“國之重器”出版工程《複雜體系工程系列叢書》正式啓動_風聞

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一、背景情況

“國之重器”出版工程是工信部及中國工信出版傳媒集團發起，支持製造強國建設、網絡強國建設、國防現代化建設等領域所關注的重點、熱點，反映該領域最新的研究成果，具有重大理論意義和應用前景，由高水平專家撰寫以及《國之重器出版工程》工作委員會審定的單本及叢書的學術出版項目。

《複雜體系工程系列叢書》面向國防現代化建設領域，旨在從大量的工程實踐中探索體系及體系工程本質特徵與原理規律，建立行之有效的體系工程理論與方法，推動系統科學與複雜性科學向前發展。為了推動叢書編制進程，成立了叢書編寫委員會，經過委員會緊張策劃、論證和申請，該叢書成功入選了“國之重器”出版工程，並召開了叢書編制啓動會，標誌着“國之重器”出版工程《複雜體系工程系列叢書》正式啓動。

二、叢書內容

當今世界隨着經濟、科技、政治、軍事、文化和社會等的高速發展，這些領域所涉及的各類複雜系統比以往任何時候的規模更大，內涵更加豐富，邊界更加模糊，複雜程度更高，變化也更為劇烈，為了更好理解、描述、處理與運用當今人類面臨的複雜性，體系即“系統之系統(System of Systems)”和體系工程應運而生。體系是複雜系統發展的必然趨勢，具有同時期系統科學、數學以及自然科學等無法分解還原的複雜性、無法描述預測的不確定性等本質特徵，以及無法調控的跨時空演化和非線性湧現等行為特性。歷史證明，工程技術常常超前甚至引領科學發展。人類在不瞭解或不掌握武器裝備體系本質特徵、行為特性和外在屬性複雜關係條件下，在具有頻繁的調控→平衡→演化失衡→再調控→再平衡→……的武器裝備體系工程實踐中取得了巨大成功。這就要求將武器裝備體系工程實踐的問題思考、知識積累和經驗教訓等進行歸納總結，以形成對體系本質特徵、行為特性的科學認識，豐富完善體系工程理論模型與方法，推動系統科學、複雜性科學和工程技術等向前發展，為此撰寫編制《複雜體系工程系列叢書》，目前策劃中，該叢書分3部分，共8冊。第2部分為體系工程方法部分，在工程實踐的基礎上，首次提出了體系生命力理論與技術框架，並創造性地用V++模型進行了描述，形成了適合體系工程的設計理論方法，包含3冊。第1部分為體系及其工程原理部分，重點闡述體系及體系工程的本質特徵、行為特性和運行規律等相關原理，包含2冊。第3部分體系工程應用技術，側重於為體系工程過程中面臨的開放體系架構、可靠性和複雜高維目標優化等共性問題提供技術解決方案，包含3冊。其結構如圖1所示。

圖1複雜體系工程系列叢書結構

第一冊 《武器裝備體系原理與工程方法》

主要內容包括：對武器裝備體系獨特的本質特徵、原理規律進行探索，分析了武器裝備體系必須解決的基礎科學問題，探討武器裝備體系複雜性的根源和不確定性的表現形式，深入研究武器裝備體系的湧現性產生與形成機制，闡述了武器裝備體系結構靜態演化與波及效應分析方法、面向流程重構的武器裝備體系動態演化分析方法和可實施準則。在此基礎上，面向武器裝備體系工程實施過程的特點和要求，構建了武器裝備體系工程V＋＋模型、面向任務基於能力的武器裝備體系需求分析框架和武器裝備體系一體化設計方法；武器裝備體系目前面臨的體系評價、體系集成等難題，形成了兩種武器裝備體系貢獻率分析方法、武器裝備體系集成機制與集成效應評價方法等。另外，分別從大數據、人工智能的發展及其在武器裝備體系的應用層面上，分析闡述了武器裝備體系的新發展趨勢。

第二冊 《複雜工程系統設計理論與實踐》

主要內容包括：對現有複雜工程系統設計理論與方法進行深入分析和比較，並結合具有體系典型特徵的航空保障工程實踐特點，針對在互聯網、物聯網支持下跨領域跨平台的複雜工程系統的研製與應用越來越多，在工程實踐中探索複雜工程系統設計理論方法新思路，如模型驅動的複雜工程系統數字化設計方法、能力驅動的複雜工程系統仿真優化設計方法、知識驅動的複雜工程系統智能化設計方法、數據驅動的複雜工程系統生命力設計方法，最後結合相關設計理論方法在其它領域的應用實踐情況，細化體系工程V++過程模型，總結提出基於V++模型的映射升維設計理論方法，形成能夠指導複雜工程體系研製與應用的準則指南、過程步驟和過程方法等，推動系統工程向體系工程的創新發展。

**第三冊 《體系生命力：**系統科學與系統工程的融合發展》

主要內容包括：闡述體系生命力理論提出的背景，包括系統科學的發展，系統工程的發展，工程實踐的經驗提煉，最後提出體系生命力理論，闡述該理論的基本內容。系統科學與系統工程是分別獨自發展的，系統科學經歷了從“一般系統理論”階段，到“自組織理論階段”，再到“非線性複雜適應系統理論”階段，而隨着信息技術的發展，通過無機的材料和工程技術實現有機的生命特性。系統工程是對人造工程系統建造經驗的總結，最早由貝爾實驗室提出，並在大量的大型工程實踐中得到應用和昇華，形成了規範的過程標準，如INCOSE的系統工程手冊，NASA的系統工程手冊等。隨着工程系統越來越複雜，出現了體系的概念，越來越多無人平台加入到工程體系中，體系具有了較強的自主性和自組織性，此時體系的內部演化規律以及體系工程構建過程都將發生變化。本書基於上述趨勢，提出體系生命力理論以及與之相關的工程過程模型，闡述系統科學與系統工程從分割走向融合，形成體系生命力的歷程。

第四冊  《信息系統生命力理論與工程實踐》

主要內容包括：信息系統生命力理論是一種在傳統的健康管理技術基礎上增加系統的自恢復性設計的理論，通過監視系統狀態、分析監控參數的狀態、定位參數值超出設定範圍的系統單元、決策自恢復策略並執行該策略五個步驟來實現信息系統發生故障後的自動恢復。本書首先總結了當前工程界針對故障的處理方式的發展歷程，闡述了信息系統生命力理論提出的背景、基本概念和相關理論。然後介紹了信息系統生命力理論的主體內容，包括監視、分析、定位、決策和執行五個步驟的具體技術細節和工程過程。最後以某典型信息系統為例，介紹了生命力保障系統設計的具體案例和演示效果。

**第五冊  《演進：**體系工程與CPS的深度融合》

主要內容包括：隨着互聯網和工業互聯網的廣泛應用，跨域跨平台的複雜工程體系的應用越來越多。在產生極大效能的同時，複雜工程體系表現出越來越多的不確定性與複雜適應性，以及體系的自主演進與成長成為難題。傳統的以降維解析為主要手段的體系工程方法一方面破壞了應該有的複雜體系的自適應特徵，另一方面對於複雜體系的演化管理也沒有特別的應對之策。本書在分析了複雜工程體系的不確定性與複雜適應性，探索了複雜工程體系的演化機理的基礎上，提出了一種將信息物理融合系統（CPS）的構建與體系工程過程深度融合的新思路，通過構建物理體系映射的數字化虛擬體系，並充分考慮物理體系內部的不確定性與複雜適應性特徵，落實不確定性與複雜適應性對體系構建過程的影響，達到從降維解析到映射升維的目的，並通過數字化虛擬體系的映射與大數據分析能力來積累和提煉體系運行規律，實現與物理體系的深度融合，並賦予物理體系自重構、自恢復、自學習、自優化乃至自進化的能力，從而達到指引物理體系不斷向更優狀態演進的目標。本書通過收集與分析不同行業在開展大型工程體系構建過程中與信息物理融合系統深度融合的案例經驗，佐證了所提思路的合理性和有效性。

第六冊  《複雜系統開放式架構原理與實踐》

主要內容包括：分析了當前海軍在構建海上覆雜作戰體系時所面臨的採辦費用高、研製週期長、互操作性差等裝備建設難題，介紹了國外在運用系統工程理論處理類似問題的方法和經驗，闡述了模塊化開放式系統設計方法的原理、應用、評估以及典型案例。以國外海上作戰系統這一典型複雜系統為例，介紹了海上覆雜系統開放式體系架構的功能結構和技術架構以及相關的技術標準。

第七冊  《複雜系統通用質量特性分析與設計》

主要內容包括：目前國家大型工程、複雜軍事體系/系統的通用質量特性設計要求已經形成了規範的標準，相關的指標和計算公式也已經具備成熟的模型，如何在實際設計中達到規定的要求是工程技術人員面臨的難題。本書總結了當前工程實踐中複雜系統設計要達到高質量特性的實用經驗，包括可靠性設計技術、保障性設計技術、測試性設計技術、維修性設計技術、安全性設計技術、環境適應性設計技術等方面的具體技術細節和工程實現過程。

第八冊  《複雜高維多目標優化方法》

主要內容包括：國家大型工程、複雜軍事體系/系統等工程設計和實施都面臨諸多高維多目標優化問題，該書闡述了目前工程實踐中高維目標優化面臨的挑戰，從目標間的競爭關係、相似關係和約束關係等角度，論述了競爭目標關係的高維多目標優化算法、基於相似或冗餘目標約簡的超多目標優化算法、分層優化的約束關係高維多目標優化算法、局部目標完全滿足的多目標優化算法，為有效解決複雜體系/體系工程的高維多目標優化提供了技術支持。

三、各個分冊預計出版時間

第一分冊：《武器裝備體系原理與工程方法》，2019年12月出版。

第二分冊：《複雜工程系統設計理論與實踐》，預計2020年6月出版。

第三分冊：《體系生命力：系統科學與系統工程的融合發展》，預計2020年6月出版。

第四分冊：《信息系統生命力理論與工程實踐》，預計2020年10月出版。

第五分冊：《演進：體系工程與CPS的深度融合》，預計2019年12月出版。

第六分冊：《複雜系統開放式架構原理與實踐》，預計2020年9月出版。

第七分冊：《複雜系統通用質量特性分析與設計》，預計2020年12月出版。

第八分冊：《複雜高維多目標優化方法》，預計2020年10月出版。

四、後記

《複雜體系工程系列叢書》是編委會成員在複雜系統/體系工程10餘年來的研究成果，是將工程實踐中探索性的思考、知識系統性的歸納和經驗理論性的總結而形成。複雜體系工程在新時代背景下是一項開創性的工作，許多問題尚屬於前瞻性研究和學術爭鳴之中，仍然面臨很多理論上的爭議和實踐中的困惑，還有很多需要深究和探討的基礎性難題。本叢書是編委會在該領域中做的一些探索、研究和經驗進行凝練、歸納和整理，達到拋磚引玉的目的，引起更多的學者對複雜體系工程問題的關注、爭論和批評，從而推動該工作的發展。本叢書策劃申請以及各個分冊撰寫過程中，得到了各個方面的大力支持和熱情鼓勵，得到了許多專家和同仁的指導和幫助，同時借鑑了許多前人的書籍和論文等成果，在此表示誠摯的謝意。

體系工程研究涉及面十分廣闊，涉及的領域也很多，目前《複雜體系工程系列叢書》所策劃的8部分冊只是涉及了複雜系統/體系工程的部分領域方向。叢書編委會以積極開放的態度，誠摯期待從事複雜系統/體系工程的專家、學者攜作品、建議以及爭論等，加入到我們隊伍，共同將《複雜體系工程系列叢書》打造成體系工程領域的精品圖書。

《複雜體系工程系列叢書》編委會

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創新體系工程基礎理論和方法

推動系統工程理論再發展