ST 4.2 硬系統思考概述

4.2.1 發展歷史

"運籌學"這個名詞是於1939年前後，一群英國科學家試圖協助英軍優化使用雷達發現敵機的效率下產生的。由英國空軍開始，很快擴散到加拿大、美國、法國和澳大利亞等國家。在美國首次應用是海軍兵器局用於佈置水雷作戰。第二次世界大戰後運籌學，在煤炭、煤氣、鋼鐵、交通運輸等產業中轉為民用。20世紀50年代倡導運籌學的專業學會紛紛成立，開啟這個學域的研究。

系統分析的倡導者認為，系統分析雖然是從運籌學中形成的，但它涉獵的範圍更廣。系統分析這個名詞首次出現在，20世紀40年代後期美國空軍關於未來武器系統的研究中。在50、60年代由蘭德公司進行推廣而普及，其應用在國防和航空業得以擴散。

1965年，美國總統詹森命令所有聯邦政府部門採用系統分析，以規劃計劃預算制度(planning-programming-budgeting systems)為標誌，使之得以進一步弘揚。由12個科學院(或類似機構)倡導的國際應用系統分析研究所(IIASA)於1972年在奧地利宣告成立，建議將系統分析應用到諸如能源、糧食和環境之類的世界性問題上面。

20世紀40年代和50年代，系統工程從工程領域發展成一門學科，當時它試圖將範圍擴展至組成更加複雜的系統設計。先驅工作在美國的貝爾電話實驗室中，為迎接通訊業中網路化的挑戰而進行。60年代和70年代，它迅速傳播到國防、太空和能源工業。在製造業，系統工程需要包括更多的"整體"，因為它被迫考慮多種互動過程(例如，在石化工廠內)，以及在迅速變化的市場狀況下，如何對這些過程進行優化的問題。

現在，國際系統工程協會(INCOST)視這種方法與廣泛而不同的問題，如交通、居住、基礎設施更新及環境系統息息相關(見www.incose.org)。

4.2.2 哲學與理論

硬系統思考使用的大部份哲學和理論被認為理所當然的，並且沒有公開地表明過。因為，其大部份是直接從自然科學中借鑒過來的。

英國運籌學會(the British Operational Society)多年來將運籌學定義為：

將科學的方法應用於工業、商業、政府和國防領域裡，以指導和管理由人員、機器、材料和資金構成的大系統中產生的複雜問題。這種獨特的方法，旨在結合諸如機會與風險等要素的測量，開發該系統的科學模型；並使用這種模型，對可供選擇的決策、戰略或控制結果，進行預測和比較。該方法的目的是，科學的幫助管理階層確定政策與行動。

奎德和邁澤(1985)在第一部<<系統分析手冊>>中表述到：

系統分析的目的是，幫助公共和私部門決策者和政策制定者，解決問題並解析他們所面對政策方面的問題。一般來說，系統分析聚焦於社會技術系統運作中所產生的問題，仔細考慮這個問題的不同答案，並提供關於這些答案的成本、效益以及其他後果的證據。

INCOSE用幾個組成部份的形式，陳述了系統工程的定義：

1. 它是一個用來建立紮實的系統概念的跨學科方法焊工具；
2. ㄧ它定義並驗證清晰簡明的系統需求；
3. 它創立一個有效的系統設計或解決方案；
4. 在操作環境中它保證所開發的系統達到委託人和用戶的目標。 

 硬系統思考的主要目的是，服務委託人、管理者、決策者及政策制定者等的興趣所在，並非為了出於對知識本身的興趣。因此，解決方案必須在現實世界可操作，而非在實驗室內可行即可。

在硬系統思考中，模型被設計成能夠捕捉現實世界的基本特徵。有時，某些特徵具規律性，可以藉由細緻的觀察與測量取得；但有些情況下，需賴系統實踐者的洞察力，以及任何能夠抓到的不完整信息。

無論情況如何，建立某種形式的模型，被認為是基本要求。一旦建立一個模型，就可以被用來探索現實世界是如何運轉的。特別的是，可以從用戶的角度，對不同改善系統行為的可能方式，進行測試。

4.2.3 方法論

方法論是指為實踐者提供的，有關如何將一種方法的哲學與理論轉變為實際應用的指南。關於經典運籌學之方法論，最早出現在邱奇曼、阿科夫和阿諾夫(Churchman, Ackoff and Arnoff) 1957年出版的一本運籌學教科書中。他們提出了一個由六個階段構成的方法論：

1. 闡明問題；
2. 建立數學模型來表示所研究的系統；
3. 從該模型推出一個解決方案；
4. 測試模型以及模型得到的解決方案；
5. 建立該解決方案的控制系統；
6. 將解決方案付諸實踐(實施方案)。

蘭德公司早期為軍事應用開發了許多不同樣式的系統分析。而由邁澤(Miser, 1955)、邁澤和奎德(1985, 1988)編輯的三本IIA-SA手冊，則彙整了相關系統分析方法論。圖4-1乃手冊中代表性的系統分析方法論。

圖4-1 系統分析方法論

切克蘭德認為所有類型的硬系統方法論，在形式上存在一個共通性。本質上，他認為：硬系統方法論認為所需要的目的與目標易於確定，並認為它們的任務就是，進行系統的研究，以發現“如何”最有效地實現預期目標。

硬系統基於以下假設，預先假定現實世界的各種問題是可以被解決的：

1. 存在一個已知的、希望的系統狀態S1；
2. 系統目前狀態S0；
3. 從狀態S0可以用不同的方式達到狀態S1；
4. 系統人員的任務是找出從狀態S0到狀態S1的最有效的手段。

4.2.4 方法

模型是明確簡化的，與既定的意圖有關的現實方面的解釋。它們尋求捕捉那些，影響系統運行的最重要的變量和相互作用關係。使用模型是為了將其作為實現世界系統的替代物進行實驗。

硬系統思考的有關文獻指出各種不同類型的模型：圖像模型、類比模型、分析模型、模擬模型、博奕模型、判斷模型與概念模型，依序介紹如下：

圖像模型(iconic model)完全是對所要模型化的對象按比例(通常是所小比例)表示。例如：建築物的3D立體模型。

類比模型在外觀上看與所研究的現實對象很不相同，只不過是試圖模仿所研究的對象的行為。例如：用電網來表示水流通過管道。

分析模型是用來表示，控制所研究的系統之行為的邏輯關係的數學模型。在運籌學中，威爾遜(Wilson, 1990)提供了一個分類框架(圖4-2)，以系統是否隨時間變化，與系統行為是否確定，分成四類。

圖4-2 分析模型的種類

博奕是一種在系統中由人扮演重要決策者的角色之建模方法。為了能夠對選擇、判斷、價值觀及政治等因素進行研究，假定他們的行為與現實世界中對等的人的行為並無二致。

判斷模型通常基於，對發生的某些特別事件的可能性的集體判斷(group opinion)。在系統分析中，使用諸如"德菲法"(Delphi，由蘭德公司所開發)和"情境撰寫"(scenario writing)技術，來開發依據多學科小組成員的心智模式的最佳集體模型。

觀念模型屬於定性模型，被用來探明決策相關各方所持的特別心智模型。軟系統思考比硬系統思考，更經常使用這種模型。

4.2.5 近期發展

INCOSE已聲明，它有意將系統分工程擴大到非傳統的領域，如運輸、住宅、基礎設施更新及環境系統。IIASA手冊明確指出，系統分析亟需擴大到更加"以人為主"的問題上。在運籌學方面，最大的進展就是，英國創立了"軟運籌學"，它將人放在解決問題和決策的中心，羅森黑德和明格斯(Rosenhead and Mingers, 2001)編輯的文選是入門讀物。


Jackson, M. C. (2003) Systems Thinking: Creative Holism for Managers. 高飛譯，系統思考-適於管理者的創造性整體論，中國人民大學出版社，北京(2005)。p50~53.