系統工程：21世紀的系統方法論

目 錄
第一篇 系統：系統科學與系統思維的前沿
第一章 系統哲學理念\t1
1．1 涌現的系統運動\t1
1．2 系統的本質\t2
1．3 因果關系和目的論\t3
1．4 涌現\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 一般系統論和開放系統\t6
1．9 博爾丁的系統分類\t7
1．10 并行和同態(tài)\t7
1．11 開放系統的概念\t8
1．12 了解開放系統的行為\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 系統論方法\t13
1．16 系統思維\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 涌現和層次結構\t17
1．20．2 由自身是系統且相互作用的組分構成的系統\t18
1．20．3 整體系統的多樣性\t18
1．20．4 具有所需涌現特性的開放系統的潛在綜合方法：系統工程\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\t21
1．20．7 自組織的臨界性\t22
1．20．8 弱混沌\t22
1．20．9 系統特征\t23
本章練習\t24
第二章 系統科學前沿\t25
2．1 系統論與系統科學\t25
2．2 守恒定律與傳輸現象\t26
2．3 排隊現象\t27
2．4 混沌現象\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\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 涌現特性的聚合\t43
2．10．2 反混沌\t44
2．11 系統壽命周期與熵循環(huán)\t45
2．11．1 系統響應原則\t45
2．11．2 系統內聚原則\t46
2．11．3 適應性原則\t46
2．11．4 關聯多樣性原則\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 系統壽命周期：統一系統假設\t48
2．11．9 系統耐久性：系統衰退\t50
本章總結\t50
本章練習\t51
第三章 系統思維前沿\t53
3．1 系統思維的范圍、局限和價值\t53
3．1．1 示意圖\t53
3．1．2 因果關系和因果循環(huán)模型\t55
3．1．3 系統表面現象動態(tài)仿真\t56
3．1．4 動態(tài)交互系統仿真\t59
3．1．5 行為建模\t61
3．2 系統思維和科學方法\t61
3．3 系統表述和系統建模\t62
3．4 非線性系統思維\t65
本章總結\t67
本章練習\t68
第四章 系統工程的哲學理念\t69
4．1 系統工程為何重要\t69
4．2 系統工程的早期例子\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”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 系統工程：定義和描述\t74
4．7 系統工程的實際目標\t76
4．8 定解、求解或消解問題的策略\t77
4．9 自組織系統\t78
4．10 系統的系統：體系\t79
4．11 自底向上的集成\t81
4．12 完成系統工程“整體”\t81
本章總結\t83
本章練習\t85
第五章 系統模型\t86
5．1 開放系統\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 系統架構模型\t90
5．6 比爾的適存系統模型\t92
5．7 開環(huán)控制模型\t94
5．8 五層系統模型\t95
5．8．1 第1層：產品/子系統工程\t95
5．8．2 第2層：項目系統工程\t97
5．8．3 系統工程的本質\t100
5．8．4 第4層：工業(yè)系統工程\t100
5．8．5 第5層：社會經濟系統工程\t102
5．9 追求涌現――所有系統的通用參考模型\t103
5．9．1 涌現的根源及其能否有目的地“設計”\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\t116
5．11．3 通用參考模型比較\t117
本章總結\t117
本章練習\t118
案例A 日本的精益量化供應系統\t119
A．1 引言\t119
A．2 調查研究\t122
A．2．1 開放系統的觀點\t122
A．2．2 市場拉動與生產推動\t125
A．2．3 持續(xù)改善和流水線\t127
A．2．4 企業(yè)聯盟\t129
本案例總結\t130
第二篇 系統方法論
第六章 系統方法論綜述\t132
6．1 系統方法論的定義\t132
6．2 系統方法論的社會潛力和經濟潛力\t133
6．3 系統方法論：一個范式\t133
6．4 系統方法論的各個方面\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 經濟維度\t138
6．4．9 技術維度\t139
6．5 系統方法論：概念模型\t140
6．6 能否找到一個（更好的）系統方法論\t145
6．7 能否構建智能、自適應、演化的解決方案系統\t145
本章總結\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、非線性和智能系統行為\t149
7．3 系統功能異常：領域影響因素\t150
7．4 軟系統方法\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 沃菲爾德的解釋結構模型\t154
7．6 面向干預的切克蘭德軟系統方法論\t155
7．7 面向干預的希金斯嚴格軟方法\t157
本章總結\t161
本章練習\t161
案例B 成功經驗的干預\t162
B．1 背景情況\t162
B．2 使用嚴格軟方法做離線非正式調查\t162
B．3 參與式干預――使用名義群體法和解釋結構模型\t168
B．4 無人參與的嚴格軟方法調查和人工干預兩者比較\t175
本案例總結\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 結構和動力學\t179
8．2．4 資源需求\t179
本章總結\t181
本章練習\t181
第九章 聚焦解決方案系統的目的\t182
9．1 系統方法論第3步：解決方案系統的目的\t182
9．2 系統方法論第4步：開發(fā)運行使用構想\t184
本章練習\t186
案例C 武器系統總體構想\t187
案例C之1：不列顛之戰(zhàn)的指揮控制系統\t187
C．1．1 引言\t187
C．1．2 相互作用的系統\t188
C．1．3 讓系統工作起來――作戰(zhàn)系統工程\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”――實現武器系統總體構想\t198
C．2．1 引言\t198
C．2．2 閃電式飛機\t198
C．2．3 優(yōu)化設計\t200
C．2．4 干擾問題\t201
C．2．5 解決問題的數字數據鏈路\t202
C．2．6 試驗\t203
本案例總結\t203
第十章 系統解決方案的架構/設計\t205
10．1 系統設計方法\t205
10．2 功能設計流程\t207
10．3 物理設計流程\t209
10．4 輸出/結果\t212
本章總結\t212
本章練習\t213
第十一章 優(yōu)化解決方案系統設計\t214
11．1 系統設計途徑\t214
11．2 方法、工具和技術\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 海軍驅逐艦示例\t218
11．2．5 供應與物流系統的設計優(yōu)化\t220
11．3 在特定背景下理解設計方案\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\t224
本章練習\t225
第十二章 解決方案系統的創(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\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 運行使用的系統工程――在運行中不斷優(yōu)化\t231
12．4 解決方案系統的組成部分\t232
本章總結\t233
本章練習\t234
第十三章 系統方法論――詳細說明\t235
13．1 理想世界與現實世界\t235
13．2 系統方法論的產品\t235
13．3 系統方法論整體\t237
13．4 系統方法論是流程嗎\t237
13．4．1 外循環(huán)與內循環(huán)設計\t237
13．4．2 外循環(huán)、內循環(huán)和系統工程\t239
13．5 系統方法論：分階段描述各個步驟\t239
本章總結\t243
本章練習\t244
第十四章 系統方法論的實踐應用\t246
14．1 按階段劃分的系統方法論\t246
14．2 面向人類活動系統的系統方法論\t247
14．3 作為工具的系統方法論\t248
14．4 系統方法論應用的組織管理和系統工程應用的組織管理\t249
14．4．1 系統方法論的甘特圖\t250
14．4．2 團隊體系\t251
14．4．3 團隊體系與內/外循環(huán)\t252
14．4．4 團隊體系和系統體系\t252
本章總結\t255
本章練習\t255
案例D 構建國防能力架構\t257
D．1 系統方法論第1步：探索問題空間\t257
D．2 系統方法論第2步：探索解空間\t263
D．3 系統方法論第3步：聚焦解決方案系統目的\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 將策略轉換為功能\t266
D．4 系統方法論第4步：開發(fā)解決方案系統的高層作戰(zhàn)行動構想\t266
D．5 系統方法論第5步：設計解決方案系統， 第1部分――功能設計\t268
D．5．1 系統方法論第5步/模板3：內部功能實例化\t268
D．5．2 系統方法論第5步/模板2：內部行為實例化\t269
D．5．3 系統方法論第5步/模板4：組裝解決方案系統內部功能：最小化構形熵\t269
D．5．4 系統方法論第5步/模板5：劃分解決方案系統的相互作用的子系統\t270
D．5．5 系統方法論第5步/模板6：開發(fā)解決方案系統內部構架\t270
D．5．6 系統方法論第5步/模板7：形成解決方案系統概要\t271
D．6 系統方法論第5步：設計解決方案系統， 第2部分――功能/物理設計\t272
本案例中途練習\t272
D．7 系統方法論第5步/模板11：確定可選的選項\t273
D．7．1 可運輸陸戰(zhàn)單元設計構想\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――內部設計構想\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 系統方法論第5步/模板12：對可選的解決方案系統內的每個相互作用的子系統重做
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 設計部分小結\t282
D．11 系統方法論第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 系統方法論第6步/模板1和系統方法論第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\t285
本案例結論\t285
第三篇 系統方法論與系統工程
第十五章 系統工程真正的含義\t287
15．1 從“相似”中辨識系統工程\t287
15．2 區(qū)分系統工程與系統的工程\t288
15．2．1 人是系統的一部分還是人工產品的使用者\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 系統工程的應用種類\t290
15．3．1 全新的首次出現的系統\t290
15．3．2 演化的系統\t291
15．3．3 可運行使用的系統\t292
15．3．4 批量制造/供應系統\t292
15．4 系統工程“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 關于系統工程的“微型考古學”\t299
15．6．1 麥克弗森的系統設計框架\t299
15．6．2 麥克弗森的復雜系統設計層次\t301
15．6．3 項目管理中的麥克弗森系統工程組織\t301
15．7 系統工程分析與管理支撐環(huán)境\t302
15．8 系統架構\t304
15．8．1 系統架構的影響\t304
15．8．2 系統架構的優(yōu)缺點\t304
15．8．3 架構類比\t307
15．8．4 系統的包含和封裝視角\t308
15．9 目的性系統架構\t310
15．10 分層架構\t312
15．10．1 開放系統互連的國際標準\t312
15．10．2 指揮控制架構\t313
15．10．3 企業(yè)組織架構\t314
15．11 人類活動系統\t314
15．11．1 為什么研究人類活動系統\t314
15．11．2 人機分離\t315
15．11．3 自組織人類活動系統\t316
15．11．4 訓練\t317
15．12 社會系統\t318
本章總結\t322
本章練習\t323
第十六章 系統創(chuàng)建：目標牽引，涌現為先\t324
16．1 源于人類和機器的目標牽引\t324
16．2 在功能到物理結構映射中維持跨功能連接\t326
16．3 對流程視圖的強調\t328
16．4 設計、集成和測試\t330
本章總結\t331
本章練習\t331
案例E 警務指揮控制系統\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、維護和平和建設和平：治安的1、2、3級\t344
E．4 治安行動構想\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 設計解決方案系統\t347
本案例總結和結論\t348
案例F 戰(zhàn)斗機航空電子系統設計\t350
F．1 問題空間\t350
F．2 既定的解決方案\t350
F．3 設計解決方案系統\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)構想\t352
F．3．3 政府的不情愿\t354
F．3．4 系統構想――三角測量的鬼影\t354
F．3．5 系統構想――標槍式導引\t355
本案例結論\t355
第十七章 體系：工程原理和實踐經驗\t357
17．1 體系的創(chuàng)建、開發(fā)和演化\t357
17．2 系統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)再設計\t359
17．4 體系的架構\t360
17．4．1 體系的流水線架構\t360
17．4．2 體系的互補型架構\t362
17．5 體系――統一的整體，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\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 技術前沿――過去靠國防，現在靠商業(yè)\t371
G．1．3 官僚主義正在削弱國防技術前沿\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)運用構想\t376
G．4 系統設計\t378
本案例總結\t379
第十八章 系統工程：智能系統\t380
18．1 引言\t380
18．2 什么是智能系統\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\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\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 可行解決方案構想\t403
H．8．1 充分認識問題\t403
H．8．2 太陽常數的調節(jié)\t403
H．8．3 L1點粒子云的構想\t404
H．8．4 L1點粒子云的運用構想\t405
H．8．5 L1點遮陽板的構想\t405
H．8．6 遮陽板的建造\t405
H．8．7 L1點遮陽板的使用構想\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