第二章系統(tǒng)工程方法論HEOL網(wǎng)絡教學綜合平臺東北農

第二章系統(tǒng)工程的基本方法

系統(tǒng)工程方法論的基本特點是：研究方法強調整體性，技術應用強調綜合性，管理決策強調科學性。一、霍爾三維結構模型二、軟系統(tǒng)方法論三、并行工程方法四、綜合集成法五、物理-事理-人理系統(tǒng)方法論

霍爾三維結構模型生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化社會科學工程技術規(guī)劃擬定方案系統(tǒng)研究安裝運轉更新系統(tǒng)分析系統(tǒng)綜合設計系統(tǒng)指標明確問題決策實施時間維知識維邏輯維

邏輯維（步驟）

時間維（階段）1明確問題2設計目標3系統(tǒng)綜合4系統(tǒng)分析5系統(tǒng)優(yōu)化6作出決策7付諸實施1.規(guī)劃階段2.設計階段3.研制階段4.生產(chǎn)階段5.安裝階段6.運行階段7.更新階段a11a21a31a41a51a61a71a12a22a32a42a52a62

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a23a33a43a53a63a73a14a24a34a44a54a64

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a75a16a26a36a46a56a66a76a17a27a37a47a57a67a77霍

爾

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理

矩

陣邏輯維的七個步驟：

1、明確問題（1）明確問題的性質。即指是什么樣的系統(tǒng)問題（是硬件開發(fā)？還是軟件設計等）；提出的主要指標（如工期、可靠性、先進性等）；問題的復雜程度評估等。（2）明確系統(tǒng)開發(fā)的目的和意義。為此要較全面地了解生產(chǎn)急需情況及國內外研究現(xiàn)狀，進而為設計系統(tǒng)目標提供依據(jù)。（3）明確系統(tǒng)的邊界，即建立系統(tǒng)與環(huán)境的概念，從而為確定系統(tǒng)的輸入與輸出關系提供依據(jù)。（4）明確完成該項開發(fā)活動可能提供的人、財、物等方面的條件。第一節(jié)霍爾三維結構模型2、設計系統(tǒng)目標系統(tǒng)目標體系設計：目標體系層次結構123總目標分目標具體目標目標體系設計應注意以下三條原則：

第一、突出主要目標原則；

第二、目標獨立性原則；

第三、有利決策原則。

在給出量化指標時，必須滿足：

第一、與上級大系統(tǒng)指標要求相一致原則；

第二、指標的先進性與可行性相統(tǒng)一原則；

第三、留出置信區(qū)間原則。

O1-經(jīng)濟效益分目標目標體系時序指標集P1-農業(yè)總產(chǎn)值(萬元)P2-人均收入(元)P3-上交糧食(噸)P4-工業(yè)上交利稅(元)P5-森林覆被率(%)P6-畝施有機肥(公斤)O-系統(tǒng)發(fā)展總目標O2-社會效益分目標O3-生態(tài)效益分目標199019952000///103.5-115.4500-6003007.7-9.015-18750-100020012-15650-800207.1-225.0876-1000350400-120018-2112.0-15.0農業(yè)系統(tǒng)目標設計實例3、系統(tǒng)綜合

綜合就是組裝，也是創(chuàng)造。

系統(tǒng)綜合：是根據(jù)系統(tǒng)目標要求，綜合加工信息，形成系統(tǒng)概念，并使目標達成的創(chuàng)造性勞動過程。

核心：是概念開發(fā)，而不是具體設計。系統(tǒng)綜合可細分為：

技術綜合側重于將現(xiàn)有科技成果加以有機地組裝，形成不同的系統(tǒng)開發(fā)方案的過程；

環(huán)境綜合側重于對工程開發(fā)價值的評定，如目標選擇的先進性，技術上的可行性、社會環(huán)境的融合性等，以便把握機會，對付競爭。

環(huán)境綜合比技術綜合更重要，也最困難，必須深入調查研究，廣泛占有信息，并經(jīng)過反復論證才行。技術綜合與環(huán)境綜合也不能截然分開，經(jīng)常是二者同時考慮，互為補充。4、系統(tǒng)分析

系統(tǒng)分析是系統(tǒng)工程人員使用科學的工具和方法，對系統(tǒng)的目的、功能、環(huán)境、費用、效益等進行充分的調查研究，通過數(shù)據(jù)處理和模型化方法，得出評價系統(tǒng)功能、費用等量化指標，來作為決策者確定最優(yōu)方案的依據(jù)。主要內容：系統(tǒng)環(huán)境分析，包括自然環(huán)境和社會環(huán)境，如資源潛力、市場情況、投資能力、人口發(fā)展等；方案可行性分析，重點分析方案的先進性、實用性和可操作性；經(jīng)濟活動分析，主要包括投入產(chǎn)業(yè)分析、投資效益分析等。5、系統(tǒng)統(tǒng)優(yōu)化一般解釋釋：在滿足一一組約束束條件情情況下，，使目標標函數(shù)取取得極大值或極極小值的的求解過過程。系統(tǒng)工程程觀點：：包括數(shù)學學模型模模型優(yōu)化化和多方方案綜合合評定。。系統(tǒng)綜合現(xiàn)實系統(tǒng)模型化系統(tǒng)分析計算機求解方案可行?可行方案集評價指標多目標綜合評定系統(tǒng)優(yōu)化過程框圖方案設計推薦方案輸出6、決策策7、實施施推薦方案決策選中一個？實施成功失敗提出修改意見重新研究決策者水水平高決策者能能力不強強承擔后后果第二節(jié)軟軟系系統(tǒng)方法法論一、問題題的認識識1、問題題問題是一一種待消消除的狀狀態(tài)差異異，一種種令人擔擔心的事事物。問題是為為達到預預定目標標所要排排除的障障礙。2、分類類（1）良良結構的的硬問題題便于觀察察、便于于建模、、邊界清清晰、目目標明確確、好定定義的（well-defined）問題題；（2）劣劣結構的的軟問題題難以觀測測、不便便建模、、邊界模模糊、目目標不定定、不良良定義的（ill-defined）問題題。二、硬系系統(tǒng)方法法的局限限性（1）硬硬系統(tǒng)方方法論認認為在問問題研究究開始定定義目標標是很容容易的，因此沒有有為目標定義義提供有效的的方法。但對對大多數(shù)系統(tǒng)統(tǒng)管理問題來說，，目標定義本本身就是需要要解決的首要要問題；（2）硬系統(tǒng)統(tǒng)方法論沒有有考慮系統(tǒng)中中人的主觀因因素，將系統(tǒng)統(tǒng)中的人與其他他物質因素等等同起來，忽忽視人對現(xiàn)實實的主觀認識識，認為系統(tǒng)的發(fā)發(fā)展是由系統(tǒng)統(tǒng)外的人為控控制因素決定定的；（3）硬系統(tǒng)統(tǒng)方法論認為為只有建立數(shù)數(shù)學模型才能能科學地解決決問題，但是對對于復雜的社社會系統(tǒng)來說說，建立精確確的數(shù)學模型型往往是不現(xiàn)實的認識上的不足而不能很好地反映其特性，因此通過模型求解得到的方案往往并不能解決實際問題。三、軟系統(tǒng)方方法論解決問問題的步驟劣結構問題情景①問題情景描述②相關系統(tǒng)根定義③概念模型④形成系統(tǒng)概念其他系統(tǒng)思想實施可行方案⑦可行改革方案⑥②和④比較⑤現(xiàn)實世界系統(tǒng)思維1、問題情景景描述問題—是已能明確確確定下來的的某些東西。。問題情景—是指人們感感覺到其中有有問題卻不能能確切定義的的某種環(huán)境。目的是要明確問題題情景的結構構變量、過程程變量以及兩兩者之間的關系，而不是是定義問題本本身。問題情景的相相關系統(tǒng)與問題情景密密切相關的系系統(tǒng)觀點。如：研究一個個公共圖書館館當?shù)卣⒘⒌囊粋€休閑閑場所；教育系統(tǒng)的一一個部分；一個存儲并將將存儲物提供供給公眾使用用的系統(tǒng)等2、相關系統(tǒng)統(tǒng)的根定義根據(jù)分析者的的觀點形成相相關系統(tǒng)的概概念，稱之為為相關系統(tǒng)的根定義。如：DISCO音樂會可可以給出以下下兩個根定義義：（1）它是傳傳統(tǒng)商業(yè)活動動系統(tǒng)；（2）它是用用DISCO作為一種亞亞文化的象征征來表達一種種特殊生活方式的系系統(tǒng)。對于同一個問問題情景，不不同的人可能能給出不同的的根定義。不同根定義的的交集將形成成該問題情景景的“內核””。3、建立概念念模型概念模型是根據(jù)根定義義做出的，它它不涉及實際際系統(tǒng)的構成成，它不是實際中正在運運行的系統(tǒng)的的重復和描述述。④(a)是根根據(jù)系統(tǒng)理論論建立的標準準系統(tǒng)，用來來檢驗概念模模型是否完備，若若不完備，則則要說明原因因。④(b)涉及及其他一些系系統(tǒng)思想，比比如系統(tǒng)動力力學、社會技技術系統(tǒng)等，也許許這些思想更更適合于描述述當前系統(tǒng)，，提醒分析者者全面分析問題。4、概念模型型與現(xiàn)實系統(tǒng)統(tǒng)的比較目的是要發(fā)現(xiàn)兩者者之間的不同同及其原因，，以便改進。。5、系統(tǒng)更新新變革條件在給定占優(yōu)勢勢的態(tài)度和權權力結構、并并考慮到所考考察情景的歷史的前提下下，它們應是是合乎需要的的和可行的。。任務將階段⑥的決決定付諸行動動以改善問題題的情景。四、軟系統(tǒng)方方法論的應用用情況及評價價1、應用領域域（1）有助于于系統(tǒng)理論方方面的研究與與應用；（2）有助于于決策理論的的研究與應用用；（3）有助于于推動其他軟軟系統(tǒng)問題的的研究工作。。2、軟系統(tǒng)方方法論的特點點（1）與目標標不明、非結結構化的“麻麻煩”有關；；（2）強調過過程，即與學學習和決策有有關；（3）與感性性認識、世界界觀及人類把把組織現(xiàn)實的的內涵與環(huán)境境相聯(lián)系的方方式有關；；（4）用模模型的術語語來說，它它是非數(shù)量量型的；（5）依靠（6）依賴于解釋社會理論；（7）與對統(tǒng)治人類社會的社會規(guī)則的理解有關。軟系統(tǒng)方法法論的不足足：（1）不大大適合處理理突發(fā)事件件，不能寄寄希望它立立竿見影；；（2）在解解釋問題情情景中的權權利與沖突突時缺乏可可信度，因因此在考慮社社會變革時時往往是保保守的；（3）缺乏乏明確的組組織變革理理論，只能能通過有關關參與者相相互之間的溝溝通來激發(fā)發(fā)變革；（4）沒有有提及行為為措施的合合理性與合合法性的關關系；人們們往往忽視問問題的合理理解決方法法與當權者者利益之間間的沖突。硬系統(tǒng)方法論軟系統(tǒng)方法論硬系統(tǒng)方法論軟系統(tǒng)方法論硬問題良結構知物之善還原論思維目標確定狀態(tài)辨識軟問題劣結構知理之善系統(tǒng)論思維目標模糊共識、溝通二元論最優(yōu)化問題解決最優(yōu)方案客觀評價多元論準優(yōu)化狀態(tài)改善改革方案主觀評價軟系統(tǒng)與硬硬系統(tǒng)的方方法論比較較第三節(jié)并并行工程程方法一、并行工工程的定義義1、并行工工程（ConcurrentEngineering，簡稱稱CE）是對產(chǎn)品及及相關過程程，包括制制造過程和和支持過程程，進行并行、一體體化設計的的一種系統(tǒng)統(tǒng)化方法，，這種方法法力圖使產(chǎn)產(chǎn)品開發(fā)者從一一開始就考考慮到產(chǎn)品品全生命周周期從概念念形成到產(chǎn)產(chǎn)品報廢的所有有因素，包包括質量、、成本、進進度和用戶戶需求。2、并行工工程的主要要思想（1）約束束信息的并并行性；（2）功能能的并行性性；（3）集成成性；（4）協(xié)同同性；（5）科學學性。3、并行工工程的四大大要素T—加速產(chǎn)產(chǎn)品開發(fā)周周期Q—提高產(chǎn)產(chǎn)品質量C—降低成成本S—提供優(yōu)優(yōu)質服務二、并行工工程過程設設計關鍵產(chǎn)品生命周周期中各種種相關過程程活動的并并行進行和協(xié)作演演進。相關過程主要包括產(chǎn)產(chǎn)品設計、、產(chǎn)品制造造和支持過過程。三、并行組組織管理模模式1、向扁平平型組織結結構演化組織中存在在的兩種專專業(yè)分工：：以組織的等等級結構為為代表的垂垂直方向的的專業(yè)化分分工；以部門為代代表的水平平方向的專專業(yè)化分工工。信息集成化化引起企業(yè)業(yè)內部信息息交流渠道道的再構造造一方面，通通過企業(yè)組組織結構的的重組來實實現(xiàn)；一方面，通通過利用先先進的計算算機和通訊訊技術來加加強。2、并行工工程的小組組化組織結結構制造工程后勤支持制造計劃設計工程市場并行工程小組企業(yè)內部環(huán)境企業(yè)外部環(huán)境質量保證顧客子承包商或投資商

四、并行工工程的實施施步驟（1）制定定并行工程程實施計劃劃：頂層管管理人員了了解并行工工程和過程管理的的有關概念念，分析企企業(yè)現(xiàn)有業(yè)業(yè)務流程、、組織結構構和管理模式，考考察并行工工程將要影影響的所有有方面，制制定實施綱綱要。初步確定導導入CE的的實驗項目目，根據(jù)項項目涉及的的功能領域域，組織CE小組；；（2）確定定明確的開開發(fā)目標；；（3）并行行工程培訓訓和基礎設設施準備；；（4）分析析現(xiàn)有過程程；（5）按照照重組原則則改進現(xiàn)有有的過程模模型；（6）實施施新過程；；（7）評評價結果果并改進進。第四節(jié)綜綜合集成成法一、綜合合集成的的含義集成—注重重物理意意義上的的集中和和小型化化、微型型化，主主要反映量變（（這在集集裝箱和和集成電電路兩術術語上看看得很清清楚）；；綜合—含義義更廣、、更深，，反映質質變。綜合集成成是在各各種集成成（觀念念的集成成、人員員的集成成、技術術的集成、、管理方方法的集集成等））之上的的高度綜綜合，又又是在各各種綜合（復合合、覆蓋蓋、組合合、聯(lián)合合、合成成、合并并、兼并并、包容容、結合、融合合等）之之上的高高度集成成。綜合集成（集大成，出智慧）Meta-Synthesis綜合Synthesis集成Integration對各種綜合的集成對各種集成的綜合從定性到定量相關概念組合聯(lián)合合作兼并融合…相關概念集合集中集結集聚…還原論與整體論相結合定性研究與定量研究相結合宏觀研究與微觀研究相結合確定性描述與不確定性描述相結合人機結合╱以人為主繼承與創(chuàng)新相結合自組織與他組織相結合計劃機制與市場機制相結合科學研究與人文研究相結合多學科交叉老中青相結合……管理方法的集成數(shù)學模型的集成技術的集成觀念的集成二、綜合合集成法法和綜合合集成研研討廳體體系1、綜合合集成法法的提出出（1）在在社會系系統(tǒng)中，，為解決決宏觀決決策問題題，運用用由幾百百個變量和上千千個參數(shù)數(shù)描述的的模型、、定性與與定量相相結合的的一系列列方法來來開展研究究；（2）在在地理系系統(tǒng)中，，用生態(tài)態(tài)系統(tǒng)、、環(huán)境保保護以及及區(qū)域規(guī)規(guī)劃等方法開展展綜合研研究；（3）在在人體系系統(tǒng)中，，將生理理學、心心理學、、西醫(yī)學學、中醫(yī)醫(yī)學和其他傳統(tǒng)統(tǒng)醫(yī)學綜綜合起來來開展研研究；（4）在在軍事系系統(tǒng)中，，運用軍軍事對陣陣方法和和現(xiàn)代作作戰(zhàn)模型型綜合開展研究究。2、綜合合集成法法的特點點實質是將專家家體系、、數(shù)據(jù)和和信息體體系以及及計算機機體系結結合起來，構成成一個高高度智能能化的人人機結合合系統(tǒng)，，這個方方法的成成功應用，就在在于發(fā)揮揮了這個個系統(tǒng)的的綜合優(yōu)優(yōu)勢、整整體優(yōu)勢勢和智能能優(yōu)勢。。特點（1）體體現(xiàn)了精精密科學學從定性性判斷到到精密論論證的特特點；（2）體體現(xiàn)了以以形象思思維為主主的經(jīng)驗驗判斷到到以邏輯輯思維為為主的精密定定量論證證過程。。（3）可可以進行行系統(tǒng)分分解，在在系統(tǒng)總總體指導導下進行分解后研究的基礎上，再綜合集成到整體，實現(xiàn)1+1>2的涌現(xiàn)，達到從整體上嚴密解決問題的目的；（4）指出了解決復雜巨系統(tǒng)和復雜性問題的過程的方向性和反復性；（5）綜合集成法及其研討廳體系既可用來研究理論問題，也可用來解決實際問題。社會認識知識體系專家體系機器體系社會實踐客觀世界命題結果認識世界改造世界研討廳體體系框圖圖統(tǒng)計數(shù)據(jù)信息資料建模、仿真分析優(yōu)化結果分析與綜合集成結論與建議提出問題和形成判斷決策部門系統(tǒng)運行系統(tǒng)評價專家體系評價綜合集成成法在社社會系統(tǒng)統(tǒng)決策支支持研究究中的應應用第五節(jié)物物理——事理——人理系系統(tǒng)方法法論一、物理理-事理理-人理理系統(tǒng)方方法論的的基本概概念物理、事事理、人人理———硬硬件、軟軟件、斡斡件斡件指除了硬硬件、軟軟件之外外，為溝溝通思想想、協(xié)調調關系、、建立信信任感而而進行行的各各種工工作。。斡件件屬于于公共共關系系學研研究的的對象象。物理主要涉涉及物物質運運動的的規(guī)律律，通通常要要用到到自然然科學學知識識，回答有有關的的物是是什么么，能能夠做做什么么，它它需要要的是是真實實性。。事理是做事事的道道理