定义
- 系统工程是一种组织管理技术。所谓系统，首先是把要研究的对象或工程管理问题看作一个由很多相互联系、相互制约的组成部分构成的总体，然后运用运筹学的理论和方法以及电子计算机技术，对构成系统的各组成部分进行分析、预测和评价，最后进行综合，从而使该系统达到最优。
- 系统工程的诞生让自然科学和社会科学中有关的思想、理论和方法根据总体协调的需要联系起来，综合应用，并利用现代电子计算机，对系统的结构、要素、信息和反馈等进行分析，以达到最优规划、最优设计、最优管理和最优控制等目的。
系统工程方法
霍尔的三维结构体系
美国学者霍尔最先提出系统方法的“三维结构体系”，这是系统工程方法论的基础。霍尔三维结构是由逻辑维、时间维和知识维组成的立体空间结构。后人将其与软件系统方法论对比，称为硬系统方法论（HSM）。霍尔三维结构集中体现了系统工程方法的系统化、综合化、最优化、程序化和标准化等特点，是系统工程方法论的重要基础内容。
- 逻辑维：逻辑维即解决问题的逻辑过程。运用系统工程方法解决某一大型工程项目时，一般可分为明确问题、目标确定、系统综合、系统分析、优化、决策和实施7个步骤
- 时间维：时间维即是工作进程。对于一个具体的工作项目，从系统规划起一直到更新为止，全部过程可分为规划阶段、拟订方案、研制阶段、生产阶段、安装阶段、运行阶段和更新阶段7个阶段。
- 知识维：知识维即是专业科学知识。系统工程除了要求为完成上述各步骤、各阶段所需的某些共性知识外，还需要其他学科的知识和各种专业技术，霍尔将这些知识分为工程、医药、建筑、商业、法律、管理、社会科学和艺术等。各类系统工程，都需要使用相应的专业基础知识。
切克兰德方法
从70年代中期开始，许多学者在霍尔方法论基础上，进一步提出了各种软系统工程方法论。80年代中前期又英国P.切克兰德提出的方法比较系统且具有代表性。
切克兰德方法论的核心不是“最优化”而是“比较”与“探寻”。从模型和现状的比较中来学习改善现状的途径。“比较”这一步骤，含有组织讨论，听取各方面有关人员意见的意思，不拘泥于非要进行定量分析的要求，能更好地反映人的因素和社会经济系统的特点。
切克兰德法将工作过程分为7各步骤
- 认知问题。收集与问题有关的信息，表达问题现状，寻找构成和影响因素及其关系，以便明确系统问题结构、现存过程及其相互之间的不适应之处，确定有关的行为主体和利益主体。
- 根底定义。初步弄清、改善与现状有关的各种因素及其相互关系。根底定义的目的是弄清系统问题的关键要素以及关联因素，为系统的发展及其研究确立各种基本的看法，并尽可能选择出最合适的基本观点。
- 建立概念模型。在不能建立精确数学模型的情况下，用结构模型或语言模型来描述系统的现状。概念模型来自于根底定义，是通过系统化语言对问题抽象描述的结果，其结构及要素必须符合根底定义的思想，并能实现其要求。
- 比较及探寻。将现实问题和概念模型进行对比，找出符合决策者意图且可行的方案或途径。有时通过比较，需要对根底定义的结果进行适当修正。
- 选择。针对比较的结果，考虑有关人员的态度及其他社会、行为等因素，选出现实可行的改善方案。
- 设计与实施。通过详尽和有针对性地设计，形成具有可操作性地方案，并使得有关人员乐于接受和愿意为方案的实现竭尽全力。
- 评估与反馈。根据在实施过程中获得的新认知，修正问题描述，根底定义及概念模型等。
并行工程方法
- 并行工程是对产品及其相关过程进行并行、集成化处理的系统方法和综合技术。
- 目标：并行工程的目标是提高质量、降低成本、缩短产品开发周期和产品上市时间。
- 具体做法：在产品开发初期，组织多种职能协同工作的项目组，使有关人员从一开始就获得对新产品需求的要求和信息，积极研究涉及本部门的工作业务，并将相应的要求提供给设计人员，使许多问题在开发早期就得到解决，从而保证了设计的质量，避免了大量的返工浪费。
- 强调
- 在产品的设计开发期间，将概念设计、结构设计、工艺设计、最终需求等结合起来，保证以最快的速度按要求的质量完成。
- 各项工作由此与相关的项目小组完成。进程中小组成员各自安排自身的工作，但可以随时或定义反馈信息，并对出现的问题协调解决。
- 依据适当的信息系统工具，反馈与协调整个项目的进行。利用现代CIM 技术，在产品的研制与开发期间，辅助项目进程的并行化。
综合集成法
1990年初，钱学森等首次把处理开放的复杂巨系统的方法命名为从定性到定量的综合集成法。综合集成是从整体上考虑并解决问题的方法论。
开放的复杂巨系统
钱学森等提出从系统的本质出发对系统进行分类的新方法，并首次公布了“开放的复杂巨系统”这一新的科学领域及其基本观点。
- 如果组成系统的子系统数量比较少，它们之间的关系比较单纯的系统称为简单系统，如一台测量仪。
- 如果子系统数量非常巨大（如成千上万），则称作巨系统。
- 如巨系统中子系统种类不太多（几种、几十种），且他们之间的关联关系又比较简单，就称作简单巨系统，如激光系统。
- 如果子系统种类很多并由层次结构，它们之间的关联关系又很复杂，这就是复杂巨系统，如果这个系统又是开放的，就称作开放的复杂巨系统。
- 开放的复杂巨系统的一般基本原则与一般系统论的原则相一致：一是整体论原则；二是相互联系的原则；三是有序性原则；四是动态原则。
- 主要性质：开放的复杂巨系统的主要性质可以概括为：
- 开放性。系统对象及其子系统与环境之间有物质、能量、信息的交换。
- 复杂性。系统中子系统的种类繁多，子系统之间存在多种形式、多种层次的交互作用。
- 进化与涌现性。系统中子系统或基本单元之间的交互作用，从整体上演化、进化出一些独特的新性质，如通过自组织方式形成某种模式。
- 层次性。系统部件与功能上具有层次关系。
- 巨量性。数目及其巨大。
综合集成研讨厅体系
钱学森教授在 1992 年又提出建设从定性到定量的综合集成研讨厅体系的设想。指出研究和解决开放的复杂巨系统的方法应以系统论为指导。综合集成研讨厅就其实质而言，是将专家群体、数据和各种信息与计算机，网络等信息技术有机结合起来，把各种学科的科学理论和人的认识结合起来，由这三者构成的系统，这个系统是基于网络的。
- 综合集成方法特点
- 定性研究与定量研究有机结合，贯穿全过程
- 科学理论与经验知识结合，把人们对客观事物的知识综合集成解决问题
- 应用系统思想把多种学科结合起来进行综合研究
- 根据复杂巨系统的层次结构，把宏观研究与微观研究统一起来
- 必须有大型计算机系统支持，不仅有管理信息系统、决策支持系统等功能，而且还要有综合集成的功能
WSR 系统方法
WSR 是物理 - 事理 -人理 方法论的简称，是中国著名系统科学专家顾基发教授和朱志昌博士于1994 年在英国 HULL 大学提出的。它既是一种方法论，又是一种解决复杂问题的工具。
顾名思义，WSR 是物理、事理和人理三者如何巧妙配置、有效利用以解决问题的一种系统方法论。“懂物理、明事理、通人理”就是WSR 方法论的实践准则。
WSR 工作过程
WSR 方法论一般工作过程可理解为这样的 7步：
理解意图、制定目标、调查分析、构造策略、选择方案、协调关系和实现构想。
这些步骤不一定严格依照顺序，协调关系始终贯穿于整个过程。协调关系不仅仅是协调人与人的关系，实际上协调关系可以是协调每一步实践中物理、事理和人理的关系；协调意图、目标、现实、策略、方案、构想间的关系；协调系统实践的投入、产出与成效的关系。这些协调都是由人完成的，着眼点与手段应根据协调对象的不同而有所不同。
- 物理：有关处理物理的方法主要应用自然科学中的各种科学方法。
- 事理：事理主要使用各种运筹学、系统工程、管理科学、控制论和一些数学方法。特别是近年来软计算方法（进化计算、模糊计算和网络计算等）。各种模型和仿真技术等，还有一些定性方法以及定性和定量结合的方法，如特尔斐法、层次分析法都是经常采用的。
- 人理：人理可细分为关系、感情、习惯、知识、利益、斗争、和解、和谐和管理等。
- 关系。人之间都有相互关系，需要去深入了解，并将它们适当表示出来。
- 感情。人之间是有感情的，可以用各种方法直接或间接地找出来。
- 习惯。人们在待人、处世、办事和做决策时都有一定的习惯，就像物体运动时会有惯性。人们可以从一个人过去的习惯去判断这个人会怎样做事，也可以改造一些不好的习惯，建立一些好的习惯。
- 知识。人能拥有知识和创造知识的能力，因此找到知识的表达，特别是把隐性知识如何变成更多人可以掌握的显性知识。
- 利益。不同人有不同的利益，如何去协调，争取利益。
- 在协调管物、管事中人的管理。例如，在计划协调技术和统筹法中，要安排好项目中的时间、设备，同时还要考虑人的资源。
系统工程的生命周期
定义
按照 ISO/IEC 15288：2008 的定义：生命周期根据系统的本质属性、目的、用途和当时环境而变化。每个阶段都具有不同的目的和对全生命周期的贡献，并且在计划和执行该系统生命周期时保持不变，因此，这些阶段为组织提供了一个框架，在该框架内，组织管理对于项目和技术流程有着高层级的可见性和可控性。
定义系统生命周期的目的是以有序而且高效的方式建立一个满足利益攸关者需求的框架。一般通过定义生命周期阶段，并使用一些策略来确定是否处于就绪状态，以便从一个阶段进入下一个阶段来实现这一目的。
生命周期阶段
系统工程的生命周期阶段包括：探索性研究阶段、概念阶段、开发阶段、生产阶段、使用阶段、保障阶段、退役阶段
- 探索性研究阶段：探索性研究阶段的目的是识别利益攸关者的需求，探索创意和技术。
- 许多行业使用探索性研究阶段来研究诸多新的创意或技术和能力，然后使其发展进入到一个新项目的启动阶段。大量的创造性系统工程在该阶段中完成，领导这些研究的系统工程师，作为项目推动者，有可能将一个新创意引入到概念阶段。
- 概念阶段：概念阶段的目的是细化利益攸关者的需求，探索可行概念，提出有望实现的解决方案。
- 概念阶段是对探索性研究阶段所开展的研究、实验和工程模型的细化与拓展。需要对利益攸关者的需求进行识别、明确并文档化。若没有探索性研究阶段，则在概念阶段完成该项工作。
- 开发阶段：开发阶段的目的是细化系统需求，创建解决方案的描述，构建系统，验证并确认系统。开发阶段包括详细计划、开发和验证与确认活动。
- 该阶段可以完全自主的选择开发模型，并不局限于瀑布或其他计划驱动的方法。开发阶段与所有阶段一样，组织将选择最适合项目需求的流程和活动。
- 生产阶段：生产阶段的目的是生产系统并进行检验和验证。
- 生产阶段是系统被生产或制造的阶段。该阶段可能需要产品更改已解决生产问题，以降低生产成本，或提高产品或系统的能力。上述任何一点均有可能影响系统需求，且需要系统重新验证或重新确认。所有这些变化都需要在被批准前进行系统工程评估。
- 使用阶段：使用阶段的目的是运行系统以满足用户需求。
- 使用阶段是系统在预期环境中运行以交付预期服务的阶段。该阶段通常在系统运行期间有计划的引入产品更改，这样的升级能提高系统的能力。这些变化应由系统工程师评估以确保其与运行的系统能顺利融合，对应的技术流程是运行流程。
- 保障阶段：保障阶段的目的是提供持续的系统能力。
- 保障阶段是为系统提供服务，使之能持续运行的阶段。该阶段可建议进行更改以解决保障性问题，降低运行成本或延长系统寿命。这些变化需要进行系统工程评估以避免运行时丧失系统性能，对应的技术流程是维护流程。
- 退役阶段：退役阶段的目的是存储、归档或退出系统。
- 退役阶段是系统及其相关服务从运行中移除的阶段。这一阶段中的 SE 活动主要集中于确保退出需求被满足。实际上，退出计划是在概念阶段系统定义的一部分。再21世纪早期，许多国家已经更改了它们的法律，强制系统的创建者负责系统生命终止时恰当的退出。
生命周期方法
系统工程的生命周期方法包括：计划驱动方法、渐进迭代式开发、精益开发、敏捷开发
- 计划驱动方法：需求、设计、构建、测试、部署范式被认为是构建系统的传统方式。在一些需要协调多家公司人员参与的大型团队项目中，计划驱动方法提供一种基础的框架，为生命周期流程提供规程。计划驱动方法的特征在于整个过程始终遵守规定流程的系统化方法。特别关注文档的完整性、需求的可追溯性以及每种表示的事后验证。
- 渐进迭代式开发：
- 该方法允许为项目提供一个初始能力，随之提供连续交付以达到期望的系统。目标在于快速产生价值并提供快速响应能力。
- 当需求不清晰不确定或客户希望在系统中引入新技术时，则使用IID 方法。基于一系列最初的假设，开发候选的系统，然后对其进行评估以确定是否满足用户需求。若不满足，则启动另一轮演进，并重复该流程，直到交付的系统满足利益攸关者的要求或知道组织决定终止这项工作。
- 一般而言，IID 方法适用于较小的、不太复杂的系统。这种方法的重点在于灵活性，通过剪裁突出了产品开发的核心活动。
- 精益开发：
- SE 聚焦于促使复杂技术系统无缺陷开发的规程。精益思想是一种整体性的范式，聚焦于向客户交付最大价值并使浪费活动最小化。精益思想已成功地应用于制造、飞机库管、行政管理、供应链管理、健康医疗、产品开发和工程等领域。
- 精益思想是一个动态的，知识驱动的，以客户为中心的过程，通过这一过程使特定企业的所有人员以创造价值为目标不断地消除浪费。
- 精益系统工程是将精益原则、实践和工具应用到系统工程，以提升对系统利益攸关者的价值交付。
- 敏捷开发
- 敏捷联盟致力于开发迭代和敏捷的方法，寻求更快、更好的软件和系统开发方法，挑战更多的传统模型。敏捷的关键目标在于灵活性，当风险可接受时允许从序列中排除选定的事件。
- 适用于系统工程的敏捷原则如下：
- 最高的优先级是通过尽早地和持续地交付有价值的软件来满足客户
- 欢迎需求变更，即使是在项目开发后期。敏捷流程利用需求变更帮助客户获得竞争优势。
- 不断交付可用的软件，周期从几周到几个月不等，且越短越好。
- 在项目中业务人员与开发人员每天在一起工作，业务人员始终参与到开发工作中。
- 在开发团队内部和团队之间，传递信息最有效的方法是面对面交谈。
- 工作软件是进展的主要度量
- 对技术的精益求精以及对设计的不断完善将提升敏捷性。
- 简单性是精髓
- 最佳的架构、需求和设计出自于自组织的团队
- 团队要定期反省如何能够做到更加高效，并相应地调整团队的行为
基于模型的系统工程
MBSE 是建模方法的形式化应用，以使建模方法支持系统需求、分析、设计、验证和确认等活动，这些活动从概念性设计阶段开始，持续贯穿到设计开发以及后来的所有生命周期阶段。
系统工程过程的三个阶段分别产生三种图形：
- 在需求分析阶段，产生需求图、用例图及包图；
- 在功能分析与分配阶段，产生顺序图、活动图及状态机图；
- 在设计综合阶段，产生模块定义图、内部块图及参数图等。
MBSE 三大支柱分别是：建模语言、建模工具、建模思路
- 建模语言：对象管理组织 OMG 在对 UML 2.0 的子集进行重用和拓展的基础上，提出了一种新的系统建模语言 SysML，作为系统工程的标准建模语言。SysML 的目的是统一系统工程中使用的建模语言。
- 建模思路：建模思路就是设计团队如何利用系统建模语言的各种图形来建立系统模型，也就是工作流程。目前主要的方法包括 IBM Telelogic Harmony-SE 、 Weilkiens System Modeling（SYSMOD）method、INCOSE Object -Oriented Systems Engineering Method （OOSEM） 等。