1、系统设计概念系统设计概念1系统设计的内容系统设计的内容2系统设计的步骤系统设计的步骤3系统设计方法系统设计方法主讲：李扬主讲：李扬 系统设计的任务是要求对系统研究作业所限定的系统环境、决策系统和目标的特性进一步结构化，同时采用合理的、合乎逻辑的设计过程和方法反映系统的行为特征及其效果，并利用与信息源内容有关的各类专业知识充分和有效地扩展和掌握信息源可知部分，以达到使信息源的不可知部分减少到最低程度的目的。系统设计的总目的是，在保证决策质量的前提下，如何进一步减少决策者所必须理解的信息量，使目标所限定的信息源中的信息量仅包含决策者所必须了解的部分。系统设计的主要方向是为达到系统的目标而协调系统的
2、结构及其活动过程。（二）系统设计的内容u系统设计的信息源系统的信息源可以划分为可知与不可知两部分。这两部分信息的划分由所运用专业知识的广度和深度决定。图1表示A、B、C、D四种专业知识与某特定信息源的关系。而图2是A、B、C三种专业知识所划分的信息源的可知与不可知部分的示意图。在这里，信息源I与A、B、C形成的交集（IA B C）即为可知部分，剩下的为不可知部分。显然，由于运用专业知识的广度和深度不同，与信息源所形成的交集也就不同，故信息源的可知部分与不可知部分的划分也就不同。图3是由IA B D形成的交集，它的不可知部分与可知部分就不同于图2。环境特性对应于信息源中的不可知部分；系统特征对应
3、于信息源中的可知部分。DCIAB信息源信息源图图1 专业知识与信息源关系专业知识与信息源关系不可知可知信信息息源源I信信息息源源I图图2 用用A、B、C专业知识划分专业知识划分信息源可知与不可知的方式示意信息源可知与不可知的方式示意图图图图3 用用A、B、D专业知识划分专业知识划分信息源可知与不可知的方式示意信息源可知与不可知的方式示意图图不可知可知不可知IA B CIA B D通过图2和图3的比较得知：在系统设计中，所掌握和运用的专业知识的背景和深度的差异一般都会影响到未来环境与决策系统的相对关系，最终也会影响到系统目标的结果。因此，组织不同类型专家对系统分析活动进行不同深度的讨论，就会有不
4、同的系统设计结果。u系统设计的分类系统设计分为总体结构设计与详细结构系统设计分为总体结构设计与详细结构设计设计。n（一）总体结构设计主要解决子系统的划分与确认、（一）总体结构设计主要解决子系统的划分与确认、模块结构设计、网络设计和配置方案等问题。模块结构设计、网络设计和配置方案等问题。子系统划分：是将一个复杂的系统设计转为若干子系统和一系列基本模块的设计，并通过模块结构图把分解的子系统和一个个模块按层次结构联系起来。模块结构设计：是对各个子系统进行细化，确定划分后的子系统的模块结构，并画出模块机构图。网络结构设计与设备配置方案：是考虑如何将各个子系统从内部用局域网连接起来，以及今后系统如何与外
5、部系统相连接，并根据实际情况配置和选用网络产品。n（二）详细结构设计主要解决代码设计、（二）详细结构设计主要解决代码设计、输出设计、输入设计、处理过程设计、数输出设计、输入设计、处理过程设计、数据库设计、人机界面设计、安全控制设计据库设计、人机界面设计、安全控制设计等问题。等问题。代码设计:是要设计出一套能为系统各部分公用的、优化的信息编码系统。输出设计:是根据管理和用户的需要进行各种输出方式的设计，如：报表输出、磁盘文件输出、图形输出。输入设计:是根据需要设计系统的输入风格，如：输入方式设计、校对方式设计、输入界面设计、输入界面的布局。处理过程设计:是根据模块的划分进行的设计，其目的是掌握系
6、统处理的整个过程和便于输入输出等设计工作。数据库设计:是为了使整个系统都可以迅速、方便、准确的调用和管理所需的数据。输出设计:是根据管理和用户的需要进行各种输出方式的设计，如：报表输出、磁盘文件输出、图形输出。人机界面设计:是为系统的用户和管理者提供一个友好、交互的界面，方便访问、操作、与管理。安全控制设计:是从软硬件方面进行安全防护，以保证系统的正常运作，减少各种安全问题给系统带来的损失。例例1 1某企业现生产若干种产品。该企业生产产品所需要的原材料属于有限资源。资源的供应量一部分可以通过向国家提出申请计划调拨，一部分可通过银行贷款向市场购买，以满足企业生产的需要。但银行贷款受到种种条件的影
7、响和约束，如企业的资产规模和信誉、市场银根的紧张程度等。该问题状况已通过系统研究作业而确认了目标的性质。现需要进一步对此问题进行系统设计工作。该企业制定生产计划，目的是要尽可能保证实现最佳经济效果。根据该目标所提示的性质，找出目标所覆盖的主要系统部件，诸如“原材料的采购与供应”“设计与生产部门”“质量控制系统”“销售服务部门”等。根据上述初步认定的系统部件，首先找出其中的环境因素以及与系统部件的关系。属于环境不可控因素的有“银行贷款”和“市场对产品的需求”。这两个因素分别影响可能的原材料采购和供应量以及产品的销售量。如果假设向国家申请的原材料计划供应量属于环境可控制因素，即是可以由企业决策者在
8、一定范围内加以选择的，该可控制因素当然会影响到原材料的供应量。所以，系统环境中的“银行贷款”“市场对产品的需求”“原材料供应计划量”等环境因素都会影响决策系统中的一些系统部件。其次再确认决策系统内各系统部件之间的关系。通过对上述系统部件与环境因素间的关系以及系统部件间的相互关系的确认，如果系统目标可以用生产不同类型产品的数量（这是调整企业经营利润的方向）来标志，并作为该企业经营活动的输出，那么便可具体做出该企业活动系统的系统设计概念框图。企业活动的系统示意图如图4所示。银行贷款市场需求原材料计划供应量原材料采购与供应部门产品设计和生产部门产品销售和服务部门质量控制系统在产品成品库不同类型产品的
9、生产数量企业活动的系统示意图企业活动的系统示意图按照系统研究作业所限定的目标范围和信息源，应用专业知识找出或确认系统部件，一般情况下这些部件都应在目标提示的性质所覆盖的范围之内（系统部件代表系统的一部分的状态，系统的整体状态由这些部分的状态组成）；根据目标性质所覆盖的系统部件，首先从系统结构上分析系统环境因素与系统部件之间的关系（系统环境因素包括不可控制因素和可控制因素两类）；分析系统各部件之间的相互关系和影响，描述出系统的结构框图，使系统环境、决策系统和目标能有机和协调地联结为一体，并能具体反映系统的行为特征；依照系统整体状态及其行为特征，提出能反映目标方向的参数作为该设计系统的输出。综上所
10、述可以将系统设计的内容归纳如下：综上所述可以将系统设计的内容归纳如下：上述系统设计的内容包含系统的环境因素和结构部件及其相互联系以及系统的参数输出。实际上，就是在限定了信息源的条件下，由系统分析人员应用各类知识不断扩大可知部分信息和缩小不可知部分的信息，以使决策者能够进行决策。系统设计的内容系统的环境因素系统的结构部件及其相互联系系统的参数输出u系统设计的思路针对客观现实中的系统或者问题，大致可以归纳出两种思路。一种是硬系统思维方法；另一种是软系统思维方法。系统设计的思路硬系统思维方法软系统思维方法硬系统思维方法是一种目标导向的思维过程。在系统设计活动开始时，被分析和要设计的系统或问题所希望达
11、到的目标是已经或者可以确定的，系统的结构也是可以定义的。硬系统思维是解决问题的狭义思维过程，适用于目标明确、系统结构可以定义的问题。硬系统思维的工作是希望能在所设定的条件下求解系统的最优解，并以此组织系统内的各个部件及其相互关系，以达到希望的目的。硬系统思维实质是要求系统设计者提供一个能有效满足已被定义的系统目标所必需的方法或手段。软系统思维方法的特点：系统的目标模糊不清，系统的结构不能或者不能完美地定义，在系统中人的行为和意志往往有较大的影响。软系统思维是解决问题的广义思维过程，适合于有较强烈的人的主观行为影响的活动系统。软系统思维往往用来解决由于目标经常模糊不清的，再加上人的价值观和主观行
12、为的影响，从而产生的一类非结构型的系统问题。系统中“人”的因素“人人”的的因素因素系统的设计系统的设计者因素者因素系统涉及的系统涉及的人的因素人的因素系统设计中“人”的因素包括两类：一是系统的设计者因素；另一种是涉及的人的因素，如系统的使用者、维护者等。对“人”的考虑是系统工程考虑问题的一个特点，或者说运用系统工程方法完成的大都是人造系统和人机系统。因此，除了设计者方面的因素外，还要考虑系统中的人以及人和其他系统元素之间的关系和连接。系统中人的职能和任务职能和职能和任务任务工作业务责任任务子任务任务元素作为系统设计的一部分，人在系统中的职能和任务包括：工作业务、责任、任务、子任务、任务元素。（
13、三）系统设计的步骤设计方针和设计方法的给定设计方针和设计方法的给定分析与综合的探讨分析与综合的探讨设计数据的收集与加工设计数据的收集与加工分系统设计与评价分系统设计与评价总系统设计与评价总系统设计与评价实现方法的设计与评价实现方法的设计与评价系统综合评价系统综合评价系统设计步骤是有效设计的行动步骤，在阐明设计步骤之前，要明确一下系统设计与一般传统设计的区别。这种区别表现为系统设计比一般传统设计多加了一个系统工程过程，这就是目标功能结构效益的多次分析与综合，以产生最优方案的过程。而方案之后的具体设计与一般传统设计无原则区别。系统设计主要用于大型产品和重大工程项目。因为当投资额以亿元计，周期一搞几
14、年或十几年，没有仔细的全面考虑的系统方法，就会产生重大失误。系统设计步骤一般包括：设计方针和设计方法的给定；分析与综合的探讨；设计数据的收集与加工；分系统设计与评价；总系统设计与评价；实现方法的设计与评价；系统综合评价等。下面简要讨论、等三个问题。设计方针和方法的给定系统设计的主要任务是产生解决问题的最优方案。因系统设计的主要任务是产生解决问题的最优方案。因此设计方针与方法主要是围绕方案的产生而提出的。此设计方针与方法主要是围绕方案的产生而提出的。系统设计要搞多方案，决不能满足于一个方案，最好得到解决问题的全部可行方案以便掌握全貌。方案产生过程要应用创造性技术，这是产生好方案的重要条件。关于方
15、案的问题，前面说过最优方案是在比较中产生的，而实际上最优方案只有相对性。寻求方案的策略这里介绍几种独具风格的行动策略，并指出按照目标应用这些策略的重点按次序划分的策略a)线性策略 按顺序解决局部问题，没有必要返回到以前的决策阶段。I.单级完善寻找策略。图图1 单级完善寻找策略示意图单级完善寻找策略示意图图图2 2 多级完善寻找策略示意图多级完善寻找策略示意图.多级完善寻找策略 b）循环策略l在寻求过程中，当证明有必要时，返回到以前的决策阶段，并从那里出发，以修改过的形式重复这个过程。l上列策略在方案寻找中往往是组合起来使用的，在不同规划阶段，改上列策略在方案寻找中往往是组合起来使用的，在不同规
16、划阶段，改变应用的重点。一个规划步骤的决策越多，循环策略与单级完善策略变应用的重点。一个规划步骤的决策越多，循环策略与单级完善策略混合使用的倾向就越大。多级完善策略在费用允许条件下，也是可用混合使用的倾向就越大。多级完善策略在费用允许条件下，也是可用的，但应尽量减少寻求阶段（等级）。的，但应尽量减少寻求阶段（等级）。按行动方向划分的策略a)“从外向里”的策略 l这是在解决方案有可能达到起码要求时，从外部关系出发找出其组成部分的策略。b）“从里向外”的策略 l 这是在放弃总体方案的考虑，先从熟悉现有解决方案组成部分的组合开始，再试图使这种组合适合于环境情况的策略。综合综合是一个创造性的过程。为了
17、使这一创造性过程顺利进行，综合是一个创造性的过程。为了使这一创造性过程顺利进行，要避免某些条条框框的限制，充分发挥每个系统设计人员的个要避免某些条条框框的限制，充分发挥每个系统设计人员的个人能力和想象力。促进综合过程的通常做法包括如下几种。人能力和想象力。促进综合过程的通常做法包括如下几种。在思想上把握主要目标是获得好方案的前提。为避免寻求方案的范围和确切程度受到影响，采取以下措施：有意识地把注意力引向新的解决方案范围，如出现新的成功可能时，就可考虑修改原定的基本目标和约束条件。起草一个“理想方案”，然后再用基本目标和约束条件修改它，使之接近现实条件。变换分析处理问题的手段可成为寻求方案的“推
18、动力”。搞清解决方案的基本设想可以推动寻求方案的思考过程。分析分析的作用是为了不断把结果与要求做对比，找出方案的缺陷，以便不断完善方案；同时也是在综合过程中，提出和筛选不能满足基本目标的方案的重要手段。在综合分析过程中，分析可以从下述几个方面入手。方案的整体性。过程分析，重点是过程的完整性。环境分析。安全性和可靠性。假设和前提。结果。假设和前提假设和前提安全性和可靠性安全性和可靠性环境分析环境分析过程分析过程分析方案的整体性方案的整体性结果结果应该指出，综合与分析是相互作用的，这是方案产生的两个重要环节。通过综合，当一种基本设想（方案）产生后，接着就要分析它，找出改进方向。这种综合与分析作用的过程一直继续进行，直到一个方案基本成型或被否定为止。
