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1、系统工程系统工程1第二章第二章 系统工程方法论系统工程方法论The Methodology of SE第二章第二章 系统工程方法论系统工程方法论 （The Methodology of SE）1 1、SESE方法论概述方法论概述2 2、几种具有代表性的、几种具有代表性的SESE方法论方法论 霍尔模型霍尔模型 切克兰德方法切克兰德方法 物理事理人理物理事理人理 综合集成方法综合集成方法 2目的：了解和掌握目的：了解和掌握SESE方法论方法论 为后续课程奠定方法论基础为后续课程奠定方法论基础2.1 2.1 概述概述 3第二章第二章 系统工程方法论系统工程方法论一、系统工程的方法体系一、系统工程的方

2、法体系工工 具：计算机、算法具：计算机、算法技技 术：使用工具的方法。术：使用工具的方法。方方 法：选择什么技术来达到目的法：选择什么技术来达到目的 的办法。的办法。方法论：处理系统工程问题的一整方法论：处理系统工程问题的一整 套思想、原则，是运用方套思想、原则，是运用方 法的方法。法的方法。4 方法论研究：方法论研究：从哪里开始着手解决问题？从哪里开始着手解决问题？如何设计解决问题的过程？如何设计解决问题的过程？如何最终实现问题的解决？如何最终实现问题的解决？2.1 2.1 概述概述 一、系统工程的方法体系一、系统工程的方法体系第二章第二章 系统工程方法论系统工程方法论2.1 2.1 概述概

3、述 5第二章第二章 系统工程方法论系统工程方法论二、系统工程方法论的特点二、系统工程方法论的特点 研究方法强调整体性研究方法强调整体性 技术应用强调综合性技术应用强调综合性 管理决策强调科学性管理决策强调科学性2.1 2.1 概述概述 6第二章第二章 系统工程方法论系统工程方法论三、具有代表性的系统工程方法论三、具有代表性的系统工程方法论霍尔霍尔(Hall)(Hall)“三维结构三维结构”切克兰德的切克兰德的“学习调查学习调查”法法物理物理-事理事理-人理人理综合集成方法综合集成方法并行工程并行工程2.2 2.2 霍尔霍尔“三维结构三维结构”7第二章第二章 方法论方法论19691969年美国贝

4、尔电话公司工程师年美国贝尔电话公司工程师霍尔（霍尔（A AD DHallHall）提出了系统）提出了系统工程三维结构，简称为霍尔模型。工程三维结构，简称为霍尔模型。一、概述一、概述基本思想基本思想：任何复杂问题都可以：任何复杂问题都可以归结为工程问题来研究，它强调归结为工程问题来研究，它强调明确目标，其核心思想是优化，明确目标，其核心思想是优化，应用定量的手段求得最优解。应用定量的手段求得最优解。2.2 2.2 霍尔霍尔“三维结构三维结构”8第二章第二章 方法论方法论模型模型将系统的整个管理过程分为将系统的整个管理过程分为六个阶段（六个阶段（时间维时间维）和七个步骤）和七个步骤（逻辑维逻辑维）

5、，并同时考虑到为完），并同时考虑到为完成这些阶段和步骤的工作所需的成这些阶段和步骤的工作所需的各种专业管理知识（各种专业管理知识（知识维知识维）。）。二、霍尔模型二、霍尔模型9第二章第二章 方法论方法论规划阶段规划阶段环境科学环境科学社会科学社会科学工程技术工程技术计算机科学计算机科学管理科学管理科学经济经济法律法律知识维知识维逻辑维逻辑维时间维时间维明确问题明确问题选择目标选择目标系统综合系统综合系统分析系统分析方案优化方案优化作出决策作出决策付诸实施付诸实施A B C D E F G6 5 4 3 2 1方案阶段方案阶段研制阶段研制阶段生产阶段生产阶段运行阶段运行阶段更新阶段更新阶段2.2

6、 2.2 霍尔霍尔“三维结构三维结构”10第二章第二章 方法论方法论1.1.时间维（时间进程）时间维（时间进程）表示系统工程的工作阶段或表示系统工程的工作阶段或进程。即：从进程。即：从规划规划到到更新更新，按时间顺序排列的系统工程按时间顺序排列的系统工程全过程。全过程。二、霍尔模型二、霍尔模型2.2 2.2 霍尔霍尔“三维结构三维结构”11第二章第二章 方法论方法论2.2.逻辑维（方法步骤）逻辑维（方法步骤）每个阶段需进行的工作步每个阶段需进行的工作步骤，是运用系统工程方法骤，是运用系统工程方法进行思考、分析和解决问进行思考、分析和解决问题应遵循的一般程序。题应遵循的一般程序。二、霍尔模型二、

7、霍尔模型2.2 2.2 霍尔霍尔“三维结构三维结构”12第二章第二章 方法论方法论3.3.知识维（科学技术）知识维（科学技术）表示从事系统工程工作所需表示从事系统工程工作所需要的知识。即：完成上述各要的知识。即：完成上述各阶段和各步骤所需要的各种阶段和各步骤所需要的各种专业知识和管理知识。专业知识和管理知识。二、霍尔模型二、霍尔模型2.2 2.2 霍尔霍尔“三维结构三维结构”13第二章第二章 方法论方法论三、霍尔管理矩阵三、霍尔管理矩阵把三维结构中的六个时间阶段把三维结构中的六个时间阶段（时间维）和七个逻辑步骤（逻（时间维）和七个逻辑步骤（逻辑维）结合起来，辑维）结合起来，形成一个二维形成一个

8、二维结构结构 ，称为系统工程的，称为系统工程的活动矩活动矩阵阵，也称，也称霍尔管理矩阵霍尔管理矩阵。2.2 2.2 霍尔霍尔“三维结构三维结构”14第二章第二章 方法论方法论三、霍尔管理矩阵三、霍尔管理矩阵 逻辑维逻辑维时间维时间维明确明确问题问题选择选择目标目标系统系统综合综合系统系统分析分析方案方案优化优化作出作出决策决策付诸付诸实施实施规划阶段规划阶段a11a12a13a14a15a16a17方案阶段方案阶段a21a22a23a24a25a26a27研制阶段研制阶段a31a32a33a34a35a36a37生产阶段生产阶段a41a42a43a44a45a46a47运行阶段运行阶段a51a

9、52a53a54a55a56a57更新阶段更新阶段a61a62a63a64a65a66a67代表一项具体的管理活动代表一项具体的管理活动2.2 2.2 霍尔霍尔“三维结构三维结构”15第二章第二章 方法论方法论四、霍尔模型的特点四、霍尔模型的特点研究方法上的整体性（三维）研究方法上的整体性（三维）技术应用上的综合性（知识维）技术应用上的综合性（知识维）组织管理上的科学性组织管理上的科学性（时间维与逻辑维）（时间维与逻辑维）系统工程工作的问题导向性系统工程工作的问题导向性（逻辑维）（逻辑维）2.2 2.2 霍尔霍尔“三维结构三维结构”16第二章第二章 方法论方法论五、霍尔模型的优势五、霍尔模型的

10、优势运用系统工程过程管理方法，运用系统工程过程管理方法，决策的可靠性可提高一倍以上，决策的可靠性可提高一倍以上，节约时间和总投资平均在节约时间和总投资平均在15%15%以上，而用于管理的费用一般以上，而用于管理的费用一般只占总投资的只占总投资的3%3%6%6%。2.3 2.3 切克兰德的切克兰德的 “调查学习调查学习”法法 17第二章第二章 系统工程方法论系统工程方法论一、概述一、概述 切克兰德切克兰德19811981年提出年提出“调查学调查学习习”模式。模式。基本思想基本思想：方法的核心不是寻求：方法的核心不是寻求“最优化最优化”，而是，而是“调查、比较调查、比较”或者说是或者说是“学习学习

11、”，从模型和现状，从模型和现状比较中，研究改善现存系统的途径。比较中，研究改善现存系统的途径。2.3 2.3 切克兰德的切克兰德的 “调查学习调查学习”法法 18第二章第二章 系统工程方法论系统工程方法论二、方法步骤二、方法步骤1.1.不良结构系统现状说明不良结构系统现状说明 通过调查分析，对现存的不良结通过调查分析，对现存的不良结构系统的现状进行说明。构系统的现状进行说明。2.2.弄清关联因素弄清关联因素 初步弄清、改善与现状有关的各初步弄清、改善与现状有关的各种因素及其相互关系。种因素及其相互关系。2.3 2.3 切克兰德的切克兰德的 “调查学习调查学习”法法 19第二章第二章 系统工程方

12、法论系统工程方法论二、方法步骤二、方法步骤3.3.建立概念模型建立概念模型 用结构模型或语言模型来描述系用结构模型或语言模型来描述系统的现状。统的现状。4.4.改善概念模型改善概念模型 进一步用更合适的模型或方法改进一步用更合适的模型或方法改进上述概念模型。进上述概念模型。2.3 2.3 切克兰德的切克兰德的 “调查学习调查学习”法法 20第二章第二章 系统工程方法论系统工程方法论二、方法步骤二、方法步骤5.5.比较比较 将概念模型与现状进行比较，找将概念模型与现状进行比较，找出符合决策者意图，而且可行的改革出符合决策者意图，而且可行的改革途径或方案。途径或方案。6.6.实施实施 实施提出的改

13、革方案。实施提出的改革方案。2.3 2.3 切克兰德的切克兰德的 “调查学习调查学习”法法 21第二章第二章 系统工程方法论系统工程方法论案例：某大学开展创办世界一流大学的案例：某大学开展创办世界一流大学的研究。研究。1.1.不良结构系统现状说明（学校现状说明）不良结构系统现状说明（学校现状说明）对学校办学宗旨、学科建设、制度建设、对学校办学宗旨、学科建设、制度建设、资源获取与分配制度、考核制度、所在地资源获取与分配制度、考核制度、所在地环境等进行充分调查研究，着重说明学校环境等进行充分调查研究，着重说明学校在教学和科研方面存在的优势、劣势、机在教学和科研方面存在的优势、劣势、机会和威胁。会和

14、威胁。2.3 2.3 切克兰德的切克兰德的 “调查学习调查学习”法法 22第二章第二章 系统工程方法论系统工程方法论2.2.弄清关联因素弄清关联因素 对上述因素进行关联分析，初步弄清目对上述因素进行关联分析，初步弄清目前各种要素在学校中的地位和作用以及它前各种要素在学校中的地位和作用以及它们之间的内在联系，明确改善哪些因素对们之间的内在联系，明确改善哪些因素对解决存在的问题作用最大，是创建世界一解决存在的问题作用最大，是创建世界一流大学的主要因素。流大学的主要因素。2.3 2.3 切克兰德的切克兰德的 “调查学习调查学习”法法 23第二章第二章 系统工程方法论系统工程方法论3.3.建立概念模型

15、建立概念模型 在弄清学校各要素作用及相互关系的在弄清学校各要素作用及相互关系的基础上，可用一些历史数据，可用结构基础上，可用一些历史数据，可用结构模型、语言模型等对学校的现状进行描模型、语言模型等对学校的现状进行描述，总之力图使建立的概念模型便于比述，总之力图使建立的概念模型便于比较和分析。较和分析。2.3 2.3 切克兰德的切克兰德的 “调查学习调查学习”法法 24第二章第二章 系统工程方法论系统工程方法论4.4.改善概念模型改善概念模型 调查、了解、学习目前世界上公认的调查、了解、学习目前世界上公认的一流大学，了解它们的办学宗旨、学科一流大学，了解它们的办学宗旨、学科建设、制度建设、资源获

16、取途径与方资建设、制度建设、资源获取途径与方资源分配、激励制度等，通过这样的源分配、激励制度等，通过这样的“学学习习”，修改、改善学校的概念模型。，修改、改善学校的概念模型。2.3 2.3 切克兰德的切克兰德的 “调查学习调查学习”法法 25第二章第二章 系统工程方法论系统工程方法论5.5.比较比较 将学校现状与概念模型进行比较，找出存将学校现状与概念模型进行比较，找出存在的问题，提出学校创世界一流大学的方案和在的问题，提出学校创世界一流大学的方案和途径。这些方案和途径必须与决策者意图相一途径。这些方案和途径必须与决策者意图相一致，且提出的方案和途径是可行的。致，且提出的方案和途径是可行的。6

17、.6.实施实施 学校根据提出的方案、途径，制定详细的学校根据提出的方案、途径，制定详细的实施计划，实施创建世界一流大学的方案。实施计划，实施创建世界一流大学的方案。26概念模型代替概念模型代替数学模型，思数学模型，思路更加开阔。路更加开阔。满意解代满意解代替最优替最优解，价值观方面解，价值观方面的重要变化。的重要变化。2.3 2.3 切克兰德的切克兰德的 “调查学习调查学习”法法 27第二章第二章 系统工程方法论系统工程方法论三、两种方法论的比较三、两种方法论的比较定定 义义特特 点点方方 法法良良结结构构系系统统工工程程、机机理理明明显显的的物物理理型型的的硬系统硬系统可用数学模型描可用数学

18、模型描述，有定量方法述，有定量方法可以计算出系统可以计算出系统的行为和最佳结的行为和最佳结果。果。用霍尔模用霍尔模型等型等“硬硬方法方法”求求出最佳的出最佳的定量结果。定量结果。2.3 2.3 切克兰德的切克兰德的 “调查学习调查学习”法法 28第二章第二章 系统工程方法论系统工程方法论三、两种方法论的比较三、两种方法论的比较定定 义义特特 点点方方 法法不不良良结结构构系系统统社社会会、机机理理不不清清的的生生物物型型的的软系统软系统难难用用数数学学模模型型描描述述，只只能能用用半半定定量量、半半定定性性或或者者只只能能用用定定性性的的方方法来处理问题。法来处理问题。用调查学用调查学习法等习

19、法等“软方法软方法”求出可行求出可行的满意解。的满意解。29第二章第二章 系统工程方法论系统工程方法论WSRWSR(物理物理-事理事理-人理，简称人理，简称WSR)WSR)由中国系统学会前理事长顾基发研究员由中国系统学会前理事长顾基发研究员和华裔学者朱志昌博士于和华裔学者朱志昌博士于19951995年提出的，年提出的，他们从国内众多案例中分析出他们从国内众多案例中分析出“关系协关系协调调”的重要性的重要性，于是从方法论的角度提，于是从方法论的角度提出了物理出了物理-事理事理-人理系统方法。人理系统方法。一、概述一、概述2.42.4物理物理-事理事理-人理人理30第二章第二章 系统工程方法论系统

20、工程方法论基本思想：方法基于关系协调的重要基本思想：方法基于关系协调的重要性，提出在处理复杂系统问题时，要性，提出在处理复杂系统问题时，要明物理、通事理、晓人理，才能产生明物理、通事理、晓人理，才能产生最大的效率和效益。最大的效率和效益。一、概述一、概述2.42.4物理物理-事理事理-人理人理31第二章第二章 系统工程方法论系统工程方法论二、方法描述二、方法描述2.42.4物理物理-事理事理-人理人理要素要素物理物理事理事理人理人理道理道理物质世界法则物质世界法则和规则的理论和规则的理论管理和做事的管理和做事的理论理论人、纪律和规人、纪律和规范的理论范的理论对象对象客观物质世界客观物质世界组织

21、、系统组织、系统人、群体、关人、群体、关系、智慧系、智慧着重点着重点是什么？是什么？（功能分析）（功能分析）怎样做？怎样做？（逻辑分析）（逻辑分析）应当怎样做？应当怎样做？（人文分析）（人文分析）原则原则诚实，真理诚实，真理协调，有效协调，有效人性，有效果人性，有效果需要的需要的知识知识自然科学自然科学管理科学管理科学系统科学系统科学人文知识人文知识行为科学行为科学32第二章第二章 系统工程方法论系统工程方法论二、方法描述二、方法描述作为一个好的领导作为一个好的领导 懂物理、明事理和通人理懂物理、明事理和通人理.作为一个好的自然科学工作者作为一个好的自然科学工作者 通物理、明事理和懂人理通物理

22、、明事理和懂人理.一个好的系统工程工作者一个好的系统工程工作者 明物理、通事理和懂人理明物理、通事理和懂人理.2.42.4物理物理-事理事理-人理人理33第二章第二章 系统工程方法论系统工程方法论二、方法描述二、方法描述2.42.4物理物理-事理事理-人理人理2.5 2.5 综合集成法综合集成法 34第二章第二章 系统工程方法论系统工程方法论一、概述一、概述 二十世纪二十世纪8080年代钱学森提出的综合年代钱学森提出的综合集成（集成（Meta-SynthesisMeta-Synthesis）方法是从）方法是从整体上考虑并解决复杂问题的方法整体上考虑并解决复杂问题的方法论。即论。即“从定性到定量

23、综合集成方从定性到定量综合集成方法法”。其实质是将。其实质是将专家群体、数据专家群体、数据和各种信息与计算机仿真和各种信息与计算机仿真有机地结有机地结合，把各种学科的理论和人的经验合，把各种学科的理论和人的经验与知识结合起来，发挥整体优势。与知识结合起来，发挥整体优势。35综合集成概念图解综合集成概念图解综合集成综合集成综合综合集成集成集合集合集中集中集结集结集聚集聚组合组合复合复合联合联合融合融合定定性性与与定定量量相相结结合合宏宏观观与与微微观观相相结结合合确确定定与与不不确确定定相相结结合合人人机机结结合合多多学学科科交交叉叉科科学学与与人人文文相相结结合合概概念念的的集集成成技技术术的

24、的集集成成数数学学模模型型的的集集成成管管理理方方法法的的集集成成综合的集成综合的集成集成的综合集成的综合从定性到定量从定性到定量2.5 2.5 综合集成法综合集成法 36第二章第二章 系统工程方法论系统工程方法论二、方法描述二、方法描述系统系统运行运行系统系统评价评价决策决策部门部门提出问题提出问题形成判断形成判断建模仿真建模仿真 分析优化分析优化结果分析结果分析综合集成综合集成结论结论建议建议统计数据统计数据信息资料信息资料专家群体专家群体综合集成法基本过程综合集成法基本过程本章小结本章小结 37系统工程方法论若干要点：系统工程方法论若干要点：1.定性与定量相结合定性与定量相结合2.系统分析与系统综合相结合系统分析与系统综合相结合3.局部研究与整体研究相结合局部研究与整体研究相结合4.确定性与不确定性相结合确定性与不确定性相结合第二章第二章 系统工程方法论系统工程方法论