系统工程的基础理论及方法论文稿演示

2.2 还原论与整体论
量子论从根本上动摇了还原论：描述微观世 界最为成功的理论是量子论。量子论认为，我们 的世界是一个非机械的、相互联系的、不可分割 （还原）的世界。物质世界的根本元素就不是被 分割的机械的原子、质子、中子，而是一个有机 联系的整体。量子论问世导致了测不准原理的提 出。测不准原理认为无法还原位置和速度两个基 本量。这表明，在对待位置和速度这两个基本量 上，还原论是失效的。微观层次上的还原论失效， 导致了机械的决定论的失效。
2.2 还原论与整体论
生物学研究中的还原论表现最为明显，有人试图把生命运动 形式归结为物理-化学运动形式，用物理-化学运动规律取 代生物学规律。
心理学研究中的还原论痕迹十分明显。心理学独立后的第一 个心理学派—构造心理学认为，心理学应该用实验内省的 方法分析意识经验的内容或构造，从而找出意识的各个组 成部分以及它们连接成为各种心理过程的规律。行为主义 的创始人J.B.华生认为，心理学应以客观的、可观察的行 为为研究对象，放弃对捉摸不定的主观心理状态或意识状 态进行探讨。对于思维，华生也把它归结为细小的肌肉运 动。
2.2 还原论与整体论
复杂科学彻底动摇了还原论：混沌理论推动了复杂科学的 诞生，排除了拉普拉斯决定论的可预见性的思想。世界的很小的一部分。 • 混沌理论认为在混沌系统中，初始条件十分微小的变化，经过 不断放大，对其未来状态会造成极其巨大的差别。我们可以用 在西方世界流传的一首民谣对此作形象的说明。这首民谣说： • 钉子缺，蹄铁卸；蹄铁卸，战马蹶；战马蹶，骑士绝；骑士绝， 战事折；战事折，国家灭。 • 马蹄铁上一个钉子是否会丢失，本是初始条件的十分微小的变 化，但其“长期”效应却是一个帝国存与亡的根本差别。这就 是军事和政治领域中的所谓“蝴蝶效应”。
2.3 最具代表性的系统工程方法论
最具代表性的 系统工程方法论有 :
• 霍尔“三维结构 ” • 并行工程 • 综合集成方法
• 切克兰德的“学习调查” 法
• 物理—事理—人理（WSR）
2.3.1 霍尔“三维结构”模型
20世纪60～70年代具有代表性的SE方法论。
1、霍尔(A.D. hall)的三维结构（1969 年提出）
美国工程师霍尔在总结多方面系统工程实 施经验的基础上,将系统的整个管理过程分为 前后紧密相连的六个阶段和七个步骤，并同时 考虑到为完成这些阶段和步骤的工作所需的各 种专业管理知识。三维结构由时间维、逻辑维、 知识维组成，如图示：
2.3.1 霍尔“三维结构”模型 知识维：指在完成上述各 知识维（科学技术阶）段和各步骤所需要的各 种专业知识和管理知识。
系统工程的基础理论及方法论文稿演示
（优选）系统工程的基础理论及方法论
2.2 还原论与整体论
系统思想是关于事物的整体性观念、相互联系 的观念、演化发展的观念。即全面而不是片面的、 联系的而不是孤立的、发展的而不是静止的看问题。
（1）古代的系统思想：“不见树木，只见森林” （2）近代的分析方法：“只见树木，不见森林” （3）现代的系统思想：“既见树木，又见森林”
2.2 还原论与整体论
还原论与分析的方法相辅相成。分析的方 法是科研的重要方法，最能体现还原论思想的 分析方法是西方的公理化方法。西方科学的源 头是古希腊文明。古希腊的还原论思想和公理 化方法经过弗兰西斯·培根、笛卡尔和伽利略的 继承和发扬，奠定了近代科学的基础。基于还 原论的西方科学体系经过几百年的发展已经非 常庞大和完整，在它的基础上诞生的工程技术， 创造了空前繁荣的人类文明。
2.2 还原论与整体论
钱学森提出将还原论方法和整体论方法结合 起来，他提出“从定性到定量综合集成方法”。
综合集成方法论的实质是把专家体系、数据 和信息体系以及计算机体系有机结合起来，构成 一个高度智能化的人、机结合，人、网结合的体 系。运用这个方法也需要系统分解，在系统分解 后研究的基础上，再综合集成到整体，实现 “1+1﹥2”的飞跃，达到从整体上研究和解决问题 的目的。综合集成方法既吸收了还原论方法和整 体方法的长处，同时也弥补了各自的局限性，既 超越了还原论方法，也发展了整体论方法。
2.2 还原论与整体论
整体论把世界宇宙看作是一个统一的整 体，各种事物之间相互联系，不可机械地分 割。整体论思想是：整体的性质和功能不等 同于其各部分（要素）的性质和功能的迭加； 整体的运动特征只有在比其部分（要素）所 处层次更高的整体层次上才能进行描述；整 体与部分（要素）遵从不同描述层次上的规 律。简言之整体性也就是非还原性或非加和 性。
2.2 还原论与整体论
还原论是将物质的高级运动形式（如生命运动）归结 为低级运动形式（如机械运动），用低级运动形式的规律 代替高级运动形式的规律的形而上学方法。还原论认为， 各种现象都可被还原成一组基本的要素，各基本要素彼此 独立，不因外在因素而改变其本质。通过对这些基本要素 的研究，可推知整体现象的性质。比如，物质是由分子组 成的，分子是由原子组成的，原子又是由电子和原子核组 成的，等等，研究微观粒子就可以推知整体的规律。还原 论是把事物分割开来，进行实验，然后再综合起来。还原 论是西方科学的灵魂。
逻辑维：每个阶段需进行的工 作步骤，是运用系统工程方法 进行思考、分析和解决问题应 遵循的一般程序。
ABCD E F G
环境科学 社会科学 工程技术 计算机科学 管理科学 经济 法律
2.2 还原论与整体论
尽管过去几百年以还原论为基础的西方科学 取得了巨大成功，但是，２０世纪基础科学的三大 成就相对论、量子论和复杂科学的核心思想和结论 分别从宇观、微观和宏观尺度下证实了还原论的局 限性：
相对论认为宇宙是一个无法彻底还原的整体： 还原论的宇宙观认为，时间和空间是分离的，宇宙 内发生的事件与时空是分离的，宇宙仅仅是事件发 生的舞台。但科技的发展证明，宇宙远不是还原论 描述的那么简单。时间、空间、物质和能量乃至整 个宇宙本身就是一个整体，必须作为一个整体来研 究。