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第一篇 系统：系统科学与系统思维的前沿1

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 系统工程的“系统”特征71

4.4 系统工程的“工程”特征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——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132

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 不境、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 构建国防能力的架构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

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7280

D.9 指挥和控制281

D.9.1 分形的C2282

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287

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305

15.8.3 架构类比307

15.8.4 系统的包含和封装视角309

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315

15.11.1 为什么研究人类活动系统315

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 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