系统工程的基本方法和方法论

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1、系统工程第二章系统工程的基本方法和方法论10/6/2021本章学习目标1.系统工程方法论原则2.霍尔方法论3.切克兰德方法论4.兰德方法论10/6/20212章节框架2.1系统工程的方法论原则及基本方法2.2霍尔方法论2.3切克兰德方法论2.4兰德方法论本章小结思考与练习题参考答案10/6/202132.1系统工程的方法论原则及其基本方法2.1.1系统工程方法论原则2.1.2模型方法2.1.3定量化方法2.1.4最优化方法10/6/202142.1.1系统工程方法论原则整体性原则有序相关性原则动态性原则目标优化原

2、则可行性原则10/6/202152.1.2模型方法系统工程的对象庞大，一般不可能进行试验或者试验的代价过大而实际上不许可。合理的办法是使用模型方法。模型是对真实系统的抽象和简化。按干不同的标准划分可以有各种各样的模型。建立模型是系统工程关键而困难的一项工作，需要有扎实的理论基础和丰富的实践经验。10/6/202162.1.3定量化方法系统工程要求把系统原则定量化，运用数学方法处理系统的组建和管理问题。系统工程是工程技术领域中的一种定量化的系统方法。定量化方法的核心是建立系统的数学模型。有了数学模型之后，要寻找适当的数

3、学方法求解模型，分析、评价模型。这些工作需要强有力的数学工具和计算手段。前者是运筹学、计算数学等现代数学的分支，后者是电子计算机。10/6/202172.1.4最优化方法最优化思想强烈地反映出人类改造世界的能动性和目的性。采用最优化方法是系统工程成为现代技术的显著特征之一。不同的工程任务实现最优化需要不同的方法和步骤，但共同的理论工具是运筹学和控制论发展的最优化理论。应用最优化方法的一般程序为：选择目标，建立模型，寻求最优解，综合评价。优化的具体目标千差万别，但不外乎求系统的某种效益最大，或费用最小、时间最短。10/

4、6/202182.2霍尔方法论从上世纪50年代起，许多系统工程学者有意识地描述过使计划成功所需要的程序，包括必需的活动以及协调专家工作的方法，即系统工程方法论的有关步骤、工具和方法。这些成果在形式上不尽相同，但基本思想是一致的，其中A.D.霍尔于1962、1969年根据在贝尔实验室的经验，对系统工程一般的工作步骤、阶段划分和常用的知识范围进行了概括总结，提出了著名的霍尔三维结构模型。它最初产生于所谓硬的工程系统，在处理大多数工程项目和一些硬问题时显示出较大的成效，因此受到各国学者的普遍重视。10/6/20219霍尔三

5、维结构霍尔三维结构将系统工程活动分为前后紧密连接的7个阶段和7个步骤，同时考虑到为完成各个阶段和步骤所需要的各种专业知识。这样为解决规模大、结构复杂、涉及因素众多的大系统问题提供了科学的思维方法。霍尔三维结构包括时间维、逻辑维和知识维，如下图所示。2.2霍尔方法论10/6/2021102.2霍尔方法论霍尔三维结构10/6/2021112.3切克兰德方法论从上世纪70年代起，人们开始注意系统工程推广应用于社会经济方面的政策性问题。由于社会经济系统具有影响因素多、复杂多变和难以进行定量分析的特点，社会经济系统中的许多问题

6、就很难像工程技术系统那样事前就按若干评价标准设计出符合需要的最优系统方案，因而完全按照解决工程技术问题来处理会有许多困难。知道、针对这种情况，英国学者切克兰德在大量实践的基础上提出了所谓“软”系统方法论。这是理论研究的一个较大的更新和转折，为解决社会经济问题提供了新的概念、观点、方法和模式。10/6/2021122.3切克兰德方法论基本观点基于作为客体存在于现实世界的问题的特性，切克兰德把问题分为两类。一类是有结构问题（或称“硬”系统问题）；另一类是无结构问题（或称“软”系统问题）。根据结构的内在特性，切克兰德把系统

7、分为两类：“硬”系统和“软”系统。根据不同方法所决定的问题类型，切克兰德把霍尔方法论和系统分析方法论归结为“硬”系统方法论，把他提出的方法论称为“软”系统方法论，主要针对问题本身就难以定义的“软”系统问题。10/6/2021132.3切克兰德方法论基本思路阶段1和阶段2：表达问题阶段3：相关系统的基本定义阶段4：建立概念模型阶段5：概念模型与现实的比较阶段6和阶段7：系统更新10/6/2021142.3切克兰德方法论切克兰德方法论工作流程10/6/2021152.4兰德方法论2.4.1基本概念2.4.2系统分析的要素

8、2.4.3系统分析程序2.4.4系统分析原则2.4.5系统分析方法10/6/2021162.4.1基本概念系统分析就是一个有目的、有步骤的探索和思考问题的过程.系统分析人员应用科学方法对系统的目的、功能、环境、费用效益等进行调查研究，并分别处理有关的资料和数据。在此基础上对有关备选的系统方案建立模型，并进行相应的模拟实验和优化计算，把计算、实验