系统工程第3讲系统分析原理与创新思维
《系统工程》课程教学大纲
《系统工程》课程教学大纲课程名称：系统工程课程代码：英文名称：Systems Engineering课程性质：专业选修课学分/学时：2学分/36学时开课学期：第6学期适用专业：机电学院各专业先修课程：高等数学、运筹学、计算机基础、管理学等后续课程：各专业课程开课单位：机电工程学院课程负责人：尤凤翔大纲执笔人：尤凤翔大纲审核人：杨红兵一、课程性质和教学目标：课程性质：系统工程是以实际应用作为目的和特点的一门学科。
它以各类系统为研究对象，为各类系统提供分析、评价、优化及总体运筹的方法和手段,是一门跨越各专业领域从横向方面把它们组织起来的边缘性科学。
它为人们提供了思想方法论和工作方法论。
《系统工程》主要目的在于通过介绍一系列实用的系统工程方法，使学生理解系统工程解决复杂大系统的理论及方法。
主要任务在于使学生具备系统的观点，自觉利用系统的观点与思路解决现实问题的能力。
本课程的教学任务，就是结合行业特点及生产管理实际，使学生树立系统观念，熟练掌握有关系统分析方法、建模、评价及决策方法，为今后解决复杂的系统工程问题奠定坚实的基础。
教学目标：通过本课程的教学，使学员掌握系统工程方法论，用系统的观点分析问题，并且掌握系统工程分析解决问题的基本概念、基本原理和基本方法，初步具有运用系统建模、系统分析、系统预测、系统评价、系统决策与系统网络计划等系统工程方法分析解决实际问题的能力。
本课程的具体教学目标如下：1.理解和掌握系统、系统工程、系统分析等重要的基本概念及其子概念；2.重点掌握系统分析的基本原理，正确理解管理系统工程方法论；3.掌握系统工程常用模型和技术的功能、原理、使用条件及初步应用；4.掌握系统评价与决策的原理和典型方法；5.具有初步运用系统工程思想和方法分析本学科（专业）领域某些实际问题的能力。
6.掌握战略研究与管理思想和方法，了解现代系统工程应用实例，并能初步运用系统工程的常用模型方法，对某些工程和管理系统问题进行分析。
系统工程的思想与方案
系统工程的思想与方案概述系统工程是一种以系统思维为基础的工程方法，旨在解决复杂问题并满足特定需求的综合性学科。
本文将介绍系统工程的基本思想和常用的解决方案，并探讨其在现代工程实践中的应用。
系统工程的思想系统工程的核心思想是将系统视为一个整体，而不仅仅关注其各个部分的功能。
它强调系统的整体效能，而不是单独优化各个子系统的性能。
系统工程的思想包含以下几个关键要素：1.系统观：系统工程从整体的角度考虑问题，关注系统的结构、功能和性能等方面。
它通过综合各个子系统来实现整体目标，并考虑各个组成部分之间的相互作用和影响。
2.综合性：系统工程是一门综合性学科，它涉及多个领域的知识和技术。
在系统工程中，需要综合不同学科的理论和方法，以找到最佳解决方案。
3.系统思维：系统工程倡导一种综合和综合的思维方式，能够看到问题的整体，理解各个部分之间的相互关系。
系统思维强调整体性和相互依赖性，有助于发现和解决问题。
系统工程的方案在实际应用中，系统工程通过一系列方法和技术来解决复杂问题。
下面介绍几种常见的系统工程方案：系统需求分析系统需求分析是系统工程中至关重要的一步。
它的目标是明确系统的需求和期望，为后续的设计和开发提供准确的依据。
在需求分析阶段，可以采用以下方法：•需求收集：通过与用户和利益相关者的沟通，了解他们的期望和需求。
可以采用面谈、问卷调查等方式进行需求收集。
•需求分析：对收集到的需求进行分类和整理，明确系统的功能和性能要求。
•需求验证：通过模拟和验证，确保需求的准确性和可行性。
系统设计与建模系统设计是将需求转化为可行的解决方案的过程。
在系统设计阶段，可以采用以下方法：•系统结构设计：确定系统的总体结构和各个组成部分之间的关系。
•数据建模：使用统一建模语言（UML）等工具，将系统的组成部分和数据流程进行建模。
•系统算法设计：设计系统的核心算法和业务逻辑。
系统开发与测试系统开发是指根据设计方案实现实际的系统。
在系统开发和测试阶段，可以采用以下方法：•编程开发：根据设计要求，使用合适的编程语言和开发工具进行系统开发。
系统分析和创新思维
第10讲系统分析和创新思维（下）一、如何使用头脑风暴法头脑风暴法是创新学，叫开机法，最主要的内容就是要充分发挥每一个人右半脑的功能。
大胆的设想，不要被传统的习惯束缚，每个人都可以在头脑中掀起风暴来。
人的脑子是由两个部分组成的：左半脑和右半脑。
左半脑是管分析的、批判的、语言的、逻辑的。
左半脑发达的人，思维很严密，可以当律师，可以当数学家，他的语言功能很好。
右半脑是管感情的、共感的、非语言的、管创造的，右半脑发达的人，创新性强，可以当艺术家，或者当创造发明家。
据医生研究，人的两个脑子的功能和储存量是绝对不一样的，右半脑储存的信息量，是左半脑的10万倍。
左半脑受传统习惯势力的影响，脑袋里装了一脑袋的权威思想和公式，因此思考问题的时候，总是这样去思考，而右半脑就没有这些框框，它是天马行空，独往独来，毫无拘束地来思考，所以现在我们如果用左半脑的传统思维解决不了问题的时候，就要交给右半脑去做，让右半脑工作起来，发动起来。
这时候就可以进行充分的思考。
（一）头脑风暴法的操作过程就某个问题，由组织者宣布：今天我们来讨论某某问题，大家可以就这个问题充分发表自己的意见，做到知无不言，言无不尽。
于是你一言我一语地发表观点，要注意绝对不能批评任何人。
当所有人的发言都讲完了，主持人说我再重复一遍，刚才我一共收集到70条意见。
看看有没有补充，有没有遗漏。
如果没有遗漏，这70条意见，继续筛选，从里面可以找出最棒的、有创造性的东西出来。
（二）头脑风暴法最主要的原则形式禁止批评：对别人的发言内容不批评、不反对。
自由奔放：奔放地构思、自由地发言。
多多益善：新构思越多越好。
结合改善：和别人的新构思结合起来，求得改善，应附和别人的发言。
（三）什么叫创造性所谓创造性是指：向以往从未有人留意过的或从未有人尝试过的事物进行挑战，从而创造开发出新的事物，并取得良好结果的过程。
在发挥创造性时，必须要做到以下几点：摒弃先入为主，一成不变的保守观念把握了解真实的现状，以事实为依据运用头脑风暴法，集纳众人智慧转换思维，从另一个角度考虑行与不行组合嫁接，博采众长地搭建智慧之桥打破常规，不惧失败，挑战新事物{案例} …使孩子变笨的10个蠢招。
系统思维与创新思维
系统思维与创新思维世界上大部分问题都是非常复杂的，需要系统思维去解决。
这是非常必要的，因为系统思维让我们能够全面了解事物，了解事物之间的相互关系，了解事物如何运作。
只有通过这样的方式，才能更好地解决问题。
但是，系统思维并不是万能的。
在某些情况下，创新思维会比系统思维更加有效。
因此，系统思维与创新思维都是非常重要的。
系统思维是一种思考方式，可以帮助我们全面思考事物，并将其分解成更小的部分，以便更好地理解它们之间的相互关系。
这种思考方式广泛应用于各个领域，例如工程、医学和商业等。
这种思维方式可以被看作是一种反应方式，因为它要求我们快速地识别和解决问题。
在这种情况下，运用这种思维方式能够帮助我们更好地了解问题的根源以及如何更好地解决它们。
另一方面，创新思维则不仅涉及到问题的解决，而更多关注的是如何在既有的框架内制造新的东西。
创新思维需要更多的想象力和灵活性，创新思维会让我们看到事物更多的变化和变化的可能性。
创新思维在创造新的商业模式和推动新的科技发展方面非常重要。
它可以使我们发现问题的潜在解决方案，并提供更好地把握创新机遇。
这两种思维方式是非常重要的，因为它们能够为我们提供文化和社会方面不同角度的问题解决实践和方法。
尽管这两种方法不同，但如果将其结合在一起，会有更好的解决方案。
应用这两种方法的组合，可以帮助我们全面理解一个问题，并找到最有效的解决方案。
尝试使用系统思维和创新思维会有很多好处。
首先，它可以帮助我们更好地分析问题。
其次，可以让我们更好地理解复杂的流程，并发掘其中的潜在优势和改进方案。
最后，他们可以帮助我们更好地应对日益复杂的世界变化，因为这些变化需要尽可能多的思维方式。
系统思维和创新思维不仅可以应用于商业和科技领域，而且在教育和探索领域都有着不可替代的作用。
随着日益复杂的世界，我们需要一种更多元化的思考方式来更好地应对未来的挑战。
因此，我们需要在教育和培训中更加注重发展学生这两种思维方式，以便我们的下一代不仅可以解决问题，而且可以创造未来。
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。
系统分析原理与创新思维培训课件ppt
系统分析定：
由实际问题出发，对于需要改进的系统或准备建立的 新系统，在对其目的、环境、结构及功能等分析的基础上，
目的（目标）、标准、目标（指标）的区别
例：道路网密度 = 建成区道路长度/面积 （单位：公 里/百平方公里）。
某市：2009年欲在畅通工程评比中达到二等水平。
问：这个事例中的目标、标准、指标分别是什么
等级 分值
路网密度
一 7~9
90~100
二 6~7
80~90
三 5~6
70~80
四 4~5
60~70
2、目的及目标。
目的是对系统的总要求，目的具有整体性和唯 一性；
目标是系统目的的具体化。目标具有从属性和 多样性。
目标分析是系统分析的基本工作之一，其任务 是确定和分析系统的目的及其目标，分析和确定为 达到系统目标所必须具备的系统功能和技术条件。 目标分析可采用目标树等结构分析的方法，并要注 意对冲突目标的协调和处理。
问题及其环境的 识别与表达
根底 定义
建立概念模型 (目标系统概念化)
比较 寻求改善途径
选择 设计 实施 评估
4
案例 某大学开展创办世界一流大学的研究
学校现状说明（不良结构问题（issues）的 提出 ）：
研究人员要深入学校，对学校办学宗旨、学 科建设、制度建设、组织建设、资源获取与 分配制度、考核制度、所在地环境等进行充 分的调查研究，了解该校目前在上述方面的 情况，着重说明学校在教学和科研方面存在 的优势、劣势、机会和威胁。
系统思考与创新思维结课
02
系统思考的核心概念
反馈循环
反馈循环是系统思考中的一个核心概念，它描述了一个系统中的输入、处理和输 出之间的相互作用关系。
在一个反馈循环中，系统的输出会作为输入返回至系统，经过处理后再次输出， 这种循环过程可以持续进行并产生一系列的连锁反应。
例如，在经济学中，需求和供应之间的相互作用就可以被视为一个反馈循环，当 需求增加时，价格也会随之上涨，而价格上涨又会抑制需求。
总结
系统思考与创新思维的结合应用可以 提高人们分析和解决问题的能力，帮 助人们找到更为有效的解决方案。
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THANKS
使用方法
首先确定系统或过程的各个步骤，然后使用箭头和文字描述各步 骤之间的逻辑关系，最后对整个流程进行归纳总结。
状态转移图
定义
状态转移图是一种用于描述系统状态转移过程的图形化工具，也 称为状态图或流程图。
目的
帮助分析者理解系统状态转移过程，找出潜在的状态转移路径和 优化点。
使用方法
首先确定系统中的状态和转移条件，然后使用箭头和文字描述各状 态之间的转移关系，最后对整个状态转移过程进行归纳总结。
技巧
每种帽子代表不同的思维模式和角度，要善于切换不同的思考 帽来解决问题。
偏差思维法
定义
一种创新方法，通过故意 偏离常规的思路和方法， 来寻找新的解决方案和创 意。
步骤
确定问题、提出假设、验 证假设、得出结论。
技巧
要敢于挑战常规思路和方 法，从不同的角度思考问 题，勇于尝试新的解决方 案和创意。
07
发展
随着科技的进步和社会的变革，创新思维也在不断发展。例如，互联网的兴起为人们提供了全新的商 业模式和思维空间；人工智能的发展则为人们提供了更高效的解决问题的方式。未来，随着科技的进 一步发展，创新思维将会更加重要。
创新思维与系统思维概述(PPT 43张)
• 类比的逻辑推理形式： • A对象具有属性：a，b，c，d • B对象具有属性：a’，b’，c’ • 所以，B对象也可能有属性d’
• 移植方法是汲取和借用一个研究领域或一个 研究对象的理论成果和科学方法，运用于其 他研究领域或对象（特别是新领域和新学科） 的一种思维方法。 • 它包括概念的移植、对象的移植、方法或技 术的移植等。
• 6、直觉思维
• 直觉是指不受某种固定的逻辑规则约束而直接领悟 研究对象某种特性或要害的思维过程，这种领悟以 研究主体长期的经验积累为基础。 • 它具有直接性、迅捷性、或然性等特性。 • 科学研究中，对机遇能迅速捕捉，并能对其蕴涵的 科学价值做出准确的判断，是科学直觉能力的重要 表现。
• 科学直觉有时还伴随着灵感、顿悟的特殊心理体验 和心理过程。
• 2、科学技术创造
• 科技创造是运用科技知识和技能，改变、控制和 调节客体，创造出前所未有的产品的活动，是科 学技术研究中的创造性活动。 • 科技创造分为科学发现和技术发明。 • 科学发现：把被掩盖的东西揭示出来，即把已经 存在但不为人知的事物找出来，或把客观存在的 规律加以阐明。 • 技术发明：创制或造出过去不曾存在的东西，即 创造出世上本没有的器物、技术、方法等。
大前提
结论
• 归纳与演绎的关系——
• 归纳是演绎的基础； • 演绎是归纳的指导； • 二者在一定条件下可相互转化。 • 要建立归纳和演绎相统一的思维模 式。
二、批判思维方法与创新思维方法
• 1、批判思维方法
• 批判思维方法是以批判性思考或反思的方式 质疑和评估思考过程和结果的思维方法。 • ——质疑别人陈述和观点的准确性，追问这 些陈述和观点背后隐藏的含义，扩展探索性 问题的深度和广度等。 • 其特征是努力认识到许多固有的观念都可能 有错，需要对思考过程和研究结论做出实验、 逻辑的检验，在做出判断、形成观点时，识 别和避免思维中常见的谬误。
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具体的（special） 可衡量的（measurable） 可达到的（attainable）：避免设立过高或过低目标 相关的（relevant）：实现此目标与其他目标的关联情况，相关性 高比较好。 有时限的（time-based）
系统工程第3讲系统分析原理与创新 思维
运用建模、仿真、预测及评价、优化等技术对系统的各有 关方面进行定性与定量相结合的分析，为选择最优或满意 的系统方案提供决策依据的分析研究过程。
系统工程第3讲系统分析原理与创新 思维
系统分析的内容：
在进行系统分析时，系统分析人员对与问题有关的要 素进行探索和展开，对系统的目的与功能、环境、费用与效 果等进行充分的调查研究，并分析处理有关的资料和数据， 据此对若干备选的系统方案建立必要的模型，进行优化技术 或仿真实验，把技术、实验、分析的结果同预定的任务或目 标进行比较和评价，最后把少数较好的可行方案整理成完整 的综合资料，作为决策者选择最优或满意的系统方案的主要 依据。
登门槛效应
在1984年的日本东京国际马拉松邀请赛和1986年的意大利 米兰国际马拉松邀请赛中，日本选手山田本一两次夺冠，令人 们大惑不解。
十年后，他在自传中解开了这个谜：“每次比赛之前， 我都要乘车把比赛的线路仔细地看一遍，并把沿途比较醒目 的标志画下来，比如第一个标志是银行；第二个标志是一棵 大树；第三个标志是一座红房子……这样一直画到赛程的终 点。比赛开始后，就以百米的速度奋力向第一个目标冲去， 等到达第一个目标后，又以同样的速度向第二个目标冲去。 40多公里的赛程，就被分解成这么几个小目标轻松地跑完。
系统工程第3讲系统分析 原理与创新思维
2020/11/30
系统工程第3讲系统分析原理与创新 思维
主要内容
➢ 系统分析的概念 ➢ 系统分析的程序 ➢ 系统分析的原则 ➢ 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3讲系统分析原理与创新
思维
2
系统工程第3讲系统分析原理与创新 思维
切克兰德方法论的主要内容和工作过程
广义理解：因为系统工程工作的核心是系统 分析，所以有时在文献中把系统分析作为系统工 程的同义语。(系统工程是从总体出发，合理开 发、运行和革新一个大规模复杂系统所需思想、 理论、方法论、方法与技术的总系统工称程第。3讲系思)统维分析原理与创新
系统工程第3讲系统分析原理与创新 思维
系统分析定义：
由实际问题出发，对于需要改进的系统或准备建立的 新系统，在对其目的、环境、结构及功能等分析的基础上，
系统工程第3讲系统分析原理与创新 思维
弄清关联因素（问题的表示、有关系统 的基本定义 ）：
± 对上述因素进行关联分析，初步弄清目前 各种要素在学校中的地位和作用以及它们 之间的内在联系，明确改善哪些因素对解 决存在的问题作用最大，是创建世界一流 大学的重要因素。
系统工程第3讲系统分析原理与创新 思维
系统分析原理
系统分析的概念
系统分析一词最早是作为第二次世界大战后由美国兰德公 司开发的研究大型工程项目等大规模复杂系统问题的一种 方法论而出现的。
系统工程第3讲系统分析原理与创新 思维
系统分析的广义理解和狭义理解
狭义理解：系统分析的基础是霍尔三维结构 中逻辑维的基本内容；同时融合了切克兰德方法 论的有关内容。
± • 比较：将学校现状与提出的概念模型进行比较，找 出存在的问题，提出学校创世界一流大学的方案和途 径。这些方案和途径必须与决策者意图相一致，且提 出的方案和途径是可行的。
± • 实施：学校根据研究所提出的方案、途径，制定详 细的实施计划，实施创世界一流大学的方案。
系统工程第3讲系统分析原理与创新 思维
另一方面，问题表示现实状况（现实系统） 与希望状况（目标系统）的偏差（方向），这为 系统改进方案的探寻提供了线索。
系统工程第3讲系统分析原理与创新 思维
2、目的及目标。 目的是对系统的总要求，目的具有整体性和唯
一性； 目标是系统目的的具体化。目标具有从属性和
多样性。 目标分析是系统分析的基本工作之一，其任务
是确定和分析系统的目的及其目标，分析和确定为 达到系统目标所必须具备的系统功能和技术条件。 目标分析可采用目标树等结构分析的方法，并要注 意对冲突目标的协调和处理。
系统工程第3讲系统分析原理与创新 思维
目的（目标）、标准、目标（指标）的区别 例：道路网密度 = 建成区道路长度/面积 （单位：公
里/百平方公里）。
问题及其环境的 识别与表达
根底 定义
建立概念模型 (目标系统概念化)
比较
寻求改善途径
选择
设计
实施 评估
系统工程第3讲系统分析原理与创新
思维
4
案例 某大学开展创办世界一流大学的研究
± 学校现状说明（不良结构问题（issues）的 提出 ）：
± 研究人员要深入学校，对学校办学宗旨、学 科建设、制度建设、组织建设、资源获取与 分配制度、考核制度、所在地环境等进行充 分的调查研究，了解该校目前在上述方面的 情况，着重说明学校在教学和科研方面存在 的优势、劣势、机会和威胁。
建立概念模型：
± 在弄清学校各要素作用及相互关系的基础 上，可用一些历史数据，也可用结构模型 、语言模型等对学校的现状进行描述，总 之力图使所建立的概念模型便于比较与分 析。
系统工程第3讲系统分析原理与创新 思维
± 改善概念模型：调查、了解、学习目前世界上公认的 一流大学，了解它们的办学宗旨、学科建设、制度建 设、资源获取途径与方法、资源分配、激励制度等， 通过这样的“学习”，修改、改善学校的概念模型。
某市：2009年欲在畅通工程评比中达到二等水平。
问：这个事例中的目标、标准、指标分别是什么
等级 分值
路网密度
一 7~9
90~100
二 6~7
80~90
三 5~6
70~80
四 4~5
60~70
五 1~4
0~60
系统工程第3讲系统分析原理与创新 思维
明确系统的目的、要求，判断其合理性、可行性 和经济性。当系统总目标比较概括时，需要分解为 各级分目标，建立目标系统（或目标集），逐项落 实。
系统工程第3讲系统分析原理与创新 思维
系统分析的要素
1、问题 2、目标 3、替代方案 4、评价标准 5、模型 6、决策者
系统工程第3讲系统分析原理与创新 思维
1、问题 在系统分析中，问题一方面代表研究的对象
，或称对象系统，需要系统分析人员和决策者共 同探讨与问题有关的要素及其关联状况，恰当地 定义问题；