该书的内容（面向柔性的设计——基于人-系统融合的方法），令人耳目一新，具有较大的创新性；基于人-系统融合的理念对面向柔性的设计做了深入的剖析，并对具体步骤和难题进行了解答，具有较大的实用性。
无
本书的内容主要来自我在过去20年中所做的演讲、INCOSE人-系统集成工作组的研究成果（我有幸协调该工作组），以及目前我领导的巴黎中央理工高等电力学院和伊斯塔技术研究所的柔性技术（FlexTech）项目的相关工作。本书尝试从人-系统集成（Human System Integration，HSI）的角度解决当前和未来数字社会的柔性问题。
我们对“柔性”日益增长的需求源于不断扩展的新的数字技术的使用，以及维护自由和道德价值的需求。应该指出，虽然这些新的数字技术对我们有很大的帮助，但它们也带来了限制、僵化以及与现实脱节的可能，存在使我们失去某种“常识”的风险。
“常识不过是18岁之前在头脑中沉积的偏见而已！”我经常想起爱因斯坦（Albert Einstein）的这句话，还有比利牛斯山脉的牧羊人，比如，他们教我根据谚语来预测第二天的天气：“夜色红，牧羊人喜”，意思是傍晚天色变红，第二天的天气会很好。
我尝试运用这些谚语，但很多时候都无济于事，我回到牧羊人那里，告诉他们我的不幸遭遇，他们都会心地笑了，说：“你没有正确地看天空，我的朋友！”晚上，他们给我指着天空，解释说如果它是红色的，但阳光在云层上反射，则必须使用另外一句谚语：“太阳看自己，小心会下雨。”当然，这一切使用的都是奥克西坦语（法国南部传统语言）。那时，我还不到18岁！当运用这些启发式方法时，我真实地感受到这些牧羊人充满了“常识”。
这就是我的朋友—比利牛斯山脉的牧羊人，在我18岁之前教给我的“常识”。如今当我用批判性思维来解释研究工作的计算结果或实验结果时，仍然拥有这种“常识”吗？真正吸引我的是这种经验的组合，这些经验通常基于数学逻辑，以启发式且合理化的形式积累并代代相传。在我看来，运用常识确保获得“有意义”的结果是非常重要的。这种“有意义”更多情况是定性而不是定量的，比如每次进行“学术”计算时，我们都必须对它们进行解释（即赋予它们意义，从而赋予它们足够的主观性）。这种主观性经验判断由日积月累的丰富经验组成。我总是能够发现这种知识和诀窍，经过不断测试和精心编制它们，可以在日常活动中实现广泛的弹性与灵活性。当然，这样的测试和编制总是非常依赖于环境（即知识和相关的专有技术是在特定环境中测试和编制的，不一定能逐步推广）—这是常识的局限性之一。
经过多年的研究，有一天，我偶然发现了一本介绍古希腊人记忆事物方式的书—《记忆的艺术》（Yates，2014），这本书由弗朗西斯·耶茨（Frances Yates）所著（最初于1966年出版）。古希腊人使用将可观察的真实物体与抽象相结合的助记法来传播知识。这种传播知识的方式实际上一直持续到20世纪，在勒内·笛卡儿（René Descartes）于1637年发表《方法论》之后，这种原始方式逐渐被淡化。今天，值得注意的是，互联网作为一种外在的联想记忆，同时也是笛卡儿《方法论》的纯技术发明产物，它的使用让我们想起了《记忆的艺术》这本书中的内容。因为我们需要将“书签”“图标”和其他“提示”关联起来，指导我们在网页上进行搜索，从而将具体事物与抽象概念联系起来。但是，在这种情况下，我们如何培养“常识”呢？
在这一点上，我想分享我在NASA的经历。我有幸与阿波罗计划中的一些参与者共事过，当然，是在他们功成名就以后。他们的事迹让我自惭形秽。除了非凡的金融投资，为什么像阿波罗这样的计划会在全球取得如此成功？第一个答案就是做好准备、柔性（弹性），以及相关人员的重大承诺。
飞到月球大约需要4天时间，1969年7月至1972年12月期间，有12个人登上了月球。阿波罗团队主要由具有民用或军用航空经验的年轻飞行员、工程师和科学家组成，他们在平时训练时需要像海绵吸水一样吸收大量知识。每当我有机会与他们中的一些人进行讨论时，我都会看到一种极致的努力、同理心和能力。地勤人员一直被视为航天员的“延伸”，他们非常尊重机组人员，反之亦然。这些人最大的优势是他们的恒定态势感知能力和对犯错误的恐惧。团队合作建立在信任、纪律和口号“你必须像训练一样飞行”的基础上，这意味着前方有很多艰苦的工作。工作汇报是公开、诚实和完整的，反馈的纠正措施有效推动了后续的飞行任务（Griff?in，2010）。
实施大型或高风险项目的一个基本要求是人与人之间的信任，以及对所使用的技术和组织机构的信任。没有信任，就没有有效协作，至少不能以自由且被接受的方式进行。克服失败需要韧性，这是任何项目取得成功所必需的品质。毋庸置疑，阿波罗1号任务是一场灾难，3名宇航员在佛罗里达州卡纳维拉尔角34号发射台上燃烧的指令舱中丧生。也就在这个发射台，之后又进行了16次飞行发射，其中就包括1969年7月帮助尼尔·阿姆斯特朗和巴兹·奥尔德林两人首次在月球上行走的阿波罗11号。
我们如何看待这种由积累、阐述、实施和测试的经验构成的“常识”呢？当然，登月是一次独特的经历，一开始并没有基于经验的常识，因为在这个领域根本没有经验。他们必须思考，基于假设建立概念，然后采取行动。溯因推理的逻辑机制处于首位，并通过计算、模型和模拟来建造任务所需的所有设备。此外，建立异常情况下应该采取的飞行管理流程和求生模式也非常重要，就像阿波罗13号那样。这种“常识”是以敏捷的方式动态构建的，正如雅克·莫诺（Jacques Monod）所说的那样，成功是偶然的，也是必然的，但也得益于有能力和积极进取的团队的合作。
我们如何保持这种“基于经验的常识”的活力、变化和发展？自阿波罗以后，很少再发展此类项目。相反，我们经历了越来越多的短期项目，迫使参与者基于短期财务目标对当前形势做出反应，而不是基于人文目标积极主动地做出反应。
在新冠肺炎疫情大流行之前，我们仍然专注于大规模自动化，试图用“自动”机器（例如自动驾驶汽车）替代人类。今天，我们正在考虑重建一个更加注重自然与可持续发展的技术之间平衡的世界，这种意识比以往任何时候都更加切实。我们是否要设计和开发更环保的飞机？我认为别无选择。航空不是唯一受环保问题影响的工业部门，技术的未来发展必须满足环境、社会和经济的强约束。
值得注意的是，虽然航空航天行业的诞生和发展得益于航空航天爱好者的钻研，但过去20年，航空企业的财务管理演变成重销售、轻研发的模式。我希望新冠肺炎疫情危机将有助于改变这种状况。我们不得不建造更环保的飞机，将人类和社会方面的因素放在首位，同时还有平衡经济方面的因素。我们不得不从“以技术为中心的工程”转向“以人为本的设计”。我们不得不从生态和社会的角度重新思考柔性问题。
本团队开展的“柔性技术项目”正是制定这种人-系统集成（HSI）新范式中的基本原则。在未来一个世纪，HSI是不可或缺的，将以社会-技术集成为起点。让我们停止为工程师制造技术！停止像大型商业机构的财务经理和股东们所要求的那样—为钱而赚钱。我们将不得不创新，尽管采取了所有预防措施和预测，但总有一天我们必须做出决定并冒险采取行动，“准备”对于冒险至关重要（Boy和Brachet，2010）。柔性技术项目使用以基于经验的常识（即“良好的经验感”）为中心的方法，当然这种常识是在准备、信任和协作的基础上构建的。本书提出了若干线索、概念和方法，使我们的社会-技术系统更具柔性，并进一步发展这种新的可持续
范式。
感谢那些提供帮助并使本书出版的朋友！本书是首次系统介绍柔性技术项目相关内容［包括研究和教育项目，以及伊斯塔概念实验室（ESTIA Concept Lab，CLE）］的入门读物。我首先想感谢的是辛西娅·拉莫特（Cynthia Lamothe）、海伦·华德·德拉马雷（Helen Huard de la Parre）、帕特西·埃利萨尔（Patxi Elissalde）、伯纳德·亚诺（Bernard Yannou）、奥利维尔·吉克尔（Olivier Gicquel）、菲利普·杜福克（Philippe Dufourq）及让-帕特里克·加维德（Jean-Patrick Gaviard），感谢达索系统（Dassault Systèmes）基金会对建立伊斯塔概念实验室的支持。
感谢一直以来对本书给予直接或间接支持的人们。他们是亚当·阿布丁（Adam Abdin）、奥黛丽·阿比·阿克勒（Audrey Abi Akle）、大卫·阿特金森（David Atkinson）、蒂埃里·巴伦（Thierry Baron）、安妮·巴罗斯（Anne Barros）、埃里克·巴托利（Eric Bartoli）、蒂埃里·贝莱特（Thierry Bellet）、迈克尔·博德曼（Michael Boardman）、塞巴斯蒂安·布尔诺伊斯（Sébastien Boulnois）、杰里米·博伊（Jeremy Boy）、佩林·博伊（Perrine Boy）、迪维亚·马达万·布罗希尔（Divya Madhavan Brochier）、斯特利安·卡马拉·迪特平托（Stélian Camara DitPinto）、纳丁·库特（Nadine Couture）、弗朗索瓦丝·达塞斯（Fran?oise Darses）、肯·戴维安（Ken Davidian）、伯纳多·德利卡多（Bernardo Delicado）、布鲁诺·德帕登（Bruno Depardon）、朱利安·德泽梅里（Julien Dezemery）、詹姆·迪亚兹·皮内达（Jaime Diaz Pineda）、弗朗西斯·杜尔索（Francis Durso）、米卡·安德斯雷（Mica Endsley）、阿兰·加西亚（Alain Garcia）、让-帕特里克·加维德（Jean-Patrick Gaviard）、伊彭·乔治（Eapen George）、阿米·哈雷尔（Ami Harel）、阿维·哈雷尔（Avi Harel）、丹尼尔·豪雷特（Daniel Hauret）、安德烈亚斯·马科托·海因（Andreas Makoto Hein）、玛丽娅·詹科维奇（Marija Jancovic）、格雷斯·肯尼迪（Grace Kennedy）、丹尼尔·克罗布（Daniel Krob）、伯特兰·兰茨（Bertrand Lantes）、奥利维尔·拉尔（Olivier Larre）、贝诺·勒布兰克（Beno?t Le Blanc）、杰里米·莱加德（Jérémy Legardeur）、拉里·莱弗（Larry Leifer）、卢多维奇·洛因（Ludovic Loine）、雷蒙德·卢聪桑（Raymond Lu Cong Sang）、克里·伦尼（Kerry Lunney）、迪米特里·马森（Dimitri Masson）、克里斯托夫·梅洛（Christophe Merlo）、彼得·莫尔特（Peter Moertl）、凯瑟琳·莫西尔（Kathleen Mosier）、让-米歇尔·穆诺兹（Jean-Michel Munoz）、马克·穆森（Marc Musen）、唐纳德·诺曼（Donald Norman）、菲利普·帕兰克（Philippe Palanque）、大卫·帕帕拉多（David Pappalardo）、让·皮内特（Jean Pinet）、埃德维奇·奎勒-格里沃（Edwige Quillerou-Grivot）、杰罗姆·兰克（Jér?me Ranc）、加里·罗德勒（Garry Roedler）、让-克洛德·卢塞尔（Jean-Claude Roussel）、亚历山大·鲁道夫（Alexander Rudolph）、阿纳贝拉·西蒙斯（Anabela Simoes）、弗朗索瓦·瑟米（Fran?ois Thermy）、莱蒂娅·乌尔费尔斯（Laetitia Urfels）、埃里克·维伦纽夫（Eric Villeneuve）、特里·温诺格拉德（Terry Winograd）和阿维格多·宗南辛（Avigdor Zonnenshain）。我还要感谢那些帮助提升本书质量的匿名审稿人。
最后，感谢玛丽-凯瑟琳（Marie-Catherine）的耐心和爱心，与你不断的讨论以及你的帮助使本书成为现实。
Guy André Boy
法国巴黎
2021年3月
参考文献
人工智能/人机交互
随着社会-技术系统不断走向数字化、智能化，基于固定流程的传统自动化会造成系统的僵化，使人们越来越意识到：技术发展不是为了取代人类，而是更好地服务于人类。因此，如何构建以人为本的可持续发展的社会-技术系统成为人们关注的焦点。
本书基于人-系统集成的理念对以人为本的柔性设计进行了深入的剖析，并对具体内涵和主要方法做了说明，对关键问题和面临挑战进行了阐述。本书内容是跨学科的，包括工程设计、系统工程、人因与人机工程、人机交互、人工智能、经济学、生态学和哲学。
本书通过翔实的论证、客观的分析，使读者能够对以人为本的柔性设计有进一步的认识，对人-系统集成有基本的了解，从而与日常生活和工作规划相结合，制定更为长远且可持续的目标，使生活更加智能化、人性化。
近年来，数字化、网络化、智能化等技术的迅猛发展，不断提高人类生产和生活的水平，给我们带来了诸多便利的同时，也产生了流程僵化等问题。2019年年末突如其来的新冠肺炎疫情，已在世界范围内暴发并持续两年多，对全球范围内的经济和生活造成了严重影响，凸显了流程僵化时一个系统的脆弱性。人们不禁反思：“如何管理突发事件，实现从刚性自动化向柔性自主化的过渡，构建一个更加注重柔性和可持续发展的世界？”
与此同时，随着消费结构的升级，个性化、定制化产品的需求不断攀升，对产品设计-制造-使用-维护等全生命周期过程的柔性要求也越来越高。因此，实现以人为本的柔性设计，并探索面向未来的人-系统集成方法成为研究重点。从企业管理者角度来看，他们面对云计算、人工智能、大数据等新一轮科技革命的“使能”技术，也面临技术选择和企业改革的彷徨：如何正确使用新的技术并制定更具整体效率且符合企业长远利益的战略？如何使企业流程更具柔性和适应性以更好地满足个性化定制生产的需求？总之，随着社会-技术系统不断走向数字化、智能化，基于固定流程的传统自动化会造成系统的僵化，使人们越来越意识到：技术发展不是为了取代人类，而是更好地服务于人类。因此，如何构建以人为本的可持续发展的社会-技术系统成为人们关注的焦点。
翻译本书的初衷，在于呼吁人们在设计制造过程中考虑人的因素和操作柔性，打破传统流程的僵化，以生产满足个性化需求和可持续发展要求的产品，减少资源浪费，为和谐、绿色和健康的社会发展做贡献。我们期待读者能够从书中精彩的故事、翔实的论证、客观的分析中得到启发，能够对人本柔性设计有进一步的认识，对人-系统集成有基本的了解，能够将其与日常生活和工作规划相结合，制定更为长远且可持续的目标，从而使我们的生活更加智能化、人性化。
本书的翻译出版得到中南大学数字样机与数字孪生实验室的大力支持，以及机械工业出版社王颖编辑的宝贵建议与帮助，在此表示感谢。感谢郑冉和刘龙博士生对本书审校工作的帮助和建议。
译者
2022年1月
译者序
前言
缩写词
第1章 简介 1
1.1 处理突发事件 1
1.2 人-系统集成的柔性 4
参考文献 6
第2章 社会-技术系统的柔性分析框架 9
2.1 从刚性自动化到柔性自主化 9
2.2 系统的一致表示 13
2.3 资源运作 16
2.4 面向态势感知的情境模型 19
2.5 本章小结 23
参考文献 23
第3章 相关方法论与模型 25
3.1 复杂的社会-技术系统 25
3.2 SFAC模型 27
3.3 NAIR模型 29
3.4 TOP模型 30
3.5 AUTOS金字塔 32
3.6 本章小结 33
参考文献 34
第4章 人-系统集成 35
4.1 面向人-系统集成的认识论 36
4.2 人-系统整体集成仿真 40
4.3 提供更多的自主性和柔性 44
4.4 人工智能与系统工程 47
4.5 PRODEC：程序性和陈述性知识的获取 50
4.6 本章小结 57
参考文献 57
第5章 基于活动的设计：场景、HSI演变与创新 61
5.1 从基于场景的设计到基于活动的设计 61
5.2 从HighTech到FlexTech的演变 65
5.3 创新就是冒险 69
5.4 本章小结 73
参考文献 73
第6章 基于模型的人-系统集成的柔性 75
6.1 态势感知、具体化和熟悉度 75
6.2 预测模型与知识模型 78
6.3 突发情况和学习系统 86
6.4 系统交互模型 87
6.5 本章小结 90
参考文献 91
第7章 不可避免的有形性问题 93
7.1 虚拟性、有形性和设计柔性 94
7.2 从MBSE到基于人在回路的SimBSE 95
7.3 系统柔性规划 100
7.4 人-系统集成的成熟度 102
7.5 信任、复杂性和有形性 105
7.6 虚拟设计的有形性指标 108
7.6.1 复杂性 109
7.6.2 成熟度 110
7.6.3 柔性 110
7.6.4 稳定性 111
7.6.5 可持续性 112
7.7 演变性设计与革命性设计 113
7.8 本章小结 115
参考文献 115
第8章 总结 117
8.1 系统框架的必要性 117
8.2 从刚性自动化到柔性自主化 119
8.3 数字孪生作为动态文档 120
8.4 有形性问题 122
8.5 风险承担、不确定性管理和前瞻性研究 123
8.6 结论和挑战 124
参考文献 127
术语表 129
