係統工程
1962年，美國貝爾電話公司的工作人員，霍爾（Hall）總結了在係統工程方法指導下進行工作的經驗，寫了《係統工程方法論》一書。從書的內容來看，係統工程方法論主要由以下五個方麵所組成。
（1）係統工程的工作模式：敘述了係統工程從問題的產生到係統實施的方法、步驟。
（2）係統工程的指標體係：闡明了係統工程必須在社會政治、經濟、道德和法律等規範下，建立各種具體的指標內容。（3）係統工程的組織安排：評述了管理一個係統工程的三種組織形式。
（4）係統工程師的品格和知識結構：提出了一個“理想”的係統工程師的規格（霍爾認為“理想”的係統工程師是一個專家小組）。
（5）係統工程與其他學科的關係：明確了係統工程與運籌學、工程設計等學科之間的聯係。
下圖是上述五個方麵的基本內容（圖7.1.1）。1969年，霍爾發表了《係統工程的三維結構》。在這篇論文中，霍爾提出了係統工程的結構和活動矩陣（參見圖7.1.2）。這個結構圖主要表明，按時間先後為秩序展開的各個階段，都需要經過邏輯過程的七個步驟，但重點不同。如製訂規劃階段，主要經過邏輯過程的1、2、6和7這四步，生產階段主要進行係統分析。
由於迭代性和收斂性是係統工程從產生到結束這一自然過程中呈現出來的兩大基本特征，因此，霍爾又用希臘神話中的象征富
饒的神羊角來描繪係統工程的工作過程。圖7.1.3是著名的神羊角模型。他運用係統工程方法對物質、能量、信息進行加工、製作、提煉，使問題得到滿意的解決。
將專業知識作為一維，和時間、邏輯過程結合起來，可以組成係統工程的三維結構（參見圖7.1.4）。
邏輯維的七步分別為：擺明問題，以搜集到的資料為依據，弄清將要解決的問題的實質，並明確問題的界線。
評價體係的設計：提出係統的目標函數，確定評估係統功能的各項具體指標。
係統綜合：彙總各種能夠達到目標函數的方案，並對每個方案加以詳細的說明。
係統分析：建立各種模型，對各種方案進行細致的剖析、比較、評判，最後加以精簡。
最優化：在一定的約束條件下，運用各種技術，使精簡後的方案盡可能地完善。
決策：根據實際需要，權衡利弊得失，決定采用一個（或二個）方案。
實施計劃：將最後決策所得的方案付諸實施。
時間維有七個階段：
製訂規劃：在把握了問題要害之後，製訂出係統的、原則上可行的規劃。
擬訂方案：作出一個詳細、明了、切實可行的工作計劃。
研製階段：以上述兩個階段的結果為原則，進一步完善係統的各項指標。
生產階段：生產出組成整個係統的所有基本元素。
安裝階段：按既定方針，將基本元素組合成一個能完成係統運行計劃的整體。
運行階段：係統按照預定的目標進行正常的工作。
更新階段：當係統完成了有關的任務或者因需要必須作大規模的改革時，可以修改、放棄該係統，創建一個能滿足新的需要的係統。
專業維也有七個項目（略）。
鑒於霍爾所總結出的上述七個步驟，實際上是吸取了運籌學的明確目標、選擇效果衡量指標等方法而進一步完善的，因而為後來許多從事係統工程的人所遵循，爾後所提出的各種方法、步驟，基本上大同小異。（參見《係統工程導論》車宏安著）因此，我們以邏輯維為主體，分以下三個方麵來介紹係統工程方法論。
係統目標的確定
係統目標是確定係統工程邊界、結構、功能和運行方式的依據，所以選擇和評價目標，便成了係統工程研究的戰略起點。怎樣才能做好這項工作呢？霍爾指出了三條途徑：一是通過對整個環境的調查研究，獲得解決問題的理論、技術手段、方法、途徑、材料和設備等，然後，以此為據，確定目標。二是通過研究用戶的現狀，以預測所得的將來需要為依據，確定目標。
三是通過分析用戶對新係統的開
發提出的各項具體要求，直接確定目標。
這三條途徑實屬殊途同歸。因為它們都是為了一個共同的目標——了解情況，為確定係統目標提供依據。從方法論角度來看，它們是相互關聯、相互補充的。實際是通過環境研究、需求預測，提煉出一個能滿足用戶需要的、切實可行的目標。因此，確定目標的步驟，一般可分為以下五步。
一、環境研究
環境與係統工程的每一階段相
關。這不僅是因為問題來源於環境，解決問題的方法來自環境，而且檢驗係統的優劣也是環境。因此，環境研究是係統工程的第一個環節。
霍爾認為環境是係統之外的一切對象。一方麵，環境因素的變化影響係統的功能；另一方麵，環境因素又必須隨著係統的變化而作相應的變化。在係統工程中，主要研究六種環境。（一）自然環境。任何係統都存在於自然環境之中。自然界以它特有的方式影響著係統。到目前為止，人類還無法擺脫自然環境對係統的幹擾。許多人精心設計、製造的係統，在自然環境的作用下無法實施其功能。
自然環境中的大氣、生物、水和地殼這四大因素是影響係統工程的直接因素。在生物群落、水、地殼以及其他星球的作用下，大氣變化萬千，形成了各種氣象：氣溫的驟變，氣壓的升降，濕度的變化，風、霜、雨、雪的出現等。這些變化無常的自然現象時時刻刻侵蝕著係統。盡管它們中的某些現象是罕見的，但是在確定目標時決不能忽視它們。研究它們的方法是：收集曆史資料，並根據係統的需要分清常規因素與非常規因素，進而運用統計方法測出它們對係統作用的次數以及作用的方式和影響的程度。（二）社會環境。社會環境是指人的社會活動和社會需要。它與係統相互聯係、相互影響。根據影響程度的強弱，社會環境可分為群體因素和個體因素兩大類。
群體因素作為係統的一個輸入，既對係統目標、功能、結構提出了要求，又為係統服務項目的確定、服務地點的選擇、服務設施的製定提出了依據。
研究群體因素的理論和方法是，通過物理類比來描述社會現象的社會學。例如借用牛頓引力規律來描述城市擴張這一社會現象：
式中：V為在某一距離上的人口潛勢，G為常數，μ為對於特別種類人口的常數，P為人口，d為距離；
式中E——一定距離內人口之間的能量交換。
個體因素通過兩種方式與係統產生相互作用：其一是個體的功能，如視覺、聽覺、味覺、嗅覺以及對冷熱、硬軟等產生的靈敏度對係統器件的要求和器件對個體生理器官的刺激作用；其二是個體的氣質、品格、修養、情緒等對係統功能的發揮程度的影響以及係統構造、布局對它們的反作用。研究個體因素的目的是使人—機能得到良好的匹配，研究的方法和理論是工程心理學、生物力學、心理技術和應用心理學等。
（三）政治環境。係統歸根到底總是從屬於一定的政治環境的，因此，政治環境對係統的存亡有著決定性的影響。這種影響一方麵是通過政府發布的政策、法令、法律、規章等各種活動來實施，另一方麵是參與係統活動的人的政治觀點、政治素質、政治思想水平對係統產生的影響。政策研究、時事研究是製定係統目標時不可忽視的一項工作。
（四）經濟環境。經濟環境是係統運行的一個動力。因此，對於用戶的經濟收入、購買能力、消費結構、產品特點的期望等的研究是必須的。研究經濟環境的目的是為了確定一個係統可以運用的經濟條件。市場學、工程經濟學、技術經濟為這一領域的研究提供了理論和方法。
（五）技術環境。技術環境是係統的實體。采用不配環境的技術不僅影響係統的特性，而且影響係統與環境的匹配效率。采用過時的技術將使成本大大提高，采用未成熟的技術或不適當的新技術也不會得到良好的效果。最佳的技術是適時的、能與係統吻合的技術。為了達到這一目的，需要研究的問題有：①新係統的建立是否有待於新的科學發現？②新係統在建立過程中是否存在不可克服的技術困難？③新係統建立之後是否需要有一套新的操作？維修方法？研究這些問題的方法主要是采用專家谘詢法。（六）原有的係統環境。從係統工程的觀點來看，原有的係統環境是新目標產生的土壤，因此，分析原來的係統環境可以找到新目標產生的必然原因，從而推斷出它的發展方向。另外，任何一個新目標的實現，必須依靠原來的係統環境所提供的人力、物力、財力以及在此基礎上發展起來的並且又包含了它自身的新技術和新方法。
二、需求研究
需求研究旨在粗略地確立許多需求，為確定理想的係統目標提供依據。在係統工程中，需求研究的基本內容是個體需要研究和市場研究。
（一）研究個體需要的方法。市場需求是由個體需要決定的（當然，商場作為一個環境，對於個體需求也有反作用），因此，研究個體需要對係統目標的確定有重要的意義，研究這一領域的主要方法和理論是“消費者選擇理論”，由於技術性太強，在此就不贅述了。
（二）市場需要預測方法。市場預測可分為短期預測和中、長期預測。短期預測的時間一般為1年，中期預測為2年至6年，長期預測在5年以上。
目前市場預測的理論和方法很多，下麵作提要式的介紹。①經理評判意見法。經理身居市場，對市場情況和近期的發展方向比較清楚。所以，先由他們提出粗略的估計，然後請經濟學家作出分析，接著將這些分析意見反饋給經理，並作出預測。②銷售員估計法。銷售員直接與用戶接觸，了解顧客的需要與經濟狀況，由他們提供近期預測（銷售量），然後作出適當的處理，可以作為預測的依據。
③時間序列預測法。通過對一組按一定單位時間順序排列的曆史統計資料的分析，建立一個比較適合於這種發展狀況的模型，然後加以外推的預測方法。這種方法是建立在事件將繼續按照以往的速率發展的基礎上，所以，在政治、經濟、科學技術發展的平穩時期，這種預測方法是比較可靠的。它包括的內容很多，主要有：a.經典時間序列法：將一個時間序列分成數個從各個不同的角度反映事件發展的分量，如趨向分量、周期分量、季節分量、隨機分量等，然後，通過數學處理，並將結果畫出幾何圖形，最後，進行綜合分析。
b.移動平均法：將整個時間序列分成若幹段（注意，每一段要刪去前麵一段的第一個數，同時增補一個數），取其平均值，並令用以計算的數值的權數相等，而從前的級數為零。這樣，曆史上的大起大落被修正，最後得到一條起伏較小的曲線。C.指數平滑法：用於解決非線性趨勢的預測方法。它使加權平均法中權數符合指數的規律，這樣可以大大減少曆史數據，有時可根據平滑常數，最新預測值和最新觀測值進行工作。d.回歸法：根據曆史的數據，折合成一個能描述變量之間總的相關關係的回歸方程或一條回歸曲線，並據此去推斷一個與給定複變量相對應的變量的數值。回歸法有一元線性回歸、多元線性回歸等，請參看有關書籍。
三、指標體係的建立
霍爾認為指標體係是係統工程的工作準則，它的建立和實施是組織和建立良好係統工程的真正關鍵。
（一）指標體係的基本內容。對係統工程來說，指標體係有十大基本內容。
①利潤：以貨幣單位來衡量。它是主要的經濟指標，反映了係統以及係統與環境之間的相互作用而產生的效益。②市場：一般作為利潤函數中的一個重要因素，有時作為一個獨立的指標。它反映了係統與用戶之間的關聯情況，以單位時間提供的服務來衡量。
③成本：通常作為經濟可實現性的一個準則，從一個側麵反映了係統的水平與質量狀況，以貨幣來衡量。④質量：在係統設計的早期階段純屬主觀想象，當滲入技術因素後變成一個具體的計劃指標時，才具有客觀意義。所以，用實物單位來衡量。⑤性能：是表示係統的物理、化學等特性的指標，一般以“優值”或“效率因素”來衡量，有時根據係統的特征來確定。在軍事係統和商業係統中還有“影響競爭者的指標”，它主要是表示采用何種形式來損害競爭對象的能力或維持與獲取某一市場（陣地）。⑥靈活性：是指環境變化時對係統進行調節的難易程度，反映了係統與環境之間的相互適應性。
⑦兼容性：表示新、老係統之間相容程度的指標，反映了它們之間配合的情況。
⑧安全：是表示時間維的每一階段是否進行正常運行的指標，反映了係統的可靠程度。目前，尚無統一的測量方式。⑨時間：是係統建立過程的延續性的反映，它與所有指標都有關係，是一個變數。
⑩持久性：係統有效運行的時間的標誌，是整個係統所用的技術陳舊率的反映。
（二）建立指標體係的過程和步驟：①建立指標體係的過程：指標體係建立過程是一個按等級順序展開的過程（參見圖7.1.6）。
圖中DE為中間目標E存在的一種手段，但它不理想，所以打上：“×”，表示D點要另選方案（或手段）。JH即需要填補一個方案。FG表示遺漏的目標或不良的目標。E、K為對一個目標可提出的幾種手段。G′G″為一種手段可以滿足幾個目標。階梯上的一個升起象征一種手段，線索象征一個目標。但除了最終目標外，其餘的目標都作為更高目標的手段。所以說，目標和手段都是相對的。