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| 編輯推薦： |
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戴瑞克?希金斯长期以来一直是系统工程的先驱者，他有着大量的经验，*早在英国皇家空军服役22年，直到退休。随后他在公共领域和保密领域获得了大量各种各样的职位，包括担任北约空军指挥控制系统（ACCS）的英国方面技术负责人，以及在英国的两个最好的系统工程公司中担任市场部主任、业务开发部主任和技术部主任。他于1988年成为大学老师和学者，开始学术研究。 希金斯先生是国际系统工程学会（INCOSE）英国分会的首任会长，同时也是英国电子工程师学会（IEE）系统工程专业委员会的首任主席，他还曾经担任英国国防咨询委员会的委员。他目前的研究涉及系统工程的广泛领域包括系统思维、系统需求开发、社会心理学和人类学、指挥控制系统设计，以及普适的系统工程。
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| 內容簡介： |
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本书译自英国著名系统工程专家戴瑞克? 希金斯的著作，作者在书中提出一种新的综合系统方法论，期望这个方法论能够在原则上处理所有的系统问题和难题，并得到能解决问题的解。本书从对系统的复杂性认识出发，针对从很小的尺度直到非常大的尺度和范围，研究处理和解决系统问题的理论方法。同时给出大量的案例研究，涉及作战指挥、装备体系、企业组织、生产管理、治安维和、气候能源等涉及自然环境和人类自身多个领域多个层面的系统工程问题，既描述相关系统难题在过去是如何产生的，又描述在未来如何更加有效地解决这些问题。本书可作为系统工程专业和管理科学与工程等相关专业研究生和高年级本科生的课程教材，也可作为航天、航空、船舶、交通运输、社会经济和军事等领域复杂社会系统和技术系统相应管理人员、技术人员综合分析求解 系统问题的参考书。
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| 關於作者： |
戴瑞克?希金斯长期以来一直是系统工程的先驱者，他有着大量的经验，最早在英国皇家空军服役22年，直到退休。随后他在公共领域和保密领域获得了大量各种各样的职位，包括担任北约空军指挥控制系统（ACCS）的英国方面技术负责人，以及在英国的两个最好的系统工程公司中担任市场部主任、业务开发部主任和技术部主任。他于1988年成为大学老师和学者，开始学术研究。希金斯先生是国际系统工程学会（INCOSE）英国分会的首任会长，同时也是英国电子工程师学会（IEE）系统工程专业委员会的首任主席，他还曾经担任英国国防咨询委员会的委员。他目前的研究涉及系统工程的广泛领域包括系统思维、系统需求开发、社会心理学和人类学、指挥控制系统设计，以及普适的系统工程。
朱一凡，国防科技大学教授，中国军事科学学会军事装备分会副秘书长、中国仿真学会理事、中国仿真学会离散系统仿真专业委员会副主任委员、《系统仿真学报》编委、海军级人才培养1258工程带教专家。
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| 目錄：
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目录
第一篇系统：系统科学与系统思维的前沿
第一章系统哲学理念1
1.1涌现的系统运动1
1.2系统的本质2
1.3因果关系和目的论3
1.4涌现4
1.5生命与热力学第二定律5
1.6人类组织中的熵与功5
1.7熵循环6
1.8一般系统论和开放系统6
1.9博尔丁的系统分类7
1.10并行和同态7
1.11开放系统的概念8
1.12了解开放系统的行为9
1.13格式塔（完形）和整体论10
1.13.1不可分割性11
1.13.2交互动力学11
1.14稳定性和稳定状态12
1.15系统论方法13
1.16系统思维14
1.17功能主义和有机体类比15
1.17.1有机体类比15
1.17.2机器的隐喻15
1.18机械系统控制概念16
1.19有机体控制概念16
1.20基本感知、概念和知觉17
1.20.1涌现和层次结构17
1.20.2由自身是系统且相互作用的组分构成的系统18
1.20.3整体系统的多样性18
1.20.4具有所需涌现特性的开放系统的潜在综合方法：系统工程19
1.20.5问题空间与解决方案空间20
1.20.6演化的自适应系统21
1.20.7自组织的临界性22
1.20.8弱混沌22
1.20.9系统特征23
本章练习24
第二章系统科学前沿25
2.1系统论与系统科学25
2.2守恒定律与传输现象26
2.3排队现象27
2.4混沌现象28
2.4.1鳞翅目形的洛伦兹图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：守恒还是非守恒34
2.6作为自然科学和社会科学的系统科学35
2.6.1行为35
2.6.2识别与分类36
2.6.3公理知识36
2.6.4世界模型与世界观36
2.6.5解读36
2.6.6信念系统36
2.6.7本能与意象38
2.7社会人类学和文化人类学40
2.8社会资本41
2.9社会基因型态42
2.10复杂性管理42
2.10.1涌现特性的聚合43
2.10.2反混沌44
2.11系统寿命周期与熵循环45
2.11.1系统响应原则45
2.11.2系统内聚原则46
2.11.3适应性原则46
2.11.4关联多样性原则46
2.11.5多样性受限原则47
2.11.6首选模式原则47
2.11.7循环发展（熵循环）原则47
2.11.8系统寿命周期：统一系统假设48
2.11.9系统耐久性：系统衰退50
本章总结50
本章练习51
第三章系统思维前沿53
3.1系统思维的范围、局限和价值53
3.1.1示意图53
3.1.2因果关系和因果循环模型55
3.1.3系统表面现象动态仿真56
3.1.4动态交互系统仿真59
3.1.5行为建模61
3.2系统思维和科学方法61
3.3系统表述和系统建模62
3.4非线性系统思维65
本章总结67
本章练习68
第四章系统工程的哲学理念69
4.1系统工程为何重要69
4.2系统工程的早期例子70
4.2.1不列颠之战70
4.2.2美国航空航天局（NASA）的阿波罗登月计划70
4.3系统的研究对象71
4.4工程的研究对象72
4.5问题的求解、定解和消解73
4.6系统工程：定义和描述74
4.7系统工程的实际目标76
4.8定解、求解或消解问题的策略77
4.9自组织系统78
4.10系统的系统：体系79
4.11自底向上的集成81
4.12完成系统工程整体81
本章总结83
本章练习85
第五章系统模型86
5.1开放系统86
5.2简单的嵌套和递归模型88
5.3社会基因型态一个概念模型88
5.4控制论模型89
5.5系统架构模型90
5.6比尔的适存系统模型92
5.7开环控制模型94
5.8五层系统模型95
5.8.1第1层：产品子系统工程95
5.8.2第2层：项目系统工程97
5.8.3系统工程的本质100
5.8.4第4层：工业系统工程100
5.8.5第5层：社会经济系统工程102
5.9追求涌现所有系统的通用参考模型103
5.9.1涌现的根源及其能否有目的地设计103
5.9.2通用参考模型的概念104
5.9.3功能管理106
5.9.4行为管理107
5.9.5通用参考模型的形式模型109
5.10列表形式的通用参考模型111
5.11通用参考模型和系统论方法112
5.11.1实例化分层通用参考模型114
5.11.2通用参考模型是否能捕获到涌现116
5.11.3通用参考模型比较117
本章总结117
本章练习118
案例A日本的精益量化供应系统119
A.1引言119
A.2调查研究122
A.2.1开放系统的观点122
A.2.2市场拉动与生产推动125
A.2.3持续改善和流水线127
A.2.4企业联盟129
本案例总结130
第二篇系统方法论
第六章系统方法论综述132
6.1系统方法论的定义132
6.2系统方法论的社会潜力和经济潜力133
6.3系统方法论：一个范式133
6.4系统方法论的各个方面134
6.4.1科学维度134
6.4.2逻辑和认识论维度135
6.4.3时间维度135
6.4.4文化政治行为维度136
6.4.5道德和伦理维度136
6.4.6社会维度137
6.4.7组织维度137
6.4.8经济维度138
6.4.9技术维度139
6.5系统方法论：概念模型140
6.6能否找到一个（更好的）系统方法论145
6.7能否构建智能、自适应、演化的解决方案系统145
本章总结146
本章练习148
第七章处理复杂的问题和难题149
7.1问题的解决范式149
7.2线性、复杂性、非线性和智能系统行为149
7.3系统功能异常：领域影响因素150
7.4软系统方法151
7.5达成共识的方法152
7.5.1头脑风暴法153
7.5.2名义群体法153
7.5.3创意记录法153
7.5.4沃菲尔德的解释结构模型154
7.6面向干预的切克兰德软系统方法论155
7.7面向干预的希金斯严格软方法157
本章总结161
本章练习161
案例B成功经验的干预162
B.1背景情况162
B.2使用严格软方法做离线非正式调查162
B.3参与式干预使用名义群体法和解释结构模型168
B.4无人参与的严格软方法调查和人工干预两者比较175
本案例总结176
第八章探索解决方案空间177
8.1引言177
8.2探索途径177
8.2.1边界和有限状态177
8.2.2环境、影响和相互作用178
8.2.3结构和动力学179
8.2.4资源需求179
本章总结181
本章练习181
第九章聚焦解决方案系统的目的182
9.1系统方法论第3步：解决方案系统的目的182
9.2系统方法论第4步：开发运行使用构想184
本章练习186
案例C武器系统总体构想187
案例C之1：不列颠之战的指挥控制系统187
C.1.1引言187
C.1.2相互作用的系统188
C.1.3让系统工作起来作战系统工程189
C.1.4战斗打响190
C.1.5不列颠之战的仿真193
案例C之2 闪电实现武器系统总体构想198
C.2.1引言198
C.2.2闪电式飞机198
C.2.3优化设计200
C.2.4干扰问题201
C.2.5解决问题的数字数据链路202
C.2.6试验203
本案例总结203
第十章系统解决方案的架构设计205
10.1系统设计方法205
10.2功能设计流程207
10.3物理设计流程209
10.4输出结果212
本章总结212
本章练习213
第十一章优化解决方案系统设计214
11.1系统设计途径214
11.2方法、工具和技术215
11.2.1成本与能力215
11.2.2整体优化215
11.2.3灾难救援示例217
11.2.4海军驱逐舰示例218
11.2.5供应与物流系统的设计优化220
11.3在特定背景下理解设计方案221
11.4线性或非线性：这是问题所在222
11.5验证与确认223
本章总结224
本章练习225
第十二章解决方案系统的创建及检验226
12.1引言226
12.2需求规范227
12.3表征不同类型的系统228
12.3.1组织方面的考虑229
12.3.2集成方面的考虑230
12.3.3运行使用的系统工程在运行中不断优化231
12.4解决方案系统的组成部分232
本章总结233
本章练习234
第十三章系统方法论详细说明235
13.1理想世界与现实世界235
13.2系统方法论的产品235
13.3系统方法论整体237
13.4系统方法论是流程吗237
13.4.1外循环与内循环设计237
13.4.2外循环、内循环和系统工程239
13.5系统方法论：分阶段描述各个步骤239
本章总结243
本章练习244
第十四章系统方法论的实践应用246
14.1按阶段划分的系统方法论246
14.2面向人类活动系统的系统方法论247
14.3作为工具的系统方法论248
14.4系统方法论应用的组织管理和系统工程应用的组织管理249
14.4.1系统方法论的甘特图250
14.4.2团队体系251
14.4.3团队体系与内外循环252
14.4.4团队体系和系统体系252
本章总结255
本章练习255
案例D构建国防能力架构257
D.1系统方法论第1步：探索问题空间257
D.2系统方法论第2步：探索解空间263
D.3系统方法论第3步：聚焦解决方案系统目的263
D.3.1根本宗旨和语义分析263
D.3.2效能指标264
D.3.3实现目标、克服威胁的策略264
D.3.4非杀伤性武器265
D.3.5将策略转换为功能266
D.4系统方法论第4步：开发解决方案系统的高层作战行动构想266
D.5系统方法论第5步：设计解决方案系统， 第1部分功能设计268
D.5.1系统方法论第5步模板3：内部功能实例化268
D.5.2系统方法论第5步模板2：内部行为实例
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体系工程与装备论证系列丛书 总 序
1990年，我国著名科学家和系统工程创始人钱学森先生发表了《一个科学新领域开放的复杂巨系统及其方法论》一文。他认为，复杂系统组分数量众多，使得系统的整体行为相对于简单系统来说可能涌现出显著不同的性质。如果系统的组分种类繁多，并具有层次结构，它们之间的关联方式又很复杂，就构成了复杂巨系统；如果复杂巨系统再与环境进行物质、能量、信息的交换，接受环境的输入、干扰并向环境提供输出，而且还具有主动适应和演化的能力，就要把它作为开放复杂巨系统对待了。在研究解决开放复杂巨系统问题时，钱学森先生提出了从定性到定量的综合集成方法，这是系统工程思想的重大发展，也可以看作对体系问题的先期探讨。
从系统研究到体系研究涉及很多问题，其中有三个问题应该首先予以回答：一是体系和系统的区别，二是平台化发展和体系化发展的区别，三是系统工程与体系工程的区别。下面，我引用国内两位学者的研究成果讨论前两个问题的看法，然后再谈谈我自己对第三个问题的看法。
（1）关于系统和体系的区别。有学者认为，体系是由系统组成的，系统是由组元组成的。不是任何系统都是体系，但是只要由两个组元构成且相互之间具有联系就是系统。系统的内涵包括组元、结构、运行、功能、环境，体系的内涵包括目标、能力、标准、服务、数据、信息等。系统最核心的要素是结构，体系最核心的要素是能力。系统的分析从功能开始，体系的分析从目标开始。系统分析的表现形式是多要素分析，体系分析的表现形式是不同角度的视图。对系统发展影响最大的是环境，对体系形成影响最大的是目标要求。系统强调组元的紧密联系，体系强调要素的松散联系。
（2）关于平台化发展和体系化发展的区别。有学者认为，由于先进信息化技术的应用，现代作战模式和战场环境已经发生了根本性的转变。受此影响，以美国为首的西方国家在新一代装备发展思路上也发生了根本性转变，逐渐实现了装备发展由平台化向体系化的过渡。武器装备体系化的重要性为众人所知始于35年前的一场战役。1982年6月的黎巴嫩战争中，以色列和叙利亚在贝卡谷地展开了激烈空战，这次战役的悬殊战果对现代空战战法研究和空战武器装备发展有着多方面的借鉴意义，因为通过任何基于武器平台分析的指标进行衡量，都无法解释如此悬殊的战果。以色列空军各参战装备之间分工明确，形成了协调有效的进攻体系，是取胜的关键。自此以后，空战武器装备对抗由平台对平台向体系对体系进行转变，为世界所周知。同时一种全新的武器装备发展思路武器装备体系化发展思路逐渐浮出水面。这里需要强调的是，武器装备体系概念并非始于贝卡谷地空战，当各种武器共同出现在同一场战争中，执行不同的作战任务，原始的武器装备体系就已形成，但是这种武器装备体系的形成是被动的；而武器装备体系化发展思路应该是一种以武器装备体系为研究对象和发展目标的武器装备发展建设思路，是一种现代装备体系建设的主动化发展思路。因此，武器装备体系化发展思路是相对于一直以来武器装备发展主要以装备平台更新为主的发展模式而言的。以空战装备为例，人们一般常说的三代战斗机、四代战斗机都是基于平台化思路的发展和研究模式，是就单一装备的技术水平和作战性能进行评价的。可以说，传统的武器装备平台化发展思路是针对某类型武器平台，通过开发、应用各项新技术，研究制造新型同类产品以期各项性能指标超越过去同类产品的发展模式。而武器装备体系化发展的思路则是通过对未来战场环境和作战任务的分析，并对现有武器装备和相关领域新技术进行梳理，开创性地设计构建在未来一定时间内最易形成战场优势的作战装备体系，并通过对比现有武器装备的优势和缺陷确定要研发的武器装备和技术。也就是说，其研究的目标不再是基于单一装备更新，而是基于作战任务判断和战法研究的装备体系构建与更新，是将武器装备发展与战法研究充分融合的全新的装备发展思路，这也是美军近三十多年装备发展的主要思路。
（3）关于系统工程和体系工程的区别。我认为，系统工程和体系工程之间存在着一种类似一分为二、合二为一的关系，具体体现为分析与综合的关系。数学分析中的微分法（分析）和积分法（综合），二者对立统一的关系是牛顿-莱布尼兹公式。它们构成数学分析中的主脉，解决了变量中的许多问题。系统工程中的需求工程（相当于数学分析中的微分法）和体系工程（相当于数学分析中的积分法），二者对立统一的关系就是钱学森的从定性到定量综合集成研讨方法（相当于数学分析中的牛顿-莱布尼兹公式）。它们构成系统工程中的主脉，解决和正在解决着大量巨型复杂开放系统的问题。我们称之为系统工程Calculus（微积分）。
总之，武器装备体系是一类具有典型体系特征的复杂系统，体系研究已经超出传统系统工程理论和方法的范畴，需要研究和发展体系工程，用以指导体系条件下的武器装备论证。
在系统工程理论方法中，系统被看作具有集中控制、全局可见、有层级结构的整体，而体系是一种松耦合的复杂大系统，已经脱离了原来以紧密的层级结构为特征的单一系统框架，表现为一种显著的网状结构。近年来含有大量自主系统的无人作战体系的出现，使得体系架构的分布、开放特征更加明显，正在形成以即联配系、敏捷指控、协同编成为特点的体系架构。以复杂适应网络为理论特征的体系，可以比单纯递阶控制的层级化复杂大系统具有更丰富的功能配系、更复杂的相互关系、更广阔的地理分布和更开放的边界。以往的系统工程方法强调必须明确系统目标和系统边界，但体系论证不再限于刚性的系统目标和边界，而是强调装备体系的能力演化，以及对未来作战样式的适应性。因此，体系条件下装备论证关注的焦点，在于作战体系架构对体系作战对抗过程和效能的影响，在于武器装备系统对整个作战体系的影响和贡献率。
回顾40年前，钱学森先生在国内大力倡导和积极践行复杂系统研究，并在国防科学技术大学亲自指导和创建了系统工程与数学系，开办了飞行器系统工程和信息系统工程两个本科专业。面对当前我军武器装备体系发展和建设中的重大军事需求，由国防科学技术大学王维平教授担任主编，集结国内在武器装备体系分析、设计、试验和评估等方面具有理论创新和实践经验的部分专家学者，编写出版了体系工程与装备论证系列丛书。该丛书以复杂系统理论和体系思想为指导，紧密结合武器装备论证和体系工程的实践活动，积极探索研究适合国情、军情的武器装备论证和体系工程方法，为武器装备体系论证、设计和评估提供理论方法和技术支撑，具有重要的理论价值和实践意义。我相信，该丛书的出版将为推动我军体系工程研究、提高我军体系条件下的武器装备论证水平做出重要贡献。
汪浩
2017年5月
译者的话
进入21世纪，系统工程在人类活动的各个领域中有了更深刻的认知和更广泛的应用。不论是在系统工程的工程化方法和流程方面，还是在涉及系统预测、评价、决策等支撑技术方面，都取得了丰硕的成果。其中，系统工程方法论作为系统工程知识体系的核心，是研究一切系统的一般模式、原则和规律的理论体系，是系统规划师、分析师、设计师和开发人员追寻了数十年的目标，也出现了百花齐放、百家争鸣的局面。有以美国国防部和NASA为代表提出的偏硬的系统工程方法论，也有以钱学森先生提出的从定性到定量、定性定量相结合为代表的具有东方色彩的综合集成方法论。当前，针对体系层次问题，又再次涌现体系工程方法论的研究热潮。
在这些五光十色的方法论中间，一种方法论具有鲜明的特色，这就是英国著名学者戴瑞克?希金斯提出的方法论。希金斯在其出版的《系统工程：21世纪的系统方法论》一书中，对复杂系统的量化分析和建模途径做出了深刻的阐述，并借鉴系统工程的流程化方法，提出了一套完整的可操作的系统方法论，同时给出了多个应用分析案例。该书是他几十年跨领域、跨行业系统工程实践的理论升华，对复杂系统的量化分析和建模途径做出了深刻的阐述，既有理论研究的深度，又有适用应用领域的广度。
希金斯提出的系统方法论有三大特色：
（1）问题导向，该方法论是关于复杂问题求解的整体方法论，大量精力放在问题的诊断和分析上。
（2）多层通用，适用于产品、项目、组织、行业和社会多个层次。
（3）流程驱动，即给出流程步骤，又给出每个步骤的工作产品，具有很强的可操作性。
可以说，戴瑞克?希金斯的著作是系统工程方法论研究的经典著作，对于系统工程从业人员深入学习、理解和应用系统工程理论方法解决实际问题具有良好的指导意义。
为了推进系统工程理论方法的应用研究，在电子工业出版社的大力支持下，我们组织策划了系统工程与装备论证系列丛书，并将《系统工程：21世纪的系统方法论》一书的翻译出版列入其中，旨在将国际上最新的理论成果介绍给读者。戴瑞克?希金斯是系统工程界泰斗级人物，工作经历丰富，科研成果显著。在本书中，涉及各领域的社会历史知识极为广泛，数学、物理和系统科学的专业知识颇为深入，体现了作者广博的学识和深厚的底蕴。
在本书的翻译过程中，得到许多同行和专家的指导和帮助，在此表示感谢！感谢电子工业出版社工业技术分社的徐静社长、陈韦凯编辑和郭穗娟编辑，为本书在版权联系和文稿编辑方面付出的努力和给予的指导；感谢王维平教授、李群教授给予的理解支持和指导建议；感谢汤旭栋、方斌强、陈伟、石泽森、陈帅、范蕾、李海兵、李紫漠、周奕丽、周文璐、周威、何磊和王玥等为本书翻译做出的贡献。
由于译者水平有限，在翻译过程中，难免出现不准确和不精致之处，敬请读者批评指正。
朱一凡
2017年8月
原 著 序
戴瑞克?希金斯长期以来一直是系统工程的先驱者，他有着大量的经验，最早在英国皇家空军服役22年，直到退休。随后他在公共领域和保密领域获得了大量各种各样的职位，包括担任北约空军指挥控制系统（ACCS）的英国方面技术负责人，以及在英国的两个最好的系统工程公司中担任市场部主任、业务开发部主任和技术部主任。他于198
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