系统工程方法论
第二章系统工程方法论课件
❖ 发展观点倡导人们应从系统演化角度去看待事物，从环境
变化、价值观念变化角度去看待事物；其次，系统发展的
阶段性、渐变性为研究系统方法提供了方便，即可以用静
态方法处理某些动态问题。
切克兰德的系统工程方法
切克兰德的系统工程方法
切克兰德的系统工程方法
物理系统 为和最佳结果
型主要适用于此
不良 偏重社会、较难用数学模型描述，因其加入
结构 机理尚不 了人的直觉和判 断，往往只能用
系统 清楚的生 半定量、半定性或者只能用定性
物型的软 的方法来处理问题，这类系统难
系统
以观测，边界模糊，目标不定
用“软方法”求出
可行的满意解，常
用德尔菲法、 情
景分析法、冲突分
和。
处理复杂系统问题的基本观点
❖整体观点
❖整体观点是把系统内部所有要素看成一个整体。
❖（1）策划最优时，如果子系统最优与整体系统最
优发生矛盾，子系统要服从整体；
❖（2）整个系统要协调各子系统之间的关系，充分
发挥各子系统的能动作用；
❖（3）考虑环境的制约作用，必须使环境受益。
处理复杂系统问题的基本观点
如工程系统、人造系统和人为系统，这类系统结构清楚，
概念明确，易定量化、模型化。
霍尔系统工程方法
专业维（知识）
工程技术
霍尔的三维结构模型将SE的
整个管理过程分为七个阶段
和七个步骤，并考虑为完成
这些阶段和步骤的工作所需
的各种专业管理知识。
信息技术
环境科学
社会科学
管理科学
经济
法律
逻辑维（步骤）
1
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。
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。
系统工程方法论
管理
表示思维过程,即每一 阶段工作中应遵循的
法律 工程技术 …
逻辑维
逻辑步骤.
规划阶段 拟定方案
系统研制
生产阶段 安装阶段 运行阶段
时间维
更新阶段 弄目系系最决实 清标统统优策施 问选综分化 题择合析
§3.1霍尔系统工程三维结构
1.时间维
知识维
2.逻辑维
法律
3.知识维（p46）
管理 工程技术
完成各阶段中各思维步
知识维
环境科学
社会科学
以一向量(工作阶段、 思维过程、专业知识)表示
计算机科学 管理科学 经济 法律
出系统工程所处的任意位
工程技术
置，就是三维空间结构作
逻辑维
为统工程方法论的本质
规划阶段
2 方1案阶段
3 研制阶段
4生产阶段
5运行阶段 A B C D E F G 6更新阶段
系统工程的霍尔三维结构
§3.1霍尔系统工程三维结构
12
问目 题标 阐选 述择
34 5
系系最 统统优 综分化 合析
67
决实 策施
1 规划 2 拟定方案
3 系统研制 4 生产 5 安装 6 运行 7 更新
§3.1霍尔系统工程三维结构
二维活动矩阵:
安装好系统，并 制定运行计划.
系统运行，为预 期用途服务.
改进、取消旧系 统，建立新系统.
逻辑维 时间维
12
英美军方: 商船是否应 装火炮？
击
击
落
沉
敌
商
机
船
率
率
4%
25%↓
10%
结论
§3.1霍尔系统工程三维结构
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策施 计
题 计合
划
运筹学
控制论
社会科学
工程技术
规划阶段
逻辑维
设计阶段
分析阶段
运筹阶段 实施阶段
•整体性
运行阶段
更新阶段 •技术应用综合性
•组织管理科学性
•问题导向性
本节目录 本章目录
二、时间维
1. 规划阶段 2. 设计阶段 3. 分析或研制阶段 4. 运筹或生产阶段 5. 系统实施或“安装”阶段 6. 运行阶段 7. 更新阶段
计划系统(设计一个解决泡茶问题的行动计划)。
引例： 泡茶问题
•二. 问题分析
1. 目标要求
以最节约资源的方式泡一壶好茶。 在泡茶问题上，所需的资源包括：凉水、茶壶、茶叶、 茶碗、火炉。这些资源目前都已齐备。
由于茶壶的大小是确定的，因而所用水是确定的；由于 炉火的热效率是确定的，茶壶消耗的能源也是确定的； 同时，假定茶叶使用量也是有定额的。所以，在泡茶问 题上，唯一涉及的资源节约问题是关于时间的节约。
“硬”系统方法论
霍尔三维结构
专业维 艺术
社会科学 管理 法律 商业 建筑 医学 工程
时间维
摆系系模最决实
明 问
统 分
统 综
型
优
施 计
题析合化化策划
霍耳三维结构
逻辑维
霍尔三维结构
知识维
•强调明确目标
……
•核心内容是最优化 •工程系统问题 •定量分析
摆 系 系 模 最 决实
时间（阶段）维
明 问
统统型 优 设综化 化
•提出可供施工的蓝图，包括大坝、船闸、厂房、机电设备、 输变电工程等方面的各项研究工作以及最终拿出可供施工 和生产的图纸；
•按照预想的进程和可能性，提出包括库区移民以及工厂的 搬迁安置、施工进度、水轮发电机组、辅助设备、输变电 设备的研究等，进而提出何时完成第一期工程和第二期工 程、何时全面投产等详细的系统的实施计划。
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
第三阶段：1958年到1993年10月
•实施系统工程：（生产安装）之前技术性很强，工作量最 大阶段。需要结合大批的相关的工程技术人员，合作完成。
•提出实施该系统的详细的研制方案； •提出详细的实施（生产或施工，包括往后各阶段）计划。
引例： 泡茶问题
2. 系统工程研究任务界定 设计一个解决泡茶问题的行动计划，要求合理安排各道 工序，最大限度节约时间。
引例： 泡茶问题
3. 列出所有备选方案
根据日常经验，对以上泡茶问题可以有以下三种解法： 甲：⑴洗净水壶；⑵灌上凉水；⑶壶放在火上；⑷等水开；⑸水开 后，以最快的速度洗茶杯，找茶叶；⑹泡茶，待茶泡好；⑺喝茶。
第二章 系统工程方法论
方法论是指处理问题的指导方针、行为准则、 基本策略，它可以指出完成一项任务的一般途 径或路径。
系统工程方法论就是分析和解决系统开发、 运作及管理实践中的问题所应遵循的工作程序、 逻辑步骤和基本方法。它是系统工程思考问题 和处理问题的一般方法与总体框架。
引例： 泡茶问题
华罗庚先生的泡茶
乙：⑴洗净水壶；⑵洗茶杯；⑶找好茶叶；⑷灌凉水；⑸壶放火上； ⑹等水开；⑺水开后，用准备好的茶杯、茶叶泡茶；⑻等待茶泡好； ⑼喝茶。
丙：⑴洗净水壶；⑵灌凉水；⑶壶放火上；⑷洗茶杯；⑸拿茶叶； ⑹水开之前，可干一些其它事；⑺水开，泡茶；⑻喝茶。
引例： 泡茶问题
4. 方案分析与比较
（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顺序关系 （4）分析计算每种方案所需的总时间 （5）做出比较结论
以三峡工程作为案例： 第一阶段：规划
• 1919年孙中山《建国方略》：利用三峡的水利资源发电 • 1946年《萨凡奇计划》 • 50年代初期林一山为首的长江流域规划办公室
第二阶段：设计
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。
➢工序列表
序号 1 2 3
名称 洗壶 灌水 放壶
4 等水开 5 洗杯 6 找茶叶 7 泡茶 8 喝茶
紧前工序 无 1 2
3 无 无 4，5，6 7
工序时间(分) 1 0.5 0.315源自1 1 2.2甲： 洗壶 1
乙：
洗壶 1
灌水 0.5 洗杯 1
放壶 0.3
等水开 15 喝茶
洗杯，找茶叶
2 2.2 泡茶
“想泡壶茶喝。当时的情 况是：凉水要烧开，开水 壶要洗，茶壶、茶杯要洗 ，火已升了，茶叶也有了 ，怎么办?”
引例： 泡茶问题
•一. 问题描述
1. 目标：喝到一碗清新的热茶。 2. 条件：已有一个茶壶、一包好茶叶、一个燃着
的火炉和可用的凉水。 3. 要求：以最节约资源的方式实现目标。 4. 系统工程研究任务:为解决喝茶问题设计一个行动
方案建议：丙
引例： 泡茶问题
•泡茶工程经验总结
几大步骤： 确定问题 目标分析 约束条件分析 可能方案整理 方案分析及比较 决策建议 方案实施
系统原理：最优化、统筹、模型（或工序图）法
第二章 系统工程方法论
第一节 霍尔三维结构方法论 第二节 切克兰德方法论 第三节 创新思维和方案创造技术 第四节 系统工程方法论的新发展
找茶叶 1 喝茶 2.2
灌水 0.5 放壶
泡茶 15
0.3 等水开
丙： 洗壶 1
灌水 0.5
放壶 0.3 洗杯 1
0.3 等水开 15
图1 泡茶系统工程备选方案工序图
拿茶叶
1 泡茶
2.2 喝茶
引例： 泡茶问题
4. 方案分析与比较 甲方案总时间=1+0.5+0.3+15+2+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。
第四阶段：
•根据系统研制阶段所提出的方案和生产计划，生 产出系统的零部件和所有的设备和装置；
第一节 霍尔三维结构方法论
一、霍尔三维结构 二、霍尔三维结构时间维 三、霍尔三维结构时间维 四、举例 五、霍尔三维结构特点
本章目录
一、霍尔三维结构
霍尔三维结构是由美国A.D.霍尔（A.D.Hall）等人 在大量工程实践的基础上，于1969年提出的。
霍尔三维结构集中体现了系统工程方法的系统化 、综合化、最优化、程序化和标准化等特点，是 系统工程方法论的重要基础内容。