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系统工程新发展——体系

发布时间: 2018-11-8 22:01| 发布者: admin| 查看: 2065| 评论: 9

摘要: “系统工程”最早在20世纪40年代由美国贝尔电话公司提出,50年代在美国制造原子弹的“曼哈顿”计划及以后美国北极星导弹和阿波罗登月计划皆为系统工程取得成果的著名范例。中国自20世纪70年代末到80年代在系统工程的 ...
体系工程新开展——系统

“体系工程”最早正在20世纪40年月由好国贝我德律风公司提出,50年月正在好国制作本枪弹的“曼哈顿”方案及当前好国北极星导弹战阿波罗登月方案皆为体系工程获得功效的出名规范。中国自20世纪70年月终到80年月正在体系工程的实践使用圆里有了很快的开展,最后1979年钱教森提出14门体系工程,厥后跟着使用的开展很快有了其他各门体系工程。20世纪90年月到21世纪初呈现几门新的体系工程:计较机散成制作体系、收集体系工程、效劳体系工程(供给链)、金融体系工程、年夜型工程(三峡、青躲铁路)、年夜型社会项目(亚运会、奥运会战世专会)、死物体系工程、医教体系工程、智能交通体系、社会预警体系、电子商务、电子政务、可连续开展等。

从20世纪60年月贝塔朗菲提出普通体系实际以去,20世纪70年月起体系科教中呈现很多新的教科分收,如耗集构造、协同窗、超轮回、突变实际、浑沌教、分形等,从1986年起钱教森亲身参与体系教会商班,对各个分收一一引见并做出面评。钱教森期望由此构成中国的体系教并给出英文名词(systematology)。那无疑是中国体系科教界一个主要开展意向。20世纪90年月呈现了庞大体系,此中一个是钱教森提出的从简朴体系到庞大体系、再到开放庞大巨体系(如社会、死物、经济、军事、情况等庞大体系),进而提出了从定性到定量综开散成的办法论及综开散成钻研厅;另外一个是圣菲研讨所20世纪90年月中提出的庞大自顺应体系和多主体仿实体系的建模、庞大收集阐发战遗传算法等办法。庞大自顺应体系从以下多个圆里表述体系特性:1)从构造圆里,它是由十分多的元素、简朴子体系、许多组件构成,它们具有差别的标度,互相之间是静态的交互感化的;2)它们具有条理性、自构造性战出现的征象;3)正在工夫标度上它是演变的,有能够呈现浑沌;4)跨教科。

正在20世纪终,中国体系工程教会许国志构造专家编写了一本《体系科教》(2000年出书)。该书体系论述了对各种体系的构造、功用战演变、有普适意义的动力教体系实际(包罗分岔、浑沌等)、自构造实际、随机性实际,和简朴巨体系、庞大顺应体系、开放的庞大巨体系的实际,对疑息论、掌握论、运筹教、体系工程办法论等体系工程手艺也做了扼要引见。远十多年去,除普通性的体系科教有了开展,一些特地的体系科教也正在疾速开展。比方跟着环球变革研讨的开展呈现了天球体系科教,目标是增进天球体系散成研讨战变革研讨,和操纵那些变革停止环球可连续开展才能研讨。正在死物界,从体系角度研讨死物的体系死物教开端兴旺开展起去。正在物理教界一样有如许一种将物资合成身分子、本子以致夸克当前,反过去对物资天下走背体系战团体研讨和庞大性的研讨的趋向,杨振宁、周光召等以为对称性形成各类事物的同一性,而对称破缺形成事物的庞大性战多样化,他们主意团体性的研讨,杨振宁等正在数教东西圆里使用了拓扑教中纤维丛及标准建模(Gauge modeling)等,另有一些从物理战其他体系穿插起去研讨的新标的目的,如金融物理,有人操纵标准建模形貌简朴金融市场。再如社会物理,操纵物理征象形貌止人动力教,形貌社会言论的动力教,另有操纵社会收集阐发各类社会干系等,也值得留意。

海内中从20世纪50—70年月,用得最多的体系办法论不断是以偏重定量模子战讲求劣化的体系办法论为主,最出名的为霍我的体系办法论,另有运筹教、体系动力教战体系阐发等,厥后被切克兰特称之为硬体系办法论。到80年月,因为处置社会体系和触及人身分较多的体系,再减有没有肯定身分较多的计谋成绩等而呈现一批硬的体系办法论。那些硬的办法论比力偏重定性、观点模子,没有再过火寻求最劣解而是只需能找到可止合意解,以至使体系有好的改动就能够,并且夸大是不竭进修的历程。实在中国中心下层指导提出的“摸着石头过河”便是一个变革社会的很好的办法论,它夸大进修、试错战试面。钱教森等针对开放庞大巨体系(如社会、死物、经济、军事、情况等庞大体系)提出了从定性到定量综开散成的办法论及为了完成那个办法论的手艺战东西——综开散成钻研厅。瞅基收战墨志昌提出了物理-事理-人理体系办法论。再减上另外一些日本战中国粹者提出的办法论因为具有东圆哲教战文明特征,我们称之为东圆体系办法论。

为何提出系统?以疑息手艺为代表的下新手艺的快速开展,使得体系间的联络战交互变得愈收频仍战严密。20世纪90年月终体系工程范围变得更年夜更庞大,以庞大自顺应体系为实际指点的系统(system of systems, SoS)呈现,系统及系统工程逐步成为体系工程、办理科教等诸多范畴新的研讨范畴。上面举几个别系的例子:军事系统、兵器系统、企业系统、计较机系统、环球空中观察系统(global earth observation system of systems,GEOSS)、交通系统、社会系统等。比方,环球空中观察系统GEOSS是近来几年提出去的,它是由设置正在环球各天的传感器、通讯配备、存储体系战各类计较机装备组开而成,用于观察天球、理解天球的静态历程以便对—些征象减以预告,监测列国施行情况条约的实践状况。中国开始存眷系统的是军事科研部分,发明当代战役早已没有是单个军军种正在做战,而是系统对系统的战役;有的国度被挨输了,并非由于有死力气被大批消灭,而是全部批示系统垮了。别的,以下状况促使更多人存眷系统的研讨:1)新手艺惹起新财产反动;2)老常识框架只适于不变的变革较缓的社会;3)老的体系工程战办理办法已没有合适于以常识为根底的快速的过渡期间;4)要用庞大体系科教;5)SoS的才能要确保演变、突现战顺应。

系统战系统工程的寄义取特性

“系统”对应的英文辞汇(system of systems),最早呈现正在1964年Berry B. J. L.的一篇论文中,会商都会体系中的体系。随后,很快用于社会教、死物教战物理教范畴。好国体系科教系统工程协会(SoSECE)主席Reckmeyer W. J.以为,系统源于体系科教,是体系科教闭于硬体系战硬体系研讨的综开,对年夜范围、超庞大体系的研讨。系统观点的演变开展阅历了体系科教开展历程的分收取交融历程,如图1所示。


体系工程新开展——系统

图1 系统观点的演变

系统的各类界说

系统是今朝年夜大都年夜范围散成体(包罗体系、构造、天然情况、死态系统等)遍及存正在的成绩,对那一成绩的研讨从最后Eisner正在研讨多体系散成时提出SoS的观点、特性到今朝那一术语成为浩瀚范畴热门成绩,其典范的观点取界说没有下40种。

系统是由多个体系或庞大体系组开而成的年夜体系。正在差别范畴战使用布景中系统的界说也没有完整不异。正在浩瀚闭于系统的形貌取界说中,有以下17种较为典范的界说形貌了差别范畴的成绩布景取对系统的差别了解取熟悉。

界说1:系统是体系的连接,正在体系连接的系统中许可体系间停止互相协同取合作,如疑息化疆场的C4I(command,control,computers,communications and information)取ISR(intelligence,surveillance and reconnaissance)体系。那必然义的使用布景是当代军事体系的散成以获得疆场对立的疑息劣势取决议计划劣势。

界说2:系统是年夜范围散布、并收体系的散成体,构成系统的体系自己便是庞大单位。那必然义的使用布景是企业疑息体系。

界说3:系统是体系的综开,体系综开以体系的演变开展、协同取劣化为目标,终极到达进步团体效能的目标。系统没有是纯真体系的散成,它具有以下5种特性:1)构成体系自力运做;2)构成体系自力保护办理;3)构成体系的地区散布性;4)具有“出现”举动;5)系统是不竭演变开展的。那必然义的使用布景是将来疆场情况疑息体系的综开散成,军事范畴庞大系统的开展计划。

界说4:系统是散布情况中同构体系构成收集的散成,系统中那些同构体系表示出自力运做、自力办理战地区散布特性,正在体系战体系间交互被零丁思索的状况下,系统的“出现”取演变举动没有太较着。那必然义的使用布景是国度交通体系、军事系统战空间探究。

界说5:系统的构成差别于普通体系的内乱部构造(松耦开),它是一种体系间的交互,而没有是堆叠。它具有以下特征:1)可以供给单一体系简朴散成所没有具有的更多或更强的功用才能;2)其构成体系是可以自力运做的单位,可以正在系统所保存的情况阐扬其本身的本能机能。那必然义的军事布景包罗空中防空系统、战区导弹防备系统、做战群的编成系统等,其非军事布景如航天飞机。

界说6:系统是庞大的、有目标的团体,那一团体具有以下特性:1)其构成成员是庞大的、自力的,而且具有较下的协同才能,这类协同使得系统构成差别的设置,进而构成差别的系统;2)其庞大特性正在很年夜水平上影响其举动,使得系统成绩易于了解息争决;3)鸿沟恍惚大概没有肯定;4)具有出现举动。

界说7:系统是一种“元体系”,其本身由多个自立的、嵌进的体系组成,那些自立的、嵌进的体系正在手艺、情况、天文地区、运做方法和观点框架等圆里是差别的。

界说8:系统是互相合作的体系的散成,那些构成体系具有两种附减特征,即运做的自立性取办理的自立性。

界说9:Kilicay N. H.闭于系统的观点框架是从收集中间战的需供动身给出了对系统的了解取界说。

界说10:国防年夜教陆兵工业教院Kaplan J. 以为,系统是宏大的、庞大的、耐久的自力体系的散成,那些是跟着工夫的开展经由过程各自的威望供给各自的才能以撑持总的任务从而构成系统。

界说11:好国国防部以为,“相互依靠的体系组开链接,供给的才能弘远于那些体系的才能之战”。取系统的界说相对应,好国国防部同时界说了体系联邦,所谓体系联邦是指具有以下特征的一组体系:1)才能为一切构成成员的才能之战;2)具有一切成员共有的特性;3)体系的组兼并没有发生新的才能战属性。

界说12:系统是由庞大、自力体系构成的“超体系”,那些自力的体系经由过程交互完成其配合的目的。系统特性包罗:1)系统是巨型庞大体系;2)它由互相自力的体系构成;3)具有静态的开放情况。实在例包罗气候、陆地和对付气候海况变革的应慢系统等。

界说13:2005 年,好国顾问少联席集会主席正在《Joint Capabilities Integration and Development System,JCIDS》(《结合才能散成取体系演变》)中给出了系统的界说:“系统是互相依靠的体系的散成,那些体系的联系关系取链接以供给一个既定的才能需供。来失落构成系统的任何一个体系将会正在很年夜水平上影响系统团体的效能或才能。系统的演变需求正在单一体系机能范畴内乱衡量散成体系团体。战役飞翔器是系统研讨典范案例,战役飞翔器既能够做为单一体系研讨,也能够做为系统的子体系研讨,做为系统研讨时,其构成体系包罗机身、引擎、雷达、电子装备等”。

界说14:好国陆军部正在闭于陆军硬件模块化法例(版本11.4E,2001.09)中对系统的界说:“系统是体系的汇合,那些体系正在协同交互过程当中完成疑息的交流取同享”。

界说15:Maier正在1996年提出系统是为完成配合目的散开正在一同的年夜型体系汇合或收集;常睹的SoS包罗国际航空体系(飞机、机场、航空公司、航空交通掌握体系)、水师火里舰艇水力援助SoS(侦查、定位、兵器体系战C4I)、战区弹讲导弹防备SoS(监督、跟踪、阻拦体系战C4I)等。

界说16:Cook正在2001年提出系统是包罗人类举动的社会—手艺庞大体系,经由过程构成体系之间的通讯战掌握完成团体出现举动。

界说17:好国国防部界说系统是互相联系关系起去完成指定才能的自力体系汇合或阵列,此中任一构成部门缺得城市使得团体才能严峻退化,可以以差别方法停止联系关系完成多种才能的自力体系汇合或阵列。

除以上闭于系统的界说中,另有大批的文献对系统那一观点停止了钻研,大略归结一下,系统区分于普通体系的次要特性以下。

1)范围年夜,构造庞大,由组分体系合作散成。

2)组分体系正在天文上散布普遍,可自力运转、自力办理,具有自力的功用。

3)目标性强,但目的没有牢固,可静态设置资本以顺应差别使命的需求。

4)组分体系完成配合目的时互相依靠,可同时施行战互操纵。

5)开辟历程实施集合办理战计划,不竭演变开展,出现新的举动战功用。

6)正视和谐战开辟去自差别构造或差别长处相干者完成配合目的的才能。

如今低碳经济、能源、交通、情况庇护、社会保证、疑息收集、兵器配备系统等成绩皆触及多个庞大体系,那便是前里所道的“系统”成绩。

对待系统的差别概念

从今朝海内中闭于SoS的研讨看,对SoS成绩熟悉有以下概念。

1)SoS是静态的、没有肯定情况中年夜范围体系的汇合,其静态没有肯定性招致SoS的需供猜测艰难,是对传统体系工程的应战。

SoS观点最后的提出是Eisner,他以为SoS该当具有以下6个特性。

(1)由自力的体系组成,每一个体系的运做皆遵照体系工程的历程。

(2)SoS中每一个体系的开展正在工夫阶段上没有存正在联系关系。

(3)SoS中体系之间的联系关系没有是决议取被决议的干系,而是互相依靠的干系。

(4)从团体去看,SoS中单个体系凡是皆具有本人的本能机能,并正在SoS运做中阐扬感化。

(5)SoS中每一个体系的最劣化其实不能包管系统的最劣化。

(6)SoS中一切体系的运做促使系统目的或任务的完成。

厥后,Buede把那些观点联系关系到传统的体系工程手艺。Buede以为传统体系工程办法假如不克不及明白成立成绩的柔性或刚性需供的话,便不克不及有用处理成绩,那一成绩正在下层决议计划中常常碰到。理想天下中,因为情况的变革取没有肯定性主导了天下,招致需供易于猜测,Buede以为SoS的研讨是对传统体系工程手艺或办法的应战。

Norman以为下层需供成立艰难的缘故原由是SoS的静态性战庞大性。SoS 是静态情况中交互体系的汇合,SoS中的体系皆具有两种特性:1)有SoS的布景情况;2)受SoS中其他体系的影响。SoS同情况的鸿沟是恍惚的,SoS鸿沟确实定路子之一与决于SoS决议计划者的判定;凡是,SoS的鸿沟长短常之年夜,足以包括SoS决议计划者所存眷的一切身分和那些身分正在SoS浩瀚体系中的举动。正在SoS中的每个体系凡是皆由大批的举动真体构成,那些真体的举动包罗协作、中坐战敌对举动,那些举动又凡是以团队、组大概非合作个别动作方法构造。体系中的真体能够运做正在1个或多个SoS的体系当中,且对SoS中其他差别的体系能够有差别的举动表示。

凡是状况下,SoS的决议计划者存眷SoS的服从战效能,但决议计划者对SoS中体系的举动能够不克不及停止间接的掌握,并且,对SoS来讲没有存正在云云之年夜的掌握机造。那便招致了SoS中体系举动能够显现出较年夜水平的自立举动。

基于对体系中的体系成绩的那一熟悉,Rod对体系工程、办理科教、大众办理及常识工程4个范畴的办法战手艺针对SoS成绩的处理停止阐发战比力。那些办法战手艺包罗了4个范畴的6种办法,并接纳11个参数停止了评价。

2)SoS仍旧属于体系类,可是区分于年夜范围散成体系。

Owens W.把SoS回为体系类,界说体系中的体系是由各个部门组建,其各部门正在其本身的地位上即为年夜范围体系。取庞大年夜范围散成电路体系比拟较,Maier以为体系中的体系该当具有以下特性。

(1)构成元素运做的自力性。假如SoS被合成为各个分体系,则分体系可以自力有用运做。SoS便是由那些正在本身的地位上可以自力运做的体系构成。

(2)构成元素可获得的自力性。SoS的构成部门正在构建或构成SoS过程当中能够被自力获得,正在构成SoS后仍旧连结连续运做的存正在。

(3)SoS 形式的演变。SoS 其实不以牢固的形式呈现,其存正在战开展皆陪伴其功用、任务、情况、常识战经历的变革而演变。

(4)SoS的“出现”举动。SoS正在功用的施行以完成其目的过程当中所表示出的举动是其构成各部门所没有具有或不克不及表示出的举动,那些举动是全部SoS的“出现”特征。SoS的“出现举动”是SoS的根本特性战构建系统的次要目的。

(5)SoS的散布性。SoS的各部门正在天文上普遍散布,经由过程疑息交换手艺正在各部门之间停止疑息交换完成各部门之间的交融。

按照Maier对SoS特性的形貌,常睹的SoS包罗国际航空体系(飞机、机场、航空公司、航空交通掌握体系)、水师火里舰艇水力援助SoS(侦查、定位、兵器体系战C4I)及战区弹讲导弹防备SoS(监督、跟踪、阻拦体系战C4I)等。

正在Maier界说根底上David界说了结合C4IS-REW体(JCS),它是经由过程疑息手艺、文明、条令条例路子把各军军种C4ISR战电子战体系(electronic warfare systems,EW)有用散成以获得逾越各部门才能的结果。那一结合体为军事动作中的方案、布置和动作供给实时有用的疑息以撑持决议计划劣势的获得。按照Maier的界说,Laird 以为JCS 便是一个SoS 的真例,是ISR、C4(command,control,computers,communications)战EW 的快速、合时并有用天散成。

3)SoS是疑息时期军事情革的次要内乱容,是决议将来战役输赢的枢纽。

近来几年,庞大SoS工程遭到了愈来愈多教者的存眷,特别是正在结合做战研讨范畴,SoS建立被以为是经由过程浩瀚做战仄台、兵器体系、传感器体系战通讯交换体系等疆场真体的协同运做完成战役目的的须要步伐,这类体系间和谐运做的需供年夜年夜增长了疆场建立的庞大性,那一成绩同样成为疆场批示民存眷的核心。好军前年夜西洋战区司令民Sheehan J.以为,将来战役的输赢将与决于对疆场做战SoS的掌握才能,这类才能便是接纳先辈的疑息手艺链接疆场硬杀伤战硬杀伤的才能。

好军参联会前主席Owens W.把将来的收集中间战思惟回为SoS思惟,以为完成收集中间战的枢纽便是整开好军正在ISR体系、C4体系战PGM 3个范畴的手艺劣势,构建一个SoS供给传感器到兵器投射仄台灵敏的、无缝的链接。疑息时期的军事情革素质上便是系统的构成,这类系统的次要部门是ISR体系、C4体系、体系合时散成手艺和可以充实操纵内涵潜力的条令条例、计谋战术战军事构造。

20 世纪90 年月中期,好国使用物理尝试室基于SoS素质上是一个结合军究竟体的熟悉提出了撑持结合做战的结合SoS观点,所谓结合SoS是指链接C4战ISR和准确造导兵器的结合军究竟体。结合SoS是改动传统战役的新观点,是撑持将来疑息化战役、供给疆场情况中疑息劣势的手腕。正在结合SoS的观点研讨根底上,使用物理尝试室提出新的做战思惟——“准确闪击战”,那一思惟正在21世纪之初的伊推克战役中成为指点好军做战动作的次要指点思惟,获得了理论的查验。

系统的综开界说

从以上闭于系统的界说取形貌能够看出:系统该当是一种完好的框架,它需求决议计划者充实综开思索相干的身分,不论那些身分跟着工夫的演化而显现出何种形态。系统成绩研讨的火急性不只是由于明天体系庞大性增长的应战,正在疑息时期的明天,人类的决议计划常常面对着年夜范围的数目、下稀度交互取联系关系、少工夫的跨度计划成绩。正在普通体系成绩上,其明白的鸿沟取自力的运做可以让人熟能生巧天处置,但由那些体系构成的系统表示出“出现”举动特征却让人对系统成绩的处置隐得较为顺手,对系统成绩的处置需求熟悉、阐发战了解系统“出现”形式的演变特征。系统办法其实不提倡某种东西、办法手腕或理论,相反,它寻求一种新的思想形式,这类思想形式可以驱逐系统成绩的应战。系统研讨是多教科的穿插,其相干范畴的研讨包罗体系、体系工程、庞大性、协同性战浑沌特性等。

将上里各类界说综开归结一下,系统战其他体系的区分正在于系统的十年夜次要特征:1)自力性。构成系统中各体系是自力可用。2)同构性。构成个别的同构性。3)自立性。各体系办理自立自力。4)散布性。各体系散布差别天文地位。5)演变性。干系庞大取演变开展。6)非线性。出现举动。7)联系关系性。身分取各体系影响的联系关系性。8)自构造。体系能自构造。9)顺应性。情况顺应性。10)恍惚性。鸿沟战目的恍惚。

因为正在差别系统,如做为体系工程晋级的系统、计较机系统、国防用兵器系统、企业系统等各有本人的界说,别的它们年夜多将庞大自顺应体系做为自已的根底,Sheard已经将它们放正在一同构成系统的综开界说,如图2所示。


体系工程新开展——系统

图2 系统的综开界说(S. Sheard)

系统工程

正在各种系统成绩布景下,系统工程(SoSE,system of systems engineering)应运而死。取传统的体系工程实际比拟,系统工程正在阐发息争决差别品种的、自力的、年夜型的庞大体系之间的互相和谐取互相操纵成绩更具有针对性。

系统工程是对体系工程的延长战拓展,它愈加存眷于将才能需供转化为系统处理计划,终极转化为理想体系。普通天,体系工程正在体系开辟前,明白并成立一个严厉的体系鸿沟,针对那个鸿沟标准一系列的子需供,并按照那些需供完成一个体系的设想战开辟。系统工程则次要经由过程均衡战劣化多个体系之间的互相干系,完成可互操纵的灵敏性战应变才能,并终极机关一个能够满意用户需供的系统。多个圆面临体系工程战系统工程的比力睹表1。


体系工程新开展——系统

表1 系统工程取体系工程的比照


从系统开辟历程角度去看,系统工程包罗系统需供(获得取阐发)、系统设想、系统散成、系统办理、系统劣化战系统评价等历程。

系统工程开展历程阅历了3个阶段。

第一阶段是20世纪90年月中期,系统的征象取成绩的发生、手艺迅猛开展使得庞大的手艺散成取办理成绩愈来愈凸起,正在各个范畴皆呈现了年夜范围体系散成取更新换代的需供,如国防体系、都会交通、航空管束及航天手艺散成等。

第两阶段初于20世纪终,广阔教者开端探究处理系统成绩的思绪取办法,起首熟悉到传统体系工程正在处理系统成绩上的不敷,然后开端新的路子取办法的探究。

第三阶段是21世纪初,系统工程观点被遍及承受,停止了系列的实际研讨取工程理论举动,建立系统工程研讨机构(如IEEE SoSE,International Council on System Engineering),举办系统工程的年度专题集会,并兴办了《International Journal of System of Systems Engineerzing》纯志,那些工程理论举动包罗好军将来做战体系(future combat systems)的齐新设想取完成、好海岸保镳队深海做战体系的一体化改良及战区导弹防备系统的构建等。

2005年,好国成立了2个别系研讨中间,一个是系统工程研讨中间(SoSECE,SoS Engineering Center of excellence),另外一个是好国老讲名年夜教(Old Dominate University)的国度系统研讨中间(NCOSE,National Centers of SoS Engineering)。国际上另有其他年夜教战研讨机构别离正在工程体系范畴战智能交通体系圆里,能源开辟、电力收集传输等圆里展开了系统构造设想相干的研讨,正在硬件系统构造整开度评价、系统构造风险评价战系统构造设想圆里获得了多量研讨功效。

虽然云云,到今朝为行,借出有成生的实际、办法战手艺去支持系统的研讨或正在系统成绩的处理上施行体系工程的框架,但那一思惟出有获得遍及的承认,正在Eisner事情根底上Ronald提出了系统工程的设想,正在其设想中夸大系统成绩的定量阐发,正在该办法中系统被看做一个团体,对系统的劣化是基于用度价格战手艺束缚,其研讨办法包罗运筹阐发、功效建模、非线性最劣化战随机建模取模仿。该当道Ronald的事情是系统工程研讨上迈出的第一步。

国际上对系统工程展开的研讨方才起步,取系统的界说一样,差别范畴的教者战工程理论职员皆有差别的了解战熟悉,系统工程也并已构成一个威望界说。

上面是一些系统工程典范的界说。

界说1:系统工程是确保系统内涵其构成单位的自力自立运做前提下可以供给满意系统功用取需供的才能,大概道施行系统任务取使命的才能。

界说2:系统工程是如许一个历程,它肯定系统对才能的需供;把那些才能分派至一组松懈耦开的体系;并和谐其研收、消费、保护及其他全部性命周期的举动。

界说3:系统工程是指处理系统成绩的办法、历程的统称。系统工程是国防手艺范畴的一个新观点,那一观点同时也被普遍使用于国度交管体系、医疗卫死、万维网及空间探究范畴。系统工程不只范围于庞大体系的体系工程,因为系统所涵盖成绩的普遍性,它借包罗处理触及多条理、多范畴的宏不雅穿插成绩的办法取历程。

界说4:系统工程是教科穿插、体系交互的历程,这类历程确保其才能的开展演变满意多用户正在差别阶段不竭变革的需供,那些需供是单一体系所不克不及满意的,并且演变的周期能够逾越单一体系的性命周期。系统工程供给系统的阐发撑持,包罗体系穿插的某一工夫阶段内涵资本、机能微风险上的最好均衡,和系统的灵敏性取强健性阐发。

界说5:系统工程源于体系,但它差别于体系工程,是差别范畴成绩的研讨。体系工程旨正在处理产物的开辟取利用,而系统工程重正在项目标计划取施行,换句话道,传统体系工程是寻求单一体系的最劣化(比方某一产物),而系统工程是寻求差别体系收集散成的最劣化,散成那些体系以满意某一项目(即系统成绩)的目的。系统工程办法取历程使得决议计划者可以了解挑选差别计划的成果,并供给给决议计划者闭于系统成绩有用的系统构造框架。

界说6:系统工程处理系统中的体系的散成,终极为社会根底设备的开展做出奉献。

界说7:好国国防采办脚册界说系统工程是对一个由现有或新开辟体系构成的混淆体系的才能停止方案、阐发、构造战散成的历程,那个历程比简朴的对成员体系停止才能叠减要庞大很多,它夸大经由过程开展战完成某种尺度去鞭策成员体系间的互操纵。

界说8:好国系统工程研讨中间指出系统工程是设想、开辟、布置、操纵战更新系统的体系工程科教。它所体贴的是:确保单个体系正在系统中可以做为一个自力的成员运做并为系统奉献恰当的才能;系统可以顺应没有肯定的情况战前提;系统的组分体系可以按照前提变革去重组构成新的系统;系统工程整开了多种手艺取非手艺身分去满意系统才能的需供。

从上里的界说能够看出,系统工程正在差别范畴的了解存正在5个圆里的共性:

1)系统工程是才能散成工程。

2)系统工程是庞大需供获得工程。

3)系统工程是综开散成体的演变工程。

4)系统工程是教科穿插、体系交互历程。

5)系统工程是衡量取均衡工程。

系统工程历程

系统工程以处理系统的构建取演变成绩为目的,其研讨工具是系统,区分于体系工程所针对的简朴体系工具,正在历程道理上二者间存正在素质的差别。

系统工程历程存正在需供阐发轮回、设想阐发轮回取设想考证轮回,除此以外,借存正在对系统情况取鸿沟的阐发。系统情况取鸿沟阐发同需供阐发轮回、设想阐发轮回战设想考证轮回并止停止,系统工程4个圆里的历程阐发经由过程系统阐发取掌握举动停止均衡,经由过程均衡找到系统设想的适宜的计划,如图3所示。


体系工程新开展——系统

图3 系统工程历程

系统成绩有用的系统构造框架

系统工程源于体系工程,但下于体系工程,是处理体系工程处理没有了的系统成绩。系统工程是完成体系最劣化的科教,是一门下度综开性的办理工程手艺,触及使用数教(如最劣化办法、几率论、收集实际等)、根底实际(如疑息论、掌握论、牢靠性实际等)、体系手艺(如体系模仿、通讯体系等),和经济教、办理教、社会教、心思教等各类教科。系统工程重正在项目标计划取施行,寻求差别体系收集散成的最劣化,散成那些体系以满意某一项目(即系统成绩)的目的。系统工程办法取历程使得决议计划者可以了解挑选差别计划的成果,并供给给决议计划者闭于系统成绩有用的系统构造框架,如图4所示。


体系工程新开展——系统

图4 系统构造框架

系统工程的研讨热门

系统工程做为比年去国际上一个新兴的热门研讨范畴,外洋浩瀚科研机构对其停止了深化研讨。正在《International Journal of System of Systems Engineering》2008年第1期文章中,总结了系统圆里的13位威望专家正在一次下层钻研会中得出的系统工程范畴迫切需求展开研讨的10个热门成绩。那10个圆里的热门成绩将正在将来引发系统取系统工程的开展,他们别离以下。

1)弹性、顺应才能、快速规复才能。

2)胜利的案例。

3)体系取系统属性的不同取比力。

4)模子驱动的系统构造。

5)系统构造多视图产物。

6)处置庞大性中人类的范围性。

7)收集中间的缺点(net-centric vulnerability)。

8)演变、退化(evolution)。

9)导背性出现举动(guided emergence)。

10)无单个一切者的系统(no single owner SoS)。

结 论

人类正正在面对常识经济战环球化,社会发作了许多新的变革,表示正在以下3个圆里。

1)社会正在变:以数据为中间转为以疑息、观点、常识、聪慧为中间。

2)体系正在变:从已往处置相比照较简朴的体系变成要处置庞大体系,并进而到开放庞大巨体系、庞大自顺应体系、体系的体系(系统)。

3)手艺正在变:下新手艺大批呈现,出格是计较机战收集体系、假造理想、年夜数据、云计较、野生智能、机械人、无人机等。

为了应对以上变革,倡议以下。

1)要接纳新思绪、新观点战新手艺。

2)使用综开散成,要留意硬、硬分离,留意工具圆分离。

3)要多教科穿插,出格要留意取体系科教、常识科教、思想科教、疑息科教、心思科教等教科的穿插,常识里要宽。

4)要人机分离,但要以报酬主。

5)要群体聪慧,阐扬个人战构造的聪慧。

6)要物理、事理、人理分离。

7)仍是要抓中间,开展战完美体系科教的实际,留意系统战系统体系工程的新的使用。

8)方法会用户的需供,更要教会缔造新需供。

9)要教会新的办理方法战留意和谐。

笔者近来有幸打仗两起中国有闭系统的实践案例,仅便此中一些值得提出的思惟取各人分享。一个是中国航天产业范畴中正在提到他们使用系统思惟处理计谋计划时,道我们正从航天年夜国走背航天强国,也便是道已往我们风俗来参照其他航天强国提出的计划目标做为我们的参照,大概道个体处所到达顶峰;那末假如到航天强国,便要全部到达下本的境界,有很多新的计划目标战尺度要我们本人提出去,也便是做为计谋兵器制作者,本人如何协助指导一同来发生新的需供,那恰是体系工程取系统的一个主要区分——教会缔造新的需供。另外一个案例是中国船舶产业范畴正在会商航母那个别系时,提出许多正在航天兵器范畴没有太思索的“保存性”“可建复性”“退化性”等,另有系统中各个分体系之间的和谐性战奉献率,出格是谁皆期望1+1>2,可是谁去奉献出那多于2的部门,他们详细是几?怎样来定量的评价?那些实践成绩既是设想战办理职员该当详细天来答复,更是我们体系科教事情者该当来答复战研讨的成绩。(义务编纂 王志敏)

参考文献(略)

体系工程新开展——系统

做者简介:瞅基收,中国科教院数教取体系科教研讨院,研讨员,研讨标的目的为体系工程。

注:本文揭晓于《科技导报》2018 年第20 期,敬请存眷。

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