系统工程方法论分析框架

《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。

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。

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;。

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。