系統工程：21世紀的系統方法論

《系統工程：21世紀的系統方法論》是2017年9月電子工業出版社出版的圖書，作者是朱一凡 。

基本介紹

• 書名：系統工程：21世紀的系統方法論
• 作者：朱一凡
• ISBN：9787121326820
• 頁數：438頁
• 定價：128元
• 出版社：電子工業出版社
• 出版時間：2017年9月
• 開本：16開

內容簡介

本書譯自英國著名系統工程專家戴瑞克? 希金斯的著作，作者在書中提出一種新的綜合系統方法論，期望這個方法論能夠在原則上處理所有的系統問題和難題，並得到能解決問題的解。本書從對系統的複雜性認識出發，針對從很小的尺度直到非常大的尺度和範圍，研究處理和解決系統問題的理論方法。同時給出大量的案例研究，涉及作戰指揮、裝備體系、企業組織、生產管理、治安維和、氣候能源等涉及自然環境和人類自身多個領域多個層面的系統工程問題，既描述相關係統難題在過去是如何產生的，又描述在未來如何更加有效地解決這些問題。本書可作為系統工程專業和管理科學與工程等相關專業研究生和高年級本科生的課程教材，也可作為航天、航空、船舶、交通運輸、社會經濟和軍事等領域複雜社會系統和技術系統相應管理人員、技術人員綜合分析求解 系統問題的參考書。

圖書目錄

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 1

1.1 湧現的系統運動 1

1.2 系統的本質 2

1.3 因果關係和目的論 3

1.4 湧現 4

1.5 生命與熱力學第二定律 5

1.6 人類組織中的熵與功 5

1.7 熵循環 6

1.8 一般系統論和開放系統 6

1.9 博爾丁的系統分類 7

1.10 並行和同態 7

1.11 開放系統的概念 8

1.12 了解開放系統的行為 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 互動動力學 11

1.14 穩定性和穩定狀態 12

1.15 系統論方法 13

1.16 系統思維 14

1.17 功能主義和有機體類比 15

1.17.1 有機體類比 15

1.17.2 機器的隱喻 15

1.18 機械系統控制概念 16

1.19 有機體控制概念 16

1.20 基本感知、概念和知覺 17

1.20.1 湧現和層次結構 17

1.20.2 由自身是系統且相互作用的組分構成的系統 18

1.20.3 整體系統的多樣性 18

1.20.4 具有所需湧現特性的開放系統的潛在綜合方法：系統工程 19

1.20.5 問題空間與解決方案空間 20

1.20.6 演化的自適應系統 21

1.20.7 自組織的臨界性 22

1.20.8 弱混沌 22

1.20.9 系統特徵 23

本章練習 24

第二章 系統科學前沿 25

2.1 系統論與系統科學 25

2.2 守恆定律與傳輸現象 26

2.3 排隊現象 27

2.4 混沌現象 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：守恆還是非守恆 34

2.6 作為自然科學和社會科學的系統科學 35

2.6.1 行為 35

2.6.2 識別與分類 36

2.6.3 公理知識 36

2.6.4 世界模型與世界觀 36

2.6.5 解讀 36

2.6.6 信念系統 36

2.6.7 本能與意象 38

2.7 社會人類學和文化人類學 40

2.8 社會資本 41

2.9 社會基因型態 42

2.10 複雜性管理 42

2.10.1 湧現特性的聚合 43

2.10.2 反混沌 44

2.11 系統壽命周期與熵循環 45

2.11.1 系統回響原則 45

2.11.2 系統內聚原則 46

2.11.3 適應性原則 46

2.11.4 關聯多樣性原則 46

2.11.5 多樣性受限原則 47

2.11.6 首選模式原則 47

2.11.7 循環發展（熵循環）原則 47

2.11.8 系統壽命周期：統一系統假設 48

2.11.9 系統耐久性：系統衰退 50

本章總結 50

本章練習 51

第三章 系統思維前沿 53

3.1 系統思維的範圍、局限和價值 53

3.1.1 示意圖 53

3.1.2 因果關係和因果循環模型 55

3.1.3 系統表面現象動態仿真 56

3.1.4 動態互動系統仿真 59

3.1.5 行為建模 61

3.2 系統思維和科學方法 61

3.3 系統表述和系統建模 62

3.4 非線性系統思維 65

本章總結 67

本章練習 68

第四章 系統工程的哲學理念 69

4.1 系統工程為何重要 69

4.2 系統工程的早期例子 70

4.2.1 不列顛之戰 70

4.2.2 美國航空航天局（NASA）的“阿波羅”登月計畫 70

4.3 “系統”的研究對象 71

4.4 “工程”的研究對象 72

4.5 問題的求解、定解和消解 73

4.6 系統工程：定義和描述 74

4.7 系統工程的實際目標 76

4.8 定解、求解或消解問題的策略 77

4.9 自組織系統 78

4.10 系統的系統：體系 79

4.11 自底向上的集成 81

4.12 完成系統工程“整體” 81

本章總結 83

本章練習 85

第五章 系統模型 86

5.1 開放系統 86

5.2 簡單的嵌套和遞歸模型 88

5.3 社會基因型態——一個概念模型 88

5.4 控制論模型 89

5.5 系統架構模型 90

5.6 比爾的適存系統模型 92

5.7 開環控制模型 94

5.8 五層系統模型 95

5.8.1 第1層：產品/子系統工程 95

5.8.2 第2層：項目系統工程 97

5.8.3 系統工程的本質 100

5.8.4 第4層：工業系統工程 100

5.8.5 第5層：社會經濟系統工程 102

5.9 追求湧現——所有系統的通用參考模型 103

5.9.1 湧現的根源及其能否有目的地“設計” 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論方法 112

5.11.1 實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湧現 116

5.11.3 通用參考模型比較 117

本章總結 117

本章練習 118

案例A 日本的精益量化供應系統 119

A.1 引言 119

A.2 調查研究 122

A.2.1 開放系統的觀點 122

A.2.2 市場拉動與生產推動 125

A.2.3 持續改善和流水線 127

A.2.4 企業聯盟 129

本案例總結 130

第二篇 系統方法論

第六章 系統方法論綜述 132

6.1 系統方法論的定義 132

6.2 系統方法論的社會潛力和經濟潛力 133

6.3 系統方法論：一個範式 133

6.4 系統方法論的各個方面 134

6.4.1 科學維度 134

6.4.2 邏輯和認識論維度 135

6.4.3 時間維度 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 社會維度 137

6.4.7 組織維度 137

6.4.8 經濟維度 138

6.4.9 技術維度 139

6.5 系統方法論：概念模型 140

6.6 能否找到一個（更好的）系統方法論 145

6.7 能否構建智慧型、自適應、演化的解決方案系統 145

本章總結 146

本章練習 148

第七章 處理複雜的問題和難題 149

7.1 問題的解決範式 149

7.2 線性、複雜性、非線性和智慧型系統行為 149

7.3 系統功能異常：領域影響因素 150

7.4 軟系統方法 151

7.5 達成共識的方法 152

7.5.1 頭腦風暴法 153

7.5.2 名義群體法 153

7.5.3 創意記錄法 153

7.5.4 沃菲爾德的解釋結構模型 154

7.6 面向干預的切克蘭德軟系統方法論 155

7.7 面向干預的希金斯嚴格軟方法 157

本章總結 161

本章練習 161

案例B 成功經驗的干預 162

B.1 背景情況 162

B.2 使用嚴格軟方法做離線非正式調查 162

B.3 參與式干預——使用名義群體法和解釋結構模型 168

B.4 無人參與的嚴格軟方法調查和人工干預兩者比較 175

本案例總結 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 177

8.2.2 環境、影響和相互作用 178

8.2.3 結構和動力學 179

8.2.4 資源需求 179

本章總結 181

本章練習 181

第九章 聚焦解決方案系統的目的 182

9.1 系統方法論第3步：解決方案系統的目的 182

9.2 系統方法論第4步：開發運行使用構想 184

本章練習 186

案例C 武器系統總體構想 187

案例C之1：不列顛之戰的指揮控制系統 187

C.1.1 引言 187

C.1.2 相互作用的系統 188

C.1.3 讓系統工作起來——作戰系統工程 189

C.1.4 戰鬥打響 190

C.1.5 不列顛之戰的仿真 193

案例C之2 “閃電”——實現武器系統總體構想 198

C.2.1 引言 198

C.2.2 閃電式飛機 198

C.2.3 最佳化設計 200

C.2.4 干擾問題 201

C.2.5 解決問題的數字數據鏈路 202

C.2.6 試驗 203

本案例總結 203

第十章 系統解決方案的架構/設計 205

10.1 系統設計方法 205

10.2 功能設計流程 207

10.3 物理設計流程 209

10.4 輸出/結果 212

本章總結 212

本章練習 213

第十一章 最佳化解決方案系統設計 214

11.1 系統設計途徑 214

11.2 方法、工具和技術 215

11.2.1 成本與能力 215

11.2.2 整體最佳化 215

11.2.3 災難救援示例 217

11.2.4 海軍驅逐艦示例 218

11.2.5 供應與物流系統的設計最佳化 220

11.3 在特定背景下理解設計方案 221

11.4 線性或非線性：這是問題所在 222

11.5 驗證與確認 223

本章總結 224

本章練習 225

第十二章 解決方案系統的創建及檢驗 226

12.1 引言 226

12.2 需求規範 227

12.3 表征不同類型的系統 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 運行使用的系統工程——在運行中不斷最佳化 231

12.4 解決方案系統的組成部分 232

本章總結 233

本章練習 234

第十三章 系統方法論——詳細說明 235

13.1 理想世界與現實世界 235

13.2 系統方法論的產品 235

13.3 系統方法論整體 237

13.4 系統方法論是流程嗎 237

13.4.1 外循環與內循環設計 237

13.4.2 外循環、內循環和系統工程 239

13.5 系統方法論：分階段描述各個步驟 239

本章總結 243

本章練習 244

第十四章 系統方法論的實踐套用 246

14.1 按階段劃分的系統方法論 246

14.2 面向人類活動系統的系統方法論 247

14.3 作為工具的系統方法論 248

14.4 系統方法論套用的組織管理和系統工程套用的組織管理 249

14.4.1 系統方法論的甘特圖 250

14.4.2 團隊體系 251

14.4.3 團隊體系與內/外循環 252

14.4.4 團隊體系和系統體系 252

本章總結 255

本章練習 255

案例D 構建國防能力架構 257

D.1 系統方法論第1步：探索問題空間 257

D.2 系統方法論第2步：探索解空間 263

D.3 系統方法論第3步：聚焦解決方案系統目的 263

D.3.1 根本宗旨和語義分析 263

D.3.2 效能指標 264

D.3.3 實現目標、克服威脅的策略 264

D.3.4 非殺傷性武器 265

D.3.5 將策略轉換為功能 266

D.4 系統方法論第4步：開發解決方案系統的高層作戰行動構想 266

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 268

D.5.1 系統方法論第5步/模板3：內部功能實例化 268

D.5.2 系統方法論第5步/模板2：內部行為實例化 269

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 269

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 270

D.5.5 系統方法論第5步/模板6：開發解決方案系統內部構架 270

D.5.6 系統方法論第5步/模板7：形成解決方案系統概要 271

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 272

本案例中途練習 272

D.7 系統方法論第5步/模板11：確定可選的選項 273

D.7.1 可運輸陸戰單元設計構想 274

D.7.2 無人飛行器/遙控飛行器和武器 276

D.7.3 集群和陣形控制 278

D.7.4 變色龍戰車陸戰單元——內部設計構想 278

D.7.5 短程起降運輸機/作戰總指揮部/後勤保障 279

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7 280

D.9 指揮和控制 281

D.9.1 分形的C2 282

D.10 設計部分小結 282

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模型 283

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 283

本案例總結 285

本案例結論 285

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 287

15.1 從“相似”中辨識系統工程 287

15.2 區分系統工程與系統的工程 288

15.2.1 人是系統的一部分還是人工產品的使用者 289

15.2.2 線性與非線性 289

15.2.3 自頂向下與自底向上 289

15.3 系統工程的套用種類 290

15.3.1 全新的首次出現的系統 290

15.3.2 演化的系統 291

15.3.3 可運行使用的系統 292

15.3.4 批量製造/供應系統 292

15.4 系統工程“策略” 292

15.4.1 瀑布方式 293

15.4.2 螺旋方式 295

15.4.3 並發方式 296

15.4.4 混沌方式 296

15.5 功能管理、計畫管理和項目管理 297

15.6 關於系統工程的“微型考古學” 299

15.6.1 麥克弗森的系統設計框架 299

15.6.2 麥克弗森的複雜系統設計層次 301

15.6.3 項目管理中的麥克弗森系統工程組織 301

15.7 系統工程分析與管理支撐環境 302

15.8 系統架構 304

15.8.1 系統架構的影響 304

15.8.2 系統架構的優缺點 304

15.8.3 架構類比 307

15.8.4 系統的包含和封裝視角 308

15.9 目的性系統架構 310

15.10 分層架構 312

15.10.1 開放系統互連的國際標準 312

15.10.2 指揮控制架構 313

15.10.3 企業組織架構 314

15.11 人類活動系統 314

15.11.1 為什麼研究人類活動系統 314

15.11.2 人機分離 315

15.11.3 自組織人類活動系統 316

15.11.4 訓練 317

15.12 社會系統 318

本章總結 322

本章練習 323

第十六章 系統創建：目標牽引，湧現為先 324

16.1 源於人類和機器的目標牽引 324

16.2 在功能到物理結構映射中維持跨功能連線 326

16.3 對流程視圖的強調 328

16.4 設計、集成和測試 330

本章總結 331

本章練習 331

案例E 警務指揮控制系統 332

E.1 問題空間 332

E.1.1 社會工程——不負責任的自由化？ 332

E.1.2 政治正確：新的世俗宗教 334

E.1.3 治安中的政治——嚴厲打擊犯罪，嚴厲打擊犯罪根源 336

E.2 解決方案空間 337

E.2.1 民主下的治安 337

E.2.2 治安的變化 338

E.2.3 鷹派、鴿派、自由主義者和恐怖分子 338

E.2.4 社會分裂，對犯罪的恐懼及被動式螺旋 339

E.2.5 逐步下降的穩定性水平 340

E.2.6 恐怖主義問題 341

E.3 可行解決方案的構想 342

E.3.1 主動式治安：傳動和回響需求 342

E.3.2 恐怖主義使局面發生改變 343

E.3.3 阻止與預防犯罪型治安的成本效益 343

E.3.4 招募積極主動的警察 344

E.3.5 締造和平、維護和平和建設和平：治安的1、2、3級 344

E.4 治安行動構想 345

E.4.1 治安模式 345

E.4.2 情報主導的主動式治安 346

E.5 設計解決方案系統 347

本案例總結和結論 348

案例F 戰鬥機航空電子系統設計 350

F.1 問題空間 350

F.2 既定的解決方案 350

F.3 設計解決方案系統 351

F.3.1 美中不足 351

F.3.2 戰鬥機空中交戰——迷失的作戰構想 352

F.3.3 政府的不情願 354

F.3.4 系統構想——三角測量的鬼影 354

F.3.5 系統構想——標槍式導引 355

本案例結論 355

第十七章 體系：工程原理和實踐經驗 357

17.1 體系的創建、開發和演化 357

17.2 系統工程解決體系問題的局限性 358

17.3 體系工程的策略 359

17.3.1 “竿頂旋盤” 359

17.3.2 持續再設計 359

17.4 體系的架構 360

17.4.1 體系的流水線架構 360

17.4.2 體系的互補型架構 362

17.5 體系——統一的整體，還是分離的集合 363

17.6 管理體系中的變化 365

17.7 體系工程 367

本章總結 367

本章練習 368

案例G 21世紀的國防採購 370

G.1 問題空間 370

G.1.1 在預測需求方面存在的困難 370

G.1.2 技術前沿——過去靠國防，現在靠商業 371

G.1.3 官僚主義正在削弱國防技術前沿 372

G.1.4 安全保密 373

G.2 概念化的可行解決方案 374

G.3 作戰運用構想 376

G.4 系統設計 378

本案例總結 379

第十八章 系統工程：智慧型系統 380

18.1 引言 380

18.2 什麼是智慧型系統 381

18.3 智慧型的定義 381

18.3.1 智慧型的類型 381

18.3.2 智慧型和生存 382

18.3.3 預測未來 383

18.4 關於決策 384

18.5 學習型組織/智慧型型企業的特徵 385

18.6 智慧型型企業面臨的狀況條件 386

18.6.1 做出智慧型的選擇——智慧型型企業模型 388

18.6.2 創新決策模型 389

18.7 學習行為和智慧型行為 390

18.8 讓企業保持智慧型化 391

本章總結 392

本章練習 393

案例H 全球變暖、氣候變化和能源 394

H.1 能源、需求、資源和儲備 394

H.2 全球變暖和氣候變化 394

H.3 可能的選項 395

H.3.1 控制溫室氣體水平的增長 395

H.3.2 改善氣候變化影響的措施 396

H.4 合理的和不合理的可替代能源 397

H.4.1 水力發電 397

H.4.2 風力發電 397

H.4.3 潮汐發電 397

H.4.4 海浪發電 398

H.4.5 月球引力發電 398

H.4.6 生物燃料和太陽能發電 398

H.4.7 可替代能源的總結 399

H.5 核能 399

H.6 未來的不妙前景 399

H.6.1 戴森球 400

H.6.2 核冬天 400

H.6.3 火山活動對氣候的影響 401

H.6.4 工業污染 401

H.7 主動控制氣候的案例 401

H.7.1 “做得太少太遲”的風險 402

H.8 可行解決方案構想 403

H.8.1 充分認識問題 403

H.8.2 太陽常數的調節 403

H.8.3 L1點粒子云的構想 404

H.8.4 L1點粒子云的運用構想 405

H.8.5 L1點遮陽板的構想 405

H.8.6 遮陽板的建造 405

H.8.7 L1點遮陽板的使用構想 407

H.8.8 相對的時間尺度 407

H.8.9 風險 408

H.9 本案例評論 408

參考文獻 410