1.4 复杂系统适应性机制的模型表达

1.4.1 复杂系统的核心元素模型DE-CAMPS

受霍兰在《隐秩序》（见图1.3）一书中所提出的七个基本点的启发，我们在复杂系统设计的过程中提出了以下七个核心要素。

图1.3 约翰·霍兰教授和他的《隐秩序》

1.能力

能力是复杂系统需求的真实目的，因此能力是正向设计的起点。将复杂系统的使命转化为能力项需求，有两种维度的分解方式，一是基于任务来设计能力，需要在典型任务场景下，分析完成典型任务所需的能力项，能力项一般具有层次关系，为了更好地支撑能力项的分解，我们需要整理出领域内的基本能力包，在分析时可参考基本能力包来进行能力项选择；二是基于效能来分解能力指标，适用于相似复杂系统迭代设计过程中对复杂系统内各系统的技术指标比较清楚时，可将复杂系统使命任务对应的整体效能逐层分解到系统具体的技术指标，用于指导设计。

2.架构

架构是指复杂系统的组成以及组成之间的耦合关系。通过对复杂系统能力的分解，我们得到了复杂系统的能力集合，并依此作为复杂系统组分系统的选择依据。待组分系统确定后，下一步便是设计组分系统之间的耦合关系。由于复杂系统一般具有地域分布性，因此系统之间的耦合关系通常通过信息交换的方式来实现。复杂系统架构设计通常采用多视图建模方法。

3.模型

模型是复杂工程系统物理实体规律的反映，是信息的一种高级表达，它呈现高度组织化的特点，而且可以方便地重复使用。重用性是模型的最大优点，这符合人类分类记忆的需要。基于模型驱动的系统工程方法（MBSE）既提供了一种统一的系统设计模型语言，便于项目组员之间沟通确认，又提供了一种经验累积和可重用平台，提高了效率，积累的模型数据可作为组织的资产，供后续项目使用。

4.流程

流程是指复杂工程系统为完成使命任务，各操作人员与各成员系统人-机、机-机之间交互与协作的过程，是系统状态转变的内在驱动力。流程设计需要考虑合理性、高效性和安全性，可以通过设计面向领域的流程编排工具与流程仿真工具来展示流程设计的效果，并评估流程的效能。

5.生命力保障

生命力保障是将无机的工程系统改造成为生命有机系统的过程，这是一个循序渐进的过程。我们提出了按照先易后难的策略，将生命力分为四个层次，分别是生存力、恢复力、学习力与进化力，每个层次都有对应的有机特性属性。

6.环境协同

环境协同是系统能力的生成、验证与确认所必不可少的约束条件。环境协同中的环境包含外部自然环境和系统运行的多主体环境。外部自然环境通常包括温度、湿度、盐雾、振动、光照、电磁环境等，多主体环境既包括与系统交互的我方主体，也包括与系统交互的对方主体。

7.数据

数据是获取能力需求的来源，是构建模型的基础，是流程优化的依据，也是构建虚拟空间映射系统时提炼知识的基础。数据驱动主要针对复杂系统的非线性特征，建立系统内部变量之间的相关性关系，而不是精确的解析式关系。数据使系统内变量之间的关联关系、隐含的秩序能得到很好的认知和显性化的表达，从而加强对复杂系统全局和规律的把握。

综上所述，我们针对复杂系统的特征，从面向能力（Capability Oriented）、基于架构（Architecture Based）、模型支持（Model Support）、流程连接（Process Connected）、生命力支持（Survivability Support）、环境协同（Environment Coordinate）以及数据驱动（Data Driven）几个重要方面开展了工作，从而提出新的复杂工程系统构建过程的核心要素模型，即DE-CAMPS模型（见图1.4）。若读者想了解详细内容，可参见笔者的《从降维解析到映射升维——复杂工程系统原理探索》一书。

图1.4 复杂工程系统DE-CAMPS模型