“国之重器”出版工程《复杂体系工程系列丛书》正式启动_风闻

​

一、背景情况

“国之重器”出版工程是工信部及中国工信出版传媒集团发起，支持制造强国建设、网络强国建设、国防现代化建设等领域所关注的重点、热点，反映该领域最新的研究成果，具有重大理论意义和应用前景，由高水平专家撰写以及《国之重器出版工程》工作委员会审定的单本及丛书的学术出版项目。

《复杂体系工程系列丛书》面向国防现代化建设领域，旨在从大量的工程实践中探索体系及体系工程本质特征与原理规律，建立行之有效的体系工程理论与方法，推动系统科学与复杂性科学向前发展。为了推动丛书编制进程，成立了丛书编写委员会，经过委员会紧张策划、论证和申请，该丛书成功入选了“国之重器”出版工程，并召开了丛书编制启动会，标志着“国之重器”出版工程《复杂体系工程系列丛书》正式启动。

二、丛书内容

当今世界随着经济、科技、政治、军事、文化和社会等的高速发展，这些领域所涉及的各类复杂系统比以往任何时候的规模更大，内涵更加丰富，边界更加模糊，复杂程度更高，变化也更为剧烈，为了更好理解、描述、处理与运用当今人类面临的复杂性，体系即“系统之系统(System of Systems)”和体系工程应运而生。体系是复杂系统发展的必然趋势，具有同时期系统科学、数学以及自然科学等无法分解还原的复杂性、无法描述预测的不确定性等本质特征，以及无法调控的跨时空演化和非线性涌现等行为特性。历史证明，工程技术常常超前甚至引领科学发展。人类在不了解或不掌握武器装备体系本质特征、行为特性和外在属性复杂关系条件下，在具有频繁的调控→平衡→演化失衡→再调控→再平衡→……的武器装备体系工程实践中取得了巨大成功。这就要求将武器装备体系工程实践的问题思考、知识积累和经验教训等进行归纳总结，以形成对体系本质特征、行为特性的科学认识，丰富完善体系工程理论模型与方法，推动系统科学、复杂性科学和工程技术等向前发展，为此撰写编制《复杂体系工程系列丛书》，目前策划中，该丛书分3部分，共8册。第2部分为体系工程方法部分，在工程实践的基础上，首次提出了体系生命力理论与技术框架，并创造性地用V++模型进行了描述，形成了适合体系工程的设计理论方法，包含3册。第1部分为体系及其工程原理部分，重点阐述体系及体系工程的本质特征、行为特性和运行规律等相关原理，包含2册。第3部分体系工程应用技术，侧重于为体系工程过程中面临的开放体系架构、可靠性和复杂高维目标优化等共性问题提供技术解决方案，包含3册。其结构如图1所示。

图1复杂体系工程系列丛书结构

第一册 《武器装备体系原理与工程方法》

主要内容包括：对武器装备体系独特的本质特征、原理规律进行探索，分析了武器装备体系必须解决的基础科学问题，探讨武器装备体系复杂性的根源和不确定性的表现形式，深入研究武器装备体系的涌现性产生与形成机制，阐述了武器装备体系结构静态演化与波及效应分析方法、面向流程重构的武器装备体系动态演化分析方法和可实施准则。在此基础上，面向武器装备体系工程实施过程的特点和要求，构建了武器装备体系工程V＋＋模型、面向任务基于能力的武器装备体系需求分析框架和武器装备体系一体化设计方法；武器装备体系目前面临的体系评价、体系集成等难题，形成了两种武器装备体系贡献率分析方法、武器装备体系集成机制与集成效应评价方法等。另外，分别从大数据、人工智能的发展及其在武器装备体系的应用层面上，分析阐述了武器装备体系的新发展趋势。

第二册 《复杂工程系统设计理论与实践》

主要内容包括：对现有复杂工程系统设计理论与方法进行深入分析和比较，并结合具有体系典型特征的航空保障工程实践特点，针对在互联网、物联网支持下跨领域跨平台的复杂工程系统的研制与应用越来越多，在工程实践中探索复杂工程系统设计理论方法新思路，如模型驱动的复杂工程系统数字化设计方法、能力驱动的复杂工程系统仿真优化设计方法、知识驱动的复杂工程系统智能化设计方法、数据驱动的复杂工程系统生命力设计方法，最后结合相关设计理论方法在其它领域的应用实践情况，细化体系工程V++过程模型，总结提出基于V++模型的映射升维设计理论方法，形成能够指导复杂工程体系研制与应用的准则指南、过程步骤和过程方法等，推动系统工程向体系工程的创新发展。

**第三册 《体系生命力：**系统科学与系统工程的融合发展》

主要内容包括：阐述体系生命力理论提出的背景，包括系统科学的发展，系统工程的发展，工程实践的经验提炼，最后提出体系生命力理论，阐述该理论的基本内容。系统科学与系统工程是分别独自发展的，系统科学经历了从“一般系统理论”阶段，到“自组织理论阶段”，再到“非线性复杂适应系统理论”阶段，而随着信息技术的发展，通过无机的材料和工程技术实现有机的生命特性。系统工程是对人造工程系统建造经验的总结，最早由贝尔实验室提出，并在大量的大型工程实践中得到应用和升华，形成了规范的过程标准，如INCOSE的系统工程手册，NASA的系统工程手册等。随着工程系统越来越复杂，出现了体系的概念，越来越多无人平台加入到工程体系中，体系具有了较强的自主性和自组织性，此时体系的内部演化规律以及体系工程构建过程都将发生变化。本书基于上述趋势，提出体系生命力理论以及与之相关的工程过程模型，阐述系统科学与系统工程从分割走向融合，形成体系生命力的历程。

第四册  《信息系统生命力理论与工程实践》

主要内容包括：信息系统生命力理论是一种在传统的健康管理技术基础上增加系统的自恢复性设计的理论，通过监视系统状态、分析监控参数的状态、定位参数值超出设定范围的系统单元、决策自恢复策略并执行该策略五个步骤来实现信息系统发生故障后的自动恢复。本书首先总结了当前工程界针对故障的处理方式的发展历程，阐述了信息系统生命力理论提出的背景、基本概念和相关理论。然后介绍了信息系统生命力理论的主体内容，包括监视、分析、定位、决策和执行五个步骤的具体技术细节和工程过程。最后以某典型信息系统为例，介绍了生命力保障系统设计的具体案例和演示效果。

**第五册  《演进：**体系工程与CPS的深度融合》

主要内容包括：随着互联网和工业互联网的广泛应用，跨域跨平台的复杂工程体系的应用越来越多。在产生极大效能的同时，复杂工程体系表现出越来越多的不确定性与复杂适应性，以及体系的自主演进与成长成为难题。传统的以降维解析为主要手段的体系工程方法一方面破坏了应该有的复杂体系的自适应特征，另一方面对于复杂体系的演化管理也没有特别的应对之策。本书在分析了复杂工程体系的不确定性与复杂适应性，探索了复杂工程体系的演化机理的基础上，提出了一种将信息物理融合系统（CPS）的构建与体系工程过程深度融合的新思路，通过构建物理体系映射的数字化虚拟体系，并充分考虑物理体系内部的不确定性与复杂适应性特征，落实不确定性与复杂适应性对体系构建过程的影响，达到从降维解析到映射升维的目的，并通过数字化虚拟体系的映射与大数据分析能力来积累和提炼体系运行规律，实现与物理体系的深度融合，并赋予物理体系自重构、自恢复、自学习、自优化乃至自进化的能力，从而达到指引物理体系不断向更优状态演进的目标。本书通过收集与分析不同行业在开展大型工程体系构建过程中与信息物理融合系统深度融合的案例经验，佐证了所提思路的合理性和有效性。

第六册  《复杂系统开放式架构原理与实践》

主要内容包括：分析了当前海军在构建海上复杂作战体系时所面临的采办费用高、研制周期长、互操作性差等装备建设难题，介绍了国外在运用系统工程理论处理类似问题的方法和经验，阐述了模块化开放式系统设计方法的原理、应用、评估以及典型案例。以国外海上作战系统这一典型复杂系统为例，介绍了海上复杂系统开放式体系架构的功能结构和技术架构以及相关的技术标准。

第七册  《复杂系统通用质量特性分析与设计》

主要内容包括：目前国家大型工程、复杂军事体系/系统的通用质量特性设计要求已经形成了规范的标准，相关的指标和计算公式也已经具备成熟的模型，如何在实际设计中达到规定的要求是工程技术人员面临的难题。本书总结了当前工程实践中复杂系统设计要达到高质量特性的实用经验，包括可靠性设计技术、保障性设计技术、测试性设计技术、维修性设计技术、安全性设计技术、环境适应性设计技术等方面的具体技术细节和工程实现过程。

第八册  《复杂高维多目标优化方法》

主要内容包括：国家大型工程、复杂军事体系/系统等工程设计和实施都面临诸多高维多目标优化问题，该书阐述了目前工程实践中高维目标优化面临的挑战，从目标间的竞争关系、相似关系和约束关系等角度，论述了竞争目标关系的高维多目标优化算法、基于相似或冗余目标约简的超多目标优化算法、分层优化的约束关系高维多目标优化算法、局部目标完全满足的多目标优化算法，为有效解决复杂体系/体系工程的高维多目标优化提供了技术支持。

三、各个分册预计出版时间

第一分册：《武器装备体系原理与工程方法》，2019年12月出版。

第二分册：《复杂工程系统设计理论与实践》，预计2020年6月出版。

第三分册：《体系生命力：系统科学与系统工程的融合发展》，预计2020年6月出版。

第四分册：《信息系统生命力理论与工程实践》，预计2020年10月出版。

第五分册：《演进：体系工程与CPS的深度融合》，预计2019年12月出版。

第六分册：《复杂系统开放式架构原理与实践》，预计2020年9月出版。

第七分册：《复杂系统通用质量特性分析与设计》，预计2020年12月出版。

第八分册：《复杂高维多目标优化方法》，预计2020年10月出版。

四、后记

《复杂体系工程系列丛书》是编委会成员在复杂系统/体系工程10余年来的研究成果，是将工程实践中探索性的思考、知识系统性的归纳和经验理论性的总结而形成。复杂体系工程在新时代背景下是一项开创性的工作，许多问题尚属于前瞻性研究和学术争鸣之中，仍然面临很多理论上的争议和实践中的困惑，还有很多需要深究和探讨的基础性难题。本丛书是编委会在该领域中做的一些探索、研究和经验进行凝练、归纳和整理，达到抛砖引玉的目的，引起更多的学者对复杂体系工程问题的关注、争论和批评，从而推动该工作的发展。本丛书策划申请以及各个分册撰写过程中，得到了各个方面的大力支持和热情鼓励，得到了许多专家和同仁的指导和帮助，同时借鉴了许多前人的书籍和论文等成果，在此表示诚挚的谢意。

体系工程研究涉及面十分广阔，涉及的领域也很多，目前《复杂体系工程系列丛书》所策划的8部分册只是涉及了复杂系统/体系工程的部分领域方向。丛书编委会以积极开放的态度，诚挚期待从事复杂系统/体系工程的专家、学者携作品、建议以及争论等，加入到我们队伍，共同将《复杂体系工程系列丛书》打造成体系工程领域的精品图书。

《复杂体系工程系列丛书》编委会

※ ※ ※

创新体系工程基础理论和方法

推动系统工程理论再发展