第二章系统工程方法论-THEOL网络教学综合平台-东北农.pptx

第二章第二章 系统工程的基本方法系统工程的基本方法 系统工程方法论的基本特点是：系统工程方法论的基本特点是：研究方法强调整体性，技术应用强调综合性，管理决策强调科学性 一、霍尔三维结构模型 二、软系统方法论 三、并行工程方法 四、综合集成法 五、物理-事理-人理系统方法论 霍尔三维结构模型霍尔三维结构模型生产生产系统优化系统优化社会科学社会科学工程技术工程技术规划规划拟定方案拟定方案系统研究系统研究安装安装运转运转更新更新系统分析系统分析系统综合系统综合设计系统指标设计系统指标明确问题明确问题决策决策实施实施时间维时间维知识维知识维逻辑维逻辑维 逻辑维（步骤）逻辑维（步骤） 时间维（阶段）时间维（阶段）1 1明明确确问问题题2 2设设计计目目标标3 3系系统统综综合合4 4系系统统分分析析5 5系系统统优优化化6 6作作出出决决策策7 7付付诸诸实实施施1. 1.规划阶段规划阶段2. 2.设计阶段设计阶段3. 3.研制阶段研制阶段4. 4.生产阶段生产阶段5. 5.安装阶段安装阶段6. 6.运行阶段运行阶段7. 7.更新阶段更新阶段a a1111a a2121a a3131a a4141a a5151a a6161a a7171a a1212a a2222a a3232a a4242a a5252a a6262 a a7272a a1313 a a2323a a3333a a4343a a5353a a6363a a7373a a1414a a2424a a3434a a4444a a5454a a6464 a a7474a a1515a a2525a a3535a a4545a a5555a a6565 a a7575a a1616a a2626a a3636a a4646a a5656a a6666a a7676a a1717a a2727a a3737a a4747a a5757a a6767a a7777霍霍 尔尔 管管 理理 矩矩 阵阵逻辑维的七个步骤：逻辑维的七个步骤： 1 1、明确、明确问题问题 （1）明确问题的性质。

即指是什么样的系统问题（是硬件开发？还是软件设计等）；提出的主要指标（如工期、可靠性、先进性等）；问题的复杂程度评估等 （2）明确系统开发的目的和意义为此要较全面地了解生产急需情况及国内外研究现状，进而为设计系统目标提供依据 （3）明确系统的边界，即建立系统与环境的概念，从而为确定系统的输入与输出关系提供依据 （4）明确完成该项开发活动可能提供的人、财、物等方面的条件第一节 霍尔三维结构模型2 2、设计系统目标、设计系统目标系统目标体系设计：系统目标体系设计：目标体系层次结构目标体系层次结构1 12 23 3总目标总目标分目标分目标具体目标具体目标目标体系设计应注意以下三条原则目标体系设计应注意以下三条原则： 第一、突出主要目标原则； 第二、目标独立性原则； 第三、有利决策原则 在给出量化指标时，必须满足：在给出量化指标时，必须满足： 第一、与上级大系统指标要求相一致原则； 第二、指标的先进性与可行性相统一原则； 第三、留出置信区间原则 O O1 1- -经济效经济效益分目标益分目标目目标标体体系系时序指标集时序指标集P P1 1- -农业总农业总产值产值( (万元万元) )P P2 2- -人均人均收入收入( (元元) )P P3 3- -上交粮食上交粮食( (吨吨) )P P4 4- -工业上交工业上交利税利税( (元元) )P P5 5- -森林覆森林覆被率被率(%)(%)P P6 6- -亩施有亩施有机肥机肥( (公斤公斤) )O O - -系系 统统 发发 展展 总总 目目 标标O O2 2- -社会效社会效益分目标益分目标O O3 3- -生态效生态效益分目标益分目标 1990 1995 2000 1990 1995 2000/ / / / / / 103.5-103.5-115.4115.4500-500-6006003003007.7-7.7-9.09.015-1815-18750-750-1000100020020012-1512-15650-650-800800207.1-207.1-225.0225.0876-876-10001000350350400-400-1200120018-2118-2112.0-12.0-15.015.0农业系统目标设计实例农业系统目标设计实例3 3、系统综合、系统综合 综合就是组装，也是创造。

系统综合：系统综合：是根据系统目标要求，综合加工信息，形成系统概念，并使目标达成的创造性劳动过程 核心：核心：是概念开发，而不是具体设计系统综合可细分为：系统综合可细分为： 技术综合技术综合 侧重于将现有科技成果加以有机地组装，形成不同的系统开发方案的过程； 环境综合环境综合 侧重于对工程开发价值的评定，如目标选择的先进性，技术上的可行性、社会环境的融合性等，以便把握机会，对付竞争 环境综合比技术综合更重要，也最困难，必须深环境综合比技术综合更重要，也最困难，必须深入调查研究，广泛占有信息，并经过反复论证才行入调查研究，广泛占有信息，并经过反复论证才行 技术综合与环境综合也不能截然分开，经常是二技术综合与环境综合也不能截然分开，经常是二者同时考虑，互为补充者同时考虑，互为补充4 4、系统分析、系统分析 系统分析是系统工程人员使用科学的工具和方法，对系统的目的、功能、环境、费用、效益等进行充分的调查研究，通过数据处理和模型化方法，得出评价系统功能、费用等量化指标，来作为决策者确定最优方案的依据主要内容：主要内容：系统环境分析，包括自然环境和社会环境，如资源潜力、市场情况、投资能力、人口发展等；方案可行性分析，重点分析方案的先进性、实用性和可操作性；经济活动分析，主要包括投入产业分析、投资效益分析等。

5 5、系统优化、系统优化一般解释：一般解释： 在满足一组约束条件情况下，使目标函数取得极大值或极小值的求解过程系统工程观点：系统工程观点： 包括数学模型模型优化和多方案综合评定 系统综合系统综合现实系统模型化现实系统模型化系统分析系统分析计算机求解计算机求解方案可行方案可行? ?可行方案集可行方案集评价指标评价指标多目标综合评定多目标综合评定系系统统优优化化过过程程框框图图方案设计方案设计推荐方案输出推荐方案输出6 6、决策、决策7 7、实施、实施 推荐方案推荐方案决策决策选中一个？选中一个？实施实施成功成功失败失败提出修改意见提出修改意见重新研究重新研究决策者决策者水平高水平高决策者能力不强决策者能力不强承担后果承担后果第二节第二节 软系统方法论软系统方法论一、问题的认识一、问题的认识 1 1、问题、问题 问题是一种待消除的状态差异，一种令人担心的事物 问题是为达到预定目标所要排除的障碍 2 2、分类、分类 （1 1）良结构的硬问题）良结构的硬问题 便于观察、便于建模、边界清晰、目标明确、好定义的（well-defined）问题； （2 2）劣结构的软问题）劣结构的软问题 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。

二、硬系统方法的局限性二、硬系统方法的局限性 （1）硬系统方法论认为在问题研究开始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，将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； （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三、软系统方法论解决问题的步骤三、软系统方法论解决问题的步骤劣结构问题情景劣结构问题情景问题情景描述问题情景描述相关系统根定义相关系统根定义概念模型概念模型形成系统概念形成系统概念其他系统思想其他系统思想实施可行方案实施可行方案可行改革方案可行改革方案和和比较比较现实世界现实世界系统思维系统思维1 1、问题情景描述、问题情景描述 问题问题是已能明确确定下来的某些东西 问题情景问题情景是指人们感觉到其中有问题却不能确切定义的某种环境。

目的目的 是要明确问题情景的结构变量、过程变量以及两者之间的关系，而不是定义问题本身问题情景的相关系统问题情景的相关系统 与问题情景密切相关的系统观点如：研究一个公共图书馆 当地政府建立的一个休闲场所； 教育系统的一个部分； 一个存储并将存储物提供给公众使用的系统等 2 2、相关系统的根定义、相关系统的根定义 根据分析者的观点形成相关系统的概念，称之为相关系统的根定义如：如：DISCODISCO音乐会可以给出以下两个根定义：音乐会可以给出以下两个根定义： （1）它是传统商业活动系统； （2）它是用DISCO作为一种亚文化的象征来表达一种特殊生活方式的系统 对于同一个问题情景，不同的人可能给出不同的根定义对于同一个问题情景，不同的人可能给出不同的根定义不同根定义的交集将形成该问题情景的不同根定义的交集将形成该问题情景的“内核内核” 3 3、建立概念模型、建立概念模型 概念模型概念模型 是根据根定义做出的，它不涉及实际系统的构成，它不是实际中正在运行的系统的重复和描述 (a)是根据系统理论建立的标准系统，用来检验概念模型是否完备，若不完备，则要说明原因 (b)涉及其他一些系统思想，比如系统动力学、社会技术系统等，也许这些思想更适合于描述当前系统，提醒分析者全面分析问题。

4 4、概念模型与现实系统的比较、概念模型与现实系统的比较目的目的 是要发现两者之间的不同及其原因，以便改进5 5、系统更新、系统更新变革条件变革条件 在给定占优势的态度和权力结构、并考虑到所考察情景的历史的前提下，它们应是合乎需要的和可行的任务任务 将阶段的决定付诸行动以改善问题的情景 四、软系统方法论的应用情况及评价四、软系统方法论的应用情况及评价 1 1、应用领域、应用领域 （1）有助于系统理论方面的研究与应用； （2）有助于决策理论的研究与应用； （3）有助于推动其他软系统问题的研究工作 2 2、软系统方法论的特点、软系统方法论的特点 （1）与目标不明、非结构化的“麻烦”有关； （2）强调过程，即与学习和决策有关； （3）与感性认识、世界观及人类把组织现实的内涵与环境相联系的方式有关； （4）用模型的术语来说，它是非数量型的； （5）依靠加深对问题情景的理解来改进它； （6）依赖于解释社会理论； （7）与对统治人类社会的社会规则的理解有关软系统方法论的不足：软系统方法论的不足： （1）不大适合处理突发事件，不能寄希望它立竿见影； （2）在解释问题情景中的权利与冲突时缺乏可信度，因此在考虑社会变革时往往是保守的； （3）缺乏明确的组织变革理论，只能通过有关参与者相互之间的沟通来激发变革； （4）没有提及行为措施的合理性与合法性的关系；人们往往忽视问题的合理解决方法与当权者利益之间的冲突。

硬系统方法论硬系统方法论 软系统方法论软系统方法论 硬系统方法论硬系统方法论 软系统方法论软系统方法论硬问题硬问题良结构良结构知物之善知物之善还原论思维还原论思维目标确定目标确定状态辨识状态辨识软问题软问题劣结构劣结构知理之善知理之善系统论思维系统论思维目标模糊目标模糊共识、沟通共识、沟通二元论二元论最优化最优化问题解决问题解决最优方案最优方案客观评价客观评价多元论多元论准优化准优化状态改善状态改善改革方案改革方案主观评价主观评价软系统与硬系统的方法论比较软系统与硬系统的方法论比较第三节第三节 并行工程方法并行工程方法一、并行工程的定义一、并行工程的定义 1 1、并行工程、并行工程（Concurrent EngineeringConcurrent Engine。