什么是系统工程，为何对工业4.0这么重要

第四次工业革命强调软件和人，软件定义机器，人专注研发好的产品、创造合适的生产机制并正确决策。离开SE，何来好的产品，继续仿制？离开SE，谁来定义软件，让美国人定义中国的软件？

最近一段时间以来，关于工业4.0的书籍、文章充斥书架与网络，面对第四次工业革命的大潮，各国纷纷制定适合本国国情的制造业战略：美国的“先进制造业国家战略计划”、日本的“科技工业联盟”、英国的“工业2050战略”等，中国制造2025也已发布。

多专家学者开始解读工业4.0，解读中国制造2025，一时之间，到处都在谈论智能工厂、智能制造、云计算、云制造、大数据、物联网、3D打印。

制造业 = 制造吗？为什么这么多的专家学者只关注了制造而直接忽视了系统工程，什么才是制造业的“本”，系统工程贯穿了制造业的整个生命周期过程，而制造只是系统实现的一个环节，所以制造业的“本”是“系统工程”。只谈制造而不谈系统工程，是不折不扣的本末倒置。

由八位德国专家所编写的《工业4.0》这本书中，大量的篇幅是围绕着系统工程展开论述的，德国人特别地强调系统工程，编者也明确提出了工业4.0面临的挑战：标准的挑战、数据安全的挑战、战略及商业模式挑战、企业组织挑战、过程管理挑战、工具方法（SysLM管理工具）挑战、工业复杂性挑战、系统工程人才培养与教育的挑战。书中列举了两个例子——尖端集群it’s OWL和研究项目ENTIME，证明了系统工程将如工业4.0所预期的那样，在未来复杂技术系统的产品开发过程中具有极其重要的价值。

所以，工业4.0着眼整体，实现优化整合，完成生命周期横向、纵向以及端到端的一体化与整合，强调软件与人。通过“软件”，借助物联网实现虚拟世界与现实世界的交互，实现从虚拟产品与实际生产相结合，改变人同产品与服务的关系；而“人”则主要关注研发好的产品、创造合适的生产机制、快速正确地决策。

试问，如果不具备系统工程能力，好的产品从哪里来？是继续“照抄”、“仿制”国外的产品？还是说做“世界工厂”真的上瘾？

中国武器装备一直是前30年仿苏联，后三十年仿美国，一直这样的话再过三十年也还是得跟在人家后面；即使将全部生产线都用机器换人，完全柔性化，可以实现个性化定制了，给人代工的利润也仅仅是从1个苹果变成10个苹果而已，这有本质上的变化吗？设计才能带来核心价值。

有人说，都互联网时代了，都“众创”了，还有必要投入这么多精力搞设计吗？即便你“众创”了，通过网络让全世界顶尖人才一起来给你众创，设计个手机可以，设计个洗衣机也没有问题，设计一辆汽车估计问题也不大，你有本事“众创”一架六代机、“众创”一艘航母试试。中国的汽车“众创”了几十年，有“美国创”、“德国创”、“日本创”、“意大利创”、“英国创”还有“韩国创”，典型的“世界创”，唯独没有“中国创”。所以中国汽车业全行业被“重创”，满大街跑的都是外国车，全球最大的汽车制造国与消费国，却没有一辆拿得出手的自己的汽车，这不得不说是极大的讽刺。

还有人将大数据的能力无限放大，好像有了大数据就不需要应用人的智慧去设计，大数据一分析就可以指导你得出正确的设计结果。有专家说第一次工业革命是对人类体力劳动的解放，第二次工业革命和第三次工业革命是对人类双手的解放，第四次工业革命是对人类大脑的解放。这句话描述了一种趋势，其本身并没有什么不对，但是，当我们幻想真的能通过第四次工业革命去解放我们的大脑并以此作为依赖那就错了。当人类有一天既不用动手，也不用动脑，不用干活坐享其成的时候，人类对于机器来说唯一的价值就是将人类的血肉分解成生物燃料提供其能量，这个时候人类就成了机器人圈养的“猪”。真要全部解放了，那么人类离“猪”的命运也就不远了。

美国在2012年也提出的“工业互联网”的概念。工业互联网的关键要素是信息数据链、工业互联网（CPS）、软件定义机器（SDM）、软件应用与整合。

美国在“工业互联网”没有提系统工程，因为系统工程已经深入到美国的各行各业了。有心的读者可以去查一查，在美国很多行业都有本行业的系统工程手册，美国国家标准委员会更是制定了一系列系统工程标准，系统工程已经成为美国制造业的一项基本能力。

然而中国的系统工程又是什么情况呢？在中国如果没有系统工程，企业照样可以生存，没有好的产品可以去抄去仿制，投入少见效快还可以获得“填补国内空白”、“实现零的突破”等一系列荣誉，皆大欢喜，何乐而不为。未来软件要定义机器，那软件由谁来定义？找美国人来定义软件，现在一直就是这样干的，我们的操作系统、我们的工具软件、我们的嵌入式系统、我们的集成电路芯片、我们的控制器执行器，一直都是外国人帮我们定义的。

难道真的让美国人定义中国的软件？所幸中国政府领导人还是有比较清晰的认识，提出了创新驱动发展战略。国家也在关键领域启动了去IOE策略，鼓励使用国产软件，鼓励大众创新。而系统工程本就是一个从无到有的创造过程，在目前这个大众创新的社会环境下系统工程任重而道远，需要更多人共同努力。（全文完）

延伸阅读

什么是系统工程？

国际系统工程协会（INCOSE，InternaTIonal Council on Systems Engineering）将系统工程定义为“实现成功系统的跨学科方法”。

总体而言，系统工程集成了整个系统开发项目的技术努力，包括：

●各类功能学科

●各种技术领域

●各项专业关注点

系统工程是：

“大局思考，将常识运用到项目中；”

“结构化的、有迹可循的方法，用来在项目的整个生命周期中识别需求、管理接口和控制风险。”

“建立正确的系统，并正确地建立它。”

系统工程活动考虑的是整个项目、整个系统以及系统从需求到退役的整个生命周期。“有始有终，以终为始（From lust to dust）。”

系统工程活动主要集中在产品的概念和开发环节。在设计研发阶段，我们应考虑产品生产、运行和退役等生命周期各个阶段利益攸关者的需求。同时，系统工程活动保证产品能够满足全生命周期的成本和进度要求。

系统工程师参与到产品设计和制造的几乎各个方面中，密切关注多个系统或系统元素之间的接口，并建立与组织的利益攸关者和其他组织单元的互动网络。系统工程师是项目各个元素结合在一起的粘合剂。

职业系统工程师的工作包括七个方面的任务：陈述问题、调查可选项、建立系统模型、综合系统、启用系统、评价性能和再评估。国际系统工程协会（INCOSE）提供系统工程师（CSEP）的国际认证。系统工程广泛应用于航空、航天、军工和电子制造等产业，并将推广到更多领域。

“V型”生命周期模型展示了系统工程各流程活动之间的逻辑关系。

六步通向成功

第一步：理解问题

理解并写下通过新系统可以实现的益处，以及这个系统将怎样被使用。识别主要的衡量系统运行有效性的指标（MOEs，Measurements of EffecTIveness），预计新系统能够带来多少改善。识别所有的利益攸关者并在系统的边界问题上达成一致。

请思考，从现在到系统交付时，外部环境将如何变化？环境和最终用户将对新系统作出怎样的反应？

第二步：调研备选方案

既要考虑新方案，又要考虑对已有方案进行改进。对所有备选方案建模和评估，并记录决策的过程和依据，以便在未来条件变化、需要回溯时有据可依。定义系统架构时要包含选中方案的所有元素。

第三步：准备测试与支持系统

在开发和建造系统的同时并行地准备测试、培训和保障的相关能力，确保需要测试、授权、部署和使用系统的时候，这些都已准备好并与系统兼容。

第四步：统一并管理需求

了解需求是签订合同和验收系统的基础。从新系统的理想效果开始，平衡需求、预算和技术可行性之间的矛盾。识别并咨询利益攸关者。识别并管理设计开发中使用的各种假设。评估变更和权衡分析的影响。测试系统是否满足需求。

第五步：统一并管理接口

管理接口以保证方案的各部分和运行环境能够结合成有效的整体，使并行工作的团队确信他们独立开发的各部分能够匹配和协调，最终成功集成。确定每个接口由谁负责，与谁相关。

第六步：对照计划追踪项目进展

正如传统的项目管理需要衡量成本、进度和资源一样，系统工程活动追踪系统开发过程中的技能、决策和技术性能。快速适应变更，时刻做好回溯和改变决策的准备。如果项目各方不能在需求或接口上达成一致，则有可能是更深层问题的体现。

更有效的运用系统工程方法可以避免半数项目的失败。