第二讲系统工程方法论
系统工程方法论
不足
不适合解决突发事件，不能希望其立竿见影 缺乏明确的组织变革理论，只能通过参与者之间的沟 通来激发变革 在不平等权利的利益集团之间存在着基本冲突的情况 下，没有实质结果； 没有提及行为措施的合理性与合法性的关系，人们往 往忽视问题的合理解决方法与当权者利益之间的冲突
4软系统方法论和硬系统方法论的比较
系统工程与传统方法的区别
传统方法： 问题的目标是单一的/专业知识/单阶段 系统工程： 目标是多维的 专业方面：运用各种专业知识综合考虑 时间：多个阶段 逻程—辑—方逻面辑：顺每序个阶段中处理问题的特殊思维过
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2015/10/18
二、霍尔三维结构（霍尔方法论）
霍尔三维结构
美国学者霍尔（A D ） 年提出 HALL 1969
逻辑维（L）
①时间维
系统工程的工作阶段或进程 a)规划阶段：按照设计要求提出系统目标，制定规划和政策 b)设计阶段：完成的任务是提出具体的方案，进行系统的初
步设计。 c)分析阶段：对所设计的方案进行分析、比较。 （以上三阶段构成系统的开发阶段）
d) 运筹或生产阶段：方案的综合选优，确定 最优实施方案。 e) 实施阶段：系统的设计、安装及调试等。 f) 运行阶段：按照系统预定的用途工作。 g)更新阶段：按系统要求实施，取消旧系统， 代之以新系统，对系统改进。
② 逻辑维
每个阶段的逻辑顺序和工作步骤 a) 明确问题：了解问题所处的环境，收集有关的数据和资料（历史、 现状、发展趋势），人财物的提供；主要目的是弄清问题。 钢铁基地的建设地点:明确钢铁实践中的问题（联合企业 与能源 水源、 交通、电力等都有关联） b)系统设计（目标选择）：确定所要解决问题的目标和相应的评价指标 体系\评价准则。 合理确定评价准则很重要。
系统工程的方法论
系统工程的方法论
系统工程的方法论是一种系统化的方法，旨在设计和管理复杂系统的开发和维护。
它从系统的整体性和部分之间的相互作用出发，采用系统化的思维方式和科学的分析方法，通过对系统进行分析、设计、实施和评估等一系列过程，以达到优化系统性能、提高系统效率的目的。
系统工程的方法论包括以下几个方面：系统分析方法、系统设计方法、系统实施方法、系统评估方法等。
其中，系统分析方法是系统工程的核心，其目的是收集、整理和分析系统的各种信息，从而确定系统的需求和问题，为后续的设计、实施和评估提供依据。
系统设计方法是在系统分析的基础上，通过对系统的结构和功能进行设计，构建出满足用户需求、性能优良、可靠稳定的系统。
系统实施方法是将系统设计方案转化为实际的系统，并进行测试和部署的过程。
系统评估方法是对系统的性能、可靠性、安全性等方面进行评估，以保证系统的质量和可靠性。
系统工程的方法论在各个领域都有广泛的应用，如军事、医疗、航空、交通、通信等领域。
通过系统工程的方法论，可以更好的理解和控制系统的复杂性，提高系统的性能和效率，为人类社会的发展和进步作出更大的贡献。
- 1 -。
系统工程的方法论
系统工程的方法论
系统工程是一种应用科学，它致力于设计、构建、操作和维护复杂系统。
系统工程的方法论包括以下方面：
1. 系统思维：系统工程师需要具备整体思维能力，即能够将系统看作一个整体，理解各个部分之间的相互作用和影响。
2. 系统分析：系统工程师需要使用系统分析方法，对系统的需求、功能、性能、成本等进行分析，以确定系统设计方案。
3. 系统设计：系统工程师需要使用系统设计方法，将系统需求翻译成可实现的设计，结合技术、成本、时间等因素，确定系统的最终设计方案。
4. 系统集成：系统工程师需要使用系统集成方法，将不同的系统组成部分进行集成，确保它们能够协同工作，实现系统整体功能。
5. 系统验证：系统工程师需要使用系统验证方法，对系统进行测试、评估和验证，确保系统满足需求和规格，符合性能和质量要求。
6. 系统维护：系统工程师需要使用系统维护方法，对系统进行维护和升级，确保系统持续稳定运行，并能够适应不断变化的需求。
总之，系统工程的方法论是一套系统的、科学的、规范的工程方法，可以帮助系统工程师有效地解决系统设计、构建、运行和维护中的各种问题。
- 1 -。
系统工程 第2章 系统工程的基本方法和方法论
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Hale Waihona Puke 2.1.3 兰德方法论——系统分析方法论1/5
美国兰德公司（RAND Corporation）自1948年成立以后 ，主要为战后美国空军的发展战 略提供咨询服务。后来逐渐扩大 了工作范围，在长期经验积累的 基础上，创立了系统分析方法论 ，在人口、自动化技术、新式 武器系统等问题分析方面得到了很好的应用。到了1972年，在 美国、前苏联等12个国家的科学家倡导下，在奥地利拉克森堡 成立了“国际应用系统分析研究所（IIASA，International Institute for Applied Systems Analysis）”，其应用范围也随 之扩展到社会、经济、科技、生态、环境等领域。
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钱学森
2.2.1 综合集成方法论2/2
这套方法是钱老在研究复杂 巨系统的问题时提出的。 该方法从整体的角度研究解 决问题的方法，采用人机结 合、以人为主的思维方法和 研究方式，对各个层次、不 同领域的信息和知识进行综 合集成，通过将专家经验、 统计数据和信息资料、计算 机技术三者的有机结合，来 完成从对整体的定性认识到 定量认识转变，构成一个以 人为主的高度智能的人机结 合系统，并发挥这个系统的 整体优势，去解决更多的复 杂决策问题。
8
2.1.1 霍尔方法论——硬系统方法论6/6 （3）知识维（Professions）
表明完成各个阶段和各个步骤所需的各种专业知识、技 能和技术。例如：艺术、社会科学、管理学。 一般只使用时间维和逻辑维，构成两维活动矩阵
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2.1.2 切克兰德方法论——软系统方法论1/4
英国学者P·切克兰德(Peter Checkland)在大量实践 的基础上提出了所谓“软”系统方法论 1930年，切克兰德生于英国伯明翰， 1954年从牛津大学圣约翰学院获得化学 硕士学位，并在化工领域工作了15年， 于在60年代末加入了兰开斯特大学的系 统工程系，后担任了系统科学教授。著 有《系统论的思想与实践》等著作，他 是软系统方法论的创始人。
系统工程方法论
系统工程方法论系统工程是一种综合性的工程方法论，它旨在通过系统化的方法来解决复杂系统的设计、开发、运行和维护等问题。
在当今快速发展的科技领域，系统工程方法论的重要性日益凸显。
本文将从系统工程的概念、原则和应用等方面进行探讨，以期为相关领域的研究和实践提供一些参考和借鉴。
首先，系统工程的概念是指通过对整体系统的全面分析、设计、管理和优化，来实现系统的高效运行和良好性能。
系统工程强调系统的整体性和综合性，注重系统各个部分之间的相互作用和影响。
其核心思想是将系统看作一个整体，而不是简单地将其视为各个独立的部分的集合。
在系统工程的实践中，需要综合考虑技术、经济、社会、环境等多方面因素，以实现系统的最优化。
其次，系统工程的方法论包括系统分析、系统设计、系统集成、系统验证和系统评估等环节。
系统分析阶段主要是对系统需求和约束进行分析和定义，以确保对系统整体性能的充分理解。
系统设计阶段则是根据系统需求，进行系统结构和功能的设计，以满足用户的需求和期望。
系统集成阶段是将各个子系统和组件有机地结合在一起，形成一个完整的系统。
系统验证阶段是对系统进行全面测试和验证，以确保系统的正确性和可靠性。
系统评估阶段则是对系统进行全面评估和分析，以确定系统的性能和效果。
此外，系统工程的原则包括系统思维、综合性、系统优化、系统动态性和系统开放性等。
系统思维是系统工程的核心思想，要求从整体上看待系统，注重系统各部分之间的相互作用和影响。
综合性要求系统工程应该综合考虑技术、经济、社会、环境等多方面因素，以实现系统的最优化。
系统优化要求系统工程应该通过全面分析和设计，以实现系统的高效运行和良好性能。
系统动态性要求系统工程应该能够适应环境的变化和系统的演化，以保持系统的稳定性和可靠性。
系统开放性要求系统工程应该具有良好的可扩展性和可维护性，以适应未来的发展和变化。
最后，系统工程方法论的应用范围涵盖了航空航天、电子信息、交通运输、能源环保、医疗健康等多个领域。
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
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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，
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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。
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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。
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（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。
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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。
系统工程方法论
系统工程方法论系统工程方法论是一种系统化的、综合性的工程方法，旨在解决复杂系统的设计、开发和管理问题。
它涵盖了系统工程的各个阶段，从需求分析到系统测试，再到系统维护和更新。
系统工程方法论强调整体性、系统性和协同性，通过系统思维和工程方法，有效地解决了复杂系统工程中的种种挑战。
首先，系统工程方法论注重系统思维。
在系统工程中，系统思维是一种综合性的思考方式，强调整体性和相互关联性。
系统工程方法论要求工程师不仅仅关注系统的各个部分，更要关注它们之间的相互作用和影响。
通过系统思维，工程师能够更好地把握整个系统的特性和需求，从而设计出更加合理和有效的解决方案。
其次，系统工程方法论强调工程方法。
在系统工程中，各种工程方法被应用于系统的不同阶段，包括需求分析、系统设计、系统集成、系统测试等。
这些工程方法不仅包括技术手段，还包括管理手段，如项目管理、风险管理等。
系统工程方法论通过科学的、系统化的工程方法，帮助工程师更好地组织和管理复杂系统工程，确保工程的质量和进度。
此外，系统工程方法论注重协同性。
在复杂系统工程中，涉及到多个不同领域的知识和技术，需要多个团队和个体之间的协同合作。
系统工程方法论通过建立有效的沟通和协作机制，促进不同团队和个体之间的协同工作，确保系统工程的整体一致性和协同性。
总的来说，系统工程方法论是一种综合性的工程方法，它强调系统思维、工程方法和协同性，帮助工程师解决复杂系统工程中的各种挑战。
在今后的系统工程实践中，我们应该充分认识到系统工程方法论的重要性，灵活运用其中的理念和方法，不断提升系统工程的质量和效率，推动系统工程领域的发展和进步。
系统工程理论与方法论
二 系统工程（基本工作过程）方法论
1、霍尔的三维结构
1
2、切克兰德方法论
1
3、从定性到定量的综合集成系统方法论 中国科学家钱学森等针对开放复杂巨系统问题，于20世 纪90年该方法论以对社会系统、人体系统、地理系统等 3类复杂巨系统的研究实践为基础，形成一个整体，其 主要特点是 ①根据开放的复杂巨系统的复杂机制和变量众多的特点，把 定性研究与定量研究有机地结合起来，从多方面的定性认识上 升到定量认识；②按照人一机结合的特点，将专家群体（各方 面有关专家）、数据和各种信息与计算机技术有机结合起来； ③由于系统的复杂性，把科学理论与经验知识结合起来，把人 对客观事物星星点点的知识综合集中起来，力求问题的有效解 决；④根据系统思想，把多种学科结合起来进行研究； ⑤根据复杂巨系统的层次结构，把宏观研究与微观研究统一起 来；⑥强调对知识工程及数据挖掘技术等的应用。该方法论在 社会经济系统工程等领域已得到了成功应用。
协同学
3协同学与耗散结构小结 (1)耗散结构要求系统开放，远离平衡态，有物质、能 量交换，以及内部的非线性机制。而协同学把研究从 远离平衡态的开放系统扩展到近平衡态和平衡态系统。 （2）协同学：子系统之间的协作力（可正、可负、可为 零）决定系统的未来走向。协作力大于零，系统走向 高级稳态；协作力小于零，系统走向混乱。 （3)耗散结构惯性原理：一旦形成耗散结构就有一定抗 干扰能力。 (4)耗散结构吞并溶合原理：外来小系统与大的耗散结 构相遇并相互作用时，小系统不能足以破坏大系统时， 则被后者吞并且溶合，并不影响后者的基础结构。
控制论
研究动态系统在变的环境条件下，如何保持平衡状态 或稳定状态的科学。
1控制论的产生
维纳（Norbert Wiener）于1948年出版了《控制论》一书，他对 控制论（Cybernetics）的定义是：“关于动物和机器中控制 和通信的科学。”
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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
三 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，
维 再加上具体的管理对象，组成了一个有机整体。
结 构
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，尤其是探索性强、 技术复杂、投资大、周期长的“大科学”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。
12
第一节 系统工程方法论
霍
案例分析——两点之间交通运输方式的选择
尔
三
上海交通大学系统工程研究生承接了交通部门关于
维 “两点之间的交通运输方式的选择”的研究课题，研究人员
结 构
按照霍尔系统工程方法，从霍尔三维结构角度去思考如何开
展研究工作。
13
第一节 系统工程方法论
霍
尔 时间维
三 维
道路建设问题首要是道路建设规划研究，而后是道路规划、
构 合运输方式，并对每一个方案进行必要的说明。
(4)模型化。根据系统指标设计所提出的指标和衡量标准，调查 每种单一运输方式的数据资料，对每一个方案的各个属性进行 测度、比较、分析方案每一条指标的优劣。为了比较不同方案 差异，建立组合运输方式的评价模型，所建立的模型应较好地 反映组合方案的综合价值或效用，并计算、比较不同运输方式 的综合价值。
17
第一节 系统工程方法论
逻辑维
霍 尔 三 维 结
(5)系统优化。根据系统方案对系统目标满足的程度和不同运输方 式的综合效用，同时考虑不同运输方案实施的难易程度，以及地 区经济状况、决策者偏好、所需投资满足程度等，对每一个备选 方案进行综合排序，从中选出最优方案、次优方案、满意方案。
构 研究人员根据上述研究内容，撰写研究报告，为交通部门提出可供选择
6
第一节 系统工程方法论
霍尔系统工程方法的时间维表示任何系统工
霍 尔 三 维
程活动最先从规划开始，从系统规划开始到 系统更新共分为七个阶段，任何研究工作都 在其中的某一阶段，且每一阶段有对应的研 究任务。
结
根据总体方针和发展战略制定规划。
构
根据规划提出具体计划方案。
实现系统的研制方案，分析、制定出较为详细而具体 的生产计划。 运筹各类资源及生产系统所需要的全部“零部件”，并提 出详细而具体的实施和“安装”计划。
提出未来的安装计划；
安置库区移民。
第五、六、七阶段：安装、运行、更新。
21
第一节 系统工程方法论
以“霍尔三维结构”理论，构建
霍
奥运会服务质量管理体系结构
尔 三 维
第一维：服务过程维，包括服务策划、服务准备和服务提供三大 服务过程；
结
第二维：质量管理维，包括管理职责、资源管理、产品（服务）
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(T)、逻辑维(L)和 知识维(K)。
5
第一节 系统工程方法论
知识维（科学技术）
……
霍
知识维：指在完成上述各
运筹学
尔
阶段和各步骤所需要的各
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第一节 系统工程方法论
霍 尔
第四阶段
三峡工程（HALL：时间维）
三
根据系统研制阶段所提出的方案和生产计划，生产出系统的零部
维
件和所有的设备和装置；
结 构
提出系统的安装计划。完成大坝以及全部水工结构的建筑，船闸、 厂房的建设，水轮发电机组、输变电设备、中央控制台、配电室以
及其他各种机电设备的制造；
把系统“安装”好，制定出具体的运行计划。
系统投入运行，为预期用途服务。
改进或取消旧系统，建立新系统。
7
第一节 系统工程方法论
霍尔系统工程方法的逻辑维是指系统工程每
霍
阶段工作所应遵从的逻辑顺序和工作步骤。
尔
三
维
结
构
明确所要解决 的问题及其确 切要求，全面 收集和了解有 关问题历史、 现状和发展趋 势的资料。
确定目标及 设计能
各目标分量， 完成预
拟定评价标 定任务
准，建立评 的系统
价指标体系， 结构，
设计评价算 拟定方
法。
案。
针对系 统的具 体结构 和方案 类型建 立分析 模型。
在评价目标 决策 体系的基础 者做 上生成并选 出裁 择最优、次 决， 优、合理或 选定 满意的方案。 行动
方案。
修改、完 善以上6 个步骤， 制定具体 执行计划 和下一步 工作计划。
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第一节 系统工程方法论
逻辑维
霍 尔 三 维
(3)形成系统方案(系统综合)。根据两点之间的近期、中期和远 期运输需求量，以及不同运输方式(如高速公路、一级公路、二 级公路、单轨铁路、双轨铁路、高速铁路等)所能提供的运输量 和网络的接口，利用枚举方法，可构造出满足不同时期运输需
结 求量的组合运输方式，即系统方案。剔除一些有明显缺陷的组
结 不同运输方式的优缺点；了解广大人民喜欢的运输方式和决策
构 者的偏好，了解他们对两点之间运输方式选择的看法。明确适
度超前、安全、经济是不同运输方式选择的前提条件。
(2)系统设计。研究人员要从人民对交通运输的期望入手，构造 一套衡量标准，如希望所提出的交通运输方式有较好的安全性、 经济性、准时性、舒适性，同时与地区交通运输网络有较好的 接口，所提出的指标对于所有的运输方式具有可比性，且各指 标可测量以便与指标标准进行比较。
结
道路建设、道路维护和更新，而确定两点之间采用什么运输
构
方式是规划研究的重要课题，也就是说两点之间交通方式选
择是道路建设工程的首要问题，它将影响以后所有的环节。
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第一节 系统工程方法论
知识维
霍 尔
参加“两点之间运输方式的选择”问题研究的人员，首先应 具有方案比较、评价、选择等方面的技术能力，同时需要了解
构
实现和测量分析与改进四大管理过程；
第三维：服务体系维，包括服务体系12个子体系。
奥运会服务质量管理体系呈三维矩阵结构模式。在此三维结构中， 服务过程维是各个服务子体系的主体运行过程，每一个服务子体 系应围绕主体过程的各个阶段实施过程方法模式，按照ISO9000标 准的质量管理体系要求，建立奥运会质量管理体系。
的一组方案和相应的资料。下面步骤由交通部门自行完成。
(6)系统决策。决策者可根据自身的实际情况和对地区经济短期与 长期发展等的看法，运用系统决策方法，确定某一运输方式作为 两点之间的满意方案，将满意方案作为道路规划研究的成果。
(7)系统实施。将道路规划提交有关部门审查、备案，为道路计划 工作提供指导，并完善上述步骤。
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，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。
9
第一节 系统工程方法论
构
50年代初期以林一山为首的长江流域规划办公室
第二阶段：
解决四个方面问题：目标进行分解和量化；协调目标，提出实现
目标的具体的方案；为实现方案在技术上、经济和社会方面、环境
方面的保障；根据具体方案，对工程成本费用和效益提出更加详细
的计算。
总目标：发电、防洪、供水、航运
正常蓄水位：230米、235米；坝址设在南津关
系统工程方法论是解决系统 工程问题的方法框。
3
前言
系统工程方法论的主要代表
以霍尔为代表的硬系统工程方法论(霍尔三维结构) 以切克兰德为代表的软系统工程方法论(切克兰德方法论) 综合集成方法论 物理-事理-人理系统方法论
4
第一节 系统工程方法论
霍尔三维结构
1969年由美国学者A.D.Hall等人在大量工程实践的基础上提出的。 20世纪60~70年代具有代表性的SE方法论。 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
8
第一节 系统工程方法论
霍尔系统工程方法的知识维的内容表征从事
霍
系统工程工作所需要的知识，也可以反映系
尔
统工程的专门应用领域。
三
一般来讲，进行某项系统工程研究，研究工
维
作者应具备法律、经济、管理科学、社会科
结
学、环境科学、信息技术和相应的工程技术，
构
பைடு நூலகம்
才能有效地进行系统工程的研究，解决相应
的问题。
•方法指以系统思想为指导，为提高和 改善解决问题过程的效率和有效性而发 展出来的一套原则和步骤。 •方法论指在更高的层次对如何分析和 用好各类方法的专门研究，即是关于研 究事物所遵循的途径和线路。 •方法不只一种，可能有多种方法，如 果方法论不对，具体方法再好，也解决 不了问题。
方法论就是解决问题的辩证程序 的总体。通过这样的程序把问题 和可用的技术联系起来，求得问 题的解决。其意义是设定问题的 环境，即解决问题的概念、目标、 结构关系和过程、途径、方法选 择依据等，也称为方法框。
22
第一节 系统工程方法论
霍 尔 三 维 结 构
23
第一节 系统工程方法论
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，因而完全按照解决工程技术问题来处理会有许多 困难。