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单词 系统工程方法论
释义

【系统工程方法论】
 

拼译:methodology of systems engineering
 

是合理开发或改造旧系统所需的思想、步骤、方法、工具和技术。系统工程方法论是在综合应用系统学、运筹学、控制论、信息论、管理科学、心理学、经济学以及计算机科学等有关学科的理论和方法的基础上形成的系统思想和科学方法。

系统工程方法论是在系统工程实践中,运用上述学科的有关知识不断总结和发展起来的。早在1957年,美国哥德(H.H.Goode)和麦考尔(R.E.Machal)在他们所著的《系统工程》一书中就对开发系统的工作步骤和技术等作过较为详细的描述。到了60年代,许多系统工程学者根据系统思想和实践经验,总结出了系统工程方法论的许多有关步骤和方法,这些工作成果在形式上虽有所不同,但其基本思路都是一致的。而其中又以美国学者霍尔(A.D.Hall)的方法论最具有代表性。霍尔在1969年利用结构分析法提出了著名的霍尔三维结构。这对当时以开发工程技术系统为主的系统工程实践作出了积极的贡献。霍尔方法论强调明确目标,其核心内容是最优化,认为在系统开发中有待解决的问题都可以归纳成工程问题,从而可以应用定量分析方法来求得最优解。

到了70年代,系统工程已开始应用于研究社会经济系统的发展战略和发展规划问题。由于涉及影响社会经济问题的各种因素大都具有复杂多变和不确定的特点,因此,完全按照解决工程技术问题的思路来解决社会经济问题存在不少困难。为了克服这些困难,有关学者对霍尔方法论特别是其中的工作步骤进行了修正。英国赖沏斯特大学的切克赖德把霍尔方法论称之来“硬科学”方法论,同时认为,社会经济系统中的问题很难像工程技术系统中的问题那样事先就能弄清其需求关系,因而也就难以按事先制定的评价准则来设计出符合需求的最优系统方案。针对上述情况,他提出解决社会经济系统问题的工作步骤和相应的办法,并称之为“软科学”方法论。总的看来,系统工程方法论虽在不断充实和发展,但霍尔三维结构仍不失为系统工程方法论的一个基本框架。

系统工程是一门“解决问题”的技术,从方法论上来看,系统工程固然要强调采用科学方法和对系统进行分析。但若忽视了人的主观能动性和人的经验对综合分析和判断的重要作用,无疑会削弱系统分析的效果。系统思想又可称做系统思路(Systems Approach),它是人们从不断失败和成功的系统工程实践中总结出来,并藉以指导系统开发的思想方法。主要有:(1)总体思想;(2)最优思想;(3)组合思想;(4)分解协调思想;(5)反馈思想;(6)成长性思想等。

在分析和解决工程技术系统有关问题时,一般可以遵循霍尔三维结构中逻辑维所列出的工作步骤,这就是:(1)明确问题;(2)设计评价指标体系(评价系统);(3)系统综合;(4)系统分析;(5)最优化;(6)决策;(7)实施计划。

对于社会经济系统的问题,除可酌情应用上述工作步骤外,可以采用切克赖德提出的“软科学”方法论中的工作步骤,即(1)说明问题现状;(2)弄清关联因素;(3)建立概念模型;(4)改善概念模型;(5)比较;(6)实施。切克赖德方法论工作步骤的核心不是“最优化”而是“比较”或“学习”,从对现状和模型的比较中,学习改善现状的途径。比较的含义包括组织讨论和听取各方面的意见在内,因而不拘泥于建立数学模型来定量描述系统的最优化。这正适应了社会经济系统的特点和人在这类系统中的积极因素。

系统工程不一定具有固定的理论和方法,它可以适当地选用各个学科领域中发展起来的方法和工具,以及由有关方法和工具进行合理组合而形成的应用技术来组成系统工程的方法和技术。例如,在明确问题步骤中常常应用各种预测技术对系统未来所处环境或行为进行推测和估计;在设计评价指标体系步骤中,可以应用各种系统评价技术来建立评价系统;在系统综合步骤中,可以应用方案生成技术来帮助形成方案;在系统分析和最优化步骤中更需要应用各种分析技术和最优化技术来分析各种备选方案的功能、费用和效益等技术经济指标;在决策步骤中则可以使用决策分析、多目标决策等决策技术;在实施计划步骤中,则可应用计划协调技术等等。

下表根据霍尔三维结构逻辑维各工作步骤列举常用的一些方法、工具和技术。

表1 霍尔三维结构逻辑维各工作步骤中常用方法、工具和技术

近年来,由于科学技术的不断发展,系统工程方法论的内容也在不断充实和提高。特别是随着系统工程更为广泛地用来研究和解决社会经济系统中的有关问题以来,系统工程专家针对这类系统的特点,在其它学科理论和方法的支持下,对系统工程方法论进行了颇有成效的科学研究,并相继研制和开发了不少新的方法,例如:在系统分析步骤中,强调定量分析和定性分析相结合,如何使定性分析数量化,这方面的成果除层次分析法等以外,较为突出的有“冲突分析”等。又如,在决策步骤中,已从重视多目标决策、群决策、模糊决策等理论和方法和方法的研究和应用,转向计算机和人工智能等学科支持的决策支持系统的和专家系统等。在实施计划步骤中,在广泛应用计划协调技术(PEAT)、关键路线法(CPM)的基础上,对图解协调技术(GERT)、排队协调技术(Q-GERT)、风险协调技术(VERT)已从理论研究转入应用研究等等。

【参考文献】:

1 Goode H H,Machol R E.Systems Engineering,New York:McGraw-Hill,1957

2 Hall A D.A Methodology for Systems Engineering,Van Nostrand,Princeton,N J,1962

3 Machol R E.Handbook of Systems Engineering,New York:McGraw-Hill,1965

4 Sage A P.Systems Engineering Methodology and Applications,New York:IEEE Press,1977

(西安交通大学陶谦坎教授撰)

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