27110449_专题十一系统工程知识

第一篇：27110449_专题十一系统工程知识

专题十一: 系统工程知识

1.系统与系统工程：

1.1 系统的概念：

系统就是由多个元素有机的结合在一起，执行特定的功能以达到特定目标的集合体，说的更详细一点就是：

[1] 系统是由各个元素或子系统组成的；

[2] 系统的各元素之间是相互作用和相互制约的； [3] 系统是有目标的；

[4] 系统和环境有关，要适应环境的变化； [5] 系统有强烈的整体性，单元要服从整体。

一般系统论的概念：相互作用的多元素的复合体，系统具有多元性、相关性和整体性；

对系统概括为整体性、关联性、动态性、有序性和终极性，其中整体性是系统思想的核心观点，整体性不等于局部特性之和； 1.2系统的分类

系统可以按照各种各样的方法进行分类，一般的分类方法有5种：

[1] 按系统的复杂程度：静态系统、控制系统、生物系统、社会系统和宇宙系统 [2] 按系统的抽象程度：概念系统、逻辑系统和实体系统

[3] 按系统的功能：经济系统、军事系统、电力系统和铁路信息系统

[4] 按系统的内部结构、形态：开环系统和闭环系统，静态系统和动态系统，线性系统和非线性系统，确定性系统和随机系统；

[5] 按系统与外界的关系：封闭系统和开放系统； 1.3系统的特性

系统具有如下特性：

[1] 整体性：系统中的元素是有机结合的

[2] 层次性：系统中的每个元素仍然可以看做是一个系统 [3] 相关性：系统内各个元素是有联系和相互作用的 [4] 目的性：任何一个系统都有一定的目标

[5] 环境适应性：任何系统都处在特定的环境中； 1.4系统与环境

一个系统之外的一切与其相关的事物构成的集合，统称为系统的环境。系统从环境中产生，在环境中运行、延续和演化。

系统的能控与能观：也可以称为可控和可观，这在控制系统中是重要的概念；

系统的接口与耦合：是指系统与环境的结合点或者是子系统之间的连接点，在信息系统中接口的作用十分重要。系统的耦合是指系统之间的联系，某些系统之间不容易耦合，可以采用缓冲器或者是中间件与之联系。

系统的自组织性：子系统之间的自发通过相互作用就能产生协同想象和相干效应，形成自己一定的组织功能和时空结构，使系统表现出新的有序状态。1.5系统工程与系统方法

系统工程是系统科学在工程技术中的应用，其核心是组织管理与决策。所谓的系统工程主要有两层意思：

1)作为学科，它研究大规模复杂系统为对象的一门新学科；

2)作为工程，它又是一们工程技术，具有一般工程技术的特征，又有其自身的特点，研究物质系统和概念系统；

系统的思想即吧研究对象作为整体来考虑，着眼于整体最优进行，1.6信息系统工程

信息工程一般是指以计算机、网络、数据库、软件等信息技术于产品为基本构件的系统工程； 信息系统工程的特征：

1)信息系统工程是将信息系统、系统工程和信息工程三者相结合的产物。2)信息工程基于数据库系统；

3)信息工程的目标是建设计算机化的企业管理系统 4)信息工程是有多种技术和学科的综合；

5)是一个以生产信息、辅助企业管理和决策的人/机社会系统工程； 6)以数据库系统为中心，而且已经建立在计算机和网络平台上； 信息系统工程的发展： 大致可分为三大阶段：

1)数据处理时代：中央处理机 2)微机时代：分布式处理

3)网络时代：规模更大、复杂性更高 2.系统分析基础知识

2.1系统分析的目的和任务

系统分析的主要任务似乎对现行的系统进一步详细调查，将调查到的文挡资料集中，对组织内部整体管理状况和信息处理过程进行分析，为系统开发提供所需的资料，并提交系统方案说明书；

系统分析侧重于从业务全过程的角度进行分析，确定分析结果，提出信息系统的各种设想和方案，并对所有的设想和方案进行分、研究、比较、判断和选择，获得一个最优的新系统的逻辑模型，并在用户理解计算机系统的工作流程和处理方式的情况下，将它明确的表达成书面资料—系统分析报告，即系统方案说明书。

系统分析阶段的结果是得到目标系统的逻辑模型，系统分析的主要步骤： 1)对当前的系统进行详细调查，收集数据； 2)建立当前系统的逻辑模型

3)对现状分析，提出改良意见和新年系统应达到的目标 4)建立新系统的逻辑模型 5)编写系统方案说明书 2.2结构化分析方法

采用结构化的分析方法对一个系统进行分析可以从下面几个步骤出发： 需求分析

需求分析是对处理对象进行系统调查，在完全弄清楚用户对新系统的确切要求后，用统一、规范的图表和书面语言表达出来，它是系统开发工作中最重要的环节之一。

①系统范围和系统目标分析：

确定系统的范围、定义业务目标，主要完成3个任务：

 确定系统范围：把系统范围文档化；

 确定系统需求：把业务目标、系统目标和关键功能需求文档化；  系统内容说明书：系统反问、需求描述和分析中产生的其他信息 ②系统组织结构与功能分析：

调查组织发展目标及战略规划，了解组织的现状及管理体制，划分各个功能，分清组织内各种流向，如物资流（正向）、资金流（反向）和信息流（双向），可以使用组织结构图和业务功能图来分析；

③系统性能分析：

性能评价指标是客观评价信息系统性能的依据，一般包括系统平均无故障时间，系统联机响应时间、处理速度、吞吐量、操作灵活性，系统加工数据的准确性，系统的可扩充性等。业务流程分析：

业务流程分析的目的是为了了解各个行业业务流程的过程，明确各个部门之间的关系，明确哥哥业务处理的意义，位业务流程的合理化改造提供建议，为系统的数据流程化提供 依据，主要有以下几个步骤：

①组织结构于业务流程详细调查：

按现行系统物质、信息或数据流动的过程，逐个调查现行系统中每个环节物质流、信息流或数据流，以弄清每个环节的物质流和信息流的来源和去向，并将现行系统按数据加工的顺序进行描述。

②业务流程图和系统概况图：

业务流程分析是描述现行系统的物理模型，现行系统概况图再现行系统业务流程图基础上提取系统的基本要素—输入、输出、处理、存储和外部环境等编制而成。③业务流程优化与再造：

为了提高企业的核心能力，可以对企业的业务流程进行改善和再造。其中改善是对原来业务流程的连续的、渐进的改善，而再造是对企业业务流程的根本的再思考和再设计，从而使企业的关键绩效得到提高。

数据流程分析：

数据流程分析就是吧数据再现行系统内部的流动情况抽象出来，舍去了具体组织机构、信息载体、处理工作等物理组成，单纯从数据流动过程来考察实际业务的数据处理模式。数据流程分析主要包括信息流动、传递、处理、存储等的分析，目的就是确定数据项，合适的数据流向和合适的处理过程，并发现和解决数据流通中出现的问题。

一个系统的基本组成部件包括输入流、输出流和处理过程。数据流是用于记录系统中各种流的抽象表达形式。数据流贯穿在组织内的每个活动中，数据流是用以控制其他流的，而事务流则是被控制的对象。

数据流图是一种便于用户理解、分析系统数据流程的图形工具，是逻辑模型的组成部分。数据流图是信息活动的抽象，描述的内容是面向用户的，一般遵循以下原则：

 明确系统边界

 总体上遵循自顶向下的原则  在局部上遵循由外向里的原则 数据流图的绘制一般用以下步骤：  识别系统的输入和输出  绘制系统内部数据流  对复杂加工进行分解

 对草图进行检查和合理布局  和用户交流

 检查、修改、完善 数据字典

数据字典是系统逻辑模型的详细、具体说明，是系统分析阶段的重要文件，实际上是一个关于数据的数据库。

编制数据字典的基本要求：

 对数据流图上的各种成分的定义必须明确  命名、编号和数据流图一致  符合一致性与完整性要求

 模式规范、风格统一、蚊子精炼，数字符号正确 数据字典中有6类条目：

 数据元素：最小的数据组成单位  数据结构：数据之间的组合关系

 数据流：数据流的来源、去向、组成、流通量

 数据存储：数据存储的结构和有关数据流、查询要求  外部实体：外部实体是数据的来源和去向

 处理：需要在数据字典中描述的处理框的编号、名称、功能的简要说明以及有关的输入和输出。2.3统一建模语言（UML）

UML是一种定义良好、易于表达、功能强大且普遍适用的建模语言。它溶入了软件工程领域的新思想、新方法和新技术。它的作用域不限于支持面向对象的分析与设计,还支持从需求分析开始的软件开发的全过程。

然UML不是一种方法学，它就不需要任何正式的工作产品。而且它还提供了多种类型的模型描述图（diagram），当在某种给定的方法学中使用这些图时，它使得开发中的应用程序的更易理解。UML的内涵远不只是这些模型描述图，但是对于入门来说，这些图对这门语言及其用法背后的基本原理提供了很好的介绍。通过把标准的UML图放进您的工作产品中，精通UML的人员就更加容易加入您的项目并迅速进入角色。最常用的UML图包括：用例图、类图、序列图、状态图、活动图、组件图和部署图。

用例图：

用例图描述了系统提供的一个功能单元。用例图的主要目的是帮助开发团队以一种可视化的方式理解系统的功能需求，包括基于基本流程的“角色”（actors，也就是与系统交互的其他实体）关系，以及系统内用例之间的关系。用例图一般表示出用例的组织关系--要么是整个系统的全部用例，要么是完成具有功能（例如，所有安全管理相关的用例）的一组用例。要在用例图上显示某个用例，可绘制一个椭圆，然后将用例的名称放在椭圆的中心或椭圆下面的中间位置。要在用例图上绘制一个角色（表示一个系统用户），可绘制一个人形符号。角色和用例之间的关系使用简单的线段来描述.用例图通常用于表达系统或者系统范畴的高级功能。此外，在用例图中，没有列出的用例表明了该系统不能完成的功能。在用例图中提供清楚的、简要的用例描述，项目赞助商就很容易看出系统是否提供了必须的功能。类图: 类图表示不同的实体（人、事物和数据）如何彼此相关；换句话说，它显示了系统的静态结构。类图可用于表示逻辑类，逻辑类通常就是业务人员所谈及的事物种类--摇滚乐队、CD、广播剧；或者贷款、住房抵押、汽车信贷以及利率。类图还可用于表示实现类，实现类就是程序员处理的实体。实现类图或许会与逻辑类图显示一些相同的类。然而，实现类图不会使用相同的属性来描述，因为它很可能具有对诸如Vector和HashMap这种事物的引用。

类在类图上使用包含三个部分的矩形来描述。最上面的部分显示类的名称，中间部分包含类的属性，最下面的部分包含类的操作（或者说“方法”）。

序列图: 序列图显示具体用例（或者是用例的一部分）的详细流程。它几乎是自描述的，并且显示了流程中中不同对象之间的调用关系，同时还可以很详细地显示对不同对象的不同调用。

序列图有两个维度：垂直维度以发生的时间顺序显示消息/调用的序列；水平维度显示消息被发送到的对象实例。

序列图的绘制非常简单。横跨图的顶部，每个框表示每个类的实例（对象）。在框中，类实例名称和类名称之间用空格/冒号/空格来分隔，例如，myReportGenerator : ReportGenerator。如果某个类实例向另一个类实例发送一条消息，则绘制一条具有指向接收类实例的开箭头的连线，并把消息/方法的名称放在连线上面。对于某些特别重要的消息，您可以绘制一条具有指向发起类实例的开箭头的虚线，将返回值标注在虚线上。就我而言，我总喜欢绘制出包括返回值的虚线，这些额外的信息可以使得序列图更易于阅读。

阅读序列图也非常简单。从左上角启动序列的“驱动”类实例开始，然后顺着每条消息往下阅读。状态图: 状态图表示某个类所处的不同状态和该类的状态转换信息。有人可能会争论说每个类都有状态，但不是每个类都应该有一个状态图。只对“感兴趣的”状态的类（也就是说，在系统活动期间具有三个或更多潜在状态的类）才进行状态图描述。

状态图的符号集包括5个基本元素：初始起点，它使用实心圆来绘制；状态之间的转换，它使用具有开箭头的线段来绘制；状态，它使用圆角矩形来绘制；判断点，它使用空心圆来绘制；以及一个或者多个终止点，它们使用内部包含实心圆的圆来绘制。要绘制状态图，首先绘制起点和一条指向该类的初始状态的转换线段。状态本身可以在图上的任意位置绘制，然后只需使用状态转换线条将它们连接起来。

活动图: 活动图表示在处理某个活动时，两个或者更多类对象之间的过程控制流。活动图可用于在业务单元的级别上对更高级别的业务过程进行建模，或者对低级别的内部类操作进行建模。根据我的经验，活动图最适合用于对较高级别的过程建模，比如公司当前在如何运作业务，或者业务如何运作等。这是因为与序列图相比，活动图在表示上“不够技术性的”，但有业务头脑的人们往往能够更快速地理解它们。

活动图的符号集与状态图中使用的符号集类似。像状态图一样，活动图也从一个连接到初始活动的实心圆开始。活动是通过一个圆角矩形（活动的名称包含在其内）来表示的。活动可以通过转换线段连接到其他活动，或者连接到判断点，这些判断点连接到由判断点的条件所保护的不同活动。结束过程的活动连接到一个终止点（就像在状态图中一样）。作为一种选择，活动可以分组为泳道（swimlane），泳道用于表示实际执行活动的对象.该活动图中有两个泳道，因为有两个对象控制着各自的活动：乐队经理和报告工具。整个过程首先从乐队经理选择查看他的乐队销售报告开始。然后报告工具检索并显示他管理的所有乐队，并要求他从中选择一个乐队。在乐队经理选择一个乐队之后，报告工具就检索销售信息并显示销售报告。该活动图表明，显示报告是整个过程中的最后一步。

组件图: 组件图提供系统的物理视图。它的用途是显示系统中的软件对其他软件组件（例如，库函数）的依赖关系。组件图可以在一个非常高的层次上显示，从而仅显示粗粒度的组件，也可以在组件包层次2上显示。

部署图: 部署图表示该软件系统如何部署到硬件环境中。它的用途是显示该系统不同的组件将在何处物理地运行，以及它们将如何彼此通信。因为部署图是对物理运行情况进行建模，系统的生产人员就可以很好地利用这种图。

部署图中的符号包括组件图中所使用的符号元素，另外还增加了几个符号，包括节点的概念。一个节点可以代表一台物理机器，或代表一个虚拟机器节点（例如，一个大型机节点）。要对节点进行建模，只需绘制一个三维立方体，节点的名称位于立方体的顶部。2.4系统规格说明书

完成整个分析阶段的工作后，要提交一份完整的系统分析报告，在分析报告中，数据流图、数据字典和加工说明这三部分是主体。

系统分析报告应包含以下内容：  组织情况概述  现行系统概述  系统逻辑模型  新系统在各个业务处理环节采用的管理方法  与新系统相配套的管理制度和运行体制  系统设计与实施的初步计划  用户领导审批意见 3.系统设计基础知识

3.1系统设计的目的和任务

系统设计的主要目的就是为系统定制系统蓝图，在各种技术和实施方法中权衡利弊，精心设计，合理使用各种资源，最终勾画出新系统的详细设计方案。

系统设计的基本任务大体上可以分为两个步骤：

 总体结构设计：把总任务分解成许多基本的、具体的任务

 详细设计：为各个具体任务选择十多拿过的技术手段和处理方法 3.2结构化设计方法和工具

（系统流程图、HIPO图、控制流程图）3.3系统总体结构设计

系统总体结构设计是要根据系统分析的要求和组主的实际情况来对新系统的总体结构形式和可利用的阻援进行大致的设计，是宏观上的规划。

主要分为4个部分：

 子系统划分：可按照功能、顺序、数据、过程、时间和环境进行划分；  子系统结构设计：确定划分后的子系统的模块结构，并画出结构图；  网络设计：根据实际系统的需求，考虑如何配置和选用网络产品。

 硬件设备及配置：计算机和网罗产品的配置问题，以及如何分布这些设备和任务、功能、数据资源。

系统设计的原则：

 分解—协调原则  自顶向下原则

 信息隐藏、抽象原则  一致性原则  明确性原则

 模块之间的耦合尽可能小，模块内部组合尽可能紧凑  模块的扇入系数和扇出系数要合理  模块的规模要适当 系统模块结构设计：

模块是组成系统的基本单位，特点是可以组合、分解和更换。模块具备4个要素：  输入和输出  处理功能  内部数据  程序代码

可以使用模块结构图来描述系统结构，模块结构图主要关心的是模块的外部属性，即模块上下级和同级之间的数据传递和调用关系，并不关心模块内部。

模块的耦合与内聚：一个合理模块的划分应该是内部联系强，模块之间的尽可能独立，接口明确、简单，有适当的共用性，要满则耦合小内聚大的原则。

模块的耦合方式有3种：

 数据耦合：模块之间的通信是若干个数据项  控制耦合：模块之间传输的信息是控制信息

 非法耦合：模块之间不经过调用关系，彼此直接使用或修改对方的数据 模块的内聚方式：

 巧合内聚：模块组成部分之间无内在联系

 逻辑内聚：模块各组成部分的处理动作在逻辑功能上是相似的  时间内聚：模块包含的任务在同一时间内完成  过程内聚：模块内部各部分受同一控制流支配  通信内聚：模块内部使用同一块数据  顺序内聚：模块内部处理动作是顺序关系  功能内聚：模块内部各部分处理动作为一个功能联系在一起。3.4系统详细设计

代码设计：

代码是用来表征客观事物的一组有序的符号，以便于计算机和人工识别与处理。代码设计应遵循以下原则：

唯一性、合理性、可扩充性、简单性、适用性、规范性、系统性 代码设计的步骤：

 确定代码对象

 考察是否已有标准代码  选择代码的种类和类型  考虑检错功能  编写代码表 输出设计：

 确定输出的内容  选择输出设备和介质  确定输出格式 输入设计：

 最小量原则  简单性原则  早检验原则  少转换原则

 确定输入数据内容  输入格式、方式设计  校对方式设计 用户界面设计：

用户界面是系统与用户之间的接口，也是控制盒选择信息输入输出的主要途径。界面设计包括菜单方式、会话方式、操作提示方式以及操作权限管理方式等 处理过程设计

处理过程的设计就是要确定每个模块的内部特征，即内部的执行过程，包括局部的数据组织、语言和表格等3类。常用的表述方式有几种：

程序流程图：三种基本成分—加工、逻辑条件盒控制流 盒图：从上进入从下走出，限制了随意的控制转移 形式语言：用来描述算法的非正式的比较灵活的语言 决策树：适合描述加工种有多种策略，多个条件 决策表：条件较多，条件之间组合决策方案很多。数据存储设计：

建立一个良好的数据结构和数据库，使整个系统可以迅速、方便、准确的调用数据。建立了好的数据结构和数据库后，还要确定数据资源的分布和安全保密的属性。3.5系统设计说明书

系统设计阶段的最终结果是系统设计报告，主要包括以下几个方面的内容： 系统总的设计方案  模块设计  代码设计  输入设计  输出设计

 数据库设计说明  模型库及方法库设计  网络设计  安全保密设计 4.系统实施知识

4.1系统实施的主要任务

系统实施就是将系统设计阶段的结果在计算机上实现，将原来纸面上的、类似于设计图式的新系统方案转换成可执行的应用软件系统。实施阶段的主要任务是：

 按总体设计方案购置和安装计算机网络系统

 软件准备：系统软件、数据库管理系统和一些应用程序  人力培训：包括主管人员和业务人员  数据准备：数据的收集整理和录入  投入切换和试运行

系统实施的步骤：

 按总体设计方案购置和安装计算机网络系统  建立数据库系统  程序设计

 收集有关数据并进行录入工作，然后经如系统测试  人员培训、系统转换和试运行 4.2结构化程序设计、面向对象程序设计、可视化程序设计

结构化程序设计：主要强调3点：  模块内部程序自顶向下划分  各程序部分按功能组合

 各程序之间的联系尽量使用调用子程序

面向对象程序设计：一般与OOD内容相对应，只是一个简单的映射过程。可视化程序设计：是在所见即所得得设计方法上进行程序设计；

程序语言的选择上取决于开发人员的技术水平和熟练程度，同时还要兼顾项目的性质。4.3系统测试的目的、类型，系统测试方法

系统测试是为了发现错误而执行程序的过程，成功的测试是发现了至今尚未发现的错误的测试。测试的目的就是希望能以最少的人力和时间发现潜在的各种错误和缺陷。

测试的类型可以分为：白盒测试和黑盒测试。其中白盒测试主要是对程序的内部结构和处理过程进行测试，是根据程序的内部逻辑来设计测试用例，检查程序中的逻辑通路是否都按照预定的要求正确的工作；而黑盒测试是按照系统需求规格说明书对程序的功能进行测试，设计测试用例，检查程序的功能是否负荷规格说明的要求。

系统测试的步骤：

 单元测试：也称模块测试，在模块编写完成时进行主要进行5个特征的检查：

 模块接口  局部数据结构  重要的执行路径  出错处理  边界条件

 集成测试：就是把模块按系统设计说明书的要求组装起来进行测试，通常有2种方法：一种是分别测试每个模块，再把这些模块组装起来进行整体测试；另一种是把下一个要测试的模块整合到已经测试过的模块中测试完成后再组合起来进行测试，逐步把所有的模块组合到一起。 确认测试：进一步检查软件的功能和性能是否和用户要求的一样。首先进行的是有效性测试和软件配置审查，经过用户和专家验收就可以投入使用。

 系统测试：是将已确认的软件、计算机硬件、外设和网络等其他因素结合在一起，进行信息系统的各种组装测试和确认测试，目的就是通过于系统的需求相比较，发现所开发的系统于用户需求不符或矛盾的地方。4.4系统转换基础知识

系统转换是指新老系统之间的转换，首先要进行新系统的试运行。新系统运行成功后就可以在新系统和老系统之间互相转换，转换的方式有3种：

直接转换：在确定新系统运行准确无误时立即启用新系统，终止老系统的运行。并行转换：新老系统并行工作一段时间，经过一段时间的考验后新系统代替老系统 分段转换：新系统全部运行前，一部分一部分的代替老系统。5.系统运行和维护知识

5.1系统运行管理基础知识

每一项具体的业务都有一套科学的运行制度，信息系统也需要运行时的管理。首先，制定机房安全运行管理制度，其他的软件、信息、数据等因素要必须处于监控之下；

其次，日常的运行管理：包括系统运行情况的记录、系统中设置的自动记录功能的审计追踪、应急措施的落实情况和系统资源的管理

再次,系统软件和文档的管理：包括系统软件的版本更新和升级、系统信息文档的管理

系统信息文档的管理包括文档制度的制度化、标准化、规范化、一致性、可追踪性以及文档管理人员的管理和保证。

5.2系统维护基础知识

系统的可维护性是维护人员理解、改正、改动和改进这个软件的难易程度。提高可维护性是开发管理信息系统所有步骤的关键目的，系统是否能被很好的维护，可用系统的可维护性这一指标来衡量。

系统可维护性的评价指标：

 可理解性：理解系统的结构、界面功能和内部过程的难易程度  可测试性：诊断和测试的容易程度取决于易理解的程度

 可修改性：模块的耦合和内聚、作用范围与控制范围的关系影响系统的可修改性。系统维护的内容和类型：

系统维护主要包括硬件设备的维护、应用软件的维护和数据的维护：

硬件维护：由专门的硬件维护人员负责，主要有定期设备的保养性维护和突发故障维护；

软件维护：根据需求变化或硬件环境变化对应用程序部分或全部的修改。

 正确性维护：改正系统中未发现的错误；

 适应性维护：适应需求变化和管理变化而进行的修改  完善性维护：扩充功能和改善性功能所做的修改  预防性维护：改进软件的可靠性和可维护性

数据维护：由数据库管理员负责，负责数据库的安全性和完整性以及并发性控制，还有代码维护； 5.3系统评价基础知识

信息系统评价分为广义的和狭义两种。广义的评价是指从系统开发一开始到结束的每一阶段都要进行评价；狭义的评价是指在系统建成并投入运行后所年年个的全面的评价。

按评价的时间与信息系统所处的阶段的关系，可从整体上把广义的信息系统评价分成立项评价、中期评价和结项评价。

系统评价的指标：可以从几个方面来评价一个系统，按照运行效果和用户的需求，系统质量和技术条件两条线索构造指标。

主要有以下几个方面：  系统质量

 技术水平：技术的先进性、技术的首创性和开发的效率  运行质量：系统的运行率和系统的维护率  用户需求

 系统成本：开发成本、运行成本、管理成本和维护成本  系统效益：经济效益和社会效益  财务评价

第二篇：安全系统工程知识总结

可靠性：是指系统在规定的条件和时间内完成规定功能的能力。这里，规定的条件都是设计规定的。规定的功能也是设计赋予的。

可靠度：是衡量系统可靠性的标准，它是系统在规定的时间内完成规定功能的概率。

系统工程：是指组织管理系统的规划，设计，制造，实验和使用的科学方法。是一种对所有系统都具有普遍意义的科学方法。

安全系统工程：（a）是采用系统工程的基本原理和方法，预先识别，分析系统存在的危险因素，评价并控制系统风险，使系统安全性达到预期目标的工程技术。（b）是专门研究如何用系统工程的原理和方法确保实现系统安全功能的科学技术。

引导词：在危险源便是过程中，为了启发人的思维，对设计意图定性或定量描述的简单词语。

事件树分析：从一个初始事件开始，按顺序分析事件向前发展中各个环节成功与失败的过程和结果。分析的过程用图形表示出来，就得到了近似水平的树形图称作事件数。

事故树分析（FTA）：（a）是根据系统可能发生的事故或已经发生的事故所提供的信息，去寻找同事故发生有关的原因，从而采取有效的防范措施，防止事故发生。（b）是一种演绎推理方法，这种方法把系统可能发生的某种事故与导致事故发生的各种原因之间的逻辑关系用一种成为事故树的树形图表示，通过对事故树的定性与定量分析，找出事故发生的主要原因，为确定安全对策提供可靠依据，以达到预测预防事故发生的目的。

割集：在事故树中，我们把引起顶事件发生的基本事件成为割集，也成截集或截止集。最小割集：一个事故树中的割集一般不止一个，在这些割集中，凡不包含其他割集的，叫做最小割集。

径集：在事故树中，顶事件不发生常常并不要求所有基本事件都不发生，而只要某些基本事件不发生顶事件就不会发生。这些不发生的基本事件的集合称作径集，也称通集或路集。最小径集：在同一事故树中，不包含其他径集的径集称为最小径集。

安全评价：是对系统存在的安全因素进行定性或定量分析，通过与评价标准的比较得出系统的危险程度，提出改进措施。

安全标准：经定量化的风险率或危害度是否达到我们要求的（期盼的）安全程度，需要有一个界限，目标或标准进行比较，这个标准我们称作安全标准。

知识要点：

系统特性：整体性，相关性，目的性，有序性，环境适应性

安全系统工程的研究对象：人子系统，机器子系统，环境子系统。构成“人-机-环”系统

安全系统工程的主要技术手段：系统安全分析，系统安全评价，安全决策与事故控制

安全系统工程定义的理解：1：安全系统工程的理论基础是安全科学与系统科学2：追求的是整个系统的安全

和系统全过程的安全3：重点是系统危险因素的识别，分析系统风险评价和系统安全决策与事故控制4：要达到的预期目标是将系统风险控制在人们能够容忍的限度以内

安全系统工程的应用特点：系统性，预测性，层徐性，择优性，技术与管理的融合性

安全检查的内容：查思想，查管理，查隐患，查事故处理

安全检查表的特点：1：通过预先对检查对象进行详细的调查研究和全面分析，所指定出来的安全检查表比较系统，完整，能包含控制事故发生的各种因素，可以避免检查过程中的走过场和盲目性，从而提高安全检查工作的效果和质量2：安全检查表是根据有关法规，安全规程和标准制定的，因此检查目的明确，内容具体，易于实现安全要求3：对所拟定的检查项目进行逐项检查过程，也是对系统危险因素辨识，评价和制定出措施的过程，既能准确的查出隐患。又能得出确切的结论，从而保证了有关法规的全面落实。4：检查表是与有关责任人紧密联系的，所以易于推行安全生产责任制，检查后能够做到事故清，责任明，整改措施落实快5：安全检查表是通过问答的形式进行检查的过程，所以使用起来简单易行，易于安全管理人员和广大职工掌握接受，可经常自我检查

预先危险性分析三个阶段：准备阶段，审查阶段，结果汇总阶段

危险因素4级：1级：安全的，暂时不能发生事故，可以忽略2：临界的，有导致事故的可能性，事故处于临界状态，应该采取措施进行控制3：危险地，可能导致事故发生，必须采取措施进行控制4：灾难的，会导致事故发生，造成人员严重伤亡或财产巨大损失，必须立即设法消除

故障类型和影响分析4方面：掌握和了解对象系统，对系统元件的故障类型和产生原因进行分析，故障类型对系统和元件的影响，汇总结果和改正措施 事件树分析分析步骤：确定初始事件，找出与初始事件有关的环节事件，画事件树，说明分析结果。判断重要度的准则：1：单事件最小割（径）集中的基本事件结构重要度最大2：仅在同一最小割（径）集中出现的所有基本事件结构重要度相等3：两个基本事件仅出现在基本事件个数相等的若干最小割（径）集中，这时在不同最小割（径）集中出现次数相等的基本事件其结构重要度相等；出现次数多的结构重要度大，出现次数少的结构重要度小4;两个基本事件仅出现在基本事件个数不等的若干最小割（径）集中，在这种情况下基本事件结构重要度大小依下列不同条件而定：a）若它们重复在各最小割（径）集中出现的次数相等，则少事件最小割（径）集中出现的基本事件结构重要度大。b）在少时间最小割（径）集中出现次数少的，与多事件最小割（径）集中出现次数多的基本事件比较，应用下式计算

不交事故树性质：1：顶事件与基本事件的逻辑关系及其概率特征与原事故树等价2：展开不交事故树后，所

等到的割集即为原事故树的不交集之和，这些不交项的概率之和就是顶事件发生的概率3：将所得到的割集去补，吸收化简后，即可得到原事故树的最小割集。安全评价原理：1：安全评价是系统工程，因此从系统的观点出发，以全局的观点，更大的范围。更长的时间。更大的空间。更高的层次来考虑系统安全评价问题，并把系统中影响安全的因素用集合性，相关性和阶层性协调起来2：类推和概率推断原则3：惯性原理 安全评价方法分类：一是按照评价指标的量化程度分为定性方法，定量方法，以及定性与定量相结合的方法；二是按照评价对象进行整合：如物质产品，设备安全评价法（如指数法），安全管理评价法，系统安全综合评价法。

风险率：事故的概率（频率）与严重度的乘积 指数法：用火灾爆炸指数作为衡量一个化工企业安全评价的标准。指数法以物质系数为基础。

蒙特法相对道化学法增加的内容：增加了毒性的概念和计算，发展了某些补偿系数，增加了几个特殊工程类型的危险性，能对较广范围内的工程及储存设备进行研究

设备安全评价评价方法评价内容：安全标志，仪表和操作显示判读方法，阀门及管线（包括安全阀等），警告系统

决策与评价既有区别又有共同点，决策和综合评价有共同的理论基础和组合要素，其方法和步骤也大同小异，决策往往是事前进行的选择，而系统评价大多在事后进行，决策总是在多个备选方案中作抉择，而系统评价可以只对一个方案进行评判。

决策的分类：根据决策系统的约束性和随机性原理，分为确定型决策和非确定型决策

确定型决策：在一种已知的完全确定的自然状态下，选择满足目标要求的最优方案。非确定型决策：当决策问题有两种以上的自然状态，那种可能发生是不确定的，在此情况下的决策称为非确定型决策

确定型多属性决策方法：优势法，连接法（满意法），分离法。

决策树形：方块□表示决策点，从它引出的分支叫做方案分支，分支数即为提出的方案数；圈○表示方案结点，从它引出的的分支称作概率分支，每条分支上面应该注明自然状态（客观条件）及其概率值，分支数即为可能出现的自然状态数；三角△表示结果结点，他旁边的数值是每一方案在相应状态下的收益值。三同时。四不放过。

第三篇：系统工程

系统工程

系统工程师简介和系统工程师能力发展框架(2012-03-10 20:24:47)▼

标签： 系统工程 cmmi 项目管理 架构

分类： 工程

系统工程是一门非常前沿专业，在美国系统工程师是最热门的职业，在中国虽然很多人放在嘴上，但实际上很少有人这是个什么职业？有人甚至说这是个当总统的专业，简直是在侮辱系统工程师。系统工程最初起源于航天、航空、军事部门，由于卫星、飞船、飞机、导弹这些产品的研发需要很多专业的综合，所以诞生了系统工程；后来该专业也扩展到民用部门，包括民用航空、铁路系统、通信系统、医疗设备等，甚至是一个小小的照相机也涉及系统工程。中国最初提出系统工程就我所知大概是钱学森了，但是从他的系统工程概念还不算太成熟，主要偏重于管理，而实际上系统工程跨越了技术和技术管理，它与项目管理有所交叉，也有很大的区分。

以下是一个系统工程师的在项目开发中的所做的事情：

第一步，你要去研究市场，了解用户有什么问题、想要些什么，有可能在市场上你已经有竞争对手，你还要调查对手的当前状态，最后你要为用户提出建议的解决方案，开发一个新的系统或是改造一个旧的系统。这时候你的系统可能仅仅是一个设想，你的系统可能很庞大，需要大量的资金投入，潜藏着许多技术风险，而企业的未来就依赖于你的专业决策，这时候一方面你需要尽量满足用户的欲望，又要小心地避免不可逾越的技术障碍。如果你的系统是卫星、飞机这样庞大的系统，一般的专业工程师如机械工程师、电子工程师根本无法完成这样的工作，这时候你才会闪亮登场。你要与用户签订合同，包括资金、进度、技术等方面的内容，系统的开发被划分为若干的阶段，资金分阶段的支付，每个阶段有确定的进入和完成准则，以避免潜在的风险。作为专业系统工程师，基本的能力包括技术规范编写、进度规划、分解工作是需要的，作为中国系统工程师（如果存在这个名词的话），尤为重要的是喝酒、吹牛皮、胆大妄为和玩弄词汇的能力。

一个需求分析的失败案例：曾经有一位工程师，他提出一个几乎是天才的创意，用卫星连接全世界通信，这个工程具有系统工程的特质，要发射６６颗卫星，投资ＸＸ亿美元，但不幸的是，这个项目失败了。首先手机的发展很快占据了市场，其次卫星电话面临技术障碍，无法在室内通讯，而且硬件过于庞大。可以说项目的决策者没有系统的分析用户的需求、技术风险和竞争对手，导致项目的失败。这就是摩托罗拉的铱星计划。

第二步，你要提出解决方案，或者叫设计，对系统

来说也可以叫架构开发。虽然是第二步，但并不说设计就一定在用户需求调查之后，为了占领市场，有时候它在需求调查之前就开始，有时候它随着需求分析同步进行。系统工程师在这个阶段要开发架构。什么是架构，这个词来自于最古老的工程行业—建筑业，风行于最现代的工程行业—软件业。打个比方，架构就好比人的骨架，潘长江就是吃的再多也长不成姚明，因为他们骨架不同。架构设计充满创意，系统工程师当深通于此，产品围绕架构组成系统。架构使用视图来表达，机械工程使用三个图表示三维实体，系统工程师则使用多个架构视图描述系统。好的架构就像金字塔一样悠久，坏的架构就像某些豆腐渣工程一样脆弱。作为专业的系统工程师，基本的能力包括系统建模、仿真和分析技术。

一个架构设计的失败案例：在某国一个雷电交加的夜晚，两车相撞了，在经历了５个月的调查后，事故报告公开，造成事故一条设计原因是，当一个采集设备被雷击故障后，传送给主机的状态信息一直保持为故障前采集到的信息，使人做出错误的判断。在不知道情况的时候保持最后的状态似乎是一个非常自然的选择，很多的设计师都非常习惯这样设计，但真的如此吗？这个系统的设计师是否做过“故障模式影响分析”ＦＭＥＣＡ不得而知，在项目中做ＦＭＥＣＡ是非常吃力不讨好的，因为这首先要假设所有的设备都可能出故障，然后通过设计确保故障不影响安全，一些安全关键系统中要求连续两个故障或者两个操作错误或者两个操作错误和故障的组合不会导致致命事故。

管理相关：系统工程师脚踏两只船，一只是技术，一只是管理，因此常常与项目管理者的职责分配剪不断理还乱，通常来说项目管理者侧重于进度、资金、范围等，而系统工程师侧重于技术管理，包括技术状态、接口、需求等，什么？技术还有管理？是的，技术需要管理。系统工程师要像猎狗追踪每一个要求的落实，从最初的用户要求到向部件提出的要求直至获得明确无误的证据表明需求已经落实，否则部件设计师会像系统工程师欺骗用户一样欺骗系统工程师。曾经一个火星探测器坠毁，仅仅因为计算单位不统一，如果你是一个学生，计算单位错误最糟糕的结果是考试不及格，而在大型工程中就是数亿美元的损失，为此系统工程师要紧盯每一个接口，防止彼此设计的不匹配，这是一项非常繁琐的工作，因为一个大型系统的接口从几百到几千几万。需求也罢、接口也罢，都要有秩序的管理。管理的技能是必需的。

验证：验证就是为产品满足需求提供证据的活动。如果没

有验证，系统的开发就会像中国的保健品市场一样混乱。验证包含了检查、分析、演示、测试几个类别，验证也像需求一样划分为多个层次，从底层部件到最顶层的系统需要逐步的验证，验证是一项非常消耗资源的活动，因此系统工程师当小心的选择验证的类别、层次，以平衡进度、风险和成本。验证中的某些活动甚至需要独立的专业和工程师支持，例如试验工程师，因为测试设备的准备、开发并非系统工程师能够完成的。对于验证活动而言，除了数学分析能力、发现问题的能力外，最大需要可能就是勇气和诚实，因为在验证活动中发现问题后，许多工程师由于面临各种压力或是采用鸵鸟政策视而不见或是伪造数据欺骗用户。

在中国，还没有一个完整的系统工程教育，有些学校开了系统工程课，也是偏重于数学理论，以下是本人通过自学推荐有志于做系统工程师的人应该学习的知识、工具和需要进行的实践：

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知识：

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UML、SYSML标准：建模标准，类似于机械工程师的机械制图标准、电子工程师的电路制图标准，语言是有效率专业沟通和知识传承的保障，没有这些，沟通会陷入咬文嚼字的困境（巴比伦塔建造的失败是沟通失败的最好例子，可见古人很早就认识到这点），设计中所包含的思想也会随着时间而退化。

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CMMI能力成熟度模型综合：描述了系统工程所需要做的工作内容，对照这本书进行实践和改进。

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Incose System Engeering Handbook（国际系统工程协会系统工程手册）基于ISO15288，与CMMI类似。

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System Analysis, Design,and DevelopmentConcepts,Principles, and Practices：有大量指导系统工程的技术内容，值得一读。

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DoDAF:美国国防部体系架构：DoD一个架构开发标准，很专业，可以参照学习系统架构。

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其它基础专业：数学和英语要熟练，数学需要大量应用，英语是阅读系统工程书籍的必需；电子、机械、软件等要知道基础概念，对于特定行业的系统工程还更深入的了解相应的专业。

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工具：

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系统架构建模：Visio(用于建模表达)、Telelogic(同时用于建模表达和仿真)

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仿真和分析：Matlab和Simlink

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文字和表格：Word、Excel、PPT（编写文件、报告所必需）

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项目管理： Project

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实践：

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需求分析实践：实践MOE、MOS、MOP、TPM分析过程，建立一个系统从顶层直至底层的指标关联。

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规范编写实践：至少完成不同产品、不同阶段规范编写实践各一次，阶段包括系统规范、研制规范；

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需求管理实践：完成一次全系统的需求跟踪表，能够在任何时候跟踪需求的达到程度；

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架

构设计的实践：完成一次基于SYSML标准对系统的完整建模过程；

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范围管理实践：完成一次WBS，理解WBS模板中各个分解在项目中实际含义；

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进度管理实践：实践使用Project建立IMS，达到能够自动生成网络图、进行进度分析的效果；在项目进展中记录项目进度，获取第一手数据，积累自己对时间的预测能力；

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技术状态和信息管理实践：与规范实践结合，建立项目三条基线：功能、分配、产品，实践文件版本管理和控制。

第四篇：系统工程

1． 系统科学辩证法

作者： 苗东升臧伟 出版社：山东教育出版社 出版日期：1998/12/1

2． 系统科学精要

作者： 苗东升 出版社：中国人民大学出版社 出版日期：2006/6/1

3． 系统科学导论--复杂性探索

作者： 颜泽贤 范冬萍 张华夏 出版社：人民出版社 出版日期：2006/9/1

4． 系统科学概论

作者： 吴义生 出版社：中共中央党校出版社 出版日期：2000/4/1

5． 现代系统科学方法论及应用:优化方法与探索复杂性

作者： 伍进 出版社：电子科技大学出版社 出版日期：2005/1/1

6． 钱学森系统科学思想研究

作者： 上海交通大学 中国系统工程学会 编 出版社：上海交通大学出版社 出版日期：2007/1/1

7． 钱学森系统科学思想研究

作者： 上海交通大学 中国系统工程学会 编 出版社：上海交通大学出版社 出版日期：2007/1/1

8． 系统科学与工程研究

作者： 许国志编 出版社：上海科技教育出版社 出版日期：2001/4/1

9． 增长的极限 图书标签： 机械工业出版社

上书时间：2011-09-05

出版时间：2006-06

10．中文名：第五项修炼

外文名：The Fifth Discipline

The Art and Practice of the Learning Organization

作 者：（美）彼得?圣吉 著，张成林 译出 版 社： 中信出版社[1]出版时间： 2009-10-1开 本： 16开

第五篇：系统工程总结

第一章

1.系统的定义

系统可被定义为具有一定功能的、相互间具有有机联系的由许多要素所构成的一个整体。2.系统的特性

集合性

相关性 阶层性

整体性

目的性

环境适应性 3.系统工程定义

系统工程就是从系统的观点出发，跨学科的考虑问题，运用工程的方法来研究和解决各种系统问题，以实现系统目标的综合最优化。

4.系统工程的理论基础

一般系统论、大系统理论、经济控制论、运筹学

第二章

1.系统分析基本过程（简答）

阐明问题

谋划备选方案

预测未来环境

建模和估计后果

比较备选方案 2.系统工程方法论

1.霍尔三维结构（时间维，逻辑维，知识维）

霍尔三维结构集中体现了系统工程方法的总体化、综合化、最优化、程序化和标准化的特点，是系统工程基本工作过程的集中体现。

霍尔三维结构强调明确目标，核心内容是最优化，并认为现时问题基本上都可以归纳成工程系统问题，应用定量分析手段，求得最优解。霍尔三维结构具有研究方法上的整体性（三维）、技术应用上的综合性（知识维）、组织管理上的科学性（时间维与逻辑维）和系统工程工作的问题导向性（逻辑维）的特点。2.切克兰德方法论

切克兰德方法论的核心是“比较”与“探寻”，它强调从“理想”模式（概念模型）与现实状况的比较中，探寻改善现状的途径，使决策者满意。两种方法比较

• 霍尔三维结构和切克兰德方法论均为系统工程方法论，均以问题为起点，具有相应的逻辑过程。• 两种方法论的不同点为：

 霍尔三维结构主要以工程系统为研究对象，而切克兰德方法更适合社会经济和经营管理等软系统问题的研究；

 前者的核心内容是优化分析，而后者的核心内容是比较学习。 前者更多关注定量分析方法，而后者比较强调定性或定性与定量有机结合的基本方法。

第三章

1.结构模型定义

所谓结构模型，就是应用有向连接图来描述系统各要素间的关系，以表示一个作为要素集合体的系统的模型。2.邻接矩阵

图的基本的矩阵表示，描述图中各节点两两间的关系.3.可达矩阵

用矩阵来描述有向连接图各节点之间，经过一定长度的通路后可以到达的程度.4.邻接矩阵，可达矩阵，解释结构模型的计算（重点）

第四章

1.建模过程中的因素分析（P59）

现实事物在模型中的作用可以分为三类： 可以忽略其影响的因素.对模型起作用但不属于模型描述范围的因素。模型所要分析和研究的要素或因素。

第一类因素在模型中可以忽略不计；第二类因素作为制约条件来考虑；第三类是描述系统结构或行为的因素，是构成系统模型的主要内容。2.系统模型的原则和步骤

• 基本原则:

现实性

简洁性

适应性

强壮性 • 步骤: 1.形成问题 2.选定问题 3.变量关系的确定 • 4.确定模型的数学结构及参数辩识 5.模型真实性实验 3.分析模型的方法

图解法

拟合法

经验法

机理法 4.莱氏人口模型的计算(练习题)某企业根据预测前一年(t＝0)统计可知，该企业共有技术人员300名．其中：技术员140名，助理工程师100名，工程师(包括高级工程师)60名．现企业规定在技术员中每年有30％的人数可晋开为助理工程师，有l0％的人数因种种原因而调离该企业，余下的60％技术员继续担任原职，在助理工程师中，每年有30％晋升为工程师，30％调离，而余下的40％继续留任；在工程师中，每年有60％留任，40％调离和退休．同时，该企业每年招收大学毕业生80名以补充技术员队伍．试预测今后5年内该企业技术人员的拥有量及其职称的分布情况．

第五章

1.因果关系图画法 2.反馈回路

在自然现象中，存在着作用与反作用的相互关系。一些原因与结果总是相互作用。原因引起结果，而结果又作用于形成原因的环境条件，促使原因变化，这样形成了因果关系的反馈回路。

反馈回路的基本特征：原因和结果的地位具有相对性，即在反馈回路中将哪个要素视作原因，哪个要素视作结果，要看分析问题的具体情况来定。

第六章

1.关联矩阵方法（P160）

2.层次分析法中用判断矩阵求相对重要度(P172)