系统基础-Lib教程

SEBoK将工程系统定义为自然、社会、商业、公共或政治环境中技术和人的结合，为确定的目的创建、使用和维持。将系统方法应用于工程系统，需要有能力在包含问题的更广泛的系统中定位问题或机会，创建或更改特定的工程系统，并在适当的更广泛的系统中理解和处理这些更改的后果。系统语境的概念允许标识支持该语境所需的所有系统元素和关系。

工程系统环境的讨论包括系统组的一般思想，以帮助处理工程系统的元素本身是独立的工程系统的情况。为了帮助讨论SE如何应用于现实世界的问题，KA中引入了四种工程系统语境:

产品系统语境
服务系统语境
企业系统语境
系统中的系统(sos)语境

在第4部分:系统工程的应用中，将详细描述SE是如何应用于这些语境的。

系统基础概论

本文是系统基础知识领域(KA)的一部分。它提供了关于系统的各种透视图，包括定义、范围和上下文。

本文提供了一些由系统领域开发的系统基本概念的指南，并讨论了这些概念如何与在系统工程(SE)文献中找到的定义相关联。工程系统的概念是作为系统环境的关键相关性引入的。

系统工程基础中所讨论的。

概览

在系统基础KA中，我们将定义一些术语和思想，它们是理解和实践系统工程(SE)的基础。特别是对系统的一些观点进行了探讨;下面将对这些内容进行总结，并在本文的其余部分通过相关参考文献的链接进行更详细的描述。

系统的简单定义 是任何相关部分的集合，这些部分之间有足够的连贯性，可以将它们作为一个整体来查看 。如果我们考虑更复杂的情况，其中系统的各个部分也可以被视为系统，我们可以识别有用的通用系统概念来帮助我们理解。这允许创建对任何试图理解、创建或使用相关事物集合的人有用的系统理论、模型和方法，而与系统的构成或考虑它的应用程序领域无关。
许多常见的系统思想都与复杂的网络或相关系统元素的层次结构有关。系统语境是一组与现实环境中特定的相关系统(SoI)相关联的系统相互关系。背景的一个或多个视图允许我们关注SoI，但不会忽视其更广泛、整体的关系和影响。上下文可以用于许多类型的系统，但对于确定问题的范围和创建结合人员和技术并在自然世界中操作的解决方案特别有用。这些被称为社会-技术系统上下文。
系统工程是对社会技术系统感兴趣的领域之一。这包括问题从何而来以及他们如何定义,如何识别和选择候选人的解决方案,如何平衡技术和人文要素在更广泛的解决方案的情况下,如何管理复杂的组织系统需要开发新的解决方案,以及如何开发解决方案,持续和处置。为了支持这一点，我们将工程系统定义为社会技术系统，它是系统工程生命周期的焦点。
当SE关注于一个感兴趣的工程系统的交付时，SE应该考虑整个工程系统语境，以便能够达成必要的理解，并且能够在每个生命周期中做出正确的系统工程决策。

系统概览

在西方和东方哲学中都可以找到系统整体的想法。许多哲学家都考虑过整体论的概念，即思想、人或事物必须与周围的事物相联系才能得到充分理解（M'Pherson 1974）。

系统的一个有影响力的系统科学定义来自一般系统理论（GST）：系统是交互中的一组元素。（贝塔朗菲 1968 年）

系统的各个部分可以是符号形式的概念组织，也可以是真实物体。GST认为抽象系统只包含概念性的元素，而具体系统至少包含两个真实对象的元素，例如人、信息、软件和物理工件等。

在系统工程文献中可以找到类似的完整性概念。例如：

我们相信，一个系统的本质是“团结”，将各个部分和它们形成的关系结合在一起以产生一个新的整体…… （Boardman 和 Sauser 2008）。

“开放系统”的边界定义了可以视为系统一部分的元素和关系，并描述了这些元素如何跨越边界与环境中的相关元素进行交互。开放系统的元素之间的关系可以理解为系统结构和行为的组合。系统的结构描述了一组系统元素以及它们之间允许的关系。系统行为是指系统实例与其环境交互时产生的效果或结果。元素之间关系的允许配置称为系统状态。一个稳定的系统是一个在环境中受到扰动后能够恢复到它原来的或另一个稳定的状态的系统。系统整体实体经常表现出出现，行为只有在归因于整体而不是部分时才有意义(Checkland 1999)。

系统及其边界的识别最终取决于观察者的选择。这可能是通过观察和分类的元素集作为系统，通过一个或多个可能的边界和关系在给定的情况下抽象概念化，或混合这种具体和概念的思考。这强调了这样一个事实，即系统的任何特定标识都是一种人类构造，用于帮助更好地理解一组事物，并在需要时与他人分享这种理解。

许多自然的、社会的和人造的东西可以通过把它们看作开放的系统来更好地理解。我们发现系统概念有用的原因之一是，可以识别应用于许多系统视图的共享概念。这些重复出现的概念或同构可以对许多情况提供有用的见解，独立于组成特定系统的各种元素。结构、行为、出现和状态的概念就是这些概念的例子。识别这些共享的系统思想是系统思维的基础，是系统思维的基础，也是系统科学基础的广泛研究领域中发展理论和方法的基础。

系统工程(SE)和许多其他相关学科使用系统概念、模式和模型来创建有用的结果或事物。在一个或多个环境中创建、持续和用于实现某个目的的开放系统网络的概念是一个强大的模型，可以用来理解许多复杂的现实世界情况，并为在这些情况下有效地解决问题提供基础。

系统语境

Bertalanffy (1968) 将开放系统分为九种现实世界类型，从静态结构和控制机制到社会文化系统。系统类型一文中讨论了其他类似的分类系统。

以下是系统元素的简单分类，我们发现它是许多分类的核心：

存在于任何实际人类控制之外的自然系统元素、对象或概念。例如：实数系统、太阳系、行星大气循环系统。
社会系统元素，可以是抽象的人类类型或社会结构，也可以是具体的个人或社会群体。
技术系统元素、人工工件或构造；包括物理硬件、软件和信息。

虽然上述区分可以作为一般的抽象分类，但实际上这些类型的系统之间没有硬性和快速的界限：例如，自然系统由依赖于技术系统的社会系统运行、开发并通常包含社会系统充分实现他们的目的。包含技术和人类或自然元素的系统通常被称为社会技术系统。这些系统的行为既取决于技术元素的性质，也取决于它们整合或处理周围自然和社会系统可变性的能力。

GST 和其他系统研究分支所基于的许多原始想法来自对自然科学和社会科学系统的研究。许多自然和社会系统最初是通过内在的凝聚力形成的简单结构在一组元素之间。一旦形成，它们将倾向于留在这种结构中，并结合并进一步演变成更复杂的稳定状态，以利用这种凝聚力，以便在面临威胁或环境压力时维持自身。这种复杂的系统可能表现出元素的特殊化，元素扮演着有助于系统目的的角色，但在系统之外失去了部分或全部独立身份。这些角色可能包括资源管理、防御、自我调节或解决问题以及控制。通过理解这种整体性、凝聚力和专业化，可以理解自然和社会系统。他们也可以被引导到行为的发展上，这些行为不仅可以提高他们的基本生存能力，但也可以实现其他有利于他们或他们周围系统的目标。在 Simon (1962)的《复杂性架构》 表明，通过一系列稳定的“等级中间形式”演变的自然或社会系统将更加成功，并且对环境变化具有更大的弹性。

因此，通常可以将特定系统所在的环境和该系统的元素本身视为开放系统。将相关元素的集合视为一个系统和一个或多个其他系统的一部分会很有用。例如，Koestler 将“holon”或系统元素定义为同时作为整体和部分存在的东西（Koestler 1967）。在某些时候，系统层次结构内和跨越边界的元素之间关系的性质可能导致复杂的结构和难以理解或预测的紧急行为。处理这种复杂性的最佳方法通常是不仅要寻找更多细节，还要考虑更广泛的开放系统关系。

系统语境描述了所有跨越特定系统(SoI)边界进行交互的外部元素，以及对其边界内元素的充分了解，以便更好地将 SoI 理解为更广泛系统整体的一部分。为了充分理解语境，我们还需要确定SoI和更广泛的系统所处的环境，以及影响它们的环境中的系统。

许多人造系统被设计成相关系统元素的网络和层次结构，以实现理想的行为和自然系统中所见的各种弹性。虽然可以有意创建此类系统以利用整体性和稳定性等系统属性，但它们还必须考虑复杂性和出现等系统挑战。考虑对 SoI 及其整个生命周期的不同观点可以帮助实现这种理解。在上下文中考虑系统使我们能够专注于 SoI，同时保持必要的更广泛、整体的系统视角。这是 SEBoK 第 2 部分中描述的系统方法的基础之一，它构成了系统工程的基础。

系统和系统工程

上面讨论的一些系统思想构成了系统工程知识体系的一部分。系统工程文献、标准和指南经常提到“系统”来描述具有明确目的的社会技术系统，作为 SE 的重点，例如

“系统是交付价值的对象”（Dori 2002）。
“系统是一组组件，旨在按计划完成特定目标”（Johnson、Kast 和 Rosenzweig 1963）。
“系统被定义为一组用于满足需要或要求的概念和/或元素”（Miles 1973）。

国际系统工程委员会手册 (INCOSE 2015) 概括了这一想法，将系统定义为“为实现既定目标而相互作用的元素组合。这些包括硬件、软件、固件、人员、信息、技术、设施、服务和其他支持要素。”虽然这些定义涵盖了 SE 创建的社会技术系统，但也有必要考虑社会中的自然或社会问题情况。这些系统所在的位置，开发、维持和使用它们的社会系统，以及所有这些系统所在的商业或公共企业（Martin 2004）。

因此，虽然许多 SE 作者谈论系统和系统思想，但他们通常基于与工程工件相关的特定世界观。更广泛地了解这些人工制品所处的环境，并将生活关系视为该环境的一部分，这也是有用的。为了帮助促进这一点，SEBoK 将尝试更精确地使用系统一词，并区分一般系统原则和 SE 创建的特定社会技术系统。

社会技术系统一词被系统社区中的许多人使用，并且可能具有与 SE 相关的含义之外的含义。因此，我们将工程系统定义为社会技术系统，形成 SE 应用的主要关注点或相关利息系统 (SoI）。 SE 生命周期将考虑工程系统环境，从最初的问题制定到最终的安全移除（INCOSE 2015）。下面可以找到关于工程系统上下文及其与系统工程实践基础的关系的更详细讨论。

系统工程简介

工程系统定义了一个包含技术和社会或自然元素的环境，由工程生命周期为特定目的而开发。

工程系统环境：

为实现企业、团队或个人感兴趣的目的、目标或使命而创建、使用和维持。
需要投入资源用于发展和支持。
由对系统的使用或创建具有多种观点的利益相关者驱动，或者在系统、其属性或存在中具有其他一些利益。
包含工程硬件、软件、人员、服务或这些的组合。
存在于影响系统特性、使用、维持和创建的环境中。

工程系统通常：

由他们的目的、目标或使命来定义。
有生命周期和演化动态。
可能包括人类操作员（通过流程与系统交互）以及在系统的设计和开发中必须考虑的其他社会和自然组件。
是利益系层次结构的一部分。

开放系统是理解许多复杂情况的有用方法。传统的工程学科已经非常擅长建立详细的模型和设计实践，以处理技术领域内紧密集成的元素集合的复杂性。可以使用统计方法对许多相似元素的看似随机集成进行建模。系统工程利用了系统复杂性的这两个方面，如“ 复杂性 ”一文中所述。

SE 还考虑了从一系列设计学科中提取的相对少量元素的复杂性，以及可能并不总是有经验或没有接受过详细使用培训的人。这样的工程系统可以部署在不确定或不断变化的环境中，并用于帮助人们实现许多定义松散的结果。这些工程系统元素的内部工作或这些元素的组合方式发生相对较小的变化，可能会导致出现复杂或意外的结果。在工程系统的创建过程中很难预测和设计所有这些结果，或者在其使用过程中对其做出响应。需要在多个开发和使用周期中探索复杂性和出现的迭代生命周期方法来处理复杂性的这一方面。系统工程在定义生命周期和应用于工程系统上下文的生命周期过程中处理这些复杂性方面的方式在第 3 部分。

生命周期定义

作为一种系统，工程系统也是生命周期的焦点，因此也是商业交易的一部分。从历史上看，

经济学家将所有经济活动分为两大类，商品和服务。商品生产行业是农业、采矿业、制造业和建筑业；他们每个人都创造了某种有形的物体。服务行业包括其他一切：银行、通信、批发和零售贸易、所有专业服务，如工程、计算机软件开发和医学、非营利经济活动、所有消费者服务和所有政府服务，包括国防和司法行政。 .. （大英百科全书 2011）。

下图定义了与工程系统生命周期以及商品（产品）和服务开发相关的一些术语。

在上图中，使企业能够实现其目标所需的功能是通过同步使用服务来交付的。这些服务由一个或多个组织创建、维护和部署的服务系统提供。服务系统由人员、技术、信息、相关服务的访问和其他必要的资源组成。其中一些资源是通过使能服务提供的，技术要素可以作为产品系统开发和提供。企业系统描述了相关功能和相关服务的集合，它们共同实现了作为政府、企业或社会实体的企业的总体目标。企业目标的度量和审查可以定义变更需求，这些变更需要组织获取或修改，并集成演进其服务系统所需的元素。上面的通用术语在相关术语表定义中进行了简要描述，并在第4部分:系统工程的应用中的相关文章中进行了扩展。

工程系统语境

工程系统是作为生命周期内的产品和服务的组合而开发的。下图概述了 SE 生命周期的任何潜在应用的完整上下文。

在这个视图中，与能力需求直接相关的服务系统设置了总体边界。这一需求建立了问题情况或机会，从而封装了任何生命周期的起点。在这个服务系统中，需要有相关的服务、产品和人员(或智能软件代理)，以完全交付满足该需求的解决方案。环境包括任何影响或约束服务系统或其中事物的人、组织、规则或条件。特定SE生命周期的SoI可以在这个一般上下文的任何级别上定义。虽然上下文的焦点因每个生命周期而不同，但重要的是，对于所有SE生命周期，都要考虑这个通用上下文的某些版本，以帮助维护问题和解决方案的整体视图。这将在系统类型中讨论。

工程系统上下文描述了SoI的上下文，以便在SoI的整个生命周期内达成必要的理解，并做出正确的系统工程决策。这将需要跨越SE生命周期的许多不同的上下文视图，以识别所有对SoI的外部影响，并指导和约束SoI的元素的系统工程。一个完整的工程系统环境将包括确定SoI需求的问题情况、一个或多个社会技术解决方案、创建和维持新解决方案所需的组织，以及这些解决方案必须集成、使用和最终处置的操作环境。在SoI的整个生命周期中，可以用来表示SoI上下文的各种视图，以及如何将这些视图组合成模型，将在第2部分的“用模型KA表示系统”中进行讨论。使用这些模型的活动在第2部分的“应用于工程系统的系统方法KA”中进行了概念性的描述，并在第3部分中与更正式的SE生命周期过程相关。

系统类型

本文是系统基础知识领域(KA)的一部分。它提供了系统分类和系统类型的各种视角，从《什么是系统?》中给出的定义。

现代世界有无数种影响日常生活的系统。一些例子包括交通系统;太阳能系统;电话系统;杜威十进制分类法;武器系统;生态系统;空间系统;等。事实上，在当今社会，“系统”这个词的使用似乎是无止境的。

本文考虑了一些系统科学作者提出的不同的分类系统，试图从这些多次出现的情况中提取出一些一般原则。这些分类方案着眼于构成系统的元素的种类或其存在的原因。

系统分类

分类是“对有序类别的分类”（Dictionary.com 2011）。分类法是组织大量单个项目的有用方法，因此它们的相似性和差异性是显而易见的。不存在单一的标准系统分类法，尽管已经进行了几次尝试来产生有用的分类法，例如（Bertalanffy 1968）和（Miller 1986）。

Kenneth Boulding (Boulding 1956)是一般系统理论的奠基人之一，他提出了一个系统分类，并将其作为后来许多工作的起点。他将系统分为九种类型:

结构 (Bridges)
时钟工作 (Solar system)
控制 (Thermostat)
打开 (Biological cells)
低等生物(Plants)
动物 (Birds)
人 (Humans)
社会 (Families)
超凡的 (God)

这些方法还突出了这些分类的一些后续问题。Boulding意味着物理结构是封闭的和自然的，而社会结构是开放的。然而，桥梁只能通过考虑它对穿越它的交通的反应来理解，它必须经过一段时间的维持或修复(Hitchins 2007)。Boulding还将人类与动物区分开来，这并不适合更现代的思维方式。

Peter Checkland (Checkland 1999, 111) 将系统分为五类：自然系统、设计的物理系统、设计的抽象系统、人类活动系统和先验系统。前两个类是不言自明的。

设计的抽象系统 ——这些系统不包含任何物理人工制作，而是由人类设计用于某种解释目的。
人类活动系统 ——这些系统在无数人类活动的世界中是可以观察到的，这些人类活动或多或少是有意识地排列成一个整体，作为某种潜在目的或使命的结果。一个极端是一个由挥舞锤子的人组成的系统。另一个极端是国际政治体系。
超越的系统 ——这些系统超出了上述四个系统类别，被认为是超越知识的系统。

Checkland 将这五个系统称为“宇宙系统图”。其他类似的系统类型分类可以在 (Aslaksen 1996)、(Blanchard 2005) 和 (Giachetti 2009) 中找到。

Magee和de Weck (Magee和de Weck 2004)提供了系统分类的全面综述，如(Maier和Rechtin 2009)， (Paul 1998)和(Wasson 2006)。它们涵盖了一些对自然系统进行分类的方法，但它们对系统工程师的实践的主要重点和价值在于它们对人类设计或人造系统的分类方法。他们研究了许多可能的方法，包括:复杂程度、产生系统的经济分支、存在领域(物理或思想)、边界、起源、时间依赖、系统状态、人类参与/系统控制、人类需求、所有权和功能类型。最后，他们提出了一种功能分类方法，根据系统的过程(转换、运输、存储、交换或控制)和系统运行的实体(物质、能量、信息和价值)对系统进行分类。

工程系统的类型

下图是工程系统生命周期的潜在应用的总体背景图。

图 1 显示了可能成为生命周期焦点的利益系统 (SoI) 的四种一般情况。

嵌入在一个或多个集成产品中的以技术为中心的产品系统SoI，
一个集成的多技术产品系统 SoI 直接用于帮助提供服务，
支持多种服务系统的赋能服务系统SoI ，
SoI 为直接交付能力而创建和维持的服务系统。

产品和产品系统

产品一词被定义为“通过劳动或努力生产的东西；或任何生产的东西”（牛津英语词典）。在商业意义上，产品是由组织获得、拥有和维持并由企业使用的任何东西（硬件、软件、信息、人员等）。

产品系统是一个工程系统，其中生命周期的重点是开发产品并将其交付给收购方供内部或外部使用，以直接支持该收购方所需服务的交付。

产品系统生命周期语境将描述以技术为中心的 SoI 以及 SoI 需要与之交互的相关产品、人员和服务。请注意，在其生命周期内与产品系统相关的人员（例如，操作员、维护人员、生产者等）位于产品 SoI 之外，因为他们不是作为产品的一部分交付的。但是，要开发成功的产品，必须充分了解其人机界面和影响作为其背景的一部分。产品环境还将定义将在其中部署的服务系统，以帮助为收购企业提供必要的能力。

在产品生命周期中，这个更广泛的背景定义了 SoI 必须在其中运行的固定和商定的关系，以及必须在其中交付生命周期的环境影响。这使产品开发人员可以自由地在该语境中做出解决方案选择，并确保这些选择适合而不破坏更广泛的语境。

产品生命周期可能需要建议对启用服务进行更改，例如人员招聘和培训，或其他基础设施升级。实施这些变更的适当机制必须成为收购方和供应商之间协议的一部分，并融入产品生命周期。产品生命周期也可能会建议在更广泛的背景下进行更改，这将增强产品的所有权或使用，但这些更改需要与它们相关的系统的相关所有者进行协商和同意，然后才能将它们添加到生命周期输出中.

有关与产品系统相关的系统理论的更详细讨论，请参见系统科学史以及第 4 部分的产品系统工程KA 中将系统工程应用于服务系统的扩展。

服务和服务系统

服务可以简单地定义为帮助或协助的行为，或一个或多个用户所需的任何结果，可以根据结果和服务质量来定义，而无需详细说明其提供方式（例如，交通、通信、保护、数据处理等）。服务是个人或组织为他人的利益所做的过程、表现或体验，例如定制西装；按订单烹制晚餐；驾驶豪华轿车；进行法律辩护；固定断骨；上课；或运行企业的信息技术基础设施和应用程序。在所有情况下，服务都涉及知识和技能（能力) 一个人或组织为了另一个人的利益而拥有的（Lusch 和 Vargo 2006），通常作为一项单独的、定制的工作来完成。为了取得成功，服务需要来自客户和相关利益相关者的大量投入，通常被称为价值的共同创造（Sampson 2001）。例如，除非客户告诉服务员客户希望牛排如何准备，否则如何定制牛排？

服务系统（词汇表）是由组织创建和维护的工程系统，为企业内的客户提供成果。服务系统语境包含与产品系统语境相同类型的系统元素，但允许更自由地创建或更改内容以提供所需的服务。

服务系统生命周期可能会改变现有产品和其他服务的部署和使用方式。它还可能确定修改现有产品或创建新产品的需要，在这种情况下，它可能会启动相关的产品生命周期。在大多数情况下，如果不与相关系统元素所有者进行协商，服务开发人员将无法完全自由地更改服务系统语境的所有方面。特别是，人员和基础设施是服务环境的一部分，而对如何使用系统元素来提供预期结果的改变是服务生命周期范围的一部分。

上面对产品系统语境的描述可以看作是服务系统语境的一个特例，其中一个特定的产品由一个组织创建并集成到一个固定的服务系统中，并被一个与该组织直接相关的企业用来提供一种能力。 .

在一般服务系统环境中，没有必要将所有硬件或软件产品交付给服务提供商。在某些情况下，某些硬件、软件或人为元素可能由不直接负责服务但为许多此类服务提供支持输出的第三方拥有。在其他情况下，整个服务可能由与需要该服务的企业完全分离的组织提供。也没有必要在服务交付之前定义和集成产品或支持服务的确切版本。一些服务系统元素可以在更接近使用点的地方进行选择和集成。为了允许服务系统的这种后期配置，它将包含一些发现方法，通过这些方法可以找到适当的可用元素，以及一个整体服务管理元素，用于实施和指导服务系统的每个实例。服务系统方法的使用为收购方提供了更大的自由度，让他们能够获得和支持所有资本设备、软件、人员等，以获得满足用户所需的能力。

多年来，服务一直是系统工程(SE) 语言的一部分，既可以作为描述以产品为中心的生命周期的语境的方式，也可以描述将产品所有权和运营“外包”给他人的商业安排。最近使用术语服务系统通常与软件可配置和信息密集型系统相关联，即

...服务的独特特征——即服务，尤其是新兴服务，是信息驱动的、以客户为中心的、面向电子的和以生产力为中心的。（田和伯格 2003, 13）

与服务系统相关的系统理论的更详细讨论可以在系统科学史中找到，以及在第 4 部分的服务系统工程KA 中扩展系统工程在服务系统中的应用。

企业和企业系统

产品、服务或企业环境可以定义为系统元素的层次结构，并附加定义哪些元素是 SoI 解决方案的一部分，这些元素形成相关的问题环境，并影响与该环境相关的任何生命周期。

系统的系统 (SoS) 或系统联盟 (FoS) 的附加概念用于某些语境。根据上面图 1 中的一般描述，这将适用于 SoI 中的元素具有独立生命周期关系的任何生命周期语境。这个概念可以应用于上述任何生命周期语境，尽管它与服务和企业语境特别相关。

重要的是要理解术语 SoS 是对适用于所有系统的系统层次结构的一般概念的补充。 Maier 详细研究了 System of Systems 的含义，并使用了一种强调系统元素独立性质的表征方法（Maier 1998, 268）。 Maier 描述了系统元素如何运作的独立性（例如，SoI 中的元素也有自己的单独任务或属于另一个 SoI）以及元素如何开发或维持（例如，使元素可用、修改或配置）由与负责 SoI 其余部分的组织不同的组织）。

能够在多个工程系统之间共享元素以及能够通过组合现有工程系统快速创建问题的解决方案具有优势。随着实现独立系统集成的技术变得越来越普遍，这种 SoS 方法成为许多 SE 生命周期的共同方面。

无论工程系统环境中的系统元素与 SoI 生命周期有任何程度的独立性，这都会进一步增加复杂性；具体来说，通过限制生成的工程系统如何被改变或控制。这一复杂性维度影响系统方法的管理和控制方面。

系统科学开发的不同系统分组分类法的更详细讨论可以在第 4 部分系统工程应用中找到，我们处理 SoS 复杂性的方法的扩展可以在第 4 部分的系统KA 中找到。

应用工程系统语境

从上面对产品和服务语境的讨论中，应该清楚的是，它们需要类似的系统理解才能成功，它们之间的区别更多的是生命周期选择的范围和进行更改的权限，而不是什么类型的系统他们是。

这些语境在这里作为系统工程方法的概括呈现。所有实际项目都可能同时具有产品和服务系统维度。在工程系统的一般视图中，总是有一个企业系统直接对服务系统语境感兴趣，并且直接拥有和操作任何产品系统并启用服务或根据需要访问它们。该企业系统可能明确参与启动和管理工程系统生命周期，也可能隐含在问题情况的共享所有权中。任何工程系统语境都可能具有上述 SoS 独立性的各个方面。这可能是更广泛系统或环境中语境的一部分，也可能与 SoI 中元素的选择有关。

一个真正的 SE 生命周期通常将这些一般语境的不同方面组合成一个独特的问题和解决方案语境以及相关的收购方和供应商商业关系。这些必须由该生命周期确定为其 SE 活动的一部分。第 2 部分给出了这些不同生命周期语境的更多细节，第 4 部分扩展了它们在 SE 实践中的应用。

Ring (1998) 给出了上述一般描述的一个很好的例子，他将整体环境定义为问题抑制系统，描述了一个企业将探索其当前需求的循环，使用这些循环来识别一个或多个生命周期周期干预和相关组织，然后实施和交付这些生命周期，并将其输出整合到 PSS 中；然后，企业可以审查环境中的结果并重新开始循环。

这种通用系统方法在第 2 部分中进行了描述，并用作确定基础知识领域的重点。 SEBoK 其余部分中描述的 SE 当前实践酌情参考了这些基础。

复杂的系统

本文是系统基础知识领域(KA)的一部分。它给出了当前对复杂的系统思考的背景和指示，以及它如何影响系统工程(SE)的实践。

复杂的系统是最重要也是最难定义的系统概念之一。一个复杂的系统是在观察者的眼中，还是在系统的组织方式中存在内在的复杂的系统?对于复杂的系统是否有一个明确的定义，如果有，如何评估和衡量它?本主题将讨论这些思想如何与《什么是系统?》中给出的系统的一般定义相联系，特别是在不同的工程系统环境下。本文与后面的涌现主题密切相关。

定义复杂的系统

许多作者从不同的角度考虑了复杂的系统；本文最后一节描述了一些与系统相关的复杂的系统的讨论。 Sheard 和 Mostashari（Sheard 和 Mostashari 2011）综合了许多这些想法，将复杂的系统分类如下：

结构复杂的系统 着眼于系统元素和关系。特别是，结构复杂的系统着眼于系统元素可以组合多少种不同的方式。因此，它与系统适应外部需求的潜力有关。
动态复杂的系统 考虑了当系统用于在环境中执行特定任务时可以观察到的复杂的系统。动态复杂的系统有一个时间因素。系统在短期内交互的方式与系统行为直接相关；在环境中使用系统的长期影响与系统演化有关。
社会政治复杂的系统 考虑个人或人群对复杂的系统的影响。与人相关的复杂的系统有两个方面。一个与复杂或不复杂情况的感知有关，这是由于系统环境中的多个利益相关者观点以及社会或文化偏见增加了对系统环境的更广泛影响。另一个涉及个人的“非理性”行为或许多人以有意义的方式单独行事的群体行为；然而，紧急行为是无法预料的，并且可能适得其反。后一种类型基于人们根据各种相互关系进行的交互，并且通常使用系统动力学形式来绘制图表。

因此，复杂的系统是衡量理解系统将如何运行或预测改变它的后果的难度。当单个元素所做的事情与整个系统将要做的事情之间没有简单的关系，并且当系统包含一些适应或解决问题的元素以在不同情况下实现其目标时，就会发生这种情况。它可能受到系统的客观属性的影响，例如系统元素和关系的数量、类型和多样性，或者系统观察者由于其经验、知识、培训或其他社会政治考虑而产生的主观感知。

这种复杂系统的观点提供了对系统思维和系统方法至关重要的系统类型的洞察。

复杂的系统和工程系统

在跨系统上下文中考虑时，复杂的系统的不同视角并不是独立的。当SoI在不同的问题场景中还作为更广泛的系统的一部分工作时，相关系统(SoI)的结构复杂的系统可能与动态复杂的系统有关。作为问题情况的一部分，作为系统元素和操作环境的一部分，人们参与到大多数系统环境中。我们创建的用来识别、设计、构建和支持工程系统的人类活动系统，以及它们所处的更广泛的社会和商业系统，也可能是复杂的，并影响它们所生产和使用的复杂的系统。

Sheard和Mostashari(2011)展示了产品系统、服务系统和企业系统环境以及相关的开发和维持系统和项目组织的复杂的系统地图的不同观点。有序系统以系统组件的形式出现，是传统工程的主题。在复杂系统中使用这些系统时，理解它们的行为是很重要的。人们可能还需要将真正随机或混乱的自然或社会系统作为工程系统的一部分。系统方法的主要焦点是有组织的复杂的系统(见下面)。这种复杂的系统不能通过传统的分析技术来处理，也不能通过我们设计或使用解决方案的方式来完全消除。系统方法必须能够在与之交互的系统的整个生命周期中识别并处理这种复杂的系统。

Sillitto(2014)考虑了复杂的系统类型和系统架构之间的联系。能够理解、管理和应对客观和主观复杂的系统问题的情况下,我们使用的系统开发或系统开发和维持是一个关键组成部分的系统方法应用于工程系统,因此系统工程的实践。

复杂的系统的起源和特征

本节描述了一些关于复杂的系统的流行观点。不同的作者使用不同的语言来表达这些想法。虽然可以看到许多共同的线索，但其中一些想法采取了不同的观点，并且可能在本质上是矛盾的。

最广泛使用的复杂的系统定义之一是如果系统各部分的属性给定（通常归因于 Weaver），则预测系统属性的难度程度。反过来，这与元素的数量和它们之间的连接有关。 Weaver (Weaver 1948) 将复杂的系统与元素类型及其交互方式联系起来。他将简单性描述为具有有限数量的变量和相互作用的问题，并确定了两种复杂的系统：

杂乱无章的复杂的系统 存在于具有许多松散耦合、杂乱无章且相等的元素的系统中，这些元素具有某些平均属性，例如温度或压力。这样的系统可以用“19世纪”的统计分析技术来描述。
有组织的复杂的系统 可以在具有许多强耦合、有组织和不同元素的系统中找到，这些元素具有某些新兴特性和现象，例如经济、政治或社会系统所表现出的特性和现象。传统的分析技术无法很好地描述这样的系统。

韦弗关于这种新的复杂问题的观点是系统思维的一些基本观点。（另见系统思维。）

后来的作者，如 Flood 和 Carson (1993) 和 Lawson (2010)，将有组织的复杂的系统扩展到系统，这些系统已经组织成一个旨在被理解的结构，因此适合工程和生命周期管理>(Braha et al. 2006)。他们还认为，杂乱无章的复杂的系统可能是由于异构复杂系统在其生命周期内没有明确的架构控制而演化（复杂的系统蠕变）。这是对 Weaver 使用的术语“有组织的”和“无组织的”的不同用法。混合这些想法时应小心

复杂的系统不应与“复杂”相混淆。许多作者对有序和无序的元素集合进行了区分。

有序系统在元素之间具有固定的关系，并且不具有适应性。 Page (2009) 引用了手表作为可以被视为有序系统的示例。这样的系统很复杂，有许多元素一起工作。它的组件基于类似的技术，在形式和功能之间具有清晰的映射。如果操作环境的变化超出规定的限制，或者某个关键部件被拆除，手表将停止执行其功能。

在通常的用法中，混沌是一种无序或不可预测的状态，其特征是元素不相互关联，行为随机，没有适应或控制。混沌理论（Kellert 1993）应用于某些动态系统（例如天气），尽管它们具有结构和关系，但表现出不可预测的行为。这些系统可能包括随机性方面，但可以使用确定性模型进行描述，在给定一组初始条件的情况下，可以根据这些模型描述它们的行为。然而，它们的结构使得输入或环境条件中的（不可测量的）小扰动可能导致行为的不可预测的变化。这样的系统被称为确定性混沌系统，或者简称为混沌系统。模拟可以创建混沌系统，并且随着计算能力的提高，至少在某些时候可以对行为进行合理的预测。

在从有序到完全无序的范围内，复杂的系统介于中间，比完全有序具有更大的灵活性和变化，比完全无序更稳定（Sheard 和 Mostashari 2009）。

复杂的系统可能会进化到“混沌的边缘”，导致系统看起来具有确定性，但与更有序的系统相比表现出反直觉的行为。复杂系统中偶然事件的统计通常以幂律分布为特征，即“复杂的系统的特征”（Sheard 2005）。幂律分布存在于各种各样的自然和人为现象中，这意味着低概率——大撞击事件的概率比高斯分布所暗示的要高得多。这样的系统可以以非线性方式反应以表现出突然的相位变化。这些相变可以是可逆的或不可逆的。就风险的发生、影响和公众接受程度而言，这对工程系统产生重大影响和失败。

客观复杂的系统是复杂系统的一个属性，是衡量一个系统在这个范围内的位置。它被定义为无论我们对当前状态和历史的了解如何，都无法以确定性和精确性预测系统的未来状态的程度。主观复杂的系统衡量观察者理解系统或预测系统下一步将做什么的难易程度。因此，它是每个人的观点和理解的功能。准备好通过一致、清晰的沟通和强有力的利益相关者参与来减轻主观复杂的系统是很重要的（Sillitto 2009）。

文献已经发展到对客观复杂的系统的系统元素和关系的特征的相当一致的定义。 Page (2009) 给出了以下总结：

独立性 ：能够做出自己决定的自治系统元素，受来自其他元素的信息和自主元素自身携带的适应性算法的影响（Sheard 和 Mostashari 2009）。
互连性 ：系统元素通过物理连接、共享数据或简单地视觉感知其他元素在哪里以及它们在做什么，例如鹅群或飞机中队。
多样性 ：在某些方面在技术或功能上不同的系统元素。例如，元素可能携带不同的适应性算法。
适应性 ：自组织系统元素可以做他们想做的事情来支持自己或整个系统以响应他们的环境（Sheard 和 Mostashari 2009）。适应性通常是通过人为因素来实现的，但可以通过软件来实现。 Pollock 和 Hodgson (2004) 描述了如何在包括电网和企业系统在内的各种复杂系统类型中做到这一点。

由于作为系统一部分的人类行为的可变性以及系统外人员的感知，将人员纳入系统通常是其复杂的系统的一个因素。人们可以被视为观测系统或对其他类型的复杂的系统有贡献的系统元素（Axelrod 和 Cohen 1999）。个人在特定情况下的理性或非理性行为是复杂的系统的一个重要因素（Kline 1995）。通过教育、培训和熟悉系统，可以降低其中的一些复杂的系统。有些是不可约的，必须作为问题或解决方案的一部分进行管理。 Checkland (1999) 认为，一组利益相关者将有自己的世界观，这导致他们形成不同但同样有效的系统环境理解。

Warfield (2006) 开发了一种强有力的方法论来解决复杂的问题，特别是在社会经济领域，基于相关群体以一组相互作用的问题的形式发展对问题的理解 - 他称之为“问题”。然后通过几个度量来表征复杂的系统，例如重要问题的数量、它们的相互作用以及对问题性质的共识程度。显而易见的是，如何、为什么、在哪里以及由谁使用一个系统都可能导致其感知的复杂的系统。

Sheard 和 Mostashari (2011) 将复杂的系统的属性分为原因和影响。导致复杂的系统的属性包括非线性；涌现；混乱的; 自适应；紧密耦合; 自组织；去中心化；打开; 政治（相对于科学）；和多尺度；以及有很多件。那些使系统被视为复杂的属性的影响包括不确定性；难以理解；不可预料的; 无法控制；不稳定；无法修复；不可维护且成本高昂；前因后果不明；并且建造时间太长。

系统工程的出现

这个主题是系统基础知识领域(KA)的一部分。它给出了描述系统工程的出现的一些方式的背景，以及当前关于它是什么以及它如何影响系统工程(SE)实践的思考。它将讨论这些思想如何与《什么是系统?》中给出的系统的一般定义相联系;特别是，它们如何与不同的工程系统环境相关联。本主题与前面的复杂的系统主题密切相关。

系统工程的出现是整体主义和相互作用的基本系统概念的结果(Hitchins 2007, 27)。系统整体的行为和属性来源于其元素和关系的组织，只有当系统被放置在不同的环境中时才会变得明显。

从这个定义中产生的问题包括:什么样的系统表现出不同的出现方式，在什么样的条件下?它对系统是有利的还是有害的?在工程系统的开发和使用中，我们如何处理系统工程的出现现象?它能被计划吗?如何计划?

关于系统工程的出现有许多不同的，有时甚至是相互矛盾的观点。本课题提出了目前流行的观点，并为大家提供参考。

系统工程的出现概述

正如Checkland所定义的那样，系统工程的出现是“一种原则，即实体展示的属性只有在归属于整体而非部分时才有意义。”(Checkland 1999,314)。紧急系统行为可以被看作是系统元素之间的交互和关系的结果，而不是单个元素的行为。它产生于系统元素的行为和属性以及元素之间的系统结构或允许的交互的组合，并且可能被来自系统环境的刺激所触发或影响。

系统工程的出现在自然界中很常见。

Hitchins还指出，技术系统呈现出萌芽状态。我们可以观察到工程系统环境中各个元素之间的相互作用所产生的许多层次的结果。在简单的层面上，一些系统结果或属性具有相当简单且定义良好的映射到它们的元素;例如，车辆的重心或最高速度是由元素属性及其组合方式决定的。其他行为可以与这些简单的结果相关联，但它们的价值在整个系统中以复杂且难以预测的方式出现。车辆在赛道上的单圈性能与重心和速度有关;但同时也受到驾驶员技能、外部条件、构件等因素的影响。在比赛条件下，赛车只有结合了良好的设计和真实圈数的反馈，才能获得“最佳”的性能。

还有一些结果是不那么有形的，对系统开发人员和用户来说都是一个惊喜。一圈的时间如何转化为一个获胜的赛车团队?为什么跑车比其他性能一样好或更好的汽车更受欢迎?

总能在系统的最高层次观察到突发性。然而，Hitchins(2007, 7)也指出，在某种程度上，系统元素本身可以被视为系统，它们也会出现。Page(2009)将系统工程的出现视为“宏观层面的属性”。Ryan(2007)认为，系统工程的出现是与范围而非系统层次相结合的。用Ryan的话说，范围与空间维度(系统元素彼此之间的关系)有关，而不是与层次有关。

Abbott(2006)不同意上述对系统工程的出现的一般定义。然而，他对系统工程的出现现象超出经典物理学界限的观点提出了异议。他说，“这种更高层次的实体……总是可以被简化成原始的物理力量。”

Bedau和Humphreys(2008)和Francois(2004)对其产生的哲学和科学背景进行了全面描述。

系统工程出现的类型

系统工程出现的类型有各种各样的定义。参见Emmeche et al.(1997)、Chroust(2003)和O'connor和Wong(2006)了解一些变体的具体细节。Page(2009)描述了三种类型的出现:“简单”、“弱”和“强”。

根据Page的说法，简单的出现是由元素属性和关系的组合产生的，发生在非复杂或“有序”的系统中(参见复杂性)(2009)。要实现“受控飞行”的突发性特性，我们不能只考虑机翼、控制系统或推进系统。必须考虑到这三个方面，以及这三个方面相互联系的方式，以及与飞机所有其他部件的联系。佩奇认为，简单的出现是唯一可以预测的出现类型。这种出现的观点也被称为协同效应(Hitchins 2009)。

Page将弱出现描述为系统结构中希望(或至少允许)出现的预期出现(2009)。然而，由于弱出现是一个复杂系统的产物，仅从单个系统组件的特征无法预测实际的出现水平。

“强出现”这个词是用来描述意外的出现;也就是说，直到系统被模拟或测试，或者更令人担忧的是，直到系统在运行中遇到设计和开发过程中没有预料到的情况，才会观察到紧急情况。

在企业倒闭或关门的情况下，强劲的复苏可能是显而易见的。例如，美国-加拿大电力系统停电任务小组(2004年美国-加拿大电力任务小组)所描述的2003年美国-加拿大停电事件就是系统设计导致级联关闭的一个案例。虽然没有设备故障，但关闭是系统性的。正如Hitchins所指出的，这个例子表明出现属性并不总是有益的(Hitchins 2007, 15)。

其他作者对“强烈的，或意想不到的，出现”和“不可预测的出现”的概念做了不同的区分:

首先，有一些本来可以预测但在系统开发中没有考虑到的意想不到的特性:“由于观察者的数据集不完整，与手头的现象有关”(Francois, C. 2004, 737)。Jackson等人(2010)认为，理想的出现水平通常是通过迭代实现的。这可能是进化过程的结果，在进化过程中，元素属性和组合被“选择”，取决于它们对系统对抗环境压力的有效性的贡献，或者通过模拟或构建/测试周期的设计参数迭代。基于此，可以细化弱出现的具体值，而强出现的例子只要符合分析，可以在后续迭代中考虑。
其次，有一些无法从系统组件的属性中预测到的意外属性:“属性本身，不能从系统部件的行为中推导出来”(Francois, C. 2004, 737)。这种关于出现的观点在社会科学或自然科学中很常见，但在工程学中更有争议。我们应该区分理论的不可预测性和实践的不可预测性(Chroust 2002)。从理论上讲，天气预报是可以预测的，但由于其混乱的性质，超出一定的精度实际上是不可能的。人类意识的出现不能从大脑的生理特性推断出来。对于许多人来说，这种真正不可预测的复杂性类型对工程的价值有限。(请参阅下面的实际考虑。)

特别容易出现的一种系统类型是利益系统(sos)。这样做的原因是，根据定义，SoS是由不同的系统组成的，这些系统被设计成独立运行。当这些系统一起运行时，系统各部分之间的相互作用很可能导致意外的出现。这类系统很可能出现混乱或真正不可预测的情况。

系统工程出现的特征

系统工程出现的特征可以定义如下:“一个属性的一个复杂的系统被认为是“出现”(的情况下),尽管它出现的属性和关系描述简单的成分,它既不是预测,也可约,这些低级特征”(Honderich 1995,224)。

正如上面所讨论的，所有系统都可以具有出现的特征，这些特征可能是可预测的，也可能是不可预测的，也可能是不可建模的。许多关于复杂性的文献都把复杂性的出现作为复杂系统的定义特征。例如，Boccara(2004)指出:“系统工程出现的特征是复杂系统最显著的特征。”一般来说，一个系统越有序，它的出现特征就越容易预测。一个系统越复杂，就越难预测它的系统工程的出现特性。

一些从业者只在提到“强烈的出现”时才使用术语“Emergent”。这些实践者将其他两种形式的紧急行为称为协同或“系统级行为”(Chroust 2002)。采用这种视图，我们将为意外的属性保留术语“Emergent Property”，这些属性可以通过系统开发的迭代建模或细化。

无法预见的情况会造成严重的冲击。许多人认为，系统方法的主要工作是防止不希望出现的情况，以尽量减少意外和潜在不希望出现的结果的风险。这种对紧急属性的回顾通常与识别和避免系统故障特别相关(Hitchins 2007)。

然而，好的SE不只是专注于避免系统故障。它还包括通过理解和利用工程系统中的突发性来最大化机会，通过组件之间的协同交互来创建所需的系统级特性，而不仅仅是组件本身(Sillitto 2010)。

一组重要的突发性属性包括敏捷性和弹性等属性。这些关键的系统属性除了在整个系统级别上没有任何意义。

实际问题

如上所述，管理系统工程的出现的特征一种方法是通过迭代。在设计过程中，迭代设计一个工程系统以达到预期结果的需求比设计一个有序系统所需的需求要长。创建一个能够进行这种迭代的工程系统可能还需要一个更可配置的或模块化的解决方案。其结果是，开发复杂的系统可能比开发有序的系统更昂贵和耗时，而且开发的成本和时间天生就难以预测。

Sillitto(2010)观察到“利用系统工程的出现工程设计领域具有良好的领域数学模型，并在设计和操作中严格控制组件、子系统和过程的变异性。”上面讨论的迭代可以通过使用仿真和建模来加速，因此并不是所有的迭代都需要构建真实的系统并在真实的环境中操作它们。

领域模型的概念由Hybertson在通用模型或模式的背景下进一步探索，这些模型或模式是随着时间的推移而学习并在模型空间中捕获的(Hybertson 2009)。Hybertson指出，要知道一个给定的设计会出现什么情况，包括副作用，需要事后诸葛亮。对于尚未解决的新类型问题，或尚未构建的新类型系统，实际上是不可能预测解决方案或系统的紧急行为的。通过建模和迭代特定的系统设计，我们可以获得一些后见之明，或者至少是一些见解;然而，在一个系统的开发中迭代设计只能产生有限的后见之明，并且通常不能提供完整的系统工程的出现感和副作用。

真正的后见之明和理解来自于构建多个相同类型的系统，并部署它们，然后观察它们在运行中的突发行为，以及将它们置于其环境中的副作用。如果这些观测系统完成,出现和副作用与蒸馏和捕获系统的设计,包括这些设计的变化,提供社区,然后我们能够预测和利用出现。

在这种类型的测试环境中，我们发现了两个因素:什么是有效的(也就是说，什么是需要的突发行为和副作用);什么不起作用(也就是说，什么突发行为和副作用是不受欢迎的)。作品肯定了设计。不能工作的需要在设计中进行修改。这就是为什么多个系统，特别是复杂的系统，必须随着时间的推移和在不同的环境中构建和部署——以学习和理解设计、突发行为、副作用和环境之间的关系。

这两种被捕获的学习类型分别对应于模式和“反模式”，或失败的模式，这两种模式都在系统思维原则和系统思维模式主题的更广泛的背景下进行了讨论。

使用迭代来细化系统工程的出现属性的值，无论是在单个系统的生命周期中，还是通过开发封装了从多个开发中获得的知识的模式，都可以很容易地应用于上面关于强烈系统工程的出现的讨论。从这个意义上说，那些可以观察到但不能与设计选择相关的属性与系统方法无关。然而，当处理工程和管理问题的组合出现在系统语境的系统时，它们是有价值的(Sillitto 2010)。(参见应用于工程系统的系统方法。)

未来系统工程的基础知识

本文是系统基础知识领域(KA)的一部分。它考虑东南的未来趋势，以及这些趋势如何可能影响未来系统工程的基础。

SEBoK包含了关于SE实践的一般知识指南。它不会对这一知识做出判断。但是，在某些情况下，它可以用来指出哪些知识是植根于现有实践的，哪些知识指向SE的未来发展。

本文概述了SE是如何变化的，并在第2部分中给出了这些变化可能如何影响系统工程的未来、SEBoK和基础的建议。

INCOSE 愿景

INCOSE 愿景 2025 声明 (INCOSE 2014) 描述了以下方面的一些未来方向：

拓宽 SE 应用领域

SE 的相关性和影响力将超越传统的航空航天和国防系统，并扩展到更广泛的工程、自然和社会系统领域
SE 将更广泛地应用于社会物理系统的评估，以支持政策决策和其他形式的补救措施

更智能和自主的系统

未来的系统需要变得更智能、自组织、可持续、资源高效、稳健和安全
自动驾驶汽车和交通系统的数量需要增加
系统变得更加“智能”并主导人类安全关键应用

理论基础

SE 将得到更全面的理论基础和复杂的基于模型的方法和工具的支持，从而可以更好地理解面对不确定性的日益复杂的系统和决策
挑战：系统工程基础的核心体系在学术界得到一致的定义和教授，并构成系统工程实践的基础

在本文中，我们将考虑 SE 的基础可能需要如何发展以支持这一愿景。

SE将如何变化？

在系统类型中，我们描述了可以应用 SE 生命周期的三种一般上下文。在产品系统环境中，SE 的输出侧重于技术系统的交付。虽然此类系统旨在供人们使用并适合更广泛的问题解决环境，但这种环境已被视为在很大程度上是固定的，并且对于 SE 而言是外部的。服务系统上下文允许 SE将解决方案系统的所有方面视为其职责的一部分。这目前被视为主要集中在软件密集型解决方案上的 SE 应用的一个特例。企业制度背景通过支持服务系统组合的规划、开发和使用，为直接应用 SE 解决复杂的社会技术问题提供了潜力。虽然这样做了，但可能很难连接到许多 SE 项目的以产品为中心的生命周期。

由于上述前两个未来趋势，系统工程师的角色已经开始有所改变。 SE 应用范围的变化以及软件密集型可重构和自主解决方案的增加使用将使服务系统上下文成为大多数 SE 生命周期的主要焦点。为了实现这一点，大多数产品系统将需要变得更加通用和可配置，以便根据需要在一系列服务系统中使用它们。这些生命周期越来越多地作为相关生命周期的企业组合的一部分来启动和管理。

在 SE 的这种演变中，系统工程师无法考虑要修复的上下文的许多方面，从而使问题和可能的解决方案选项更加复杂和难以预测。这也意味着系统工程师有更大的自由来考虑结合现有技术和新技术的解决方案，并且可以改变人员和自主软件的角色以帮助实现预期的结果。为了使此类系统成功，它们将需要包括在操作中以及在其生命周期的多次迭代中进行更改、适应和增长的能力。这一变化促使 SE 直接参与企业战略和规划，作为解决 INCOSE 愿景中确定的各种社会问题的持续和迭代方法的一部分。

SE的角色和范围的这种演变也将看到所有系统方面的增加。我们可以期待系统工程系统成为许多（如果不是大多数）SE 生命周期的系统工程的一部分。

基本原理的演变

SE的这些正在进行的变化更多地强调了系统工程中自主代理的作用，而代理将是未来系统工程和SEBoK中日益强调的一个领域。Hybertson(2019)更详细地阐述了代理商和代理在未来SE中日益增加的作用。正如Hybertson(2009年和2019年)所提出的，从全面控制模型到共享责任模型的转变，将工程的本质转变为更像是集体实现的东西。系统将代表技术和社会因素的组合和相互作用，它们可以从技术产品到服务提供者再到社会实体。在许多情况下，它们将是社会技术的结合或混合。

上述趋势对SE基金会产生了影响，包括技术方面、社会方面和伦理方面。将人纳入系统意味着基础科学的重大扩展，以提供原则、理论、模型，以及人类、生物、社会和代理领域以及技术和物理领域的模式。对agent的强调意味着对系统变化的修正概念化，从传统的机械性和受控的修复和升级模型，到一个更有机的包括增长、自我学习、自我组织和自我适应的变化模型。伦理考虑将包括如何在共享责任模型中分配系统的责任。在(Hybertson 2009和2019)中，进一步讨论了扩展的基础和未来SE的基础学科列表。

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