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1、第2章 系统工程的基本方法和方法论第1页，本讲稿共23页03 December 2022PPT 2本章学习目标本章学习目标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 第2页，本讲稿共23页03 December 2022PPT 3章节框架章节框架a 2.1 系统工程的方法论原则及基本方法系统工程的方法论原则及基本方法 a 2.2 霍尔方法论霍尔方法论 a 2.3 切克兰德方法论切克兰德方法论 a 2.4 兰德方法论兰德方法论第3页，本讲稿共23页03 December 2022PPT 42.1 系统工程的方法论原则及系统工程的方法论原则及 其基本方法其基本方法
2、a 2.1.1 系统工程方法论原则系统工程方法论原则a 2.1.2 模型方法模型方法a 2.1.3 定量化方法定量化方法a 2.1.4 最优化方法最优化方法第4页，本讲稿共23页03 December 2022PPT 52.1.1系统工程方法论原则系统工程方法论原则a 整体性原则整体性原则a 有序相关性原则有序相关性原则 a 动态性原则动态性原则 a 目标优化原则目标优化原则 a 可行性原则可行性原则 第5页，本讲稿共23页03 December 2022PPT 62.1.2模型方法模型方法 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
3、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。第6页，本讲稿共23页03 December 2022PPT 72.1.3定量化方法定量化方法 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。第7页，本讲稿共23页03 December
4、 2022PPT 82.1.4最优化方法最优化方法 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。第8页，本讲稿共23页03 December 2022PPT 92.2 霍尔方法论霍尔方法论 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
5、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。第9页，本讲稿共23页03 December 2022PPT 10a霍尔三维结构霍尔三维结构 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
6、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 霍尔方法论霍尔方法论第10页，本讲稿共23页03 December 2022PPT 112.2 霍尔方法论霍尔方法论霍尔三维结构霍尔三维结构第11页，本讲稿共23页03 December 2022PPT 122.3 切克兰德方法论切克兰德方法论 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
7、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。第12页，本讲稿共23页03 December 2022PPT 132.3 切克兰德方法论切克兰德方法论a基本观点a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）。a根据结构的内在特性，切克兰德把系统分为两类：“硬”系统和“软”系统。a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
8、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。第13页，本讲稿共23页03 December 2022PPT 142.3 切克兰德方法论切克兰德方法论a基本思路a阶段1和阶段2：表达问题 a阶段3：相关系统的基本定义 a阶段4：建立概念模型 a阶段5：概念模型与现实的比较 a阶段6和阶段7：系统更新 第14页，本讲稿共23页03 December 2022PPT 152.3 切克兰德方法论切克兰德方法论切克兰德方法论工作流程切克兰德方法论工作流程第15页，本讲稿共23页03 December 2022PPT 162.4 兰德方法
9、论兰德方法论a 2.4.1 基本概念基本概念a 2.4.2 系统分析的要素系统分析的要素a 2.4.3 系统分析程序系统分析程序a 2.4.4 系统分析原则系统分析原则a 2.4.5 系统分析方法系统分析方法第16页，本讲稿共23页03 December 2022PPT 172.4.1 基本概念基本概念 系统分析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、分析的结果同预定的任务和目标进行比较和评价，
10、最后整理成正确可靠的综合资料，作为决策者选择最优或次优系统方案的主要依据。第17页，本讲稿共23页03 December 2022PPT 182.4.2 系统分析的要素系统分析的要素 系统分析方法论的要素可归结为：（1）希望达到的目的和目标（2）为达到目标所必须的技术和手段（方案）（3）系统方案所需要的费用和可能获得的经济效益（4）建立各种被选系统方案及其相应的模型（5）根据有关技术经济指标确定评价标准。第18页，本讲稿共23页03 December 2022PPT 192.4.3 系统分析程序系统分析程序 在运用系统分析解决问题的过程中所遵循的一般步骤和要求称为系统分析程序。其中包括：（1）
11、分析问题和确定目标 （2）收集资料和调查研究 （3）建立系统模型 （4）系统最优化 （5）系统评价 （6）实施方案 （7）总结提高 第19页，本讲稿共23页03 December 2022PPT 202.4.4 系统分析原则系统分析原则（1）坚持以系统的目的和目标为中心（2）局部与总体相结合（3）定性与定量相结合（4）把握主要矛盾 第20页，本讲稿共23页03 December 2022PPT 212.4.5 系统分析方法系统分析方法 在对系统进行描述、设计、优化过程所使用的各种各样的方法，以其特点和作用为标准大致可分为以下三大类：（1）模型化方法 （2）定量化方法 （3）最优化方法 第21页
12、，本讲稿共23页03 December 2022PPT 22本章小结本章小结 本章在阐述了系统工程遵循的原则以及基本的方法的基础上，主要介绍了霍尔方法论、切克兰德方法论和兰德方法论。系统工程在实施过程中也必须要遵循一定的原则，要遵循一定的方法论的指导。系统工程要遵循的基本原则主要有整体性原则、有序相关性原则、动态性原则、目标优化原则和可行性原则。通过本章的学习，要求对系统工程的几种典型的方法论有所了解，特别要掌握好适用于处理“硬”系统问题的霍尔方法论和适用于处理“软”系统问题的切克兰德方法论，要清楚地知道这两种不同方法论之间的本质区别。第22页，本讲稿共23页03 December 2022PPT 23Thank you！第23页，本讲稿共23页