系统工程：21世纪的系统方法论 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[英] Derek，K.，Hitchins（戴瑞克?希金斯） 著，朱一凡 等 译

图书标签:

• 系统工程
• 系统方法论
• 复杂系统
• 工程管理
• 21世纪
• 方法论
• 系统思维
• 跨学科
• 问题解决
• 创新

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121326820

版次：1

商品编码：12202709

包装：平装

丛书名： 体系工程与装备论证系列丛书

开本：16开

出版时间：2017-09-01

用纸：胶版纸

页数：438

字数：701000

正文语种：中文

内容简介

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。

作者简介

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*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。

目录

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：内部行为实例化 269
D．5．3 系统方法论第5步/模板4：组装解决方案系统内部功能：最小化构形熵 269
D．5．4 系统方法论第5步/模板5：划分解决方案系统的相互作用的子系统 270
D．5．5 系统方法论第5步/模板6：开发解决方案系统内部构架 270
D．5．6 系统方法论第5步/模板7：形成解决方案系统概要 271
D．6 系统方法论第5步：设计解决方案系统， 第2部分――功能/物理设计 272
本案例中途练习 272
D．7 系统方法论第5步/模板11：确定可选的选项 273
D．7．1 可运输陆战单元设计构想 274
D．7．2 无人飞行器/遥控飞行器和武器 276
D．7．3 集群和阵形控制 278
D．7．4 变色龙战车陆战单元――内部设计构想 278
D．7．5 短程起降运输机/作战总指挥部/后勤保障 279
D．8 系统方法论第5步/模板12：对可选的解决方案系统内的每个相互作用的子系统重做
第2步至第5步/模板7 280
D．9 指挥和控制 281
D．9．1 分形的C2 282
D．10 设计部分小结 282
D．11 系统方法论第6步/模板1：单独实例化蓝方解决方案的有机动态模型 283
D．12 系统方法论第6步/模板1和系统方法论第6步/模板2：实例化蓝方陆上机动力量2010及其
红方对手 283
本案例总结 285
本案例结论 285

第三篇 系统方法论与系统工程
第十五章 系统工程真正的含义 287
15．1 从“相似”中辨识系统工程 287
15．2 区分系统工程与系统的工程 288
15．2．1 人是系统的一部分还是人工产品的使用者 289
15．2．2 线性与非线性 289
15．2．3 自顶向下与自底向上 289
15．3 系统工程的应用种类 290
15．3．1 全新的首次出现的系统 290
15．3．2 演化的系统 291
15．3．3 可运行使用的系统 292
15．3．4 批量制造/供应系统 292
15．4 系统工程“策略” 292
15．4．1 瀑布方式 293
15．4．2 螺旋方式 295
15．4．3 并发方式 296
15．4．4 混沌方式 296
15．5 功能管理、计划管理和项目管理 297
15．6 关于系统工程的“微型考古学” 299
15．6．1 麦克弗森的系统设计框架 299
15．6．2 麦克弗森的复杂系统设计层次 301
15．6．3 项目管理中的麦克弗森系统工程组织 301
15．7 系统工程分析与管理支撑环境 302
15．8 系统架构 304
15．8．1 系统架构的影响 304
15．8．2 系统架构的优缺点 304
15．8．3 架构类比 307
15．8．4 系统的包含和封装视角 308
15．9 目的性系统架构 310
15．10 分层架构 312
15．10．1 开放系统互连的国际标准 312
15．10．2 指挥控制架构 313
15．10．3 企业组织架构 314
15．11 人类活动系统 314
15．11．1 为什么研究人类活动系统 314
15．11．2 人机分离 315
15．11．3 自组织人类活动系统 316
15．11．4 训练 317
15．12 社会系统 318
本章总结 322
本章练习 323
第十六章 系统创建：目标牵引，涌现为先 324
16．1 源于人类和机器的目标牵引 324
16．2 在功能到物理结构映射中维持跨功能连接 326
16．3 对流程视图的强调 328
16．4 设计、集成和测试 330
本章总结 331
本章练习 331
案例E 警务指挥控制系统 332
E．1 问题空间 332
E．1．1 社会工程――不负责任的自由化？ 332
E．1．2 政治正确：新的世俗宗教 334
E．1．3 治安中的政治――严厉打击犯罪，严厉打击犯罪根源 336
E．2 解决方案空间 337
E．2．1 民主下的治安 337
E．2．2 治安的变化 338
E．2．3 鹰派、鸽派、自由主义者和恐怖分子 338
E．2．4 社会分裂，对犯罪的恐惧及被动式螺旋 339
E．2．5 逐步下降的稳定性水平 340
E．2．6 恐怖主义问题 341
E．3 可行解决方案的构想 342
E．3．1 主动式治安：传动和响应需求 342
E．3．2 恐怖主义使局面发生改变 343
E．3．3 阻止与预防犯罪型治安的成本效益 343
E．3．4 招募积极主动的警察 344
E．3．5 缔造和平、维护和平和建设和平：治安的1、2、3级 344
E．4 治安行动构想 345
E．4．1 治安模式 345
E．4．2 情报主导的主动式治安 346
E．5 设计解决方案系统 347
本案例总结和结论 348
案例F 战斗机航空电子系统设计 350
F．1 问题空间 350
F．2 既定的解决方案 350
F．3 设计解决方案系统 351
F．3．1 美中不足 351
F．3．2 战斗机空中交战――迷失的作战构想 352
F．3．3 政府的不情愿 354
F．3．4 系统构想――三角测量的鬼影 354
F．3．5 系统构想――标枪式导引 355
本案例结论 355
第十七章 体系：工程原理和实践经验 357
17．1 体系的创建、开发和演化 357
17．2 系统工程解决体系问题的局限性 358
17．3 体系工程的策略 359
17．3．1 “竿顶旋盘” 359
17．3．2 持续再设计 359
17．4 体系的架构 360
17．4．1 体系的流水线架构 360
17．4．2 体系的互补型架构 362
17．5 体系――统一的整体，还是分离的集合 363
17．6 管理体系中的变化 365
17．7 体系工程 367
本章总结 367
本章练习 368
案例G 21世纪的国防采购 370
G．1 问题空间 370
G．1．1 在预测需求方面存在的困难 370
G．1．2 技术前沿――过去靠国防，现在靠商业 371
G．1．3 官僚主义正在削弱国防技术前沿 372
G．1．4 安全保密 373
G．2 概念化的可行解决方案 374
G．3 作战运用构想 376
G．4 系统设计 378
本案例总结 379
第十八章 系统工程：智能系统 380
18．1 引言 380
18．2 什么是智能系统 381
18．3 智能的定义 381
18．3．1 智能的类型 381
18．3．2 智能和生存 382
18．3．3 预测未来 383
18．4 关于决策 384
18．5 学习型组织/智能型企业的特征 385
18．6 智能型企业面临的状况条件 386
18．6．1 做出智能的选择――智能型企业模型 388
18．6．2 创新决策模型 389
18．7 学习行为和智能行为 390
18．8 让企业保持智能化 391
本章总结 392
本章练习 393
案例H 全球变暖、气候变化和能源 394
H．1 能源、需求、资源和储备 394
H．2 全球变暖和气候变化 394
H．3 可能的选项 395
H．3．1 控制温室气体水平的增长 395
H．3．2 改善气候变化影响的措施 396
H．4 合理的和不合理的可替代能源 397
H．4．1 水力发电 397
H．4．2 风力发电 397
H．4．3 潮汐发电 397
H．4．4 海浪发电 398
H．4．5 月球引力发电 398
H．4．6 生物燃料和太阳能发电 398
H．4．7 可替代能源的总结 399
H．5 核能 399
H．6 未来的不妙前景 399
H．6．1 戴森球 400
H．6．2 核冬天 400
H．6．3 火山活动对气候的影响 401
H．6．4 工业污染 401
H．7 主动控制气候的案例 401
H．7．1 “做得太少太迟”的风险 402
H．8 可行解决方案构想 403
H．8．1 充分认识问题 403
H．8．2 太阳常数的调节 403
H．8．3 L1点粒子云的构想 404
H．8．4 L1点粒子云的运用构想 405
H．8．5 L1点遮阳板的构想 405
H．8．6 遮阳板的建造 405
H．8．7 L1点遮阳板的使用构想 407
H．8．8 相对的时间尺度 407
H．8．9 风险 408
H．9 本案例评论 408
参考文献 410

前言/序言

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

《系统工程：21世纪的系统方法论》—— 智识的跃迁，智慧的导航 在这个日益复杂、瞬息万变的时代，我们所面临的挑战不再是孤立的个体事件，而是相互交织、相互影响的庞大系统。从企业运营到国家战略，从科学研究到日常生活，系统思维已成为洞察本质、把握全局、做出明智决策的关键能力。本书《系统工程：21世纪的系统方法论》正是应运而生，旨在为读者提供一套系统、深入、前沿的系统工程理论框架与实践指南，助您驾驭复杂性，实现更高层次的智慧与效能。 本书并非一本传统的教科书，它更像是一本思想的探险之旅，一次认知的升级。 它将引领您穿越纷繁的表象，抵达系统运作的核心，理解事物之间的内在联系与动态演化。作者以其深厚的学术功底和丰富的实践经验，将晦涩的系统理论娓娓道来，使其既具严谨性又不失可读性。您将不再被动地接受现状，而是主动地去审视、去分解、去重塑您所处的系统，发现隐藏的机遇，规避潜在的风险。 为何我们需要系统工程？ 在21世纪，我们所处的环境呈现出前所未有的复杂性。技术的飞速发展、全球化进程的加速、信息爆炸的冲击，使得传统的线性、孤立的分析方法显得力不从心。许多问题，如气候变化、全球金融危机、城市交通拥堵、医疗体系改革等，其根源并非单一因素，而是多个子系统相互作用的结果。如果仅从局部着手，往往会“头痛医头，脚痛医脚”，甚至适得其反。 系统工程的核心在于一种整体观。它强调将事物视为一个相互关联、相互作用的整体，关注各个组成部分之间的关系、相互影响以及整体涌现出的特性。这种思维方式能够帮助我们： 更深刻地理解问题根源： 揭示看似孤立现象背后的深层结构和因果链条。 更有效地设计解决方案： 避免顾此失彼，设计出能够协同工作、综合施策的方案。 更准确地预测未来趋势： 把握系统演化的规律，预见潜在的变化和后果。 更具韧性地应对挑战： 构建能够适应变化、抵御冲击的稳健系统。 本书将带您走进系统工程的殿堂，体验智慧的蜕变。 本书的结构设计匠心独运，层层递进，从基础概念到高级应用，为您构建起完整的系统工程知识体系。 第一部分：系统思维的基石——重塑认知维度 在这一部分，我们将从最根本的层面出发，挑战您惯常的思维模式。您将学习到： 何为“系统”： 抛开狭隘的定义，理解系统作为一组相互连接的元素，共同实现特定功能的整体的本质。我们将探讨不同类型的系统，例如物理系统、社会系统、信息系统、生态系统等，以及它们之间普遍存在的共性。 系统边界的界定： 理解如何清晰地定义系统的范围，区分系统内部与外部，以及如何根据分析的目的来动态地调整系统边界。 反馈回路的奥秘： 深入理解正反馈和负反馈的作用机制，它们是如何驱动系统增长、稳定或失控的。您将学会识别和分析复杂的反馈网络，理解“因果循环图”的绘制和解读方法。 涌现性与非线性： 探索“整体大于部分之和”的现象，理解复杂系统的涌现属性，以及非线性关系在系统行为中的关键作用。这将帮助您理解为何微小的扰动可能导致巨大的后果。 静态与动态： 区分系统的结构性特征与时间维度上的变化，理解如何分析系统的演化路径和发展趋势。 您将通过生动形象的案例，理解这些抽象概念的实际意义。 例如，我们可能会以城市交通拥堵为例，分析其背后的交通流量、公共交通、道路设计、人口密度等诸多因素构成的反馈回路；或者以企业的市场营销策略为例，探讨广告投入、客户反馈、竞争对手行动等相互作用如何影响销售额。 第二部分：系统分析的利器——工具与方法论的精髓 在掌握了系统的基本思维方式后，本书将为您介绍一系列行之有效的系统分析工具与方法论。这些工具将帮助您将系统思维付诸实践，进行严谨的分析与建模。 系统动力学（System Dynamics）： 学习如何利用流图和状态图来描述系统的结构和行为，如何构建仿真模型来预测系统在不同策略下的响应。您将掌握如何通过模型来“实验”，从而在真实世界发生不可逆的改变之前，评估潜在的方案。 离散事件仿真（Discrete-Event Simulation）： 了解如何模拟系统中发生的离散事件，例如排队、资源调度、故障发生等。本书将指导您如何构建仿真场景，收集数据，并对仿真结果进行统计分析，以优化流程、提高效率。 层次分析法（Analytic Hierarchy Process, AHP）： 学习如何将复杂决策问题分解为一系列层次结构，并通过两两比较的方式来确定各要素的权重，最终得出最优决策。这对于多标准、多目标的复杂决策场景尤为适用。 模型检验与验证（Model Verification and Validation）： 理解模型并非完美无缺，掌握如何通过各种技术手段来确保模型的准确性，使其能够真实地反映现实世界。 数据分析与可视化： 强调数据在系统分析中的重要性，介绍如何收集、清洗、分析和可视化数据，以便更好地理解系统行为和识别关键影响因素。 您将学会如何选择最适合特定问题的系统分析方法，并熟练运用相关工具来解决实际难题。 例如，您可能会学习如何利用系统动力学来模拟气候变化对农业生产的影响，或者如何用离散事件仿真来优化医院的病人分流流程。 第三部分：系统设计的智慧——从概念到实现的蓝图 系统工程的最终目标是设计和构建出满足需求的有效系统。本部分将聚焦于系统设计的原则、流程与实践。 需求工程（Requirements Engineering）： 深入探讨如何识别、定义、记录和管理用户和利益相关者的需求，并将其转化为清晰、可衡量的系统规格。 架构设计（Architecture Design）： 学习如何设计系统的宏观结构，确定系统的关键组件、接口和相互关系。本书将介绍不同的架构模式，并指导您如何选择最适合的架构。 集成与测试（Integration and Testing）： 理解如何将系统的各个子系统有机地集成在一起，并进行系统的全面测试，以确保其功能、性能和可靠性。 风险管理（Risk Management）： 学习如何识别、评估、规划应对和监控系统开发过程中可能出现的风险，从而最大程度地降低不确定性。 生命周期管理（Lifecycle Management）： 关注系统从概念、开发、运行到退役的整个生命周期，学习如何在不同阶段采取适宜的管理策略。 本书将引导您从宏观的系统构想，逐步细化到具体的系统组件设计，最终实现一个稳健、高效、可维护的系统。 您将学会如何平衡不同设计目标之间的权衡，例如性能与成本、安全性与易用性等。 第四部分：系统工程的实践领域——广阔的应用前景 系统工程并非仅限于某个特定领域，它具有普适性，能够在各个行业和领域发挥关键作用。本书将通过丰富的案例研究，展示系统工程在不同领域的成功应用。 工程与制造： 从航天器设计、汽车制造到城市基础设施建设，系统工程为复杂工程项目提供了强大的方法论支持。 信息技术与软件开发： 在快速变化的IT行业，系统工程有助于管理复杂的软件项目，确保系统的可伸缩性、可靠性和安全性。 商业与管理： 企业战略规划、供应链优化、组织变革管理等，都可以受益于系统工程的视角。 社会与公共事业： 城市规划、环境保护、医疗卫生体系改革、灾害应对等，都需要系统工程的智慧来解决复杂挑战。 科学研究与教育： 系统科学的研究本身，以及跨学科问题的研究，都离不开系统工程的理论指导。 通过这些具体的应用场景，您将深刻体会到系统工程的价值，并能够将所学知识迁移到自己的工作和研究中。 本书的目标读者： 本书适合所有希望提升复杂问题解决能力、掌握全局观、实现更高效决策的专业人士、研究人员、管理者、工程师以及对系统思维充满好奇的读者。无论您是初次接触系统工程，还是希望深化理论研究，本书都将为您提供宝贵的启示和实用的工具。 结语： 在这个充满机遇与挑战的21世纪，《系统工程：21世纪的系统方法论》不仅是一本关于知识的书，更是一种关于看待世界、解决问题的方式。它将赋能您，让您能够更清晰地看见事物的本质，更精准地把握发展的脉搏，更有效地创造价值。请跟随本书的步伐，开启您的系统工程探索之旅，让智慧之光照亮前行的道路，在复杂的世界中，做出最明智的决策，实现非凡的成就。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是为我量身打造的！一直以来，我都在思考如何在复杂系统中找到更有效、更系统性的解决方案。在工作中，我们经常会遇到各种各样的问题，从项目管理到产品研发，再到组织架构的优化，都涉及到一个庞大而相互关联的系统。以往，我们往往是头痛医头，脚痛医脚，缺乏一个宏观的视角和一套行之有效的方法论。读了这本书，我才意识到，原来很多看似杂乱无章的问题，都可以通过系统工程的思路来梳理和解决。作者深入浅出地讲解了系统思维的核心概念，比如整体性、涌现性、反馈回路等等，这些概念让我豁然开朗。我尤其喜欢书中关于“系统边界”和“系统层级”的论述，这帮助我理解了如何界定一个系统的范围，以及如何在不同的尺度上分析和设计系统。书中还提供了大量的案例分析，涵盖了不同行业和不同类型的系统，这些案例生动形象，让我能够将理论知识与实际工作相结合，从中获得启发。我迫不及待地想把书中的方法应用到我正在负责的一个大型项目中，相信它一定能帮助我们提升效率，降低风险，最终实现预期的目标。这本书不仅是一本理论书籍，更是一本实践指南，强烈推荐给所有在复杂环境中工作的专业人士。

评分☆☆☆☆☆

作为一个在研究领域摸爬滚打多年的学者，我深知一个清晰、严谨的方法论对于推动科学进步的重要性。在我的研究方向上，我们常常会遇到一些极为复杂的问题，这些问题涉及到多学科的交叉，以及大量的变量和不确定性。传统的、局限于单一学科的研究范式，在面对这些复杂性时，往往显得力不从心。这本书的出现，为我提供了一个强大的理论支撑和实践指导。作者在书中对“系统工程”的演进历程进行了详实的梳理，从早期的军事应用到如今在各个领域的广泛渗透，展现了其强大的生命力和适应性。我特别欣赏书中关于“系统生命周期”的章节，它清晰地描绘了从概念提出、设计、开发、运行到退役的完整过程，并对每个阶段的关键活动和挑战进行了深入分析。这对于我进行研究项目的规划和管理非常有帮助。此外，书中对“风险管理”和“质量保证”在系统工程中的作用的阐述，也让我受益匪浅。它提醒我，在追求技术创新的同时，必须高度重视系统的可靠性和安全性。这本书的内容严谨，逻辑清晰，参考文献详实，充分体现了作者扎实的学术功底。它不仅为我提供了解决当前研究难题的思路，更为我未来的学术研究指明了方向。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为，真正的智慧在于能够把握事物的本质，而不是被表面的现象所迷惑。在日常生活中，我们总会遇到各种各样让我们感到困惑的事情，比如人际关系的复杂性，社会现象的多变性，甚至是我们自身行为的难以预测。我一直在寻找一种能够帮助我理解这些“模糊”和“混沌”的工具。这本书，恰好给了我这样的启发。作者以一种非常接地气的方式，将抽象的系统工程概念，转化为易于理解的语言和生动的例子。他强调了“系统思维”是一种看待世界的方式，它帮助我们打破思维的定势，看到事物之间的内在联系。我非常喜欢书中关于“因果链”和“反馈机制”的讲解，这让我明白了为什么很多问题会反复出现，以及如何打破这些恶性循环。书中对“系统边界”的讨论，也让我意识到，我们对一个问题的定义，很大程度上决定了我们解决问题的可能性。而且，作者并没有将系统工程局限于技术领域，而是将其推广到组织管理、社会治理等更广泛的范畴。这让我觉得，这本书的内容非常有价值，它不仅仅是关于如何“做系统”，更是关于如何“思考”。读完这本书，我感觉自己的视野更加开阔了，看待问题也更加深刻了。

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在信息爆炸、技术日新月异的今天，我们所面对的问题和挑战变得越来越复杂，越来越难以用传统线性思维来解决。我一直对如何有效地理解和管理这些复杂系统感到困惑，尤其是在跨学科合作和大型项目推进的过程中。偶然间发现了这本书，简直是如获至宝。作者以其深厚的学术功底和丰富的实践经验，为我们构建了一个全新的认知框架——系统方法论。他不仅仅是罗列了一堆理论，而是通过一种层层递进、循序渐进的方式，带领读者一步步深入理解系统的本质。从系统思维的起源讲到21世纪的最新发展，中间穿插了大量的哲学思考和科学原理的解读。我特别欣赏书中关于“系统动力学”的讲解，那些复杂的反馈模型和模拟分析，虽然一开始有些挑战，但一旦掌握，就能深刻理解系统中各种因素如何相互作用，以及微小的变化如何可能引发巨大的蝴蝶效应。书中对“系统退化”和“系统韧性”的探讨，也给了我很多关于如何构建更具适应性和抗风险能力的系统的灵感。总而言之，这本书提供了一种全新的视角来看待世界，也提供了一套强大的工具来应对挑战。它不仅仅是一本关于“系统工程”的书，更是一本关于“如何思考”的书。

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我一直对那种能够“融会贯通”的知识体系特别着迷，总觉得很多领域看似独立，但背后一定存在着某种共通的原理和方法。我在学习不同学科知识的时候，常常会感觉到一种“断裂感”，知识点似乎都是零散的，难以形成一个完整的图景。这本书的出现，恰好填补了我在这方面的空白。作者用一种极其宏观且包容的视角，将各种分散的知识点编织在了一个巨大的“系统”的框架之下。他解释了为什么很多看似毫不相关的现象，在系统层面却有着惊人的相似性。书中对“系统涌现”的阐述，让我对“整体大于部分之和”有了更深刻的理解，也明白了许多复杂系统的特性是如何从简单的个体交互中产生的。我非常喜欢书中对于“系统建模”的详细介绍，从概念模型到数学模型，再到仿真模型，作者一步步地引导读者掌握构建和分析系统的工具。而且，他不仅仅关注技术层面的建模，更强调了人文、社会、经济等多种因素在系统中的作用。读完这本书，我感觉自己看待问题的方式发生了根本性的改变，不再是孤立地去看待一个个事件，而是尝试去理解它们在一个更大的系统中的位置和作用。这种“系统性”的思考方式，让我能够更全面、更深入地理解各种现象，也更能找到解决问题的关键。

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京东商城上买书，方便快捷，价格优惠

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虽然贵了点，但是物超所值

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系统工程方面的好书

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书不错，值得拥有，应该是正版的

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比较复杂，耐心学习，好好研究

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书没问题，正在学习，国内做的人不多。

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这个思维系统干任何事情都需要的