第二章_系统工程方法论
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•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。
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。
“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
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。
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；
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。
➢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
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。
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
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。
“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Hale Waihona Puke Baidu（阶段）维
明 问
统统型 优 设综化 化
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
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
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
•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。
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。
“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
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。
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；
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。
➢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
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。
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
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。
“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Hale Waihona Puke Baidu（阶段）维
明 问
统统型 优 设综化 化
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
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
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