第二章 系统及系统工程：系统及系统思维 系统工程及其方法论 企业系统及企业系统工程
系统工程的方法论
系统工程的方法论系统工程是一门关注如何设计、构建和管理复杂系统的学科。
在实际应用中，系统工程涉及多学科的知识和技术，需要综合运用工程、管理和科学等学科的方法和原则。
为了应对复杂的系统问题，系统工程发展出了一套系统工程的方法论，主要包括系统工程的概念、原则、方法、工具和应用等方面。
首先，系统工程的概念是指将一个系统作为一个整体来研究和处理，而不仅仅关注系统的个别部分。
系统工程的核心思想是整体观念和系统思维，即将一个系统视为一系列相互依赖的部分组成的整体，而不是各个部分的简单的叠加。
这种整体观念和系统思维是系统工程方法论的基础。
其次，系统工程的原则是指在系统设计和管理过程中所遵循的一些基本规则和原则。
这些原则通常包括系统思维、系统分析与系统设计、系统综合与系统优化、维护与管理、风险管理、质量管理等方面的原则。
这些原则是指导系统工程师在实践中进行决策和行动的准则。
第三，系统工程的方法是指在系统设计和管理过程中所使用的一些具体的方法和技术工具。
系统工程的方法包括需求分析、系统建模、系统仿真、系统评价、系统集成和测试等方面的方法。
这些方法和技术工具可以帮助系统工程师在设计和管理复杂系统时进行分析、决策和实施。
第四，系统工程的工具是指在系统设计和管理过程中所使用的一些软件和硬件工具。
这些工具包括系统模型工具、系统仿真工具、统计分析工具、风险评估工具、质量管理工具等。
这些工具能够帮助系统工程师更好地分析、评估和优化系统设计和系统管理过程中的问题。
最后，系统工程的应用是指系统工程方法论在实际工程项目中的应用。
系统工程可以应用于各个工程领域，如航空航天、电子信息、交通运输、能源、环境保护等。
系统工程的应用可以帮助工程项目的规划、设计、实施和管理，提高工程项目的效率和质量。
综上所述，系统工程方法论是一套关于如何设计、构建和管理复杂系统的综合性方法和原则。
它通过整体观念和系统思维，应用各种方法和工具，帮助系统工程师在实际项目中进行系统设计和管理。
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 -。
第二章系统工程方法论
第一节： 系统工程基本工作过程 第二节： 系统分析原理与应用 第三节： 创新思维与方案创造技术 第四节： 系统工程方法论的新发展
数学描述方法＋逻辑推理方法 工程技术的规范＋社会科学的艺术
系统工程方法论基本特点： • 研究方法强调 整体性 • 技术应用强调 综合性 • 管理决策强调 科学性
(7)实施阶段, 就是将上面(6)已经确定的坝型通过施工实施到具体的地形图上去。
3 知识维
主要涉及到水利水电工建设整个过程中用到的知识面。在此初步设了二 方面的内容即合同管理和水利水电专业知识。
(1)合同管理主要指水利水电建设过程中相关部门签订相应的合同, 用 合同来约束水利水电建设各部门之间的行为, 让建设的各方明确自己 承担的责任风险。各部门要承担的风险可以用风险法理论去分析合同 在整个系统中的作用, 系统中一旦某一子系统出现问题, 责任非常明 确, 在哪一阶段出现的问题, 从上面水利水电工程系统霍尔三维结构 图可以一目了然;
4.生产阶段
a41 a42 a43 a44 a45 a46 a47
5.运行阶段 代表一a项51具体a的52管理a活53动 a54 a55 a56 a57
6.更新阶段
a61 a62 a63 a64 a65 a66 a67
应用——企业管理系统工程活动矩阵（框架——H；内容——C）
活动项目
逻辑 步骤
工作过程
(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)前者更多关注定量分析方法，而后者比较强 调定性或定性与定量有机结合的基本方法。
第二章:系统工程方法论
第二节 系统分析原理及应用
1.系统分析概念
系统分析（SA）是在对系统问题现状及目标 充分挖掘的基础上，运用建模及预测、优化、仿 真、评价等方法，对系统的有关方面进行定性与 定量相结合的分析，为决策者选择满意的系统方 案提供决策依据的分析研究过程。
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，它将系统理论、系统分析、系统设计、系统管理等多学科知识融合在一起，以解决复杂系统的设计、开发和管理问题。
系统工程方法论的核心理念是整体性思维和系统化方法，通过对系统整体的认识和分析，找出系统的关键问题，并提出解决方案，从而实现系统的高效运行和优化发展。
在系统工程方法论中，系统思维是至关重要的。
系统思维是一种综合性的思考方式，它强调整体性、协同性和多维度的思考。
在系统工程中，我们需要从整体的角度去考虑问题，不能只关注局部的细节，要把握系统的全貌，找出系统的内在联系和规律性，从而找到解决问题的关键点。
系统工程方法论还强调系统化方法。
系统化方法是指通过系统分析、系统设计、系统实施和系统管理等一系列有机的步骤和方法，来解决复杂系统问题的过程。
在系统工程中，我们需要运用各种科学的方法和工具，如系统分析方法、模型建立方法、决策支持方法等，来全面、系统地分析和解决问题，确保系统的高效运行和优化发展。
另外，系统工程方法论还注重团队合作和跨学科融合。
在系统工程中，往往需要多学科的知识和专业技术的综合运用，需要不同领域的专家和团队成员共同合作，协同工作。
只有通过跨学科的融合和团队的合作，才能充分发挥各方的优势，解决复杂系统问题。
总的来说，系统工程方法论是一种综合性的工程方法，它强调整体性思维、系统化方法、团队合作和跨学科融合。
通过系统工程方法论的应用，我们可以更好地解决复杂系统问题，提高系统的效率和性能，实现系统的优化和发展。
因此，系统工程方法论在现代工程领域具有重要的理论和实践意义，对于推动工程技术的创新和发展具有重要的作用。
系统工程设计的理论和方法
系统工程设计的理论和方法随着科技的快速发展和社会的不断进步，各个领域的工程设计也得到了越来越多的重视。
系统工程设计作为一种新兴的设计理念和方法，得到了广泛的应用和发展，成为了当今各类工程领域的重要组成部分。
本文将对系统工程设计的理论和方法进行探讨和分析。
一、系统工程设计的概念和意义系统工程设计是一种把所有组成部分看成一个整体、考虑系统功能和性能的设计方法。
其主要目的是为了满足用户的需求，实现工程质量的提高和设计成本的降低。
通过系统工程设计的方法，可以把整个系统的要素和过程进行有效的集成和协调，避免因局部优化而导致整体拖累的现象，实现系统工程的高质量、高效率和高可靠性。
在今天的工程设计中，需要考虑的因素越来越多，如人因工效、环境保护、安全性、效益等等，而且在全球经济竞争日益激烈的背景下，企业需要不断提高产品质量和提高市场占有率，因此采用系统工程设计方法是确保产品成功的一种重要手段。
二、系统工程设计的特征系统工程设计具有以下几个主要特征：1、系统思维：系统工程设计以系统整体为设计对象，需要采用系统思维，从系统结构、功能、性能等方面进行设计和优化。
2、集成性：系统工程设计要求将所有要素、过程和功能进行有效的整合和集成，以达到最佳的设计效果。
3、多学科交叉：系统工程设计涉及多个学科和专业的知识，需要跨领域的交流和协作。
4、生命周期观念：系统工程设计要求对整个产品的生命周期进行全面的考虑和规划，从设计、制造、使用到报废整个周期都需要进行优化。
5、风险管理：系统工程设计需要对可能出现的风险进行有效的分析和管理，从而提高系统的可靠性和安全性。
三、系统工程设计的方法系统工程设计的方法主要包括以下几个方面：1、系统分析方法：包括需求分析、功能分析、性能分析、结构分析等；可以得到系统的设计指标和设计方案。
2、系统综合方法：包括系统设计和优化、系统评估和选择等；可以综合考虑多个因素，得出系统最优的设计方案。
3、系统仿真方法：通过建立系统的数学模型，可以进行系统的仿真分析，以便预测和评估系统的性能、可靠性等指标。
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，它将系统理论、系统分析、系统设计、系统管理等多学科知识融合在一起，以解决复杂系统问题为目标，是一种以系统为研究对象，以系统为分析对象，以系统为设计对象，以系统为管理对象的综合性学科。
系统工程方法论的提出，旨在解决传统工程方法在处理复杂系统问题时所面临的困难和不足，通过系统的思维方式和方法手段，实现对复杂系统的全面、系统性的分析和解决。
系统工程方法论的核心理念是系统思维，它要求工程师在处理问题时要从整体的角度去考虑，而不是局部的角度。
系统工程方法论强调系统的整体性、协同性和综合性，要求工程师在设计和管理系统时，要考虑系统的各个部分之间的相互关系，以及系统与外部环境的相互作用，从而实现系统的高效运行和优化管理。
系统工程方法论的应用范围非常广泛，它可以应用于各种工程领域，如航空航天、电子信息、交通运输、能源环保、军事国防等。
在航空航天领域，系统工程方法论可以帮助工程师设计和管理复杂的飞行器系统，保证飞行器的安全性和可靠性；在电子信息领域，系统工程方法论可以帮助工程师设计和管理复杂的通信系统和网络系统，保证信息的传输和交换的高效和安全；在交通运输领域，系统工程方法论可以帮助工程师设计和管理复杂的交通运输系统，提高交通运输的效率和安全性。
系统工程方法论的核心方法包括系统分析、系统建模、系统仿真、系统优化、系统集成等。
系统分析是系统工程的第一步，它要求工程师对系统的各个部分进行全面的分析，找出系统存在的问题和瓶颈；系统建模是系统工程的重要手段，它要求工程师利用数学模型和计算机模拟技术，对系统进行抽象和描述；系统仿真是系统工程的重要方法，它要求工程师利用仿真软件对系统进行模拟和验证；系统优化是系统工程的重要目标，它要求工程师找出系统的最优解，使系统达到最佳状态；系统集成是系统工程的重要环节，它要求工程师将系统的各个部分有机地结合在一起，实现系统的整体性和协同性。
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2
5.方案优化：寻找或生成最优的方案。
6.决策：决策者在分析、优化和评价的基础上考虑全面因素作出裁决，制定
行动方案。
7.实施计划：实施计划，不断修改、完善以上六步骤，制定下一阶段工作
计划。
3.知识维
指为完成上述各阶段、各步骤的工作所需要的 各种专业知识和技术素养。
由于系统工程是一门综合性的交叉学科，所以在上述 各阶段中，执行任何一个步骤都会涉及多种专业知识 技术。同时涉及专业也可反映系统工程的专门应用领 域。 霍尔把这些知识分为工程、医学、建筑、商业、法律、 管理、社会科学和艺术等。而实际上，从事系统工程 活动，其所需知识和记忆远不止所列的这些。
评价指标 目的—— 衡量决策者对方案后果的满意程度及目标的
实现程度。
合理性 层次性 约束条件
是对备选方案、后果和目标的限制。只有不直接或间接违反 约束条件的方案，后果和目标才能看作是可行的。 约束条件和目标的相似及差别
2.谋划备选方案
方案的提出
集体创造法、专家讨论法、头脑风暴法等
“缺点、希望点”列举法
决策者同一层次的目标往往不止一个，在资源既定情况下，如 果力争达到某个目标，那么其他目标则无法在最大程度上达到， 甚至彼此冲突。如果有两个以上目标，除非一个目标隶属于另 一个，否则这些目标之间总是彼此矛盾的。
目标冲突 例如在进行产品设计时， 可能强调的两个目标：
尽可能低的成本 尽可能高的质量
切克兰德的“调查学习”软方法的核心不是寻 求“最优化”，而是“调查、比较”或者说是 “学习”，从模型和现状的比较中，探寻改善 现状的途径，使决策者满意。
1.认识问题：通过调查分析，对现存的不良结构系统（软系统）的现
状进行说明。
2.根底定义：根底定义是该方法中较具特色的阶段，其目的是弄清系
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
喝茶
7
15 等水开
泡茶问题
方案分析
– 甲方案总时间=1+0.5+0.3+15+1+1+2.2=21 – 乙方案总时间=1+1+1+0.5+0.3+15+2.2=21 – 丙方案总时间=1+0.5+0.3+15+2.2=19 分析结果：丙方案最节约时间。 现实生活中，决策者有可能不选择丙。
2018/11/6
② 概念系统：由一些思想、概念、原理、原则、制度、政策等 非实物组成的系统。包括哲学、政治、道德、科学体系等。
2018/11/6 15
第一节 系统及系统思维
三、系统的分类
3、按所处的状态划分
① 静态系统：系统的要素基本不随时间的变化而变化的系 统。例如江河上的桥梁。
② 动态系统：系统的要素随时间的变化而变化的系统。
第二章 系统及系统工程
• 系统及系统思维 • 系统工程及其方法论 • 企业系统及企业系统工程
2018/11/6
1
华罗庚先生的泡茶问题
“想泡壶茶喝。当时的情 况是：开水没有，水壶 要洗，茶壶、茶杯要洗， 火已生了，茶叶也有了， 怎么办?”
2018/11/6
2
泡茶问题
• 问题描述
– 目标：喝到一碗清新的热茶。
系 统
小系统 中系统 大系统
巨 系 统
（钱学森） 复杂巨系统→开放的复杂巨系统
简单巨系统
2018/11/6
17
第一节 系统及系统思维
四、系统思维
思维是解决问题的一种心理过程，思维方法对解决问题的 效率和效果起决定作用。 系统思维的核心就是把研究对象看作由两个或两个以上由 有机联系、相互作用的要素所组成的、具有特定结构和功能的 整体。既要注意整体中各部分的相互联系和相互制约关系，又 要注意各部分之间的协调配合，服从整体最优的要求。 系统思维反对孤立地、片面地、静止地研究和分析问题。 “中医与西医”
1 甲： 洗水壶
0.5 灌凉水
0.3 放水壶
15 等水开
1 洗茶壶、茶杯
喝茶
1 放茶叶 2.2 泡茶
0.3 放水壶、茶杯
1 放茶叶
0.5 灌凉水 2.2 泡茶 1 放茶叶
喝茶
1 洗茶壶、茶杯
1 丙： 洗水壶
2018/11/6
0.5 灌凉水
0.3 放水壶
2.2 泡茶
– 系统的任一要素发生故障或变化，都会影响其他要素以及整体系 统的功能。 – 一个好的系统的整体功能大于组成系统的各个要素功能之和，即 1+1>2。 – 一个不好的系统即使单个要素的功能良好，仍然不能具有良好的 整体功能。
2018/11/6
11
2018/11/6
12
2018/11/6
13
第一节 系统及系统思维
二、系统的特性
5、环境适应性
– 环境的发展变化会影响系统的要素结构和功能的变化。 “一方水土养一方人”、“近朱者赤、近墨者黑”。 – 系统的变化也可以影响和改变外部环境。企业向环境 排泄废物，造成环境污染，反过来也会威胁企业自身 的生存与发展。 – 系统必须适应环境的发展变化，即“适者生存”。
2018/11/6
2018/11/6 5
泡茶问题
泡茶所涉及的工序列表
序号 1 2 3 4 5 6 7 8
2018/11/6
名称 洗水壶 灌凉水 放水壶 等水开 洗茶壶、茶杯 放茶叶 泡茶 喝茶
紧前工序 无 1 2 3 无 6 4、 6 7
工序时间(分) 1 0.5 0.3 15 1 1 2.2
6
泡茶问题
根据日常经验，对以上泡茶问题提出以下三种备选方案：
– 条件：已有一个水壶、茶壶、茶杯、一包好茶 叶、一个燃着的火炉、可用的凉水水源。 – 约束要求：以最节约资源的方式实现该目标。 – 系统工程的任务：为解决喝茶问题设计一个行 动计划系统。
2018/11/6
3
泡茶问题
• 资源需求分析
– 在这个泡茶问题上，不涉及资金，所需的资源包括： 凉水、水壶、茶壶、茶杯、茶叶、火炉。这些资源目 前都已齐备，并且假设除人外没有限制。 – 假设茶壶的大小是确定的，因而所用水是确定的。 – 再假定炉火的发热量及热效率是确定的。因此，一旦 装有一定量水的水壶放到火上，其消耗的能源也是确 定的。 – 茶叶的使用量也是有定额的。
4、按与环境的关系划分 ① 封闭系统：与环境很少发生物质、能量、信息等交换的 系统。例如在一个密闭、绝热的容器中发生的化学反应。 ②开放系统：与环境经常发生能量、物质、信息交换的系 统。
2018/11/6 16
第一节 系统及系统思维
三、系统的分类
5、按组成系统的子系统种类以及它们之间关联关系的复杂 程度划分
8
系统工程就是以大规模复杂系统，特别 是以管理系统为研究对象，在系统理论、 管理科学以及运筹学等学科基础上形成的 一门交叉学科。 通过本章学习，掌握分析与解决各种 现实管理问题的基本思想、程序和方法步 骤。 系统的思维能力与系统的做事能力
2018/11/6 9
第一节 系统及系统思维
一、系统的概念
系统（Systems）是由相互关联的多个元素 （Elements）集合而成并具有特定功能的有机整体（钱 学森）。如一件产品、一个企业、一个国家乃至地球都可 以称为系统。 “系统”的概念实际上描述了客观事物的存在方式。 人类认识客观事物的过程，就是系统思想不断发展的过程， 共经历了三个阶段： “只见森林”阶段（朴素的系统思想）→“只见树木” 阶段→“既见森林，又见树木”阶段（科学的系统思想）。
2018/11/6
4
泡茶问题
在泡茶问题中，唯一涉及的节约问题就是时 间的节约。因此，系统工程的任务就是设计一个 解决泡茶问题的行动方案，要求合理安排各道工 序，最大限度节约时间。
具体步骤： 1. 列出泡茶所需的全部工序 2. 确定每道工序所需的时间 3. 确定各道工序之间的时间先后关系 4. 提出不同的行动方案 5. 计算每种方案所需的总时间 6. 选择最优方案
2018/11/6 10
第一节 系统及系统思维
二、系统的特性
1、目的性——区分不同系统；系统存在的必要性前提； 往往不是单一的。 2、集合性——至少由两个或两个以上元素集合而成。 3、结构性——各个要素不是简单堆积，要素之间必须相 互作用和联系，形成一定的结构。 4、整体性——构成系统的各要素根据系统的整体目标， 相互协调存在于一个整体之中。
14
第一节 系统及系统思维
三、系统的分类
1、按系统的形成是否有人参与划分
① 自然系统：由自然物形成的系统，如生态系统、水循环系统 等。
② 人造系统：为了达到人类某种目的而由人类设计和建造的系 统。例如企业系统、交通系统、教育系统等。
2、按系统的抽象程度划分
① 实体系统：由一些实物和有形部件构成的系统。例如生物系 统、地球系统等。