系統(tǒng)工程：21世紀的系統(tǒng)方法論

目 錄
第一篇 系統(tǒng)：系統(tǒng)科學與系統(tǒng)思維的前沿
第一章 系統(tǒng)哲學理念\t1
1．1 涌現(xiàn)的系統(tǒng)運動\t1
1．2 系統(tǒng)的本質(zhì)\t2
1．3 因果關(guān)系和目的論\t3
1．4 涌現(xiàn)\t4
1．5 生命與熱力學第二定律\t5
1．6 人類組織中的熵與功\t5
1．7 熵循環(huán)\t6
1．8 一般系統(tǒng)論和開放系統(tǒng)\t6
1．9 博爾丁的系統(tǒng)分類\t7
1．10 并行和同態(tài)\t7
1．11 開放系統(tǒng)的概念\t8
1．12 了解開放系統(tǒng)的行為\t9
1．13 格式塔（完形）和整體論\t10
1．13．1 不可分割性\t11
1．13．2 交互動力學\t11
1．14 穩(wěn)定性和穩(wěn)定狀態(tài)\t12
1．15 系統(tǒng)論方法\t13
1．16 系統(tǒng)思維\t14
1．17 功能主義和有機體類比\t15
1．17．1 有機體類比\t15
1．17．2 機器的隱喻\t15
1．18 機械系統(tǒng)控制概念\t16
1．19 有機體控制概念\t16
1．20 基本感知、概念和知覺\t17
1．20．1 涌現(xiàn)和層次結(jié)構(gòu)\t17
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)\t18
1．20．3 整體系統(tǒng)的多樣性\t18
1．20．4 具有所需涌現(xiàn)特性的開放系統(tǒng)的潛在綜合方法：系統(tǒng)工程\t19
1．20．5 問題空間與解決方案空間\t20
1．20．6 演化的自適應系統(tǒng)\t21
1．20．7 自組織的臨界性\t22
1．20．8 弱混沌\t22
1．20．9 系統(tǒng)特征\t23
本章練習\t24
第二章 系統(tǒng)科學前沿\t25
2．1 系統(tǒng)論與系統(tǒng)科學\t25
2．2 守恒定律與傳輸現(xiàn)象\t26
2．3 排隊現(xiàn)象\t27
2．4 混沌現(xiàn)象\t28
2．4．1 鱗翅目形的洛倫茲圖\t28
2．4．2 混沌的生成\t29
2．4．3 自相似性\t31
2．4．4 分形\t32
2．4．5 倍周期\t34
2．5 信息：守恒還是非守恒\t34
2．6 作為自然科學和社會科學的系統(tǒng)科學\t35
2．6．1 行為\t35
2．6．2 識別與分類\t36
2．6．3 公理知識\t36
2．6．4 世界模型與世界觀\t36
2．6．5 解讀\t36
2．6．6 信念系統(tǒng)\t36
2．6．7 本能與意象\t38
2．7 社會人類學和文化人類學\t40
2．8 社會資本\t41
2．9 社會基因型態(tài)\t42
2．10 復雜性管理\t42
2．10．1 涌現(xiàn)特性的聚合\t43
2．10．2 反混沌\t44
2．11 系統(tǒng)壽命周期與熵循環(huán)\t45
2．11．1 系統(tǒng)響應原則\t45
2．11．2 系統(tǒng)內(nèi)聚原則\t46
2．11．3 適應性原則\t46
2．11．4 關(guān)聯(lián)多樣性原則\t46
2．11．5 多樣性受限原則\t47
2．11．6 首選模式原則\t47
2．11．7 循環(huán)發(fā)展（熵循環(huán)）原則\t47
2．11．8 系統(tǒng)壽命周期：統(tǒng)一系統(tǒng)假設(shè)\t48
2．11．9 系統(tǒng)耐久性：系統(tǒng)衰退\t50
本章總結(jié)\t50
本章練習\t51
第三章 系統(tǒng)思維前沿\t53
3．1 系統(tǒng)思維的范圍、局限和價值\t53
3．1．1 示意圖\t53
3．1．2 因果關(guān)系和因果循環(huán)模型\t55
3．1．3 系統(tǒng)表面現(xiàn)象動態(tài)仿真\t56
3．1．4 動態(tài)交互系統(tǒng)仿真\t59
3．1．5 行為建模\t61
3．2 系統(tǒng)思維和科學方法\t61
3．3 系統(tǒng)表述和系統(tǒng)建模\t62
3．4 非線性系統(tǒng)思維\t65
本章總結(jié)\t67
本章練習\t68
第四章 系統(tǒng)工程的哲學理念\t69
4．1 系統(tǒng)工程為何重要\t69
4．2 系統(tǒng)工程的早期例子\t70
4．2．1 不列顛之戰(zhàn)\t70
4．2．2 美國航空航天局（NASA）的“阿波羅”登月計劃\t70
4．3 “系統(tǒng)”的研究對象\t71
4．4 “工程”的研究對象\t72
4．5 問題的求解、定解和消解\t73
4．6 系統(tǒng)工程：定義和描述\t74
4．7 系統(tǒng)工程的實際目標\t76
4．8 定解、求解或消解問題的策略\t77
4．9 自組織系統(tǒng)\t78
4．10 系統(tǒng)的系統(tǒng)：體系\t79
4．11 自底向上的集成\t81
4．12 完成系統(tǒng)工程“整體”\t81
本章總結(jié)\t83
本章練習\t85
第五章 系統(tǒng)模型\t86
5．1 開放系統(tǒng)\t86
5．2 簡單的嵌套和遞歸模型\t88
5．3 社會基因型態(tài)――一個概念模型\t88
5．4 控制論模型\t89
5．5 系統(tǒng)架構(gòu)模型\t90
5．6 比爾的適存系統(tǒng)模型\t92
5．7 開環(huán)控制模型\t94
5．8 五層系統(tǒng)模型\t95
5．8．1 第1層：產(chǎn)品/子系統(tǒng)工程\t95
5．8．2 第2層：項目系統(tǒng)工程\t97
5．8．3 系統(tǒng)工程的本質(zhì)\t100
5．8．4 第4層：工業(yè)系統(tǒng)工程\t100
5．8．5 第5層：社會經(jīng)濟系統(tǒng)工程\t102
5．9 追求涌現(xiàn)――所有系統(tǒng)的通用參考模型\t103
5．9．1 涌現(xiàn)的根源及其能否有目的地“設(shè)計”\t103
5．9．2 通用參考模型的概念\t104
5．9．3 功能管理\t106
5．9．4 行為管理\t107
5．9．5 通用參考模型的形式模型\t109
5．10 列表形式的通用參考模型\t111
5．11 通用參考模型和系統(tǒng)論方法\t112
5．11．1 實例化分層通用參考模型\t114
5．11．2 通用參考模型是否能捕獲到涌現(xiàn)\t116
5．11．3 通用參考模型比較\t117
本章總結(jié)\t117
本章練習\t118
案例A 日本的精益量化供應系統(tǒng)\t119
A．1 引言\t119
A．2 調(diào)查研究\t122
A．2．1 開放系統(tǒng)的觀點\t122
A．2．2 市場拉動與生產(chǎn)推動\t125
A．2．3 持續(xù)改善和流水線\t127
A．2．4 企業(yè)聯(lián)盟\t129
本案例總結(jié)\t130
第二篇 系統(tǒng)方法論
第六章 系統(tǒng)方法論綜述\t132
6．1 系統(tǒng)方法論的定義\t132
6．2 系統(tǒng)方法論的社會潛力和經(jīng)濟潛力\t133
6．3 系統(tǒng)方法論：一個范式\t133
6．4 系統(tǒng)方法論的各個方面\t134
6．4．1 科學維度\t134
6．4．2 邏輯和認識論維度\t135
6．4．3 時間維度\t135
6．4．4 文化/政治/行為維度\t136
6．4．5 道德和倫理維度\t136
6．4．6 社會維度\t137
6．4．7 組織維度\t137
6．4．8 經(jīng)濟維度\t138
6．4．9 技術(shù)維度\t139
6．5 系統(tǒng)方法論：概念模型\t140
6．6 能否找到一個（更好的）系統(tǒng)方法論\t145
6．7 能否構(gòu)建智能、自適應、演化的解決方案系統(tǒng)\t145
本章總結(jié)\t146
本章練習\t148
第七章 處理復雜的問題和難題\t149
7．1 問題的解決范式\t149
7．2 線性、復雜性、非線性和智能系統(tǒng)行為\t149
7．3 系統(tǒng)功能異常：領(lǐng)域影響因素\t150
7．4 軟系統(tǒng)方法\t151
7．5 達成共識的方法\t152
7．5．1 頭腦風暴法\t153
7．5．2 名義群體法\t153
7．5．3 創(chuàng)意記錄法\t153
7．5．4 沃菲爾德的解釋結(jié)構(gòu)模型\t154
7．6 面向干預的切克蘭德軟系統(tǒng)方法論\t155
7．7 面向干預的希金斯嚴格軟方法\t157
本章總結(jié)\t161
本章練習\t161
案例B 成功經(jīng)驗的干預\t162
B．1 背景情況\t162
B．2 使用嚴格軟方法做離線非正式調(diào)查\t162
B．3 參與式干預――使用名義群體法和解釋結(jié)構(gòu)模型\t168
B．4 無人參與的嚴格軟方法調(diào)查和人工干預兩者比較\t175
本案例總結(jié)\t176
第八章 探索解決方案空間\t177
8．1 引言\t177
8．2 探索途徑\t177
8．2．1 邊界和有限狀態(tài)\t177
8．2．2 環(huán)境、影響和相互作用\t178
8．2．3 結(jié)構(gòu)和動力學\t179
8．2．4 資源需求\t179
本章總結(jié)\t181
本章練習\t181
第九章 聚焦解決方案系統(tǒng)的目的\t182
9．1 系統(tǒng)方法論第3步：解決方案系統(tǒng)的目的\t182
9．2 系統(tǒng)方法論第4步：開發(fā)運行使用構(gòu)想\t184
本章練習\t186
案例C 武器系統(tǒng)總體構(gòu)想\t187
案例C之1：不列顛之戰(zhàn)的指揮控制系統(tǒng)\t187
C．1．1 引言\t187
C．1．2 相互作用的系統(tǒng)\t188
C．1．3 讓系統(tǒng)工作起來――作戰(zhàn)系統(tǒng)工程\t189
C．1．4 戰(zhàn)斗打響\t190
C．1．5 不列顛之戰(zhàn)的仿真\t193
案例C之2 “閃電”――實現(xiàn)武器系統(tǒng)總體構(gòu)想\t198
C．2．1 引言\t198
C．2．2 閃電式飛機\t198
C．2．3 優(yōu)化設(shè)計\t200
C．2．4 干擾問題\t201
C．2．5 解決問題的數(shù)字數(shù)據(jù)鏈路\t202
C．2．6 試驗\t203
本案例總結(jié)\t203
第十章 系統(tǒng)解決方案的架構(gòu)/設(shè)計\t205
10．1 系統(tǒng)設(shè)計方法\t205
10．2 功能設(shè)計流程\t207
10．3 物理設(shè)計流程\t209
10．4 輸出/結(jié)果\t212
本章總結(jié)\t212
本章練習\t213
第十一章 優(yōu)化解決方案系統(tǒng)設(shè)計\t214
11．1 系統(tǒng)設(shè)計途徑\t214
11．2 方法、工具和技術(shù)\t215
11．2．1 成本與能力\t215
11．2．2 整體優(yōu)化\t215
11．2．3 災難救援示例\t217
11．2．4 海軍驅(qū)逐艦示例\t218
11．2．5 供應與物流系統(tǒng)的設(shè)計優(yōu)化\t220
11．3 在特定背景下理解設(shè)計方案\t221
11．4 線性或非線性：這是問題所在\t222
11．5 驗證與確認\t223
本章總結(jié)\t224
本章練習\t225
第十二章 解決方案系統(tǒng)的創(chuàng)建及檢驗\t226
12．1 引言\t226
12．2 需求規(guī)范\t227
12．3 表征不同類型的系統(tǒng)\t228
12．3．1 組織方面的考慮\t229
12．3．2 集成方面的考慮\t230
12．3．3 運行使用的系統(tǒng)工程――在運行中不斷優(yōu)化\t231
12．4 解決方案系統(tǒng)的組成部分\t232
本章總結(jié)\t233
本章練習\t234
第十三章 系統(tǒng)方法論――詳細說明\t235
13．1 理想世界與現(xiàn)實世界\t235
13．2 系統(tǒng)方法論的產(chǎn)品\t235
13．3 系統(tǒng)方法論整體\t237
13．4 系統(tǒng)方法論是流程嗎\t237
13．4．1 外循環(huán)與內(nèi)循環(huán)設(shè)計\t237
13．4．2 外循環(huán)、內(nèi)循環(huán)和系統(tǒng)工程\t239
13．5 系統(tǒng)方法論：分階段描述各個步驟\t239
本章總結(jié)\t243
本章練習\t244
第十四章 系統(tǒng)方法論的實踐應用\t246
14．1 按階段劃分的系統(tǒng)方法論\t246
14．2 面向人類活動系統(tǒng)的系統(tǒng)方法論\t247
14．3 作為工具的系統(tǒng)方法論\t248
14．4 系統(tǒng)方法論應用的組織管理和系統(tǒng)工程應用的組織管理\t249
14．4．1 系統(tǒng)方法論的甘特圖\t250
14．4．2 團隊體系\t251
14．4．3 團隊體系與內(nèi)/外循環(huán)\t252
14．4．4 團隊體系和系統(tǒng)體系\t252
本章總結(jié)\t255
本章練習\t255
案例D 構(gòu)建國防能力架構(gòu)\t257
D．1 系統(tǒng)方法論第1步：探索問題空間\t257
D．2 系統(tǒng)方法論第2步：探索解空間\t263
D．3 系統(tǒng)方法論第3步：聚焦解決方案系統(tǒng)目的\t263
D．3．1 根本宗旨和語義分析\t263
D．3．2 效能指標\t264
D．3．3 實現(xiàn)目標、克服威脅的策略\t264
D．3．4 非殺傷性武器\t265
D．3．5 將策略轉(zhuǎn)換為功能\t266
D．4 系統(tǒng)方法論第4步：開發(fā)解決方案系統(tǒng)的高層作戰(zhàn)行動構(gòu)想\t266
D．5 系統(tǒng)方法論第5步：設(shè)計解決方案系統(tǒng)， 第1部分――功能設(shè)計\t268
D．5．1 系統(tǒng)方法論第5步/模板3：內(nèi)部功能實例化\t268
D．5．2 系統(tǒng)方法論第5步/模板2：內(nèi)部行為實例化\t269
D．5．3 系統(tǒng)方法論第5步/模板4：組裝解決方案系統(tǒng)內(nèi)部功能：最小化構(gòu)形熵\t269
D．5．4 系統(tǒng)方法論第5步/模板5：劃分解決方案系統(tǒng)的相互作用的子系統(tǒng)\t270
D．5．5 系統(tǒng)方法論第5步/模板6：開發(fā)解決方案系統(tǒng)內(nèi)部構(gòu)架\t270
D．5．6 系統(tǒng)方法論第5步/模板7：形成解決方案系統(tǒng)概要\t271
D．6 系統(tǒng)方法論第5步：設(shè)計解決方案系統(tǒng)， 第2部分――功能/物理設(shè)計\t272
本案例中途練習\t272
D．7 系統(tǒng)方法論第5步/模板11：確定可選的選項\t273
D．7．1 可運輸陸戰(zhàn)單元設(shè)計構(gòu)想\t274
D．7．2 無人飛行器/遙控飛行器和武器\t276
D．7．3 集群和陣形控制\t278
D．7．4 變色龍戰(zhàn)車陸戰(zhàn)單元――內(nèi)部設(shè)計構(gòu)想\t278
D．7．5 短程起降運輸機/作戰(zhàn)總指揮部/后勤保障\t279
D．8 系統(tǒng)方法論第5步/模板12：對可選的解決方案系統(tǒng)內(nèi)的每個相互作用的子系統(tǒng)重做
第2步至第5步/模板7\t280
D．9 指揮和控制\t281
D．9．1 分形的C2\t282
D．10 設(shè)計部分小結(jié)\t282
D．11 系統(tǒng)方法論第6步/模板1：單獨實例化藍方解決方案的有機動態(tài)模型\t283
D．12 系統(tǒng)方法論第6步/模板1和系統(tǒng)方法論第6步/模板2：實例化藍方陸上機動力量2010及其
紅方對手\t283
本案例總結(jié)\t285
本案例結(jié)論\t285
第三篇 系統(tǒng)方法論與系統(tǒng)工程
第十五章 系統(tǒng)工程真正的含義\t287
15．1 從“相似”中辨識系統(tǒng)工程\t287
15．2 區(qū)分系統(tǒng)工程與系統(tǒng)的工程\t288
15．2．1 人是系統(tǒng)的一部分還是人工產(chǎn)品的使用者\t289
15．2．2 線性與非線性\t289
15．2．3 自頂向下與自底向上\t289
15．3 系統(tǒng)工程的應用種類\t290
15．3．1 全新的首次出現(xiàn)的系統(tǒng)\t290
15．3．2 演化的系統(tǒng)\t291
15．3．3 可運行使用的系統(tǒng)\t292
15．3．4 批量制造/供應系統(tǒng)\t292
15．4 系統(tǒng)工程“策略”\t292
15．4．1 瀑布方式\t293
15．4．2 螺旋方式\t295
15．4．3 并發(fā)方式\t296
15．4．4 混沌方式\t296
15．5 功能管理、計劃管理和項目管理\t297
15．6 關(guān)于系統(tǒng)工程的“微型考古學”\t299
15．6．1 麥克弗森的系統(tǒng)設(shè)計框架\t299
15．6．2 麥克弗森的復雜系統(tǒng)設(shè)計層次\t301
15．6．3 項目管理中的麥克弗森系統(tǒng)工程組織\t301
15．7 系統(tǒng)工程分析與管理支撐環(huán)境\t302
15．8 系統(tǒng)架構(gòu)\t304
15．8．1 系統(tǒng)架構(gòu)的影響\t304
15．8．2 系統(tǒng)架構(gòu)的優(yōu)缺點\t304
15．8．3 架構(gòu)類比\t307
15．8．4 系統(tǒng)的包含和封裝視角\t308
15．9 目的性系統(tǒng)架構(gòu)\t310
15．10 分層架構(gòu)\t312
15．10．1 開放系統(tǒng)互連的國際標準\t312
15．10．2 指揮控制架構(gòu)\t313
15．10．3 企業(yè)組織架構(gòu)\t314
15．11 人類活動系統(tǒng)\t314
15．11．1 為什么研究人類活動系統(tǒng)\t314
15．11．2 人機分離\t315
15．11．3 自組織人類活動系統(tǒng)\t316
15．11．4 訓練\t317
15．12 社會系統(tǒng)\t318
本章總結(jié)\t322
本章練習\t323
第十六章 系統(tǒng)創(chuàng)建：目標牽引，涌現(xiàn)為先\t324
16．1 源于人類和機器的目標牽引\t324
16．2 在功能到物理結(jié)構(gòu)映射中維持跨功能連接\t326
16．3 對流程視圖的強調(diào)\t328
16．4 設(shè)計、集成和測試\t330
本章總結(jié)\t331
本章練習\t331
案例E 警務(wù)指揮控制系統(tǒng)\t332
E．1 問題空間\t332
E．1．1 社會工程――不負責任的自由化？\t332
E．1．2 政治正確：新的世俗宗教\t334
E．1．3 治安中的政治――嚴厲打擊犯罪，嚴厲打擊犯罪根源\t336
E．2 解決方案空間\t337
E．2．1 民主下的治安\t337
E．2．2 治安的變化\t338
E．2．3 鷹派、鴿派、自由主義者和恐怖分子\t338
E．2．4 社會分裂，對犯罪的恐懼及被動式螺旋\t339
E．2．5 逐步下降的穩(wěn)定性水平\t340
E．2．6 恐怖主義問題\t341
E．3 可行解決方案的構(gòu)想\t342
E．3．1 主動式治安：傳動和響應需求\t342
E．3．2 恐怖主義使局面發(fā)生改變\t343
E．3．3 阻止與預防犯罪型治安的成本效益\t343
E．3．4 招募積極主動的警察\t344
E．3．5 締造和平、維護和平和建設(shè)和平：治安的1、2、3級\t344
E．4 治安行動構(gòu)想\t345
E．4．1 治安模式\t345
E．4．2 情報主導的主動式治安\t346
E．5 設(shè)計解決方案系統(tǒng)\t347
本案例總結(jié)和結(jié)論\t348
案例F 戰(zhàn)斗機航空電子系統(tǒng)設(shè)計\t350
F．1 問題空間\t350
F．2 既定的解決方案\t350
F．3 設(shè)計解決方案系統(tǒng)\t351
F．3．1 美中不足\t351
F．3．2 戰(zhàn)斗機空中交戰(zhàn)――迷失的作戰(zhàn)構(gòu)想\t352
F．3．3 政府的不情愿\t354
F．3．4 系統(tǒng)構(gòu)想――三角測量的鬼影\t354
F．3．5 系統(tǒng)構(gòu)想――標槍式導引\t355
本案例結(jié)論\t355
第十七章 體系：工程原理和實踐經(jīng)驗\t357
17．1 體系的創(chuàng)建、開發(fā)和演化\t357
17．2 系統(tǒng)工程解決體系問題的局限性\t358
17．3 體系工程的策略\t359
17．3．1 “竿頂旋盤”\t359
17．3．2 持續(xù)再設(shè)計\t359
17．4 體系的架構(gòu)\t360
17．4．1 體系的流水線架構(gòu)\t360
17．4．2 體系的互補型架構(gòu)\t362
17．5 體系――統(tǒng)一的整體，還是分離的集合\t363
17．6 管理體系中的變化\t365
17．7 體系工程\t367
本章總結(jié)\t367
本章練習\t368
案例G 21世紀的國防采購\t370
G．1 問題空間\t370
G．1．1 在預測需求方面存在的困難\t370
G．1．2 技術(shù)前沿――過去靠國防，現(xiàn)在靠商業(yè)\t371
G．1．3 官僚主義正在削弱國防技術(shù)前沿\t372
G．1．4 安全保密\t373
G．2 概念化的可行解決方案\t374
G．3 作戰(zhàn)運用構(gòu)想\t376
G．4 系統(tǒng)設(shè)計\t378
本案例總結(jié)\t379
第十八章 系統(tǒng)工程：智能系統(tǒng)\t380
18．1 引言\t380
18．2 什么是智能系統(tǒng)\t381
18．3 智能的定義\t381
18．3．1 智能的類型\t381
18．3．2 智能和生存\t382
18．3．3 預測未來\t383
18．4 關(guān)于決策\t384
18．5 學習型組織/智能型企業(yè)的特征\t385
18．6 智能型企業(yè)面臨的狀況條件\t386
18．6．1 做出智能的選擇――智能型企業(yè)模型\t388
18．6．2 創(chuàng)新決策模型\t389
18．7 學習行為和智能行為\t390
18．8 讓企業(yè)保持智能化\t391
本章總結(jié)\t392
本章練習\t393
案例H 全球變暖、氣候變化和能源\t394
H．1 能源、需求、資源和儲備\t394
H．2 全球變暖和氣候變化\t394
H．3 可能的選項\t395
H．3．1 控制溫室氣體水平的增長\t395
H．3．2 改善氣候變化影響的措施\t396
H．4 合理的和不合理的可替代能源\t397
H．4．1 水力發(fā)電\t397
H．4．2 風力發(fā)電\t397
H．4．3 潮汐發(fā)電\t397
H．4．4 海浪發(fā)電\t398
H．4．5 月球引力發(fā)電\t398
H．4．6 生物燃料和太陽能發(fā)電\t398
H．4．7 可替代能源的總結(jié)\t399
H．5 核能\t399
H．6 未來的不妙前景\t399
H．6．1 戴森球\t400
H．6．2 核冬天\t400
H．6．3 火山活動對氣候的影響\t401
H．6．4 工業(yè)污染\t401
H．7 主動控制氣候的案例\t401
H．7．1 “做得太少太遲”的風險\t402
H．8 可行解決方案構(gòu)想\t403
H．8．1 充分認識問題\t403
H．8．2 太陽常數(shù)的調(diào)節(jié)\t403
H．8．3 L1點粒子云的構(gòu)想\t404
H．8．4 L1點粒子云的運用構(gòu)想\t405
H．8．5 L1點遮陽板的構(gòu)想\t405
H．8．6 遮陽板的建造\t405
H．8．7 L1點遮陽板的使用構(gòu)想\t407
H．8．8 相對的時間尺度\t407
H．8．9 風險\t408
H．9 本案例評論\t408
參考文獻\t410