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第3章-系统工程方法论上课讲义

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系统工程方法论课件

系统工程方法论课件
• 4．生产阶段
生产或者研制、开发出系统的零部件（硬、软件）及整个系 统。
2021/2/23
北京物资学院信息学院
16
3.2 霍尔方法论
3.2.1 时间维（粗结构）
5．运行阶段
把系统安装好，完成系统的运行计划，使系统按预定目标 运行服务。
6．更新阶段
完成系统评价，在现有系统运行基础上，改进和更新系统 ，使系统更有效地工作，同时为系统进入下一个研制周期准 备条件。
反映了系统工程研究和解决问题的一般规律或模式， 即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和总体框架。
2021/2/23
北京物资学院信息学院
3
3.1 概述
所谓方法论，就一般意义来说就是解决问题的辩证程序的 总体。通过这样的程序把问题可利用的技术联系起来，求得问 题的解决。
2021/2/23
北京物资学院信息学院
8
3.1 概述
（6）20世纪90年代初，弗勒德和杰克逊在吸收哈贝马斯的社 会系统学说和摩根的组织理论的基础上，提出了批判系统方法 论。
（7）20世纪80年代初，针对系统研究本身缺乏系统性这一现 状，西方系统学界开始了整合方法论的研究。具有代表性的有 林斯通的多观点概念模型，沃菲尔德的互动管理，巴纳斯的（ 社会）系统设计等。
它的意义可以说是设定问题的环境，即解决问题的概念、目标 （功能目标和价值目标）、结构关系和过程、途径、方法选择 依据等。
2021/2/23
北京物资学院信息学院
6
3.1 概述
系统方法论的演进大致经历了以下八个过程： （1）系统研究方法最早出现的是20世纪30年代末、40年代初 的运筹学方法。 （2）20世纪50年代末60年代初形成了先有古德和麦克霍尔（ 1957），后有霍尔等学者提出的系统工程方法论，1969年霍 尔提出的三维结构（时间维、逻辑维、知识维）矩阵。 （3）20世纪50年代中，美国兰德公司提出了系统分析的方法 论。

系统工程及方法论

系统工程及方法论

知识维 ABCD E F G
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
逻辑维
规划阶段 方案阶段 研制阶段 生产阶段
运行阶段
更新阶段
时间维（时 间进程）
霍尔“三维结构” 霍尔模型(续)
表示系统工程的工作阶段或进程。即：从规划到更新， 按时间顺序排列的系统工程全过程。
逻辑维（方 法步骤）
切克兰德的 “调查学习”法
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。
7. 采取行动改善 实际问题
1. 不良结构问 题提出
A
6. 可行满意解
单击此处添加小标题
概念模型代替数学模型，思路更加开阔。
2. 问题的表示
5. 模型与问题
的比较
现实世界
B
系统思考
3. 有关系统的 基本定义
年代
哈顿计划”
1945
美国空军建立兰德 （RAND）公司
重要理论与方法贡献
正式提出系统方法（Systems approach）的概念 采用系统方法，并取得巨大成功
正式使用系统工程（Systems Engineering）一词（1951）
产生军事运筹学（Military Operations Research）,也即 军事系统工程 运用SE，并推动了其发展
孙子兵法
单击此处添加正文。
丁渭造宫
……
3.1 系统工程概述
2.现代系统工程形成及发展
阶段 年代（份） 重大工程实践或事件
1930
I 1940
美国发展与研究广播电 视 美国实施彩电开发计划
美国Bell电话公司开发 微波通讯系统

系统工程方法论课件

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。

第三章系统工程方法论

第三章系统工程方法论

12
时间上可以交叉。研制阶段可部分进行生产，生产阶段就可部分安装， 安装阶段可部分进行运行。需寻求最佳方案，用计划协调技术 （PERT）、图解评审技术（GERT）。 主要有泥沙问题、水库引发地震问题、四川将面临更加频繁和严重的 洪水问题、环境问题和资金问题。 综合治理长江，对上游实行水利开发和水土保持。
更新阶段
时间维(T)
1) 时间维
表示系统从规划到更新，从开始→结束按时 间顺序排列的全过程，反映了系统的生命周期 循环过程。



规划阶段：调研、明确目标 计划阶段：比较分析方案，择优 研制阶段：实现方案，作生产计划 生产阶段：零部件→组装整个系统 安装阶段：安装、调试 运行阶段：运行 更新阶段：评价→改进和更新

两种方法轮的比较 (?)
相同点：问题导向；注重程序及阶段；… 不同点： (研究对象或应用领域、基本方法、 核心内容或关键点、反馈机制、…)

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： 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。 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。
3、物理－事理－人理系统方法
物理－事理－人理系统方法（简称WSR)是中国系统工程学会 前理事长、中国科学院系统科学研究所研究员顾基发和华裔学者 朱志昌博士在1995年提出的，他们总结了国内很多系统工程的研 究与实践，分析它们成功与失败的原因，从众多的案例分析中悟 出了“关系协调”的重要性，从方法论角度提出了物理－事理－ 人理系统方法。 物理是象征本体论的客观存在，包括物质及其组织结构；阐 述自然客观现象和客观存在的定律、规则，是一种客观存在，不 以人的意志为转移。 事理是人们办成办好事情应遵循的道理、规律，帮助人们基 于客观存在有效处理事务的方法。 人理是关注、协调系统中所有团体相互之间的主观关系，包 括顾客、权力当局、组织者、专家、潜在业主、使用者、操作者、 受益和受损者；

第三章 系统工程方法论

第三章 系统工程方法论

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 确定预测方法,
–定性预测法 –时间序列预测法 –因果关系预测法
计算预测值,分析预测误差 计算预测值,
(4)建模和预计后果
每种方案实施后都相应有一系列后果,因 此本阶段的首要工作便是确定应该预计哪 些后果?其中哪些最重要?选定后果项目 后,便可着手建立一个或多个模型预计行 动和后果指标之间的关系. 系统分析的主要模型有图形模型,分析模 型,仿真模型,博弈模型和判断模型
调查学习的基本步骤
不良结构系统现状的表述; 弄清,改善与现状有关的各种因素及其 相互关系; 建立概念模型(结构或语言描述); 改善概念模型; 将模型与问题的表述作比较; 找出可行而满意的途径和方案; 采取行动改善实际问题. 该方法的核心不是寻求最优化,而是调查 比较,从中寻找改善现存系统的途径.
一,系统工程与传统方法的区别
从前面对系统工程的介绍可以看出,系统工程实 质上是方法论的科学,它的目标是通过什么样的 方法可使系统达到最优,而方法论是把设想付诸 实现的过程.对于传统方法,它解决问题的目标 往往是单一的,比如设计一个产品或只强调成本 低或只强调性能高,而系统工程对目标的考虑需 要从系统运行的全过程即时间方面以及在每个阶 段中处理问题的特殊思维过程即逻辑方面,并综 合运用各种专业知识即知识方面来综合考虑.
(一)霍尔(Hall)系统工程方法论 1962年贝尔公司工程师Hall总结公司开展 SE经验,写成《系统工程方法论》一书. 所谓方法论,就是把设想变为实体的具体 过程与步骤.
Hall三维结构分析
知识维
逻辑维 时间维
Hall的SE方法论:是"三维结构方法体系" 即把系统工程活动从时间上分成前后衔接 的"几个阶段";从逻辑上把每个阶段分 成几个环环紧扣的几个步骤;同时也要考 虑完成上面所说的这些阶段和步骤所需要 的各种专业和技术素养.主要靠广泛吸引 各类专业人员参加到SE活动来实现,或者 把他们的知识和建议储存到计算机中随时 备用.

《系统工程方法论》PPT课件

《系统工程方法论》PPT课件
第三章 系统工程方法论
§3.1 处理复杂系统问题的基本观点 §3.2 系统论方法 §3.3 霍尔的系统工程方法论 §3.4 切克兰德的系统工程方法论 §3.5 物理-事理-人理方法论 §3.6 螺旋式推进原则 §3.7 系统工程的构思原则 §3.8 综合集成工程方法论
h
1
§3.1处理复杂系统问题的基本观点
把系统与环境看成一个整体，从更高的角度来分析系统 与环境的关系，在策划系统最优时，必须考虑环境的制 约作用，必须使环境受益，在万不得已的情况下，力图 使环境所受损失最小，决不允许环境受到不能接受的损 失。
h
3
综合观点
由于系统内部要素之间存在着相互依存、相互 制约的关系，当人们对系统某些问题进行决策 时，尤其是遇到多目标、多因素、纵行交错、 千变万化的系统时，应对目标、因素进行综合 分析或评价，分清主次，对目标、因素进行综 合。切忌只凭一时、一事、一地、一人进行决 策。作好系统内各要素之间的协调工作，实现 全系统的综合平衡
系统工程师对复杂系统问题进行研究，首 先要有正确的指导思想，有辨证唯物主义 的思想，矛盾论、实践5个观点是处理复 杂系统问题的基本观点：
h
2
整体观点
把系统内部所有要素看成一个整体，在策划最优时，子 系统最优与系统最优发生矛盾时，子系统要服从整个系 统，这就是人们常说的：“局部服从整体，地方服从中 央，个人服从集体”。反之，整个系统要对所有的子系 统之间的关系进行协调，充分发挥各子系统的能动作用
h
9
还原论与整体论相结合
整体论(holism)强调整体地把握对象。还原论 (reductionism)主张把整体分解为部分去研究 。 古代的整体论是朴素的、直观的，没有把对整体 的把握建立在对部分的精细了解之上。还原论相 信客观世界是既定的，存在一个由所谓“宇宙之 砖”构成的基本层次，只要把研究对象还原到那 个层次，搞清楚最小组分即“宇宙之砖”的性质，

系统工程方法论通用课件

系统工程方法论通用课件

03
系统工程过程
系统需求分析
明确目标
确定系统的预期目标和功能，确保所有利益 相关者的需求得到满足。
需求分析
对收集的信息进行整理、分类和评估，明确 系统必须满足的条件和限制。
收集信息
通过调查、访谈和文档分析，全面了解现有 系统和用户需求。
制定需求规格书
将需求分析的结果转化为详细、准确的需求 规格书，作为后续设计和实施的依据。
系统工程的核心概念
系统
由相互关联、相互作用的元素组成的集合体。
优化
在满足一定约束条件下，寻找使某个或多个性能 指标达到最优的设计方案。
ABCD
模型
对实际系统的抽象表示，用于描述系统的结构和 行为。
协调
在系统设计和运行过程中，解决各组成部分之间 的矛盾和冲突，实现整体的最优性能。
02
系统工程方法论
案例三：企业信息化系统工程实践
总结词
集成化、标准化、可持续性
详细描述
企业信息化系统工程实践涉及企业内外部信息的收集、处理、存储和应用。通过系统工程方法论的应用，实现企 业信息化系统的集成化、标准化，确保系统的可持续性发展，提高企业的竞争力和创新能力。
案例四：城市规划系统工程实践
总结词
综合性、前瞻性、可持续性
详细描述
城市规划是一个涉及经济、社会、环境和文化等多方面的综合性系统工程。通过系统工程方法论的应 用，确保城市规划的前瞻性和可持续性，实现城市资源的优化配置和城市的可持续发展。
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§3.2切克兰德软科学系统工程方法论
问
弄
题
清
现
关
状
联
说
因
明素
初步弄清与改善现状 有关的各种因素及其 相互关系.
§3.2切克兰德软科学系统工程方法论
问
弄
建
题
清
立
现
关
概
状
联
念
说
因
模
明素型
在不能建立数学模型 时,用结构模型或语言 模型描述现状.
§3.2切克兰德软科学系统工程方法论
问
弄
建
改
题
清
立
善
现
关
1.时间维
知识维
2.逻辑维（p45）
管理
表示思维过程,即每一 阶段工作中应遵循的
法律 工程技术 …
逻辑维
逻辑步骤.
规划阶段 拟定方案
系统研制
生产阶段 安装阶段 运行阶段
时间维
更新阶段 弄目系系最决实 清标统统优策施 问选综分化 题择合析
§3.1霍尔系统工程三维结构
1.时间维
知识维
2.逻辑维
法律
3.知识维（p46）
§3.2切克兰德软科学系统工程方法论
该方法的步骤可用如下流程图表示:
问 题
弄 清
建 立
改 善
比
实
现
关
概
概
状
联
念
念
说 明
因 素
模 型
模 型
较
施
切克兰德“调查学习”软方法流程图
§3.2切克兰德软科学系统工程方法论
问 题 现 状 说 明
通过调查分析，对所研 究的不良结构系统的现 状进行说明,以求改善。
3 系统研制
4 生产
5 安装
6 运行
7 更新
§3.1霍尔系统工程三维结构
二维活动矩阵:
逻辑维 时间维
1 2 34 567
问目系系最决实 题标统统优策施 阐选综分化 述择合析
1 规划
aቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1 a12
a16 a17
2 拟定方案 a21
3 系统研制
a34
4 生产
a47
5 安装
a53
6 运行
a61
7 更新
a77
知识维
以一向量(工作阶段、 思维过程、专业知识)表示 出系统工程所处的任意位 置，就是三维空间结构作 为统工程方法论的本质
ABCDEFG
环境科学 社会科学 计算机科学 管理科学
经济 法律 工程技术
逻辑维
规划阶段
2 方1案阶段 3 研制阶段 4生产阶段 5运行阶段 6更新阶段
系统工程的霍尔三维结构
§3.1霍尔系统工程三维结构
形成模型,把备选方案与 评价目标联系起来.
对系统分析结果比较评 价, 精选出最佳的方案.
§3.1霍尔系统工程三维结构
二维活动矩阵:
逻辑维 时间维
1 2 34 567
问目系系最决实 题标统统优策施 阐选综分化 述择合析
由决策者进行决策, 选定 一个或几个方案试行.
1 规划 2 拟定方案
根据最后选定的方案, 具体加以实施.
系统调查, 搜集资 料和数据,弄清问题
日本:如何打开 坤表销路？
耐
样
用
式
准
花
确
色
试
试
销
销
§3.1霍尔系统工程三维结构
二维活动矩阵:
逻辑维 时间维
1 2 34 567
问目系系最决实 题标统统优策施 阐选综分化 述择合析
1 规划 2 拟定方案 3 系统研制 4 生产 5 安装 6 运行 7 更新
将系统目的具体化,拟 定目标及评价标准.
管理 工程技术
完成各阶段中各思维步
…
逻辑维
骤所需要的专业知识.
规划阶段 拟定方案
系统研制
生产阶段
安装阶段
运行阶段
时间维
更新阶段 弄目系系最决实 清标统统优策施 问选综分化 题择合析
§3.1霍尔系统工程三维结构
二维活动矩阵:
调研、制定方针、 政策和规划
提出具体的计划 方案
作出研制方案及 生产计划
生产出零部件， 提出安装计划
逻辑维
1
问
2
目
3
系
4
系
5
最
67
决实
题标统统优策施
时间维
阐选综分化 述择合析
1 规划
2 拟定方案 3 系统研制 4 生产 5 安装 6 运行
7 更新
§3.1霍尔系统工程三维结构
二维活动矩阵:
安装好系统，并 制定运行计划.
系统运行，为预 期用途服务.
改进、取消旧系 统，建立新系统.
逻辑维
1
问
2
目
3
系
4
系
5
最
67
决实
题标统统优策施
时间维
阐选综分化 述择合析
1 规划
2 拟定方案 3 系统研制 4 生产 5 安装 6 运行
7 更新
§3.1霍尔系统工程三维结构
二维活动矩阵:
逻辑维 时间维
1 2 34 567
问目系系最决实 题标统统优策施 阐选综分化 述择合析
1 规划 2 拟定方案 3 系统研制 4 生产 5 安装 6 运行 7 更新
霍尔三维结构小结:
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以归纳成结构 良好的工程系统问题,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 术应用的综合性(知识维)、组织管理上的科 学性(时间维和逻辑维)和系统工程工作的问 题导向性(逻辑维)的突出特点.
问 题
弄 清
建改 立善
比
实
现
关
概
概
状
联
念
念
说 明
因 素
模模 型型
较
施
实施能带来上述 变革的改革方案.
§3.2切克兰德软科学系统工程方法论
问 题
弄 清
建改 立善
比
实
现
关
概
概
状
联
念
念
说 明
第3章-系统工程方法论
§3.1霍尔系统工程三维结构
1.时间维（p44）
知识维
表示工作阶段,即按时 间排列的工作顺序.
管理 法律 工程技术 …
逻辑维
时间维
规划阶段 拟定方案 系统研制 生产阶段 安装阶段 运行阶段
更新阶段 弄目系系最决实 清标统统优策施 问选综分化 题择合析
§3.1霍尔系统工程三维结构
概
概
状
联
念
念
说
因
模
模
明
素
型
型
随着分析的深入和“学习” 的加深,用更合适的模型和方 法改进上述概念模型.
§3.2切克兰德软科学系统工程方法论
问 题
弄 清
建 立
改 善
比
现
关
概
概
状
联
念
念
说 明
因 素
模 型
模 型
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 行的变革途径或方案.
§3.2切克兰德软科学系统工程方法论
§3.2切克兰德软科学系统工程方法论
系统
良好 结构系统
偏重工程、机理明显的物理型硬系统，可定量描述。
不良 结构系统
偏重社会、机理尚不清楚的生物型软系统，较难定量描述。
该方法论是英国兰卡斯特大学的切克兰德20世纪 70年代中期提出的，是对霍尔方法论的修正.
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,寻求改善现存系统的途径.
英美军方: 商船是否应 装火炮？
击
击
落
沉
敌
商
机
船
率
率
4%
25%↓
10%
结论
§3.1霍尔系统工程三维结构
二维活动矩阵:
逻辑维 时间维
1 2 34 567
问目系系最决实 题标统统优策施 阐选综分化 述择合析
1 规划 2 拟定方案 3 系统研制 4 生产 5 安装 6 运行 7 更新
按照问题性质及总的 功能要求,形成一组备 选系统方案.