完整版自考项目管理本科段系统工程笔记03095.docx

1、完整版自考项目管理本科段系统工程笔记03095第一章 系统工程概述 第一节 系统工程的产生、发展及应用 一、系统思想的产生与发展 1. 朴素的系统思想及其初步实践 古希腊的唯物主义哲学家德谟克利特曾提出“宇宙大系统”的概念，并最早使用“系统”一词；辩证法奠基人之一的郝拉克里特认为“世界是包括一切的整体”；后人把亚里士多德的名言归结为整体大于部分的总和，这是系统论的基本原则之一。 中国古代，春秋末期的思想家老子阐明了自然界的统一性；西周时代，出现了构成世界的“五行说”（金木水火土）；东汉时期张衡提出了“浑天说”。 秦汉之际成书的中国古代医学典籍内经包含了丰富的系统思想。被称为朴素系统思想的结晶。

2、 2. 科学系统思想的形成 古代朴素的系统思想用自发的系统概念考察自然现象，其理论是想象的，有时是凭灵感产生出来的。早期的系统思想具有“只见深林”和比较抽象的特点。 15世纪下半叶以后，力学、天文学、物理学、化学和生物学相继从哲学的统一体中分离出来，形成了自然科学。从此古代朴素的唯物主义哲学思想就逐步让位于形而上学的思想。这时的系统思想具有“只见树木”和具体化的特点。 19世纪自然科学在能量转化、细胞学说、进化论这三大发现，使人类对自然过程相互联系的认识有了质的飞跃，为辩证唯物主义的科学系统观奠定了物质基础。这个阶段系统思想具有“先见深林，后见树木”的特点。 二、 系统理论的形成与发展（识记）

3、 系统论或狭义的一般系统论，是研究系统模式、原则和规律，并对其功能进行数学描述的理论。其代表人物是奥地利理论生物学家贝塔朗菲。 控制论是研究各类系统的控制和调节的一般规律的综合性理论，“信息”与“控制”等是其核心概念。它是由数学家维纳在20世纪40年代创立的。 信息论是研究信息的提取、变换、存储与流通等特点和规律的理论。 20世纪下半叶，系统理论对管理科学与工程实践产生了深刻影响。系统工程学的创立，则是发展了系统理论的应用研究，他为组织管理系统的规划、研究、设计、制造、实验和使用提供了一种有效的科学方法。 三、系统工程的发展概况 四、系统工程在中国的发展及应用年代，中国的一些研究机构和学者为系

4、统工程的研究与应用做了50年代到6020世纪、华理论上的探讨、应用上的尝试和技术方法的准备。主要标志是钱学森的工程控制论 。罗庚的统筹法和许国志的运筹学年钱学森、许国志、王1978年代末。世纪中国大规模研究与应用系统工程是在2070 系统工程”文章。-涛在文汇报上发表了题为“组织管理的技术20世纪90年代，系统工程在国内外的发展及应用出现了许多新的特点：研究与应用的范围或对象系统的规模会越来越大，并将继续朝着“巨系统”发展；各类专门系统工程日益形成自己的特点；系统工程在企业改革与发展中初步得到了有效应用；系统工程与计算机系统的紧密结合将变得异常紧密；系统工程方法论有新的发展；关注并着力于系统工

5、程工作成果的真正和有效实施。 第二节 系统工程的研究对象 一、系统的概念及特点 1. 系统的定义（识记）：系统是由两个以上有机联系、相互作用的要素组成，具有特定功能、结构和环境的整体。该定义有四个要点：系统及其要素。构成这个整体的各个要素可以是单个事物，也可以是一群事物组成的分系统、子系统等；系统和环境。系统连同其环境超系统一起组成系统总体；系统的结构。机构即组成系统的诸要素之间相互联系的方式；系统的功能。系统的功能实现受到其环境和结构的影响。 2. 系统的一般属性（理解）：整体性。是系统最基本、最核心的特性，是系统最集中的体现；关联性。构成系统的要素是相互联系、相互作用的，且所有要素均隶属于

6、系统整体，并具有互动关系；环境适应性。 3. 大规模复杂系统的特点：系统的功能和属性多样，由此带来的多重目标间经常会出现相互消长或冲突的关系；系统通常由多维且不同质的要素构成；一般为人机系统，而人及组织或群体表现出固有的复杂性；由要素相互作用关系所形成的系统机构日益复杂和动态化。 二、系统的类型（识记） 1. 自然系统与人造系统 自然系统主要是指由自然物所自然形成的系统，像海洋、矿藏系统等；人造系统是根据特定的目标，通过人的主观努力建立的系统，如生产系统、管理系统等。 2. 实体系统与概念系统 实体系统是指以矿物、生物、机械和人群等实体物为基本要素组的系统；凡是由概念、原理、原则、方法、制度、

7、程序等概念性的非物质要素构成的系统成为概念系统。实体系统是概念系统的物质基础，而概念系统往往是物质系统的中枢神经，指导实体系统运行或为之服务。系统工程通常研究的是这两类系统的复合系统。 3. 动态系统和静态系统 动态系统是指系统的状态随时间而变化；静态系统是表征系统运行规律的模型中不含有时间因素，即模型中的量不随时间而变化。系统工程研究的是在一定时期、一定范围内和一定条件下具有某种程度稳定性的动态系统。 4. 封闭系统和开放系统 封闭系统是该系统与环境之间没有物质、能量和信息的交换，因而呈一种封闭状态的系统；开放系统是指系统与环境之间具有物质、能量与信息的交换的系统。系统工程研究有特定输入、输

8、出的相对孤立系统。 第三节 系统工程的概念与特点 一、系统工程的概念（识记） 用定量与定性相结合的系统思想和方法处理大型复杂系统的问题，无论是系统的设计或组织建立，还是系统的经营管理，都可以统一地看成是一类工程实践，统称为系统工程。 钱学森指出“系统工程时组织管理系统的规划、研究、设计、制造、实验和使用的科学方法，是一种对所有系统具有普遍意义的科学方法”“系统工程是一门组织管理的技术”。 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、方法与技术的总称，属于一门综合性的工程技术。 三、系统工程方法的特点（识记） 系统工程既具有广泛而厚实的理论和方法基础，又具

9、有很明显的实用性特征。 在运用系统工程方法来分析与解决现实复杂系统问题时，需要确立系统的观点（系统工程工作的前提）、总体最优及平衡协调的观点（系统工程的目的）、综合运用方法与技术的观点（系统工程解决问题的手段）、问题导向和反馈控制的观点（系统工程有效保障）。 系统工程的特征有：系统工程一般采用先决定整体框架，后进入内部详细设计的程序；系统工程试图通过将构成事物的要素加以适当配置来提高整体功能，其核心思想是“综合即创造”；系统工程属于“软科学”。 第四节 系统工程的应用领域 (1)社会系统工程。研究整个社会，是一个开放的复杂的巨系统。具有多层次、多区域、多阶段的特点。 (2)经济系统工程。研究宏

10、观经济问题。 (3)区域规划系统工程。 (4)环境生态系统工程。 (5)能源系统工程。 (6)水利资源系统工程。 (7)交通运输系统工程。 (8)农业系统工程。 (9)企业系统工程 (10)工程项目管理系统工程 (11)科技管理系统工程。 (12)教育系统工程 (13)人口系统工程 (14)军事系统工程 第二章 系统工程方法论 第一节 系统工程的基本工作过程 一、霍尔三维结构（理解） 霍尔三维结构式由美国霍尔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 。 1. 时间维：表示系统

11、 工程的工作阶段或进程。系统工程从规划到更新的整个过程或寿命周期可分为七个阶段。 (1)规划阶段。根据总体方针和发展战略制定规划。 (2)设计阶段。根据规划提出具体计划方案。 (3)分析或研制阶段。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。 (4)运筹或生产阶段。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。 (5)系统实施或“安装阶段”。把系统安装好，制定出具体的运行计划。 运行阶段。系统投入运行，为预期用途服务。(6)(7)更新阶段。改进或取消旧系统，建立新系统。 2. 逻辑维，是指系统工程每阶段工作所遵从的逻辑顺序和工作步骤，一般分为

12、七个步骤： (1)摆明问题。同提出问题的单位对话，明确所需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。 (2)系统设计。即确定目标并据此设计评价指标体系。确定任务所要达到的目标或各目标分量，拟定评价标准。在此基础上，用系统评价等方式建立评价指标体系，设计评价算法。 (3)系统综合。设计能完成预定任务的系统结构，拟定政策、活动、控制方案和整个系统的可行方案。 (4)模型化。针对系统的具体结构和方案类型建立分析模型，并初步分析系统各方面的性能、特点、对预定任务能实现的程度以及在目标和评价指标体系下的优劣次序。 (5)最优化。在评价目标体系的基础上生成并选择各项政策、

13、活动、控制方案和整个系统方案，尽可能达到最优、次优或合理，至少能令人满意。 (6)决策。在分析、优化和评价的基础上由决策者做出决策，选定行动方案。 (7)实施计划。不断地修改、完善以上六个步骤，制定出具体的执行计划和下一个阶段的工作计划。 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），也可以反映该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以归纳为工程系统为，应用定量分析手段，求得最优解答。该方法具有研究方法上的整体性（三维）、组织管理

14、上的科学性（时间维与逻辑维）和系统工程工作技术应用上的综合性（知识维）的问题导向性（逻辑维）等特点。 二、切克兰德方法论（理解） p.切克兰德认为，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是: 1. 认识问题 收集与问题有关的信息，表达问题现状，寻找构成因素及其关系，以便明确系统问题的结构、现存过程以及相互之间的不适应之处，确定有关的行为主体和利益主体。 2. 根底定义 其目的是弄清系统问题的关键要素，为系统的发展及其研究确立各种基本的看法，并尽可能选择出合适的基本观点。 3. 建立概念模型 概念模型是来自根底定义、

15、通过系统化语言对问题抽象描述的结果，其结构及要素必须符合根底定义的思想，并能实现其要求。 4. 比较及探寻 将第一步所明确的现实问题（主要是归纳的结果）和第三步建立的概念模型（主要是演绎的结果）进行对比。 5. 选择 针对对比结果，考虑有关人员的态度及其社会、行为等因素，选择现实可行的改善方案。 6. 设计与实施 通过详尽和有针对性的设计，形成具有可操作性的方案，并使得有关人员乐于接受和原意为方案的实现竭尽全力。 7. 评估与反馈 切克兰德方法论的核心是“比较”与“探寻”，他强调从“理想”模式与现实状况的比较中探寻改善现状的途径，使决策者满意。 三、两种方法的比较：霍尔方法论主要以工程系统为研

16、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；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；前者更多地关注定量分析方法，而后者比较强调定性或定性和定量有机结合的基本方法。 第二节 系统分析原理 一、系统分析的概念及其要素 1. 系统分析的定义及内容（识记） 系统分析是运用建模和预测、优化、仿真、评价等技术对系统的 各有关方面进行定性与定量相结合的分析，为选择最满意或最优的系统方案提供决策依据的分析研究过程。 在进行系统分析时，系统分析人员对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，并分析和处理有关的资料和数据，据

17、此对实验的结分析、把计算、若干备选的系统方案建立必要的模型，进行优化计算或仿真实验，果同预定的任务或目标进行比较和分析，最后把少数较好的可行方案整理完整的综合资料，作为决策者选择最优或满意的系统方案的主要依据。 2. 系统分析的要素（识记） 系统分析有六大要素： 问题，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。问题也表示现实状况（现实系统）与希望状况（目标系统）的偏差，这为系统改进方案的探索提供了线索； 目的及目标，目的是对系统的总要求，目标是系统目的的具体化。目的具有整体性和唯一性，目标具有从属性和多样性； 方案，即达到目的及目标的途径； 模型，是由说明系

18、统本质的主要因素及其相互关系构成的。模型是研究与解决问题的基本框架，可以起到帮助认识系统、模拟系统和优化与改造系统的作用，是对实际系统问题的描述、模仿或抽象。在系统分析中通常建立相应的结构模型、数学模型或仿真模型等来规范分析各种备选方案； 评价，即评定不同方案对系统目的的达到程度。它是在考虑现实方案的综合投入和方案实现后的综合产出后，按照一定评价标准，确定各种待选方案优先排序的过程； 决策者，决策者与系统分析人员的有机配合是保证系统分析工作成功的关键。 二、系统分析的程序 三、应用系统分析的原则尽可能求得量化的分析以整体为目标；多方案模型分析和优选。坚持问题导向； 结果，这是系统分析的核心内容

19、；定量分析与定性分析相结合；多次反复进行。 创新思维与方案创造技术第三节 一、创新方案的价值 二、创新方案的产生技术 1. 提问法（理解）然后一个个来核对讨论，形成检核表，提问法是针对需要研究的对象，列出有关的问题，提问法按照检核表内容的抽象程度和适用范从而发掘出解决问题的大量设想的创造性技术。另一类是法；5W1H主要是一类是对各种场合及各种对象普遍适用的提问法，围分为两类：针对某种特定要求制定的检核表法，如新产品设计用检核表法、降低成本用检核表法等。 (1)5W1H法。是对某件事物从目的、对象、事件、场所、人员、手段等六个方面提出问题，看其是否合理，并找出改进之处的方法。 (2)产品设计用检

20、核表法。用于新产品设计的检核表法有很多，如最著名的奥斯本提出的检核表法。 2. 头脑风暴法（理解） 是针对一定问题，召集有关人员参加的小型会议，在融洽轻松的会议气氛中，与会者敞开思想，自由联想、畅所欲言，从而获得众多解决问题的方法。 与会者要遵循以下规则：讨论的问题不易太小，不得附加各种约束条件；强调新奇设想；提出的设想越多越好；鼓励结合他人的设想；不准许私下交谈；与会者部分职务高低，一律平等；不准许做出判断性结论；不允许批评他人的设想；提出的设想部分好坏，一律记录下来。 头脑风暴有两条基本原则:一是推迟判断；二是数量越多越好。 3. 德尔菲法（理解） 德尔菲法运用匿名的方式反复多次征询专家的

21、意见和进行背靠背的交流，以充分发挥专家们的智慧、知识和经验，最后汇总得出一个能比较反应群体意志的预测结果。 4. 群体决策支持系统（理解） 群体决策支持系统GDSS，能让分散在不同地方的决策者在同一时间通过远程电视会议系统，面对面地一起讨论某些重大决策。其主要技术有：会议技术、电子布告栏BBS技术、存储与转发技术。 5. 情景分析法（理解） 一般是在专家集体推测的基础上，对可能大的未来情景的描述。 情景分析的步骤：建立信息库。在充分调查、整理的基础上，建立一个内容充实的信息库是有效地进行情景分析的基本前提；确定主题目标；分析并构造影响区域；确定描述影响区域的未来发展趋势；探寻各种可能的发展趋势

22、；选择并解释环境情景；引入突发事件，检查其对未来的影响；详细缠绵主题情景。 第三章 系统模型与模型化（重点） 第一节 系统模型与模型化概述 一、模型及模型化的定义（识记） 模型是现实系统的理想化抽象或简洁表示，描绘了现实系统的某些主要特点，是为了客观地研究系统而发展起来的。 模型有三个特点：它是现实世界部分的抽象或模仿；它是由那些与分析的问题有关的因素构造的；它表明了有关因素的相互关系。 模型化就是为了描述系统的构成和行为，对实体系统的各种因素进行适当筛选，用一定方式（数学、图形等）表达系统实体的方法。 二、模型化的本质、作用及地位（识记） (1)本质。利用模型与原型之间某方面的相似关系，在研

23、究过程中可以用模型来代替原型，通过对模型的研究得到有关原型的一些信息。 (2)作用。模型本身是人们对客体系统一定程度研究结果的表达。这种表达是简洁的、形式化的；模型提供了脱离具体内容的逻辑演绎和计算的基础，这会导致对科学规律、理 论、原理的发现；利用模型可以进行“思想”实验。(3)地位。模型不能代替对客体系统内容的研究，只有在和客体系统内容研究相配合时，模型的作用才能充分发挥。模型是对客体的抽象，由它得到的结果必须再拿到现实中区检验。 三、模型的分类（识记） 模型化 模实际系统概念模型是通过人们的经验，知识和直觉形成 的。它们在形式上可以是思维的、子句的或描述比实分 的。思维模型通常不好定义，

24、不容易交流。子句 解释 现实意义 结论 模型在结构上比前者好一些。描述性模型表示 了高度的概念化，并可以传送。 模型的作用与地位 符号模型用符号代表系统的各种因素和它们之间的关系。这种模型是抽象模型。通常采用图示或数学形式，优点是比较直观、便捷。 类比模型和实际系统的作用相同。这种模型利用一组参数表示实际系统的另一组参数。 仿真模型是用计算机对系统进行仿真时使用的模型。 形象模型是把现实的东西的尺寸进行改变后的表示。 四、构造模型的一般原则 1. 建立方框图。建立方框图的目的是简化对系统内部相互作用的说明。用一个方框代表一个子系统。 2. 考虑信息相关性。模型中只应该包括系统中与研究目的有关的

25、那些信息。 3. 考虑准确性。 4. 考虑结集性。建模时需要进一步考虑的因素是把个别的实体组成更大的实体的程度。 五、建模的基本步骤（理解） (1) 明确建模的目的和要求，以便使模型满足实际要求，不致产生太大的偏差。 (2) 对系统进行一般语言描述。因为系统的语言描述是进一步确定模型结构的基础。 (3) 弄清系统中的主要因素（变量）及其相互关系（结构关系和函数关系），以便使模型准确地表示现实系统 。 (4) 确定模型的结构。这一步决定模型定量方面的内容。 (5) 估计模型的参数。用数量表示系统中的因果关系。 (6)实验研究。对模型进行实验研究，进行真实性检验，以检验模型与实际系统的符合性。 (

26、7)必要修改。根据实验结果 ，对模型作必要的修改。 六、模型化的基本方法（理解） 1. 分析法 分析解刨问题，深入研究客体系统内部细节（如结构形式、函数关系等）。 利用逻辑演绎方法，从公理、定律导出系统模型。 实验法2. 通过对实验结果的观察和分析，利用逻辑归纳法导出系统模型。数理模型方法是典型代表。 试验方法基本包括三类：模拟法；统计数据分析；实验分析。 3. 综合法 即重视实验数据又承认理论价值，将实验数据与理论推导统一于建模中。在实际工作中通常利用演绎方法从已知定理中导出模型，对于某些不详之处，则用试验方法来补充，再利用归纳法从实验数据中搞清关系，建立模型。 4. 老手法 老手法主要有d

27、elphi法。即通过专家们之间启发式的讨论，逐步完善对系统的认识，构造出模型来。 5. 辩证法 基本观点是：系统是一个对立统一体，是由矛盾的两方面构成的。矛盾双方相互转化与统一是真实情景。 七、模型的简化 (1)减少变量，减去次要变量。 (2)改变变量性质。 (3)合并变量。 (4)改变函数关系。 (5)改变约束条件。 第二节 系统机构模型化技术 一、系统结构模型化基础 （一）结构分析的概念和意义 结构即组成系统诸要素之间相互关联的方式，包括现代企业在内的大规模复杂系统具有要素及其层次众多、结构复杂和社会性突出等特点。 结构分析是一个实现系统结构模型化并加以解释的过程。具体内容包括：对系统目的

28、功能的认识；系统构成要素的选取；对要素间的联系及其层次关系的分析；系统整体结构的确定及其解释。系统结构模型化是结构分析的基本内容。 机构分析是系统分析的重要内容，是系统优化分析、设计与管理的基础。 （二）系统结构的基本表达方式（理解） 系统的要素及其关系形成系统的特定结构。可以采用集合、有向图和矩阵等三种相互对应的方式来表达系统的某种结构。 1. 系统结构的集合表达 设系统由n(n2)个要素（S1 ,S2, Sn）组成。其集合为S，则有 S = S1 ,S2, Sn 系统的诸多要素有机地联系起来，并且一般都是两个要素之间的二元关系为基础。所谓二元关系，就是根据系统的性质和研究的目的多约定的一种

29、需要讨论的、存在于系统中的两个要素（S, S）之间恶关系R（简记为R）。通常有影响关系、因果关系、包含关系、隶属ijji关系以及各种可以比较的关系（如大小、轻重、优劣等）。二元关系是结构分析中所要讨论的系统构成要素间的基本关系，一般有三种情况：S与S间有某种二元关系R，及SRS；jiij?S。 S与SR间某种二元关系R不明，即S间无某种二元关系R，即SR与；SSSijiiijjj通常情况下，二元关系具有传递性，即若SRS、SRS，则有SRS（S、S、S为系统的kikjijkjit（t为传递次数），。传递性二元关系反映两个要素的间接联系，可以记作任意构成要素）R2S R记作RSS如将S。kiki

30、，这种相互关联的二RSRS，又有S有时，对系统的任意构成要素Si和Sj来说，既有Sijji 元关系叫强连接关系。具有强连接关系的各要素之间存在替换性。我们为便于表达所有要素间的关联方式，以系统要素集合S及二元关系的概念为基础，上的二S，S）的集合，称为S、S的要素对（S把系统构造成要素中满足某种关系R的要素jiji ，既有元关系集合，记作Rbn 、i、j=1、2、S S，SRS，Rb = （SS）| Sjiiijj 表示不同的要素对。S和S，S且在一般情况下S，ijji）是否SS，之间是否具有某种二元关系R”，也就等价于“要素对（这样“要素S和Sjiij ”R。属于S上的二元关系集合b 2.

31、系统结构的有向图表达是由节点和连接各节点的有向弧（箭线）组成的，可用来表达系统的结构。有向图(D)到j(S用有向弧表示要素间的二元关系。从节点i(S)具体方法是：用节点表示系统构成要素，ji间二元关系的传递与SD中节点间的通路长度（路长），也也即要素S的最小的有向弧称为ji沿着有向弧通过其他某节点各一次可回到该节点时，形在有向图中，从某节点出发，次数。 成回路。呈强连接关系的要素节点间具有双向回路。 3. 系统结构的矩阵表达式）是表示系统要素间基本二元关系或直接联系情况的方阵。邻接矩阵。邻接矩阵（A(1) ，则其定义式为：若A = (aijnn(SR,S)1,SRS) 有某种二元关系对或(SSjjijbii a= ij?RS,SS0,没有某种二元关系）或（SS）?R（S对iijjibj 反之亦然。A写出，（D），就可以很容易地将有了表达系统结构的集合（S,R）或有向图b具有强连接关系，和S6的路长均为2.另外S4和S5、S3到S6