第2章 系统工程ppt课件
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第二章系统与系统工程
系统，例如，太阳系、地质构造、原始森林。
人造系统是人类根据自己的需要设计、建造的 系统，这类系统的功能和目的特别明确。 复合系统是指由人介入自然系统并且发挥主导 作用而形成的各种系统。
实体系统与概念系统
实体系统是由物质实体组成的，物质实体包括
矿物、生物、能量、机械、车间、学校等各种
自然物和人造物。
系统结构
图2.1 系统的基本概念图
2）、系统概念主要包含三层意思：
系统包含两个或两个以上的元素，这些元素可 以称为要素（主要元素）、部分或者子系统 （即自身也构成一个系统）。
系统的元素之间存在着各种简单或者复杂的关 系或联系。
系统是其所有元素与全部关系综合而成的有机 整体，或称为有机统一体。
管理系统问题举例
一般系统论（general system theory) 奥地利理论生物学家L.VON 贝塔朗菲； 1945年发表《关于一般系统论》 研究复杂系统一般规律的学科 基本观点： 整体性 开放性及目的性（有效性、适应性、寻的性） 动态相关性（动态性取决于相关性） 等级层次性 有序性（结构或空间；发展或时间）
开放系统指的是与外界环境之间存在着物质的、
能量的、信息的流动与交换的系统。
封闭系统是指系统与环境之间不发生这些流动
与交换。严格的封闭系统是不存在的。
开环系统与闭环系统
在开放系统中，系统的输出反过来影响系
统输入的现象，称为反馈。增强原输入作用的
反馈称为正反馈，削弱原输入作用的反馈称为
负反馈。负反馈使得系统行为收敛，正反馈使
运筹学发展成为一个专门的数学分支，由数学家进行专门研究，
并为系统工程提供最重要的方法和理论基础。
运筹学的目的：增加现有系统效率的分析工作，通常涉及现已存
《系统工程》课件
系统结构
图1.1 系统的基本概念图
9
4 系统的构成要素
（1） 系统的诸部件及其属性： 结构部件；操作部件；流部件 以电路系统、城市系统以及自然生态系统为例说明 （2）系统的环境及其界限
（3）系统的输入与输出
S＝（C，S，F，E）
C: 组成要素；S: 结构；F: 功能；E: 环境.
10
系统的要素
系统的功能
《系统工程》讲义
参考教材：
谭跃进、陈英武、易进先编著.1999.系统工程原理. 湖南长沙:国防科技大学出版社. 顾培亮编著.1998. 系统分析与协调.天津:天津大学 出版社. 林定夷编著.1998.系统工程概论.广州:中山大学出 版社. 提纲：outline.doc
1
第一章 导 言
第一节 系统工程的定位
来愈令人满意。
34
第三节
方法论层次：
钱学森的综合集成工程方法论
(1)经验知识＋理论知识； (2)通过建模将定性知识与观测数据、统计资料结合； (3)人(知识工程＋专家系统)与计算机(电脑)结合
工程技术层次：
(1)根据实际问题收集信息资料和统计数据；
(2)约请相关专家分析研究，明确系统四大变量(状态、环境、控制、输出)， 确定系统建模思想； (3)建立系统数学模型(定量表示系统结构、功能、行为、特性、输入输出关 系)； (4)对系统行为做仿真模拟试验，获得定量数据资料； (5)组织专家群体检验系统模型的有效性； (6)修改、调整参数，仿真试验，专家分析评价，修改。。。 数学模型(符合实际系统的理论描述)----可信的结论
7
3 定义
(1)美Webster大词典 (2)日JIS工业标准 (3)前苏联大百科全书 (4)钱学森：系统是由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合的 具有特定功能的有机整体。
第2章 现代工程系统
• 4．工业工程
• 工业工程主要指化工、冶金、石化、火电、核 电、汽车等工程。这些工程主要是建造生产这些 产品的工厂，例如化工厂、发电厂、汽车制造厂 等。
第二节 工程系统结构分析
• 一.工程的系统结构
• 1.工程系统范围的定义
•
工程是在一定空间上的技术系统。由两方面体现工程
系统的的规模和结构：
• （1）由工程“红线”所定义的空间范围。
• （6）公共广播系统和有线电视系统等等。
• 【课后训练】请每个同学收集一个工程资料、分
析其功能组成及专业要素。
• 可针对如下工程：大型公共设施，如CBD、商 业中心、医院；大型体育设施；铁路；高速公路； 水利设施；工业项目。
第四节 工程相关学科专业的结构
• 工程系统又与我国高等院校中的工程学科分类 体系紧密联系。
• 例如一个纺织厂工程的建设（设计、施工、 制造）和运营维护并不仅仅涉及纺织工程，还涉 及消防工程、土木工程、环境工程、测绘工程、 安全工程、交通运输、交通工程、电气工程及其 自动化、电子信息工程、通信工程、计算机科学 与技术、电子科学与技术、建筑学、建筑环境与 设备工程、给水排水工程、机械设计制造及其自 动化、热能与动力工程等二级专业要素。
• 1．根据《普通高等学校本科专业目录和专业介 绍》，工学下的工程一级学科类别包括有地矿类、 材料类、机械类、仪器仪表类、能源动力类、电 器信息类、土建类、水利类、测绘类、环境与安 全类、化工与制药类、交通运输类、海洋工程类、 轻工纺织食品类、航空航天类、武器类、工程力 学类、生物工程类、农业工程类、林业工程类、 公安技术类等21个门类。
• （2）区间段：为两车站之间的隧道或高架桥。 （3）车辆段基地：小行车辆站，迈皋桥车辆站。还可以 细分为综合维修中心、车辆段、材料库房、培训中心等。
• 工业工程主要指化工、冶金、石化、火电、核 电、汽车等工程。这些工程主要是建造生产这些 产品的工厂，例如化工厂、发电厂、汽车制造厂 等。
第二节 工程系统结构分析
• 一.工程的系统结构
• 1.工程系统范围的定义
•
工程是在一定空间上的技术系统。由两方面体现工程
系统的的规模和结构：
• （1）由工程“红线”所定义的空间范围。
• （6）公共广播系统和有线电视系统等等。
• 【课后训练】请每个同学收集一个工程资料、分
析其功能组成及专业要素。
• 可针对如下工程：大型公共设施，如CBD、商 业中心、医院；大型体育设施；铁路；高速公路； 水利设施；工业项目。
第四节 工程相关学科专业的结构
• 工程系统又与我国高等院校中的工程学科分类 体系紧密联系。
• 例如一个纺织厂工程的建设（设计、施工、 制造）和运营维护并不仅仅涉及纺织工程，还涉 及消防工程、土木工程、环境工程、测绘工程、 安全工程、交通运输、交通工程、电气工程及其 自动化、电子信息工程、通信工程、计算机科学 与技术、电子科学与技术、建筑学、建筑环境与 设备工程、给水排水工程、机械设计制造及其自 动化、热能与动力工程等二级专业要素。
• 1．根据《普通高等学校本科专业目录和专业介 绍》，工学下的工程一级学科类别包括有地矿类、 材料类、机械类、仪器仪表类、能源动力类、电 器信息类、土建类、水利类、测绘类、环境与安 全类、化工与制药类、交通运输类、海洋工程类、 轻工纺织食品类、航空航天类、武器类、工程力 学类、生物工程类、农业工程类、林业工程类、 公安技术类等21个门类。
• （2）区间段：为两车站之间的隧道或高架桥。 （3）车辆段基地：小行车辆站，迈皋桥车辆站。还可以 细分为综合维修中心、车辆段、材料库房、培训中心等。
第2章 系统工程方法论
7. 采取行动改善 实际问题
现实世界
2. 问题的表示 5. 模型与问题 的比较
系统思考
3. 有关系统的 基本定义
4. 概念模型
概念模型代替 数学模型，思 路更加开阔。
4a. 公式化 系统概念
4b. 其他 系统思考
25
三、霍尔三维结构模型与切克兰德工程方法比较
霍尔三维结构和切克兰德方法论均为系统工程方法论，
18
二、切克兰德的“调查学习” 法
系统可以分为硬系统和软系统。硬系统偏重工程系统、 机理明显的物理系统。硬系统便于观察，便于用数学模型描述 ，可以用现成的定量方法计算出系统的行为和最佳结果。 软系统偏重社会、机理，尚不清楚的生物型的软系统， 难以用数学模型描述，只能半定量、半定性或者只能用定性的 方法来处理。 用霍尔系统工程方法处理软系统问题，存在局限性：
性或定性与定量有机结合的基本方法。
26
第二节：系统分析原理
系统工程方法论的基础是系统分析技术，
系统分析是完成系统工程问题的中心环节;
广义的解释认为系统分析就是系统工程，
系统分析是系统工程的同义词;
狭义的解释认为系统分析是系统工程的 一项优化技术，是系统工程在非结构化 问题决策中的具体应用。
27
（1）大部分管理问题目标不清楚，需要研究、定义；
（2）霍尔系统工程方法针对硬系统，没考虑人的作用， 忽视人的主观认识； （3）实际中很多问题无法建立模型。
19
二、切克兰德的“调查学习” 法
处理软系统的方法有很多，如专家调查法（德 尔菲法）、情景分析法、冲突分析法等。但从系统 工程方法论角度看，80年代中前期英国学者切克兰 德（P.B.Checkland）提出的“调查学习”方法（ 软方法）具有更高的概况性。 切克兰德的“调查学习”软系统方法的核心是 “调查、比较”或者说是“学习”，从现状调查和 模型比较中，学习改善现存系统的途径。
第二章系统工程的基础理论与方法论
x1 4x2 z, z 13
(0,2)
S
o
x1 4x2 z, z 0
图 2-1
z减少方向
图解法求解线性规划
(4,0)
x1
x1 x2 4
2.1 系统最优化理论
2.1.2 整数规划 许多实际问题的求解中，都要求部分甚至全部决策变量取整数 值，如一台设备、五个人等，这类数学规划问题称为整数规划， 其中，要求全部决策变量都必须取整数值的称为纯整数规划；部 分决策变量取整数值的称为混合整数规划。有时，要求决策变量 为只能取 0 或 1 的逻辑变量，则称为 0－1 规划。
0.2
(2-17)
2.1 系统最优化理论
目前，线性规划问题的求解基本采用两种方法：低维线性规划（如两个 决策变量）问题的图解求法和高维线性规划（三个决策变量以上）问题的 单纯形求法，并且随着计算机软件技术的迅速发展，已有许多性能优良的 商品化单纯形算法软件。
一般，不论是线性规划还是下面将要讨论的整数规划、非线性规划，满
解在可行域内使目标函数具有最小值，所以让等值线x1 4x2 z
沿 z 减小的方向在可行域内尽量平行移动，直到图中 x1 1, x2 3
的位置，如果再移动就移出了可行域 s。于是，点（1，3）即为 问题的最优解，目标函数的最优值为－13。
2.1 系统最优化理论
x2
x1 x2 2
(1,3)
问在工厂现有资源条件下，应如何安排生产，才使工厂 获得最大利润。
2.1 系统最优化理论
解 设安排 A1、A2 产品的产量分别为x1 千克和x2 千克，则产 品的总利润为10x1 18x2 元。然而，产量x1 和x2 不能无限制扩大，要 考虑到仓库中原料存量的限制。就原料 B1 来说，生产x1 千克 A1
(0,2)
S
o
x1 4x2 z, z 0
图 2-1
z减少方向
图解法求解线性规划
(4,0)
x1
x1 x2 4
2.1 系统最优化理论
2.1.2 整数规划 许多实际问题的求解中，都要求部分甚至全部决策变量取整数 值，如一台设备、五个人等，这类数学规划问题称为整数规划， 其中，要求全部决策变量都必须取整数值的称为纯整数规划；部 分决策变量取整数值的称为混合整数规划。有时，要求决策变量 为只能取 0 或 1 的逻辑变量，则称为 0－1 规划。
0.2
(2-17)
2.1 系统最优化理论
目前，线性规划问题的求解基本采用两种方法：低维线性规划（如两个 决策变量）问题的图解求法和高维线性规划（三个决策变量以上）问题的 单纯形求法，并且随着计算机软件技术的迅速发展，已有许多性能优良的 商品化单纯形算法软件。
一般，不论是线性规划还是下面将要讨论的整数规划、非线性规划，满
解在可行域内使目标函数具有最小值，所以让等值线x1 4x2 z
沿 z 减小的方向在可行域内尽量平行移动，直到图中 x1 1, x2 3
的位置，如果再移动就移出了可行域 s。于是，点（1，3）即为 问题的最优解，目标函数的最优值为－13。
2.1 系统最优化理论
x2
x1 x2 2
(1,3)
问在工厂现有资源条件下，应如何安排生产，才使工厂 获得最大利润。
2.1 系统最优化理论
解 设安排 A1、A2 产品的产量分别为x1 千克和x2 千克，则产 品的总利润为10x1 18x2 元。然而，产量x1 和x2 不能无限制扩大，要 考虑到仓库中原料存量的限制。就原料 B1 来说，生产x1 千克 A1
第二章 系统工程方法论
二、切克兰德方法论
• 在80年代中前期由英国兰切斯特大学P.切克兰德 教授提出的方法比较系统且具有代表性。他认为， 完全按照解决工程技术问题的思路来解决社会问 题或“软科学”问题，会碰到很多问题。他提出 的软系统工程方法论的主要内容和工作过程： • 认识问题 • 根底定义 • 建立概念模型 • 比较及探寻 • 选择 • 设计与实施 • 评估与反馈
霍尔三维结构
3、知识维或专业维 • 该维的内容表征从事系统工程工作所需要的知识 （如运筹学、控制论、管理科学等），也可反映 系统工程的专门应用领域（如企业管理系统工程、 社会经济系统工程、工程系统工程等）
霍尔三维结构示意图
• 霍尔三维结构强调明确目标，核心内容是最优化，并认为 现实问题基本上都可归纳成工程系统问题，应用定量分析 手段，球的最优解答。该方位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。
切克兰德方法论
• 切克兰德方法论的核心是“比较”与“探 寻”，它强调从“理想”模式（概念模型） 与现实状况的比较中探寻改善现状的途径， 使决策者满意（化）。
三、两种方法论的比较
• 霍尔三维结构与切克兰德方法论均为系统工程方 法论，均以问题为起点，具有相应的逻辑过程。 在此基础上，两种方法论主要存在以下不同点： • （1）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 “软”系统问题的研究。 • （2）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。 • （3）前者更多地关注定量分析方法，而后者比较 强调定性与定量有机结合的基本方法。
第二章 系统工程方法论
• • • • 第一节 第二节 第三节 第四节 系统工程的基本工作过程 系统分析原理 创新思维与方案创造技术 系统工程方法论的新发展
系统工程：第2章 系统与系统理论概述
2.3 社会经济系统的特点
反馈环，具有多重反馈环
反馈是社会经济系统一个重要的特点，它由正反馈和负反馈组 成。正反馈是指系统的A要素的增长会引起B要素的增长，而B 要素的增长又使得A要素增长，周而复始形成一个环路，不断 推动系统发展；负反馈指系统A要素的增长会引起B要素的增 长，而B要素的增长又使得A要素减弱，使系统A要素回归到较 低的水平。如总人口的增长，在一定出生率的前提下，出生人 口数增加，出生人口数增加使得总人口增加；反之，总人口增 长，在一定死亡率的前提下，死亡人口数增加，而死亡人口数 增加又使得总人口减少
着英特网技术发展，管理系统层次在向扁平化发 展，当网络化程度很高时，系统层次性会下降）
2.1.2 系统的特性
目的性
任何一个系统都具有特定的目的，为了总的目的， 各子系统直至要素都具有各自的中小目的。在分 析系统的目的性时往往采用目的—手段法，即认
为目的是上一层的手段，手段是下一层的目的。
只有了解不同层次的目的，才能更好的对系统进 行管理
2.3 社会经济系统的特点
反馈环，具有多重反馈环
社会经济系统不但具有正负反馈环，还具有多重反馈环特点， 多重反馈环是指系统的某一要素A增加或减少，引起要素B的 增加或减少，而要素B的增加或减少又引起要素C的增加或减 少，……最终使A要素增加或减少，这一循环过程形成了一个 多重反馈环。如人口总数的增加，使之劳动人口数增加，相应 的GDP增加，GDP的增加可使科学教育费用增加，导致人们受 教育水平增加，从而提高人们对计划生育的认识，减少计划外 生育，使人口总数增加量降低。
系统才能在竞争中取胜。因此，在分析系统问题
时，要充分考虑环境对系统的作用。
2.1.3 系统工程研究系统的特点
可控性
第2章 系统工程概述
系统工程的典型事例：阿波罗登月计划
§2.1系统工程的产生及定义
20世纪60年代初开始实施，先后达11年 涉及60万人次，投资300亿美元 参加研制机构120多个，承包企业2万多家 研制的零部件1000多万件，涉及上万种科学技术 美国宇航局(NASA)采用分级综合计划管理运作
§2.1系统工程的产生及定义
§2.1系统工程的产生及定义
二、系统工程的定义
系统工程是将客观对象作为系统来处理的工程技 术，是组织各类系统的规划、设计、研制、试验和使 用的具有普遍意义的科学方法。
●将对象（社会、经济、管理等领域中的综合性问题）
作为系统（实物为中心→系统为中心）；
●是工程技术—应用学科，直接改造客观世界； ●组织管理系统的全部活动； ●具有普遍的适用性和科学性。
2.发展阶段。特点是自觉地应用理论和方法得到发展。
●1957年，美国密执安大学哥德和麦克霍尔合著出版了
《系统工程》一书。 ●1958年，北极星导弹的研制—“PERT”计划评审技术。
●1962年，美国国防部提出“PPBS”系统（既规划、计
划、预算系统）,大力推行系统工程，节约资金数百亿美圆。 ●1963年，美国大学设立系统工程系或专业，成立了系 统工程学科委员会，1964年起举行系统工程年会。
(2)子系统最优,系统不最优; (3)子系统不最优,系统最优.
弹体 弹头
失败之例:
美军研制的‚下士‛导 弹系统
制导
§2.2系统工程的基本观点
成功之例: 前苏联的米格—25战斗机
米格-25战斗机图片说明： 前苏联研制的一种高空高速 截击机,1969年开始装备军队.它 的主要任务是截击入侵的战略轰 炸机和巡航导弹.全机重36吨,有 两个垂直尾翼.从1965年3月16日 到1977年10月21日,共打破和创造 了8项飞行速度世界纪录,9项飞行 高度世界纪录和6项爬高时间世界 纪录.
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29
法律可行性分析
研究系统开发过程中可能涉及到的合同、 侵权、责任以及各种与法律相抵触的问题。
1990年我国颁布了《中华人民共和国著作 权法》，其中将计算机软件作为著作权法 的保护对象。1991年国务院颁布了《计算 机软件保护条例》。这两个法律文件是法 律可行性分析的主要依据。
30
方案的选择和折衷
硬件系统模型：描述基于计算机系统中的硬件（包 括计算机、受系统控制的其它硬件设备等）配置、 通信协议、拓扑结构、以及确保基于计算机系统的 安全性、可靠性、性能等要求的措施。
软件系统模型：描述各软件子系统的功能、性能等 要求，它们在硬件系统中的部署情况，以及软件子 系统之 Nhomakorabea的交互。
人机接口模型：描述人如何与基于计算机的系统进 行交互，包括用户环境、用户的活动、人机交互的 语法和语义等。
计算机系统工程是一个问题求解的活 动，其目的是分析基于计算机的系统 的功能、性能等要求，并把它们分配 到基于计算机系统的各个系统元素中， 确定它们的约束条件和接口。
返回
7
系统工程的任务
识别用户的要求 标识系统的功能和性能范围，确定系统的 功能、性能、约束和接口。
8
系统建模和模拟
通常可考虑建立如下模型：
21
年份 将来的值 (1+i)n 现在值 累计现在的值
1
9.6 1.05
9.1429 9.1429
2
9.6 1.1025 8.7075 17.8504
3
9.6 1.1576 8.2928 26.1432
4
9.6 1.2155 7.8979 34.0411
5
9.6 1.2763 7.5219 41.5630
问题定义阶段是软件生命周期中最简短的阶段，一般只需要一天甚至 更少的时间。
13
可行性研究的任务
可行性研究的目的就是用最小的代价在尽 可能短的时间内确定问题是否能够解决。 可行性研究的目的是确定问题是否值得去 解。它实质上是一次大大压缩简化了的系 统分析和设计的过程，也就是在较高层次 上以较抽象的方式进行的系统分析和设计 的过程。
始进行 因为某种原因（如，技术不成熟、经济上
不合算等）不能进行。 返回
32
第2章 系统工程
基于计算机的系统 系统工程的任务 可行性分析
1
基于计算机的系统
所谓基于计算机的系统是指：通过处理信 息来完成某些预定义目标而组织在一起的 元素的集合或排列。
组成基于计算机系统的元素主要有：软件、 硬件、人员、数据库、文档和规程
2
系统元素
软件—指计算机程序、数据结构和相关的工作产 品，以实现所需要的逻辑方法、规程或控制
开发一个基于计算机的系统通常都受到 资源（人力、财力、设备等）和时间 上的限制，可行性分析主要从经济、 技术、法律等方面分析所给出的解决 方案是否可行，能否在规定的资源和 时间的约束下完成。
12
问题定义
如果不知道问题是什么就试图解决这个问题，显然是盲目的，只会白 白浪费时间和金钱，最终得出的结果很可能是毫无意义的。尽管确切 地定义问题的必要性是十分明显的，但是在实践中它却可能是最容易 被忽视的一个步骤。
17
货币的时间价值
设：当前金额为P，年利率为i，n年后的金额为F，
则
F P(1 i)n
P F /(1 i)n
计算时，累计经济效益应折合成当前金额
例如，一个基于计算机的系统使用后，每年产生的 经济效益为10万，如果年利率为5%，那么，五年内 该系统的累计经济效益是43．2948万，而不是50万。
一个基于计算机的系统可以有多个可行的实现方案，每个 方案对成本、时间、人员、技术、设备都有不同的要求， 不同方案开发出来的系统在功能、性能方面也会有所不同。 因此要在多个可行的实现方案中作出选择。
方案评估的依据是待开发系统的功能、性能、成本、开发 时间、采用的技术、设备、风险以及对开发人员的要求等。
(投资20万元,每年节省9.6万元,五年可节省48万元)
22
投资回收期:引入CAD系统两年后可以节省 17.85万元,比最初的投资少2.15万元.第三 年可以节省8.29万元,则2.15/8.29=0.259. 所以投资回收期是2.259年.
纯收入:引入CAD系统后,5年内工程的纯收 入预计是41.563-20=21.563万元.
它有明显的社会效益） 当纯收入等于零时，通常也不值得投资
显然，纯收入越大越好。
20
计算机辅助设计CAD系统 分析员对现行系统(人工设计)和待开发系统(CAD)
定义可度量的特性:CAD系统产生的缩减比r为1/4; 平均绘图时间t为4小时;每绘图一小时的成本c为 20元;每年绘图的数量n为8000幅;CAD系统中已完 成的绘图百分比p为60%.利用这些已知数据,估算 每年节省费用的值: r*t*n*c*p=96000元/年
通过问题定义阶段的工作，系统分析员应该提出关于问题性质、工程 目标和规模的书面报告。通过对系统的实际用户和使用部门负责人的 访问调查，分析员扼要地写出他对问题的理解，并在用户和使用部门 负责人的会议上认真讨论这份书面报告，澄清含糊不清的地方，改正 理解不正确的地方，最后得出一份双方都满意的文档。
硬件—指提供计算能力的电子设备、支持数据流 的互连设备（如网络交换器、电信设备）和提供 外部世界功能的电子机械设备（如传感器、马达 等）
人员—指硬件和软件的用户和操作者
3
数据库 —指通过软件访问并持久存储的 大型的有组织的信息集合。
文档 —指描绘系统的使用和/或操作的 描述性信息（如模型、规格说明、硬复 制手册、联机帮助文件、Web站点）。
25
技术可行性分析
技术可行性主要根据系统的功能、 性能、约束条件等，分析在现有资 源和技术条件下系统能否实现。
技术可行性分析通常包括风险分析、 资源分析和技术分析。
26
• 风险分析：分析在给定的约束条件下设计 和实现系统的风险。
采用不成熟的技术可能造成技术风险 人员流动可能给项目带来风险 成本和人员估算不合理造成的预算风险
10
成本估算及进度安排 对将开发的基于计算机的系统进行成本估算，并 作出进度安排。
可行性分析 从经济、技术、法律等方面分析所给出的解决方 案是否可行，通常只有当解决方案可行并有一定 的经济效益和/或社会效益时才开始真正的基于计 算机的系统的开发。
生成系统规格说明 返回
11
可行性分析
23
练习： 假设开发某个计算机应用系统的投资额为
3000元,该计算机应用系统投入使用后,每 年可以节省一千元,5年内可以节约5000元. 计算该系统预计金额的现在价值,该系统的 纯收入,投资回收期.(假定年利率为12%).
24
年 节省
利率 现在价值
1
1000 1.12 892.86
2
1000 1.25 800.00
3
1000 1.40 714.29
4
1000 1.57 636.94
5
1000 1.76 568.18
纯收入:3612.27-3000=612.27元
投资回收期:
3+(3000-2407.15)/636.94=3.93年
累计 892.86 1692.86 2407.15 3044.09 3612.27
风险分析的目的是找出风险，评价风险的 大小，并有效地控制和缓解风险
27
• 资源分析：论证是否具备系统开发所需的 各类人员、软件、硬件等资源和相应的工 作环境。 例如，有一支开发过类似项目的开发和管 理的团队，或者开发人员比较熟悉系统所 处的领域，并有足够的人员保证，所需的 硬件和支撑软件能通过合法的手段获取， 那么从技术角度看，可以认为具备设计和 实现系统的条件。
16
效益
经济效益包括使用基于计算机的系统后可增加的收入 和可节省的运行费用（如操作人员数、工作时间、消 耗的物资等）。在进行成本效益分析时通常只统计五 年内的经济效益。
社会效益指使用基于计算机的系统后对社会产生的影 响（如提高了办事效益，使用户满意等），通常社会 效益只能定性地估计。
经济效益通常可用货币的时间价值、投资回收期 和纯收入来度量。
28
• 技术分析：分析当前的科学技术是否支 持系统开发的各项活动。
在技术分析过程中，分析员收集系统的 性能、可靠性、可维护性和生产率方面 的信息，分析实现系统功能、性能所需 的技术、方法、算法或过程，从技术角 度分析可能存在的风险，以及这些技术 问题对成本的影响。
技术可行性分析时通常需进行系统建模， 必要时可建造原型和进行系统模拟
数据模型：描述基于计算机的系统使用了哪些数据
库管理系统，如果使用多个数据库管理系统，还应
描述它们之间的数据转换方式，必要时可给出主要
的数据结构。
9
系统模型通常可用图形描述，并加以相应的 文字说明。
必要时，在系统建模后可构造原型，进行系 统模拟，以分析所建的模型能否满足整个 基于计算机的系统的要求。
14
可行性研究的步骤
复查系统规模和目标 研究目前正在使用的系统 导出新系统的高层逻辑模型 更新定义问题 导出和评价供选择的解法 推荐行动方针 草拟开发计划 书写文档提交审查
15
经济可行性分析
经济可行性主要进行成本效益分析，从经济角度，确定系 统是否值得开发。
基于计算机的系统的成本主要包括： 购置硬件、软件（如数据库管理系统、第三方开发的 构件等）和设备（如传感器等）的费用 系统的开发费用 系统安装、运行和维护费用 人员培训费用
规程（procedures） —指定义每个系统 元素的特定使用或系统所处的过程性语 境的步骤。
法律可行性分析
研究系统开发过程中可能涉及到的合同、 侵权、责任以及各种与法律相抵触的问题。
1990年我国颁布了《中华人民共和国著作 权法》，其中将计算机软件作为著作权法 的保护对象。1991年国务院颁布了《计算 机软件保护条例》。这两个法律文件是法 律可行性分析的主要依据。
30
方案的选择和折衷
硬件系统模型：描述基于计算机系统中的硬件（包 括计算机、受系统控制的其它硬件设备等）配置、 通信协议、拓扑结构、以及确保基于计算机系统的 安全性、可靠性、性能等要求的措施。
软件系统模型：描述各软件子系统的功能、性能等 要求，它们在硬件系统中的部署情况，以及软件子 系统之 Nhomakorabea的交互。
人机接口模型：描述人如何与基于计算机的系统进 行交互，包括用户环境、用户的活动、人机交互的 语法和语义等。
计算机系统工程是一个问题求解的活 动，其目的是分析基于计算机的系统 的功能、性能等要求，并把它们分配 到基于计算机系统的各个系统元素中， 确定它们的约束条件和接口。
返回
7
系统工程的任务
识别用户的要求 标识系统的功能和性能范围，确定系统的 功能、性能、约束和接口。
8
系统建模和模拟
通常可考虑建立如下模型：
21
年份 将来的值 (1+i)n 现在值 累计现在的值
1
9.6 1.05
9.1429 9.1429
2
9.6 1.1025 8.7075 17.8504
3
9.6 1.1576 8.2928 26.1432
4
9.6 1.2155 7.8979 34.0411
5
9.6 1.2763 7.5219 41.5630
问题定义阶段是软件生命周期中最简短的阶段，一般只需要一天甚至 更少的时间。
13
可行性研究的任务
可行性研究的目的就是用最小的代价在尽 可能短的时间内确定问题是否能够解决。 可行性研究的目的是确定问题是否值得去 解。它实质上是一次大大压缩简化了的系 统分析和设计的过程，也就是在较高层次 上以较抽象的方式进行的系统分析和设计 的过程。
始进行 因为某种原因（如，技术不成熟、经济上
不合算等）不能进行。 返回
32
第2章 系统工程
基于计算机的系统 系统工程的任务 可行性分析
1
基于计算机的系统
所谓基于计算机的系统是指：通过处理信 息来完成某些预定义目标而组织在一起的 元素的集合或排列。
组成基于计算机系统的元素主要有：软件、 硬件、人员、数据库、文档和规程
2
系统元素
软件—指计算机程序、数据结构和相关的工作产 品，以实现所需要的逻辑方法、规程或控制
开发一个基于计算机的系统通常都受到 资源（人力、财力、设备等）和时间 上的限制，可行性分析主要从经济、 技术、法律等方面分析所给出的解决 方案是否可行，能否在规定的资源和 时间的约束下完成。
12
问题定义
如果不知道问题是什么就试图解决这个问题，显然是盲目的，只会白 白浪费时间和金钱，最终得出的结果很可能是毫无意义的。尽管确切 地定义问题的必要性是十分明显的，但是在实践中它却可能是最容易 被忽视的一个步骤。
17
货币的时间价值
设：当前金额为P，年利率为i，n年后的金额为F，
则
F P(1 i)n
P F /(1 i)n
计算时，累计经济效益应折合成当前金额
例如，一个基于计算机的系统使用后，每年产生的 经济效益为10万，如果年利率为5%，那么，五年内 该系统的累计经济效益是43．2948万，而不是50万。
一个基于计算机的系统可以有多个可行的实现方案，每个 方案对成本、时间、人员、技术、设备都有不同的要求， 不同方案开发出来的系统在功能、性能方面也会有所不同。 因此要在多个可行的实现方案中作出选择。
方案评估的依据是待开发系统的功能、性能、成本、开发 时间、采用的技术、设备、风险以及对开发人员的要求等。
(投资20万元,每年节省9.6万元,五年可节省48万元)
22
投资回收期:引入CAD系统两年后可以节省 17.85万元,比最初的投资少2.15万元.第三 年可以节省8.29万元,则2.15/8.29=0.259. 所以投资回收期是2.259年.
纯收入:引入CAD系统后,5年内工程的纯收 入预计是41.563-20=21.563万元.
它有明显的社会效益） 当纯收入等于零时，通常也不值得投资
显然，纯收入越大越好。
20
计算机辅助设计CAD系统 分析员对现行系统(人工设计)和待开发系统(CAD)
定义可度量的特性:CAD系统产生的缩减比r为1/4; 平均绘图时间t为4小时;每绘图一小时的成本c为 20元;每年绘图的数量n为8000幅;CAD系统中已完 成的绘图百分比p为60%.利用这些已知数据,估算 每年节省费用的值: r*t*n*c*p=96000元/年
通过问题定义阶段的工作，系统分析员应该提出关于问题性质、工程 目标和规模的书面报告。通过对系统的实际用户和使用部门负责人的 访问调查，分析员扼要地写出他对问题的理解，并在用户和使用部门 负责人的会议上认真讨论这份书面报告，澄清含糊不清的地方，改正 理解不正确的地方，最后得出一份双方都满意的文档。
硬件—指提供计算能力的电子设备、支持数据流 的互连设备（如网络交换器、电信设备）和提供 外部世界功能的电子机械设备（如传感器、马达 等）
人员—指硬件和软件的用户和操作者
3
数据库 —指通过软件访问并持久存储的 大型的有组织的信息集合。
文档 —指描绘系统的使用和/或操作的 描述性信息（如模型、规格说明、硬复 制手册、联机帮助文件、Web站点）。
25
技术可行性分析
技术可行性主要根据系统的功能、 性能、约束条件等，分析在现有资 源和技术条件下系统能否实现。
技术可行性分析通常包括风险分析、 资源分析和技术分析。
26
• 风险分析：分析在给定的约束条件下设计 和实现系统的风险。
采用不成熟的技术可能造成技术风险 人员流动可能给项目带来风险 成本和人员估算不合理造成的预算风险
10
成本估算及进度安排 对将开发的基于计算机的系统进行成本估算，并 作出进度安排。
可行性分析 从经济、技术、法律等方面分析所给出的解决方 案是否可行，通常只有当解决方案可行并有一定 的经济效益和/或社会效益时才开始真正的基于计 算机的系统的开发。
生成系统规格说明 返回
11
可行性分析
23
练习： 假设开发某个计算机应用系统的投资额为
3000元,该计算机应用系统投入使用后,每 年可以节省一千元,5年内可以节约5000元. 计算该系统预计金额的现在价值,该系统的 纯收入,投资回收期.(假定年利率为12%).
24
年 节省
利率 现在价值
1
1000 1.12 892.86
2
1000 1.25 800.00
3
1000 1.40 714.29
4
1000 1.57 636.94
5
1000 1.76 568.18
纯收入:3612.27-3000=612.27元
投资回收期:
3+(3000-2407.15)/636.94=3.93年
累计 892.86 1692.86 2407.15 3044.09 3612.27
风险分析的目的是找出风险，评价风险的 大小，并有效地控制和缓解风险
27
• 资源分析：论证是否具备系统开发所需的 各类人员、软件、硬件等资源和相应的工 作环境。 例如，有一支开发过类似项目的开发和管 理的团队，或者开发人员比较熟悉系统所 处的领域，并有足够的人员保证，所需的 硬件和支撑软件能通过合法的手段获取， 那么从技术角度看，可以认为具备设计和 实现系统的条件。
16
效益
经济效益包括使用基于计算机的系统后可增加的收入 和可节省的运行费用（如操作人员数、工作时间、消 耗的物资等）。在进行成本效益分析时通常只统计五 年内的经济效益。
社会效益指使用基于计算机的系统后对社会产生的影 响（如提高了办事效益，使用户满意等），通常社会 效益只能定性地估计。
经济效益通常可用货币的时间价值、投资回收期 和纯收入来度量。
28
• 技术分析：分析当前的科学技术是否支 持系统开发的各项活动。
在技术分析过程中，分析员收集系统的 性能、可靠性、可维护性和生产率方面 的信息，分析实现系统功能、性能所需 的技术、方法、算法或过程，从技术角 度分析可能存在的风险，以及这些技术 问题对成本的影响。
技术可行性分析时通常需进行系统建模， 必要时可建造原型和进行系统模拟
数据模型：描述基于计算机的系统使用了哪些数据
库管理系统，如果使用多个数据库管理系统，还应
描述它们之间的数据转换方式，必要时可给出主要
的数据结构。
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系统模型通常可用图形描述，并加以相应的 文字说明。
必要时，在系统建模后可构造原型，进行系 统模拟，以分析所建的模型能否满足整个 基于计算机的系统的要求。
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可行性研究的步骤
复查系统规模和目标 研究目前正在使用的系统 导出新系统的高层逻辑模型 更新定义问题 导出和评价供选择的解法 推荐行动方针 草拟开发计划 书写文档提交审查
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经济可行性分析
经济可行性主要进行成本效益分析，从经济角度，确定系 统是否值得开发。
基于计算机的系统的成本主要包括： 购置硬件、软件（如数据库管理系统、第三方开发的 构件等）和设备（如传感器等）的费用 系统的开发费用 系统安装、运行和维护费用 人员培训费用
规程（procedures） —指定义每个系统 元素的特定使用或系统所处的过程性语 境的步骤。