第三章系統(tǒng)思考
內(nèi)容提要：系統(tǒng)思考來(lái)源于自動(dòng)控制理論，它用來(lái)分析各種因素之間的交互影響，系統(tǒng)思考包括負(fù)反饋和正反饋兩種基本模型。負(fù)反饋系統(tǒng)通過(guò)目標(biāo)與實(shí)際值之間的偏差來(lái)控制自己的輸出，當(dāng)偏差為0時(shí)，即實(shí)際值達(dá)到目標(biāo)值時(shí)停止輸出，它是一個(gè)趨于穩(wěn)定的系統(tǒng)。正反饋系統(tǒng)通過(guò)目標(biāo)與實(shí)際值之間的和來(lái)控制自己的輸出，導(dǎo)致系統(tǒng)的輸出不斷增加，正反饋是趨于增強(qiáng)的系統(tǒng)。
3.1系統(tǒng)思考的定義
系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)（簡(jiǎn)稱(chēng)SD—system dynamics）出現(xiàn)于1956年，創(chuàng)始人為美國(guó)麻省理工學(xué)院(MIT)的福瑞斯特(J．W．Forrester)教授。系統(tǒng)思考（Systems Thinking）是指以整體的觀點(diǎn)對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)構(gòu)成要素之間的連接進(jìn)行研究。系統(tǒng)思考的基本原理是控制理論的正反饋和負(fù)反饋?！断到y(tǒng)之美》的作者德內(nèi)拉·梅多斯說(shuō)任何系統(tǒng)都包含三要件：要素、連接、功能或目標(biāo)。
要素：系統(tǒng)是由若干要素（部分）組成的。這些要素可能是一些個(gè)體、元件、零件，也可能其本身就是一個(gè)系統(tǒng)（或稱(chēng)之為子系統(tǒng)）。如運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入/輸出設(shè)備組成了計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)，而硬件系統(tǒng)又是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)。
連接：要素之間有相互的連接，系統(tǒng)有一定的結(jié)構(gòu)。一個(gè)系統(tǒng)是其構(gòu)成要素的集合，這些要素相互聯(lián)系、相互制約。系統(tǒng)內(nèi)部各要素之間相對(duì)穩(wěn)定的聯(lián)系方式、組織秩序及失控關(guān)系的內(nèi)在表現(xiàn)形式，就是系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。例如鐘表是由齒輪、發(fā)條、指針等零部件按一定的方式裝配而成的，但一堆齒輪、發(fā)條、指針隨意放在一起卻不能構(gòu)成鐘表；人體由各個(gè)器官組成，單個(gè)各器官簡(jiǎn)單拼湊在一起不能成其為一個(gè)有行為能力的人。
功能或目標(biāo)：系統(tǒng)有一定的功能，或者說(shuō)系統(tǒng)要有一定的目的性。系統(tǒng)的功能是指系統(tǒng)與外部環(huán)境相互聯(lián)系和相互作用中表現(xiàn)出來(lái)的性質(zhì)、能力和功能。例如信息系統(tǒng)的功能是進(jìn)行信息的收集、傳遞、儲(chǔ)存、加工、維護(hù)和使用，輔助決策者進(jìn)行決策，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。
彼得·圣吉的《第五項(xiàng)修煉》將經(jīng)典控制理論的正反饋與負(fù)反饋兩種模引入管理學(xué)，對(duì)管理學(xué)產(chǎn)生了巨大影響。
3.2系統(tǒng)思考的組成
在控制理論中，分為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)是不將控制的結(jié)果反饋回來(lái)影響當(dāng)前控制的系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)是將控制的結(jié)果反饋回來(lái)影響當(dāng)前控制的系統(tǒng)。反饋指將系統(tǒng)的輸出返回到輸入端并以某種方式改變輸入，進(jìn)而影響系統(tǒng)功能的過(guò)程。簡(jiǎn)單的說(shuō)就是系統(tǒng)不加入反饋環(huán)節(jié)，就叫開(kāi)環(huán)系統(tǒng)；系統(tǒng)加入反饋環(huán)節(jié)，就叫閉環(huán)系統(tǒng)。
開(kāi)環(huán)系統(tǒng)框圖（如圖3-1和3-2所示）：
上邊的第一張圖是開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的示意圖，第二張圖是一張對(duì)應(yīng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備的實(shí)例圖。輸入量，控制器，執(zhí)行器，被控對(duì)象和輸出量是這個(gè)系統(tǒng)的要素，帶有箭頭的直線代表要素之間的連接，要素之間的功能關(guān)系通過(guò)這些連接來(lái)表示。對(duì)于上邊這個(gè)系統(tǒng)，接通電源，控制電路開(kāi)始供電，導(dǎo)致水泵開(kāi)始抽水工作，最后導(dǎo)致連接的水管向外排水。
閉環(huán)控制系統(tǒng)又分為正反饋控制系統(tǒng)和負(fù)反饋控制系統(tǒng)。
負(fù)反饋系統(tǒng)框圖（如圖3-3和3-4所示）：
上邊第一張是負(fù)反饋的框圖，第二張是負(fù)反饋的例子。負(fù)反饋是輸出向輸入反饋的信號(hào)與輸入量相反?？刂破鞯妮斎肓?給定輸入量-輸出量，即這個(gè)系統(tǒng)是依靠輸入與輸出之間的偏差進(jìn)行控制的。當(dāng)空調(diào)設(shè)定的制冷溫度低于反饋的室溫時(shí)，空調(diào)開(kāi)始制冷來(lái)降低室內(nèi)的溫度，當(dāng)設(shè)定溫度等于制冷溫度時(shí)，偏差為零，空調(diào)停止制冷。當(dāng)屋內(nèi)溫度升高后，空調(diào)又開(kāi)始制冷。
正反饋框圖（如圖3-5和3-6所示）：
上邊第一張圖為正反饋框圖，第二張圖為正反饋的例子。正反饋是輸出向輸入反饋的信號(hào)與輸入量相同。購(gòu)買(mǎi)函數(shù)的輸入=消費(fèi)者利益-價(jià)格+兼容軟件帶來(lái)的利益，就是消費(fèi)者可以獲得的盈余。微軟的操作系統(tǒng)通過(guò)較低的價(jià)格在市場(chǎng)上獲得了數(shù)量上的一點(diǎn)領(lǐng)先，為微軟編寫(xiě)兼容軟件的就多一些，而這些兼容軟件增加了微軟操作系統(tǒng)的價(jià)值，又促進(jìn)了更多人購(gòu)買(mǎi)和使用微軟系統(tǒng)，然后導(dǎo)致給微軟編寫(xiě)軟件的利益增加，兼容軟件增多，又增加了微軟操作系統(tǒng)的價(jià)值，促進(jìn)銷(xiāo)售，從而微軟操作系統(tǒng)形成正反饋。微軟操作系統(tǒng)因此打敗了所有的操作系統(tǒng)，成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
任何系統(tǒng)都存在延時(shí)，即使開(kāi)槍到子彈的射出也是存在延時(shí)的，只是延時(shí)很小而已。從廣義動(dòng)量定理Fαt=MV的角度來(lái)說(shuō)，成果MV是力量F在時(shí)間上的積累，所以時(shí)間是到達(dá)成果的必經(jīng)過(guò)程。行動(dòng)和結(jié)果的延時(shí)無(wú)處不在。厄爾?南丁格爾在《最奇妙的秘密》中說(shuō)：“成功是一個(gè)等待的過(guò)程”。當(dāng)你為了某個(gè)目標(biāo)行動(dòng)后，不會(huì)馬上得到結(jié)果，而需要一段時(shí)間。以廣義動(dòng)量定理來(lái)解釋?zhuān)?dāng)目標(biāo)為一定程度的MV時(shí)，也需要一段時(shí)間t才能達(dá)到這個(gè)成果MV。
在控制理論中，反饋控制系統(tǒng)（feedback control system）是一種“閉環(huán)”系統(tǒng)，是控制理論的基本概念，而負(fù)反饋與正反饋是最基本的模型。負(fù)反饋使輸出起到與輸入相反的作用，使系統(tǒng)輸出與系統(tǒng)目標(biāo)的誤差減小，系統(tǒng)趨于穩(wěn)定；正反饋使輸出起到與輸入相似的作用，使系統(tǒng)偏差不斷增大，使系統(tǒng)振蕩，可以放大控制作用。
系統(tǒng)中不僅包含延遲這個(gè)因素，還包含了能量和信息，它們通過(guò)連接來(lái)表示流動(dòng)的方向。在空調(diào)調(diào)節(jié)室溫的負(fù)反饋中，給定的溫度是空調(diào)系統(tǒng)的給定信息，空調(diào)系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的溫度來(lái)控制制冷裝置進(jìn)行制冷或者停止制冷，空調(diào)制冷會(huì)使屋內(nèi)的溫度降低，空調(diào)的溫度檢測(cè)裝置會(huì)檢測(cè)當(dāng)前的溫度并將這個(gè)溫度信息反饋給空調(diào)的輸入，與給定溫度進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)反饋溫度與給定溫度相等時(shí)，偏差為零，控制器的輸入為0，空調(diào)停止工作；當(dāng)屋內(nèi)溫度上升，反饋與偏差溫度增大，系統(tǒng)開(kāi)始制冷，直到屋內(nèi)溫度與設(shè)定溫度相同。電力的能量通過(guò)輸入空調(diào)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為制冷空氣，降低室內(nèi)的溫度。
輸入除了給定的目標(biāo)之外，還會(huì)受到其他不可控或無(wú)法預(yù)知因素的影響，稱(chēng)這種輸入為擾動(dòng)，擾動(dòng)可能會(huì)發(fā)生在一個(gè)系統(tǒng)的任何環(huán)節(jié)，擾動(dòng)會(huì)使系統(tǒng)的穩(wěn)定性降低，甚至完全摧毀整個(gè)系統(tǒng)。電壓的波動(dòng)對(duì)于空調(diào)系統(tǒng)就是擾動(dòng)，而如果電壓波動(dòng)過(guò)大，可能直接毀壞空調(diào)系統(tǒng)。
負(fù)反饋和正反饋是最基本的模型，是系統(tǒng)最基本的組成部分。在管理學(xué)中，精益生產(chǎn)就是一個(gè)大的負(fù)反饋系統(tǒng)，其中每一個(gè)單元又是一個(gè)小的負(fù)反饋系統(tǒng)；比爾?蓋茨使用正反饋戰(zhàn)略打敗所有操作系統(tǒng)，成為世界首富。在經(jīng)濟(jì)學(xué)中，馬歇爾的價(jià)格均衡論是負(fù)反饋系統(tǒng)；而索羅斯的反身理論是正反饋系統(tǒng)。這些分析作者會(huì)在對(duì)應(yīng)的章節(jié)進(jìn)行講解。負(fù)反饋系統(tǒng)和正反饋系統(tǒng)又可以組成無(wú)數(shù)種更大的系統(tǒng)，就好比二進(jìn)制的0和1一樣，可以組合成各種不同的系統(tǒng)。
3.3系統(tǒng)思考的使用
如何使用系統(tǒng)思考來(lái)分析一個(gè)系統(tǒng)呢？
首先，確定要分析的對(duì)象。
第二，確定輸入和輸出。
第三，查找影響對(duì)象的主要因素。如果多個(gè)因素可以合成一個(gè)因素，可以通過(guò)比較器來(lái)表示。
第四，通過(guò)帶箭頭的線將各種因素連接起來(lái)，箭頭指向能量和信息的流向。
第五，如果分析需要，添加擾動(dòng)輸入，時(shí)間延遲等因素。
第六，如果需要，可以通過(guò)上述方式將這些因素細(xì)化。
在空調(diào)的系統(tǒng)中，屋內(nèi)的溫度時(shí)分析的對(duì)象，影響屋內(nèi)溫度的主要因素是空調(diào)，輸入的是溫度設(shè)定值，空調(diào)的輸出是對(duì)溫度的影響，空調(diào)內(nèi)部的檢測(cè)裝置是反饋，將輸入溫度，反饋，空調(diào)和輸出的溫度使用帶箭頭的直線連接，構(gòu)成了整個(gè)空調(diào)溫度控制系統(tǒng)。
3.4系統(tǒng)思考的影響
一個(gè)系統(tǒng)的各種因素不僅會(huì)對(duì)這個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，也會(huì)對(duì)周?chē)沫h(huán)境和更大的系統(tǒng)產(chǎn)生影響。一個(gè)很典型的例子就是蝴蝶效應(yīng)。每一種因素對(duì)環(huán)境影響是不同的，關(guān)鍵的因素對(duì)環(huán)境影響最大。高德拉特基于生產(chǎn)系統(tǒng)瓶頸因素的研究創(chuàng)立了TOC制約理論。
3.5系統(tǒng)思考的層級(jí)結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)思考是用來(lái)分析各種因素的交互影響，每一個(gè)要素都不是孤立存在的，要素對(duì)周?chē)沫h(huán)境有影響，周?chē)沫h(huán)境也對(duì)要素有影響，要素本身就可以看做一個(gè)系統(tǒng)，而各種要素互相影響，組成了大一些的系統(tǒng)，大一些的系統(tǒng)互相影響，形成了更大的系統(tǒng)，從而產(chǎn)生了層級(jí)性。
上圖為基本的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，將其稱(chēng)為系統(tǒng)單元，當(dāng)反饋與輸入同號(hào)時(shí)為正反饋，當(dāng)反饋與輸入不同號(hào)時(shí)為負(fù)反饋（如圖3-7所示）。此系統(tǒng)中，廣義動(dòng)量定理用來(lái)產(chǎn)生成果，系統(tǒng)思考來(lái)指導(dǎo)和分析各種因素的交互影響。系統(tǒng)單元之間可以串聯(lián)，并聯(lián)和混聯(lián)，從而組成更復(fù)雜的系統(tǒng)。系統(tǒng)是具備層級(jí)結(jié)構(gòu)的，一個(gè)系統(tǒng)可以細(xì)分為多個(gè)子系統(tǒng)，而子系統(tǒng)還可以再細(xì)分為更小的子系統(tǒng)，系統(tǒng)單元為最小的系統(tǒng)。流水線生產(chǎn)，豐田生產(chǎn)方式，TOC制約理論，阿米巴經(jīng)營(yíng)都是多個(gè)負(fù)反饋的組合。德魯克的目標(biāo)管理與自我控制也是一個(gè)負(fù)反饋系統(tǒng)，廣義經(jīng)濟(jì)學(xué)的產(chǎn)出-投入理論也是多個(gè)反饋組成的決策系統(tǒng)（如圖3-8所示）。
赫爾伯特?西蒙所提出的手段-目的鏈也是具備層級(jí)結(jié)構(gòu)的，下一層的目的是達(dá)到上一層目的的手段，上一層的目的是達(dá)到更上層目的的手段。目的可以是唯一的，但是達(dá)到目的的手段具有多樣性。
3.6系統(tǒng)思考的適用范圍
系統(tǒng)思考是用來(lái)分析各種因素的交互影響，各種因素都不是孤立存在的，所以系統(tǒng)思考適用于各種因素之間影響的分析。系統(tǒng)思考沒(méi)有適用范圍的限制，它適用于各種因素的分析。系統(tǒng)思考一般包含正反饋和負(fù)反饋模型，經(jīng)典控制理論除了這兩個(gè)模型，還有前饋等模型?，F(xiàn)代控制理論則要復(fù)雜的更多。
