本書(shū)譯自英國(guó)著名系統(tǒng)工程專(zhuān)家戴瑞克? 希金斯的著作,作者在書(shū)中提出一種新的綜合系統(tǒng)方法論,期望這個(gè)方法論能夠在原則上處理所有的系統(tǒng)問(wèn)題和難題,并得到能解決問(wèn)題的解。本書(shū)從對(duì)系統(tǒng)的復(fù)雜性認(rèn)識(shí)出發(fā),針對(duì)從很小的尺度直到非常大的尺度和范圍,研究處理和解決系統(tǒng)問(wèn)題的理論方法。同時(shí)給出大量的案例研究,涉及作戰(zhàn)指揮、裝備體系、企業(yè)組織、生產(chǎn)管理、治安維和、氣候能源等涉及自然環(huán)境和人類(lèi)自身多個(gè)領(lǐng)域多個(gè)層面的系統(tǒng)工程問(wèn)題,既描述相關(guān)系統(tǒng)難題在過(guò)去是如何產(chǎn)生的,又描述在未來(lái)如何更加有效地解決這些問(wèn)題。本書(shū)可作為系統(tǒng)工程專(zhuān)業(yè)和管理科學(xué)與工程等相關(guān)專(zhuān)業(yè)研究生和高年級(jí)本科生的課程教材,也可作為航天、航空、船舶、交通運(yùn)輸、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和軍事等領(lǐng)域復(fù)雜社會(huì)系統(tǒng)和技術(shù)系統(tǒng)相應(yīng)管理人員、技術(shù)人員綜合分析求解 系統(tǒng)問(wèn)題的參考書(shū)。
戴瑞克?希金斯長(zhǎng)期以來(lái)一直是系統(tǒng)工程的先驅(qū)者,他有著大量的經(jīng)驗(yàn),早在英國(guó)皇家空軍服役22年,直到退休。隨后他在公共領(lǐng)域和保密領(lǐng)域獲得了大量各種各樣的職位,包括擔(dān)任北約空軍指揮控制系統(tǒng)(ACCS)的英國(guó)方面技術(shù)負(fù)責(zé)人,以及在英國(guó)的兩個(gè)好的系統(tǒng)工程公司中擔(dān)任市場(chǎng)部主任、業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)部主任和技術(shù)部主任。他于1988年成為大學(xué)老師和學(xué)者,開(kāi)始學(xué)術(shù)研究。 希金斯先生是國(guó)際系統(tǒng)工程學(xué)會(huì)(INCOSE)英國(guó)分會(huì)的首任會(huì)長(zhǎng),同時(shí)也是英國(guó)電子工程師學(xué)會(huì)(IEE)系統(tǒng)工程專(zhuān)業(yè)委員會(huì)的首任主席,他還曾經(jīng)擔(dān)任英國(guó)國(guó)防咨詢(xún)委員會(huì)的委員。他目前的研究涉及系統(tǒng)工程的廣泛領(lǐng)域包括系統(tǒng)思維、系統(tǒng)需求開(kāi)發(fā)、社會(huì)心理學(xué)和人類(lèi)學(xué)、指揮控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),以及普適的系統(tǒng)工程。
戴瑞克?希金斯長(zhǎng)期以來(lái)一直是系統(tǒng)工程的先驅(qū)者,他有著大量的經(jīng)驗(yàn),最早在英國(guó)皇家空軍服役22年,直到退休。隨后他在公共領(lǐng)域和保密領(lǐng)域獲得了大量各種各樣的職位,包括擔(dān)任北約空軍指揮控制系統(tǒng)(ACCS)的英國(guó)方面技術(shù)負(fù)責(zé)人,以及在英國(guó)的兩個(gè)好的系統(tǒng)工程公司中擔(dān)任市場(chǎng)部主任、業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)部主任和技術(shù)部主任。他于1988年成為大學(xué)老師和學(xué)者,開(kāi)始學(xué)術(shù)研究。希金斯先生是國(guó)際系統(tǒng)工程學(xué)會(huì)(INCOSE)英國(guó)分會(huì)的首任會(huì)長(zhǎng),同時(shí)也是英國(guó)電子工程師學(xué)會(huì)(IEE)系統(tǒng)工程專(zhuān)業(yè)委員會(huì)的首任主席,他還曾經(jīng)擔(dān)任英國(guó)國(guó)防咨詢(xún)委員會(huì)的委員。他目前的研究涉及系統(tǒng)工程的廣泛領(lǐng)域包括系統(tǒng)思維、系統(tǒng)需求開(kāi)發(fā)、社會(huì)心理學(xué)和人類(lèi)學(xué)、指揮控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),以及普適的系統(tǒng)工程。
朱一凡,國(guó)防科技大學(xué)教授,中國(guó)軍事科學(xué)學(xué)會(huì)軍事裝備分會(huì)副秘書(shū)長(zhǎng)、中國(guó)仿真學(xué)會(huì)理事、中國(guó)仿真學(xué)會(huì)離散系統(tǒng)仿真專(zhuān)業(yè)委員會(huì)副主任委員、《系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)》編委、海軍級(jí)人才培養(yǎng)1258工程帶教專(zhuān)家。
目 錄
及時(shí)篇 系統(tǒng):系統(tǒng)科學(xué)與系統(tǒng)思維的前沿
及時(shí)章 系統(tǒng)哲學(xué)理念 1
1.1 涌現(xiàn)的系統(tǒng)運(yùn)動(dòng) 1
1.2 系統(tǒng)的本質(zhì) 2
1.3 因果關(guān)系和目的論 3
1.4 涌現(xiàn) 4
1.5 生命與熱力學(xué)第二定律 5
1.6 人類(lèi)組織中的熵與功 5
1.7 熵循環(huán) 6
1.8 一般系統(tǒng)論和開(kāi)放系統(tǒng) 6
1.9 博爾丁的系統(tǒng)分類(lèi) 7
1.10 并行和同態(tài) 7
1.11 開(kāi)放系統(tǒng)的概念 8
1.12 了解開(kāi)放系統(tǒng)的行為 9
1.13 格式塔(完形)和整體論 10
1.13.1 不可分割性 11
1.13.2 交互動(dòng)力學(xué) 11
1.14 穩(wěn)定性和穩(wěn)定狀態(tài) 12
1.15 系統(tǒng)論方法 13
1.16 系統(tǒng)思維 14
1.17 功能主義和有機(jī)體類(lèi)比 15
1.17.1 有機(jī)體類(lèi)比 15
1.17.2 機(jī)器的隱喻 15
1.18 機(jī)械系統(tǒng)控制概念 16
1.19 有機(jī)體控制概念 16
1.20 基本感知、概念和知覺(jué) 17
1.20.1 涌現(xiàn)和層次結(jié)構(gòu) 17
1.20.2 由自身是系統(tǒng)且相互作用的組分構(gòu)成的系統(tǒng) 18
1.20.3 整體系統(tǒng)的多樣性 18
1.20.4 具有所需涌現(xiàn)特性的開(kāi)放系統(tǒng)的潛在綜合方法:系統(tǒng)工程 19
1.20.5 問(wèn)題空間與解決方案空間 20
1.20.6 演化的自適應(yīng)系統(tǒng) 21
1.20.7 自組織的臨界性 22
1.20.8 弱混沌 22
1.20.9 系統(tǒng)特征 23
本章練習(xí) 24
第二章 系統(tǒng)科學(xué)前沿 25
2.1 系統(tǒng)論與系統(tǒng)科學(xué) 25
2.2 守恒定律與傳輸現(xiàn)象 26
2.3 排隊(duì)現(xiàn)象 27
2.4 混沌現(xiàn)象 28
2.4.1 鱗翅目形的洛倫茲圖 28
2.4.2 混沌的生成 29
2.4.3 自相似性 31
2.4.4 分形 32
2.4.5 倍周期 34
2.5 信息:守恒還是非守恒 34
2.6 作為自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的系統(tǒng)科學(xué) 35
2.6.1 行為 35
2.6.2 識(shí)別與分類(lèi) 36
2.6.3 公理知識(shí) 36
2.6.4 世界模型與世界觀(guān) 36
2.6.5 解讀 36
2.6.6 信念系統(tǒng) 36
2.6.7 本能與意象 38
2.7 社會(huì)人類(lèi)學(xué)和文化人類(lèi)學(xué) 40
2.8 社會(huì)資本 41
2.9 社會(huì)基因型態(tài) 42
2.10 復(fù)雜性管理 42
2.10.1 涌現(xiàn)特性的聚合 43
2.10.2 反混沌 44
2.11 系統(tǒng)壽命周期與熵循環(huán) 45
2.11.1 系統(tǒng)響應(yīng)原則 45
2.11.2 系統(tǒng)內(nèi)聚原則 46
2.11.3 適應(yīng)性原則 46
2.11.4 關(guān)聯(lián)多樣性原則 46
2.11.5 多樣性受限原則 47
2.11.6 模式原則 47
2.11.7 循環(huán)發(fā)展(熵循環(huán))原則 47
2.11.8 系統(tǒng)壽命周期:統(tǒng)一系統(tǒng)假設(shè) 48
2.11.9 系統(tǒng)耐久性:系統(tǒng)衰退 50
本章總結(jié) 50
本章練習(xí) 51
第三章 系統(tǒng)思維前沿 53
3.1 系統(tǒng)思維的范圍、局限和價(jià)值 53
3.1.1 示意圖 53
3.1.2 因果關(guān)系和因果循環(huán)模型 55
3.1.3 系統(tǒng)表面現(xiàn)象動(dòng)態(tài)仿真 56
3.1.4 動(dòng)態(tài)交互系統(tǒng)仿真 59
3.1.5 行為建模 61
3.2 系統(tǒng)思維和科學(xué)方法 61
3.3 系統(tǒng)表述和系統(tǒng)建模 62
3.4 非線(xiàn)性系統(tǒng)思維 65
本章總結(jié) 67
本章練習(xí) 68
第四章 系統(tǒng)工程的哲學(xué)理念 69
4.1 系統(tǒng)工程為何重要 69
4.2 系統(tǒng)工程的早期例子 70
4.2.1 不列顛之戰(zhàn) 70
4.2.2 美國(guó)航空航天局(NASA)的“阿波羅”登月計(jì)劃 70
4.3 “系統(tǒng)”的研究對(duì)象 71
4.4 “工程”的研究對(duì)象 72
4.5 問(wèn)題的求解、定解和消解 73
4.6 系統(tǒng)工程:定義和描述 74
4.7 系統(tǒng)工程的實(shí)際目標(biāo) 76
4.8 定解、求解或消解問(wèn)題的策略 77
4.9 自組織系統(tǒng) 78
4.10 系統(tǒng)的系統(tǒng):體系 79
4.11 自底向上的集成 81
4.12 完成系統(tǒng)工程“整體” 81
本章總結(jié) 83
本章練習(xí) 85
第五章 系統(tǒng)模型 86
5.1 開(kāi)放系統(tǒng) 86
5.2 簡(jiǎn)單的嵌套和遞歸模型 88
5.3 社會(huì)基因型態(tài)——一個(gè)概念模型 88
5.4 控制論模型 89
5.5 系統(tǒng)架構(gòu)模型 90
5.6 比爾的適存系統(tǒng)模型 92
5.7 開(kāi)環(huán)控制模型 94
5.8 五層系統(tǒng)模型 95
5.8.1 第1層:產(chǎn)品/子系統(tǒng)工程 95
5.8.2 第2層:項(xiàng)目系統(tǒng)工程 97
5.8.3 系統(tǒng)工程的本質(zhì) 100
5.8.4 第4層:工業(yè)系統(tǒng)工程 100
5.8.5 第5層:社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)工程 102
5.9 追求涌現(xiàn)——所有系統(tǒng)的通用參考模型 103
5.9.1 涌現(xiàn)的根源及其能否有目的地“設(shè)計(jì)” 103
5.9.2 通用參考模型的概念 104
5.9.3 功能管理 106
5.9.4 行為管理 107
5.9.5 通用參考模型的形式模型 109
5.10 列表形式的通用參考模型 111
5.11 通用參考模型和系統(tǒng)論方法 112
5.11.1 實(shí)例化分層通用參考模型 114
5.11.2 通用參考模型是否能捕獲到涌現(xiàn) 116
5.11.3 通用參考模型比較 117
本章總結(jié) 117
本章練習(xí) 118
案例A 日本的精益量化供應(yīng)系統(tǒng) 119
A.1 引言 119
A.2 調(diào)查研究 122
A.2.1 開(kāi)放系統(tǒng)的觀(guān)點(diǎn) 122
A.2.2 市場(chǎng)拉動(dòng)與生產(chǎn)推動(dòng) 125
A.2.3 持續(xù)改善和流水線(xiàn) 127
A.2.4 企業(yè)聯(lián)盟 129
本案例總結(jié) 130
第二篇 系統(tǒng)方法論
第六章 系統(tǒng)方法論綜述 132
6.1 系統(tǒng)方法論的定義 132
6.2 系統(tǒng)方法論的社會(huì)潛力和經(jīng)濟(jì)潛力 133
6.3 系統(tǒng)方法論:一個(gè)范式 133
6.4 系統(tǒng)方法論的各個(gè)方面 134
6.4.1 科學(xué)維度 134
6.4.2 邏輯和認(rèn)識(shí)論維度 135
6.4.3 時(shí)間維度 135
6.4.4 文化/政治/行為維度 136
6.4.5 道德和倫理維度 136
6.4.6 社會(huì)維度 137
6.4.7 組織維度 137
6.4.8 經(jīng)濟(jì)維度 138
6.4.9 技術(shù)維度 139
6.5 系統(tǒng)方法論:概念模型 140
6.6 能否找到一個(gè)(更好的)系統(tǒng)方法論 145
6.7 能否構(gòu)建智能、自適應(yīng)、演化的解決方案系統(tǒng) 145
本章總結(jié) 146
本章練習(xí) 148
第七章 處理復(fù)雜的問(wèn)題和難題 149
7.1 問(wèn)題的解決范式 149
7.2 線(xiàn)性、復(fù)雜性、非線(xiàn)性和智能系統(tǒng)行為 149
7.3 系統(tǒng)功能異常:領(lǐng)域影響因素 150
7.4 軟系統(tǒng)方法 151
7.5 達(dá)成共識(shí)的方法 152
7.5.1 頭腦風(fēng)暴法 153
7.5.2 名義群體法 153
7.5.3 創(chuàng)意記錄法 153
7.5.4 沃菲爾德的解釋結(jié)構(gòu)模型 154
7.6 面向干預(yù)的切克蘭德軟系統(tǒng)方法論 155
7.7 面向干預(yù)的希金斯嚴(yán)格軟方法 157
本章總結(jié) 161
本章練習(xí) 161
案例B 成功經(jīng)驗(yàn)的干預(yù) 162
B.1 背景情況 162
B.2 使用嚴(yán)格軟方法做離線(xiàn)非正式調(diào)查 162
B.3 參與式干預(yù)——使用名義群體法和解釋結(jié)構(gòu)模型 168
B.4 無(wú)人參與的嚴(yán)格軟方法調(diào)查和人工干預(yù)兩者比較 175
本案例總結(jié) 176
第八章 探索解決方案空間 177
8.1 引言 177
8.2 探索途徑 177
8.2.1 邊界和有限狀態(tài) 177
8.2.2 環(huán)境、影響和相互作用 178
8.2.3 結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué) 179
8.2.4 資源需求 179
本章總結(jié) 181
本章練習(xí) 181
第九章 聚焦解決方案系統(tǒng)的目的 182
9.1 系統(tǒng)方法論第3步:解決方案系統(tǒng)的目的 182
9.2 系統(tǒng)方法論第4步:開(kāi)發(fā)運(yùn)行使用構(gòu)想 184
本章練習(xí) 186
案例C 武器系統(tǒng)總體構(gòu)想 187
案例C之1:不列顛之戰(zhàn)的指揮控制系統(tǒng) 187
C.1.1 引言 187
C.1.2 相互作用的系統(tǒng) 188
C.1.3 讓系統(tǒng)工作起來(lái)——作戰(zhàn)系統(tǒng)工程 189
C.1.4 戰(zhàn)斗打響 190
C.1.5 不列顛之戰(zhàn)的仿真 193
案例C之2 “閃電”——實(shí)現(xiàn)武器系統(tǒng)總體構(gòu)想 198
C.2.1 引言 198
C.2.2 閃電式飛機(jī) 198
C.2.3 優(yōu)化設(shè)計(jì) 200
C.2.4 干擾問(wèn)題 201
C.2.5 解決問(wèn)題的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)鏈路 202
C.2.6 試驗(yàn) 203
本案例總結(jié) 203
第十章 系統(tǒng)解決方案的架構(gòu)/設(shè)計(jì) 205
10.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法 205
10.2 功能設(shè)計(jì)流程 207
10.3 物理設(shè)計(jì)流程 209
10.4 輸出/結(jié)果 212
本章總結(jié) 212
本章練習(xí) 213
第十一章 優(yōu)化解決方案系統(tǒng)設(shè)計(jì) 214
11.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)途徑 214
11.2 方法、工具和技術(shù) 215
11.2.1 成本與能力 215
11.2.2 整體優(yōu)化 215
11.2.3 災(zāi)難救援示例 217
11.2.4 海軍驅(qū)逐艦示例 218
11.2.5 供應(yīng)與物流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化 220
11.3 在特定背景下理解設(shè)計(jì)方案 221
11.4 線(xiàn)性或非線(xiàn)性:這是問(wèn)題所在 222
11.5 驗(yàn)證與確認(rèn) 223
本章總結(jié) 224
本章練習(xí) 225
第十二章 解決方案系統(tǒng)的創(chuàng)建及檢驗(yàn) 226
12.1 引言 226
12.2 需求規(guī)范 227
12.3 表征不同類(lèi)型的系統(tǒng) 228
12.3.1 組織方面的考慮 229
12.3.2 集成方面的考慮 230
12.3.3 運(yùn)行使用的系統(tǒng)工程——在運(yùn)行中不斷優(yōu)化 231
12.4 解決方案系統(tǒng)的組成部分 232
本章總結(jié) 233
本章練習(xí) 234
第十三章 系統(tǒng)方法論——詳細(xì)說(shuō)明 235
13.1 理想世界與現(xiàn)實(shí)世界 235
13.2 系統(tǒng)方法論的產(chǎn)品 235
13.3 系統(tǒng)方法論整體 237
13.4 系統(tǒng)方法論是流程嗎 237
13.4.1 外循環(huán)與內(nèi)循環(huán)設(shè)計(jì) 237
13.4.2 外循環(huán)、內(nèi)循環(huán)和系統(tǒng)工程 239
13.5 系統(tǒng)方法論:分階段描述各個(gè)步驟 239
本章總結(jié) 243
本章練習(xí) 244
第十四章 系統(tǒng)方法論的實(shí)踐應(yīng)用 246
14.1 按階段劃分的系統(tǒng)方法論 246
14.2 面向人類(lèi)活動(dòng)系統(tǒng)的系統(tǒng)方法論 247
14.3 作為工具的系統(tǒng)方法論 248
14.4 系統(tǒng)方法論應(yīng)用的組織管理和系統(tǒng)工程應(yīng)用的組織管理 249
14.4.1 系統(tǒng)方法論的甘特圖 250
14.4.2 團(tuán)隊(duì)體系 251
14.4.3 團(tuán)隊(duì)體系與內(nèi)/外循環(huán) 252
14.4.4 團(tuán)隊(duì)體系和系統(tǒng)體系 252
本章總結(jié) 255
本章練習(xí) 255
案例D 構(gòu)建國(guó)防能力架構(gòu) 257
D.1 系統(tǒng)方法論第1步:探索問(wèn)題空間 257
D.2 系統(tǒng)方法論第2步:探索解空間 263
D.3 系統(tǒng)方法論第3步:聚焦解決方案系統(tǒng)目的 263
D.3.1 根本宗旨和語(yǔ)義分析 263
D.3.2 效能指標(biāo) 264
D.3.3 實(shí)現(xiàn)目標(biāo)、克服威脅的策略 264
D.3.4 非殺傷性武器 265
D.3.5 將策略轉(zhuǎn)換為功能 266
D.4 系統(tǒng)方法論第4步:開(kāi)發(fā)解決方案系統(tǒng)的高層作戰(zhàn)行動(dòng)構(gòu)想 266
D.5 系統(tǒng)方法論第5步:設(shè)計(jì)解決方案系統(tǒng), 第1部分——功能設(shè)計(jì) 268
D.5.1 系統(tǒng)方法論第5步/模板3:內(nèi)部功能實(shí)例化 268
D.5.2 系統(tǒng)方法論第5步/模板2:內(nèi)部行為實(shí)例