第2章-系統(tǒng)工程的基本方法和方法論課件

03January2023PPT

1本章學(xué)習(xí)目標(biāo)1.系統(tǒng)工程方法論原則2.霍爾方法論3.切克蘭德方法論4.蘭德方法論本章學(xué)習(xí)目標(biāo)1.系統(tǒng)工程方法論原則03January2023PPT

2章節(jié)框架

2.1系統(tǒng)工程的方法論原則及基本方法

2.2霍爾方法論

2.3切克蘭德方法論

2.4蘭德方法論章節(jié)框架2.1系統(tǒng)工程的方法論原則及基本方法03January2023PPT

32.1系統(tǒng)工程的方法論原則及

其基本方法

2.1.1系統(tǒng)工程方法論原則

2.1.2模型方法

2.1.3定量化方法

2.1.4最優(yōu)化方法2.1系統(tǒng)工程的方法論原則及

其基本方法03January2023PPT

42.1.1系統(tǒng)工程方法論原則

整體性原則有序相關(guān)性原則動(dòng)態(tài)性原則目標(biāo)優(yōu)化原則可行性原則

2.1.1系統(tǒng)工程方法論原則整體性原則03January2023PPT

52.1.2模型方法

系統(tǒng)工程的對象龐大，一般不可能進(jìn)行試驗(yàn)或者試驗(yàn)的代價(jià)過大而實(shí)際上不許可。合理的辦法是使用模型方法。模型是對真實(shí)系統(tǒng)的抽象和簡化。按干不同的標(biāo)準(zhǔn)劃分可以有各種各樣的模型。建立模型是系統(tǒng)工程關(guān)鍵而困難的一項(xiàng)工作，需要有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

2.1.2模型方法系統(tǒng)工程的對象龐大，03January2023PPT

62.1.3定量化方法

系統(tǒng)工程要求把系統(tǒng)原則定量化，運(yùn)用數(shù)學(xué)方法處理系統(tǒng)的組建和管理問題。系統(tǒng)工程是工程技術(shù)領(lǐng)域中的一種定量化的系統(tǒng)方法。定量化方法的核心是建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。有了數(shù)學(xué)模型之后，要尋找適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)方法求解模型，分析、評價(jià)模型。這些工作需要強(qiáng)有力的數(shù)學(xué)工具和計(jì)算手段。前者是運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算數(shù)學(xué)等現(xiàn)代數(shù)學(xué)的分支，后者是電子計(jì)算機(jī)。

2.1.3定量化方法系統(tǒng)工程要求把系03January2023PPT

72.1.4最優(yōu)化方法

最優(yōu)化思想強(qiáng)烈地反映出人類改造世界的能動(dòng)性和目的性。采用最優(yōu)化方法是系統(tǒng)工程成為現(xiàn)代技術(shù)的顯著特征之一。不同的工程任務(wù)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化需要不同的方法和步驟，但共同的理論工具是運(yùn)籌學(xué)和控制論發(fā)展的最優(yōu)化理論。應(yīng)用最優(yōu)化方法的一般程序?yàn)椋哼x擇目標(biāo)，建立模型，尋求最優(yōu)解，綜合評價(jià)。優(yōu)化的具體目標(biāo)千差萬別，但不外乎求系統(tǒng)的某種效益最大，或費(fèi)用最小、時(shí)間最短。2.1.4最優(yōu)化方法最優(yōu)化思想強(qiáng)烈地反映出人03January2023PPT

82.2霍爾方法論

從上世紀(jì)50年代起，許多系統(tǒng)工程學(xué)者有意識地描述過使計(jì)劃成功所需要的程序，包括必需的活動(dòng)以及協(xié)調(diào)專家工作的方法，即系統(tǒng)工程方法論的有關(guān)步驟、工具和方法。這些成果在形式上不盡相同，但基本思想是一致的，其中A.D.霍爾于1962、1969年根據(jù)在貝爾實(shí)驗(yàn)室的經(jīng)驗(yàn)，對系統(tǒng)工程一般的工作步驟、階段劃分和常用的知識范圍進(jìn)行了概括總結(jié)，提出了著名的霍爾三維結(jié)構(gòu)模型。它最初產(chǎn)生于所謂硬的工程系統(tǒng)，在處理大多數(shù)工程項(xiàng)目和一些硬問題時(shí)顯示出較大的成效，因此受到各國學(xué)者的普遍重視。

2.2霍爾方法論從上世紀(jì)50年代起03January2023PPT

9霍爾三維結(jié)構(gòu)霍爾三維結(jié)構(gòu)將系統(tǒng)工程活動(dòng)分為前后緊密連接的7個(gè)階段和7個(gè)步驟，同時(shí)考慮到為完成各個(gè)階段和步驟所需要的各種專業(yè)知識。這樣為解決規(guī)模大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、涉及因素眾多的大系統(tǒng)問題提供了科學(xué)的思維方法?；魻柸S結(jié)構(gòu)包括時(shí)間維、邏輯維和知識維，如下圖所示。2.2霍爾方法論霍爾三維結(jié)構(gòu)2.2霍爾方法論03January2023PPT

102.2霍爾方法論霍爾三維結(jié)構(gòu)2.2霍爾方法論霍爾三維結(jié)構(gòu)03January2023PPT

112.3切克蘭德方法論

從上世紀(jì)70年代起，人們開始注意系統(tǒng)工程推廣應(yīng)用于社會(huì)經(jīng)濟(jì)方面的政策性問題。由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)具有影響因素多、復(fù)雜多變和難以進(jìn)行定量分析的特點(diǎn)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中的許多問題就很難像工程技術(shù)系統(tǒng)那樣事前就按若干評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)出符合需要的最優(yōu)系統(tǒng)方案，因而完全按照解決工程技術(shù)問題來處理會(huì)有許多困難。知道、針對這種情況，英國學(xué)者切克蘭德在大量實(shí)踐的基礎(chǔ)上提出了所謂“軟”系統(tǒng)方法論。這是理論研究的一個(gè)較大的更新和轉(zhuǎn)折，為解決社會(huì)經(jīng)濟(jì)問題提供了新的概念、觀點(diǎn)、方法和模式。2.3切克蘭德方法論從上世紀(jì)70年代03January2023PPT

122.3切克蘭德方法論基本觀點(diǎn)基于作為客體存在于現(xiàn)實(shí)世界的問題的特性，切克蘭德把問題分為兩類。一類是有結(jié)構(gòu)問題（或稱“硬”系統(tǒng)問題）；另一類是無結(jié)構(gòu)問題（或稱“軟”系統(tǒng)問題）。根據(jù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)在特性，切克蘭德把系統(tǒng)分為兩類：“硬”系統(tǒng)和“軟”系統(tǒng)。根據(jù)不同方法所決定的問題類型，切克蘭德把霍爾方法論和系統(tǒng)分析方法論歸結(jié)為“硬”系統(tǒng)方法論，把他提出的方法論稱為“軟”系統(tǒng)方法論，主要針對問題本身就難以定義的“軟”系統(tǒng)問題。2.3切克蘭德方法論基本觀點(diǎn)03January2023PPT

132.3切克蘭德方法論基本思路階段1和階段2：表達(dá)問題階段3：相關(guān)系統(tǒng)的基本定義階段4：建立概念模型階段5：概念模型與現(xiàn)實(shí)的比較階段6和階段7：系統(tǒng)更新

2.3切克蘭德方法論基本思路03January2023PPT

142.3切克蘭德方法論切克蘭德方法論工作流程2.3切克蘭德方法論切克蘭德方法論工作流程03January2023PPT

152.4蘭德方法論

2.4.1基本概念

2.4.2系統(tǒng)分析的要素

2.4.3系統(tǒng)分析程序

2.4.4系統(tǒng)分析原則

2.4.5系統(tǒng)分析方法2.4蘭德方法論2.4.1基本概念03January2023PPT

162.4.1基本概念

系統(tǒng)分析就是一個(gè)有目的、有步驟的探索和思考問題的過程.系統(tǒng)分析人員應(yīng)用科學(xué)方法對系統(tǒng)的目的、功能、環(huán)境、費(fèi)用效益等進(jìn)行調(diào)查研究，并分別處理有關(guān)的資料和數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上對有關(guān)備選的系統(tǒng)方案建立模型，并進(jìn)行相應(yīng)的模擬實(shí)驗(yàn)和優(yōu)化計(jì)算，把計(jì)算、實(shí)驗(yàn)、分析的結(jié)果同預(yù)定的任務(wù)和目標(biāo)進(jìn)行比較和評價(jià)，最后整理成正確可靠的綜合資料，作為決策者選擇最優(yōu)或次優(yōu)系統(tǒng)方案的主要依據(jù)。

2.4.1基本概念系統(tǒng)分析就是一個(gè)有03January2023PPT

172.4.2系統(tǒng)分析的要素

系統(tǒng)分析方法論的要素可歸結(jié)為：（1）希望達(dá)到的目的和目標(biāo)（2）為達(dá)到目標(biāo)所必須的技術(shù)和手段（方案）（3）系統(tǒng)方案所需要的費(fèi)用和可能獲得的經(jīng)濟(jì)效益（4）建立各種被選系統(tǒng)方案及其相應(yīng)的模型（5）根據(jù)有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)確定評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。2.4.2系統(tǒng)分析的要素系統(tǒng)分析方法論03January2023PPT

182.4.3系統(tǒng)分析程序

在運(yùn)用系統(tǒng)分析解決問題的過程中所遵循的一般步驟和要求稱為系統(tǒng)分析程序。其中包括：（1）分析問題和確定目標(biāo)（2）收集資料和調(diào)查研究（3）建立系統(tǒng)模型（4）系統(tǒng)最優(yōu)化（5）系統(tǒng)評價(jià)（6）實(shí)施方案（7）總結(jié)提高2.4.3系統(tǒng)分析程序在運(yùn)用系統(tǒng)03January2023PPT

192.4.4系統(tǒng)分析原則（1）堅(jiān)持以系統(tǒng)的目的和目標(biāo)為中心（2）局部與總體相結(jié)合（3）定性與定量相結(jié)合（4）把握主要矛盾2.4.4系統(tǒng)分析原則（1）堅(jiān)持以系統(tǒng)的目的和目標(biāo)為中心03January2023PPT

202.4.5系統(tǒng)分析方法

在對系統(tǒng)進(jìn)行描述、設(shè)計(jì)、優(yōu)化過程所使用的各種各樣的方法，以其特點(diǎn)和作用為標(biāo)準(zhǔn)大致可分為以下三大類：（1）模型化方法（2）定量化方法（3）最優(yōu)化方法2.4.5系統(tǒng)分析方法在對系統(tǒng)進(jìn)行描述03January2023PPT

21本章小結(jié)

本章在闡述了系統(tǒng)工程遵循的原則以及基本的方法的基礎(chǔ)上，主要介紹了霍爾方法論、切克蘭德方法論和蘭德方法論。系統(tǒng)工程在實(shí)施過程中也必須要遵循一定的原則，要遵循一定的方法論的指導(dǎo)。系統(tǒng)工程要遵循的基本原則主要有整體性原則、有序相關(guān)性原則、動(dòng)態(tài)性原則、目標(biāo)優(yōu)化原則和可行性原則。通過本章的學(xué)習(xí)，要求對系統(tǒng)工程的幾種典型的方法論有所了解，特別要掌握好適用于處理“硬”系統(tǒng)問題的霍爾方法論和適用于處理“軟”系統(tǒng)問題的切克蘭德方法論，要清楚地知道這兩種不同方法論之間的本質(zhì)區(qū)別。本章小結(jié)本章在闡述了系統(tǒng)工程遵循的原則以03January2023PPT

22Thankyou！Thankyou！03January2023PPT

23本章學(xué)習(xí)目標(biāo)1.系統(tǒng)工程方法論原則2.霍爾方法論3.切克蘭德方法論4.蘭德方法論本章學(xué)習(xí)目標(biāo)1.系統(tǒng)工程方法論原則03January2023PPT

24章節(jié)框架

2.1系統(tǒng)工程的方法論原則及基本方法

2.2霍爾方法論

2.3切克蘭德方法論

2.4蘭德方法論章節(jié)框架2.1系統(tǒng)工程的方法論原則及基本方法03January2023PPT

252.1系統(tǒng)工程的方法論原則及

其基本方法

2.1.1系統(tǒng)工程方法論原則

2.1.2模型方法

2.1.3定量化方法

2.1.4最優(yōu)化方法2.1系統(tǒng)工程的方法論原則及

其基本方法03January2023PPT

262.1.1系統(tǒng)工程方法論原則

整體性原則有序相關(guān)性原則動(dòng)態(tài)性原則目標(biāo)優(yōu)化原則可行性原則

2.1.1系統(tǒng)工程方法論原則整體性原則03January2023PPT

272.1.2模型方法

系統(tǒng)工程的對象龐大，一般不可能進(jìn)行試驗(yàn)或者試驗(yàn)的代價(jià)過大而實(shí)際上不許可。合理的辦法是使用模型方法。模型是對真實(shí)系統(tǒng)的抽象和簡化。按干不同的標(biāo)準(zhǔn)劃分可以有各種各樣的模型。建立模型是系統(tǒng)工程關(guān)鍵而困難的一項(xiàng)工作，需要有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

2.1.2模型方法系統(tǒng)工程的對象龐大，03January2023PPT

282.1.3定量化方法

系統(tǒng)工程要求把系統(tǒng)原則定量化，運(yùn)用數(shù)學(xué)方法處理系統(tǒng)的組建和管理問題。系統(tǒng)工程是工程技術(shù)領(lǐng)域中的一種定量化的系統(tǒng)方法。定量化方法的核心是建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。有了數(shù)學(xué)模型之后，要尋找適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)方法求解模型，分析、評價(jià)模型。這些工作需要強(qiáng)有力的數(shù)學(xué)工具和計(jì)算手段。前者是運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算數(shù)學(xué)等現(xiàn)代數(shù)學(xué)的分支，后者是電子計(jì)算機(jī)。

2.1.3定量化方法系統(tǒng)工程要求把系03January2023PPT

292.1.4最優(yōu)化方法

最優(yōu)化思想強(qiáng)烈地反映出人類改造世界的能動(dòng)性和目的性。采用最優(yōu)化方法是系統(tǒng)工程成為現(xiàn)代技術(shù)的顯著特征之一。不同的工程任務(wù)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化需要不同的方法和步驟，但共同的理論工具是運(yùn)籌學(xué)和控制論發(fā)展的最優(yōu)化理論。應(yīng)用最優(yōu)化方法的一般程序?yàn)椋哼x擇目標(biāo)，建立模型，尋求最優(yōu)解，綜合評價(jià)。優(yōu)化的具體目標(biāo)千差萬別，但不外乎求系統(tǒng)的某種效益最大，或費(fèi)用最小、時(shí)間最短。2.1.4最優(yōu)化方法最優(yōu)化思想強(qiáng)烈地反映出人03January2023PPT

302.2霍爾方法論

從上世紀(jì)50年代起，許多系統(tǒng)工程學(xué)者有意識地描述過使計(jì)劃成功所需要的程序，包括必需的活動(dòng)以及協(xié)調(diào)專家工作的方法，即系統(tǒng)工程方法論的有關(guān)步驟、工具和方法。這些成果在形式上不盡相同，但基本思想是一致的，其中A.D.霍爾于1962、1969年根據(jù)在貝爾實(shí)驗(yàn)室的經(jīng)驗(yàn)，對系統(tǒng)工程一般的工作步驟、階段劃分和常用的知識范圍進(jìn)行了概括總結(jié)，提出了著名的霍爾三維結(jié)構(gòu)模型。它最初產(chǎn)生于所謂硬的工程系統(tǒng)，在處理大多數(shù)工程項(xiàng)目和一些硬問題時(shí)顯示出較大的成效，因此受到各國學(xué)者的普遍重視。

2.2霍爾方法論從上世紀(jì)50年代起03January2023PPT

31霍爾三維結(jié)構(gòu)霍爾三維結(jié)構(gòu)將系統(tǒng)工程活動(dòng)分為前后緊密連接的7個(gè)階段和7個(gè)步驟，同時(shí)考慮到為完成各個(gè)階段和步驟所需要的各種專業(yè)知識。這樣為解決規(guī)模大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、涉及因素眾多的大系統(tǒng)問題提供了科學(xué)的思維方法?；魻柸S結(jié)構(gòu)包括時(shí)間維、邏輯維和知識維，如下圖所示。2.2霍爾方法論霍爾三維結(jié)構(gòu)2.2霍爾方法論03January2023PPT

322.2霍爾方法論霍爾三維結(jié)構(gòu)2.2霍爾方法論霍爾三維結(jié)構(gòu)03January2023PPT

332.3切克蘭德方法論

從上世紀(jì)70年代起，人們開始注意系統(tǒng)工程推廣應(yīng)用于社會(huì)經(jīng)濟(jì)方面的政策性問題。由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)具有影響因素多、復(fù)雜多變和難以進(jìn)行定量分析的特點(diǎn)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中的許多問題就很難像工程技術(shù)系統(tǒng)那樣事前就按若干評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)出符合需要的最優(yōu)系統(tǒng)方案，因而完全按照解決工程技術(shù)問題來處理會(huì)有許多困難。知道、針對這種情況，英國學(xué)者切克蘭德在大量實(shí)踐的基礎(chǔ)上提出了所謂“軟”系統(tǒng)方法論。這是理論研究的一個(gè)較大的更新和轉(zhuǎn)折，為解決社會(huì)經(jīng)濟(jì)問題提供了新的概念、觀點(diǎn)、方法和模式。2.3切克蘭德方法論從上世紀(jì)70年代03January2023PPT

342.3切克蘭德方法論基本觀點(diǎn)基于作為客體存在于現(xiàn)實(shí)世界的問題的特性，切克蘭德把問題分為兩類。一類是有結(jié)構(gòu)問題（或稱“硬”系統(tǒng)問題）；另一類是無結(jié)構(gòu)問題（或稱“軟”系統(tǒng)問題）。根據(jù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)在特性，切克蘭德把系統(tǒng)分為兩類：“硬”系統(tǒng)和“軟”系統(tǒng)。根據(jù)不同方法所決定的問題類型，切克蘭德把霍爾方法論和系統(tǒng)分析方法論歸結(jié)為“硬”系統(tǒng)方法論，把他提出的方法論稱為“軟”系統(tǒng)方法論，主要針對問題本身就難以定義的“軟”系統(tǒng)問題。2.3切克蘭德方法論基本觀點(diǎn)03January2023PPT

352.3切克蘭德方法論基本思路階段1和階段2：表達(dá)問題階段3：相關(guān)系統(tǒng)的基本定義階段4：建立概念模型階段5：概念模型與現(xiàn)實(shí)的比較階段6和階段7：系統(tǒng)更新

2.3切克蘭德方法論基本思路03January2023PPT

362.3切克蘭德方法論切克蘭德方法論工作流程2.3切克蘭德方法論切克蘭德方法論工作流程03January2023PPT

372.4蘭德方法論

2.4.1基本概念

2.4.2系統(tǒng)分析的要素

2.4.3系統(tǒng)分析程序

2.4.4系統(tǒng)分析原則

2.4.5系統(tǒng)分析方法2.4蘭德方法論2.4.1基本概念03January2023PPT

382.4.1基本概念

系統(tǒng)分析就是一個(gè)有目的、有步驟的探索和思考問題的過程.系統(tǒng)分析人員應(yīng)用科學(xué)方法對系統(tǒng)的目的、功能、環(huán)境、費(fèi)用效益等進(jìn)行調(diào)查研究，并分別處理有關(guān)的資料和數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上對有關(guān)備選的系統(tǒng)方案建立模型，并進(jìn)行相應(yīng)的模擬實(shí)驗(yàn)和優(yōu)化計(jì)算，把計(jì)算、實(shí)驗(yàn)、分析的結(jié)果同預(yù)定的任務(wù)和目標(biāo)進(jìn)行比較和評價(jià)，最后整理成正確可靠的綜合資料，作為決策者選擇最優(yōu)或次優(yōu)系統(tǒng)方案的主要依據(jù)。

2.4.1基本概念系統(tǒng)分析就是一個(gè)有03January2023PPT

392.4.2系統(tǒng)分析的要素

系統(tǒng)分析方法論的要素可歸結(jié)為：（1）希望達(dá)到的目的和目標(biāo)（2）為達(dá)到目標(biāo)所必須的技術(shù)和手段（方案）（3）系統(tǒng)方案所需要的費(fèi)用和可能獲得的經(jīng)濟(jì)效益（4）建立各種被選系統(tǒng)方案及其相應(yīng)的模型（5）根據(jù)有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)確定評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。2.4.2系統(tǒng)分析的要素系統(tǒng)分析方法論03January2023PPT

402.4.3系統(tǒng)分析程序

在運(yùn)用系統(tǒng)分析解決問題的過程中所遵循的一般步驟和要求稱為系統(tǒng)分析程序。其中包括：