系统概述

系统是资源池、面向任务的系统或专用系统的集合，这些系统的功能被集成以创建一个新的、更复杂的系统，该系统提供比单个组件系统的总和更多的功能和能力。表现。定义、抽象、建模和分析系统问题的方法通常称为系统工程。

目前，系统工程的应用已广泛延伸到人类生活的几乎各个层面。国防领域的早期系统工作奠定了系统工程的基础，包括知识基础、技术方法和实践经验。现在，系统工程的概念和原理适用于更多的政府、民用和商业领域，例如：

交通运输—— 空中交通管理、铁路网络、综合地面运输、货物运输、公路管理和空间系统。

能源—— 智能电网、智能住宅、综合生产/消费。

医疗保健—— 地区设施管理、紧急服务和个人健康管理。

自然资源管理—— 全球环境、区域水资源、森林和可再生资源。

灾难响应—— 灾难响应事件，包括森林火灾、洪水和恐怖袭击。

消费品—— 综合娱乐和家庭产品集成。

商业—— 银行与金融、媒体电影、广播电视。

系统定义

SoS 有40 多种定义。 Maier（1998）曾提出SoS的五个关键特征：（1）组件系统运行独立性； (2)组件系统管理独立性； (3) 地理分布； (4) 紧急行为； (5)进化发展过程。

SoS的上述五个关键特性被称为“梅尔特性”。 Maier 将运营独立性和管理独立性视为SoS 术语的两个主要区别特征。不具备这两个特征的系统，无论其复杂性或其组件的地理分布如何，都不能被视为SoS。

在《国防采办指南》中，SoS 被定义为将一组或一系列独立的有用系统集成到更大的系统中以提供独特功能的结果。集成后，各独立系统可以相互依存，是一个相互依存、互利共赢的综合系统。

系统和系统都符合普遍接受的系统定义，即系统是由组件组成的，组件是相互关联的，整体大于部分之和；虽然SoS 是一个系统，但并非所有系统都是SoS。

Jamshidi综合了多种SoS定义，形成了以下广受关注的SoS定义：SoS是有限数量的独立操作系统，它们连接在一起以在特定时间内实现某个更高的目标。收藏。

根据这个定义，需要指出的是，SoS的形成并不一定是一种永久性的现象，而是为了特定目标（如鲁棒性、成本、效率等）而形成的一组集成、连接的系统。

SoS在上述五个特征的基础上又增加了几个特征，包括学科交叉性、系统异构性和系统网络性。因此，SoS呈现出以下八个特点：（1）组件系统运行独立性； (2)组件系统管理独立性； (3) 地理分布； (4) 紧急行为； (5) 不断演变的开发过程； （六）跨学科研究； (7) 组件系统异质性； (8)组件系统网络。

INCOSESE HandbookK（第4版）进一步阐述了SoS。

SoS 是一个SoI（利益系统）。 SoS 的要素是可以独立管理和/或操作的系统。这些可互操作和/或集成的系统通常产生单个系统无法独立实现的结果。由于SoS 本身就是一个系统，因此系统工程师可以选择将其视为系统还是SoS，具体取决于哪种观点更适合特定问题。我们可以这样理解这句话。例如，如果我们要定义一个作战系统对象，如果我们重点描述战场上各种作战系统和要素之间的指挥、控制和信息交互，系统工程师可以将其定义为一个系统。当重点定义和描述作战系统的各种功能和指标时，战场上的每个作战系统和要素作为作战系统对象的利益相关者，系统工程师可以将其定义为一个系统。

SoS适用于系统元素本身就是一个系统并且是一个更大的目标系统的系统。因此，系统工程方法也适合SoS的研究。 2008年8月，DoD发布了系统工程指南V1.0。 《系统系统工程指南》的发布是应用系统工程流程应对当今世界网络化系统和系统带来的变化的重要一步。 2012年，国际系统工程委员会（INCOSE）成立了SoS工作组（SoSWG）。 SoS工作组的目的是促进和推广系统工程在不同类型SoS中的应用，并在系统工程社区内扩展和推广SoS知识和价值。在工程领域，也有应用系统工程方法来研究系统工程的公司。如图1所示，美国军工公司诺斯罗普·格鲁曼公司的John Clark（INCOSE CSEP）曾在2013年INCOSE研讨会上提到过这一点。系统工程的双V模型被应用于SoS。

虽然SoS是一个更大的系统，可以采用系统工程的方法来研究SoS，但SoS的特点往往会带来典型的、大规模的跨学科问题，涉及多个、混合和分布式系统，面临多种问题，因此，SoS引起的管理问题往往大大降低了SoS本身的价值。

系统分类

在当今的互联世界中，SoS 情况非常常见。在这些情况下，SoS 被视为一个系统，SoS 被描述为以下4 种类型。

定向SoS

系统的创建和管理是为了实现特定的目的，并且组件系统的集合属于该系统。这些组件系统保留了独立运行的能力，但它们的正常运行模式受中央管理目的的约束。例如，一些未来的战争系统有一个明确的共同目标，从一开始就推动每个组件系统的发展。这些系统的集合就形成了一个定向系统，比如“辽宁”战斗群。当时带动了某型舰载战斗机（如歼15）、第四代战斗机以及配套导弹等的发展，这些都是定向系统。

公共系统（公认的SoS）

系统有明确的目标、指定的管理者、系统资源；然而，这些组成系统保持其独立的所有权、目标、资金、开发和维护途径。系统集的改变是基于系统与系统之间的互操作协议。由于公共系统的各个组成系统保持独立的目标、管理方法、资源和开发流程，因此它们实际上主要以协作的方式运行。公共系统的集中管理无法控制公共系统各组成系统的正常运行方式，这是其区别于定向系统的特征之一。

由于公共系统没有权力控制其组成系统，因此它们通常以适应组成系统发展的方式来实现系统目标。组件系统往往比系统具有更长的运行周期和更充足的资源。因此，公共系统通常利用各种现有系统来构建新系统。最典型的“军种管建设，军区管运营”就是基于这个思路。每场战斗都是基于现有多军种作战体系的公共体系。同样，目前很多企业推行的“IPD（集成产品开发）”就是研发领域典型的公共制度。

协作系统（协作SoS）

组件系统的集合通过或多或少的交互自愿达到商定的中心目的。中央参与者集体决定如何提供或拒绝服务，形成一些执行和维护的标准。系统的使用者和所有者充分了解彼此之间的依赖关系后，形成一个协作系统，以实现共同利益。事实上，此类协作系统的数量正在增加。各种兴趣社区（COI）是协作系统的典型例子。团体的参与者共同制定实现共同利益的方法。参与者在共同合规的框架下共同工作。目前大量的各类联盟（如行业技术软件联盟、智能军工联盟等）都是协作体系。

虚拟SoS

该系统缺乏中央管理组织和一致的SoS 中心目标。满足需求的行为大量涌现，但这个系统必须依靠一种无形的机制来维持。随着网络的出现和战场信息共享数据链系统的不断发展，大多数系统都是虚拟系统的一部分。

这种分类是基于组件的独立程度，它为基于系统目标的来源和系统及其组件系统的利益相关者之间的关系来理解系统提供了一个框架。在大多数实际情况中，系统通常是多种系统类型的组合。定向系统和公共系统拥有公共权威机构和系统级资源。然而，由于公共系统包括多个具有独立维护、管理、资源和独立开发流程的系统，这些系统在很大程度上是协作系统。

系统与系统的区别

架构是一个资源池、面向任务的系统的集合或专门系统的集合，这些系统的功能被集成以创建一个新的、更复杂的系统，该系统提供比其简单组件系统总和更多的功能和性能。系统与独立或有组织的系统之间存在一些差异（表1）。但这些差异并不像表1 中描述的那样黑白分明。在每种情况下，都有不同的实践、系统的复杂性以及系统开发环境的变化。 —— SoS 的某些特征也可能适用于某些情况下的系统。

表1 系统与系统的区别（均适用于系统工程（SEBOK）

实践中如何界定制度和体系

在一些复杂的系统中，系统元素本身可能就是一个系统，很容易与SoS混淆。 Mayr提到了五个特点：组件系统的运行独立性；组件系统管理的独立性；地理分布；突发行为；和进化发展过程。其中最关键的是两个独立性。如何判断一个系统的独立性，成为实践中定义系统和系统的关键。

然而，独立经营和独立管理这两个特征往往由于人们视角的不同而不易明确界定。为了准确地描述系统的独立性，最好从系统的定义来分析。

INCOSE 定义：为实现一个或多个特定目的而组织的相互作用元素的组合。

为实现既定目标而集成的一组元素、子系统或组件，包括产品（硬件、软件和紧固件）、流程、人员、信息、技术、设施、服务和其他支持元素。

INCOSE给出的上述系统定义为我们判断系统的独立性提供了启发。 ——是否有独立的系统目的/目标。有了这个认识基础，就可以明确给出以下系统和系统的定义标准： SoI SoI的各个组成系统： 1）是否具有独立的系统目的/目标； 2）具有独立系统目的/目标的组件系统是否能够独立运行和管理，而无需SoI中其他组件系统的帮助。

以手机系统为例来说明系统和系统的定义。中国移动的通信网络和大量的手机终端共同构成了中国移动的通信系统。这是一个系统，而不是SoS。本系统中的系统要素——手机终端和移动通信网络——都是一个系统，但是手机终端和移动通信网络不是独立的系统，因为无论是手机终端还是移动网络，其系统目的/目标很常见。 ——语音通信，手机终端在不离开移动网络的情况下无法独立运行以实现系统目标。因此，中国移动通信系统只能是一个系统，而不是一个SoS。手机终端和移动通信网络是该系统的系统元件，移动SIM卡和手机卡槽是这两个系统元件之间的接口。

同样，中国联通的通信系统和中国移动的通信系统一样，也是一个复杂的系统。然而，当中国移动的通信系统和中国联通的通信系统为了实现手机终端跨网络通信的更高目标而相互开放数据和通信接口时，这就构成了协同的SoS。

也许有人会说，有些手机通过插不同的卡就可以进入不同的网络进行语音通信。现在双网双卡的手机就更多了。但这仍然没有改变每个单一网络（卡）和手机形成一个系统的结果，其中手机仅以COTS（商业货架产品）的形式出现。

它们也是移动电话终端。在WiFi环境下，利用微信的语音通讯功能，实现手机终端之间的语音通讯。在这种情况下，移动终端、WiFi和微信平台形成了一个虚拟的SoS。因为这个虚拟SoS中的每个组件系统都有自己独立的系统目标，并且可以独立于其他组件系统运行和管理。

制度和制度这两个界定标准必须同时建立，才能形成完整的判断标准。因为“定向系统”是在共同目标的驱动下发展起来的，但“定向系统”中的组成系统却可以独立于“定向系统”中的其他组成系统运行。比如前面提到的“辽宁”和“歼15”就可以相互独立运行。

虽然飞机是一个高度复杂的系统，但其系统部件，如发动机、航电系统等，都是非常复杂的系统。然而，飞机只能是一个系统，而不是一个SoS。因为无论是发动机还是航电系统，它们都没有独立的系统目标。他们的系统目标只是飞机系统目标的一个完全包含的子集。相同的电子设备、飞行器和干扰吊舱构成了SoS，它们是两个具有独立系统目标、可以独立运行和管理的系统。飞机和导弹（加上其他系统，比如导航卫星等）也组成一个系统。但如果在同一个挂架上，不是挂导弹而是挂副油箱来增加飞机的航程，那么副油箱和飞机就不一样了。它构成了一个系统，而且是飞机系统的一个组成部分。

对于飞机和导弹构成体系的问题，有人提出了不同的看法。他们认为他们不符合SoS的五个关键特征，不构成一个系统。他们从八个方面进行分析：1）部件系统的运行独立性不满足飞机的要求。可以独立作战，导弹必须依靠舰载机才能工作。 2）不满足部件系统管理独立性，导弹必须按照飞机的指挥要求工作。 3）地域分布不匹配，两者是一体的。 4）紧急行为不一致。战斗是装备的整体功能，没有独立的功能。 5）不断演化的发展过程基本一致。 6）跨学科研究（基本上是一门学科）。 7) 组件系统基本上是异构的。 8) 组件系统网络合规性。

为了弄清楚这个问题，我们进行了详细的分析。首先，飞机发现前方目标，向后方导弹单元的坐标发射导弹，完成攻击。我想没有人会反对它们是系统。那么，导弹挂载在飞机上时是一种什么样的情况呢？它们是否满足前面提到的系统的基本特征？

首先，导弹的操作绝不是挂在飞机上满天飞。这就像舰载机的运行不是由航空母舰搭载并在海上航行一样。导弹的操作是从离开载具、点火、姿态调整、自主飞行、寻的、攻击的过程不依赖于舰载机，而是独立完成。其次，导弹和飞机具有独立采购（独立经费）、独立生命周期、独立系统工程管理计划。飞机的指挥控制系统只向导弹输入相关信息和指令，但并不对导弹进行管理。第三，飞机和导弹的地理分布也是独立的。虽然两者处于同一作战空域，但导弹在运行时的地理位置完全与飞机的位置无关。当然，地理分布特征并不是那么绝对，尤其是随着设备网络化的进步，地理分布特征的特征要素日益弱化。上述双卡双待手机反而形成了一个体系，独立运营、独立管理是核心。第四，说到突发性，实时攻击（考虑时间和范围）是该系统的突发性功能。第五，持续演化是指系统中的各个组成系统不断独立演化，所以我们看到旧飞机配备新炸弹、新飞机配备旧炸弹等情况，它们都是独立演化的。

这里的主要问题是人们对系统的运作存在误解。另外，对系统的管理并不意味着向系统给出什么样的输入/指令。这是系统各组成部分之间的正常关系。交互作用下，系统的管理主要取决于其经费、生命周期、系统工程管理计划等因素。

此外，在定义系统时，必须将系统放在系统（SoS）的上下文中考虑，并且与系统交互的其他系统必须被视为利益相关者。

综上所述

用户评论

清原

哇，这篇关于系统与工程实践的文章写得真不错，我这种刚入门的小白都能看懂。特别是对系统架构的解析，让我受益匪浅。

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妄灸

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铁树不曾开花

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青袂婉约

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一个人的荒凉

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眼角有泪°

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她最好i

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浅笑√倾城

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执笔画眉

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歆久

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