第四章 系统工程方法论

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1、12007-4-23系统工程系统工程哈尔滨工业大学管理学院张庆普哈尔滨工业大学管理学院张庆普22007-4-23第四章 系统工程方法论第四章 系统工程方法论?系统工程方法论（系统工程方法论（Methodology）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。）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。4.1 系统工程基本工作过程系统工程基本工作过程?霍尔的系统工程方法论（霍尔的系统工程方法论（霍尔三维结构霍尔三维结构）?霍尔三维结构是由美国学者霍尔三维结构是由美国学者A.D.霍尔（霍尔（A.D.Hall）等人

2、在大量工程实践的基础上，于）等人在大量工程实践的基础上，于 1969年提出的，其内容反映在三维结构图中，具体如图年提出的，其内容反映在三维结构图中，具体如图4一一1所示。所示。32007-4-23?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。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。?时间维 表示系统工程的工作阶段或进程时间维 表示系统工程的工作阶段或进程, 从规划到更新的整个过程或寿命周期可分为以下七个阶段：从规划到更新的整个过程或寿命周期可分为以

3、下七个阶段：(1)规划阶段规划阶段。根据总体方针和发展战略制定规划。根据总体方针和发展战略制定规划。(2)设计阶段设计阶段。根据规划提出具体计划方案。根据规划提出具体计划方案。(3)分析或研制阶段分析或研制阶段。实现系统的研制方案，分析、制定出较为详细而具体的计划。实现系统的研制方案，分析、制定出较为详细而具体的计划。(4)运筹或生产阶段运筹或生产阶段。 运筹各类资源及生产系统所需要的全部。 运筹各类资源及生产系统所需要的全部“零部件零部件”，并提出详细而，并提出详细而具体的实施和具体的实施和“安装安装”计划。计划。(5)系统实施或系统实施或“安装安装”阶段阶段。把系统。把系统“安装安装”好，

4、制定出具体的运行计划。好，制定出具体的运行计划。(6) 运行阶段运行阶段。系统投入运行，为预期用途服务。系统投入运行，为预期用途服务。(7) 更新阶段更新阶段。改进或取消旧系统，建立新系统。改进或取消旧系统，建立新系统。?逻辑维 指系统工程每阶段工作所应遵从的逻辑顺序和工作步骤，一般分为以下七步：逻辑维 指系统工程每阶段工作所应遵从的逻辑顺序和工作步骤，一般分为以下七步：(1)摆明问题。与提出任务的单位对话，明确所要解决的问题及其确切要求。摆明问题。与提出任务的单位对话，明确所要解决的问题及其确切要求。(2）系统设计。确定任务所要达到的目标或各目标分量，拟定评价标准，用系统评价）系统设计。确定

5、任务所要达到的目标或各目标分量，拟定评价标准，用系统评价等方法建立评价指标体系，设计评价算法。等方法建立评价指标体系，设计评价算法。42007-4-23(3) 系统综合。设计能完成预定任务的系统结构，拟定政策、活动、控制方案和整个系统的可行方案。系统综合。设计能完成预定任务的系统结构，拟定政策、活动、控制方案和整个系统的可行方案。(4) 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、对预定任务能实现的程度以及在目标和评价指标体系下的优劣次序。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、对预定任务能实现的程度以及在

6、目标和评价指标体系下的优劣次序。(5)最优化。在评价目标体系的基础上生成并选择各项政策、活动、控制方案和整个系统方案，尽可能达到最优、次优或合理，至少能令人满意。最优化。在评价目标体系的基础上生成并选择各项政策、活动、控制方案和整个系统方案，尽可能达到最优、次优或合理，至少能令人满意。(6)决策。在分析、优化和评价的基础上由决策者作出裁决，选定行动方案。决策。在分析、优化和评价的基础上由决策者作出裁决，选定行动方案。(7)实施计划。不断地修改、完善以上六个步骤，制定出具体的执行计划和下一阶段的计划。实施计划。不断地修改、完善以上六个步骤，制定出具体的执行计划和下一阶段的计划。?知识维或专业维

7、该维的内容表征从事系统工程工作所需要的知识（如运筹学、控制 论、管理科学等），也可反映系统工程的专门应用领域（如企业管理系统工程、社会 经济系统工程、工程系统工程等）。知识维或专业维 该维的内容表征从事系统工程工作所需要的知识（如运筹学、控制 论、管理科学等），也可反映系统工程的专门应用领域（如企业管理系统工程、社会 经济系统工程、工程系统工程等）。?霍尔三维结构霍尔三维结构强调明确目标强调明确目标，核心内容是最优化核心内容是最优化，并认为现实问题基本上都可归纳成 工程系统问题，应用定量分析手段，求得最优解答。，并认为现实问题基本上都可归纳成 工程系统问题，应用定量分析手段，求得最优解答。?该

8、方法论具有研究方法上的整体性（三维）、技术应用上的综合性（知识维）、组织 管理上的科学性（时间维与逻辑维）和系统工程工作的问题导向性（逻辑维）等突出 特点。该方法论具有研究方法上的整体性（三维）、技术应用上的综合性（知识维）、组织 管理上的科学性（时间维与逻辑维）和系统工程工作的问题导向性（逻辑维）等突出 特点。?霍尔方法论的应用霍尔方法论的应用52007-4-23?霍尔方法论的局限性霍尔方法论的局限性由于社会系统的复杂性，当用硬系统方法论解决社会系统问题时，其 局限性便暴露出来。由于社会系统的复杂性，当用硬系统方法论解决社会系统问题时，其 局限性便暴露出来。霍尔硬系统方法论的局限性主要集中在

9、3个方面：霍尔硬系统方法论的局限性主要集中在3个方面：(1)硬系统方法论认为在问题研究开始时定义目标是很容易的，因此没有为目标定义提供有效的方法。但对大多数系统管理问题来说，目标 定义本身就是需要解决的首要问题。硬系统方法论认为在问题研究开始时定义目标是很容易的，因此没有为目标定义提供有效的方法。但对大多数系统管理问题来说，目标 定义本身就是需要解决的首要问题。(2)硬系统方法论没有考虑系统中人的主观因素，把系统中的人与其他物质因素等同起来，忽视人对现实的主观认识，认为系统的发展是由 系统外的人为控制因素决定的。硬系统方法论没有考虑系统中人的主观因素，把系统中的人与其他物质因素等同起来，忽视人

10、对现实的主观认识，认为系统的发展是由 系统外的人为控制因素决定的。(3)硬系统方法论认为只有建立数学模型才能科学地解决问题，但是对于复杂的社会系统来说，建立精确的数学模型往往是不现实的，即使 建立了数学模型，也会因为建模者对问题认识上的不足而不能很好地 反映其特性，因此通过模型求解得到的方案往往并不能解决实际问 题。硬系统方法论认为只有建立数学模型才能科学地解决问题，但是对于复杂的社会系统来说，建立精确的数学模型往往是不现实的，即使 建立了数学模型，也会因为建模者对问题认识上的不足而不能很好地 反映其特性，因此通过模型求解得到的方案往往并不能解决实际问 题。62007-4-23? 系统工程方法

11、论的四维结构体系系统工程方法论的四维结构体系雷战波, 席酉民在Hall的三维结构体系的基础上,提出了系统工程方 法论的四维结构体系SETDM,将雷战波, 席酉民在Hall的三维结构体系的基础上,提出了系统工程方 法论的四维结构体系SETDM,将环境环境作为一个维提到与知识维、逻辑 维、时间维同等重要的地位加以考虑,并提出环境变化分析活动矩阵 和环境因素分析活动矩阵的概念。（见原文）作为一个维提到与知识维、逻辑 维、时间维同等重要的地位加以考虑,并提出环境变化分析活动矩阵 和环境因素分析活动矩阵的概念。（见原文） ? 切克兰德的系统工程方法论切克兰德的系统工程方法论 ? 20世纪70年代以来，系

12、统工程越来越多地用于研究社会经济的发展战 略和组织管理问题，涉及的人、信息和社会等因素相当复杂，使得系 统工程的对象系统软化，并导致其中的许多因素又难以量化。系统工 程方法论需要加以发展和创新。20世纪70年代以来，系统工程越来越多地用于研究社会经济的发展战 略和组织管理问题，涉及的人、信息和社会等因素相当复杂，使得系 统工程的对象系统软化，并导致其中的许多因素又难以量化。系统工 程方法论需要加以发展和创新。 ? 许多学者在霍尔方法论的基础上，进一步提出了各种许多学者在霍尔方法论的基础上，进一步提出了各种软系统工程方法 论软系统工程方法 论。其中，在80年代中前期由英国P.切克兰德（P.Che

13、ckland )教授 提出的方法比较系统且具有代表性。其中，在80年代中前期由英国P.切克兰德（P.Checkland )教授 提出的方法比较系统且具有代表性。 ? P.切克兰德认为，完全按照解决工程技术问题的思路来解决社会问题 或“软科学”问题，会碰到很多问题。P.切克兰德认为，完全按照解决工程技术问题的思路来解决社会问题 或“软科学”问题，会碰到很多问题。72007-4-23?他首先对问题作了区分。问题是任何理论和方法研究的起点与归宿。 什么是问题呢他首先对问题作了区分。问题是任何理论和方法研究的起点与归宿。 什么是问题呢?从问题的形成过程和认识问题的主观与客观关系来看，问题是一种待消除的

14、状态差异，一种令人担心的事物。从问题的形成过程和认识问题的主观与客观关系来看，问题是一种待消除的状态差异，一种令人担心的事物。?问题具有时间性、空间性、层次性。认识问题进而解决问题应在确定 的时间和空间范围内考察和分析问题的构成、特点与属性。从问题的 结构与特点来看，问题有良结构问题具有时间性、空间性、层次性。认识问题进而解决问题应在确定 的时间和空间范围内考察和分析问题的构成、特点与属性。从问题的 结构与特点来看，问题有良结构(well-structured)与劣结构与劣结构(ill- structured)之分，有硬问题与软问题之别。一般便于观察、便于建 模、边界清晰、目标明确、好定义的之

15、分，有硬问题与软问题之别。一般便于观察、便于建 模、边界清晰、目标明确、好定义的(well-defined)问题称为具有问题称为具有良结构的硬问题良结构的硬问题；而把难以观测、不便建模、边界模糊、目标不定、不 良定义的；而把难以观测、不便建模、边界模糊、目标不定、不 良定义的(ill-defined)问题称为具有问题称为具有劣结构的软问题劣结构的软问题。?切克兰德将工程系统工程要解决的问题叫切克兰德将工程系统工程要解决的问题叫“问题问题”(problem)，而将社 会系统工程要解决的问题叫，而将社 会系统工程要解决的问题叫“议题议题”(Issue)，即有争议的问题，认为前者是用数学模型寻求最优

16、解，后者是寻求满意解。他还将工程系统工 程研究的对象称为硬系统或结构化问题即有争议的问题，认为前者是用数学模型寻求最优解，后者是寻求满意解。他还将工程系统工 程研究的对象称为硬系统或结构化问题(hard systemstructured problem)。82007-4-23? 软系统工程方法论的软系统工程方法论的主要内容和工作过程主要内容和工作过程如图4一2所示。如图4一2所示。92007-4-23软系统方法论认为对社会系统的认识离不开人的主观意识，社会系统是人的主观构造的产物。软系统方法论旨在提供一套系统方法，使得在系统内各成 员间开展自由的、开放的讨论和辩论，从而使各种观念得到表现，在此基础 上达成对系统进行改进的方案。思路和步骤如下图所示。软系统方法论认为对社会系统的认识离不开人的主观意识，社会系统是人的主观构造的产物。软系统方法论旨在提供一套系统方法，使得在系统内各成 员间开展自由的、开放的讨论和辩论，从而使各种观念得到表现，在此基础 上达成对系统进行改进的方案。思路和步骤如下图所示。