第2章系統(tǒng)工程方法論02課件

1、系統(tǒng)工程原理 主講：顏兆林單 位：國防科大信息系統(tǒng)與管理學(xué)院系統(tǒng)工程系E-mail：yanzhaolin263電 話：84573540(O)，139731807601約定縮寫系統(tǒng)工程（Systems Engineering） = SE系 統(tǒng)（Systems） = S2第二章 系統(tǒng)工程方法論3SE的定義錢學(xué)森關(guān)于SE的定義：“SE是組織管理S的規(guī)劃、研究、設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)和使用的科學(xué)方法，是一種對(duì)所有S都具有普遍意義的科學(xué)方法?！崩斫釹E是一門以大系統(tǒng)為研究對(duì)象，尋求系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)、決策、實(shí)施之最優(yōu)解的工程技術(shù)。4SE的定義SE是一門工程技術(shù)SE的研究對(duì)象是大系統(tǒng)SE的目的是尋求系統(tǒng)的規(guī)

2、劃、設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)、決策、實(shí)施之最優(yōu)解系統(tǒng)工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)、決策、實(shí)施的過程，是一個(gè)創(chuàng)造性的過程 5錢學(xué)森提出的S科學(xué)體系結(jié)構(gòu)（1981）：S科學(xué)體系結(jié)構(gòu)直接改造客觀世界工程技術(shù)的理論基礎(chǔ)。技術(shù)科學(xué)的概括，即為認(rèn)識(shí)客觀世界的基本理論。6SE的定義SE是一門工程技術(shù)SE的研究對(duì)象是大系統(tǒng)SE的目的是尋求系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)、決策、實(shí)施之最優(yōu)解系統(tǒng)工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)、決策、實(shí)施的過程，是一個(gè)創(chuàng)造性的過程 7S的定義（錢學(xué)森）: S是由相互作用和相互依賴的若干組成部分結(jié)合的具有特定功能的有機(jī)整體?；咎卣鳎篠由若干元素組成；元素之間相互作用、相互依賴；由于元素間的相互作用，使得 S作為一個(gè)整

3、體具有特定的功能。S的定義8S的特性系統(tǒng)的五個(gè)基本特性: 整體性 層次性 相關(guān)性 目的性 適應(yīng)性9S的特性系統(tǒng)的五個(gè)基本特性: 整體性 層次性 相關(guān)性 目的性 適應(yīng)性10SE的定義SE是一門工程技術(shù)SE的研究對(duì)象是大系統(tǒng)SE的目的是尋求系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)、決策、實(shí)施之最優(yōu)解系統(tǒng)工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)、決策、實(shí)施的過程，是一個(gè)創(chuàng)造性的過程 11SE的定義“SE是組織管理S的規(guī)劃、研究、設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)和使用的科學(xué)方法”“SE是一門組織管理的技術(shù)”12結(jié)構(gòu)是指系統(tǒng)內(nèi)各要素間相互關(guān)系（因果、時(shí)空、隸屬等關(guān)系）的總和。組成元素相同，結(jié)構(gòu)不同功能不同組成元素不同，結(jié)構(gòu)不同功能相同S的結(jié)構(gòu)與功能13S

4、E的定義SE是一門工程技術(shù)SE的研究對(duì)象是大系統(tǒng)SE的目的是尋求系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)、決策、實(shí)施之最優(yōu)解系統(tǒng)工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)、決策、實(shí)施的過程，是一個(gè)創(chuàng)造性的過程 14SE的特點(diǎn)苗東升是知識(shí)體系，不是工程實(shí)踐是工程技術(shù)，不是科學(xué)理論是普遍適用的方法，一切工程都適用 精華是系統(tǒng)觀點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)從總體著眼構(gòu)思，從局部著手實(shí)現(xiàn)，從全局出發(fā)用好局部，從全過程出發(fā)關(guān)注好各個(gè)階段 15 我們已走得太遠(yuǎn)，以至于我們已忘記為何而出發(fā) 論文 學(xué)習(xí)16SE研究對(duì)象：復(fù)雜的大系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次復(fù)雜要素種類很多：既包含“硬件”單元，也包含“軟件”要素，尤其是人的行為，使系統(tǒng)更具復(fù)雜性和不確定性。 相互關(guān)系復(fù)雜多目標(biāo)多方案

5、的。 相關(guān)問題的解決要求有獨(dú)特的思考問題和處理問題的方法系統(tǒng)工程方法論： “以實(shí)物為中心”的思維方式，過渡到“以系統(tǒng)為中心”的方式。 系統(tǒng)工程方法論17引子：方法和方法論 方 法：用于完成一個(gè)既定任務(wù)的具體技術(shù)和操作。 方法論：進(jìn)行研究和探索的一般途徑，是對(duì)方法如何使用的指導(dǎo)。系統(tǒng)工程方法論的心理學(xué)基礎(chǔ)和哲學(xué)基礎(chǔ)18方法論方法論是關(guān)于認(rèn)識(shí)世界和改造世界的根本方法。系統(tǒng)工程方法論是分析和解決系統(tǒng)開發(fā)、運(yùn)作及管理實(shí)踐中的問題所應(yīng)遵循的工作程序、邏輯步驟和基本方法。是系統(tǒng)工程思考問題和處理問題的一般方法和總體框架。19鄧克爾關(guān)于技術(shù)發(fā)明的實(shí)驗(yàn) 【問題】一個(gè)人在他的胃里面生了一個(gè)不能動(dòng)手術(shù)的腫瘤。如果

6、應(yīng)用某種放射線，只要有足夠的強(qiáng)度，腫瘤是可以破壞的。問題在于：這樣強(qiáng)烈的放射線怎么能夠應(yīng)用到腫瘤上，同時(shí)又不會(huì)破壞圍繞這個(gè)腫瘤四周的健康組織呢？引子：系統(tǒng)工程方法論的心理學(xué)基礎(chǔ)-120引子：系統(tǒng)工程方法論的心理學(xué)基礎(chǔ)-221引子：系統(tǒng)工程方法論的心理學(xué)基礎(chǔ)-222引子：系統(tǒng)工程方法論的心理學(xué)基礎(chǔ)-2231910年，杜威在他的我們?cè)鯓铀季S一書中，將生活看作是解決問題的過程。解決問題的五步法疑難的情境。界定問題。 提出假說。 對(duì)各解決方案所蘊(yùn)涵的結(jié)果進(jìn)行“合理的加工”或推演。求證或“證實(shí)”。 引子：系統(tǒng)工程方法論的哲學(xué)基礎(chǔ)-124引子：系統(tǒng)工程方法論的哲學(xué)基礎(chǔ)-225系統(tǒng)工程方法論中，也都強(qiáng)調(diào)，研

7、究必須從問題開始問題的定義：某個(gè)智能活動(dòng)過程的當(dāng)前狀態(tài)與智能主體所要求的目標(biāo)狀態(tài)之間的差距。P=St-SpP問題St智能主體所要求的目標(biāo)狀態(tài)Sp給定智能活動(dòng)過程所面臨的當(dāng)前狀態(tài)引子：系統(tǒng)工程方法論的哲學(xué)基礎(chǔ)-326系統(tǒng)工程方法論系統(tǒng)工程觀念系統(tǒng)工程處理問題時(shí)必須遵循的指導(dǎo)思想的集合系統(tǒng)工程程序系統(tǒng)工程處理問題時(shí)需要經(jīng)歷的時(shí)間階段和邏輯步驟的總稱 引子：系統(tǒng)工程方法論27引子：系統(tǒng)工程方法論系統(tǒng)工程方法論：研究和探索（復(fù)雜）系統(tǒng)問題的一般規(guī)律和途徑。其特點(diǎn)是:研究方法強(qiáng)調(diào)整體性技術(shù)應(yīng)用強(qiáng)調(diào)綜合性管理決策強(qiáng)調(diào)科學(xué)性28主要內(nèi)容SE方法論還原論與整體論霍爾的三維結(jié)構(gòu)切克蘭德的“調(diào)查學(xué)習(xí)”模式并行工程

8、方法學(xué)物理事理人理（WSR）系統(tǒng)方法論綜合集成工程29 1.還原論 將物質(zhì)的高級(jí)運(yùn)動(dòng)形式（如生命運(yùn)動(dòng)）歸結(jié)為低級(jí)運(yùn)動(dòng)形式（如機(jī)械運(yùn)動(dòng)），用低級(jí)運(yùn)動(dòng)形式的規(guī)律代替高級(jí)運(yùn)動(dòng)形式的規(guī)律的形而上學(xué)方法。一.還原論與整體論30 1.還原論 還原論認(rèn)為，各種現(xiàn)象都可被還原成一組基本的要素，各基本要素彼此獨(dú)立，不因外在因素而改變其本質(zhì)。通過對(duì)這些基本要素的研究，可推知整體現(xiàn)象的性質(zhì)。 如：研究微觀粒子就可以推知整體的規(guī)律。 還原論是把事物分割開來，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，然后再綜合起來。還原論是西方科學(xué)的靈魂。一.還原論與整體論31 還原論與分析的方法相輔相成。分析的方法是科研的重要方法，最能體現(xiàn)還原論思想的分析方法是西

9、方的公理化方法。西方科學(xué)的源頭是古希臘文明。古希臘的還原論思想和公理化方法經(jīng)過弗蘭西斯培根、笛卡爾和伽利略的繼承和發(fā)揚(yáng)，奠定了近代科學(xué)的基礎(chǔ)。 基于還原論的西方科學(xué)體系經(jīng)過幾百年的發(fā)展已經(jīng)非常龐大和完整，在它的基礎(chǔ)上誕生的工程技術(shù)，創(chuàng)造了空前繁榮的人類文明。 一.還原論與整體論32 20世紀(jì)基礎(chǔ)科學(xué)的三大成就相對(duì)論、量子論和復(fù)雜科學(xué)的核心思想和結(jié)論分別從宇觀、微觀和宏觀尺度下證實(shí)了還原論的局限性。一.還原論與整體論331.相對(duì)論對(duì)還原論的動(dòng)搖 還原論的宇宙觀認(rèn)為，時(shí)間和空間是分離的，宇宙內(nèi)發(fā)生的事件與時(shí)空是分離的，宇宙僅僅是事件發(fā)生的舞臺(tái)。 相對(duì)論認(rèn)為宇宙是一個(gè)無法徹底還原的整體，宇宙遠(yuǎn)不是還

10、原論描述的那么簡(jiǎn)單。時(shí)間、空間、物質(zhì)和能量乃至整個(gè)宇宙本身就是一個(gè)整體，必須作為一個(gè)整體來研究。一.還原論與整體論E=mc2，質(zhì)量能量互相轉(zhuǎn)換。物質(zhì)和能量不可分。物質(zhì)和時(shí)間不可分，相對(duì)論認(rèn)為質(zhì)量是可變的。d(mv)/dt342.量子論對(duì)還原論的動(dòng)搖 描述微觀世界最為成功的理論是量子論。量子論認(rèn)為，世界是一個(gè)非機(jī)械的、相互聯(lián)系的、不可分割（還原）的世界。物質(zhì)世界的根本元素就不是被分割的機(jī)械的原子、質(zhì)子、中子，而是一個(gè)有機(jī)聯(lián)系的整體。 量子論問世導(dǎo)致了測(cè)不準(zhǔn)原理的提出。測(cè)不準(zhǔn)原理認(rèn)為無法還原位置和速度兩個(gè)基本量。這表明，在對(duì)待位置和速度這兩個(gè)基本量上，還原論是失效的。 一.還原論與整體論353.復(fù)

11、雜科學(xué)對(duì)還原論的動(dòng)搖 混沌理論推動(dòng)了復(fù)雜科學(xué)的誕生，排除了拉普拉斯決定論的可預(yù)見性的思想。因此，復(fù)雜科學(xué)的問世徹底動(dòng)搖了還原論能用還原論近似描述的僅僅是我們世界的很小的一部分。 一.還原論與整體論36 4.整體論 世界宇宙是整體，各事物間相互聯(lián)系，不可機(jī)械分割。 整體論思想：整體的性質(zhì)和功能不等同于其各部分的性質(zhì)和功能的迭加；整體的運(yùn)動(dòng)特征只有在比其部分（要素）所處層次更高的整體層次上才能進(jìn)行描述；整體與部分（要素）遵從不同描述層次上的規(guī)律。 簡(jiǎn)言之整體性也即非還原性或非加和性。 一.還原論與整體論37 錢學(xué)森：從定性到定量綜合集成方法 實(shí)質(zhì)是把專家體系、數(shù)據(jù)和信息體系及計(jì)算機(jī)體系有機(jī)結(jié)合，構(gòu)

12、成高智能化的人、機(jī)結(jié)合，人、網(wǎng)結(jié)合的體系。一.還原論與整體論38系統(tǒng)工程方法論 最具代表性的系統(tǒng)工程方法論: 霍爾“三維結(jié)構(gòu)” 切克蘭德的“學(xué)習(xí)調(diào)查”法 并行工程 物理事理人理（WSR） 綜合集成方法3920世紀(jì)6070年代具有代表性的SE方法論?；魻柕娜S結(jié)構(gòu)時(shí)間維：六個(gè)階段，按時(shí)間順序邏輯維：每一階段分為七個(gè)步驟，思維程序?qū)I(yè)維：完成各階段的思維程序時(shí)所需的專業(yè)知識(shí)二. 霍爾三維結(jié)構(gòu)40霍爾三維結(jié)構(gòu)的理論基礎(chǔ)只要是工程實(shí)踐，不論其具體內(nèi)容有多么不同，分析和解決問題的思考程序大體是一致的。思維過程的這種邏輯同型性是工程過程的客觀邏輯型的主觀反映，哲學(xué)上稱思維與存在的一性41環(huán)境科學(xué)社會(huì)科學(xué)工

13、程技術(shù)計(jì)算機(jī)科學(xué)管理科學(xué)經(jīng)濟(jì)法律知識(shí)維（科學(xué)技術(shù)）邏輯維（方法步驟）時(shí)間維（時(shí)間進(jìn)程）明確問題選擇目標(biāo)系統(tǒng)綜合系統(tǒng)分析方案優(yōu)化作出決策付諸實(shí)施A B C D E F G6 5 4 3 2 1規(guī)劃階段方案階段研制階段生產(chǎn)階段運(yùn)行階段更新階段二. 霍爾三維結(jié)構(gòu)知識(shí)維：指在完成上述各階段和各步驟所需要的各種專業(yè)知識(shí)和管理知識(shí)。邏輯維：每個(gè)階段需進(jìn)行的工作步驟，是運(yùn)用系統(tǒng)工程方法進(jìn)行思考、分析和解決問題應(yīng)遵循的一般程序。時(shí)間維：從規(guī)劃到更新，按時(shí)間順序排列的SE全過程。42二.霍爾三維結(jié)構(gòu) 時(shí)間維：每個(gè)具體系統(tǒng)工程活動(dòng)從規(guī)劃到更新按時(shí)間排列的順序規(guī)劃階段制定系統(tǒng)工程活動(dòng)的政策和規(guī)劃方案階段提出具體的計(jì)

14、劃方案研制階段實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的研制方案，做出生產(chǎn)計(jì)劃生產(chǎn)階段生產(chǎn)出系統(tǒng)的零部件及整個(gè)系統(tǒng)，提出安裝計(jì)劃 安裝階段把整個(gè)系統(tǒng)安裝好，通過試驗(yàn)運(yùn)行訂出運(yùn)行計(jì)劃運(yùn)行階段系統(tǒng)按照預(yù)期目標(biāo)服務(wù)更新階段改進(jìn)或充實(shí)舊系統(tǒng)使之變成新系統(tǒng)而更有效地工作43二. 霍爾三維結(jié)構(gòu) 邏輯維：按系統(tǒng)工程方法思考和解決每一階段問題的思維過程明確問題弄清問題的實(shí)質(zhì)確定目標(biāo)解決問題所需達(dá)到的目標(biāo)，制定衡量標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)綜合自由提出設(shè)想，形成可供選擇的系統(tǒng)方案系統(tǒng)分析說明各方案性能、特點(diǎn)及與整個(gè)系統(tǒng)的相互關(guān)系，用模型描述方案與系統(tǒng)評(píng)價(jià)目標(biāo)間聯(lián)系系統(tǒng)選擇在一定限制條件下，選擇最優(yōu)方案決策由領(lǐng)導(dǎo)根據(jù)更全面要求，選擇一個(gè)或幾個(gè)方案試用（決策步驟非

15、系統(tǒng)工程師的工作）實(shí)施根據(jù)最后選定的方案，將系統(tǒng)付諸實(shí)施44二. 霍爾三維結(jié)構(gòu) 知識(shí)維：完成各階段各步驟所需知識(shí)和各種專業(yè)技術(shù)。 知識(shí)管理（knowledge menagement, 1986）知識(shí)辨識(shí)：根據(jù)總體目標(biāo)，制定知識(shí)來源戰(zhàn)略，劃定知識(shí)管理范圍，辨識(shí)知識(shí)獲取知識(shí)：現(xiàn)存知識(shí)（信息庫、文件或人腦中）正式化知識(shí)選擇：評(píng)估知識(shí)及其價(jià)值，去除相互沖突的知識(shí)儲(chǔ)存知識(shí)：通過適當(dāng)、有效的方式儲(chǔ)存所選擇的知識(shí)知識(shí)共享：將正確的知識(shí)傳輸給每一個(gè)階段的使用者知識(shí)使用：在各個(gè)階段的工作中使用知識(shí)知識(shí)創(chuàng)新：通過科研、實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)造性思維發(fā)現(xiàn)新知識(shí)45運(yùn)用SE知識(shí)，把三維結(jié)構(gòu)中的六個(gè)時(shí)間階段和七個(gè)邏輯步驟結(jié)合起來，便

16、形成所謂霍爾管理矩陣如下：a67a66a65a64a63a62a616.更新階段a57a56a55a54a53a52a515.運(yùn)行階段a47a46a45a44a43a42a414.生產(chǎn)階段a37a36a35a34a33a32a313.研制階段a27a26a25a24a23a22a212.方案階段a17a16a15a14a13a12a111.規(guī)劃階段7付諸實(shí)施6作出決策5方案優(yōu)化4系統(tǒng)分析3系統(tǒng)綜合2選擇目標(biāo)1明確問題 邏輯維（步驟）時(shí)間維（階段）二. 霍爾的三維結(jié)構(gòu)代表一項(xiàng)具體的管理活動(dòng)46 國內(nèi)外許多事例表明，運(yùn)用科學(xué)的系統(tǒng)工程過程系統(tǒng)管理方法，決策的可靠性可提高一倍以上，節(jié)約時(shí)間和總投資平

17、均在15%以上，而用于管理的費(fèi)用一般只占總投資的3%6%。在規(guī)劃和方案探索階段，只花去裝備壽命周期費(fèi)用的極少部分，但確定了裝備一生要花費(fèi)用的70%；全面工程研制之前，花費(fèi)的費(fèi)用占到壽命周期費(fèi)用的3%，但固定了壽命周期費(fèi)用的85%；研制結(jié)束時(shí)，裝備壽命周期費(fèi)用已被基本固定。系統(tǒng)工程過程系統(tǒng)二. 霍爾三維結(jié)構(gòu)47意向方案產(chǎn)品效益潛在價(jià)值S開發(fā)S研制S使用S退出S的全生命期SE工作主要在S開發(fā)階段，即立足S全生命期最優(yōu)去選擇S方案。該方案制約S研制、使用和退出階段的工作。二. 霍爾三維結(jié)構(gòu)48 壽命周期費(fèi)用（LCC，Life Cycle Cost）是指裝備在其壽命周期內(nèi)，為論證、研制、生產(chǎn)、使用與保

18、障、退役所付出的一切費(fèi)用之和，亦即系統(tǒng)在壽命周期內(nèi)，為購置以及維持其正常運(yùn)行所需支付的全部費(fèi)用。購置費(fèi)使用費(fèi)保障費(fèi)處置費(fèi)二. 霍爾三維結(jié)構(gòu)49不計(jì)退役處置費(fèi)時(shí)， 3項(xiàng)主要費(fèi)用單元通常占?jí)勖芷谫M(fèi)用的典型比例：論證與研制費(fèi)10、生產(chǎn)費(fèi)（購置費(fèi)）30、使用與保障費(fèi)60。使用和保障費(fèi)用系統(tǒng)采辦費(fèi)用生產(chǎn)費(fèi)用壽命周期費(fèi)用103060IIIIII年階段決策點(diǎn)論證與研制費(fèi)用0二. 霍爾三維結(jié)構(gòu)50卡諾（Carroll）博士曾提供過如下數(shù)據(jù)：1:110:11000:1效益:成本S使用階段S研制階段S開發(fā)階段 階段效益成本比二. 霍爾三維結(jié)構(gòu)51把系統(tǒng)工程過程系統(tǒng)運(yùn)用于大型工程項(xiàng)目，尤其是探索性強(qiáng)、技術(shù)復(fù)雜、投

19、資大、周期長(zhǎng)的“大科學(xué)”研究項(xiàng)目，可以減少?zèng)Q策上的失誤和計(jì)劃實(shí)施過程中的困難。二.霍爾三維結(jié)構(gòu)系統(tǒng)工程過程系統(tǒng)52特點(diǎn)目標(biāo)導(dǎo)向：?jiǎn)栴}明確，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)明確核心是尋求最優(yōu)方案和決策解決問題時(shí)用數(shù)學(xué)方法求取最佳方案可以歸結(jié)為運(yùn)籌學(xué)問題二. 霍爾三維結(jié)構(gòu)5320世紀(jì)70年代初，SE開始應(yīng)用于社會(huì)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)問題研究，由于涉及因素相當(dāng)復(fù)雜且多難以進(jìn)行定量分析，霍爾三維結(jié)構(gòu)已不再適用。20世紀(jì)80年代，管理科學(xué)家中興起一輪批評(píng)狂潮，認(rèn)為當(dāng)時(shí)的管理學(xué)院太偏重于理論和定量方法，培養(yǎng)的人成為眼光狹窄的技術(shù)型干部，特別是缺乏人際關(guān)系學(xué)問。三. 切克蘭德的“調(diào)查學(xué)習(xí)”模式（1981）54硬與軟的關(guān)系傳統(tǒng)的觀點(diǎn)，硬勝于軟

20、，如“改革開放是硬道理”現(xiàn)代，軟更重要。機(jī)器全硬件，計(jì)算機(jī)軟硬結(jié)合，軟件更為關(guān)鍵人們認(rèn)識(shí)到，軟因素往往支配硬因素。軟實(shí)力越來越重要55軟問題明知有問題，且對(duì)問題深感不安，卻說不出問題在哪，無法給以明確定義，因而也找不出規(guī)范的解決辦法由于對(duì)這類問題存在爭(zhēng)議，有時(shí)也稱為“議題”或者說，什么是“一個(gè)問題” 本身是一個(gè)需要研究的問題。要解決的問題不止一個(gè)，而是相互纏繞的一堆問題。隨著系統(tǒng)從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的演化，存在三個(gè)層次的問題：?jiǎn)栴}problem議題issue堆題mess56SE常常把所研究的S分為良結(jié)構(gòu)S與不良結(jié)構(gòu)S，由于具有不同的特點(diǎn)，故分別采取不同的解決方法，如下表：較難用數(shù)學(xué)模型描述，因其加入了

21、人的直覺和判斷，往往只能用半定量、半定性或者只能用定性的方法來處理問題。可用較明顯的數(shù)學(xué)模型描述，有較現(xiàn)成的定量方法可以計(jì)算出系統(tǒng)的行為和最佳結(jié)果。特 點(diǎn)用“軟方法”求出可行的滿意解，常用德爾菲法、情景分析法、沖突分析法等。偏重社會(huì)、機(jī)理尚不清楚的生物型的軟S不良結(jié)構(gòu)S用“硬方法”求出最佳的定量結(jié)果，霍爾的三維結(jié)構(gòu)主要適用于此。偏重工程、機(jī)理明顯的物理型的硬S良結(jié)構(gòu)S解決的方法定 義三. 切克蘭德的“調(diào)查學(xué)習(xí)”模式（1981）57切克蘭德的“調(diào)查學(xué)習(xí)”軟方法的核心不是尋求“最優(yōu)化”，而是“調(diào)查、比較”或者說是“學(xué)習(xí)”，從模型和現(xiàn)狀比較中，學(xué)習(xí)改善現(xiàn)存系統(tǒng)的途徑。概念模型代替數(shù)學(xué)模型，思路更加開

22、闊。滿意解代替最優(yōu)解，價(jià)值觀方面的重要變化。三. 切克蘭德的“調(diào)查學(xué)習(xí)”模式（1981）58切克蘭德對(duì)系統(tǒng)科學(xué)的貢獻(xiàn)涌現(xiàn)概念的強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)思維的強(qiáng)調(diào)和論述59案例-我國經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式問題 本問題是一個(gè)不良結(jié)構(gòu)問題，無法用合適數(shù)學(xué)模型來描述?？蓢L試用“調(diào)查學(xué)習(xí)法”進(jìn)行分析 60案例-我國經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式問題 （1）問題現(xiàn)狀說明我國經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式呈現(xiàn)出明顯的高投入、高消耗、低質(zhì)量、低效益的粗放經(jīng)濟(jì)。具體特征有以社會(huì)固定資產(chǎn)投資和基建投資的成倍增長(zhǎng)來滿足經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)的需要資源消耗及浪費(fèi)大產(chǎn)品質(zhì)量低劣，企業(yè)和全社會(huì)的經(jīng)濟(jì)效益平均偏低61案例-我國經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式問題（2）弄清關(guān)聯(lián)因素根據(jù)涌現(xiàn)性原理，整體涌現(xiàn)性是由規(guī)模

23、效應(yīng)和結(jié)構(gòu)效應(yīng)共同產(chǎn)生的。我國經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)所體現(xiàn)的涌現(xiàn)性，主要是由規(guī)模效應(yīng)產(chǎn)生的，而不是結(jié)構(gòu)效應(yīng)，但其決定作用的是結(jié)構(gòu)效應(yīng)。結(jié)構(gòu)效應(yīng)則取決于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方式和組分的屬性。從組分屬性看，我國經(jīng)濟(jì)要素的素質(zhì)比較低下，主要有勞動(dòng)力素質(zhì)低下企業(yè)技術(shù)總體水平不高，生產(chǎn)工業(yè)落后。從結(jié)構(gòu)方式上看：產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)及其內(nèi)部諸要素結(jié)構(gòu)不合理體制缺失 62案例-我國經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式問題（3）建立概念模型 為保持國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)、快速、健康發(fā)展，必須實(shí)現(xiàn)增長(zhǎng)方式由粗放型到集約型的轉(zhuǎn)變，其實(shí)質(zhì)，就是依靠提高經(jīng)濟(jì)的整體素質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的質(zhì)量來創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)剩余，獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)我國綜合要素生產(chǎn)力的全面提高。 具體，則是如何改變。63案

24、例-我國經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式問題（4）改善概念模型 進(jìn)一步用更合適的模型或方法來改進(jìn)上一步的概念模型 64案例-我國經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式問題（5）比較 粗放型經(jīng)濟(jì)和集約型經(jīng)濟(jì)的比較，即實(shí)現(xiàn)四個(gè)轉(zhuǎn)變：從主要依靠鋪新攤子、上新項(xiàng)目，擴(kuò)大建設(shè)規(guī)模，轉(zhuǎn)變到立足現(xiàn)有基礎(chǔ)，把建設(shè)重點(diǎn)放到現(xiàn)有企業(yè)的挖潛、改造、改組、改革和提高上從主要依靠資金、能源消耗，到主要依靠科技進(jìn)步，加強(qiáng)經(jīng)營管理，提高生產(chǎn)要素的質(zhì)量和利用效率從主要依靠經(jīng)濟(jì)規(guī)模擴(kuò)張，轉(zhuǎn)變到主要依靠結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)，實(shí)現(xiàn)規(guī)模經(jīng)營，合理布局生產(chǎn)力，提高結(jié)構(gòu)優(yōu)化效益從片面增求產(chǎn)量、產(chǎn)值和增長(zhǎng)速度，轉(zhuǎn)變到以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向的注重產(chǎn)品質(zhì)量、性能和品種，以提高產(chǎn)品的技術(shù)含量、附加值和市

25、場(chǎng)占有率上65案例-我國經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式問題（6）實(shí)施 實(shí)施所提出的改革方案，還需要采取一系列措施，國家制定政策。66四.并行工程方法學(xué) 并行工程(Concurrent Engineering，簡(jiǎn)稱CE)是美國在80年代末提出的，在計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS和系統(tǒng)工程中發(fā)展起來的工程技術(shù)，也是美國國防部在90年代乃至21世紀(jì)發(fā)展武器裝備系統(tǒng)的基本管理模式。并行工程的定義： 并行工程是對(duì)產(chǎn)品及相關(guān)過程，包括制造過程和支持過程，進(jìn)行并行、一體化設(shè)計(jì)的一種系統(tǒng)化方法。 這種方法力圖使產(chǎn)品開發(fā)者從一開始就考慮到產(chǎn)品全壽命周期即從概念形成到產(chǎn)品報(bào)廢的所有因素，包括質(zhì)量、成本、進(jìn)度和用戶需求。67 把以往的那

26、種序列化的設(shè)計(jì)生產(chǎn)保障研制過程變?yōu)椴⑿械?、交互作用的綜合研制過程，達(dá)到縮短研制周期的目的。 四.并行工程方法學(xué) 并行工程 同時(shí)工程68 產(chǎn)品并行開發(fā)與串行開發(fā)過程比較69串行作法往往先開發(fā)性能樣機(jī)，即所謂先解決有無問題，然后再根據(jù)其他方面諸如可信性（可靠性、維修性、保障性）、安全性等要求予以修改補(bǔ)充。串行作法的缺點(diǎn)：以性能為質(zhì)量主體的樣機(jī)設(shè)計(jì)木已成舟之后，要兼顧質(zhì)量的其他方面的如可信性、安全性等要求，有時(shí)需要作很大的修改設(shè)計(jì)，浪費(fèi)開發(fā)費(fèi)用，延長(zhǎng)開發(fā)周期，有時(shí)甚至是不可能的。并行工程方法力圖使開發(fā)者一開始就考慮到產(chǎn)品效能及全壽命周期費(fèi)用的所有影響因素，包括產(chǎn)品的用戶需求、質(zhì)量（性能、可信性、安全

27、性）、進(jìn)度及經(jīng)費(fèi)等等。這也稱為綜合產(chǎn)品研制。產(chǎn)品并行開發(fā)與串行開發(fā)過程比較70CEConcurrent Engineer，并行工程IPDIntegrated Product Development，綜合產(chǎn)品研制QFDQuality Function Development，質(zhì)量功能展開 關(guān)鍵詞71 (1)規(guī)范化的用QFD把用戶需求逐層轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品和過程的技術(shù)要求。 (2)將設(shè)計(jì)過程、制造過程、保障過程的研制協(xié)調(diào)的予以綜合。將這些過程的研制并行進(jìn)行，不斷進(jìn)行信息交流。 (3)組成從上而下的多學(xué)科（多專業(yè)）的綜合產(chǎn)品研制機(jī)構(gòu)，打破過去傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)部門、制造部門、保障部門的界限。 (4)綜合計(jì)算機(jī)輔助工

28、程環(huán)境。在CAD（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）與CAM（計(jì)算機(jī)輔助制造）基礎(chǔ)上，發(fā)展到CALS(計(jì)算機(jī)輔助采辦和保障)，形成一體化的計(jì)算機(jī)輔助工程環(huán)境。實(shí)施并行工程或綜合產(chǎn)品研制的要點(diǎn)72把用戶需求逐層轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品與過程技術(shù)要求的方法是QFD QFD是保證用戶、消費(fèi)者需求，并能推動(dòng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工序設(shè)計(jì)改進(jìn)的一種方法，也即把用戶、消費(fèi)者需求變換成產(chǎn)品特性和工序特性，并由全企業(yè)來完成這些要求的系統(tǒng)方法。 美國空軍R&M2000大綱QFD方法概述7374 主要思想：約束信息的并行性：設(shè)計(jì)時(shí)考慮生命周期所有因素，同時(shí)產(chǎn)生產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)格(或CAD文件)和相應(yīng)的制造和支持過程計(jì)劃。功能的并行性：產(chǎn)品生命周期所涉及的各功

29、能領(lǐng)域工程活動(dòng)并行交叉進(jìn)行。集成性：實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品及其過程的一體化并行設(shè)計(jì)，根本在于研究開發(fā)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、過設(shè)計(jì)、制造裝配和市場(chǎng)的全面集成。協(xié)同性：多學(xué)科并行工程小組協(xié)同工作，產(chǎn)品生命周期中各階段不同領(lǐng)域人員(包括顧客和供應(yīng)商)全面參與和協(xié)同工作?？茖W(xué)性：采用最先進(jìn)的開發(fā)工具、方法和技術(shù)，如全面質(zhì)量管理、系統(tǒng)工程方法、質(zhì)量工程方法、計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)等。四.并行工程方法學(xué)75四.并行工程方法學(xué)強(qiáng)調(diào)四大要素：T：TimeQ：QualityC：CostS：Service并行工程實(shí)際上是系統(tǒng)工程原理的深入和應(yīng)用，更為廣義的優(yōu)化設(shè)計(jì)76四.并行工程方法學(xué)并行組織管理模式1、向扁平化組織結(jié)構(gòu)演化 并行工程過程要求信

30、息集成化，將使系統(tǒng)內(nèi)各組織單位間關(guān)系更緊密，以至打亂和沖破傳統(tǒng)部門間的界限劃分。故與并行工程過程相應(yīng)的組織結(jié)構(gòu)應(yīng)是一種協(xié)作組織結(jié)構(gòu)。 并行工程對(duì)組織結(jié)構(gòu)的影響表現(xiàn)為向扁平化組織結(jié)構(gòu)演化的趨勢(shì)。77四.并行工程方法學(xué)并行組織管理模式2、并行工程的小組化組織結(jié)構(gòu) 多功能小組是并行工程實(shí)施過程中普遍采用的組織結(jié)構(gòu)形式。小組成員來自產(chǎn)品壽命周期相關(guān)的主要技術(shù)領(lǐng)域，他們共同負(fù)責(zé)產(chǎn)品從需求分析直到交付使用過程中的所有工作，是一種群體工作模式。78五.物理事理人理（WSR）系統(tǒng)方法論自然科學(xué)是關(guān)于物理的科學(xué)；運(yùn)籌學(xué)是關(guān)于事理的科學(xué)（許國志），實(shí)際還包括管理科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)，事理就是做事的道理；處理好人的關(guān)系是

31、人理學(xué)，就是人文科學(xué)、行為科學(xué)，人理就是做人的道理。 三者結(jié)合起來“WSR系統(tǒng)方法論”。 WSR系統(tǒng)方法論是具有東方文化傳統(tǒng)的系統(tǒng)方法論，得到國際同行的認(rèn)同。WSR是中國系統(tǒng)工程學(xué)會(huì)前理事長(zhǎng)、中國科學(xué)院系統(tǒng)科學(xué)研究所研究員顧基發(fā)和華裔學(xué)者朱志昌博士在2019年提出的。提出了“關(guān)系協(xié)調(diào)的重要性”。79WSR系統(tǒng)方法論的內(nèi)容五.物理事理人理（WSR）系統(tǒng)方法論要素物理事理人理道理對(duì)象著重點(diǎn)原則需要的知識(shí)物質(zhì)世界、法則、規(guī)則的理論客觀物質(zhì)世界是什么？功能分析誠實(shí)，真理，盡可能正確自然科學(xué)管理和做事的理論組織、系統(tǒng)怎樣做？邏輯分析協(xié)調(diào)，有效，盡可能平滑管理科學(xué)，系統(tǒng)科學(xué)人、紀(jì)律、規(guī)范的理論人、群體、人

32、際關(guān)系、智慧應(yīng)當(dāng)怎樣做？人文分析人性，有效果，盡可能靈活人文知識(shí)，行為科學(xué)80五.物理事理人理（WSR）系統(tǒng)方法論81WSR系統(tǒng)方法論中常用的方法五.物理事理人理（WSR）系統(tǒng)方法論要素物理事理人理方法理解意圖了解領(lǐng)導(dǎo)最初想法，收集有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)講話了解領(lǐng)導(dǎo)對(duì)目標(biāo)的偏好，喜歡什么模型和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)了解哪些領(lǐng)導(dǎo)會(huì)參加決策，誰來使用這個(gè)結(jié)果頭腦風(fēng)暴法，討論分析會(huì)，認(rèn)知圖等調(diào)查分析通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和文件檢索，分析現(xiàn)有資源和約束條件了解問題背景和有關(guān)經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)弄清各種關(guān)系和必要的知識(shí)Delphi法，各種調(diào)查表，交叉影響分析，Kj法等形成目標(biāo)列出所有可行的目標(biāo)和約束在目標(biāo)中弄清它們的優(yōu)先次序和權(quán)重弄清各種目標(biāo)涉及到的

33、人物頭腦風(fēng)暴法，目標(biāo)樹法等建立模型將各種目標(biāo)和約束數(shù)據(jù)化和規(guī)范化選擇適當(dāng)?shù)哪Ｐ统绦蚝椭R(shí)盡量把領(lǐng)導(dǎo)的意圖放入模型中各種建模方法和工具協(xié)調(diào)關(guān)系協(xié)調(diào)所有模型、軟硬件、數(shù)據(jù)的關(guān)系，即技術(shù)協(xié)調(diào)協(xié)調(diào)模型和知識(shí)的合理性，即知識(shí)協(xié)調(diào)協(xié)調(diào)各方面的利益、觀點(diǎn)、關(guān)系，即利益協(xié)調(diào)沖突分析、和諧理論、亞對(duì)策等提出建議對(duì)各種物理設(shè)備和程序進(jìn)行安裝、調(diào)式、驗(yàn)證將各種術(shù)語變?yōu)橛脩裟芏拖矚g的語言盡量讓各方面易于接受、易于執(zhí)行各種統(tǒng)計(jì)圖表等82六.綜合集成工程 綜合集成（Meta-Synthesis）工程是從整體上考慮并解決復(fù)雜問題的方法論。錢學(xué)森等在研究開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)問題時(shí)，提出了“從定性到定量綜合集成方法”，是系統(tǒng)工程

34、思想的新發(fā)展。 實(shí)質(zhì)：將專家群體、數(shù)據(jù)和各種信息與計(jì)算機(jī)仿真有機(jī)結(jié)合，把各種學(xué)科的理論和人的經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)結(jié)合起來，發(fā)揮整體優(yōu)勢(shì)。83 綜合集成的歷史 20世紀(jì)80年代，系統(tǒng)學(xué)討論班進(jìn)行了方法論的探討，考察了各類復(fù)雜巨系統(tǒng)研究的新進(jìn)展，特別是社會(huì)系統(tǒng)、地理系統(tǒng)、人體系統(tǒng)和軍事系統(tǒng)四類社會(huì)系統(tǒng)：為解決宏觀決策問題，運(yùn)用由幾百個(gè)變量和上千個(gè)參數(shù)描述的模型、定性與定量相結(jié)合的一系列方法開展研究地理系統(tǒng)：用生態(tài)系統(tǒng)、環(huán)境保護(hù)以及區(qū)域規(guī)劃等方法開展綜合研究人體系統(tǒng)：將生理學(xué)、心理學(xué)、西醫(yī)學(xué)、中醫(yī)學(xué)和其他傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)綜合起來開展研究軍事系統(tǒng)：運(yùn)用軍事對(duì)陣方法和現(xiàn)代作戰(zhàn)模型綜合開展研究84 綜合集成的歷史1990年

35、，錢學(xué)森明確提出，處理開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)的方法論是從定性到定量的綜合集成；作為一門技術(shù)，又稱綜合集成技術(shù)；作為一門工程，又稱綜合集成工程。1992年發(fā)展成為從定性到定量綜合研討廳體系的實(shí)踐形式。Hall for Work Shop of Meta-synthesis Engineering, HWSME，這套方法和方法論是從整體上研究和解決問題，采取人機(jī)結(jié)合、以人為主的思維方法和研究方式，對(duì)不同層次、不同領(lǐng)域的信息和知識(shí)進(jìn)行綜合集成，達(dá)到對(duì)整體的定量認(rèn)識(shí)。8586六.綜合集成工程哲學(xué)上：經(jīng)驗(yàn)理論+定性+定量人機(jī)+微觀+宏觀整體論還原論+辯證統(tǒng)一87系統(tǒng)運(yùn)行系統(tǒng)評(píng)價(jià)決策部門提出問題形成判斷建模仿真 分析優(yōu)化結(jié)果分析綜合集成結(jié)論建議統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)信息資料專家群體從定性到定量的綜合集成方法圖六.綜合集成工程88阿波羅計(jì)劃： 歷時(shí)11年，涉及20000多家企業(yè)、420000工程技術(shù)人員、120所大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)、1000多萬個(gè)零部件涉及火箭工程、控制工程、通信工程、電子工程、計(jì)算機(jī)工程、醫(yī)學(xué)、心理學(xué)等學(xué)科。 但該計(jì)劃的成功未采用一項(xiàng)新技術(shù)，完全是綜合運(yùn)用現(xiàn)有技術(shù)成果的結(jié)果，是大型系統(tǒng)工程成功的典范。六.綜合集成工程89綜合集成即創(chuàng)造；綜合集成是實(shí)現(xiàn)大科學(xué)、大工程