第二卷 係統的特征
序
係統的特征係統的特征可歸納為以下幾點:(1)整體性。如上所述，係統是由相互依賴的若幹部分組成，各部分之間存在著有機的聯係，構成一個綜合的整體，以實現一定的功能。這表現為係統具有集合性，即構成係統的各個部分可以具有不同的功能，但要實現係統的整體功能。因此，係統不是各部分的簡單組合，而要有統一性和整體性，要充分注意各組成部分或各層次的協調和連接，提高係統的有序性和整體的運行效果。(2)相關性。係統中相互關聯的部分或部件形成"部件集"，"集"中各部分的特性和行為相互製約和相互影響，這種相關性確定了係統的性質和形態。(3)目的性和功能。大多數係統的活動或行為可以完成一定的功能，但不一定所有係統都有目的，例如太陽係或某些生物係統。人造係統或複合係統都是根據係統的目的來設定其功能的，這類係統也是係統工程研究的主要對象。例如，經營管理係統要按最佳經濟效益來優化配置各種資源;軍事係統為保全自己，消滅敵人，就要利用運籌學和現代科學技術組織作戰，研製武器，(4)環境適應性。一個係統和包圍該係統的環境之間通常都有物質、能量和信息的交換，外界環境的變化會引起係統特性的改變，相應地引起係統內各部分相互關係和功能的變化。為了保特和恢複係統原有特性，係統必須具有對環境的適應能力，例如反饋係統、自適應係統和自學習係統等。(5)動態性。物質和運動是密不可分的，各種物質的特性、形態、結構、功能及其規律性，都是通過運動表現出來的，要認識物質首先要研究物質的運動，係統的動態性使其具有生命周期。開放係統與外界環境有物質、能量和信息的交換，係統內部結構也可以隨時間變化。一般來講，係統的發展是一個有方向性的動態過程。(6)有序性。由於係統的結構、功能和層次的動態演變有某種方向性，因而使係統具有有序性的特點。一般係統論的一個重要成果是把生物和生命現象的有序性和目的性同係統的結構穩定性聯係起來，也就是說，有序能使係統趨於穩定，有目的才能使係統走向期望的穩定係統結構。
第一章 係統的分類
1.自然係統和人造係統原始的係統都是自然係統，如天體、海洋、生態係統等。人造係統都是存在於自然係統之中的，如人造衛星、海運船隻、機械設備等。人造係統和自然係統之間存在著界麵，兩者互相影響和滲透。近年來，人造係統對自然係統的不良影響已成為人們關注的重要問題，如核軍備、化學武器、環境汙染等。自然係統是一個高階複雜的均衡係統，如季節周而複始地變化形成的氣象係統、食物鏈係統、水循環係統等。自然係統中的有機物、植物與自然環境保特了一個平衡態。在自然界中，物質流的循環和演變是最重要的，自然環境係統沒有盡頭，沒有廢止，隻有循環往複，並從一個層次發展到另一個層次。原始人類對自然係統的影響不大，但近幾百年來，科技發展很快，它既造福於人類，又帶來危害，甚至災難，引起了人們極大的關注。例如，埃及阿斯旺水壩是一個典型的人造係統，水壩解決了埃及尼羅河洪水泛濫問題，但也帶來一些不良影響，如東部的食物鏈受到破壞，漁業減產;尼羅河流域土質鹽堿化加快，發生周期性幹旱，影響了農業;由於河水汙染使附近居民的健康受到影響等。但如能運用係統工程方法來全麵考慮，統籌安排，有可能得到一個既解決洪水問題又盡量減少損失的更好方案。係統工程所研究的對象，大多是既包含人造係統又包含自然係統的複合係統。從係統的觀點講，對係統的分析應自上而下地而不是自下而上地進行。例如，研究係統與所處環境，環境是最上一級，先注意係統對環境的影響，然後再進行係統本身的研究，係統的最下級是組成係統的各個部分或要素。自然係統常常是複合係統的最上一級。
2.實體係統和抽象(概念)係統所謂實體係統，是指以物理狀態的存在作為組成要素的係統，這些實體占有一定空間，如自然界的礦物、生物，生產部門的機械設備、原始材料等。與實體係統相對應的是抽象概念係統，它是由概念、原理、假說、方法、計劃、製度、程序等非物質實體構成的係統，如管理係統、法製、教育、文化係統等。近年來，逐漸將概念係統稱之為軟科學係統，並日益受到重視。以上兩類係統在實際中常結合在一起，以實現一定功能。實體係統是概念係統的基礎，而概念係統又往往對實體係統提供指導和服務。例如，為實現某項工程實體，需提供計劃，設計方案和目標分解，對複雜係統還要用數學模型或其他模型進行仿真，以便抽象出係統的主要因素，並進行多個方案分析，最終付諸實施。在這一過程中，計劃、設計、仿真和方案分析等都屬於概念係統。
3.靜態係統和動態係統係統的靜和動都是相對的。從某種意義上講，可以認為在宏觀上沒有活動部分的結構係統或相對靜止的結構係統為靜態係統，例如大橋、公路、房屋等。而動態係統指的是既有靜態實體又有活動部分的係統，例如學校就是一個動態係統，它不僅有建築物，還有教師和學生。在中世紀以前，人們曾認為宇宙現象是永恒不變的，習慣將事物看成是恒定的，靜止的，這種看法在哲學上是唯心的或機械唯物論的。隨著科學的發展和人類的進步，才逐斷認識到世界不是恒定事物的集合體，而是動態過程的集合體，運動是永恒的。宇宙是一個動態係統，靜態是相對的。
4.開放係統和封閉係統封閉係統是一個與外界無明顯聯係的係統，環境僅僅為係統提供了一個邊界，不管外部環境有什麼變化，封閉係統仍表現為其內部穩定的均衡特性。封閉係統的一個實例就是密閉罐中的化學反應，在一定初始條件下，不同反應物在罐中經化學反應達到一個平衡態。開放係統是指在係統邊界上與環境有信息、物質和能量交互作用的係統。例如商業係統、生產係統或生態係統，這些都是開放係統。在環境發生變化時，開放係統通過係統中要素與環境的交互作用以及係統本身的調節作用，使係統達到某一穩定狀態。因此，開放係統常是自調整或自適應的係統。
第二章 係統工程的生命--開放與交流
係統科學告訴我們，一個係統要獲得生存與發展，也同樣必須適應係統外界環境的變化，這是因為係統和它的環境之間，通常有物質、能量和信息的交換。環境特點和性質的變化，往往會引起係統性質和功能的變化。因此，一般來說，係統要有一種特殊的功能，來適應環境的變化，保持和恢複原有係統功能。這就是係統對環境的適應性。
例如，一個企業要想獲得成功，創造好的經濟效益並不斷發展，就必須時常注意企業外部環境（市場、原材料、資金等）的變化，倘若企業不能適應這些變化，不是產品沒有銷路，就是原材料供應沒有保障，企業的生存將難以為繼，遲早會倒閉、破產。企業隻有盡力去適應瞬息萬變的外部環境，並據此不斷調整企業的產品結構與組織結構，製定正確的企業發展戰略，才能立於不敗之地，從而得到發展、壯大。
依前所說，係統必須與其環境適應，而要適應係統環境的變化，係統就必須是"開放的"，因為隻有開放係統才能與外部環境進行物質、能量、信息的交換，進而實現與環境相互適應的目的。由此可見，開放是係統賴以生存和發展的必要條件，一個封閉係統自發運動發展的結果隻有"死亡"。
人體就是一個典型的開放係統。人每時每刻都必須進行吸收，天天必須喝水、吃飯，這是人與環境在進行物質與能量的交換，人一旦停止吸收，生命就宣告終結；人要飲水、攝入食物才能進行生命體的新陳代謝，保持旺盛的生命力；同樣，人與環境間的信息交流是必不可少的。學習、讀書、交談是人增進知識、擴充視野並不斷完善、不斷發展的必要過程；一個不與外界進行信息交流（不讀書，不看電視，不聽廣播等等）的人無異於空有人的軀殼。人主要是通過眼睛、耳朵、嘴以及皮膚等感知器官來實現這一交流的，一個又聾又瞎又啞又癱而無法與外界進行信息交換的人，是無法感知、認識大千世界的。可見"人"必須"開放"才能發展。
人類社會是以高級生命體--人作為單元組成的複雜生命係統。對於社會係統來說，係統環境（指自然環境與社會環境的總和）如果都完全封閉起來的話，人無論是作為生物學的個體還是作為社會群體之一員，均將無法生存而逐漸消亡，這就是說，開放也同樣是社會係統得以發展的必要條件。
從城市與鄉村這兩個社會係統來看，城市由於開放程度較高，交通發達，通訊便利，與外界存在著大量的物質、能量、信息的交換，如農副產品、煤炭、電力、石油等源源不斷地送到城市，城市通過輸入原材料，輸出加工產品以發展經濟，從而使城市得到較快的發展；至於偏遠鄉村，開放程度較低，交通不便，信息不暢，大多仍處在自己生產、自己消費的自給自足的小農經濟階段，盡管男耕女織，田園風光富有詩情畫意，但千百年來人們的生活水平就是無法大幅度提高。據此分析農村經濟發展的主要途徑之一是要大力加速改革開放，加強偏遠鄉村與城市之間的物質、能量、信息的交流。在城市與城市之間，鄉村與鄉村之間，也會發現，開放程度越高，經濟就越發達，人們的生活水平也就越高。總結起來，對於任何一個係統，不管是生命係統、社會係統，還是自然係統、人造係統，都是開放搞活，封閉搞死！物質、能量、信息的交流是維持一切係統生存發展的必要條件；一旦切斷了這種交流，生命機體的新陳代謝、吐故納新活動就無法維持，必然導致生命的終止。
第三章 係統工程的研究對象
過去，一個泥瓦匠要建造一所住房，在弄到各種簡單的建築材料後，首先一個人進行構思（如設想房子的式樣），然後按照自己的想法來建造這所房子，在建造之中可以隨著不斷出現的情況來修改自己原來的構思，直到房子建好滿意為止。在整個勞動過程中，他既構想這所房屋的總體結構，又從每一個局部來實現房屋的建造；他既是管理者又是勞動者，兩者是合為一體的。後來生產進一步發展了，房屋越建越大，參加的人越來越多，於是出現了分工。猶如一個單獨的小提琴手可以自己指揮自己演出，而一個樂隊就必須有樂隊指揮。因此，在一切規模較大的工程中，必須有一個"總工程師"，由這個總工程師負責從整體、全局的角度來指揮、協調其他人的個人活動。這就好比樂隊指揮必須指揮樂隊成員統一"步調"，才能奏出和諧優美的音樂。
隨著科學技術的不斷發展，出現了更多龐大複雜的係統，例如聯合生產企業、現代化農場、縱橫交錯的鐵路網、通訊網以及大型的水利工程等，它們具有更加複雜的綜合性的功能和目標，單純從一門科學技術著眼已不能解決問題，需要從結構組成、技術性能、經濟效益、社會效果、生態影響等多方麵來加以綜合考慮。從另一方麵來看，由於工程裝置複雜程度的不斷提高，涉及的人員與因素也更多。像美國研製原子彈的"曼哈頓"計劃，參加人數有15000多人，曆時約6年，而參加"阿波羅載人登月計劃"的各類工程技術人員達42萬多人，曆時約10年。直接和間接參加我國第一顆通信衛星研製和發射的有20個省市、30多個部委、1000多個單位、20多萬人，曆時將近10年。顯然，要指揮規模如此巨大的社會勞動，涉及如此廣泛複雜的科學技術知識，單靠一個"總工程師"或"總設計師"的能力與知識是遠遠不夠的。因此，如何在最短的時間裏，以最少人力、物力和資金，最有效地利用科學技術的最新成就，來完成一項大型的科研、建設任務，這就是"係統工程"所要解決的問題。