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1、1 2014年10月24日9时58分 1 第第2 2章章 系统工程方法论系统工程方法论 系统工程的基本工作过程系统工程的基本工作过程 系统分析原理系统分析原理 系统工程方法论的新发展系统工程方法论的新发展 2 2014年10月24日9时58分 2 2 1 系统工程的基本工作过程 系统工程方法论系统工程方法论就是解决系统开发 运就是解决系统开发 运 作及管理实践中的问题所应遵循的作及管理实践中的问题所应遵循的工作工作 程序 逻辑步骤 和基本方法程序 逻辑步骤 和基本方法 它是系它是系 统工程思考问题和处理问题的一般方法统工程思考问题和处理问题的一般方法 与总体框架 与总体框架 3 2014年10
2、月24日9时58分3 2 1 1 系统工程与传统方法的区别 系统工程与传统方法的区别 系统工程实质上是方法论的科学 系统工程实质上是方法论的科学 它的目标是通它的目标是通 过什么样的方法可使系统达到最优过什么样的方法可使系统达到最优 而方法论是 而方法论是 把设想付诸实现的过程 把设想付诸实现的过程 传统方法 它解决问题的传统方法 它解决问题的目标往往是单一的目标往往是单一的 比 比 如设计一个产品或只强调成本低或只强调性能高 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而系统工程对目标的考虑需要从系统运行的全过 程即程即时间方面时间方面以及在每个阶段
3、中处理问题的特殊以及在每个阶段中处理问题的特殊 思维过程即思维过程即逻辑方面 逻辑方面 并综合运用各种专业知识并综合运用各种专业知识 即即知识方面知识方面来综合考虑 来综合考虑 4 2014年10月24日9时58分 4 2 1 2 系统工程的三维结构分析 霍尔三维结构 A A D D 霍尔霍尔 A A D D Hall Hall 三维结构是由三维结构是由 美国学者美国学者A A D D 霍尔等人在大量工程实践基础霍尔等人在大量工程实践基础 上 于上 于19691969年提出的 其内容反映在可以直观年提出的 其内容反映在可以直观 展示系统工程各项工作内容的三维结构图中 展示系统工程各项工作内容的
4、三维结构图中 具体如图具体如图2 2 1 1所示 霍尔三维结构集中体现了所示 霍尔三维结构集中体现了 系统工程方法的系统工程方法的系统化 综合化 最优化 程系统化 综合化 最优化 程 序化和标准化序化和标准化等特点 是系统工程方法论的重等特点 是系统工程方法论的重 要基础内容 要基础内容 5 2014年10月24日9时58分 5 2 1 2 系统工程的三维结构分析 霍尔三维结构 续 逻辑维逻辑维 时间维时间维 知识维知识维 图图2 1 霍尔三维结构体系图霍尔三维结构体系图 6 2014年10月24日9时58分 1 霍尔三维结构 规划阶段规划阶段 设计阶段设计阶段 分析阶段分析阶段 运筹阶段运筹
5、阶段 实施阶段实施阶段 运行阶段运行阶段 更新阶段更新阶段 运筹学运筹学 控制论控制论 社会科学社会科学 工程技术工程技术 逻辑维逻辑维 知识维知识维 时间维时间维 实实施施计计划划 决决策策 最最优优化化 模模型型化化 系系统统综综合合 系系统统设设计计 摆摆明明问问题题 图图3 1 霍尔三维结构示意图霍尔三维结构示意图 7 2014年10月24日9时58分 时间维时间维 a a 规划阶段 主要是按照设计要求提出系统目标 规划阶段 主要是按照设计要求提出系统目标 制定规划和政策 制定规划和政策 b b 拟定阶段 完成的任务是提出具体的方案 进行拟定阶段 完成的任务是提出具体的方案 进行 系统
6、的初步设计 系统的初步设计 c c 分析阶段 对所设计的方案进行分析 比较 分析阶段 对所设计的方案进行分析 比较 d d 运筹阶段 方案的综合选优 确定最优实施方案 运筹阶段 方案的综合选优 确定最优实施方案 e e 实施阶段 系统的设计 安装及调试等 实施阶段 系统的设计 安装及调试等 f f 运行阶段 按照系统预定的用途工作 运行阶段 按照系统预定的用途工作 g g 更新阶段 按系统要求实施 取消旧系统 代之更新阶段 按系统要求实施 取消旧系统 代之 以新系统 对系统改进 以新系统 对系统改进 8 2014年10月24日9时58分 逻辑维逻辑维 a a 明确问题 了解问题所处的环境 收集
7、有关的数据和资明确问题 了解问题所处的环境 收集有关的数据和资 料 主要目的是弄清问题 料 主要目的是弄清问题 b b 系统指标设计 确定所要解决问题的目标和相应的评价系统指标设计 确定所要解决问题的目标和相应的评价 准则 准则 c c 系统方案综合 为实现预期目标 拟定所需采取的策略系统方案综合 为实现预期目标 拟定所需采取的策略 和应选择的方案 和应选择的方案 d d 模型化 针对系统的具体结构和方案类型建立分析模型 模型化 针对系统的具体结构和方案类型建立分析模型 并初步分析系统各种方案的性能 特点 对预定任务能并初步分析系统各种方案的性能 特点 对预定任务能 实现的程度实现的程度 e
8、e 系统方案的优化与选择 用数学规划等定量的优化方法系统方案的优化与选择 用数学规划等定量的优化方法 去判别各种方案的优劣 以进行方案选择 去判别各种方案的优劣 以进行方案选择 f f 决策 以指标体系为评价准则 在考虑决策者的偏好等决策 以指标体系为评价准则 在考虑决策者的偏好等 基础上 选择最优方案 基础上 选择最优方案 g g 实施计划 按决策结果制定实施方案和计划 实施计划 按决策结果制定实施方案和计划 92014年10月24日9时58分 9 知识维 知识维是指各工作步骤所需的各门专业知知识维是指各工作步骤所需的各门专业知 识 由于系统工程是个综合性的交叉学科 在识 由于系统工程是个综
9、合性的交叉学科 在 上述各阶段中 执行任何一步都会涉及多种专上述各阶段中 执行任何一步都会涉及多种专 业技术 如社会科学 工程技术 法律 商业 业技术 如社会科学 工程技术 法律 商业 医药 艺术等等 医药 艺术等等 10 2014年10月24日9时58分10 2 霍尔方法论的程序 步骤 弄清问题弄清问题 目标选择目标选择 方案设计方案设计 建立数学模型建立数学模型 最优化最优化 决策决策 实施实施 弄清需要解决什么问题 弄清需要解决什么问题 将需求具体化 并选定衡量指标 将需求具体化 并选定衡量指标 设计为达到目标所可能采取的多种方案 设计为达到目标所可能采取的多种方案 依据目标 考虑约束条
10、件 建立数学模 依据目标 考虑约束条件 建立数学模 型 用以分析各种设想方案 型 用以分析各种设想方案 选定方案的参数和变量 使之最好地 选定方案的参数和变量 使之最好地 满足目标 满足目标 选择一种策略 作出决定 选择一种策略 作出决定 付住诸实施并提供实际执行的信息 付住诸实施并提供实际执行的信息 反馈到以上各阶段 反馈到以上各阶段 11 2014年10月24日9时58分 11 2 1 3 2 1 3 切克兰德切克兰德方法论方法论 软科学系统工程方法论软科学系统工程方法论 霍尔方法论霍尔方法论强调明确目标强调明确目标 核心内容是核心内容是最优化最优化 认为现认为现 实问题可归纳为工程一类的
11、问题实问题可归纳为工程一类的问题 应用定量分析的手应用定量分析的手 段段 求的最优解求的最优解 随着实践经验不断丰富和系统工程学科的不断发展随着实践经验不断丰富和系统工程学科的不断发展 系统工程方法论也在不断地充实和创新系统工程方法论也在不断地充实和创新 50 60 50 60年代期年代期 间间 系统工程主要用来寻求各种系统工程主要用来寻求各种 战术战术 问题的最优问题的最优 策略策略 组织管理大型工程项目等组织管理大型工程项目等 70 70 年代以来年代以来 现代系现代系 统工程已用于研究社会经济系统及其发展战略问题统工程已用于研究社会经济系统及其发展战略问题 涉及的社会经济因素相当复杂涉及
12、的社会经济因素相当复杂 为适应这种发展为适应这种发展 从从7070 年代中期开始年代中期开始 有些学者对霍尔系统工程方法论提出有些学者对霍尔系统工程方法论提出 修正和补充修正和补充 在在8080年代中前期由英国兰卡斯特大学的切克兰德年代中前期由英国兰卡斯特大学的切克兰德对霍对霍 尔系统工程方法论提出系统的修改意见尔系统工程方法论提出系统的修改意见 并提出并提出 软软 科学科学 系统工程方法论系统工程方法论 12 2014年10月24日9时58分12 1 1 软科学系统工程方法论的主要内容软科学系统工程方法论的主要内容 出发点是出发点是 社会经济领域中的问题往往很难象工程技术社会经济领域中的问题
13、往往很难象工程技术 问题那样首先将问题那样首先将 需求需求 给定清楚给定清楚 因而也难以按若干因而也难以按若干 个衡量指标设计出符合此个衡量指标设计出符合此 需求需求 的最优系统的最优系统 切克兰德切克兰德系统工程方法论系统工程方法论的核心不是的核心不是 最优化最优化 而是而是 比较比较 或或 学习学习 从模型和现状的比较中从模型和现状的比较中 学习改善现学习改善现 状的途径状的途径 比较比较 这个环节含有组织讨论这个环节含有组织讨论 听取各种集听取各种集 体中人们意见的含义体中人们意见的含义 从而不拘泥于描述定量求解的过从而不拘泥于描述定量求解的过 程程 反映了人的因素和社会经济系统的特点反
14、映了人的因素和社会经济系统的特点 切克兰德切克兰德方法论是霍尔方法论的扩展方法论是霍尔方法论的扩展 当现实问题确实当现实问题确实 能够工程化能够工程化 在弄清其需求时在弄清其需求时 概念模型阶段就相当于霍概念模型阶段就相当于霍 尔尔方法论中的建立方法论中的建立数学模型数学模型阶段阶段 而而改善改善概念模型阶段概念模型阶段 就相当于就相当于 最优化最优化 阶段阶段 实施的不是某种变革实施的不是某种变革 而是设而是设 计好的最优系统计好的最优系统 13 2014年10月24日9时58分13 2 切克兰德切克兰德方法论的程序 步骤 问题现状说明问题现状说明 弄清关联因素弄清关联因素 概念模型概念模型
15、 改善概念模型改善概念模型 比较比较 实施实施 说明现状 说明现状 目的是改善现状 目的是改善现状 初步弄清与改善现状有关的各种因素及相互关系 初步弄清与改善现状有关的各种因素及相互关系 用结构模型或数学模型描述系统现状 用结构模型或数学模型描述系统现状 根据系统工程的理论和方法改善概念模型 根据系统工程的理论和方法改善概念模型 将概念模型与现实进行比较 将概念模型与现实进行比较 找出符合决找出符合决 策部门意图的策部门意图的 而且可行的变革 而且可行的变革 根据决策组织实施 根据决策组织实施 14 2014年10月24日9时58分 14 3 两种方法论的比较两种方法论的比较 霍尔三维结构与切
16、克兰德方法论均为系统工程霍尔三维结构与切克兰德方法论均为系统工程 方法论 方法论 均以问题为起点 具有相应的逻辑过均以问题为起点 具有相应的逻辑过 程程 在此基础上 两种方法论主要存在以下 在此基础上 两种方法论主要存在以下不不 同点同点 1 1 霍尔方法论主要以工程系统为研究对象 而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切克兰德方法更适合于对社会经济和经营管理 等等 软软 系统问题的研究 系统问题的研究 2 2 前者的核心内容是优化分析 而后者的核心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 内容是比较学习 3 3 前者更多关注定量分析方法 而后者比较强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 调定性或定性与定量有机结合的基本方法 15 2014年10月24日9时58分 15 2 2 系统分析原理 系统分析原理 系统工程方法论是指在更高层次上 指导人们正系统工程方法论是指在更高层次上 指导人们正 确确应用系统工程的思想 方法和各种准则应用系统工程的思想 方法和各种准则去处理问题 去处理问题 由于
