社会-技术型系统
Socio-technical Systems
目标
解释什么是一个社会-技术型系统以及它与计算
机系统有什么区别
介绍自然系统特性，如可靠性和安全性等
说明系统工程和系统采购过程
解释一个系统的机构环境如何影响到它的设计
和使用
讨论遗留系统并说明为何对许多业务来说它们
是关键的
课题：
自然系统特性
系统工程
机构、人员和计算机系统
遗留系统
什么是系统？
为了达到一些共同的目标，有目的地把
一些具有内在联系的组件集合起来，使
它们在一起工作
一个系统包括软件、以及机械、电气和
电子硬件，它是由人来操作的
系统组件依赖于其它系统组件
系统组件的行为和特性总是相互混合在
一起的
系统分类
技术型的计算机系统
系统含有软件和硬件，而操作人员和操作过
程一般不能视为系统的一部分。
社会-技术型的系统
系统既包含技术型的系统又包含操作过程和
人，人与技术系统相互作用。社会-技术型
系统由机构的组织策略和规则来掌控。
社会-技术型系统的特性
自然性质
系统的整体性质，它取决于系统的组件及其关系。
不确定性
当呈现相同的输入时它们未必总会产生相同的输出
结果，原因是系统的行为部分依赖于人的操作。
与机构目标的关系复杂
系统对机构目标的支持程度不仅仅由系统本身决定。
自然性质(Emergent properties)
系统的自然性质是整体的，它不能从一
个系统的组件的特性中推断出来的
自然特性是系统组件之间关系的一个结果
只有把组件集成为一个系统之后，才能
评估和测量它们
自然性质的例子
容量（Volume）
取决于系统组件的装配和连接方式。
可靠性（Reliability）
取决于组件的可靠性，但是组件间的互动可能会引起难以预
料的系统故障进而影响整体的可靠性。
保密性（Security）
是一个很难测量的复杂特性。甚至可能会受到参与系统设计
人员的蓄意攻击而被突破内建防线。
可修复性（Repairability）
该特性反映了修复系统问题的容易程度。取决于诊断问题和
找到故障组件并进行修正或替换的速度。
可用性（Usability）
该特性反映了系统使用的容易程度。它与技术型系统组件、
操作人员以及操作环境有关。
自然性质的类型
功能特性
一个系统的所有组件放在一起工作的时候，它才
表现出来。例如，只有在把一辆自行车的所有部
件都安装好之后，它才具有运输装置的功能特征
非功能特性
这方面的例子是可靠性、性能、安全性和保密性。
这些都与在系统操作环境中的系统行为有关。对
于计算机系统而言，它们常常是很关键的，如果
在这些特性上的出错率达不到指定的最低要求，
就可能会导致系统不能使用。
系统可靠性过程
因为组件是相互关联的，所以缺陷可以
在系统中传播
由于组件之间存在着不可预见的相互联
系，使系统错误经常发生
预测所有可能的组件关系几乎是件不可
能的事
软件可靠性测量可能得到的是一个系统
可靠性的伪装
影响可靠性的因素
硬件可靠性
硬件部件出现故障的可能性有多大以及修复它的时
间有多长？
软件可靠性
一个软件组件输出不正确可能是怎样的情况。软件
和硬件的故障通常是不一样的，区别在于软件不存
在磨损
操作员可靠性
在系统操纵员出错之后可能会出现怎样的情况？
可靠性关系
硬件故障可能会产生超出软件指定的输
入值范围的伪信号
软件差错可能会触发警报使操纵员紧张
而出现操作错误
系统的安装环境可能影响它的可靠性
“不应该”性质
像性能和可靠性这样的特性是可以测量
的
然而，有些系统特性是用“不应该”来
展示的，例如：
安全性，系统不应该以不安全的方式使用
保密性，系统不应该允许非授权者使用
测量和评估这些特性是非常困难的
系统工程
对社会-技术型系统进行规格说明、设计、
实现、验证、部署和维护
涉及到系统所提供的服务、在系统建设
和运作上的限制条件以及系统的使用方
式等方面
系统工程过程
通常遵守瀑布模型，原因是要并行开发系统的
不同部分
因为硬件的改动代价高，所以只允许在阶段之间有
小范围的反复，软件或许成为硬件问题的补偿。
不同学科的工程师必须在一起工作是难免的
这会产生很多误会。不同学科使用不同的术语，并
且需要很多的沟通。工程师们又要完成自己的计划
The systems engineering process
一个空中交通控制系统涉及的分支
系统需求定义
在这个阶段，有三种需求定义
抽象功能需求。用抽象的方式定义系统需求
系统特性。定义系统总的非功能性需求
非意愿特性。指出不可接受的系统行为
还要为系统定义整个机构的目标
系统目标
应该说明为什么要为了一个特别的环境而购买
一个系统
功能目标
例如，为大楼提供一个火灾和入侵报警系统，它能
够在起火或有非授权者闯入的时候，对内和对外发
出警报
机构目标
例如，确保在发生火灾或非法入侵的事件后，大楼
里常规的工作仍可进行，不会受到严重的破坏
系统需求问题
通常开发复杂的系统来解决顽劣问题
（wicked problems）
对问题没能完全理解
在有规格说明之后系统发生了变化
在系统的生存期中，始终要对硬件和通
讯方面的进展进行预测
在不知系统组件结构的情况下，很难确
定系统的非功能性需求
系统设计过程
划分需求
把需求分成相关的组
识别子系统
识别出一组子系统，它们为了满足系统需求而集合
在一起
把需求分配到子系统
当采用商品化现货进行集成时，会产生特别的问题
指定子系统功能
定义子系统接口
它是并行开发子系统的关键活动
系统设计过程
系统设计问题
在把需求划分到诸如硬件、软件和人的
组件过程中需要进行大量的协商
困难的设计问题通常喜欢留给软件来解
决
硬件平台可能与软件需求不匹配，软件
必须对此进行弥补
需求和设计
需求工程和系统设计难免要联系在一起
由系统的环境和其它系统所施加的约束
使设计选择受到限制，所以实际所用的
设计可能是一个需求
初始的设计可能是为了构造需求
只有进行了设计，才会更多地理解需求
需求/设计的螺旋模型
系统建模
它是一种体系结构模型，表现出一个系
统由子系统组成的抽象视图
可能会包括子系统之间的主要信息流
常常表示为一个框图
在模型中，可以识别出不同类型的功能
组件
防盗报警系统
警报系统组件分类
传感器——移动传感器和门传感器；
致动器——警报器；
通讯组件——电话呼叫器；
协调组件——警报控制器；
接口——声音合成器。
系统组件
传感组件
从系统环境中搜集信息。例如在一个空中交通管制
系统中的雷达；
致动组件
引起系统环境一些变化。例如在过程控制系统中的
数值，它使一个管道的物质流增加或减少；
计算组件
对一个输入执行计算和产生一个输出。例如在计算
机系统中的浮点处理器；
系统组件
通讯组件
允许系统组件进行通信。例如通过网络连接分散的
计算机；
协调组件
协调其它系统组件的互动。例如在实时系统中的调
度程序；
接口组件
促进其它系统组件的互动。例如操纵员界面；
所有系统组件目前一般由软件控制。
空中交通管制系统体系结构
子系统开发
它是并行开发硬件、软件和通信的典型
项目
可能会涉及到一些商品化现货系统的采
购问题
在实施小组之间缺乏沟通
在应对系统变化方面表现出的官僚和迟
钝的机制，意味着开发计划可能要被拖
延，原因是需要返工。
系统集成
是把硬件、软件和人合在一起，变成一
个系统的过程。
应该用增量的方式来解决，使得在一段
时间里集成一个子系统。
通常在这个阶段发现子系统之间的接口
问题。
所交付的一些不协调的系统组件可能会
引起问题
系统安装
在系统开发完成后，要把系统安装到客
户的环境中
对环境的假设可能不正确
在引入新的系统的时候可能会遇到人的阻力
有时候系统可能要与备用系统共存
可能有物理安装问题（例如布线问题）
还要确定操作员培训的问题
系统进化
大型系统生命很长，为了适应变化要求，它们
必须进化
进化的成本固然是很高的
必须要从技术和业务两方面对变化进行分析
子系统的交互会产生难以预料的问题
很少能找到做出最初设计决定的理由
改变系统的同时，也损坏了系统结构
有时把需要维护的现存系统称为遗留系统
系统退役
当系统使用寿命到期后，要退出它的服
务
可能需要清除哪些污染环境的物质（例
如危险化学品）
应该在系统设计时就要计划好封装
可能需要对数据进行重构和转换，以供
一些其它系统使用
机构/人/系统
社会-技术型系统是为了帮助机构实现它
的业务目标的机构组织中的一部分
如果你不了解一个系统使用的机构环境，
系统就很难满足业务和用户的实际需要。
系统环境的层次结构
人和机构的因素
过程变化
系统需要改变它在环境中的工作流程吗？
工作变化
系统是否使在一个环境中的用户的技能贬值
或者是使他们要改变它们的工作方式？
机构变化
系统是否会改变一个机构的政治权利结构？
机构过程
系统工程过程和机构的采购过程相互交
叠和作用
操作过程是指为了达到系统的意图而使
用系统的相关过程。
操作过程应该设计得足够灵活，并且不
要强迫操作以一种特定的方式来完成。
重要的是作为操作者的人可以主动的解
决出现的问题。
采购/开发过程
系统采购
一个机构为了某种需要而要获得一个系统
在采购前，一些系统规格说明和结构设计常常
是必不可少的
你需要一个规格说明书来制定一个系统开发合同
规格说明书还可以帮助你购买到一个商品化现货系
统。这通常总是要比从草图开始开发一个系统要便
宜得多
复杂的大型系统通常是一个由现成构件和专门
设计组件组成的混合体。对这些不同类型的组
件的采购过程常常是不同的。
系统采购过程
采购问题
可能会不得不修改需求，使现有的
组件派上用场。
需求规格说明书可以是系统开发合同的
一部分
通常都有一个合同谈判期，以便在承包
商开始建造所选择的系统之后允许一些
变动。
承包商与分包商
在采购大型硬件或软件系统的时候，一
般要依赖某些主要承包商。
子合同会分发给提供系统部件的其它供
应商。
客户与主承包商进行联系，并不直接与
分包商打交道。
承包商/分包商模式
遗留系统
是用旧的和过时的技术开发的社会-技术
型系统
对某个业务的操作十分关键，抛弃它们
常常要冒风险
银行顾客会计系统
飞机维护系统
遗留系统限制了新的业务过程并消耗公
司一部分可观的预算。
遗留系统体系结构
遗留系统的组成
硬件——可能是过时的大型机硬件。
支撑软件——可能是由已经不再经营的提供商
提供的支撑软件。
应用软件——可能是用过时的编程语言编写的
应用数据——常常是不完整和不一致的
业务过程——可能具有软件结构和功能方面的
限制
业务策略和规则——可能是隐含的并嵌在系统
软件内
社会-技术型系统层次结构
要点
社会-技术型系统包括计算机硬件、软件
和人。并且它是为了满足某些业务目标
而设计的。
自然性质是代表系统整体的特性，而不
是它的组件部分。
系统工程过程包括规格说明、设计、开
发、集成和测试。系统集成特别关键。
要点
人和机构的因素对社会-技术型系统的操
作方面的有很大的影响。
在系统采购、开发和操作过程之间的相
互作用是复杂的。
遗留系统是一个还在提供关键服务的老
系统。
遗留系统包括业务过程、应用软件、支
撑软件和系统硬件
习题：
1. 举例说明什么是技术型系统和社会-技术型系统。
2. 列举并简述你所知道的社会-技术型系统的自然性质。
3. 为什么说在系统工程过程的主要活动中，系统集成
是最关键的？
4. 你对解决子系统开发阶段各个实施小组之间的沟通
问题有哪些建议？
5. 解释为什么在系统规格说明的早期建立一个系统体
系结构的总描述是很必要的。
6. 什么是遗留系统？它有哪些结构特征？
7. 在整个系统工程过程中，需要考虑哪些人和机构的
因素？
