这个知识领域(KA)提供了关于系统思维的知识指南，系统思维是系统科学和实践的系统方法的集成范式。

这是更广泛的系统知识的一部分，它可以帮助提供公共语言和知识基础，并使系统工程(SE)可以访问实际的系统概念、原则、模式和工具，正如在第2部分的介绍中所讨论的那样。

主题

SE 知识体系指南 (SEBoK) 的每个部分都分为 KA，它们是具有相关主题的信息分组。KAs 又被划分为主题。本 KA 包含以下主题：

• 什么是系统思维？
• 系统思维的概念
• 系统思维原理
• 系统思维模式

介绍

系统思维是基于系统范式的原则和概念，与理解或干预问题情况有关。这个KA提供了系统思维的一些基本定义。下图总结了知识是如何呈现的。

系统思维根据一组共同的系统概念、原则和模式来考虑来自不同领域的系统之间的相似性：

• 原则是行为或行为的规则。进一步说，原则是“被接受为真实的基本概括，可以用作推理或行为的基础”。
• 概念是一种抽象概念，或者是从特定实例中推断出来的一般概念。

为了陈述“真理”，原则依赖于概念。因此，原则和概念是相辅相成的;没有概念，原则就不能存在，而没有原则来指导正确的行为方式，概念就不是很有用(Lawson和Martin 2008)。

许多资料结合了概念和基于它们的原则。系统思维的概念这篇文章介绍了从各种理论和实践来源中提取的概念。系统思维的原则这篇文章，反过来，提出了一个重要原则的总结，回顾了它们所基于的概念。

模式是在不同领域的系统中发现的可观察的相似性的表达。模式存在于自然系统和人为系统中，并应用于系统科学和系统工程中。系统思维模式的最后一篇文章将对不同类型的模式以及如何使用模式来支持系统方法进行总结。

系统思维的实际应用经常使用抽象的系统表示或模型。在这个KA中提到了一些模型;另外，在用模型表示系统中提供了一个更完整的指南。

什么是系统思维？

本主题是系统思维知识领域(KA)的一部分。系统思考的范围是一个起点来处理现实世界的情况下使用一组相关的系统概念的概念讨论了系统思考的话题,系统原理讨论了系统思考的话题,原则和系统模式系统思维模式的讨论话题。

介绍

系统思维的概念、原则和模式都来自于系统科学家的工作，也来自于将系统科学的见解应用于现实世界问题的实践者的工作。。

近一个世纪以来，整体主义一直是系统思维的主导主题，它认识到，由于观察到的现象，如涌现，需要把一个系统作为一个整体来考虑。支持者包括Wertheimer, Smuts, Bertalanffy, Weiss， (Ackoff 1979)， (Klir 2001)和(Koestler 1967)等等。。

关于系统理论中最重要的运动的更详细的讨论可以在《系统科学史》中找到。

利益识别系统

当人们观察或与系统交互时，他们会为系统的各个部分分配边界和名称。这种命名可能遵循系统的自然层次结构，但也将反映观察者的需求和经验，以便将元素与与它们自己相关的目的的公共属性相关联。因此，必须确定一些感兴趣的系统(SoIs) (Flood和Carson 1993)，它们必须是相关的，并包括一组代表系统整体的元素。这种观察系统的方法，其中复杂的系统关系集中在一个特定的系统边界，被称为系统分辨率。

系统思考需要一个持续的关注和适应过程，以确保一个人已经适当地识别了边界、依赖和关系。Churchman(1968)和其他人也考虑了与管理科学有关的更广泛的伦理、政治和社会问题，涉及系统干预中参与者的相对权力和责任。这些被关键的系统思考者视为定义问题系统边界时要考虑的关键因素。

系统上下文可以用于定义SoI，并获取SoI之间的重要关系并达成一致，例如它直接工作的系统和以某种方式影响它的系统。当这种方法被用于关注一个更大系统的一部分时，就应用了还原论和整体论的平衡。这种平衡是系统方法的核心。系统上下文提供了应用这种平衡的工具，因此是任何系统方法的基本部分，因此也是系统工程(SE)的基本部分。描述不同类型工程系统环境的方法在工程系统环境主题的“应用于工程系统KA的系统方法”中进行了讨论。

关于系统思维的思考

Senge(1990)以多种方式讨论了系统思维

一种看到整体的纪律……一个看到相互关系而不是事物的框架……一个发现和诊断的过程…作为一种对微妙的相互联系的感知，赋予了生命系统独特的特性。(圣吉2006年,68 - 69)

将系统方法定义为需要从系统边界以外的角度来考虑系统(Churchman1979)。有很多选择太窄边界的示威活动,在范围或时间表,导致目前的问题被解决了只牺牲一个类似的或更大的问题是在空间,创造了其他地方社区,或时间(圣吉2006)和(1977年草地)。这就是系统思维模式主题中描述的“转移负担”原型。

Churchman认为系统知识的一个重要组成部分来自系统外部的“其他人”或“敌人”;当你第一次通过别人的眼睛看世界时，系统方法就开始了。在这句著名的短语中，Churchman建议人们可以走出他们所处的体系，在精神上试图通过他人的价值观来考虑这个体系。Churchman(1979)指出了系统方法的四个主要敌人，即:政治、道德、宗教和美学。

对Churchman来说，系统方法的“敌人”提供了一种学习系统方法的强大方式，正是因为它们使理性的思考者能够走出系统的边界，并观察它。这意味着系统思考者并不一定只参与系统内部，而是本质上参与系统理性“外部”的推理和决策。

关于系统思维定义的一些其他观点如下:

• “系统思考需要意识到我们处理的是现实模型而不是现实本身。” (奥西米茨 1997, 1)
• “……通常被称为‘系统思维'……是……一系列能力，其核心是将我们的正常思维过程和常识应用于特定情况的能力。” (多纳 1996, 199)
• “系统思维提供了一种强大的方式来考虑时间和空间上遥远的因果联系。” (斯泰西 2000, 9)

系统思考是简化复杂性的艺术。它是关于看穿混乱，管理相互依赖，理解选择。我们认为世界越来越复杂和混乱，因为我们使用了不适当的概念来解释它。当我们理解某件事时，我们不再认为它是混乱或复杂的。(Gharajedaghi 1999, 283)

Kasser认为系统思维是更广泛的整体思维系统中的一个元素。Kasser对整体思维的定义如下:“……分析[以阐述的形式]，系统思维和批判性思维的结合”(Kasser 2010)。

系统思维和系统工程知识体系指南

从这些讨论中，我们可以看到系统思维既是一套发展系统理论和实践的基本思想，也是发展和应用这些理论的人所需要的一种普遍的思维方式。

SEBoK特别关注系统思维如何支持工程系统的系统方法。

为了更详细地检查SoI，以某种方式理解、使用或改变它，实践者面临着一个明显的“系统思维悖论”。唯一可以真正理解一个系统通过考虑所有可能的关系和相互作用,内部和外部的边界和所有未来可能的情况(两个系统的创建和生活),但这使人们理解一个系统或显然不可能的预测变化的后果。

如果这意味着必须考虑所有可能的系统关系和环境条件，以充分理解创建或更改系统的后果，那么可以做哪些有用的工作?

在许多方面，这是所有人类努力的本质，无论是技术、管理、社会还是政治，所谓的已知的已知和未知的未知。系统方法是一种处理现实世界问题的方法，并利用系统思维的概念、原则和模式，使系统能够被设计和使用。

系统思考原则中的关注点封装和分离的系统原则与这个问题有关。复杂情况的一些细节必须隐藏起来，以便关注系统元素的更改。为了适应必须考虑的可接受的商业和社会风险，必须考虑在足够的相关系统组件之间可能做出的任何更改的影响。工程和管理学科通过收集尽可能多的必要知识来处理这个问题，以在一个对所需需求可接受的风险级别上进行。在某种程度上，对什么是足够的，可以承担多大的风险进行评估，可以用规章制度进行编纂，并通过过程和程序进行管理;然而，它最终是执行工作的个人的技能和判断的结合。

系统思维的概念

本文是系统思维知识领域(KA)的一部分。它描述了系统概念，知识，可以用来理解问题和解决方案，以支持系统思维。

下面的概念是从许多来源合成的，这些来源本身就是其他作者概念的总结。Ackoff(1971)提出了一个由系统概念组成的系统，作为一般系统理论(GST)的一部分;Skyttner(2001)从许多系统科学作者那里描述了主要的GST概念;Flood和Carlson(1993)将概念描述为系统思维的概述;Hitchins(2007)将概念与系统工程实践联系起来;Lawson(2010)描述了一个系统概念系统，系统按照基本概念、类型、拓扑、焦点、复杂性和角色进行分类。

整体性与交互性

一个系统是由一组元素定义的，这些元素表现出足够的凝聚力，或“组合到一起”，从而形成一个有界的整体(Hitchins 2007; Boardman 和Sauser 2008年)。

Hitchins认为，元素之间的相互作用是“关键”系统概念(Hitchins 2009, 60)。对相互作用和整体主义的关注是对简化论者对部分的关注的一种反击，并使人们认识到，在复杂系统中，部分之间的相互作用至少与部分本身同等重要。

一个开放的系统是由系统边界内系统元素之间的交互作用，以及系统元素与环境内其他系统之间的交互作用所定义的(参见什么是系统?)下面剩下的概念适用于开放系统。

规律性

规律性是一种存在于多个实体或多次的一致性或相似性(Bertalanffy 1968)。规律使科学成为可能，使工程高效有效。没有规律，我们将被迫把每一个自然和人工系统的问题和解决方案看作是唯一的。我们将没有科学规律，没有分类，每一项工程工作都将从头开始。

任何群体或群体中都存在着相似和不同之处。每个系统问题或解决方案都可以被认为是唯一的，但实际上没有任何问题/解决方案是完全唯一的。法理学方法假设实体之间存在规律，并研究这些规律是什么。具体方法假设每个实体都是独特的，并研究实体的独特品质，(Bertalanffy, 1975)。

自然系统和工程系统都存在着大量的规律性。系统思维模式捕捉并利用了这种规律性。

状态和行为

系统元素的任何质量或属性都称为属性。系统的状态是给定时间的一组系统属性。系统事件描述了系统环境的任何变化，以及它的状态:

• 静态 - 存在没有事件的单一状态。
• 动态 - 存在多种可能的稳定状态。
• 稳态 - 系统是静态的，但其元素是动态的。 系统通过内部调整保持其状态。

稳定状态是系统将一直保持到另一个事件发生的状态。

可以使用状态变量、 指示系统状态的属性值来监视状态。状态变量随时间的可能值的集合称为“状态空间”。 状态变量通常是连续的，但可以使用有限状态模型（或“状态机”）建模。

Ackoff (1971) 认为“变化”是系统如何受到事件的影响，系统行为是系统对其环境的影响。 一个系统可以

• 通过打开灯来响应 请求，
• 通过决定打开灯来 应对黑暗，或
• 采取行动 在固定的时间、随机地或以可辨别的理由打开灯。

稳定系统是在环境中针对一系列可能事件具有一个或多个稳定状态的系统：

• 确定性 系统具有状态变量到状态空间的一对一映射，允许从过去的状态预测未来状态。
• 非确定性 系统具有状态变量的多对多映射； 无法可靠地预测未来的状态。

确定性和系统复杂性之间的关系，包括混沌系统的概念，在Complexity文章 中进一步讨论。

生存行为

系统的行为方式通常允许它们在一个或多个可选的可行状态中维持自身。许多自然或社会系统都有这个目标，无论是有意识地，还是作为一个“自组织”系统，它源于元素之间的相互作用。

熵是系统趋向无序或无序的趋势。在物理学中，熵被用来描述有组织的热能是如何“损失”成周围环境的随机背景能量的(热力学第二定律)。在工程系统中也可以看到类似的效果。如果建筑物或花园长期未被使用，会发生什么?熵可以用来比喻衰老、技能衰退、过时、滥用、无聊等。

“负熵”描述了一个系统中阻碍熵的力量。内稳态在生物学上与此相对应，描述的是保持“稳定状态”或“动态平衡”的行为。自然界的例子包括人类细胞，它们保持相同的功能，但定期更换其物理成分。同样，这也可以用作对抗熵的隐喻，例如训练、纪律、维护等。

Hitchins(2007)描述了一个系统的可行性与其元素之间的连接数量之间的关系。希钦斯的连接多样性的概念表明，系统的稳定性随着连接(内部和环境)的增加而增加。(见。)

目标寻求行为

有些系统存在的原因不仅仅是简单的生存。目标寻求是工程系统的定义特征之一：

• 目标是一个系统在特定时间内能够实现的特定结果
• 目标是可以通过一系列目标实现的长期结果。
• 理想是一个无法确定地实现的目标，但朝着这个目标前进是有价值的。

系统可以是单一目标寻求（执行设定任务）、多目标寻求（执行相关任务）或反思性（设定目标以解决目标或想法）。有两种类型的目标寻求系统：

• 有目的的系统有多个目标，有一些共同的结果。这种系统可用于在约定的时间段内提供预先确定的结果。这个系统可以自由选择如何实现目标。如果它有记忆，它可能会发展出描述既定目标所需行为的过程。大多数机器或软件系统都是有目的的。
• 有目的的系统可以自由地确定实现结果所需的目标。这样一个系统的任务是通过一系列目标在更长的时间内追求目标或理想。人类和足够复杂的机器是有目的的。

控制行为

控制论，一门控制科学，定义了两种基本的控制机制:

• 负反馈，针对设定的目标或水平维持系统状态。
• 正反馈，迫使增长或收缩达到新的水平。

控制论的主要关注点之一是稳定性和响应速度之间的平衡。黑盒系统视图查看整个系统。控制只能通过小心地平衡输入和输出来实现，这会降低响应速度。白盒系统视图考虑系统元素及其关系;控制机制可以嵌入到这个结构中，以提供更灵敏的控制和与稳定性相关的风险。

另一个有用的控制概念是“元系统”，它位于系统之上，负责控制其功能，无论是作为黑盒还是白盒。在这种情况下，行为产生于系统和元系统的结合。

控制行为是一种交易:

• 专门化，系统行为的重点是利用其环境的特定特性
• 灵活性，一个系统快速适应环境变化的能力。

虽然一些系统元素可能会为专业化而优化，如温度敏感开关、灵活性或自主的人类控制器，但复杂的系统必须在两者之间取得平衡，以获得最佳效果。这是二元论概念的一个例子，在《系统思维原理》中有更详细的讨论。

多样性描述了可以控制元素的不同方式的数量，取决于它们可以组合的不同方式。必要多样性法则规定，控制系统必须至少拥有与其所控制的系统同样多的多样性。

方法

Ackoff将功能定义为有助于实现目标的结果。为了发挥作用，系统必须能够以两种或两种以上不同的方式提供结果。（这被称为等终性。）

这种功能和行为的观点在系统科学中很常见。在这个范例中，所有系统元素都有某种行为；然而，要想以某种方式发挥作用，就需要有某种丰富的行为。

在大多数硬系统方法中，从问题陈述中描述一组功能，然后与一个或多个备选元件结构相关联（Flood和Carson 1993）。这个过程可以重复，直到定义了系统组件（功能和结构的可实现组合）（Martin 1997）。在这里，功能被定义为为了达到预期结果而必须执行的任务或活动，或者是输入到输出的转换。这种转变可能是：

同步的，与密切相关系统的定期交互，或

异步，对来自另一个系统的需求的不规则响应，通常会触发一组响应。

结果系统的行为然后作为功能和有效性的组合进行评估。在这种情况下，行为被视为整个系统的外部属性，通常被描述为类似于人类或有机行为（Hitchins 2009）。

层次结构,出现和复杂性

系统行为与元素行为的组合有关。大多数系统表现出不断增加的多样性;也就是说，它们具有由元素行为组合而成的行为。“协同”一词，或弱涌现，是用来描述整体大于部分之和的想法。这通常是正确的;然而，也有可能得到减少多样性，在这种情况下，整个功能小于部分的总和(Hitchins 2007)。

复杂性通常以层次结构的形式出现。等级系统具有一些独立于其特定内容的共同属性，并且它们将比同等大小的非等级系统发展得更快(Simon 1996)。自然系统的层次结构是整体的结果，具有强内聚性的元素聚集在一起形成结构，从而降低复杂性并增加鲁棒性(Simon 1962)。

封装就是将一件东西封装在另一件东西里面。它也可以被描述为它被包围的程度。系统封装将系统元素和它们的交互从外部环境中封装起来，并且通常涉及一个系统边界，它将内部元素从外部隐藏起来;例如，人体内部器官可以优化，在严格限定的条件下有效工作，因为它们免受极端环境变化的影响。

社会技术系统形成了所谓的控制等级，较高层次的系统对较低层次的系统具有一定的控制权。Hitchins(2009)描述了系统如何形成“首选模式”，可以用来增强交互系统层次结构的稳定性。

纵观系统的层次结构，通常会在更高的层次上显示出日益增加的复杂性，这与系统的结构和如何使用系统有关。出现一词描述了在复杂的系统层次中出现的行为。

有效性 ，自适应和学习能力

系统有效性是衡量系统执行实现目标或目的所必需的功能的能力。 Ackoff (1971) 将其定义为达到一个功能的行为组合的数量与每个组合的效率的乘积。

Hitchins (2007) 将有效性描述为 性能 （功能在理想条件下的执行情况）、 可用性 （功能在需要时出现的频率）和 生存能力 （系统能够使用的可能性有多大） 功能齐全）。

系统元素及其环境在个别情况下以积极、中立或消极的方式变化。自适应系统是指如果其有效性不足以实现其当前或未来目标，则能够改变自身或环境的系统 。 Ackoff (1971) 定义了四种适应类型，即根据内部或外部因素改变环境或系统。

系统还可以学习，随着时间的推移提高其有效性，而不会改变状态或目标。

系统思维原理

本主题是系统思维知识领域（KA）的一部分。它将系统原则确定为系统思维基本思想的一部分。

本文还描述了与工程系统更直接相关的一些附加概念，并提供了与已定义概念相关的系统原理的摘要。还讨论了一些附加的“定律”和启发法。

系统原理、定律和启发

原则是行为或行为的一般规则（劳森和马丁，2008）。它也可以被定义为一个基本的概括，被认为是真实的，可以作为推理或行为的基础（WordWeb 2012c）。因此，系统原理可以作为推理系统思维或相关行为（系统方法）的基础。

关注的思路

系统方法关注于开放系统的相关利益系统(SoI)。这个SoI由开放的、交互的子系统组成，这些子系统作为一个整体与环境中的其他系统交互并适应它们。系统方法还认为SoI在其环境中是一个更大、更广泛或包含系统的一部分(Hitchins 2009)。

在《什么是系统思维?》讨论了一个“系统思维悖论”。如何能够在专注于改变或创造系统的同时，持有整体系统的观点呢?

关注的思路描述了在考虑系统问题的部分或解决方案而不忽略整体之间的平衡(Greer 2008)。抽象是为了将某物的特征减少到一组基本特征的过程(SearchCIO 2012)。在试图理解复杂情况时，更容易关注有界问题，这些问题的解决方案仍然与更大的问题无关(Erl 2012)。这个过程听起来像简化，但它可以有效地应用于系统。这种方法成功的关键是确保所选择的问题之一是整个系统所关注的问题。在使用抽象来关注特定的关注点，同时确保持续地考虑整体之间找到平衡是系统方法的中心。

视图是一个或多个实体(如系统)观察到的信息的子集。观察一个观点的物理或概念性的点是视点，它可以被一个或多个观察者关注的问题所激发。对同一目标的不同观点必须是分开的，以反映关注点的分离，并将其整合起来，以便给定目标的所有观点是一致的，形成一个连贯的整体(Hybertson 2009)。一个系统的一些示例视图是内部的(它由什么组成?)，外部的(它作为一个整体的属性和行为是什么?)，静态的(它的部分或结构是什么?)和动态(交互)。

封装，将系统元素及其相互作用从外部环境中封闭起来，在系统思维的概念中进行了讨论。封装与模块化有关，模块化是指一个系统的组件可以被分离和重新组合的程度(Griswold 1995)。模块化适用于自然、社会和工程领域的系统。在工程学中，封装是将系统功能隔离在一个模块内;它为模块提供了精确的规格(IEEE Std. 610.12-1990)。

二元论是系统的一种特征，在这种特征中，它们表现出对系统很重要的看似矛盾的特征(Hybertson 2009)。中国哲学中的阴阳概念强调二元元素之间的相互作用和协调，通过一个元素和另一个元素的循环支配来保证恒定的动态平衡，如白天和黑夜(IEP 2006)。

从系统的角度来看，系统属性之间的交互、协调和平衡是重要的。Hybertson(2009)将杠杆定义为:

• 功率，系统解决特定问题的程度，以及
• 通用性，系统解决一整类问题的程度。

虽然某些系统或元素可能会针对这种二元性的一个极端进行优化，但需要动态平衡才能有效地解决复杂问题。

系统原理总结

一套系统原理如下表1所示。“名称”段指向原则之下的概念。(参见系统思维的概念)。下表列出了与系统原则相关的另外两组条目，并进行了简要讨论:设计科学的先决法则，启发式和实用原则。

表 1. 一套系统原则。（SEBoK 原创）

这些原则不是独立的。它们有协同作用和权衡。例如，Lipson(2007)认为“开放式进化过程的可扩展性取决于它们利用功能模块化、结构规律性和层次的能力。”他提出了一个正式的模型来检查这些原则之间的属性、相关性和权衡。Edson(2008)在一个叫做概念结构的结构中涉及了上述许多原则，他从Boardman和Sauser(2008)的工作中修改了概念结构。埃德森还就如何应用这些原则提供了指导。并不是所有的原则都适用于每个系统或工程决策。判断、经验和启发式(见下文)提供了对原则在给定情况下应用的理解。

几个原则说明了观与二元论和阴阳原理的关系，如整体观和分离观。这些原则看起来是矛盾的，但实际上是处理复杂性的两种方法。整体主义通过关注整个系统来处理复杂性，而关注点的分离将问题或系统划分为更小的、更易于管理的、专注于特定关注点的元素。它们是一致的，因为理解系统和设计系统都需要这两种观点;只关注其中一个并不能提供足够的理解或良好的整体解决方案。这种二元论与《什么是系统思维?》中描述的系统思维悖论密切相关。

Rosen(1979)讨论了系统范例的“错误二元论”，它们被认为是不兼容的，但实际上是现实的不同方面或观点。在当前的语境下，它们通过阴阳调和而得以调和。

Edson(2008)强调视点是系统思维的基本原则;特别是，作为一种理解对立概念的方式。

德里克·希钦斯(2003)提出了一种系统生命周期理论，该理论由七个原则组成一个完整的集合来描述。这个理论描述了工程系统的创造、操作和消亡。这些原则考虑了在一个环境中有助于人为系统的稳定和生存的因素。稳定性与关联多样性原则有关，在该原则中，多样性增加稳定性，再加上该多样性的凝聚力和适应性。稳定性受到允许的关系、对变化的抵抗和交互模式的限制。希钦斯描述了相互关联的系统如何倾向于一个循环的进程，在这个过程中，多样性产生，优势出现来抑制多样性，优势模式衰退和崩溃，幸存者出现来产生新的多样性。 关于如何将这些原则应用到工程系统的指导在综合可能的解决方案主题中给出，在SEBoK的第3部分的系统定义和其他知识领域中也给出了。

设计科学的先决法则

John Warfield (1994) 确定了一组与系统原理相关的通用设计科学定律。 其中三个法律在此说明：

1. “必要多样性法则”：设计情境体现了必须与规范相匹配的多样性。 多样性包括利益相关者的多样性。 该定律是对 Ashby (1956) 必要多样性定律的设计科学的应用，该定律是在控制论的背景下定义的，并指出要成功监管一个系统，监管者的多样性必须至少与各种受监管的系统。
2. “必要简约法则”：信息必须以防止人类信息过载的方式组织和呈现。 该定律源于米勒关于人类信息处理能力极限的发现（米勒 1956 年）。 Warfield 的结构化对话方法是帮助实现必要的简约性的一种可能方式。
3. ''分级法则''：任何概念的知识体系都可以按阶段或不同程度的复杂性和规模分级，从最简单到最全面，适用于任何设计情况的知识程度应与设计的复杂性和规模相匹配情况。 一个被称为收益递减法则的推论指出，在达到收益递减点的阶段，应该将知识体系应用于设计情况。

启发式和实用原则

启发式是一种常识性规则，旨在增加解决某些问题的概率（WordWeb 2012b）。 在目前的情况下，它可以被视为一种非正式的或实用的原则。 Maier 和 Rechtin (2000) 确定了一系列与系统原理相关的启发式方法。 此处说明了其中一些启发式方法：

• 元素之间的关系赋予系统附加值。 这与“交互”原则有关。
• 效率与普遍性成反比。 这与“杠杆”原则有关。
• 抵御复杂性的第一道防线是设计的简单性。 这与“简约”原则有关。
• 为了理解任何事情，你不能试图理解一切（归因于亚里士多德）。 这与“抽象”原则有关。

国际系统工程委员会 (INCOSE) 工作组 (INCOSE 1993) 为系统工程 (SE) 定义了一套“实用原则”。 它们本质上是设计系统的最佳实践启发式方法。 例如：

• 了解问题、客户和消费者
• 识别和评估备选方案以达成解决方案
• 维护系统的完整性

Hitchins 定义了一组 SE 原则，其中包括如上所述的整体论和综合原则，以及描述如何解决与应用于工程系统的系统方法特别相关的系统问题的原则（Hitchins 2009）。

系统思维模式

本主题构成了系统思维知识领域(KA)的一部分。它将系统模式识别为系统思维的基本思想的一部分。描述了模式的一般概念和一些示例。最后从原理和模式的角度讨论了系统科学。

系统模式

本节首先讨论模式的定义、类型和普遍性。接下来，以层次结构和网络模式、元模式和系统工程(SE)模式的形式讨论基本模式的示例。然后以系统原型的形式展示故障模式(或“反模式”)的样本，以及软件工程和其他领域中的反模式。最后，对模式作为成熟度指标进行了简要讨论。

模式定义和类型

模式的一般定义是，它是一种可观察到的规律性的表达。模式存在于自然系统和人工系统中，并在系统科学和系统工程(SE)中使用。科学中的理论就是模式。工程广泛地使用模式。

模式是一组或一类问题、解决方案或系统中的相似性的表示。此外，一些模式也可以表示唯一性或差异，如唯一性模式或唯一标识符，如汽车车辆识别码(VIN)、消费品上的序列号、人的指纹、DNA。这种模式是一个惟一标识符，对一个类中的所有实例(比如指纹)都是通用的，用来区分该类中的所有实例。

术语模式主要用于建筑和城市规划(Alexander et al. 1977, Alexander 1979)以及软件工程(例如，Gamma et al. 1995;Buschmann et al. 1996)。他们的定义将模式描述为将设计思想捕获为原型和可重用的描述。设计模式以模板的形式为给定上下文中常见的实际问题提供通用的解决方案。设计模式不是可以直接转换为特定解决方案的完成设计。它是一个如何解决问题的描述或模板，可用于许多不同的具体情况(Gamma等人1995;维基百科2012 b)。亚历山大非常强调调解和解决竞争力量的模式作用，这是阴阳原理的一个重要应用。

自然系统和工程系统一般模式的其他例子包括:工程手册中的常规设计、适用于多个应用领域的复杂系统模型(如进化和捕食者-猎物模型)、领域分类、体系结构框架、标准、模板、体系结构风格、参考体系结构、产品线、抽象数据类型、以及阶级层次中的阶级(海伯特森2009)。Shaw和Garlan (Garlan 1996)在讨论软件架构时交替使用了模式和风格这两个术语。Lehmann和Belady (Lehmann 1985)检查了一组工程软件系统，并跟踪它们随时间的变化，观察到它们捕获的规律，作为进化规律或模式。

模式已经与基于模型的系统工程(MBSE)相结合，从而形成了基于模式的系统工程(PBSE) (Schindel and Smith 2002, Schindel 2005)。

在科学和工程的系统实践中也存在模式。在最高层次上，Gregory(1966)将科学和设计定义为行为模式:

科学方法是一种解决问题的行为模式，用于发现存在的事物的本质，而设计方法是一种行为模式，用于发明还不存在的有价值的东西。

规律不仅存在于反复出现的问题的积极解决方案中，也存在于失败的模式中，即通常尝试的解决方案总是无法解决反复出现的问题。在软件工程中，这些称为反模式，最初是由Koenig(1995)创造和定义的。反模式与模式类似，只是它给出的不是解决方案，而是表面上看起来像解决方案但实际上不是解决方案的东西。凯尼格的理论基础是，如果一个人不知道如何解决问题，了解可能的死胡同可能还是有用的。反模式可能包括病理模式(即，常见疾病)、正常功能的常见损害，以及基本的反复出现的问题情况。这些反模式可用于帮助确定问题的根本原因，并最终生成解决方案模式。这个概念被扩展到软件之外，包括项目管理、组织和其他反模式(Brown等，1998;2012年反模式目录)。

在本节的其余部分中，模式被分为基本模式和反模式(或失败模式)。

基本的功能模式

本节中的基本模式包括一组层次结构和网络模式，然后是一组元模式和SE模式。

层次结构和网络模式

第一组模式是由一对多关系类型(扩展自Hybertson 2009, 90)区分的层次结构模式的代表性类型，如下表所示。之所以首先介绍这些模式，是因为层次模式融入了本节中讨论的许多其他模式。

表 1. 层次模式。 （SEBoK 原创）

网络模式有两种风格。 首先，传统模式是网络拓扑类型，例如总线（公共主干）、环形、星形（中央集线器）、树形和网状（多条路由）（ATIS 2008）。 其次，相对年轻的网络科学一直在研究社会和其他复杂模式，例如渗透、级联、幂律、无标度、小世界、语义网络和神经网络（Boccara 2004；Neumann et al. 2006）。

元模式

下表中识别和定义的元模式来自 (Bloom 2005)、(Volk and Bloom 2007) 和 (Kappraff 1991)。 他们将元模式描述为在广泛分离的尺度上进化系统的类似结构中表现出的收敛（Volk and Bloom 2007）。

表 2. 元模式。 （SEBoK 原创）

系统工程模式

已经在将模式显式应用于 SE 的各个方面进行了一些工作。 Bagnulo 和 Addison (2010) 撰写了一篇关于这项工作的评论文章，涵盖了一般模式、 能力 工程、模式语言、模式建模和其他与 SE 相关的模式主题。 Cloutier (2005) 讨论了基于架构和软件设计模式将模式应用于 SE。 Haskins (2005) 和 Simpson 和 Simpson (2006) 讨论了使用 SE 模式语言来增强 SE 模式的采用和使用。 Simpsons 确定了三种可用作组织系统模式的高级全局模式：

• 任何事物都可以被描述为一个系统。
• 问题系统总是与解决方案系统分开。
• 至少三个系统总是参与任何系统活动： 环境 系统、 产品 系统和 过程 系统。

Haskins (2008) 还提出使用模式作为促进 SE 从传统技术系统扩展到解决社会和社会技术系统的一种方式。 在这个扩展的领域中已经应用和识别了一些模式，Rebovich 和 DeRosa (2012) 将其描述为成功模式。 Stevens (2010) 还讨论了大型复杂“巨型系统”工程的模式。

应用模式的常见 SE 活动是在系统设计中，尤其是在为 感兴趣的系统 定义一个或多个解决方案选项时。 请参阅 综合可能的解决方案 进行讨论。 Emergence 主题中讨论了 使用模式（和反模式，如下所述）来理解和利用 涌现 的更具体的主题。

失败模式：反模式

系统原型

系统动力学社区已经开发了一系列所谓的系统原型。 该概念由 Forrester (1969) 提出，而 Senge (1990) 似乎引入了系统原型术语。 根据 Braun (2002) 的说法，原型描述了有助于回答以下问题的常见行为模式：“为什么我们不断看到相同的问题随着时间的推移而重复出现？” 他们专注于组织和其他复杂社会系统中的行为，这些系统反复但未成功地用于解决反复出现的问题。 这就是为什么它们在这里被归类为反模式，即使系统动力学社区没有将原型称为反模式。 下表总结了原型。 对于给定的原型，没有固定的集合，甚至没有固定的名称。 该表显示了一些原型的替代名称。

表 3. 系统原型。 （SEBoK 原创）

** B ——（ Braun ，2002 年）； F1 ——（ Forrester 1969）； F2 ——（Forrester 1995）； F3 ——（Forrester 2009）； H ——（ Hardin 1968 年）； M ——（ Meadows 1982 年）； S ——（ Senge 1990 年）。

系统原型之间的关系由 Goodman 和 Kleiner (1993/1994) 定义，并在 Senge 等人重新发表。 (1994)。

软件和其他反模式

反模式已在软件社区中被识别和收集，这些领域包括：架构、开发、项目管理、 用户 界面、组织、分析、软件设计、编程、方法论和 配置管理 （AntiPatterns Catalog 2012，Wikibooks 2012）。 以下是其中三个的简要说明； 前两个是组织，第三个是软件设计。

• 承诺升级 - 在证明错误时未能撤销决定。
• 道德风险 - 将决策者与他或她的决定的后果隔离开来。
• 大泥球 - 一个没有可识别结构的系统。

软件社区和系统原型之间的联系体现在软件工程研究所 (SEI) (2012) 的一个项目中，该项目在将反复出现的软件 采购 问题识别为“采购原型”的背景下探索系统原型。 他们将这两种原型都称为失败模式。

Troncale (2010; 2011) 在他的系统病理学项目中编译了通用系统领域的另一组反模式。 样本病理类型或模式包括：

• Cyber​​pathologies - 反馈架构中的系统级故障。
• Nexopathologies - 网络架构或动态中的系统级故障。
• Heteropathologies - 分层、模块化结构和动力学中的系统级故障。

一些反模式的处理方法，包括 Senge (1990) 和 SEI (2012)，也为处理或防止反模式提供了一些建议。

模式和成熟度

模式可以用作调查领域成熟度的指标，例如系统科学或系统工程。 在一个成熟且相对稳定的领域中，问题和解决方案通常是被理解的，并且它们的相似之处在这里被称为各种模式。 在这方面，可以对系统科学在支持系统工程方面的成熟度进行一些观察。

在物理系统和技术系统领域，系统科学相对成熟； 自然物理系统和工程技术系统的许多系统模式都得到了合理的定义和理解。

在更复杂的系统领域，包括社会系统，系统科学还不够成熟。 该领域的解决方案模式更具挑战性。 Rittel 和 Webber (1973) 在他们关于邪恶问题的经典论文中表达了对科学解决社会问题的可能性的悲观观点：“寻找解决社会政策问题的科学基础必然会失败，因为...... . . 它们是‘邪恶的'问题，而科学已经发展到处理‘驯服'的问题。” 对社会问题持更乐观的态度是系统动力学社区的特征。 40 多年来，他们一直以系统原型和相关反馈回路模型的形式指出社会问题的传统解决方案存在的问题。 这是重要的第一步。 尽管如此， 他们难以实现第二步； 产生可用于解决这些问题的社会模式。 反模式表征问题，但解决这些问题的模式是难以捉摸的。

尽管困难重重，但社会制度确实表现出规律性，社会问题往往在一定程度上得到解决。 社会科学和复杂系统社区的模式集有限，例如常见的组织结构类型、常见的宏观经济模型，甚至叛乱和反叛乱的模式。 系统科学面临的挑战是更广泛地捕捉这些规律和这些解决方案的显着特征，并使它们以成熟模式的形式明确和可用。 那么也许社会问题可以更经常地得到解决。 随着系统工程将其范围从传统的强调系统的技术方面扩展到社会技术系统的社会和技术方面的相互作用。