事關國家興衰的標準化領域（續）
——復雜產品系統的標準化

文/李春田

事關國家興衰的標準化領域（續）
——復雜產品系統的標準化

文/李春田

A模式——基于黑箱理論的模塊化

1. A模式的方法論基礎：黑箱方法

黑箱方法是探索復雜大系統的重要工具。它通過考察對象的輸入、輸出及其動態過程，而不直接考察其內部結構和相互作用的大量細節，只是從總體行為上去描述和把握系統、預測系統的行為，定量地認識研究對象的功能特征、行為方式及其機理的一種科學方法，這在研究復雜系統時特別有用。

所謂“黑箱”，就是指那些既不能打開，又不能從外部直接觀察其內部狀態的系統。黑箱方法則從綜合的角度為人們提供了一條認識事物的重要途徑，尤其對某些內部結構比較復雜的系統和迄今為止人們的力量尚不能徹底認識的系統。

運用黑箱方法研究系統，首先要孤立黑箱、確認黑箱——規定它與周圍環境的邊界，將它從系統（環境）中分離出來之后，即可采用被動考察和主動實驗等方法來研究黑箱，使黑箱變成白箱。有時黑箱模型不止一個，這種情況下，系統應辨識其中最合理的一個。

當我們把一個復雜產品系統作為研制對象時，由于這個系統中還有許多未知的領域和大量的不確定問題，我們無法像對待一般產品那樣，一切全在掌握之中，可以做到由總體設計到施工設計再到生產制造一氣呵成。對于復雜產品系統，只好把那些連總設計師也不清楚的不確定的難題裝進黑箱里，一步步地向能打開黑箱的專業人員傳遞，最后再一層層地打開黑箱，變不確定為確定，變未知為已知。

2. A模式的運作方式：模塊化設計制造

模塊化是標準化的高級形式、黑箱方法的實現形式。模塊化運用黑箱原理應對復雜性的主要對策是：

①復雜產品系統的全部功能要求，可通過組合功能模塊的方法來實現，即復雜產品系統采用模塊化架構。

②用模塊分割系統，限制要素間的交互作用，把復雜系統變成一個個較為簡單的系統，模塊設計者所承擔的任務，其復雜程度便會顯著降低。

③如果模塊還是復雜，可繼續分割下去，直到對專業人員來說，黑箱已變成了白箱，這時便可設計制造模塊了。

④產品的模塊化架構，有利于對復雜系統分散決策，使決策方式從集中管理變為對每個模塊的管理，從而可以顯著地降低對復雜產品系統管理的難度。

⑤當所有黑箱被一層層打開，所有模塊均已建成，即可通過一層層的模塊系統集成，最終實現復雜產品系統。

⑥由于復雜產品系統通常是根據用戶的特殊要求定制的，產品結構中將使用較多的專用模塊。又由于模塊的開發工作量極大，所以模塊集成商常需將非核心技術模塊外包，形成模塊化產業集群。

⑦模塊化產業集群一旦形成，便開始了背靠背的模塊研發競爭，產生無與倫比的創新效率。

⑧模塊具有可并行開發、分散化創新、競爭性再集中和事后改進，以及模塊的可分、可合、可互換等特點，從而使采用模塊化架構的復雜產品系統充滿無限的生機和活力，產品系統雖然高度復雜卻有極強的應變能力。這種能力已經成為當今市場競爭中決定勝負的關鍵能力。

在上述所有活動中，必須首先建立能確保系統整體性的“設計規則”或“設計規范”，對模塊劃分、模塊研制、模塊集成過程中必須遵守的規則和必須滿足的要求，以及在整個過程中必須保留和正確處理的關系、聯系和接口等作岀統一規定。它既是模塊化架構的頂層設計，又是整個系統運作的總依據。如果模塊（子系統、分系統）較大，是一個相對復雜的系統的話，它還要通過建立相應的子規范、分規范，用以指導子系統、分系統內部的模塊化。如此發展下去，便形成一個規范體系，它是模塊化成功的最重要的保證。

此外，模塊化所特有的選擇權和事后改進的特點，可以一定程度地彌補人們預期的不完全性和解決復雜問題能力的有限性，起到降低不確定性的作用。

在傳統制造業里模塊化方法早有利用，用模塊化解決復雜產品系統最成功的典范是IBM的計算機設計革命。到現在，無論是一般工業產品還是復雜產品系統，模塊化已成為首選的創新模式。從家用電器到機器設備，從運載火箭到航空雷達，從高速列車到航空母艦，都不約而同地選擇了模塊化架構，最具競爭力的模塊化智能手機也已問世。

B模式——基于系統理論的綜合標準化

1. B模式的方法論基礎：系統分析方法

當我們要創建一個復雜產品系統或者要解決復雜產品系統中的某些問題時，標準是必不可少的。但是，由于前面提到的，人們認識和解決復雜問題能力的有限性，我們無法知道需要制定多少標準？什么標準？更無法知道標準該制定成什么樣？如何克服這個復雜性難題呢？系統分析方法便是可借助的科學方法之一。它不僅把標準化對象作為一個系統，而且還把這個系統放到它所存在的更大的系統（環境）中進行考察。根據我們創建這個系統的目的和確立的目標，運用各類方法和工具（如模型化方法、定量化方法、最優化方法，以及從定性到定量的綜合集成方法等），通過自上而下的分析，不僅要找到影響目標實現的相關要素，而且要弄清楚目標與要素之間，以及要素與要素之間的定性與定量關系，從而為總目標的分解、落實，以及相關標準的制定提供基本依據。這個系統分析過程非常之重要，是決定綜合標準化成敗的關鍵。每一個綜合標準化項目，都是一項系統工程，都要經歷一系列步驟和過程，其中的每一步都要經歷分析和決策的反復迭代，可以說，在綜合標準化過程中起關鍵作用的是以系統理論為基礎的系統分析方法。

2. B模式的運作方式：綜合標準化

綜合標準化不是單純制定標準，它是要解決問題，而且是解決比較復雜的問題。恰是由于復雜，常常無從下手，不知道該怎樣做、做什么才能達到預期的目標。綜合標準化借助系統分析方法，進行“自上而下”的分析，不僅要確定與目標的實現密切相關的要素，而且要搞清楚各相關要素與產品系統之間，以及各要素相互之間的定性和定量關系，依此將我們設定的總目標（總要求）分解為各相關要素的分目標（分要求）。如果相關要素的分目標仍然復雜難以落實，可再進行分解，直到能夠落實到具體的執行主體，隨后的工作就是制定確保目標實現的標準。這些標準雖然各自的目標不同、任務不同、執行主體也不同，但卻都圍繞一個總目標并保證總目標的實現，它們被稱為“標準綜合體”。貫徹實施這個標準綜合體，便可使復雜產品系統創建和運行中的問題得到解決，這種方法運作上的特點便屬于IEC所提倡的“自上而下”的標準化方法。

從系統分析到形成標準綜合體，是一個由分析到綜合的反復迭代過程。在這個過程中，自上而下的分析使復雜系統簡化，幫助我們認識系統，知道該定哪些標準和定什么樣的標準；自下而上的綜合，是把標準組織起來，形成一個標準綜合體，也就是建立一個復雜的標準系統。只有用復雜的標準系統才能解決復雜產品系統的問題。因為這個標準綜合體已不是單個標準的簡單相加，而是參數指標經過整體協調，各要素互相關聯、互相作用的有特定功能的有機整體，它所產生的系統效應，是它能解決問題的根據。

為實現一個較為簡單的目標，通常建一個標準綜合體就能解決問題。對于較復雜的系統目標（需要再分解的目標）則需要建多個標準綜合體，分別解決各個分目標的問題。各綜合體之間的關系，猶如各子系統之間也是互相關聯的，共同保證更高層目標的實現。

《中國工業報》曾經對綜合標準化做過這樣的評論：“我國戰略性新興產業作為技術前沿領域，標準體系尚不成熟完備，標準缺口較大，而綜合標準化恰好采取集中、成套制定標準模式，可以在短期內填補標準空白，解決標準缺口較大問題。其次，我國戰略性新興產業具有技術種類多、更新快，產業競爭白熱化等特點，使得標準制定中的配套性、協調性難以保障，而綜合標準化恰好采取系統思考、統籌規劃的方法，可以解決標準內容之間協調優化問題，保障標準的配套性。可見，當前在戰略性新興產業開展綜合標準化工作，正好契合了戰略性新興產業對標準的需求，可謂開展正當時。”[1]

A+B模式——模塊化與綜合標準化互相融合

模塊化和綜合標準化都是應對復雜性的標準化工具。

模塊化是從改變復雜產品系統的架構入手，將復雜產品系統的一體化架構改變為模塊化架構，實現對一體化架構的分割，從而使其每一部分變得簡單，以達到降低復雜性的目的，使我們有可能對復雜產品展開設計和制造。

綜合標準化是從復雜產品系統的目標入手。我們無論創建什么系統，都是有目的和具體目標的。實現預定目標，是創建復雜產品系統的最終目的。因此，綜合標準化堅守目標導向原則和用系統分析方法對目標進行分解。但是，目標不是抽象的，對復雜產品系統來說，會大量涉及物理實體，如設備、材料、部件、零件等，它們都可能是目標的載體。對目標的分解，常常會變成對物理實體的分解，這就演變成模塊化過程。反過來，在模塊化過程中對每個具體模塊（黑箱）進行處理時，又可借助綜合標準化的方法對黑箱進行系統分析，找到打開黑箱的途徑。

因此，A模式和B模式都不是絕對的，它們在解決具體問題過程中有時只用A模式或B模式，有時交叉并用，你中有我，我中有你，這就是A+B模式。

復雜產品系統的標準化是“重中之重”

注：[1]摘自《契合新需求 創綜合標準化新局》（中國工業報，2011-08-26）

復雜產品系統的標準化，是一個世紀性課題。雖然我們對它的認識還很膚淺，但是，有一點是肯定的，它己經或必將成為國家之間經濟和科技實力較量的焦點和未來標準化發展的重點。因此，IEC已經將其提到議事日程并納入《發展綱要》。IEC認為：“技術多樣性以及許多新興市場中的技術融合（特別是那些大型基礎設施建設領域），現在需要自上而下的方法開展標準化。首先從系統或系統架構層面開展工作，而非以往的從產品層面開展工作。系統標準在多領域的需求將快速增長，包括環境、安全和健康。”ISO在質量管理和環境管理領域的標準化取得成功之后，一發而不可收拾，接著在食品安全、社會安全、信息安全、道路交通安全、能源管理、風險管理、社會責任等關鍵領域，推出了近20個基于系統方法的管理系列標準。2012年國家標準委以“系統管理”的思維將綜合標準化列為“重中之重”，選擇了現代農業、大型客機、海上鉆井平臺、智能電網、電子商務、社會管理和公共服務等典型的復雜產品系統開展了大范圍的綜合標準化試點。工業與信息化部在太陽能光伏、半導體照明、云計算、物聯網、鋰離子電池、智能電視、智能終端等產業發展的重點領域（共10大領域72個子領域）的綜合標準化項目正在扎實推進，并籌劃下一步挑戰智能制造領域。中國向高難度的現代標準化邁出的這一步，是有里程碑意義的，必將對中國經濟的騰飛產生深遠的影響。

在面對復雜系統的大規模工程時代，所謂標準化實力，主要不在于你擁有多少標準，也不在于你有多大機構和多少人，更不在于你規范了多少業務流程，關鍵是看你是否具有應對復雜系統的能力并參與其中做出實實在在的成效，這才是當今時代要求標準化具備的“能力”。

這種“能力”的培育和形成，要經歷極其艱難的過程，要做大量艱苦細致的工作，要有相當規模的資源投入，毫無疑問它一定是標準化戰略的重點。

這種“能力”的研究，也就是解決復雜產品系統的標準化難題，必將成為各類科研機構攻堅的目標。對標準化研究機構來說，同樣的是對它的研究能力和研究水平的考驗。

所謂“高素質標準化人才”的培養，除了把他們放到復雜性“災難”之中去磨練，讓他們組織跨學科、跨專業、跨領域的專家團隊去攻克標準化難題之外，別無他法。

我國的標準化搞了60多年，已經有了相當的基礎，標準數量的增長已不是當務之急，到了該用標準解決關鍵性難題的時候了，也就是到了該轉型的時候了。

當年，聶榮臻元帥主管標準化工作時，講過一句很有分量的話，他說標準化工作搞不好會“誤大事”的。什么才是大事呢？事關國家興衰的課題就是大事，別的小事做得再多再好，如果對這類大事無所作為，就有可能“誤大事”。標準化工作的對象永遠是無限的，隨便一抓就是一大把，但標準化的資源卻是有限的，因此，國際標準化界才提出了“優先順序”的概念。聶帥的教導不僅為我們安排優先順序指明了方向，而且指出了標準化規劃和戰略的重點和方向。當前的重點和方向就是要把這類與國家命運攸關的事情提上日程。

本文所述的復雜產品系統標準化的3種模式（可能還有許多種），只是根據已有經驗的探索，需要解決的技術和方法難題還有很多，探索的路還會很長、很艱巨。但是可以預見，無論哪個國家要想使自已的復雜產品系統在國際市場占有一席之地，就一定要占領這個標準化高地。

（作者：中國標準化協會常務副理事長、上海市質量和標準化研究院首席標準化顧問）