系统工程的基本方法和方法论课件

第二章第二章 系系统工程的基本方法和工程的基本方法和方法方法论2l方法和方法论在认识上是两个不同的范畴。方法是用于完方法和方法论在认识上是两个不同的范畴。方法是用于完成一个既定任务的具体技术和操作；而方法论是进行研究成一个既定任务的具体技术和操作；而方法论是进行研究和探索的一般途径，也就是解决问题的基本程序和逻辑步和探索的一般途径，也就是解决问题的基本程序和逻辑步骤，是对方法如何使用的指导。骤，是对方法如何使用的指导。l系统工程方法论是研究和探索（复杂）系统问题的一般规系统工程方法论是研究和探索（复杂）系统问题的一般规律和途径。律和途径。l系统工程方法论的特点：系统工程方法论的特点：描述性（自然科学）：内在的因果关系与机理描述性（自然科学）：内在的因果关系与机理规范性（工程技术）：一定的逻辑程式规范性（工程技术）：一定的逻辑程式对对话话性性（系系统统工工程程）：系系统统工工程程人人员员、决决策策者者、评评论论者者、公众公众3 系统思想是关于事物的整体性观念、相互联系的系统思想是关于事物的整体性观念、相互联系的观念、演化发展的观念。观念、演化发展的观念。即全面而不是片面的、联系即全面而不是片面的、联系的而不是孤立的、发展的而不是静止的看问题。的而不是孤立的、发展的而不是静止的看问题。（1 1）古代的系统思想：）古代的系统思想：“不见树木，只见森林不见树木，只见森林”（2 2）近代的分析方法：）近代的分析方法：“只见树木，不见森林只见树木，不见森林”（3 3）现代的系统思想：）现代的系统思想：“先见森林，后见树木先见森林，后见树木”4处理复杂系统问题的基本观点处理复杂系统问题的基本观点n整体观点：把系统内部所有要素看成一个整体整体观点：把系统内部所有要素看成一个整体n综合观点：综合考虑系统的方方面面，协调系统内各要综合观点：综合考虑系统的方方面面，协调系统内各要素之间的关系。素之间的关系。n层次观点：处理复杂问题时要抓住问题的主要矛盾，抓层次观点：处理复杂问题时要抓住问题的主要矛盾，抓住主要矛盾的主要方面。住主要矛盾的主要方面。n价值观点：考虑系统的投入与产出价值观点：考虑系统的投入与产出n发展观点：用动态的、发展的观点去思考、研究、解决发展观点：用动态的、发展的观点去思考、研究、解决系统问题。系统问题。5 系统工程方法论系统工程方法论 最具代表性的系统最具代表性的系统工程方法论有工程方法论有:霍尔霍尔“三维结构三维结构”并行工程并行工程 综合集成方法综合集成方法 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（WSRWSR）6系统工程常常把所研究的系统分为系统工程常常把所研究的系统分为系统工程常常把所研究的系统分为系统工程常常把所研究的系统分为良结构系统良结构系统良结构系统良结构系统与与与与不良结构不良结构不良结构不良结构系统系统系统系统，由于它们具有不同的特点，故分别采取不同的解决方法，由于它们具有不同的特点，故分别采取不同的解决方法，由于它们具有不同的特点，故分别采取不同的解决方法，由于它们具有不同的特点，故分别采取不同的解决方法，如下表：如下表：如下表：如下表：定定 义义特特 点点解决的方法解决的方法良结构良结构S S偏偏重重工工程程、机机 理理 明明 显显的的 物物 理理 型型的硬的硬S S可用较明显的数学模可用较明显的数学模型描述，有较现成的型描述，有较现成的定量方法可以计算出定量方法可以计算出系统的行为和最佳结系统的行为和最佳结果。果。用用“硬方法硬方法”求求出最佳的定量结出最佳的定量结果，霍尔的三维果，霍尔的三维结构主要适用于结构主要适用于此。此。不良结构不良结构S S偏偏重重社社会会、机机 理理 尚尚 不不清清 楚楚 的的 生生物型的软物型的软S S较较难难用用数数学学模模型型描描述述，因因其其加加入入了了人人的的直直觉觉和和判判断断，往往往往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法来来处理问题。处理问题。用用“软方法软方法”求求出可行的满意解，出可行的满意解，常用德尔菲法、常用德尔菲法、情景分析法、冲情景分析法、冲突分析法、切克突分析法、切克兰德的兰德的“调查学调查学习习”法等。法等。7霍尔三维结构霍尔三维结构n霍尔三维结构是由美国学者霍尔三维结构是由美国学者A AD D霍尔霍尔(A(AD DHall)Hall)等人在大量工程实践的基础上，于等人在大量工程实践的基础上，于19691969年提出的。其年提出的。其内容反映在可以直观展示系统工程各项工作内容的三内容反映在可以直观展示系统工程各项工作内容的三维结构图中。维结构图中。n霍尔三维结构集中体现了系统工程方法的系统化、综霍尔三维结构集中体现了系统工程方法的系统化、综合化、最优化、程序化和标准化等特点，是系统工程合化、最优化、程序化和标准化等特点，是系统工程方法论的重要基础内容。方法论的重要基础内容。系统工程的基本工作过程系统工程的基本工作过程l霍尔三维结构霍尔三维结构 霍尔三维结构是将系统工程整个活动过程霍尔三维结构是将系统工程整个活动过程分为前后紧密衔接的七个阶段和七个步骤，同分为前后紧密衔接的七个阶段和七个步骤，同时还考虑了为完成这些阶段和步骤所需要的各时还考虑了为完成这些阶段和步骤所需要的各种种专业知识专业知识和技能。这样，就形成了由时间维、和技能。这样，就形成了由时间维、逻辑维和知识维所组成的三维空间结构。逻辑维和知识维所组成的三维空间结构。9知识维（知识维（K）运筹学运筹学控制论控制论社会科学社会科学工程技术工程技术逻辑维（逻辑维（L）规划阶段规划阶段 设计阶段设计阶段 分析阶段分析阶段 运筹阶段运筹阶段 实施阶段实施阶段 运行阶段运行阶段 更新阶段更新阶段时间维时间维(T)摆摆 明明 问问 题题系系 统统 设设 计计方方案案综综合合模模型型化化实实施施计计划划决决 策策最最优优化化知识维：指在完成上述各阶知识维：指在完成上述各阶段和各步骤所需要的各种专段和各步骤所需要的各种专业知识和管理知识。业知识和管理知识。逻辑维：每个阶段需进行的工作逻辑维：每个阶段需进行的工作步骤，是运用系统工程方法进行步骤，是运用系统工程方法进行思考、分析和解决问题应遵循的思考、分析和解决问题应遵循的一般程序。一般程序。时间维：从规划到更新，时间维：从规划到更新，按时间顺序排列的按时间顺序排列的SE全过全过程。程。10霍尔三维结构方法特征：霍尔三维结构方法特征：强调明确目标，核心内容是最优化，并认为现实问题强调明确目标，核心内容是最优化，并认为现实问题基本上都可归纳成系统工程问题，应用定量分析手段，基本上都可归纳成系统工程问题，应用定量分析手段，求得最优解答。求得最优解答。该方法论具有研究方法上的整体性（三维）、技术应该方法论具有研究方法上的整体性（三维）、技术应用上的综合性（知识维）、组织管理上的科学性（时用上的综合性（知识维）、组织管理上的科学性（时间维与逻辑维）和系统工程工作的问题导向性（逻辑间维与逻辑维）和系统工程工作的问题导向性（逻辑维）等突出特点。维）等突出特点。11在这个过程系统中，每一阶段都有自己的管理内容和管在这个过程系统中，每一阶段都有自己的管理内容和管在这个过程系统中，每一阶段都有自己的管理内容和管在这个过程系统中，每一阶段都有自己的管理内容和管理目标，每一步骤都有自己的管理手段和管理方法，彼此相理目标，每一步骤都有自己的管理手段和管理方法，彼此相理目标，每一步骤都有自己的管理手段和管理方法，彼此相理目标，每一步骤都有自己的管理手段和管理方法，彼此相互联系，再加上具体的管理对象，组成了一个有机整体。互联系，再加上具体的管理对象，组成了一个有机整体。互联系，再加上具体的管理对象，组成了一个有机整体。互联系，再加上具体的管理对象，组成了一个有机整体。霍尔管理矩阵可以提醒人们在哪个阶段该做哪一步工作，霍尔管理矩阵可以提醒人们在哪个阶段该做哪一步工作，霍尔管理矩阵可以提醒人们在哪个阶段该做哪一步工作，霍尔管理矩阵可以提醒人们在哪个阶段该做哪一步工作，同时明确各项具体工作在全局中的地位和作用，从而使工作同时明确各项具体工作在全局中的地位和作用，从而使工作同时明确各项具体工作在全局中的地位和作用，从而使工作同时明确各项具体工作在全局中的地位和作用，从而使工作得到合理安排。得到合理安排。得到合理安排。得到合理安排。把系统工程过程系统运用于大型工程项目，尤其是探索把系统工程过程系统运用于大型工程项目，尤其是探索把系统工程过程系统运用于大型工程项目，尤其是探索把系统工程过程系统运用于大型工程项目，尤其是探索性强、技术复杂、投资大、周期长的性强、技术复杂、投资大、周期长的性强、技术复杂、投资大、周期长的性强、技术复杂、投资大、周期长的“大科学大科学大科学大科学”研究项目，研究项目，研究项目，研究项目，可以减少决策上的失误和计划实施过程中的困难。可以减少决策上的失误和计划实施过程中的困难。可以减少决策上的失误和计划实施过程中的困难。可以减少决策上的失误和计划实施过程中的困难。基于基于 “三维结构三维结构”模型的模型的系统工程过程系统系统工程过程系统系统工程过程系统系统工程过程系统12 国内外许多事例表明，运用科学的系统工程过程系统管国内外许多事例表明，运用科学的系统工程过程系统管国内外许多事例表明，运用科学的系统工程过程系统管国内外许多事例表明，运用科学的系统工程过程系统管理方法，决策的可靠性可提高一倍以上，节约时间和总投资理方法，决策的可靠性可提高一倍以上，节约时间和总投资理方法，决策的可靠性可提高一倍以上，节约时间和总投资理方法，决策的可靠性可提高一倍以上，节约时间和总投资平均在平均在平均在平均在15%15%15%15%以上，而用于管理的费用一般只占总投资的以上，而用于管理的费用一般只占总投资的以上，而用于管理的费用一般只占总投资的以上，而用于管理的费用一般只占总投资的3%3%3%3%6%6%6%6%。在规划和方案探索阶段，只花去装备寿命周期费用的极在规划和方案探索阶段，只花去装备寿命周期费用的极在规划和方案探索阶段，只花去装备寿命周期费用的极在规划和方案探索阶段，只花去装备寿命周期费用的极少部分，但确定了装备一生要花费用的少部分，但确定了装备一生要花费用的少部分，但确定了装备一生要花费用的少部分，但确定了装备一生要花费用的70%70%70%70%；全全全全面面面面工工工工程程程程研研研研制制制制之之之之前前前前，花花花花费费费费的的的的费费费费用用用用占占占占到到到到寿寿寿寿命命命命周周周周期期期期费费费费用用用用的的的的3%3%3%3%，但固定了寿命周期费用的，但固定了寿命周期费用的，但固定了寿命周期费用的，但固定了寿命周期费用的85%85%85%85%；研制结束时，装备寿命周期费用已被基本固定。研制结束时，装备寿命周期费用已被基本固定。研制结束时，装备寿命周期费用已被基本固定。研制结束时，装备寿命周期费用已被基本固定。基于基于 “三维结构三维结构”模型的模型的系统工程过程系统系统工程过程系统系统工程过程系统系统工程过程系统13寿命周期费用寿命周期费用 寿寿命命周周期期费费用用（LCCLCC，Life Life Cycle Cycle CostCost）是是指指装装备备在在其其寿寿命命周周期期内内，为为论论证证、研研制制、生生产产、使使用用与与保保障障、退退役役所所付付出出的的一一切切费费用用之之和和，亦亦即即系系统统在在寿寿命命周周期期内内，为购置以及维持其正常运行所需支付的全部费用。为购置以及维持其正常运行所需支付的全部费用。购置费购置费使用费使用费保障费保障费处置费处置费14切克兰德切克兰德方法论方法论n2020世纪世纪40406060年代期间，系统工程主要用来寻求年代期间，系统工程主要用来寻求各种战术问题的最优策略、组织管理大型工程项各种战术问题的最优策略、组织管理大型工程项目等。目等。n2020世纪世纪7070年代以后，系统工程越来越多地用于研年代以后，系统工程越来越多地用于研究社会经济的发展战略和组织管理问题，涉及的究社会经济的发展战略和组织管理问题，涉及的人、信息和社会等因素相当复杂，使得系统工程人、信息和社会等因素相当复杂，使得系统工程的对象系统软化，并导致其中的许多因素又难以的对象系统软化，并导致其中的许多因素又难以量化。量化。15n因此，为了适应系统工程的对象系统的软化趋势，因此，为了适应系统工程的对象系统的软化趋势，从从2020世纪世纪7070年代开始，许多学者在霍尔方法论的年代开始，许多学者在霍尔方法论的基础上，进一步提出了各种软系统工程方法论。基础上，进一步提出了各种软系统工程方法论。n其中，在其中，在8080年代中前期由英国兰切斯特大学年代中前期由英国兰切斯特大学(Lan-(Lan-caster University)Pcaster University)P切克兰德切克兰德（P PCheckland)Checkland)教授提出的方法比较系统且具有教授提出的方法比较系统且具有代表性。代表性。16切克兰德法的方法步骤(1)(1)(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，对现存的不良通过调查分析，对现存的不良结构系统的现状进行说明。结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种因素初步弄清、改善与现状有关的各种因素及其相互关系。及其相互关系。(3)(3)建立概念模型。建立概念模型。在不能建立数学模型的情况下，用结构在不能建立数学模型的情况下，用结构模型或语言模型来描述系统的现状。模型或语言模型来描述系统的现状。(4)(4)改善概念模型改善概念模型。随着分析的不断深入和。随着分析的不断深入和“学习学习”的加深，的加深，进一步用更合适的模型或方法改进上述概念模型。进一步用更合适的模型或方法改进上述概念模型。(5)(5)比较。比较。将概念模型与现状进行比较，找出符合决策者意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途径或方案。图而且可行的改革途径或方案。(6)(6)实施。实施。实施提出的改革方案。实施提出的改革方案。17切切切切 克克克克 兰兰兰兰 德德德德 的的的的“调调调调查查查查学学学学习习习习”软软软软方方方方法法法法的的的的核核核核心心心心不不不不是是是是寻寻寻寻求求求求“最最最最优优优优化化化化”，而而而而是是是是“调调调调查查查查、比比比比较较较较”或或或或者者者者说说说说是是是是“学学学学习习习习”，从从从从模模模模型型型型和和和和现现现现状状状状比比比比较较较较中中中中，学学学学习习习习改改改改善善善善现现现现存存存存系系系系统统统统的途径的途径的途径的途径。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。18n切克兰德方法论的核心是切克兰德方法论的核心是“比较比较”与与“探寻探寻”，它强调从它强调从“理想理想”模式（概念模型）与现实状况模式（概念模型）与现实状况的比较中，探询改善现状的途径，使决策者满意的比较中，探询改善现状的途径，使决策者满意（化）。（化）。n通过认识与概念化、比较与学习、实施与再认识通过认识与概念化、比较与学习、实施与再认识等过程，对社会经济等问题进行分析研究，这是等过程，对社会经济等问题进行分析研究，这是一般软系统工程方法论的共同特征。一般软系统工程方法论的共同特征。19霍尔三维结构与切克兰德方法论的比较n相同点：相同点：问题导向；注重程序及阶段；问题导向；注重程序及阶段；n不同点：不同点：霍尔方法论主要以工程系统为研究对象，而切克兰德霍尔方法论主要以工程系统为研究对象，而切克兰德方法更适合于对社会经济和经营管理等方法更适合于对社会经济和经营管理等“软软”系统问系统问题的研究。题的研究。前者的核心内容是优化分析，而后者的核心内容是比前者的核心内容是优化分析，而后者的核心内容是比较学习。较学习。前者更多关注定量分析方法，而后者比较强调定性或前者更多关注定量分析方法，而后者比较强调定性或定性与定量有机结合的基本方法。定性与定量有机结合的基本方法。20应用：应用：企业管理系统工程活动矩阵（框架企业管理系统工程活动矩阵（框架H H；内容；内容C C）活动项目活动项目问题问题现状现状说明说明关联关联要素要素分析分析方方 向向 目目标标 及及 指指标设计标设计 对象对象 系统系统的再认识的再认识变革变革途径途径探索探索比比 较较、分分 析析、权权 衡衡、评价评价组织组织行为行为分析分析实施实施 与与改进改进1.企企业业诊诊断断与与环境分析环境分析2.企企业业发发展展战战略与规划略与规划3.产产品品研研究究与与开发管理开发管理4.企企业业经经营营决决策与计划策与计划5.生生产产要要素素的的准准备备及及投投入入管管理理6.生生产产过过程程的的组织与控制组织与控制7.销销售售服服务务与与资金回收管理资金回收管理8.企企业业管管理理系系统统更更新新和和企企业业经营环境改善经营环境改善逻辑逻辑步骤步骤 工作过程工作过程21第第3 3节节 物理事理人理系统方法物理事理人理系统方法n物理事理人理系统方法（简称物理事理人理系统方法（简称WSRWSR）是顾基发）是顾基发和朱志昌在和朱志昌在19951995年提出的。年提出的。n他们总结了国内很多系统工程的研究与实践，分他们总结了国内很多系统工程的研究与实践，分析它们成功与失败的原因，从众多案例分析中悟析它们成功与失败的原因，从众多案例分析中悟出出“关系协调关系协调”的重要性，从方法论的角度提出的重要性，从方法论的角度提出了物理事理人理系统方法。了物理事理人理系统方法。22物理主要涉及物质运动的机理，通常要用到自然科学的知物理主要涉及物质运动的机理，通常要用到自然科学的知识，主要回答这个识，主要回答这个“物物”是什么，它需要的是真实性。是什么，它需要的是真实性。事理是做事的道理，主要解决如何去安排这些物，通常用事理是做事的道理，主要解决如何去安排这些物，通常用到管理科学方面的知识，主要回答怎样去做。到管理科学方面的知识，主要回答怎样去做。人理是做人的道理，处理任何事都离不开人去做，以及由人理是做人的道理，处理任何事都离不开人去做，以及由人来判断这些事和物是否得当，通常要用到人文科学的知人来判断这些事和物是否得当，通常要用到人文科学的知识，主要回答应当如何。识，主要回答应当如何。WSRWSR系统方法论是把这三者结合起来，它是具有东方文化系统方法论是把这三者结合起来，它是具有东方文化传统的系统方法论，得到国际同行的认同。传统的系统方法论，得到国际同行的认同。23表表2 21 1 物理、事理、人理系统方法论内容物理、事理、人理系统方法论内容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、规则的理论规则的理论管理和做事的管理和做事的理论理论人、纪律、规人、纪律、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、系统组织、系统人、群体、人人、群体、人间关系、智慧间关系、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？怎样分析怎样分析原则原则诚实，真理，尽诚实，真理，尽可能正确可能正确协调，有效，协调，有效，尽可能平滑尽可能平滑人性，有效果人性，有效果尽可能灵活尽可能灵活需要的知识需要的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241.1.理解领导意图理解领导意图6.6.实施方案实施方案5.5.提出建议提出建议2.2.调查分析调查分析3.3.形成目标形成目标4.4.建立模型建立模型协调关系协调关系图图2 23 WSR3 WSR的工作程序的工作程序25WSRWSR方法论的主要原则：方法论的主要原则：参与参与综合集成综合集成人机结合，以人为主人机结合，以人为主迭代和学习迭代和学习26表表2 22 WSR2 WSR常用的方法常用的方法物理物理事理事理人理人理方法方法理解理解意图意图了解顾客最初意了解顾客最初意图，通过谈话和图，通过谈话和收集有关领导讲收集有关领导讲话话了解顾客对目标了解顾客对目标的偏好，喜欢什的偏好，喜欢什么模型和评价结么模型和评价结果的标准果的标准了解有哪些领导了解有哪些领导会参与决策，谁会参与决策，谁会来用这个结果会来用这个结果智暴，讨论智暴，讨论会，认知图会，认知图调查调查分析分析主要调查现在已主要调查现在已有资源和制约条有资源和制约条件，主要通过现件，主要通过现场调查和文件检场调查和文件检索索了解用户的经验了解用户的经验和知识背景和知识背景了解谁是真正的了解谁是真正的决策者，哪些知决策者，哪些知识是必须用的，识是必须用的，弄清用户上下各弄清用户上下各种关系是必要的种关系是必要的DelphiDelphi法，法，各种调查表，各种调查表，文献调查，文献调查，历史对比，历史对比，KJKJ法法形成形成目标目标将所有可行的和将所有可行的和实用的目标准则，实用的目标准则，以及约束都列举以及约束都列举出来出来要在目标中弄清要在目标中弄清它们的优先次序它们的优先次序和权重和权重最好弄清各种目最好弄清各种目标的涉及人物标的涉及人物智暴，目标智暴，目标树，统一计树，统一计划规划，划规划，ISMISM，AHPAHP27建立建立模型模型将各种有关目将各种有关目标和约束数据标和约束数据化或规格化化或规格化要选择合适的模要选择合适的模型、程序和知识型、程序和知识尽量把领导的意图尽量把领导的意图放入模型中放入模型中各种建模各种建模方法和工方法和工具具协调协调关系关系要使所有模型，要使所有模型，软件，硬件，软件，硬件，算法和数据之算法和数据之间加以协调或间加以协调或称之为技术协称之为技术协调调要对模型和知识要对模型和知识的合理性加以协的合理性加以协调或称知识协调调或称知识协调在工作过程中各方在工作过程中各方面的利益，观点、面的利益，观点、关系都会由于不同关系都会由于不同而引起冲突，这就而引起冲突，这就需要利益协调需要利益协调和谐理论、和谐理论、亚对策、亚对策、超对策超对策提出提出建议建议要对各种物理要对各种物理设备和程序加设备和程序加以安装调试，以安装调试，验证验证要将各种专门术要将各种专门术语改成用户能懂语改成用户能懂的或喜欢的语言的或喜欢的语言要尽量让各方面易要尽量让各方面易于接受、易于执行，于接受、易于执行，并考虑到今后能否并考虑到今后能否合法运用该建议合法运用该建议各种统计各种统计图表，统图表，统筹图筹图28第第4 4节节 综合集成系统方法综合集成系统方法n1987 1987 年，钱学森提出了定性和定量相结合的系统研年，钱学森提出了定性和定量相结合的系统研究方法，并把处理复杂巨系统的方法命名为定性定量究方法，并把处理复杂巨系统的方法命名为定性定量相结合的综合集成方法，把它表述为从定性到定量的相结合的综合集成方法，把它表述为从定性到定量的综合集成技术。综合集成技术。n19921992年，他又提出从定性到定量的综合集成研讨厅体年，他又提出从定性到定量的综合集成研讨厅体系，进而把处理开放复杂巨系统的方法与使用这种方系，进而把处理开放复杂巨系统的方法与使用这种方法的组织形式有机结合起来，将其提升到了方法论的法的组织形式有机结合起来，将其提升到了方法论的高度。高度。29开放复杂巨系统开放复杂巨系统系统与子系统分别与外界有各种各样的能量、信息或系统与子系统分别与外界有各种各样的能量、信息或物质的交换，而且通过学习互相取得知识。物质的交换，而且通过学习互相取得知识。系统内部结构复杂，不仅要用定量模型，而且要用定系统内部结构复杂，不仅要用定量模型，而且要用定性模型，各个子系统的知识表达不同，获取知识方式性模型，各个子系统的知识表达不同，获取知识方式也各有不同，系统中的结构随着情况变化会不断演变。也各有不同，系统中的结构随着情况变化会不断演变。子系统数量巨大。子系统数量巨大。30调调整整模模型型与与参数参数系统运行系统运行系统评价系统评价决策决策部门部门系系 统统 机机 制制分分 析析，优优化化 要要 求求 判判断断建建模模、仿仿真、优化真、优化结果分析结果分析与综合与综合结论与结论与建议建议专专家家的的理理论论与经验知识与经验知识数据与各种数据与各种信息资料信息资料图图2-4 2-4 综合集成方法综合集成方法31综合集成系统方法的特点综合集成系统方法的特点:直接诉诸实践经验，特别是专家的经验、感受和判断力，把直接诉诸实践经验，特别是专家的经验、感受和判断力，把这些经验，知识和现代科学提供的理论知识结合起来。这些经验，知识和现代科学提供的理论知识结合起来。专家的经验是局部的，多半是定性的，要通过建模、计算把专家的经验是局部的，多半是定性的，要通过建模、计算把这些定性知识和各种观测数据、统计资料结合起来，使局部这些定性知识和各种观测数据、统计资料结合起来，使局部定性的知识达到整体定量的知识。定性的知识达到整体定量的知识。把人与计算机结合起来，充分利用知识工程，专家系统和计把人与计算机结合起来，充分利用知识工程，专家系统和计算机的优点，同时发挥人脑的洞察力和形象思维能力，取长算机的优点，同时发挥人脑的洞察力和形象思维能力，取长补短，产生出更高的智慧。补短，产生出更高的智慧。32F 系统工程的软科学性系统工程的软科学性系统工程的软科学性是从系统工程的应用成果方面分系统工程的软科学性是从系统工程的应用成果方面分析的，由于系统工程处理的对象主要是信息，目的主析的，由于系统工程处理的对象主要是信息，目的主要是对问题的分析，以便获得解决问题的最优方案，要是对问题的分析，以便获得解决问题的最优方案，供决策者决策使用。供决策者决策使用。系统工程的软科学性也可由其定义看出，它是一种方系统工程的软科学性也可由其定义看出，它是一种方法论的科学，寻求的是系统目标综合最优的实施方案，法论的科学，寻求的是系统目标综合最优的实施方案，然而这一方案需要有决策者的支持，否则将失去意义，然而这一方案需要有决策者的支持，否则将失去意义，这也是系统工程与传统方法的最根本区别。这也是系统工程与传统方法的最根本区别。33F 软科学性所表现出的特点：软科学性所表现出的特点：所所要要研研究究的的问问题题没没有有限限制制，但但以以人人和和社社会会问问题题为为主主，且且将将问问题题作为系统对待的意识较强；作为系统对待的意识较强；所所要要处处理理的的问问题题多多数数是是带带有有政政策策性性的的，同同时时多多半半带带有有探探讨讨未未来来的性质，所以十分关心未来的不确定因素；的性质，所以十分关心未来的不确定因素；所所要要处处理理的的问问题题包包括括了了大大量量事事实实上上不不明明确确的的东东西西；因因此此在在分分析析中中，不不仅仅要要重重视视客客观观上上可可定定量量化化的的问问题题，同同时时还还要要了了解解直直观观性性和含糊不清之处；和含糊不清之处；从从发发现现问问题题到到最最后后实实施施解解决决方方案案的的这这一一期期间间，多多数数情情况况下下要要充充分分利利用用模模型型。但但是是，所所关关心心的的不不是是“是是否否精精确确”，而而是是该该模模型型是否与目标相符，是否有用；是否与目标相符，是否有用；软软科科学学所所处处理理的的问问题题跨跨学学科科的的性性质质很很强强。为为了了能能解解决决问问题题，应应积积极极利利用用现现有有社社会会科科学学与与自自然然科科学学的的成成果果，而而且且要要求求有有关关专专家家在广泛的领域内进行合作。在广泛的领域内进行合作。34思考思考题：1 1、处处理理复复杂杂问问题题时时，研研究究人人员员应应具具备备哪哪些些观观点点？并并叙叙述这些观点的主要内容。述这些观点的主要内容。2 2、什么是霍尔三维结构、什么是霍尔三维结构?它有何特点它有何特点?3 3、霍尔三维结构与切克兰德方法论有何异同点、霍尔三维结构与切克兰德方法论有何异同点?4 4、W W、S S、R R的的含含义义分分别别是是什什么么？为为什什么么要要把把“协协调调关关系系”作为作为WSRWSR方法解决问题的核心？方法解决问题的核心？5 5、如何理解并行工程思想在管理中的应用？、如何理解并行工程思想在管理中的应用？6 6、从定性到定量的综合集成方法论的实质是什么？、从定性到定量的综合集成方法论的实质是什么？7 7、举例说明系统工程方法论的应用。、举例说明系统工程方法论的应用。一、创新方案的价值引例引例美国阿拉斯加原油运输问题问题：美国阿拉斯加盛产石油，向美国本土运送。地处北极圈内，最低温度达-50C。优点：每天仅需4-5艘超级油轮省钱。问题：要用破冰船引航增加费用，同时有安全问题；起点和终点都要建造大型油库，且油库储量应在油田日产量的十倍以上巨大开支。优点：管道输油技术成熟。问题：要在沿途设加热站管理复杂，又要供给燃料；一半管道需用底架支撑成本比地下油管高三倍。方案一 由海路通过油轮运送方案二 用带加温设施的油管运送方案一、二都是成熟的原油运输方法。人们初步决定用方案二。优点：解决方案二的问题。优点：解决方案二的问题；用普通管道可以同时输送原油和天然气；不需要运送无用的浓缩海水方案三 把海水浓缩到含盐量为10-20%后加入到原油中方案四 将天然气转换为甲醇后加入到原油中系统工程需要高度的创造性。“综合即创造”已成为现代创造活动的基本特征之一。1.5W1H法用于初步的系统分析。2.2.头脑风头脑风暴法（暴法（BRAINSTORMINGBRAINSTORMING）原则：推迟判断；数量提供质量。3.3.德德尔尔菲法菲法 为了避免集体讨论存在的屈从于权威或盲目服从多数的缺陷，采取背靠背的方式。特点：专家匿名表示意见、多次反馈、统计汇总。关于统计汇总例:4个方案，6个专家专家家1专家家2专家家3专家家4专家家5专家家6方案11002070309080方案2505050507090方案3201001007010060方案4100100401008050（1）专家的集中意家的集中意见 M1=65，M2=60，M3=75，M4=48.3。方案3Vj=Sj/MjSjj方案标准差，Mjj方案算术平均值。V1=0.50.V2=0.29,V3=0.43,V4=0.76。方案3（2）所有所有专家家对某一方案的某一方案的协调程度程度（3）所有所有专家家对全部方案的全部方案的协调程度程度5.5.情景分析法情景分析法 对未来情景，既要考虑正常的、非突变的情景，又要考虑各种受干扰的、极端的情景。情景分析法帮助制定灵活且富有弹性的战略规划、计划。可以更迅速有效的适应和处理各种突发性事件。通往未来的路线，可用一个漏斗形的图来表示。至少分析一种“无突变”情景和两种备用情景。对一个问题深入细致的分解展示，可以辅助、支持头脑风暴等方法，建立起相应的图景，提供必要的信息。系统分析系统分析中的几种常用方法中的几种常用方法工作拆分结构（工作拆分结构（WBS）甘特图（甘特图（Gantt）关键路径法（关键路径法（CPM）计划评审技术（计划评审技术（PERT）工作拆分结构工作拆分结构Level 1 Program 2 Project 3 Task 4 Subtask 5 Work Package 工作拆分结构（工作拆分结构（Work Breakdown Structure）是项目管理的核心。）是项目管理的核心。一家餐馆的工作拆分结构一家餐馆的工作拆分结构1.0.0新款洗衣机研制1.1.01.1.0市市场调研场调研1.1.21.1.2用用户需求调户需求调研研1.1.11.1.1行行业调研业调研1.1.31.1.3现现有专利技有专利技术调研术调研1.2.01.2.0方方案设计案设计1.2.21.2.2功功能框架能框架设计设计1.2.11.2.1外外观设计观设计1.3.01.3.0研究研究试验试验1.3.11.3.1电电动机动机1.3.21.3.2电电脑控制脑控制1.4.01.4.0技术技术设计设计1.4.11.4.1给排水给排水1.4.21.4.2电气控电气控制制1.4.31.4.3洗衣驱洗衣驱动动1.4.41.4.4筒体结筒体结构构1.5.01.5.0制制作组装作组装1.5.31.5.3组装组装1.5.11.5.1采购采购1.5.21.5.2单体制单体制作作1.6.0 1.6.0 测试测试 1.6.11.6.1噪音噪音1.6.21.6.2动平动平衡衡1.7.01.7.0项项目管理目管理工作结构分解的要点工作结构分解的要点允许每个活动独立工作允许每个活动独立工作监控和评价绩效监控和评价绩效提供需要的资源提供需要的资源甘特图（甘特图（Gantt Chart）美国学者甘特美国学者甘特1917年发明的一种使用条形图编年发明的一种使用条形图编制项目工期计划方法，比较简便，是项目管理中编制项目工期计划方法，比较简便，是项目管理中编制项目进度计划的主要工具。制项目进度计划的主要工具。网络计划技术网络计划技术一、网络计划的发展一、网络计划的发展二、网络计划与甘特图的比较二、网络计划与甘特图的比较 三、网络的基本表达方式三、网络的基本表达方式四、关键路径法四、关键路径法五、计划评审技术五、计划评审技术一、网络计划的发展一、网络计划的发展yy 19171917年年，亨亨利利甘甘特特发发明明了了著著名名的的甘甘特特图图(横横道道图图)，使使项项目目经经理理按按日日历历制制作作任任务务图图表表，用于日常工作安排用于日常工作安排.y 19571957年年，杜杜邦邦公公司司将将关关键键路路径径法法（CPMCPM）应应用用于于设设备备维维修修，使使维维修修停停工工时时间间由由125125小小时时锐锐减为减为7 7小时；小时；y 19581958年年，美美国国海海军军特特种种计计划划局局在在北北极极星星导导弹弹设设计计中中，应应用用计计划划评评审审技技术术（PERTPERT），将将项项目目任任务务之之间间的的关关系系模模型型化化，使使设设计计完完成成时时间缩短了间缩短了2 2年。年。y 19621962年年美美国国国国防防部部规规定定：以以后后承承包包有有关关工工程的单位都应采用网络计划技术来安排计划程的单位都应采用网络计划技术来安排计划 y 19561956年年，我我国国著著名名数数学学家家华华罗罗庚庚教教授授将将此此技术介绍到中国，并把它称为技术介绍到中国，并把它称为“统筹法统筹法”。y我我国国引引进进网网络络计计划划理理论论，除除国国防防科科研研领领域域外外，以以土土木木建建筑筑工工程程建建设设领领域域最最早早，并并且且推推广广、总结和研究这一理论的历史也最长。总结和研究这一理论的历史也最长。简单、清晰、形象、简单、清晰、形象、易懂、使用方便易懂、使用方便 ；二、网络计划与甘特图的比较二、网络计划与甘特图的比较 施施 工工过过 程程施施 工工 进进 度度 （天）（天）2468101214161820支模支模10人人绑钢绑钢筋筋15人人浇混浇混凝土凝土10人人优点：优点：可以直接在图中进可以直接在图中进行各项资源需要量行各项资源需要量统计。统计。102510劳动力动态消耗图劳动力动态消耗图不能直接反映各施工过程之间相互联系、相互制约不能直接反映各施工过程之间相互联系、相互制约的逻辑关系；的逻辑关系；施施 工工过过 程程施施 工工 进进 度度 （天）（天）2468101214161820支模支模绑钢绑钢筋筋浇混浇混凝土凝土缺点：缺点：不能明确指出那些工作是关键工作，那些工作不是不能明确指出那些工作是关键工作，那些工作不是关键工作关键工作 ；不能计算各工作的时间参数，看不到计划的潜力；不能计算各工作的时间参数，看不到计划的潜力；不能应用计算机进行调整和优化。不能应用计算机进行调整和优化。施施 工工过过 程程施施 工工 进进 度度 （天）（天）2468101214161820支模支模绑钢绑钢筋筋浇混浇混凝土凝土121 3456支模支模1绑钢筋绑钢筋1浇混凝土浇混凝土1426支模支模2绑钢筋绑钢筋2浇混凝土浇混凝土2426121 3456支模支模1绑钢筋绑钢筋1浇混凝土浇混凝土1426支模支模2绑钢筋绑钢筋2浇混凝土浇混凝土2426能全面而明确地反映各施工过程之间相互联系、相能全面而明确地反映各施工过程之间相互联系、相互制约的逻辑关系；互制约的逻辑关系；优点：优点：通过时间参数的计算，能够找出关键施工过程和关通过时间参数的计算，能够找出关键施工过程和关键线路，便于管理者抓住主要矛盾键线路，便于管理者抓住主要矛盾 ；通过时间参数的计算，可以对网络计划进行调整和通过时间参数的计算，可以对网络计划进行调整和优化；优化；