來源:老溫 系統(tǒng)工程
《任務(wù)工程指南》(Mission Engineering Guide,MEG)是美國國防部于2020年11月新鮮出爐的一份指南,其價值如同沉甸甸的黃金。
還記得當我首次看到這份文檔時,一開始并沒有意識到它有多么珍貴。翻看了幾頁之后,才發(fā)覺它是多么的寶貴!感謝匯聚了無數(shù)專家學(xué)者的CCOSE社區(qū),專注于系統(tǒng)工程,共創(chuàng)共享的文化氛圍滋養(yǎng)了心靈,也讓學(xué)習(xí)的旅程變成無比美妙的體驗。當然或許只是于我心有戚戚焉。對我而言,它的“美”來自于如下幾處:(1)來自于.mil
網(wǎng)站的公開發(fā)布,這類文檔非常珍稀,可以讓我們管中窺豹,了解美軍的最新動向和認知結(jié)構(gòu);(2)這份冊子只有短短的 40
多頁,按照潘長江的說法,“凡是濃縮的,都是精華”;(3)所講述的主題是“任務(wù)工程”(Mission
Engineering),立意又新又好,很欣賞國外同行的這種創(chuàng)意和切入點;(4)作為一本“指南”(Guide),頗為實用,可以指導(dǎo)實踐。
此外,還有一點,我近來從事各種復(fù)雜的任務(wù),常常感到缺少框架的苦楚。問題如此復(fù)雜,甚至盤根錯節(jié),想要作出改革或創(chuàng)新,總感到現(xiàn)實中有絲絲縷縷的掣肘。放之任之,對不起自己的天地良心;格之革之,又覺得手中缺少一件順手兵器。對于常年在各類系統(tǒng)邊緣走江湖的人來說,倚天劍藏于何處,屠龍刀匿在何方?看到這份文檔,頓感眼前一亮!
回到現(xiàn)實問題,系統(tǒng)工程師在解決工程問題時,常常需要一個指導(dǎo)框架,也就是俗稱的“套路”。例如,在寫報告時,常常想有沒有類似的文檔可以參考,重點是參照其框架作為模板;在解決實際業(yè)務(wù)時,常常問前人(或前任)是怎么解決這類棘手問題的,重點是找尋實施方案的框架和思路。這些都說明,這類“參考架構(gòu)”(Reference
Architecture,RA)或指導(dǎo)框架是多么的重要。如果能夠找到一套經(jīng)過抽象、具有普適性的指導(dǎo)架構(gòu),會十分有助于深化和強化我們的系統(tǒng)思維。扯遠點,如果由于我們的抽象提煉能力不足,或者由于問題過于復(fù)雜,這類指導(dǎo)框架只好從理想的“顯性”狀態(tài)退化為次選的“隱性”狀態(tài),然后通過靈感和“頓悟”來實現(xiàn)這層突破。比如,國資委在推進國企改革時十分注重選樹標桿,還有哈佛大學(xué)商學(xué)院的案例教學(xué)法,中國佛教的各類禪學(xué),都借鑒了這種知識(或智慧)傳遞的方式。
言歸正傳,該指南建議的適用于復(fù)雜任務(wù)的架構(gòu)到底是什么?我將歸納為“兩域三分法”,如果用“3+3”這個數(shù)學(xué)公式來表述。其中,“兩域”分別是指問題域、方案域;三分法是指每個域分解為 3 個子部分。
任務(wù)工程 = [ 問題域,方案域 ] ……公式 1
問題域 = [ 問題描述,任務(wù)定義,任務(wù)度量 ] ……公式 2
方案域 = [ 系統(tǒng)設(shè)計,分析仿真,歸納結(jié)論 ] ……公式 3
注:這里采用的方括號[ ],而不是大括號{},主要考慮是借用了計算機Python 編程語言的語法:方括號表示有先后次序的對象序列,而大括號則表示沒有先后次序的對象集合(字典)。細分后的整體結(jié)構(gòu)見思維導(dǎo)圖。
下面逐一進行講解。
公式
1 中,將一個任務(wù)工程分解為問題域和方案域。首先,什么是“任務(wù)工程”?對應(yīng)的英文就是Mission
Engineering。如果你愿意,將任務(wù)翻譯成為更有神圣色彩和情緒感染力的“使命”也未嘗不可。Mission
好理解,簡單說就是要達成某種目標,那么Mission 和 Engineering
放到一起,又是什么意思呢?那就是要用工程的方法將任務(wù)轉(zhuǎn)換成現(xiàn)實。理想和現(xiàn)實之間總是有一條“河流”,而系統(tǒng)工程師的職責就是尋找到過河的辦法。這里借用毛主席的一句詩詞,“一橋飛架南北,天塹變通途”。而這座橋就是本文所要著力討論的主題——MissionEngineering(下文統(tǒng)稱為“任務(wù)工程”)。
為什么分為問題域和方案域?這樣劃分是否科學(xué)?自古以來,問題和答案是一種經(jīng)典的范式。古希臘提出問答法的哲學(xué)家和思想家最著名的就是蘇格拉底,他將這種方法稱為精神或思想的“助產(chǎn)術(shù)”。在中國古代,儒家經(jīng)典《論語》,也充分利用了問答方式,來記錄孔子的思想。即使在現(xiàn)代,見諸于英文文獻之中的FAQ,以及各級考試之中的“問題-答案”結(jié)構(gòu),均是這種“Q&A”范式的體現(xiàn)。甚至,還可以深深植根于人類的“刺激-反應(yīng)”心智模型(MentalModel)。總之,將一項任務(wù)或使命,分解為問題域和方案域,是天然的二分范式,類似于不證自明的基本公理。
提出正確的問題,往往等于解決了問題的大半。——海森堡
有人認為問題域并不重要,解決方案才重要。實則非也。能否提出正確
的問題。德國著名物理學(xué)家,量子力學(xué)的主要創(chuàng)始人,哥本哈根學(xué)派的代表人物,1932年諾貝爾物理學(xué)獎獲得者海森堡曾說過,提出正確的問題,往往等于解決了問題的大半。托尼·羅賓斯是一位白手起家、事業(yè)成功的億萬富翁,是當今最成功的世界級潛能開發(fā)專家。托尼·羅賓斯說,思考就是提出問題并回答問題的過程。他強調(diào)提出正確問題的重要性,認為這樣才能得到正確答案,從而獲得正確結(jié)果。因此,問題域的扎實工作對于任務(wù)成功,占據(jù)50%的貢獻度并不過分。
其次再來看公式 2:問題域被分為 問題描述、任務(wù)定義、任務(wù)度量。其中:
問題描述就是要識別關(guān)鍵問題,尤其是痛點和難點。以此為始,也就是常說的“問題導(dǎo)向”。對于各類管理問題,更是識別“痛點”在哪里,然后才能對癥下藥;對于各類技術(shù)問題,往往是識別難點,若有突破,便是創(chuàng)新;對于復(fù)雜體系、組織發(fā)展等問題,要考慮能力差距(capabilitygaps)在哪里,也就是常說的“補短板、強弱項”。其他待分析的關(guān)聯(lián)因素包括:相關(guān)任務(wù)概念、技術(shù)能力、成熟度、演示驗證、時間進度、交互產(chǎn)品、接口標準、聯(lián)合打擊、可用資產(chǎn)、新興技術(shù)等。
任務(wù)定義部分堪稱本文的亮點之一。最大的特色是將其又分解
為 4 個子部分:時間幀(TimeFrame)、任務(wù)劇情和場景(Scenarios &
vignettes)、假定和約束(Assumption &
Constraints)、任務(wù)定義小結(jié)(Summary)。我們都處于一種“時空”之中。時間是最特殊、不可壓縮、不可延展的單向維度,驅(qū)動著萬事萬物處于不斷的“流變”狀態(tài)和過程之中。連孔老夫子也不禁在川流旁感慨,“逝者如斯夫”。因此,拋開時間因素妄談任務(wù)或使命,是一種科學(xué)上的不嚴謹。之所以這里稱為“幀”,就像是電視、電影畫面由1
秒鐘數(shù)十幀組成,但是由于人類視覺器官的遲滯效應(yīng),已經(jīng)感覺不出來了。由于分析成本和保真度(Fidelity)之間正相關(guān),而人們總有一個可以承受的成本上限,所以選擇合適的“幀頻”,是比較重要的。劇情和場景的作用是將任務(wù)從戰(zhàn)略層(strategic)下沉到戰(zhàn)術(shù)層(tactical)。劇情和場景的區(qū)別在于,劇情是貫穿全局的重要情節(jié),包含了所有的關(guān)鍵節(jié)點,撐起了整個任務(wù),往往是戰(zhàn)役級;而場景就像是一出好戲中的若干“幕”,一切精細的操作都要在場景下予以細化,往往是戰(zhàn)術(shù)級。比如,遼沈戰(zhàn)役是解放戰(zhàn)爭時期三大戰(zhàn)役中作為關(guān)鍵的戰(zhàn)役,事關(guān)解放戰(zhàn)爭的全局,是scenario級別,而塔山阻擊戰(zhàn)是其中重要的組成部分,關(guān)乎“關(guān)門打狗”策略能否成功實施,需要頑強阻擊國民黨部門的拼死增援,是vignette級別。對于工程任務(wù)來說,在選擇參數(shù)設(shè)定時要經(jīng)過深思熟慮,做到“精心選擇、合理設(shè)定”。假定和約束,往往是人們?nèi)菀缀鲆暤模詾槭遣谎宰悦鳎瑢崉t非然。比較嚴謹?shù)淖鞣ㄊ怯行ёR別這些假定前提和不得不遵守的約束條件,將其顯性地表達出來。同時,要定義好進入條件和邊界,準確識別環(huán)境/時代召喚或上司意圖。一旦設(shè)定,任務(wù)定義就要盡量保持不變,從而保證延續(xù)性和連貫性。最后就是任務(wù)定義的歸納小結(jié)(summary),陳明以上三個部分的要點。
任務(wù)度量(Mission Metrics)也是本文的亮點之一。印象最為深刻的就是成功度量(Measureof Success,MoS)。以前看到的比較多的是 有效性度量(MoE)和性能度量(MoP),這次看到 MoS,還是感到眼前一亮。因為對成功的度量,進一步澄清了任務(wù)目標,比有效性度量(MoE)更加明心見性!雖然后文為了表述方便,將MoS淡出,仍沿用 MoE/MoP的分層架構(gòu),但MoS 一詞仍不啻為天音裊裊,時刻提醒著系統(tǒng)工程師不忘初心。對于 MoE 和 MoP,可以用下面這個公式簡單表示:
MoS = f(MoE s), MoE = g (MoPs)
即任務(wù)成功度量可由若干個有效性度量來綜合表征,有效性度量可由若干個性能度量來綜合表征。指標的選擇要充分考慮高層指揮官的意志和意圖,常見的包括:滿意度、損失情況、成本開支、時間消耗、回報率(Returnon Investment,ROI)。
關(guān)于度量,本文特意提到了度量追溯性(Traceability
of Metrics)。指標要有科學(xué)性、嚴謹性,能夠經(jīng)得進一步深究和驗證(can befurther expanded and
verified),可以為系統(tǒng)的優(yōu)化提供關(guān)鍵支撐。在此也深感實踐中,隨著數(shù)字化轉(zhuǎn)型的深化,各類統(tǒng)計數(shù)不勝數(shù),上層的本意是好的,但是在深入實踐中,由于度量追溯性的不健全,導(dǎo)致統(tǒng)計數(shù)據(jù)被嚴重扭曲,甚至誤導(dǎo)上級決策。日本鋼鐵公司、德國汽車公司都因為統(tǒng)計數(shù)據(jù)造假,使企業(yè)信譽一落千丈,遭受到市場和監(jiān)管部門的嚴厲懲罰。究其原因,除了科學(xué)素養(yǎng)、人文素養(yǎng)的缺失,更在于缺少指標追溯性的深入認知和系統(tǒng)工程方法。站在組織管理角度,建議要加大指標追溯性的閉環(huán)管理、監(jiān)督審計和嚴厲追責,要依靠審計、紀檢、監(jiān)察、專家委員會等部門的通力合作和介入,嚴懲數(shù)據(jù)造假者,使其不敢冒天下之大不韙、利用信息的不對稱性來欺騙組織、欺騙世人。
公式
3
中,方案域包括系統(tǒng)設(shè)計、分析仿真、歸納結(jié)論。系統(tǒng)設(shè)計強調(diào)了任務(wù)架構(gòu)(MissionArchitecture),包括各類視圖(views),因此注入
DoDAF、MoDAF、ToGAF、Zachman
等各種體系框架可以在這一步大放異彩,分析各種裝備/資產(chǎn)、組織單位、職能/交互的序列。由于比較紛繁復(fù)雜,需要多視角、多層級才能表述清楚。康威定律說,設(shè)計架構(gòu)克隆自組織架構(gòu)。因此,為了更好的設(shè)計得以實施,往往需要對組織進行重新設(shè)計,這就是某些組織機構(gòu)需要重組調(diào)整的內(nèi)在原因之一。本文還強調(diào)了端到端的線程(Thread)。從任務(wù)線程(MissionThread,MT)到任務(wù)工程線程(Mission
Engineering
Thread,MET)的共性都是從開始端到結(jié)束端的全流程、全周期,差別在于后者為每一項活動指定了關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)、技術(shù)、人員,從而勾畫了從問題域到方案域之間的現(xiàn)實映射關(guān)系。有時還包括能力、技術(shù)、戰(zhàn)術(shù)、系統(tǒng)、條令、組織、培訓(xùn)、材料、學(xué)歷、人員、設(shè)施、領(lǐng)導(dǎo)力等諸多因素。對于上述各類變量,還要替換其中的一個或一組,以進行敏度分析。這種方式類似于中國航天的“雙想”、“過電影”,從而實現(xiàn)全線程、全覆蓋。最后,就是定義各類模型、數(shù)據(jù)和定量分析方法。任務(wù)工程十分重視各類基于分析和計算的模型,從而確保其一致性和復(fù)用改進。甚至可以說,模型是任務(wù)工程的核心。不僅包括傳統(tǒng)的仿真模型,還包括數(shù)學(xué)表達式、邏輯表達式、概念過程或者上述幾種方式的混合使用。典型的模型有設(shè)計模型、制造模型、驗證和確認模型、系統(tǒng)模型、產(chǎn)品支持模型、專業(yè)工程模型以及管理模型等。各類模型的可視化(Visualization)有助于分析和研究的深入。
基于上述模型,可以開展分析和仿真。這還包括對各類變量的敏感度進行實際分析,以及基于假設(shè)和參數(shù)輸入選擇合適的優(yōu)化算法來開展分析。敏度分析能夠揭示一定的不確定性(uncertainty)和魯棒性(robustness),可以用于探究輸出與輸入之間的一階或二階的關(guān)系。可供選擇的分析方法,包括蒙特卡洛模擬、馬爾科夫鏈、回歸分析、成本分析、仿真工具等。要識別分析系統(tǒng)模型中的誤差和不確定性的傳播方式。一般來說,分類矩陣法、敏度分析法、優(yōu)化算法這三類分析方法的效率逐級遞升。對于任務(wù)工程團隊來說,最重要的任務(wù)之一就是深刻理解模型、輸入數(shù)據(jù)、誤差傳播這三者之間的關(guān)系,以確定分析結(jié)果的置信水平(Confidencelevel)。
最后一步就是記述研究結(jié)論。包括分析報告或決策摘要,為上級領(lǐng)導(dǎo)輸出相關(guān)的計劃、策略和建議方案。關(guān)于摘要,文中列了13 個方面:
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環(huán)境要求,態(tài)勢威脅,信息來源;
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建議領(lǐng)導(dǎo)層應(yīng)當采取的行動;
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結(jié)論部分還要提及參考架構(gòu)(Reference
Architecture)。這里的參考架構(gòu)源自于本任務(wù)的分析,包括任務(wù)定義、假設(shè)、約束、方法論、置信水平、不確定性,以及其他支撐分析結(jié)果的理由。本文還特意附了2
個參考架構(gòu),分別是政府任務(wù)參考架構(gòu)(GMRA)和政府能力參考架構(gòu)(GCRA)。
結(jié)論部分還要附上相關(guān)的專業(yè)數(shù)據(jù)、模型和架構(gòu)(Curated
data,models,and
Architecture),從而為未來的研究鋪平道路。數(shù)據(jù)是模型、線程和架構(gòu)的“頂梁柱”(backbone)和基石。任務(wù)工程師有責任夯實數(shù)據(jù)的根基,使其可信、可靠、完整。如果研究的周期較長,還要考慮各項數(shù)據(jù)隨著時間的蠕變,要動態(tài)更新相關(guān)數(shù)據(jù)。為了確保數(shù)據(jù)的質(zhì)量,同行分析師間的協(xié)作(peeranalyst
collaboration)也甚有必要。起碼要考慮所有數(shù)據(jù)以下6
個方面特性:簡介(Profile)、來源(Source)、精度(Accuracy)、時效性(Timeliness)、可信度(Validity)、關(guān)聯(lián)性(Linkage)。
末了,我還想畫蛇添足地說幾句。首先,系統(tǒng)工程永遠支持裁剪。因此這篇文章并不主張削足適履,千篇一律地套用這種架構(gòu),但是也別忘了在學(xué)會“跑”之前,最好先學(xué)會“爬”和“走”,否則難免會摔更多的跟頭,不妨借鑒華為的策略——“先僵化、再固化、最后再優(yōu)化”。其次,6個模塊,不多也不少;“3+3”也很容易記憶和應(yīng)用,如果想要進一步簡化,可以簡單記為“(描述,定義,度量)+(模型,分析,結(jié)論)”,或者摘取上述6
個關(guān)鍵詞的英文首字母記為“DDM+MAC”,這是極致濃縮版本。最后,再不厭其煩地嘮叨一句,千萬別忘了,定義問題和解決問題同樣重要!
致謝:感謝趙獻民、鄭新華、何強、王國新、王公韜、魯金直、陳紅濤、王忠、解士昆等老師的審閱和指導(dǎo)意見。
2021.1 于 北京