第二章 SE理论与方法论 第一节 SE理论 第二节 SE基本工作过程1 系统理论包括：1、老三论（形成于20世纪四十年代）：一般系统论、控制论和信息论。2、新三论（形成于20世纪七十年代）：耗散结构理论、协同学和突变论。 3、其他理论：运筹学、高等数学、集合论等等第一节 系统工程的理论基础2系统工程的理论基础系 统 工 程 理 论 基 础 及 其 工 具一般系统论控制论运筹学信息论发展（理论基础）耗散结构理论协同学突变论集合论3 1、一般系统论（general system theory)创始人：美籍奥地利理论生物学家L.V贝塔朗菲1945年发表关于一般系统论研究复杂系统一般规律的学科4一般系统论的产生 背景：本世纪初，物理学、力学、化学等 已得到深入发展、学科体系已趋于完整。 生物学却仍处于一种想象，试验的阶段。 例如，生命的起源、生命的本质等问题， 就存在两种激烈争论的观点5机械论与活力论 机械论观点：认为生物体应像机械体一样服从物 理学、化学所阐明的各种规律，也就是说，把生 命问题简化为物理和化学问题，纯粹用物理原因 和化学原因来说明一切生命的生理现象和心理过 程。 -无法说明生命体的统一性. 活力论观点：认为不能把生命现象简单地归结为 物理与化学过程，但却用“超自然的活力”来解释 生命现象，认为有机界和无机界之间有一道不可 逾越的鸿沟，支配生物体的是一种超物质力量。 有机体6有机体 美藉奥地利生物理论专家贝塔朗菲等人不 满于机械论和活力论的解释，提出有机体 概念，强调要从整体关联角度看问题。 后来，“有机体”概念被进一步发展为“一般 系统论”。7一般系统论坚决反对活力论与机械论 1、反对简单相加的观点，认为系统不是简单地 等于各部分之和； 2、反对机械观点，认为有机整体各部分的关系 不能用机械关系来解释； 3、反对被动反应观点，即生物活动不是受环境 刺激作出简单信息，而是具有自调功能的活动， 有机体对于环境的干扰具有调节能力。8 逻辑悖论据说，在某一个国家，有一位国王制定了一条奇 怪的法律：每一个被处死的犯人在被处死前都要 说一句话。如果这个犯人讲的是真话，那么他就 得被砍头；如果这个犯人说了假话，他就要被绞 死。 理发师悖论城里所有不自己刮脸的男人都由我给他们刮脸， 我也只给这些人刮脸。 92、信息论 信息论产生于20世纪40年代末，主要创立者是美 国的数学家香农（C.E.Shannon）和维纳。 （信息科学） 研究对象：信息 研究内容：信息的运动规律和应用方法 研究工具：计算机、光导纤维 研究目标：扩展人类的信息功能。系统，在信息论的框架中，是一个进行信息变换和信息 处理的机构。10什么是信息 香农对信息的定义：不确定性的减少 即：信息量是把某种不确定性趋向于确定的一种 度量，信息量的大小取决于消息的不确定减少程 度，不确定减少程度越大，则信息量越大；不确 定减少程度小则信息量越少。 消息与信息的关系？判断：消息等同于信息？消息是信息的携带者，但并非每条消息都带 有信息，或带有同等信息量的信息11 例：到会场找人 消息A：某人在会场里 消息B：某人在会场的偶数排 消息B所含的信息量比消息A大，因为消息 B更容易减少不确定性。12第二节 系统工程方法论 方法（method）是完成一个既定目标的具 体技术与工具； 方法论（methodology）即关于方法的理 论，是进行探索的一般途径，它高于方法 ，是对方法使用的指导。13系统工程方法论 系统工程方法论是系统工程思考问题和处 理问题的一般方法和总统框架； 系统工程方法论也是系统工程的基本工作 过程的一个体现。14系统工程基本工作过程-霍尔三维结构-切克兰德方法论15规划阶段 设计阶段 分析阶段 运筹阶段 实施阶段 运行阶段 更新阶段 运筹学 控制论 社会科学 工程技术 逻辑维 知识维 时间维实施计划决策最优化模型化系统方案综合系统指标设计摆明问题霍尔三维结构示意图美国学者 ADHall1969系统工程 活动矩阵 T-L一、霍尔三维结构16案例：三峡工程 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17 第二阶段：初步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。 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18 第三阶段：1958年到1993年10月（研制）实施系统工程（生产安装）之前技术性很强，工作量 最大的阶段。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。 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。19 第四阶段：生产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；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；提出未来的安装计划；安置库区移民。n第五、六、七阶段：安装、运行、更新。20 时间上可以交叉研制阶段可部分进行生产，生产阶段就可部分安装，安装阶段可部分进行运行 。需寻求最佳方案，用计划协调技术（ PERT）、图解评审技术（GERT）。21(PCheckland)教授80年代中前期 问题及其环 境的识别与 表达建立概念模型 （目标系统概念化 ）根底 定义比较寻求改善途径评估实施设计选择切克兰德方法论软系统工程方法论 二、切克兰德方法论22两种方法论的比较(?) 相同点：问题导向，注重程序及阶段； 不同点：研究对象或应用领域、基本方法、核心内 容或关键点、反馈机制.2324