第二章_系统工程方法论
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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。
第二章 系统及系统工程：系统及系统思维 系统工程及其方法论 企业系统及企业系统工程
喝茶
7
15 等水开
泡茶问题
方案分析
– 甲方案总时间=1+0.5+0.3+15+1+1+2.2=21 – 乙方案总时间=1+1+1+0.5+0.3+15+2.2=21 – 丙方案总时间=1+0.5+0.3+15+2.2=19 分析结果：丙方案最节约时间。 现实生活中，决策者有可能不选择丙。
2018/11/6
② 概念系统：由一些思想、概念、原理、原则、制度、政策等 非实物组成的系统。包括哲学、政治、道德、科学体系等。
2018/11/6 15
第一节 系统及系统思维
三、系统的分类
3、按所处的状态划分
① 静态系统：系统的要素基本不随时间的变化而变化的系 统。例如江河上的桥梁。
② 动态系统：系统的要素随时间的变化而变化的系统。
第二章 系统及系统工程
• 系统及系统思维 • 系统工程及其方法论 • 企业系统及企业系统工程
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华罗庚先生的泡茶问题
“想泡壶茶喝。当时的情 况是：开水没有，水壶 要洗，茶壶、茶杯要洗， 火已生了，茶叶也有了， 怎么办?”
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2
泡茶问题
• 问题描述
– 目标：喝到一碗清新的热茶。
系 统
小系统 中系统 大系统
巨 系 统
（钱学森） 复杂巨系统→开放的复杂巨系统
简单巨系统
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第一节 系统及系统思维
四、系统思维
思维是解决问题的一种心理过程，思维方法对解决问题的 效率和效果起决定作用。 系统思维的核心就是把研究对象看作由两个或两个以上由 有机联系、相互作用的要素所组成的、具有特定结构和功能的 整体。既要注意整体中各部分的相互联系和相互制约关系，又 要注意各部分之间的协调配合，服从整体最优的要求。 系统思维反对孤立地、片面地、静止地研究和分析问题。 “中医与西医”
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。
系统工程方法论资料重点
普通高等教育“十一五”国家级规划教 材
21世纪高等院校教材 工业工程系列
系统工程概论
主讲教师：周志华 电话：13786244515
2020/10/24
11
第2章 系统工程方法论
§2.1 系统分析方法论
------------兰德公司为代表
§2.2 霍尔(Hall)的硬系统工程方法论 §2.3 Chekland软系统工程方法论 §2.4 综合集成方法论
一、霍尔结构体系
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六个阶段， 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。
2020/10/24
1100
知识维：指在完成上述各 知识维（K）阶段和各步骤所需要的知
确定择目标：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
系统方案综合：方案策略，对每种方案进行说明 系统分析：系统分比较分析各方案→建模→计算或仿真
2020/10/24
1144
§2.2 Hall的硬系统工程方法论
2020/10/24
1122
§2.2 Hall的硬系统工程方法论
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。
明确问题：收集资料(考察、测量、调研、需求分析、
市场预测)
了解系统的环境、目的、系统的各组成部分 及其联系等。
2020/10/24
1133
§2.2 Hall的硬系统工程方法论
识和专业技术。 运筹学 控制论 社会科学 工程技术 医药卫生
21世纪高等院校教材 工业工程系列
系统工程概论
主讲教师：周志华 电话：13786244515
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11
第2章 系统工程方法论
§2.1 系统分析方法论
------------兰德公司为代表
§2.2 霍尔(Hall)的硬系统工程方法论 §2.3 Chekland软系统工程方法论 §2.4 综合集成方法论
一、霍尔结构体系
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六个阶段， 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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知识维：指在完成上述各 知识维（K）阶段和各步骤所需要的知
确定择目标：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
系统方案综合：方案策略，对每种方案进行说明 系统分析：系统分比较分析各方案→建模→计算或仿真
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§2.2 Hall的硬系统工程方法论
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§2.2 Hall的硬系统工程方法论
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。
明确问题：收集资料(考察、测量、调研、需求分析、
市场预测)
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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1133
§2.2 Hall的硬系统工程方法论
识和专业技术。 运筹学 控制论 社会科学 工程技术 医药卫生
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
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”。
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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。
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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。
《系统工程第二章》PPT课件
As systems engineers, we are primarily concerned with the functional and physical architectures that lead to implementation architectures and the resulting detailed design of systems of all types.
Design and development is very important, even though the acquisition or production process also depends upon success in the definition and deployment （部署） phases of the life cycle.
A successful design and development must be broadly responsive to client needs and requirements.
上午10时12分
2007 SYSTEMS ENGINEERING
4
2.1 INTRODUCTION
Good systems engineering practice （实践） requires that the systems engineer be responsive to each of these four ingredients for quality design and development efforts.
The final ingredient requires a set of needs and requirements of the client for the desired product, process, or system. This information requirement serves as the input to the systems engineering process that leads to design.
Design and development is very important, even though the acquisition or production process also depends upon success in the definition and deployment （部署） phases of the life cycle.
A successful design and development must be broadly responsive to client needs and requirements.
上午10时12分
2007 SYSTEMS ENGINEERING
4
2.1 INTRODUCTION
Good systems engineering practice （实践） requires that the systems engineer be responsive to each of these four ingredients for quality design and development efforts.
The final ingredient requires a set of needs and requirements of the client for the desired product, process, or system. This information requirement serves as the input to the systems engineering process that leads to design.
系统工程(4)
狭义解释：系统分析（SA） 系统工程（SE）
广义解释：系统分析 （SA）＝系统工程（SE）
SA是SE的核心内容、分析过程和基本方法。
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、 评价等技术对系统的各有关方面进行定性与定量 相结合的分析，为决策者选择最优或满意的系统
霍尔系统工程方法的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。
（1）摆明问题：明确所要解决的问题及其确切要求
（2）系统设计：即确定目标及设计评价指标体系 （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：建立分析模型，初步分析系统各种方案的特征。
系统分析（ SA ）是从运筹学（OR，Operation
Research）派生出来的，成名于美国兰德(RAND) 公司的工作。 运筹学通常用于研究现已存在的系统的运营情况， 如工厂、市场等系统的已有资源和设备的最优运营 问题。而系统分析则着重于评价和改进现有系统和 设计新系统 。
28
系统分析的概念
10
系统工程活动矩阵
运用系统工程知识，把三维结构中的七个时间 阶段和七个逻辑步骤结合起来：
逻辑维（步骤） 时间维（阶段） 1.规划阶段 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 1 摆 明 问 题 2 系 统 设 计 3 系 统 综 合 4 模 型 化 5 最 优 化 6 决 策 7 实 施 计 划
建立概念模型：在弄清学校各要素作用以及相互关系的基础上，可用 一些历史数据，也可用结构模型、语言模型等对学校的现状进行描述 ，总之力图使所建立的概念模型便于比较与分析。
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
2系统工程方法论
逻辑维指每个阶段所要进行的工作步骤，是运用系统工程方 法进行思考、分析和解决问题时应遵循的一般程序。
（1）明确问题——首先要明确要解决的问题，即明确要解 决什么问题。 （2）确定目标——系统指标设计。
（3）系统综合——形成系统方案。
16/83
（4）系统分析——应用系统工程技术，对每一个系统方案 进行比较、分析、计算。 （5）系统优化——寻找满足约束条件的最优方案。 （6）系统决策——确定最佳方案。 （7）系统实施——方案实施。
17/83
2.3.3
霍尔系统工程方法的专业维（知识维）
专业维指解决一个系统工程问题，需要有相应的专业知识。
运用系统工程知识，把6个时间阶段和7个逻辑步骤结合起 来，便形成所谓霍尔管理矩阵。
18/83
2.3.4 霍尔管理矩阵
• 把时间维和逻辑维结合起来，形成二维矩阵。
1.明确问题 1.规划阶段 2.方案阶段 3.研制阶段 4.生产阶段 a11 a21 a31 a41 a33 a45 代表一项具体的管理活动 a67 2.确定目标 a12 3.系统综合 4.系统分析 5.系统优化 6.系统决策 7.系统实施 a17
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1、铁路运输 铁路能提供长距离大宗商品的低成本、低能源运输，且能 运输至少一整车皮的批量货物，其运输的经济里程一般在200公 里以上。铁路运输的优点有： ①运输速度快，时速可达350公里；②运输能力较大；③运输连 续性强；④轨道运输的安全性能高；⑤通用性能好；⑥运输成 本较低；⑦能耗低。 其缺点是： ①建设周期较长，占地也多；②运能紧张；③近距离的运费较 高；④中途停留时间较长；⑤装卸次数较多，货物损失事故多。 综上，它主要适用于以下作业： ①大宗低值货物的中、长距离运输，也较适合运输散装、 罐装货物； ②适于大量货物一次高效率运输。
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“想泡壶茶喝。当时的情 况是：凉水要烧开，开水 壶要洗，茶壶、茶杯要洗 ，火已升了，茶叶也有了 ，怎么办?”
引例： 泡茶问题
•一. 问题描述
1. 目标：喝到一碗清新的热茶。 2. 条件：已有一个茶壶、一包好茶叶、一个燃着
的火炉和可用的凉水。 3. 要求：以最节约资源的方式实现目标。 4. 系统工程研究任务:为解决喝茶问题设计一个行动
第四阶段：
•根据系统研制阶段所提出的方案和生产计划，生 产出系统的零部件和所有的设备和装置；
计划系统(设计一个解决泡茶问题的行动计划)。
引例： 泡茶问题
•二. 问题分析
1. 目标要求
以最节约资源的方式泡一壶好茶。 在泡茶问题上，所需的资源包括：凉水、茶壶、茶叶、 茶碗、火炉。这些资源目前都已齐备。
由于茶壶的大小是确定的，因而所用水是确定的；由于 炉火的热效率是确定的，茶壶消耗的能源也是确定的； 同时，假定茶叶使用量也是有定额的。所以，在泡茶问 题上，唯一涉及的资源节约问题是关于时间的节约。
➢工序列表
序号 1 2 3
名称 洗壶 灌水 放壶
4 等水开 5 洗杯 6 找茶叶 7 泡茶 8 喝茶
紧前工序 无 1 2
3 无 无 4，5，6 7
工序时间(分) 1 0.5 0.3
15 1 1 2.2
甲： 洗壶 1
乙：
洗壶 1
灌水 0.5 洗杯 1
放壶 0.3
等水开 15 喝茶
洗杯，找茶叶
2 2.2 泡茶
第二章 系统工程方法论
方法论是指处理问题的指导方针、行为准则、 基本策略，它可以指出完成一项任务的一般途 径或路径。
系统工程方法论就是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与总体框架。
引例： 泡茶问题
华罗庚先生的泡茶
以三峡工程作为案例： 第一阶段：规划
• 1919年孙中山《建国方略》：利用三峡的水利资源发电 • 1946年《萨凡奇计划》 • 50年代初期林一山为首的长江流域规划办公室
第二阶段：设计
解决四个方面问题： •目标进行分解和量化； •协调目标，提出实现目标的具体的方案； •为实现方案在技术上、经济和社会方面、环境方面的保障； •根据具体方案，对工程成本费用和效益提出更加详细的计算。
引例： 泡茶问题
2. 系统工程研究任务界定 设计一个解决泡茶问题的行动计划，要求合理安排各道 工序，最大限度节约时间。
引例： 泡茶问题
3. 列出所有备选方案
根据日常经验，对以上泡茶问题可以有以下三种解法： 甲：⑴洗净水壶；⑵灌上凉水；⑶壶放在火上；⑷等水开；⑸水开 后，以最快的速度洗茶杯，找茶叶；⑹泡茶，待茶泡好；⑺喝茶。
“硬”系统方法论
霍尔三维结构
专业维 艺术
社会科学 管理 法律 商业 建筑 医学 工程
时间维
摆系系模最决实
明 问
统 分
统 综
型
优
施 计
题析合化化策划
霍耳三维结构
逻辑维
霍尔三维结构
知识维
•强调明确目标
……
•核心内容是最优化 •工程系统问题 •定量分析
摆 系 系 模 最 决实
时间（阶段）维
明 问
统统型 优 设综化 化
第一节 霍尔三维结构方法论
一、霍尔三维结构 二、霍尔三维结构时间维 三、霍尔三维结构时间维 四、举例 五、霍尔三维结构特点
本章目录
一、霍尔三维结构
霍尔三维结构是由美国A.D.霍尔（A.D.Hall）等人 在大量工程实践的基础上，于1969年提出的。
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。
策施 计
题 计合
划
运筹学
控制论
社会科学
工程技术
规划阶段
逻辑维
设计阶段
分析阶段
运筹阶段 实施阶段
•整体性
运行阶段
更新阶段 •技术应用综合性
•组织管理科学性
•问题导向性
本节目录 本章目录
二、时间维
1. 规划阶段 2. 设计阶段 3. 分析或研制阶段 4. 运筹或生产阶段 5. 系统实施或“安装”阶段 6. 运行阶段 7. 更新阶段
总目标：发电、防洪、供水、航运
正常蓄水位：230米、235米；坝址设在南津关
第三阶段：1958年到1993年10月
•实施系统工程：（生产安装）之前技术性很强，工作量最 大阶段。需要结合大批的相关的工程技术人员，合作完成。
•提出实施该系统的详细的研制方案； •提出详细的实施（生产或施工，包括往后各阶段）计划。
方案建议：丙
引例： 泡茶问题
•泡茶工程经验总结
几大步骤： 确定问题 目标分析 约束条件分析 可能方案整理 方案分析及比较 决策建议 方案实施
系统原理：最优化、统筹、模型（或工序图）法
第二章 系统工程方法论
第一节 霍尔三维结构方法论 第二节 切克兰德方法论 第三节 创新思维和方案创造技术 第四节 系统工程方法论的新发展
•提出可供施工的蓝图，包括大坝、船闸、厂房、机电设备、 输变电工程等方面的各项研究工作以及最终拿出可供施工 和生产的图纸；
•按照预想的进程和可能性，提出包括库区移民以及工厂的 搬迁安置、施工进度、水轮发电机组、辅助设备、输变电 设备的研究等，进而提出何时完成第一期工程和第二期工 程、何时全面投产等详细的系统的实施计划。
乙：⑴洗净水壶；⑵洗茶杯；⑶找好茶叶；⑷灌凉水；⑸壶放火上； ⑹等水开；⑺水开后，用准备好的茶杯、茶叶泡茶；⑻等待茶泡好； ⑼喝茶。
丙：⑴洗净水壶；⑵灌凉水；⑶壶放火上；⑷洗茶杯；⑸拿茶叶； ⑹水开之前，可干一些其它事；⑺水开，泡茶；⑻喝茶。
引例： 泡茶问题
4. 方案分析与比较
（1）列出泡茶所需的全部工序 （2）确定每道工序所需的时间 （3）确定各道工序之间的顺序关系 （4）分析计算每种方案所需的总时间 （5）做出比较结论
找茶叶 1 喝茶 2.2
灌水 0.5 放壶
泡茶 15
0.3 等水开
丙： 洗壶 1
灌水 0.5
放壶 0.3 洗杯 1
0.3 等水开 15
图1 泡茶系统工程备选方案工序图
拿茶叶
1 泡茶
2.2 喝茶
引例： 泡茶问题
4. 方案分析与比较 甲方案总时间=1+0.5+0.3+15+2+2.2=21 乙方案总时间=1+1+1+0.5+0.3+15+2.2=21 丙方案总时间=1+0.5+(0.3+15)+2.2=19 分析结果：丙方案最节约时间。
引例： 泡茶问题
•一. 问题描述
1. 目标：喝到一碗清新的热茶。 2. 条件：已有一个茶壶、一包好茶叶、一个燃着
的火炉和可用的凉水。 3. 要求：以最节约资源的方式实现目标。 4. 系统工程研究任务:为解决喝茶问题设计一个行动
第四阶段：
•根据系统研制阶段所提出的方案和生产计划，生 产出系统的零部件和所有的设备和装置；
计划系统(设计一个解决泡茶问题的行动计划)。
引例： 泡茶问题
•二. 问题分析
1. 目标要求
以最节约资源的方式泡一壶好茶。 在泡茶问题上，所需的资源包括：凉水、茶壶、茶叶、 茶碗、火炉。这些资源目前都已齐备。
由于茶壶的大小是确定的，因而所用水是确定的；由于 炉火的热效率是确定的，茶壶消耗的能源也是确定的； 同时，假定茶叶使用量也是有定额的。所以，在泡茶问 题上，唯一涉及的资源节约问题是关于时间的节约。
➢工序列表
序号 1 2 3
名称 洗壶 灌水 放壶
4 等水开 5 洗杯 6 找茶叶 7 泡茶 8 喝茶
紧前工序 无 1 2
3 无 无 4，5，6 7
工序时间(分) 1 0.5 0.3
15 1 1 2.2
甲： 洗壶 1
乙：
洗壶 1
灌水 0.5 洗杯 1
放壶 0.3
等水开 15 喝茶
洗杯，找茶叶
2 2.2 泡茶
第二章 系统工程方法论
方法论是指处理问题的指导方针、行为准则、 基本策略，它可以指出完成一项任务的一般途 径或路径。
系统工程方法论就是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与总体框架。
引例： 泡茶问题
华罗庚先生的泡茶
以三峡工程作为案例： 第一阶段：规划
• 1919年孙中山《建国方略》：利用三峡的水利资源发电 • 1946年《萨凡奇计划》 • 50年代初期林一山为首的长江流域规划办公室
第二阶段：设计
解决四个方面问题： •目标进行分解和量化； •协调目标，提出实现目标的具体的方案； •为实现方案在技术上、经济和社会方面、环境方面的保障； •根据具体方案，对工程成本费用和效益提出更加详细的计算。
引例： 泡茶问题
2. 系统工程研究任务界定 设计一个解决泡茶问题的行动计划，要求合理安排各道 工序，最大限度节约时间。
引例： 泡茶问题
3. 列出所有备选方案
根据日常经验，对以上泡茶问题可以有以下三种解法： 甲：⑴洗净水壶；⑵灌上凉水；⑶壶放在火上；⑷等水开；⑸水开 后，以最快的速度洗茶杯，找茶叶；⑹泡茶，待茶泡好；⑺喝茶。
“硬”系统方法论
霍尔三维结构
专业维 艺术
社会科学 管理 法律 商业 建筑 医学 工程
时间维
摆系系模最决实
明 问
统 分
统 综
型
优
施 计
题析合化化策划
霍耳三维结构
逻辑维
霍尔三维结构
知识维
•强调明确目标
……
•核心内容是最优化 •工程系统问题 •定量分析
摆 系 系 模 最 决实
时间（阶段）维
明 问
统统型 优 设综化 化
第一节 霍尔三维结构方法论
一、霍尔三维结构 二、霍尔三维结构时间维 三、霍尔三维结构时间维 四、举例 五、霍尔三维结构特点
本章目录
一、霍尔三维结构
霍尔三维结构是由美国A.D.霍尔（A.D.Hall）等人 在大量工程实践的基础上，于1969年提出的。
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。
策施 计
题 计合
划
运筹学
控制论
社会科学
工程技术
规划阶段
逻辑维
设计阶段
分析阶段
运筹阶段 实施阶段
•整体性
运行阶段
更新阶段 •技术应用综合性
•组织管理科学性
•问题导向性
本节目录 本章目录
二、时间维
1. 规划阶段 2. 设计阶段 3. 分析或研制阶段 4. 运筹或生产阶段 5. 系统实施或“安装”阶段 6. 运行阶段 7. 更新阶段
总目标：发电、防洪、供水、航运
正常蓄水位：230米、235米；坝址设在南津关
第三阶段：1958年到1993年10月
•实施系统工程：（生产安装）之前技术性很强，工作量最 大阶段。需要结合大批的相关的工程技术人员，合作完成。
•提出实施该系统的详细的研制方案； •提出详细的实施（生产或施工，包括往后各阶段）计划。
方案建议：丙
引例： 泡茶问题
•泡茶工程经验总结
几大步骤： 确定问题 目标分析 约束条件分析 可能方案整理 方案分析及比较 决策建议 方案实施
系统原理：最优化、统筹、模型（或工序图）法
第二章 系统工程方法论
第一节 霍尔三维结构方法论 第二节 切克兰德方法论 第三节 创新思维和方案创造技术 第四节 系统工程方法论的新发展
•提出可供施工的蓝图，包括大坝、船闸、厂房、机电设备、 输变电工程等方面的各项研究工作以及最终拿出可供施工 和生产的图纸；
•按照预想的进程和可能性，提出包括库区移民以及工厂的 搬迁安置、施工进度、水轮发电机组、辅助设备、输变电 设备的研究等，进而提出何时完成第一期工程和第二期工 程、何时全面投产等详细的系统的实施计划。
乙：⑴洗净水壶；⑵洗茶杯；⑶找好茶叶；⑷灌凉水；⑸壶放火上； ⑹等水开；⑺水开后，用准备好的茶杯、茶叶泡茶；⑻等待茶泡好； ⑼喝茶。
丙：⑴洗净水壶；⑵灌凉水；⑶壶放火上；⑷洗茶杯；⑸拿茶叶； ⑹水开之前，可干一些其它事；⑺水开，泡茶；⑻喝茶。
引例： 泡茶问题
4. 方案分析与比较
（1）列出泡茶所需的全部工序 （2）确定每道工序所需的时间 （3）确定各道工序之间的顺序关系 （4）分析计算每种方案所需的总时间 （5）做出比较结论
找茶叶 1 喝茶 2.2
灌水 0.5 放壶
泡茶 15
0.3 等水开
丙： 洗壶 1
灌水 0.5
放壶 0.3 洗杯 1
0.3 等水开 15
图1 泡茶系统工程备选方案工序图
拿茶叶
1 泡茶
2.2 喝茶
引例： 泡茶问题
4. 方案分析与比较 甲方案总时间=1+0.5+0.3+15+2+2.2=21 乙方案总时间=1+1+1+0.5+0.3+15+2.2=21 丙方案总时间=1+0.5+(0.3+15)+2.2=19 分析结果：丙方案最节约时间。