第2章 系统工程方法

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1、系统工程基础第二章：系统思想与系统工程方法冯强办公室：为民楼617房间电话：10-8233-3839E-mail：fengqiang@buaa.edu.cn北航可靠性与系统工程学院2011年9月主要内容问题的确定与目标的确立系统思想方案的生成与未来环境预测系统工程的方法论和方法系统的建构硬系统方法论建模、分析与优化软系统方法论评价与决策系统方法论的进一步发展系统工程中人的因素2011/9/14系统思想整体思想&还原思想&系统思想系统的整体性国学传统——阴阳五行、太极八卦、三生万物、中

2、医、道天地将法、中医西方哲学——地、水、火、风、空气（Kaplia）；火、气、水、土（亚里斯多德）贝塔朗菲：整体大于它各部分的总合；亚里士多德：总体并不是部分之和；P(,EE,,E)PE()PE()PE()12nn122011/9/14系统思想整体的有机性与组合效应三种组合方式：齿轮、H2O、人体器官；整体层的功能和性质；不同特性的加和性与非加和性；应用整体性思想三个臭皮匠，顶个诸葛亮；三个和尚没水吃；用低可靠组元，实现高可靠性的系统；2011/9/14系统思想系统的组成、结构

3、和功能组成与结构——组成（Composition）：集合的角度——结构（Structure）：联系的角度。层次结构、网络结构功能——F=f(E,C,S)——环境E、组成C、结构S及其组合提供了设计空间；2011/9/14系统思想系统的组成、结构和功能结构分析与功能分析——结构分析：白箱/组成与结构/西医解剖——功能分析：黑箱/输入输出响应/中医针灸——结构信息不充分：灰箱2011/9/14系统思想系统的自组织性系统的“组织”：揭示系统如何产生、生长、维持、演化、管理的机理。根据组织力来源于系统内部还

4、是外部，分为自组织与他组织。自组织性：自动调节自身的结构、活动，以适应环境变化的特性：不需依照系统内部或外部的指令，而是依据事物运动变化的规律和特定条件完成的。工人团队的运作熵/热寂/秩序示例：生命体、贝纳尔对流2011/9/14系统思想系统的自组织性贝纳尔对流思考：系统性质与自组织？重点如何从无序走向有序：相关理论包括耗散结构理论、协同学、超循环理论、突变论。2011/9/14系统思想系统及其与环境交互物质/能量/信息物质/能量的交互也通过信息反映信息：表征性、信源可分离性，非物质性，依

5、赖性，不守恒性。控制基于（获取、加工和利用）信息，控制主体对被控对象施加的合乎目的的动作。任何一个有目的之系统必然存在控制。2011/9/14系统思想反馈控制前馈控制其他：自适应控制外界影响系统控制实际目标误差作用状态COCO-控制作用2011/9/14系统工程的方法论和方法系统工程的原则（旧书P7，新书P42）目的性整体性综合性动态性协调与优化适应性——运用系统的观点去分析和处理问题2011/9/14系统工程的方法论和方法流传中的故事：美国科学家们想研制一种在太空失重情况下使用的太

6、空笔，可研究了好长时间都没有成功，只好向全国发出了征集启事，收到了一位小学生寄来的包裹，写着一行字：“能否试试这个？”打开一看，是一大把铅笔!真相：美苏早期的宇航员都是用铅笔。直到费舍尔1965年发明了太空笔，原理是采用密封式气压笔芯，上部充有氮气，靠气压把油墨推向笔尖。思考：问题与方法论？2011/9/14系统工程的方法论和方法方法论的内涵方法论是方法的方法！——旅行——肥皂盒制造——工程设计2011/9/14系统工程的方法论和方法系统工程的方法论、方法、技术、工具领域方法知识领域共性技术方法论问题

7、知识经验工具知识系统工程方法论(Methodology)：探索系统研究、开发、运行过程中各种方法的共同规律。2011/9/14系统工程的方法论和方法系统直觉直接、敏捷、深刻难以解释、无推理和逻辑思维过程——三峡工程（论证：1956,1958,1982,开工：1994，试运行：2003，枢纽完成：2009）系统分析（逻辑思维）分解、分析系统综合（逻辑思维）综合、评价2011/9/14硬系统方法论HALL三维结构指导复杂工程项目研制知识维装备研制...医药软件开发建筑法律载人航天商业工程学逻

8、辑维…规划阶段方案阶段问选系系优决规题择统统化策划研制阶段的目综分行生产阶段确标合析动定安装阶段运行阶段更新阶段时间维2011/9/14硬系统方法论_活动矩阵ProblemValueSystemsSystemOptimizatiDecisionPlanningDefinitionSystemSyshesisAnalysisonofeachMakingforactiondesign(c