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1、,天行健，君子以自强不息!,1,系统工程概论,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,主讲教师：周志华 电话：13786244515,2,第3章 系统工程方法论,3.1 系统分析方法论 -兰德公司为代表 3.2 霍尔(Hall)的硬系统工程方法论 3.3 Chekland软系统工程方法论 3.4 综合集成方法论 -以钱学森为代表的从定性到定量的综合集成方法论 3.5 WSR系统方法论,3,一、霍尔结构体系,3.2 Hall的硬系统工程方法论,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7个阶段，每个阶段应遵循一定的思维程序，需各种专
2、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。,4,知识维：指在完成上述各阶段和各步骤所需要的知识和专业技术。,逻辑维：每个阶段需进行的工作步骤，是运用系统工程方法进行思考、分析和解决问题应遵循的一般程序。,时间维：从规划到更新，按时间顺序排列的SE全过程。,5,一) 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 拟定方案阶段：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：安装系统、试验运行 运行阶段：运行 更新阶段：评价改
3、进和更新,3.2 Hall的硬系统工程方法论,6,二) 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。,3.2 Hall的硬系统工程方法论,7,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,3.2 Hall的硬系统工程方法论,8,系统分析主要内容： 系统变量的选择：状态变量、决策变量(内生、外生) 建模和
4、仿真：GPSS、SD 可靠性工程,系统选择：选出待选方案集，交决策部门,决策：不能十全十美，要考虑人、社会各种因素 实施： 企业：生产计划 开发项目：CPM、PERT,3.2 Hall的硬系统工程方法论,9,三) 知识维,知识维是指在完成上述各种步骤所需要的各种专业知识和管理知识，包括工程、医药、建筑、商业、法律、管理、社会科学及艺术等各种专业知识和技术。,3.2 Hall的硬系统工程方法论,10,11,小结:,霍尔三维结构方法论认为现实问题基本上都可归纳成工程系统问题，因此强调明确目标;核心内容是模型化和最优化,应用定量分析手段，求得最优解答。霍尔三维结构集中体现了系统工程方法的系统化、综合
5、化、最优化、程序化和标准化等特点。,12,硬系统工程方法论的局限性,1、没有进行系统的目标定义 2、没有考虑系统中人的主观因素 3、往往依靠建立数学模型来解决，对复杂的社会系统不适宜,13,3.3 软系统方法论,良结构系统：指偏重工程问题、机理明显的物理型的硬系统 不良结构系统：指偏重社会问题、机理尚不清楚的心理和事理型的软系统。 软系统：以社会、经济系统等管理领域（人类活动为主），针对不良结构问题而提出、问题不明确。难以用数学模型表示，一般是概念模型。 通常用半定量、半定性甚至只能用定性的方法来处理，吸取人们的判断和直觉。,核心：不是寻求“最优化”，而是“调查、比较”或者说是“学习”，从模型
6、和现状比较中，学习改善现存系统的途径，是有很明显的反馈调节思想。,14,3.3 Checkland方法论,问题及其环境的识别与表达,建立概念模型 （目标系统概念化）,根底定义 (C,A,T,W,O,E),比较,寻求改善途径,评估,实施,设计,选择方案,15,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，学习改善现存系统的途径。,概念模型代替数学模型，思路更加开阔。,满意解代替最优解，价值观方面的重要变化。,现实世界,系统思考,16,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，探询改
7、善现状的途径，使决策者满意。 通过认识与概念化、比较与学习、实施与再认识等过程，对社会经济等问题进行分析研究，这是一般软系统工程方法论的共同特征。,17,两种方法论的比较 (1),18,两种方法论的比较 (2),相同点：问题导向；注重程序及阶段；,不同点: 研究对象；基本方法；核心内容；,19,霍尔三维结构与切克兰德方法论的比较,相同点：问题导向；注重程序及阶段； 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
8、合的基本方法。,20,3.4 综合集成系统方法,1987 年，钱学森提出了定性和定量相结合的系统研究方法，并把处理复杂巨系统的方法命名为定性定量相结合的综合集成方法，把它表述为从定性到定量的综合集成技术。 1992年，他又提出从定性到定量的综合集成研讨厅体系，进而把处理开放复杂巨系统的方法与使用这种方法的组织形式有机结合起来，将其提升到了方法论的高度。,Meta-Synthesis,21,综合集成方法论的处理对象：,开放复杂大系统,1）系统、子系统 外界,2）系统内部结构复杂,3）子系统数量巨大,能量、信息、物质,综合集成的重点在综合，目的是创造、创新,“综合即创造”,22,综合集成研讨厅体系
9、的框架与特点,由三部分组成：机器体系、专家体系和知识体系。,23,开放复杂巨系统,系统与子系统分别与外界有各种各样的能量、信息或物质的交换，而且通过学习互相取得知识。 系统内部结构复杂，不仅要用定量模型，而且要用定性模型，各个子系统的知识表达不同，获取知识方式也各有不同，系统中的结构随着情况变化会不断演变。 子系统数量巨大。,24,图3.4 综合集成方法,25,综合集成系统方法的特点:,直接诉诸实践经验，特别是专家的经验、感受和判断力，把这些经验，知识和现代科学提供的理论知识结合起来。 专家的经验是局部的，多半是定性的，要通过建模、计算把这些定性知识和各种观测数据、统计资料结合起来，使局部定性
10、的知识达到整体定量的知识。 把人与计算机结合起来，充分利用知识工程，专家系统和计算机的优点，同时发挥人脑的洞察力和形象思维能力，取长补短，产生出更高的智慧。,26,特点：总而言之,体现：,1.定性分析与定量分析结合定量认识,从定性判断到精密论证。,结合,自然科学+社会科学,科学理论+经验知识,宏观+微观,人+计算机,专家体系+信息与知识体系+计算机体系,2.解决复杂大系统的过程性及过程的方向性和反复性。,27,3.5 WSR系统方法论,中国著名系统科学专家顾基发教授和朱志昌博士于1994年在英国HULL大学提出的。它既是一种方法论，又是一种解决复杂问题的工具。在观察和分析问题时，尤其是观察分析带复杂特性的系统时，WSR体现其独特性，并具有中国传统的哲学思辨，是多种方法的综合统一；根据具体情况，WSR将方法组群条理化、层次化、起到化繁为简之功效；属于定性与定量分析综合集成的东方系统思想。,WSR是“物理一事理一人理方法论”的简称,28,29,物理一事理一人理(WSR)系统方法论就是物理、事理和人理三者如何巧妙配置有效利用以解决问题的一种系统方法论。“懂物理、明事理、通人理”就是WSR方法论的实践准则，形容一个人的“通情达理”，就是对其成功实践了WSR的概括。,30,WSR方法论的工作过程,31,作业：,P54：1-4题,32,本章到此结束！ 谢谢！,33,
