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第一部分:SEBoK介绍
SEBoK 简介
系统工程导论
SEBoK 用户和用途
第二部分:系统工程基础
系统基础
系统方法在工程系统中的应用
系统科学
系统思维
用模型表示系统
第三部分:系统工程与管理
系统工程 STEM 概述
基于模型的系统工程 (MBSE)
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系统部署
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业务和任务分析
业务和任务分析
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相关标准
系统工程标准的应用
系统工程标准的校准与比较
服务的生命周期管理
第四部分:系统工程的应用
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服务系统工程
企业系统工程
Systems_of_Systems(SOS)
医疗系统工程
第五部分:启用系统工程
支持业务和企业执行系统工程
支持团队执行系统工程
支持个人执行系统工程
第六部分:系统工程相关领域
系统工程和环境工程
系统工程和工业工程
系统工程与地理空间/大地测量工程
系统工程和项目管理
系统工程和软件工程
系统工程与质量属性
第七部分:系统工程实施实例
系统工程实施示例:信息系统
系统工程实施示例:防御系统
系统工程实施示例:交通系统
系统工程实施示例:医疗系统
系统工程实施示例:空间系统
系统工程实施示例:管理系统
系统工程实施 : 矩阵示例
第八部分:新兴的知识
新兴的主题
 
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系统方法概述
译者:火龙果Alice
367 次浏览
 

该知识领域(KA)考虑系统方法如何与系统工程(SE)相关联。应用系统方法这篇文章考虑了如何使用该方法的动态方面,以及它如何与SE的元素相关联。

系统方法和系统工程

系统方法这个术语被系统科学的作者用来描述一个系统的“思考”方法,因为它属于直接利益系统边界之外的问题(Churchman 1979)。当简化假设(整个系统具有直接从其组件的属性派生出来的属性的概念)不再适用于利益系统(SoI),并且当系统上下文的多个层次的出现和复杂性需要整体方法时,这种系统方法是必不可少的。

工程系统的系统方法旨在检查“整个系统、整个生命周期和整个利益相关者群体”,并确保系统(或系统干预)的目的是可持续地实现,而不会造成任何负面的意想不到的后果。这阻止了工程师“转移负担”(用系统思维的术语来说)到环境中无法承受负担的其他部分(圣吉,2006)。这也阻止了涉及子优化的问题,当整个系统在实现系统的目的时,可能会发生这种问题(Sillitto 2012)。

系统方法(源于系统思维)和系统工程(SE)已经在很大程度上独立地发展和成熟;因此,系统科学和系统工程团体在他们的观点上存在分歧,他们认为系统工程在多大程度上是基于系统方法的,以及系统工程在多大程度上很好地使用了系统思维的概念、原则、模式和表示。下面将讨论这两个视图。

系统科学视图

正如在系统科学文章中所讨论的那样,系统运动的某些部分是作为对系统工程的感知局限性的一种反应而开发的(Checkland 1999)。

根据Ryan(2008)的说法:

系统工程的历史与系统运动是完全分开的。它最紧密的历史联系来自于将系统分析技术应用到部分系统工程过程中…系统工程文献中最近流行的SoS流行词促使了系统工程技术的扩展,包括能够应对半自治系统不断演化的网络的方法。这使得许多系统工程师更广泛地阅读系统文献,并且提供了作为系统运动一部分的系统工程的重新概念化,尽管它在历史上是独立的。这反映在最新的INCOSE手册[INCOSE 2011,第52页],其中指出“系统工程的观点是基于系统思维”,“认识到循环因果关系,一个变量既是另一个变量的原因也是另一个变量的结果,认识到相互关系和非线性有机思维的首要性——一种认识到整体首要性的思维方式。(重点)

因此,对于系统科学界的许多人来说,系统思维并没有自然地嵌入SE定义或实践中。

系统工程视图

许多 SE 作者看到了 SE 和系统思维之间的明确联系。 例如,Hitchins (Hitchins 2007) 描述了将系统思维应用于工程系统上下文的通用模型。 他建议这些可以构成对 SE 实践的描述和标准的基础。 Hitchins 还提出了一套指导原则,这些原则显然是 SE 的基础 (Hitchins 2009):

  • SE 原则 A:系统方法 ——“SE 在更广泛的系统环境中应用于 感兴趣的系统 (SoI) ”
  • SE 原则 B:综合 -“SE 必须将一系列部件组合在一起以创建整个系统解决方案”
  • SE 原则 C:整体论 ——“在对系统元素做出决策时,始终考虑对更广泛系统的影响”
  • SE 原则 D:有机体类比 ——“始终将系统视为在其环境中具有动态的“活”行为”
  • SE 原则 E:自适应优化 -“随着时间的推移逐步解决问题”
  • SE 原则 F:渐进式熵减少 ——“通过维护、维持和升级活动,继续使系统随着时间的推移而工作。”
  • SE 原则 G:适应性满足 ——“一个系统只有在其成功关键的利益相关者中获胜时才会成功,因此系统的生命周期必须由其输出对利益相关者目标的贡献程度来驱动”

Hitchins 认为 AD 原则是 SE 的支柱,它确定了系统思维的关键方面,这些方面应该支持 SE 的实践。 原则 EG 考虑 SE 生命周期 思维的动态,SE 的原因 、时间 和频率 。

以下部分针对四个主题考虑工程系统的系统方法。

1. 整个系统

系统耦合图(图 1)描述了工程系统的系统方法的范围(Lawson 2010)。

  • 情境系统是问题或机会,不是计划之外的。这种情况可能是自然的、人为的,也可能是两者的结合,也可能是一种假设的情况,用于更深入的理解和训练(例如商业游戏或军事演习)。
  • 响应系统 是为响应情况而创建的系统 。 双杠表示该系统与情况相互作用并将其转换为新情况。 响应系统有几个名称:项目、计划、任务、工作组,或者在科学背景下,实验。
  • 系统资产 是一个或多个企业用于应对形势的持续资产。 系统资产必须在系统的整个生命周期内得到充分管理,以确保它们在响应系统中实例化时执行其功能。 例子包括:增值产品或服务、设施、仪器和工具,以及抽象系统,如理论、知识、过程和方法。

Martin (Martin 2004) 描述了七种类型的系统,系统开发人员需要了解所有这些类型才能开发成功的系统:

  • 语境系统
  • 干预系统
  • 实现系统
  • 部署的系统
  • 协作系统
  • 维持系统
  • 竞争系统

Martin 认为,在为复杂的自适应情况设计解决方案时,必须明确承认和理解所有七个系统。

这些观点和其他观点描述了应用于工程系统时系统方法的一个方面; 此外,它适用于理解问题,组织解决该问题,并创建和整合任何相关资产和能力以实现该解决方案。

2. 全生命周期

Ring(Ring 1998)为生命周期和“持续” 系统的持续管理和定期升级提供了一个强大的框架。 它还准确地代表了 在大多数产品和服务系统消费市场中看到的由市场反馈和不断创新驱动 的“持续”或非常快速的产品发布和更新周期。

对于企业资产和服务的不同子集,可以在该模型的多个并发实例中考虑企业系统工程,以便在复杂和动态的外部环境中保持追求企业目标的能力。

此周期的动态特性及其与生命周期思维的关系在应用系统方法一文中进行了讨论。

3. 整个问题

《识别和理解问题与机遇》这篇文章考虑了问题情境的本质。 它讨论了问题的硬系统和软系统视图之间的关系以及它们与工程系统的关系。 工程系统旨在与包含的社会和/或生态系统一起运行并为其增加价值。 问题的范围由诸如政治、经济、社会、技术、法律和环境 (PESTLE) (Gillespie 2007) 或社会、技术、经济、环境、政治、法律、伦理和人口 (STEEPLED) 等框架捕获。

还讨论了邪恶问题 的想法(Rittel 和 Webber 1973)。 这些问题在传统工程意义上是无法量化和解决的。

Sillitto (Sillitto 2010) 描述了一个生命周期模型,在该模型中,关于问题的哪些部分可以“解决” 以及哪些部分必须“管理” 是第一个关键决策,并强调需要一种提供灵活性的解决方案方法。解决方案以匹配问题和利益相关者期望的不确定性和变化水平。 现在将问题视为“随时间变化” 的问题并提倡价值由关键利益相关者的看法决定的信念是正常的。

因此,在解决问题情况的各个层面时,系统方法可能很有用,从单个技术到工程系统开发领域出现的复杂社会技术问题。

4. 多学科

正如 Sillitto (Sillitto 2012) 所讨论的,许多实践系统工程师应用的方法和思维已经针对实践领域进行了优化。 虽然系统思维概念、模式和方法被广泛使用,但它们在 SE 实践中并不普遍。 结果,SE 从业者发现很难与参与系统方法的其他人分享系统想法。 第 4 部分:系统工程的应用 描述了传统的(基于产品的)SE(Lawson 2010),并对照适用于服务、企业和系统能力系统的 SE 方法对其进行了检验。 这些方法需要更多地使用问题探索、更广泛的解决方案上下文和目的驱动的生命周期思维。

SE 和系统方法

从上述讨论中,SE 可以通过三种方式使用系统方法:

  • 在其整体解决问题的方法中
  • 在考虑的问题和解决方案系统语境的范围内
  • 在嵌入系统思维和系统思维工具以及实施该方法的各个方面

当前的 SE 标准和指南,如第 3 部分:系统工程和管理中所述,封装了系统方法的许多元素。 然而,他们倾向于主要关注系统解决方案的开发,而更广泛的目的驱动的完整系统方法(Ring 1998)和对所有相关系统的更广泛考虑(Martin 2004)嵌入在采购和运营实践中。他们的应用领域。

将系统思维纳入 SE 能力框架 (INCOSE 2010) 代表了在 SE 实践中更多地使用系统思维的总体趋势。 广泛的利益相关者希望通过应用 SE 获得系统方法的好处,特别是在当前 SE 方法不充分或不相关的领域。 因此,需要更好地阐明系统方法 以及如何将其应用于非传统问题。

SEBOK 的合成

SEBoK 中提出的系统方法使用以下活动:

  • 识别和理解现实世界中潜在问题和机会之间的关系。
  • 深入了解问题并在更广泛的系统和环境的背景下描述选定的问题或机会
  • 针对选定的问题或机会情况综合可行的系统解决方案
  • 针对给定的时间/成本/质量版本的问题,分析并选择替代解决方案。
  • 提供解决方案已正确实施和集成的证据
  • 部署、维持和应用解决方案来帮助解决问题(或利用机会)

以上所有内容都在生命周期(词汇表)框架内考虑,该框架可能需要 部分或全部系统方法的 并发 、递归(词汇表)和 迭代应用。

当系统方法在工程系统(词汇表)的现实世界中执行时 ,会出现许多工程和管理学科,包括 SE。第 3 部分:系统工程和管理和第 4 部分:系统工程的应用 包含 SE 的详细指南,其中引用了相关的系统方法的原则。第 5 部分:启用系统工程 提供了 SE 与组织之间关系的指南,第 6 部分:相关学科也提供了 SE 与其他学科之间关系的指南。

有关系统方法如何与这些工程和管理学科相关的更详细讨论,请参见 在本 KA 中应用系统方法一文。

 


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