“集”是指会集、聚集的意思，“成” 是指融合一体，重铸，重生。所以，集成是将 众多的知识、方法、工具和信息，综合、重整、 融汇在一起，实现协同的运作，从而创造工程 的巨大价值。
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。
系统前端框架设计分析
系统前端框架设计分析星巴克消息开放项目从0到1，从点到面的思考目录1.摘要 (3)2.需求介绍 (4)3.点到面的思考 (5)4.实践方案 (8)5.总结 (15)1.摘要从满足星巴克项目需求单点出发，发散到从点到面的思考。
从而总结了自己思考的基本流程（方法论）。
从如下四个递进方面思考。
∙业务拓展：拓展自有业务的边界，和其他业务合作共建，形成标准的能力透出, 合力共建。
∙业务趋势：业务的特点和趋势是如何。
技术可以如何储备来应对未来业务的变化。
∙技术趋势：技术命题，技术趋势。
选择适合的技术来解决现在的问题。
保持技术对未来的弹性。
∙需求问题：客观存在的事实，现在需求存在哪些问题，我们如何去帮助业务更加稳定，更加高效。
本文从0到1构建一个IM前端系统，再从点到面思考整合突破原有的自有业务限制，尽量设计出的可扩展，可交互，甚至小而美的系统能力。
本文会从如下几个方面去介绍。
∙点：项目背景及需求难点（支付宝星巴克小程序入驻客服接待），以及现有的能力。
∙面：需求做完反向思考，当前BC/CC遇到的问题及痛点，如何在同一个领域模型下做推动标准化能力。
2.需求介绍项目背景客服接待能力由手淘消息平台和CCO团队合作共建，整体采用AMP＋XSPACE的方案落地，AMP承接C端用户聊天界面，XSPACE承接B端聊天界面，同时接待又需要原有BC的聊天能力。
星巴克客服接待两纵一横，底部需要对接不同的服务端，上层需要保证同一套UI来提升一致性体验。
设计思路总体设计思想：设计分离出数据层和UI层，数据层和UI层以标准化协议对接。
这样分层就可以解决当前业务遇到的问题，如下是当时需求的标准SDK事例3.点到面的思考星巴克客服消息接待开放是一种轻量级（H5形式）的客服接入能力。
思考当前业务的问题是什么，如何改进，业务价值的意义等。
笔者会从如下几个方面去思考。
1.原有H5旺旺由于历史原因有稳定性和体验的问题，这套方案能不能提供替换成原来的H5旺旺，同时对聊天接入统一收口（标准化组件）。
系统工程案例分析
如何运用系统工程思想与方法 解决实际问题
课程内容回顾 1. 系统概念、系统思想、系统理论
• 用系统观点认识世界 2. 系统工程概念、系统工程方法论
• 用系统方法解决问题 3. 系统工程技术与方法
• 用恰当的方法与技术处理问题
《系统工程》学科解决的两类主要问题：
第一类：“问题与解决问题” – “工程性”的问题- “硬” 现有理论与技术应用 新问题——理论、技术的创新 – “社会经济”的问题——“软” 人的价值观、世界观；协协调与妥协？ 利益相关者；环境、历史、未来；变化？
社会——不正之风；人口；经济增长
第三层：
态度——认知、情感、行为的持久系 统；
素质——身体、思想、专业；
能力——交往、工作、创新；
第四层：
认知——对社会、单位、工作、自己；
本色、角色、特色-定位；
人口控制综合策略问题 ——解释结构模型的应用
• 人口的影响因素： • （1）社会保障 • （2）老年服务 • （3）生育欲望 • （4）平均寿命 • （5）医疗保健水平 • （6）生育能力 • （7）计划生育政策
切克兰德方法论 ——针对某一问题的解决方法论
切克兰德方法论框架-1
1.问题及其环境 的识别与表达
➢现象 ➢问题 ➢环境 ➢利益相关者
2.相关系统的根底定义 ➢问题的层次
➢问题的本质 ➢问题的根源 城市交通拥挤问题 我国物流成本过高 大学生就业难问题
4.比较与探寻 5.寻求改善途径
3.建立概念模型 （目标系统概念化）
湖北省旅客周转量预测模型（郭） 时间序列模型、灰色预测模型
1-用系统观点认识世界 ——系统思想与视角
用系统理论武装头脑 系统概念、系统属性 老三论
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2、阶段结果报告 主要内容： 问题的由来和背景
3、目标 • 什么是真正的目标？（决策者
本人也不一定很清晰） • 目标是否明确（目标笼统，分 析的难度大）？
问题的重要性
•目标词义的清晰和单一性 可能采取行动的组织和个人 •有衡量目标是否达到的具体标准 利益相关的组织和人员 •有明确的实现目标的期限和条件 目标、评价指标、约束条件 • 目标的体系结构如何（属于哪 备选方案的初步描述 一个层次的目标）？ 建议 • 目标的可测度性如何？（目标
预测未来环境
情景分析法 ：情景分析法对于每种备选 方案都确定几组未来实施环境的特征和 条件，如按“乐观”、“正常”和“悲 观”的环境；也可按出现可能性大、正 常和特殊的环境等进行预测。
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
定性预测法 时间序列预测法 因果关系预测法
谁能采取解决问题的行动？（城管、交通、 公安） 这类行动会带来什么变化？（车主的就业 问题、车辆的处置问题） 这个问题和哪些问题相牵连？从属于哪个 更大的问题？（残疾人保障问题、就业问 题、稳定问题、低收入者的出行问题）
改善交通环境 杜绝安全隐患 改善空气质量 提升城市形象 取缔，不安置
问题条件报告
可能的解决方案有哪些？
政策性补贴X年 收购 其它工作岗位 出租公司
取缔，安置
涉及到哪些资源分配问题？（工作岗位、 补偿资金） 谁来分配资源？（劳动部门、城市管理部 门） 分配者的职权、作用如何？ 资源使用的监督、控制系统如何？（公开、 公正）
提供再就业培训
一种是纯属专业性质的，即目标冲突问题； 另一种是社会性质的，即利害冲突问题。
目标冲突
例如在进行产品设计时，所可能强调的两个目 标：
一是尽可能低的成本 二是尽可能高的质量。 建立一个没有矛盾的目标集，把引起矛盾的分目标 剔除掉。 采用所有分目标，寻求一个能达到冲突目标得以并 存的方案。
阐明问题阶段约占系统分析全过程的时 间的20%-25%
谋划备选方案
一、基本的原则 1、尽可能考虑多种方案（无为也是一种方案，但必须有非常明确具
体的理由） 2、不要轻易否定某个方案 难以思议的想法 不符合人们习惯的想法 可能违背现有法规、条款的想法 不符合某个集团利益和个人利益的想法 3、不要轻易肯定决策者支持的方案，但最终方案一定是决策者支持 的 4、自始至终注意发掘新的更好的方案
4、指派型 问题：如何分派任务，使得所用时间（费用）最省（排序问题） 模型：整数规划、动态规划 5、等待服务型 问题：如何有效地解决顾客与服务机构之间的一系列问题 模型：排队模型 6、决策型 问题：从若干个有利有弊且带风险的替代方案中，找出最优方案 模型：决策论 7、其它类型模型 预测型、投入产出型、……
分析模型的作用： 描述变量之间的关系。如回归模型、状态方程 根据变量之间的关系模型计算方案的结果，从而得到方案的优先 顺序。如计量经济模型、网络模型、库存模型 找出优化方案，如线性规划、动态规划、目标规划、决策树。 （有一定的先决条件） 2、仿真模型 广义来看，任何一种模型都是仿真 仿真多数情况下处理的是随机系统问题 仿真是一种“伪试验” 与优化过程不同，仿真得到的是数值解（有限个解） 仿真离不开计算机（计算机仿真）
方式：与决策者及有关人员开展 对话
问题条件报告： 弄清解决问题所需资源，描述 各种可利用的资源情况以及相 应的限制条件 •涉及到哪些资源分配问题？ •谁来分配资源？ •分配者的职权、作用如何？ •资源使用的监督、控制系统 如何？
问题性质报告
存在什么问题？（交通、污染、安全、市 容） 为什么这是个问题？（事实与数据） 问题是如何出现的？（起初为方便和安置 残疾人） 是什么原因引起的？（管理失控） 解决这个问题的重要性何在？
系统分析的步骤概要
预 测 未 来 环境 原始情况 分析结果 阐明 问题
谋划 备选 方案
建 模 和 预 计 后 果
评比 备选 方案
阐明问题阶段 段分析研究来自段评价比较阶系统工程方法论框架
明确问题 拟订备选方案 预测未来环境 模型化与后果评估 比较备选方案
•问题构成与目标确定 •收集资料探索可行方案 •建立模型 •综合评价 •检验与核实
是否可以衡量）
是否存在多目标的情况？ （同一层次） 目标之间的协调性如何？ （是否存在目标冲突） 将某项目标归结到更高一 级目标
将各目标排出优先序
例如建造一个水库： 增加电力 扩大农田灌溉面积 尽量少淹没农田 水系变化的副作用小 生态变化所产生的不良后果 尽可能低 旅游价值最好能增加或至少 不减
三、环境分析的注意事项 广设环境信息收集网络 注意相关性 收集信息必须持之以恒 信息收集必须适度 资料的正确性比完整更为重要 四、关于产业环境的分析 框架1：四项目分析法 产品的状况分析 竞争状况分析 市场状况分析 生产状况分析
4、评价指标：用以衡量方案实现目标的程度 评价指标的建立是一项富有创新的工作，指标是否有 针对性，指标能否反映目标的改善状况，指标熟轻熟 重，指标数量多少，这都依赖于系统分析人员对问题 的认识程度，对目标的把握程度。 评价指标的作用在于向决策者显示备选方案在成本与 效益方面的后果。
5、约束条件 约束条件的类型： 物理定律（长期成立，不容破坏） 自然条件 资源限制（资金、工作岗位） 组织体制 法律、规定 道德观念 企业管理中最常见的约束：时间、资源、标准
建模和预计后果
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？ 一、模型的种类 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 1、分析模型：用数学关系式表 达变量之间的关系。
可控
变 量 不可控 结果 因变量 自变量
系统分析简介
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
系统分析的基本概念
系统分析的目的是在于分析系统内部与 系统环境之间、系统内部各要素之间的 相互依赖、相互制约、相互促进的复杂 关系，分析系统要素的层次结构关系及 其对系统功能和目标的影响，通过建立 系统的分析模型使系统各要素及其与环 境之间的协调达到最佳状态，最终为系 统决策提供依据。
硬问题与软问题
二、阐明问题阶段的工作内 容
1、问题剖析报告 问题性质报告：结构、过程、态势 存在什么问题？ 为什么这是个问题？ 问题是如何出现的？ 解决这个问题的重要性何在？ 可能的解决方案有哪些？ 谁能采取解决问题的行动？ 这类行动会带来什么变化？ 这个问题和哪些问题相牵连？
选择合适的模型
针对问题 适当简化模型
筛选和处理数据 确定模型结构 选定参数 编制计算机程序 应用和改进模型
三、一般建模思路
1、直接分析法 如最佳仓库地址的选择问题。 2、数据分析法 如气温与非典发生概率之间的关系。 3、人工现实法 如梅奥进行的霍桑实验（工作条件与 生产效率之间的关系）。 4、试验分析法 如销售量与广告费之间的关系。 5、主观想象法
计算预测值，分析预测误差
预测和分析未来环境
方案的后果总是与将 来付诸实践时所处的 环境相关，离开未来 实施环境去讨论方案 后果是没有实际意义 的 环境具有不确定性， 但具有可以预测的状 态 在不同的状态下讨论 方案实施的后果更具 有现实意义。
如何进行环境的分析？（以企业为例） 一、环境分析的五个步骤 1、找出影响环境变化的各种因素 2、把这些影响因素分类 3、把各种选出来的因素以成对方式制 作关系图 4、在不同的情况下，分析方案实施后 可能的结果 二、环境的三个层次 1、总体环境 2、产业环境 3、竞争环境
3、博弈模型 博弈模型解决的是有人参与的复杂的决策问题 博弈过程涉及到博弈双方，一方的行为与所处的具体环境条件构 成另一方行为的基础 计算机可以有效地完成博弈过程中局中人行为选择的逻辑与数字 运算 4、判断模型 个人判断 集体判断
会议法 Delphi 法 情景分析法
二、建模过程 建模是一项创造性的工作，不是一个章法清晰的过程 建模既是科学，也是艺术 建模的基本程序
二、备选方案应具备的特性
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。
系统工程方法论
系统工程方法论是指在更高层次上，指 导人们正确应用系统工程的思想、方法和各 种准则去处理问题，由于系统工程是一类包 括许多门工程技术的一大工程技术门类，而 且是高度综合的实用性很强的技术，因此， 在系统工程的研究中逐渐形成了一套处理问 题的基本方法过程（基本框架结构），这就
是从系统的观点出发，采用系统分析的方 法来分析和解决各种问题
解决办法：
利害冲突