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系统工程与管理变革:从牛顿到默顿的升华 精选

已有 13892 次阅读 2013-10-23 23:11 |个人分类:科研记事|系统分类:观点评述|关键词:系统工程| 系统工程

系统工程与管理变革:从牛顿到默顿的升华

 

王飞跃

 

藉国际系统工程协会(INCOSE)《系统工程手册》中文版即将出版之机,《管理学家》邀我主编一期系统工程与管理科学的专题讨论,为此还组织了一次与手册的译者,也是专著《新科学管理》的作者、中航工业集团张新国博士以及其他几位具有系统工程和管理丰富经验的专家学者与工程人员的座谈。我由衷祝贺中航工业在系统工程理论探索和新科学管理实践中所取得的成就,十分高兴有此机会向他们学习,更为新国博士所率领的团队长期以来扎实地研究并实践工程管理和系统工程的精神与干劲所折服。

 

本人有幸在INCOSE创立之初就成为其会员,并参与早期手册的一些组织活动,还曾组织INCOSE中国分会,试图推动过手册的中文版工作;我工作了二十余年的亚利桑那大学系统与工业工程系的一些同事好友也参与了本手册的规划、评论、审阅和修订工作。今天,看到此手册中文版的完成,有一种特别亲切的感觉。然而,近来信息技术突飞猛进般的发展,让我对系统工程和管理科学的现状有几分担心。借此时机,我愿就系统工程未来的发展和应用,特别是相应的管理变革,谈一下自己的一些粗浅看法,抛砖引玉,希望将来能有更多的专家学者和一线工作者参加相关的讨论。

 

一、       系统工程的本质

要从本源上理清系统工程与管理科学的关系,必须首先认清其本质。对于什么是系统工程、为什么要系统工程,教科书上的答案大同小异。然而,对于什么是系统工程的本质,讨论并不多。我个人认为,在抽象层次上,系统工程的实质就是寻求有效的手段,减少完成特定目标的不确定性,化多样为归一,使复杂变简单。换言之,系统工程就是一种应对不确定性、多样性、复杂性(UDCUncertaintyDiversity, Complexity)的方式。具体而言,系统工程的就是针对各种问题求解和资源限制,通过多学科的知识融合,首先明晰需求,再构造系统整个生命周期的各类“人工”流程,使相关的任务执行过程可描述、可度量、可验证,进而使实现各项目标的途径和方式明确、经济、可靠。这里我们强调流程的“人工”特性,因为这些流程一般并不服从自然法则而具有“必然性”(necessity),而是易被环境改变具有“权变性”(contingency)。显然,对于系统工程而言,整体性思维是其必需,整体功能大于局部功能集合之“1+12”特性是其必然。在此意义上,系统工程与管理科学同源同质,侧重不同而已。

                 

因此,流程是系统工程的核心手段和关键内容。就像没有“计划”就没有“变化”一样,没有“流程”就没有“前程”。有了流程,系统工程就能“无中生有”;以流程为纲,系统工程的实践就可“纲举目张”。

 

上世纪90年代初,类似于目标或价值管理中George T. DoranSMART原则,特别后来的SMARTER原则,同事A. Terry Bahill教授提出了系统工程的流程原则,即SIMILAR模型,率先开设了系统工程流程分析和基于模型的系统工程流程等课程,为美国、英国、加拿大、新西兰、澳大利亚等国的军事部门和国防军工企业培养了一批系统工程高级人才。而且,自1990年起,INCOSE前身NCOSE的创立,发展与壮大,特别是其《系统工程手册》的完成,更是强化了系统工程流程思想在西方国家的军事、国防、军工之组织、管理和运营中的贯彻执行。

 

二、       现状与问题

 

然而,就像早期泰勒的科学管理,20年前的系统工程流程方法也带有严重的线性和机械思维的倾向,强调系统的工程复杂性,忽略其社会复杂性;结果流程内外,信息之流被动不畅,而流程的主体,人,基本上还是在流程之外。这一问题在当今尤为突出,因为系统工程流程所面对的人员从素质、知识结构、行为模式都发生了极大的变化,信息技术更是从当年互联网的雏形,发展到今天的新媒体、云计算、大数据,众包,Cyberspace

 

几年前,Bahill告诉我就连以开放活跃著称的美国大学生也变得“怯”于传统的学习方法,甚至“宅”于虚拟的在线交流而“羞”于面对面的交流方式。现在,许多学生呈“分布、分时”化行为模式:知道很多却都不深,同时参与好多事但很难专注于一件事,就像染上“Twitter症”或“微信症”一样,“不专注、不深度、不负责”,认知和学习能力差不多都已经碎片于“140字”之中!如果遭遇这样的员工,“零星思维”、“微信工程”尚可,整体思维、系统工程难料!无奈的是,不管我们“九斤老太”的秤有多准,不管这是进步还是退步,这可能就是我们必须面对的“未来”员工。

 

为此,在进一步普及强化现有的系统工程流程的方法与实践的同时,我们还必须面向新一代员工,充分利用新兴的网络和计算技术,如社会计算、计算解析、知识自动化、复杂性科学等,再造系统流程,创新管理科学,以智能技术尽可能化解需求、目标、现状之间的矛盾,使流程的管理迈向智慧管理,使新一代员工能够按自己的知识结构和行为模式去充分地掌握、参与、利用系统和管理的流程,有效地应对时刻可能出现的不确定性、多样性和复杂性问题。正如新国博士在《新科学管理》中所倡导的,我们必须打破自然科学与社会科学的分界,以新的思维和研究方法,打通系统工程和管理学中的职能分工与流程管理、战略与执行、科学与人文、乃至无序与有序的关系,集成现有技术,进而升华成为新的、智能化的科学管理理论。

 

三、       第三世界的时代呼唤:大数据与人工科学

 

波普尔(Karl Popper)认为我们的世界是三重的,由物理世界、精神世界、人工世界组成。物理世界为第一世界,这里人类是行动的主体;精神世界为第二世界,这里人类是认识的主人;人工世界为第三世界,在这里人类才是真正的主宰。人类的知识源自第一世界的行动和第二世界的认识,却成为人工世界的主要部分,但绝非全部。我认为,解决上面所讨论的问题,希望就只能寄托于第三世界的充分开发。

 

为什么?因为网络化和Cyberspace已使人工世界从哲学的抽象变成日常的具体,人肉搜索、新媒体、wiki、众包、……,人们的生活空间正在迅速地被数据驱动和虚拟化,知识几乎可以光速传播并获取、影响瞬间遍及整个网络空间、人人事事都有参与和发挥作用的机会,何样的系统工程流程和管理可与之匹配?像百年前关于第一世界所发生的物理科学量子化之革命,知识过程连同其产生者---人类社会本身,正进入了一个崭新的“光速化”、“量子化”、“宇宙化”发展新阶段,不但能够弥补我们知识表面上的“碎片化”问题,而且还孕育着前景无限的爆发力。显然,第三世界正在实体化,将与第一、第二世界鼎立平行,必将深刻地改变我们的一切。

 

第三世界已经向我们发出呼唤:所谓“大数据”就是其表象,是“碎片化”、“光速化”、“量子化”、“宇宙化”等的统称,后更为深刻地,正是作为智能系统专家和管理学家的司马贺(Herbert A. Simon)所倡导的“人工科学(The Sciences of the Artificial)”。以大数据为驱动,通过人工世界的开发,突破物理和精神世界的资源约束,从“人工科学”的视角重塑系统工程和管理之“人工”流程,使之在出现于第一世界之前、在感觉于第二世界之前,首先落实在第三世界之中,在人工世界里可描述、可实验、可执行,而且动漫化、可视化、智能化,这已不再是对未来不切实际的遥想,而是必须应对的新时代中的生存问题。可惜,司马贺生前只将“人工科学”作为解决复杂性科学问题的设想,留下的相关专著也仅是其讲座的集合而已,对于何谓人工科学的具体内容和方法,实际上并无涉及;如何实现,还得靠我们自己。

 

回顾人类社会发展的历史,农业社会主要开发了第一世界,而且仅仅是物理世界的地表资源,虽然解决了人类的生存问题,但相当程度上压制了我们第二世界的发展;文艺复兴的思想解放,其实就是第二世界的开发,由此展开了第一世界的第二次深度开发,也就是地下资源的大开发。现在,我们已经进入了信息社会,主要的任务应当是人工的第三世界之开发,其特征是数据将会成为像土地和矿藏一样的资源,并且必将带来第一和第二世界的再次更加深入的开发。未来,和谐将是三个世界之间的和谐,发展必将是三个世界的共同发展。

 

因此,我们必须以一种新的时代思维来对待和开发人工世界的这些数据与信息资源;在此背景之下,重新审视、变革各类复杂系统的流程和管理。

 

四、       迈向智慧管理:从牛顿到默顿的挑战

 

对我而言,管理的变革就是利用虚拟世界无限的数据和信息资源,突破现实世界资源有限的约束,真正地纳“人”于系统和管理的流程之内,与之平行互动,实现智慧管理。为此,我们不可避免地要涉及人在其中的复杂社会系统,必须跨越“建模鸿沟”,克服从牛顿系统到默顿系统的艰巨挑战。

 

如图所示,社会系统与物理系统之间的主要差别可形象地用“建模鸿沟”来表示:随着系统复杂性的增加,系统逐渐地从简单的物理系统向大型的信息系统,再向复杂的社会系统过渡,所涉及的关键信息也从物理信号,到商务信号,再到社会信号;系统的行为越来越难以被精确地刻画,相应的建模方法也从解析式的数学模型到仿真模型,再到描述型的人工模型;但实际行为与模型行为之间的差别也越来越大,以至形成“建模鸿沟”的客观现象。实际上,这一“鸿沟”曾使有些专家学者认为动态反馈式的智慧管理“恐怕永远也不会有结果”。

 



图:系统复杂性与“建模鸿沟”

 

由于“建模鸿沟”的出现,迫使我们把注意力从利用可以直接控制系统行为的“牛顿定律”进行建模,转向通过只能间接影响系统行为的“默顿定律”进行建模。这里,“牛顿定律”泛指可以通过解析的方式精确地描述系统行为的各类物理、力学、化学、生物等传统意义上的科学定律和公式,当然也包含经典的牛顿定律等等。而“默顿定律”泛指以美国社会学家默顿命名的各种能够引导系统行为的“自我实现预言(Merton’s Self-Fulfilling Prophecy Laws)”,即:“由于信念和行为之间的反馈,预言直接或间接地促成了自己的实现(A self-fulfilling prophecy is a prediction that directly or indirectly causes itself to become true, due to feedback between belief and behavior.)”。因为对于人类社会行为问题,在许多情况下,我们要“证实”的命题,其实最后是我们影响甚至改变、构成、实现的命题,非自然科学,特别是物理数学里的因果关系,而是心理学上的因果驱动关系。简言之,命题改变行为,进而成真(A statement could alter actions and therefore come true)。半个多世纪来,引导全球半导体事业发展的“摩尔定律(Moore’s Law)”就是一个十分成功的“默顿定律”。

 

我们称其行为能够由“牛顿定律”控制的系统为“牛顿系统”,其特征就是在给定当前系统状态与控制的条件下,理论上系统下一步的状态便可通过求解方程而准确地获得,从而系统的行为就可以被精确地预测。因此,对于“牛顿系统”,建模的首要任务就是发现控制系统行为的“牛顿定律”,据此直接设计相应的控制方法,依此控制系统行为,实行希望的目标。现代工程控制理论与方法的成功,主要就是针对这类“牛顿系统”。

 

我们不妨称系统行为能够被“默顿定律”影响或指导的系统为“默顿系统”,其特征就是:即使给定其当前状态与控制的条件下,理论上系统下一步的状态也无法通过求解而准确地获得,从而系统的行为也就难以被精确地预测。因为这类系统包含“自由意志”,本质上无法对其直接控制,只能间接地影响。

 

对于“默顿系统”,建模的首要任务变为根据希望的目标去设计能够有效地影响或指导系统行为的“默顿定律”,在此基础上建立围绕目标实现这一任务的人工系统,从而直接或间接地影响自由意志,改变行为模式,进而通过实际系统与人工系统的平行互动,促使实际系统运行在希望的目标之下。如何创新工程和社会管理,特别面向Cyberspace,结合网络环境下虚拟社会特色的现代化社会管理,就是研究这类“默顿系统”的首要任务。

 

这就是从牛顿系统到默顿系统,从牛顿定律到默顿定律的时代挑战,是开发人工世界的关键,更是系统工程流程和管理变革所要面对的核心问题。

 

五、       从格言到方法:计算解析与平行系统

 

理论上的考量之后,更重要的是如何在系统和技术层面上实现系统流程的智慧管理。为此,我们不妨回想一下西方管理学界的两句名言:其一是现代管理科学,特别是质量工程的重要奠基人戴明(W. Edwards Demin)所说:“除了上帝,其他任何人都必须用数据说话”,其二是现代管理之父, 提出“知识工人(Knowledge Worker)”和信息社会概念的德鲁克(Peter F. Drucker)所称:“预测未来最好的方法,就是去创造未来”。

 

这两句话可归纳成三件事:“数据说话”、“预测未来”、“创造未来”,实质上就是智慧管理的三段过程“建模-解析-执行”的动态化,并要求以实时、闭环、反馈的方式加以实现。如果希望在流程管理中科学有效地落实这三件事,首先必须以可描述、可实验、可执行的手段完成复杂信息的处理和分析,使基于大数据的有用信息之流能够在流程内外主动、顺畅。这就是目前国际上商业管理研究与实践的热点课题,解析学(Analytics),也是近年来国际运筹管理协会(INFORMS)着力推动的新潮流。

 

基于ACP的计算辩证解析方法就是沿这一方向的尝试。这一计算解析方法的基本思想就是利用人工(ArtificialA)系统对复杂问题进行建模,通过计算(ComputationalC)实验对复杂系统进行分析和评估,借助平行(ParallelP)执行对复杂问题进行引导和管理;其实质就是以Artificial, Computational, Parallel为手段,三位一体落实:1)描述解析(Descriptive Analytics),理清已经掌握的知识和情况; 2)预测解析(Predictive Analytics),理清可能出现的事件和后果;以及3)诱导解析(Prescriptive Analytics),理清希望的目标并引导现实、促使目标的实现。

 

实际上,在大型企业商务的决策与运作中,已呈现出从商业信息、商业情报向面向开源大数据的商业解析(Business Analytics)之发展趋势。利用基于ACP的计算解析方法,我们可以将这一实践和趋势转移到系统工程流程的智慧管理之中,集心理、信息、模拟、决策和执行各个环节为一体,形成从信息、舆情到解析的新型决策支持与实施过程。

 

然而,决策支持与实施过程的真正结合,还需要基于ACP的平行系统结构和流程:针对具体的实际系统流程问题,在第三世界构造与其平行互动的人工系统流程,使来自第一和第二世界的相关知识和经验形式化、计算化、可视化,以在线嵌入和实时反馈的方式实现描述解析、预测解析和诱导解析的功能,目标就是促使实际流程趋向人工流程,而非传统意义上的人工流程逼近实际流程,从而借助人工流程“减少完成目标的不确定性、化多样为归一、使复杂变简单”,以此实现系统流程的智慧管理。

 

由此,基于ACP的计算解析和平行系统方法能够面向大数据,以人工社会体现“数据说话”的要求,以计算实验落实“预测未来”的任务,以平行执行贯彻“创造未来”的目标。用默顿系统的术语,就是通过虚实互动的平行流程,设计、测试、实施各类“默顿定律”,引导系统以明确、经济、可靠的途径实现其各种目标。没有大数据的人工世界的充分开发,西方管理先贤的话只能作为格言而已,借助Cyberspace和新兴网络信息技术,格言已成为智慧管理的技术原则。

 

六、       展望

 

在西方,现代系统工程源自第二次世界大战的实践和之后冷战的需要,并被各行各业的组织和企业所采纳,融入管理之中,成为其军事社会强大繁荣的重要手段和保障。我们在引进发达国家先进方法和技术的同时,也不要忘记我们的祖先实际上也曾创造、实践过自己的系统工程和管理流程,而且一贯“兵民合一,军政合一”。从“国之大事,在祀与戎”,到管子的“四维、四顺”和“则、象、法、化、决塞、心术、计数”七法,再到秦之“书同文、车同轨”,都是当时世界上最先进的管理和系统工程理念和“人工”流程,与今天的管理流程和标准化一致,并在历史上产生了巨大的实效,使周之天子可号令天下诸侯,使齐国成为春秋第一霸,使落后的秦国终于完成了我们的第一次大一统,开始了中华民族近二千年的世界领先历程。

 

今天,作为一个大国,中华民族要复兴,实现“中国梦”,没有自己先进的系统流程和管理理念与方法是无法想象的,正如管仲所言:“兵不必胜敌国,而能正天下者,未之有也”。我们不希望再有敌国,但我们必须面临和平的竞争对手。我们必须学习发达国家的方法和技术,但10年、20年后,“梦”醒之后,我们总不能一面说自己是世界强家,一边还在进口别国的ERPMES等系统进行自己企业甚至是社会的管理、。因此,我们必须深入研究,勇于创新,扎实实践,不断改进,逐步建立起自己先进有效的系统流程和管理方法与技术。

 

在我们古代管理经典《管子》中,曾描述过“治民有器,为兵有数,胜敌国有理,正天下有分”的军民化一之管理境地。时代变了,一国之内,民不再是“治”之对象,而是“服务”的对象,是主人;国家之间,和平竞争而不是战争必将是主流,国与国不应再是黑白分明的敌对关系。衷心希望我们能够创新系统流程,实现智慧管理,使我们的管理体系早日领先世界,尽快跨入“为民有数,治兵有器,胜别国有理,正天下有分”的境界。




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