系统工程概论

发表于 更新于 分类于 Waline：

第一部分：系统工程基本概念

系统工程，就是全面地分析系统元素之间的关系，要做到全面，就要有一套工具帮我们有理可据地地找到所有的元素，接下来就是找到所有的系统元素之间的联系（耦合），并尽量减少不必要的联系（耦合），权衡互相抵制的元素之间的取舍

对技术管理，分为两类：

  1. 项目管理：一次性的，大型的事情，是在有限的时间和空间下实现某个特定的目标。因为是第一次做，没有经验，存在大量没有标准化的东西，容易犯错，但犯错多成本就高，所以项目管理关注的是如何一次性把事情做好。项目管理追求的是系统性，系统性要求有全面性，相关性，没有识别到的地方就容易犯错，没有识别到的关联就容易按下葫芦起来瓢。
  2. 运营管理：日常，大量重复的事情，追求的是不断修正错误，优化流程，做到标准化。追求的是标准化

第二部分：模型与系统建模

建模就是在做可视化，是为了在虚拟世界模拟现实。一个模型难以描述系统的全部，故需要从多个视角来观察，以避免“盲人摸象”；

每种模型所能表达的关系不同，所以使用的场景也不同，具体使用哪个模型取决于你当下想要描述的关系适合用什么模型来表达

N方图，表达的是元素之间两两的关系，可以用于分析功能之间的关系，也可以用于分析需求之间的关系

RVTM 模型适合表达的是两个不同层次下维度的两两对应关系，可以用于分析哪些需求与哪些功能是关联的

KANO模型表达的是一件事物在两个不同维度上的分布，可以用于分析一个需求在成熟度和重要性两个维度的分布，用于给某个需求定级分类

系统动力学模型则适用于建立系统中统一层面下不同元素之间的相互影响关系，如生产量，销售量，劳动力等之间的关系，并进行动态模拟

层次分析法则是用于通过多个因素的综合考虑来决定某一个目标

特殊的视角（view）产生特殊的视图；

第四第五部分：系统的分析与仿真，以及系统的评价和决策

10倍程序员工作法：最佳实践的四大原则
以终为始；
任务分解；
沟通反馈；
自动化。

不同视图的关系与建立的先后关系

总结：无系统不工程

1. 系统工程的基本概念

系统工程的5W1H

  • What：系统工程是什么
  • Why：为什么需要系统工程
  • When：什么时候使用系统工程的知识
  • Where：在哪些领域和工作环节中使用系统工程
  • Who：谁应该关心系统工程的使用和结果
  • How：如何在具体的场景中使用系统工程

系统工程与设计

  • 工程与设计

    • 工程：管理系统的生命周期

      前几个阶段偏向设计，后几个阶段偏向服务，都是高利润的，只有中间的制造利润较低

      • 需求调研
      • 产品开发
      • 设计与验证
      • 工艺与量产
      • 使用
      • 维修
      • 报废与回收

    • 设计：系统工程的主要应用领域

      • 设计与工程

        先设计，后施工

        设计是工程的必经阶段

        工业化设计的特征

        1. 按设计方案实施
        2. 团队协作
        3. 知识共享
        4. 标准

      • 设计的分类

        • 设计对象

          • What：对象是实物的，可见的，设计结果如图纸，模型

          • How：对象是逻辑上的，不可见的，如方法，流程

            软件程序也是一种流程，是计算机执行指令的流程

            项目计划也是一种流程，是一种分配了时间和资源的流程

            流程与计划是什么关系
            流程与战略是什么关系

      • 设计与研究，创新，发现的关系

        • 设计与创新的关系

          • 设计本身就是一种创新
          • 设计是创新的使能
          • 设计是创新的培养皿

        • 发现新事物的方式

          • 偶然发现

          • 研究性创新

            • 偏向于学术性的，基础的创新，如元素周期表

            • 偏向于应用性的创新，如企业引导创新

              企业的创新一定是需求驱动、问题导向
              的，有组织、有计划、持续不断的系统
              性创新

      • 设计（正向）的挑战

        • 复杂性

          • 原因

            • 目标不确定
            • 过程不确定
            • 约束多
            • 外界环境不确定
            • 存在无法控制的因素
            • 存在无法量化检测的因素

          • Stacey模型

            STACEY矩阵及其对应的开发模型、敏捷开发评估方法

        • 高期望

        • 创新与风险

      • 如何应对复杂性

        耦合就是关系

        从软件开发角度来讲，复杂性来自于耦合，所以降低复杂性的本质在于解耦合。

        而耦合也分为两种，一种是本质复杂度，一种是偶然复杂度。

        所谓本质复杂度，说的是这个系统必须具备的耦合，是这些系统元素之所以称为一个系统的“关系”，比如电商的产品与订单之间的关系。

        而偶然复杂度则不是，它由于开发人员的个人水平问题引入的额外的复杂度，这些都是设计与原则和设计模式想要帮助我们避免的，也是我们在所有系统设计的过程中需要去尽量避免的

        • 结构上：解耦

          • 耦合：个人认为就是关系，没有关系就没有系统

          • 高耦合：一般来说指的是系统中的元素之间存在不必要的关系

          • 高耦合的问题：系统中关系太多，调整任何元素都很复杂

          • 解耦：通过重构的方法去除不必要的关系

          • 解耦合方法：N方图

            通过关联矩阵的方式，建立不同元素之间的联系

            然后通过矩阵的行列变换，将联系尽量集中在主对角线

            N方图如何通过关联矩阵的行列变换解耦

        • 方法上：重用

          重用是人类发展至今最重要的原则，工业化
          生产尤其如此！

          用软件行业的话来说，就是不要重复造轮子

          重用包括，产品，模块，流程，知识。传统工业生产更加关注前三点，而系统工程也包括知识的重用，系统工程最高目标就是管理知识。

          重用度越高，这个项目的成熟度越高

        • 过程中：不断尝试，试验+评审

    • 系统工程与设计的中国背景

      从中国制造到中国创造。
      从逆向工程到正向设计。

      对比软件开发来讲，逆向工程就是偏向于竞品调研以后做缝合怪，适用于初创公司或者新产品，字节比较喜欢这种方式，优点是可以快速抢占和验证市场，缺点是不知道如何设计的，改造难度大，一方面是不知道如何改造，另一方面是因为刚开始时没有想到，所以导致很多技术债，所以字节也喜欢用中台去支持各种app

      逆向工程中不需要完整的系统工程知识，因为逆向工程不需要思考产品设计

    • 总结

        1. 设计是系统工程关注人类生产活动的核心环节
        1. 设计不只是产品设计，更多的是关于流程的设计
        1. 设计与创新
        1. 今天的工程设计需要面对的是高复杂性
        1. 系统工程就是在高复杂性挑战下如何高效地进行设计

  • 系统工程的内涵

    • 核心内容：针对设计，运筹的管理

      • 如果让结果更好
      • 如何让过程更高效

    • 目标：如何一次性开发出产品或者系统

    • 关键：有预见性

      不犯低级失误
      避免严重错误
      杜绝重复性错误

    • 管理：对待错误的方式

      整个系统对待错误的方式，要从不知道哪里错了，到知道错但是害怕错误，慢慢到不犯错误，最后达到不怕犯错的地步，也就是系统对于错误有自己的自动纠正能力

  • 系统工程的职能定位

    属于技术管理的范畴，也属于大质量管理的范畴

    系统工程在企业管理中的定位

    1. 支持项目开发
    2. 负责项目的流程管理
    3. 负责企业的知识管理

    企业中的赋能部与工程部

    系统工程 = 技术（管理对象）+管理（规范）+艺术（创新，决策）

    支持项目开发这个层面，系统工程的角色是辅助，不负主要责任
    负责流程管理方面，流程中有多少知识可以复用，流程就有多成熟

    科学追求的就是重复性，无论谁来尝试，结果都相同，而艺术追求的是不同，如果艺术品被批量生产了，就会变成工业品
    系统工程是为执行部门赋能

  • 系统工程专业人员

    1. 工程师(个人级)
    2. 总师（项目级）
    3. CTO/CIO（企业级）
    4. INCOSE认证与中国系统工程专业认证

基本概念与定义

  • 系统（What）

    • 系统

      • 定义

        • 一般系统论（贝塔朗菲）

          系统是相互联系，相互作用的元素的综合体

          重点：

          1. 整体：综合体，集成体，集合
          2. 元素： 要素，组成，组分
          3. 关系： 相互关联，作用，耦合

        • INCOSE

          A system is a composed of a set of interacting system elements. To achieve one or more stated purposes(a boundary)

          INCOSE对系统的定义

      • 特点

        • 整体性：所有元素构成的统一的复合体

        • 目的性：系统必须具有某种特定的功能，这种目的必须是整体的目的，而不是某个子系统的目的

        • 多元性：系统是多样性元素的统一，是差异性的统一

        • 相关性：系统中不存在孤立的元素，所有元素相互依存，相互作用，相互制约

        • 结构性：结构定义了元素之间的关系

        • 层次性：系统的一种结构。一个复杂的系统由许多子系统组成，子系统可能又分成许多子系统，而这个系统本身又是一个更大系统的组成部分，系统的结构是分层次的。层次结构是系统的最基本结构。

        • 涌现性：多个要素组成系统后，出现了系统组成前单个要素所不具有的性质

          1. 涌现性，英文：whole Emergence

          2. 系统科学把整体才具有，孤立部分不具有的性质称为整体涌现性。

          3. 涌现性的产生：结构效应+规模效应，例如：手机的出现消灭了实体店、纸币……，

      • 好系统的特征

        • 期望的特性

          • 可用性
          • 可靠性
          • 易用性
          • 兼容性
          • 适应性
          • 可发展性
          • 经济性
          • 韧性

        • 以终为始：在系统的设计阶段充分考虑后续其他生命周期阶段的全部“场景与期望”

        • Design for X

    • 元素/要素/组分

    • 关系

    • 结构

      结构是系统中所有元素关系的总和，结构性指的是：元素可识别，元素可分离，元素可重组，元素间耦合度最小

      有了结构化才能模块化，进而模范化，标准化，最后才能做数字化

      • 结构：系统中元素关系的总和

      • 结构性

        • 元素可识别
        • 元素可分离
        • 元素可重组
        • 元素间耦合性最小

      • 结构化

        结构化的几个层次/步骤：

        • 可重构元素的识别
        • 可重构元素的解耦
        • 可重构元素的关系定义
        • 模块化
        • 规范化
        • 标准化
        • （数字化）

    • 体系：系统之系统

      系统之系统

      从体系的定义来看，体系也可以看作是系统

    • 生命周期

    • 目标/功能/目的

  • 工程（How）

    • 系统工程

      • 定义

        • 钱老关于系统工程的定义

          系统工程是组织管理“系统”的规划、研究、设计、制造、试验和使用（运营）的科学
          方法，是一种对所有“系统”都具有普遍意义的科学方法

          分析：

          1. 全生命周期的
          2. 应用领域的
          3. 人造系统

        • INCOSE对系统工程的定义

          系统工程是一个过程

          1. 是一种使系统能成功实现的跨学科的方法和手段。

          2. 是一种自上而下的综合、开发和运行一个真实系统的迭代过程，以接近于最优的方式满
            足系统的全部要求。

          3. 是一门专注于整体（系统）而不是各个部分的设计和应用的学科，这涉及到从问题的整
            体性来审视，将问题的所有方面和所有变量都考虑在内，同时将技术与社会方面相关联。

          4. 解释：
            INCOSE主要是聚焦在工程应用，所以“流程”和“过程”是其描述的核心。

          问题及以问题与解决方案为核心的企业知识。

          技术+经济（成本）+ 社会影响。

      • 学习系统工程的三个维度

        • 系统思维（哲学）
        • 系统分析与优化（数学）
        • 工程管理（方法论）

    • 流程/活动/过程/方法

    • 设计/运筹

    • 方案

      • 载体：文档和模型，D&M是与物理系统一同成长的伴生品

      • 方案定义了物理系统，描述了物理系统的全生命周期活动和特征

      • 主要产生于设计阶段，是系统设计或系统工程的产物

      • 文档是经典/基础的设计呈现形式，分为纸质和数字，主要功能是记录

      • 模型是非文字表达设计结果，分实物和以图为主的非实物

      • 文档链与模型链

        模型的最后阶段是样机

        数字产品或系统中，物理域与数字域为一体，如数据库

        文档线与模型线

      • 文档链+模型链

        • 工业化前：EBSE
        • 工业化：DBSE
        • 工业4.0基于模型：MBSE

    • 模型

      • 分类

        • 按描述内容分

          分为需求，静态，动态，参数等

          模型内容在RFLP流程中的对应关系

        • 按发展阶段分（RFLP）

          RFLP流程图

          MBSE就是逐步建立RFLP模型

          需要（need）是用户级别的，是零散的，甚至是冲突的，总结之后变为需求（requirement），是系统的

      • 建模方式

        • 文本

        • 画图

        • 模型转换

        • 系统统一建模

        • 自动建模

          • 元模型
          • 参数模型
          • 建模语言

    • 需要：need，用户级别

    • 需求：requirement，系统级别

    • 重用：所有设计的基本原则

      物理域的重用分为硬件重用和软件重用

      思想域的重用分为过程重用和知识重用

  • 评价

    • 验证（Verification）

    • 确认（Validation）

    • 测量与指标

      1. 指标是系统交付考核的内容之一；
      2. 测量是系统工程中的最基本的工程活动之一；
      3. 所有的V&V都离不开指标（Measure/Index/Indicator/performance）；
      4. 系统设计的目标常以指标形式给出，是系统设计的主要内容之一，但很多是间接达到的；
      5. 所有的系统或产品的特性是以指标的形式给出的，指标是系统的基本
        属性；
      6. 指标值代表了系统的状态；
      7. 指标是物理世界在数字空间的量化表达，如数字仪表盘；
      8. 所有的质量管理活动都是以质量指标为目标的；
      9. 所有的企业经营活动也都是以KPI为管理目标的；
      10. 系统工程中的指标链（生命周期）

      指标是物理世界的数据在数字世界的展示
      从指标到数字孪生：数字世界和物理世界相互影响，物理世界指标实时反馈给数字世界，数字世界的指令可以控制物理世界
      数字孪生进一步，可以在数字世界模拟完整的物理世界

  • 系统性（应用）

    • 系统性

      • 整体性

        • 通过识别维度来做到整体全面

          • DoDAF模型

            DoDAF2.0 视角视图全景图与关系图

            不同视角之间是否可以画N方图

            DoDAF是为了全面的找到所有的系统元素，而N方图是为了识别功能之间的耦合，看起来在一个层面上，分别在什么阶段使用这两种图

          • UAF模型

            UAF企业级建模

            用这种UAF结构化的思维方式去思考企业管理涉及的各个方面

            首先要维度全，一方面是维度的思考更高一层。缺失维度影响较大，其次是思考维度更加简单一点

      • 结构化和层次性（空间）

      • 周期性（循环与V&V）

      • 动态性（时间）

      • 静态+动态分析

      • 关联性

      • 逻辑性/因果性

      • 使用方法和工具

    • 系统思维

    • 系统分析

    • 系统设计

    • 系统管理

霍尔系统工程体系架构

霍尔工程体系架构图

总结

  1. 系统工程的对象是方案设计
  2. 系统工程的内涵是关于正向设计的技术管理
  3. 设计的目标是一次成功
  4. 系统工程面对的挑战是：复杂性
  5. 系统工程是一种管理，是关于企业技术和知识的管理，是真正的技术管理，是现代工程师必备的工程管理知识和技能
  6. 系统是元素的集合，结构是关系的集合，架构是维度的集合
  7. 维度：系统某一类特征的集合，与视角，角度类似

2. 模型与系统建模

模型概述

  • 模型

    • 物理/实物/实体模型
    • 概念/抽象/数字模型

  • 模型的功能

      1. 描述：外形、结构、表现（动）
      1. 展示：外形、结构、表现（动）
      1. 实验与仿真（参数设计）：行为（动）
      1. 工程设计内容：外形、结构、机理、参数

  • 学习建模的目的

    • • 知道有哪些模型可用
    • • 知道如何建立模型
    • • 各种系统方法都是基于一种特定的模型分析方法

模型分类

模型分类图

  • 结构模型

    • 定义：关注对象的图形化/可视化表达，是由几何元素和元素间的接线组成

      • 常见结构与关系

        结构与关系：

        结构是关系的总和，结构取决于系统包含的关系
        单一结构：只包含一种关系的结构，如分类结构
        混合结构：包含了多种关系的结构，如流程

        • 系统的关系决定了结构

        • 关系的种类

          主要关系是聚合关系：以某种形式将元素聚
          合到系统中，或集合中。

          1. 集合（机体）
          2. 借用（体系，软集合）
          3. 继承（归纳、抽象：无人车艇机——无人载具）？
          4. 泛化（分类：学生，本科生/研究生）？
          5. 例化（由概念到实例：课程与系统工程）
          6. 时序
          7. 函数（参数为元素）
          8. 映射（投影）

        • 常见结构

          • 常见或常用结构：层次、时序、网络、向量、表
          • 表：即是一个模型，也是向数字表达（数据库）、
          数学公式过渡的中间形式；

          • 基本结构

            • 层次结构（继承关系）
            • 网络结构
            • 时序结构（时序关系）

          • 向量结构

            接近于数学的表达；
            常用于表达的概念：分类、关联

            如n维坐标

          • 表结构

      • 结构模型举例

        • 分类树

        • 系统工程

          • 霍尔三维体系架构

          • 系统生命周期成本分布

            系统生命周期成本分布I
            系统生命周期成本分布II

            质量/成本/时间 不是生产出来的，是设计出来的

          • V模型

            • 以软件工程为例的V模型

              软件设计的V模型

              对于第一个问题，在软件工程行业有着比较成熟的方案，就是TDD，测试驱动开发，本质思想是以终为始

            • V模型的概念模型I

              V模型的概念模型I

            • V模型的概念模型II

              V模型的概念模型II

            • V模型的概念模型III：双V模型

              V模型的概念模型III

            • V模型的概念模型IV：项目管理的V模型

              V模型概念模型IV

        • 制造业

          • Value Chain Model
          • NGM
          • Enterprise Architecture（SME）
          • Enterprise Architecture（Aachen）
          • Enterprise Architecture（AMBITE）
          • Model of Extended Enterprise

        • 企业信息化

          • CIMOSA
          • GIM
          • ARIS

        • 商业战略与分析

          • SWOT
          • PESSTEL
          • 波特5力竞争模型
          • 波士顿模型
          • 安索夫矩阵
          • 产品与市场分析模型
          • 股票的影响因素
          • 零售国际化战略制定

        • 国家政策

        • 服务

          • KANO模型（需求分类）

            KANO需求分类模型

            这个模型评价的是重要性和紧急性

            Kano进行需求分类，这里根据权重进行需求分级，如ahp

            系统动力学分析的内容和需求分析的内容有什么区别？

            而STACEY模型评价的是可行性

            Kano模型也可以用来分析员工激励手段
            提问用户需求时，需要从两方面提问，如果提供某个功能，是否满意，如果不提供某功能，是否满意i

          • 服务满意度模型

    • 元模型：模型的解释模型（最简单如“图例”）

      元模型本身也是结构模型

      任何模型都（应）有元模型

  • 特征模型

    • 定义

      • 可量化表达的特征
      • 可用文本活着语言来表达
      • 基础特征：产品或系统地集合特征，是产品开发过程中各种信息的载体
      • 附加特征：批在产品几何拓扑信息外，叠加上设计，制造等活动中的非几何信息

    • 分类

      1. 由于从不同的应用角度研究特征，必然引起特征定义的不统一。
      2. 根据先后顺序有基础特征、附加特征；
      3. 根据产品生产过程阶段不同而将特征区分为 :设计特征、制造特征、检验特征、装配特征
        （位置关系，配合约束关系，连接关系，运动关系）等。
      4. 根据描述信息内容不同而将特征区分为:形状特征、精度特征、材料特征、技术特征等。

  • 数学模型

  • 仿真模型

    • 建立在结构模型上的逻辑模型

      • 模型中的图素都是系统的参数
      • 基本的关系是参数间的函数
      • 属于逻辑模型

    • 模型属于动态模型

    • 仿真面向的是设计内容之一：系统参数，如弹簧的系数

      • 仿真是一种动态分析，也是量化分析

      • 以参数动态看板的形式展示各参数随时间的变化

      • 系统动力学模型

        • 仿真的基本概念

          • 什么是仿真

            仿真是一种基本的科学研究方法

            科研方法分为理论分析和科学实验，科学实验分为实物实验和模型试验，仿真就是一种基于模型的实验

            仿真是建立系统模型，利用模型进行实验研究

            基础：控制理论，相似理论，信息技术，计算机技术

          • 为什么需要仿真

            • 研究系统

              研究系统的组成部分，及其之间的关系（内部特征）

              预测系统在某种策略下的工作情况（外部行为）

            • 模型试验

              研究方案的可行性（未建成系统，行为预测）

              真实系统实验代价高昂（生产过程、生态系统）

              不安全的系统（核试验、碰撞实验、军事演习）

              难以用数学公式表达、或难以求解的系统

          • 仿真方法分类

            • 连续系统仿真

            • 离散系统仿真

            • 混合仿真

            • 系统分析特殊的方法

              • 系统动力学仿真
              • 蒙特卡洛方法

          • 仿真方法三要素

            • 系统：研究的对象
            • 模型：系统的抽象
            • 计算机：提供工具和手段

        • 系统动力学方法

          • 定义：用于研究系统动态行为的计算机仿真技术

          • 目的

            • 研究系统（社会经济系统，管理系统）结构、功能和行为之间的动态关系
            • 是一个系统实现方案的寻优过程（特解或可行解，不追求全局最优解）

          • 基本出发点

            • 系统是结构与功能的统一体，结构表示系统的构成，功能表示系统的行为特征。
            • 一阶反馈结构（或环路）是构成系统的基本结构。一个复杂系统则是由众多相互作用的反馈环路组成的。理论基础是反馈控制理论。

          • 基本原理

            系统动力学基本原理

          • 工作过程

            系统动力学工作流程

        • 系统动力学建模方法

          • 因果关系图

            系统动力学因果关系图

          • 系统流图

            系统动力学流图

        • 动力学分析

          分析系统的构成要素，分析系统要素之间的关系

          建立量化分析模型，通过仿真分析生产、库存产生波动的原因

          分析系统参数变化对系统状态的影响

          • 分析系统构成要素

            系统动力学分析步骤一：分析系统构成要素

          • 分析系统要素之间的因果关系

            系统动力学分析步骤二：分析因果关系

          • 分析系统状态变化流程

            系统动力学分析步骤三：分析流关系

          • Vensim平台仿真

      • 流模型

        1. 物流
        2. 信息流
        3. 现金流
        4. 人流
        5. 对象状态图
        6. 活动图（程序）

建模

  • 建模方法论：在已知和未知之间建立联系

    建模方法论

  • 思维模式

    系统性思维模式：要在一开始就想到最后的结果，并提出最终结果的检验指标，在最终出结果以后，要回过头来看一下能否回答一开始的问题

    动态分析必须基于静态结构确定的情况下进行，先设计静态结构，再通过动态分析看结果，如果不好，再回头改静态结构，不断迭代

    如何在一开始尽可能全面地思考所有的元素和可能性？借助维度的思维方式

    • 可视化思维

    • 维度（正交）思维

      1. 维度表达了系统的关联因素、或观察的视角；
      2. 维度间即是看关联，也是多维度的分类细分；
      3. 正交坐标是维度空间的基本表达方式，鱼骨图、指标层次图也
        是；
      4. 系统与问题分析的三个基本维度(也是本体的思维)：
        • 环境
        • 结构（要素与结构关系，与外界的接口）
        • 行为（功能与因果关系，与外界的沟通）
      5. 系统分析的最基本的抓手
        5.1. 铁路标准桥梁的分类：单/双线、直/弯道、有/无砟
        5.2. 国际事务：政治、经济、文化、金融、科技、军事、民间……
        ——维度内的问题要在这个
        维度内解决，如果扩展到其他维度，就是所谓的外溢，或扩大化
        5.3. 生物分类
        5.4. 按社会属性的公民分类

    • 整体思维

        1. 基本思想：黑盒思维
        1. 关键：外部描述
        1. 模型：IDEF0

        IDEF模型要最终分解到所有的活动的时间和成本都确定

        1. 工具：BPWin
        1. 体现了：系统的整体性、系统的层次性结构

    • 关联思维

    • 抽象思维（归类/分类）

    • 分解思维（解耦）

        1. 基本思想：白盒思维
        1. 关键：细分后的关联；
        1. 模型：层次结构；
        1. 方法：IDEF0
        1. 工具：BPWin
        1. 体现了：系统是由元素所构成的，是层次结构

    • 闭合（验证）思维：以终为始

        1. 基本思想：通过与系统目标相对应的评价指标，实现首尾循环的全过程
        1. 关键：由系统目标向评价指标的映射；
        1. 模型：评价指标体系；如ahp模型
        1. 方法：主成份分析法
        1. 工具：yaahp
        1. 体现了：系统过程的全覆盖

    • 本体思维

        1. 基本思想：描述客观存在的本质，定义、标签、属性、关联

        属性：分类属性+行为属性+场景属性（与其他本体的关系）

        1. 关键：分类、关联；
        1. 模型：语义网、知识图谱；
        1. 方法：抽象分类、关联
        1. 工具：Protégé
        1. 体现了：系统或元素的本质

    • 目标驱动

    • 根底思维

      1. 核心是什么？根本的原因是什么？本质是什么？
      2. 中国成语：格物致知

总结

  1. 有哪些模型可用？
    • 常见结构的模型（层次、时序……）
    • 大部分方法都对应特定的模型（PERT、IDEF0、QFD、SWOT、PESTL、N2……）
  2. 如何建模
    • 维度：视角
    • 要素：概念与关键词陈列
    • 关系：关联（集合、时序、逻辑）
    • 结构（层次、时序、网络、维度）
    • 布局调整
    • 按层次结构、网络结构和时序结构进行位置调整与集合

不同模型的图素不同，表达的角度不同，适合表达的内容不同，适用的场景也不同，比如KANO模型用于需求的分类，而系统动力学模型用于对某些元素变化的仿真

3. 需求分析

概述

  • 正向设计的工程是从需要/需求的定义开始的

    需要是科学和创新的源动力

    社会的实际需要比大学研究更能推进科学进步

    需求来自于问题

  • 需求分析的活动

    • 识别用户需要（need）
    • 对用户需要进行分析整理
    • 转换到系统需求（requirement）的定义

  • 需求分析中要解决的问题

    • 有哪些需要
    • 如何分类，分级
    • 如何转换

需求识别

  • 使命/业务/问题 分析

  • 利益攸关者分析

    • 系统

    • 接触者

    • 相关者

    • 对象：被系统加工处理的对象，是系统的输入或输出

      .例：
      • 汽车：拉载的人和货
      • Word：文档（包括文字、图、表、公式）
      • 核电站（燃料棒、辅料、水、气、电）
      分析
      • 分类
      • 重要性
      • 操作、处理或服务

    • 使用场景（用例）ConOp

      系统（对应的功能）+相关人（对应的需求）+对象（对应的操作）
      • 标识（名称+编号）
      • 密接人+对象+任务（需求/操作）
      • 系统状态
      • 环境（场景）
      • 约束

      识别：穷尽所有可能(维度与粒度)

  • 结果：需求清单初稿（层次结构）

    编号
    描述
    利益相关者
    分类
    权重
    任务
    场景
    来源

需求分析

  • 根底分析

    https://www.axure.com.cn/79980

  • 分类

    • 功能需求和非功能需求
    • KANO模型

  • 分级

    需求的权重定义

  • 关联分析

    关联分析N方图

  • 结果：需求架构（表或树）

需求转换

  • RVTM：需求分析结果的形式

    RVTM矩阵

    如果一个需求和所有功能都无关，则说明功能缺失，如果一个功能和所有需求都无关，说明是无用的功能

  • QFD

    • 多级映射和转换

      • 从需要到需求
      • 从需求到零件
      • 从零件到工序
      • 从工序到参数

    • 转换矩阵（质量屋）

      https://zhuanlan.zhihu.com/p/56229302

      质量屋是一个缝合怪

      中间的是RVTM矩阵（从维度角度梳理）
      上方的三角是功能的N方图（解耦）
      右侧的Competitive Evaluation是需求分级分类

      Technical Evalutaion是对每个技术当前的评分，下面每一行分别是改进目标，改进难度，最有一行是重要性，是综合考虑了对所有该功能相关需求的重要性及其相关性的和

    • Quality Function Deploymer：质量功能展开

需求管理

  1. 系统需求的演变（evolving system requirements）
  2. 是在系统开发工作的整个生命期内以及系统的使用和保障阶段内必须解决的实际问题。

需求变更

总结

需求分析小结

4. 系统分析与仿真

系统分析

  • 单模型分析

    建模本身是一种分析方法。前面介绍的各种模型在其建立过程中都是某一特定领域的分析。

    每种模型都有自己适用的场景，阶段

      1. 用户与需求分析（KANO）
      1. 功能分析（IDEF0）
      1. 数据分析（ER模型）
      1. 流程分析（工作流）
      1. 接口分析
      1. 业务分析（业务流程分析）
      1. 决策分析（评价模型+决策模型）

  • 综合分析

    • 多模型的交叉分析：检查系统模型间的一致性是一种系统的分析方法；
    • 模型之间是有关系的，一个模型中的元素会在另一个模型中映射，通过映射可进行建模的关联与完整性、一致性分析。

    • 先后关系：不同视图的关系与建立的先后关系

      不同视图的关系与建立的先后关系

    • 模型建的关联性分析（UC矩阵）

      UC矩阵举例

      UC矩阵定义

    • 结构模型的关联分析（N方图）

      N方图

    • 结构模型（BOM）与视图的关系分析

      分系统视图与视角视图的关系

系统视图

  • 视角与视图

    • 一个模型难以描述系统的全部，故需要从多个视角来观察，以避免“盲人摸象”；
    • 特殊的视角（view）产生特殊的视图；
    • 不同视角下的视图有相互的关联及映射；

  • 常见的系统视图

    • RFLP，静态模型，动态模型

    • 外部视图（外部视角，黑盒）

      • IDEF0
      • 用例图
      • ConOp

    • 内部视图（内部视角，白盒）

    • 系统视图

      • 需求视图

        • 用例图
        • QFD

      • 功能视图

          1. 功能模型是所有系统必有的模型；
          1. 功能模型是最早期建立的模型，是其他建模的基础；

        • 常见的功能模型

          • 功能树（只有功能）
          • N方图（功能+关系）
          • IDEF0（功能全部信息）

        • 功能配置

          产品功能定位如何区分是企业研发生产战略的核心内容之一，根据产品所
          主打的细分市场差异将其分为：

          1. 走量产品
          2. 标准产品
          3. 形象产品

      • 流程视图

        1. 概念：活动、WBS、流程、计划
        2. 一般流程图
          • 进程图（甘特图、 SysML.sequence、交响乐乐谱）
          • 状态图（SysML.status)
        3. 泳道图
        4. OPM
        5. PETRI net
          Petri net的几种变形
          • IDEF3
          • PERT NET
          • BPMN
          • 工作流：一个可以交互的模型
        • 泳道图
        • SysML.status
        • PetriNet

      • 信息模型

      • 接口视图

      • 决策视图

    • 检查系统模型间的一致性是一种系统的分析方法

      模型之间是有关系的，一个模型中的元素会在另一个模型中映射，通过映射可进行建模的关联与完整性分析

    • 真实系统（模型）应该是所有模型的集合体，或叫综合模型。

建模语言

  1. UML/SysML
  2. UAF/UPDM
  3. OPM
  4. BPMN/WfM
  5. AADL
  6. SQL

仿真

总结

5. 系统评价与决策

决策与评价的关系

  • 评价是决策的基础
  • 决策是评价的目的

系统评价

    1. 评价是科学研究与工程建设中最基本的工程活动

    2. 系统工程中存在大量的检验、检查、确认等的质量管理活动；

    3. 评价的基本单元活动是测评；

    4. 测评的基本内容
      • 测：
      – 设计：量具（单指标-多指标（权重）、可比性）
      – 组织：测量人（谁？如何打分）
      – 实施：指标度量/打分（绝对/相对）
      – 记录：测量值的记录（记的形式）
      • 计算：数据计算，给出结论
      • 评：合格否？选优、分类

    1. 评价中的基本概念

    • 评价原则

      1. 客观、公正
      2. 科学（可信）
      3. 系统性（全面）
      4. 可操作性

    • 角色

      • • 评价组织（者）
      • • 评价主体（专家、大众）
      • • 评价对象

    • 评价指标体系

      • • 评价目的（支持决策）

      • • 评价关注/相关方面/准则/维度

      • • 评价指标

        1. 本体
          ① 客观或主观
          ② 量值（精确、模糊）
          • 取值范围
          ③ 量纲（有、无）
          ④ 期待变化方向（与评价目的正相关或负相关）
        2. 管理用
          ① 标准
          ② 作用
          • 条件类（一票否决、资格）
          • 综合评价用

      • • 综合评价：多指标评价

      • • 权重：重要性、相关性、贡献度

        1. 重要度、贡献度、关联度；
        2. 下级节点的权重之和为1；
        3. 层次结构中下级与上级关系的量化表达；
        4. 上级节点（因变量）与下级节点（自变量）的线性化关系（公式）。
        5. 权重的确定
          • 主观
          • 无数据支持（看重的是重要性，如身高在蓝球运动员的选拔）
          • 有数据支持（看重的是有效性，如在身高一样的蓝球运动员进行选拔）

      • • 评价模型

        1. 综合评价一定对应的是一个评价指标体系；
        2. 评价指标体系就是评价模型；
        3. 评价指标体系（模型）是一个层次结构：
          • 最上层是评价目的
          • 最下层是评价指标
          • 中间层（0:N）是评价关注
        4. 要求：树状结构应尽可能的独立（难点）
        5. 指数（Index）是计算出来的
          • 综合指标得分=∑(w评价指标))，w：权重
          • 或更精确的函数
          • 综合指标的权重计算是线性函数表达。

    • 测量/打分

      1. 测量：用仪器、设备或工具对客观指标
        进行度量
      2. 打分：由人对某一主观指标进行度量。
        模糊分、等级分、分类分。无量纲。
      3. 绝对分：一个对象在特定指标上的得分
        或测量值；
      4. 相对分：两个对象在主观指标上的比较
        得分，又称为比较分；无量纲。
      5. 非确定情况下的指标量值计算（决策树）

    • 评价方法：评价过程中与上述概念的确定和计算相关方法的统称

    1. 评价中的问题（挑战）

    2. 评价多为综合评价，或多指标评
      价问题；

    3. 评价的复杂性表现在多个“多”；

    4. 评价中的主观因素与客观性要求
      的矛盾；

    5. 数据处理
      • 数据的可比性
      • 量纲

    1. 评价中的基本活动与过程

    2. 从一个简单的测评可以看出，评价所包含的活动有：
      ① 建立评价指标体系（评价模型）
      – 明确评价目的
      – 确定与评价相关的关注（多层）
      – 为每枝关注确定评价指标
      – 计算权重
      ② 确定评价方案
      ③ 专家组织或问卷设计
      ④ 测量、打分、计算（决策树）或问卷统计
      ⑤ 数据处理
      ⑥ 评价结果展示

    3. 一次完整的评价过程会包含多项（评价方案）设计与数据处理活动，是一个满足特殊要
      求的个性工程问题，需要进行专门的研究。

    1. 评价方法
      1. 归一法：基础
      1. 结构模型法：必用
      1. 去量纲法：必用
      1. 关联矩阵法：必用
      1. 层次分析法（AHP）：主观指标赋值，确定权重首选
      1. 德尔菲法：公正性要求高的评价
      1. 模糊评价法：大众评价
      1. 数据包络线法(DEA)：投入产出效益比
      1. 决策树：不确定性单一指标的计算方法
    1. 评价小结
      1. 评价是一个综合性的工程活动，包括了建模、方案设计、实施和决策等多项活动；
      1. 评价本身具有专一的研究或创新的特征，其创新的结果就是“评价指标体系”；
      1. 目前包括层次分析法在内的所谓评价方法都只是评价过程中的一个知识点，而绝不是评价的全部；

    • 评价流程

      评价的流程

      一个综合评价过程中本身含一个权重确定的子过程（红线部分），这是一个专家的主观评价
      过程，也说明所有的综合评价都躲不开主观评价，也就都存在与客观性要求的矛盾，这个矛
      盾只能通过方案的设计来规避。

系统决策

    1. 决策树
    1. 博弈
    1. 行为

6. 系统工程最新发展

1. 系统工程需要应对的持续性挑战与愿景

从碎片化的局部图像到全局的完整图像
从自下而上的堆砌到自上而下的推理
从只在物理域验证到在数字域提前验证

2. 体系工程（SoS）

3. MBSE

4. 对系统的新要求：韧性

5. 强调评价（V模型右半的验证与确认活动左（前）移）

6. 强调实用、落地

7. 工具、平台