（管理科学与工程专业论文）基于cas理论的信息系统规划方法研究.pdf

论文独创性声明 本论文是我个人在导师指导f 进行的研究工作及取得的研究成果。论文中除 了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或其它机构已经发表或撰写过的 研究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文中作了明确的声明 并表示了谢意。 作者虢立逝：整噍 论文使用授权声明 本人完全了解复旦大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保帮 送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内 容，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。保密的论文在解密后遵二) 二此 规定。 作者签名： 毕 复旦大学硕士论文基于c a s 理论的信息系统规划方法研究 文摘 在当今复杂多变的竞争环境中和日新月异的技术变革时代，信息系统对企 业战略调整与业务变化的适应、支撑能力，以及对新技术的利用、吸纳能力已 成为企业信息系统发展中值得关注的新问题。传统的信息系统规划方法缺乏对 复杂动态环境下信息系统的适应性机制的描述，难以满足不确定性环境下企业 变化对信息系统的动态需求和投资保护要求。 本文运用复杂适应系统( c o m p l e xa d a p t i v es y s t e m ，c a s ) 理论对信息系 统规划方法进行了新的探索。首先，对现有的信息系统规划方法及其应用环境 作了分析比较，阐述了不同信息系统规划方法所形成的历史背景与环境特点； 然后，从竞争环境变化、信息技术发展与管理需求变化对信息系统的发展、演 化机理与规律进行了研究，揭示了信息系统的复杂适应性变化影响因素与作用 机制；在此基础上，本文提出了基于c a s 理论的信息系统规划方法，给出了其 基本思路与主要过程，分析了上述规划方法的动态适应性调整机制；最后，本 文以宁波天邦股份有限公司为案例，探讨了上述方法在实践中的应用。 本文的研究成果为探索复杂动态环境下信息系统规划的适应性机制及其相 关理论与方法提供了参考，为现代企业信息系统的规划与建设提供了新的指导。 本文的研究工作系国家社会科学基金资助项目( n o 0 6 b j l 0 4 3 ) 的理论研究成果 在信息系统规划领域中的应用。 关键字：信息系统规划，复杂适应系统( c a s ) ，适应性，演化 中图法分类号：g 2 0 2 复旦大学硕士论文基于c a s 理论的信息系统规划方法研究 a b s t r a c t n o w a d a y s ，m o d e r nb u s i n e s se n v i r o n m e n t i s b e c o m i n gm o r ed y n a m i ca n d c o m p l e xt h a ne v f rb e f o r ea n di n f o r m a t i o nt e c h n o l o g yd e v e l o p sv e r yq u i c k l y i n f o r m a t i o ns y s t e ms h o u l dh a v et h ea b i l i t yt oa d a p tt ot h ea d j u s t m a n to fe n t e r p r i s e s t r a t e g ya n db u s i n e s sc h a n g e s t h ea b i l i t yt oa c c e p ta n dm a k eu s eo f n e wt e c h n o l o g y i s b e c o m i n gan o wa n di n t e r e s t i n gp r o b l e mi nt h ed e v e l o p m e n to fc o m p a n y s i n f o r m a t i o ns y s t e m t r a d i t i o n a li n f o r m a t i o ns y s t e mp l a n n i n gm e t h o d sc a nn o t e x p l a i nt h ea d a p t i v em e c h a n i s mi nc o m p l e xa n dd y n a m i ce n v i r o n m e n t t h e ya l s o c a nn o tp r o t e c tc o m p a n y si n v e s t m e n ta n ds a t i s f yt h ed y n a m i cr e q u i r e m e n t so f c o m p a n i e si nu n c e r t a i ne n v i r o n m e n t t h i sp a p e rp u t sf o r w a r dan e wi n f o r m a t i o ns y s t e mp l a n n i n gm e t h o db a s e do n c o m p l e xa d a p t i v es y s t e mt h e o r y f i r s t l y , ac o m p a r i s o nh a sb e e nm a d eb e t w e e n t r a d i t i o n a li n f o r m a t i o ns y s t e mp l a n n i n gm e t h o d s s e c o n d l y , t h ep a p e rs t u d i e st h e d e v e l o p m e n ta n de v o l v e m e n tm e c h a n i s mo fi n f o r m a t i o ns y s t e mf r o mt h r e ea s p e c t s s u c ha st h e c h a n g eo fc o m p e t i t i o ne n v i r o n m e n t ,i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y d e v e l o p m e n ta n dt h ec h a n g eo f m a n a g e m e n tr e q u i r e m e n t t h ef a c t o r st h a ta f f e c tt h e c o m p l e xa d a p t i v ea b i l i t yo fi n f o r m a t i o ns y s t e ma l ed e s c r i b e d t h i r d l y , t h i sp a p e r b r i n g sf o r w a r dt h ei n f o r m a t i o ns y s t e mp l a n n i n gm e t h o db a s e do nc o m p l e xa d a p t i v e s y s t e mt h e o r y ( c a s i s p ) t h em a i ni d e aa n dd e t a i la p p r o a c h e sa r ed e s c r i b e da n dt h e d y n a m i ca d j u s t m e n tm e c h a n i s mo f c a s i s pi sg i v e n f i n a l l y , ac a s ei sc a r r i e do u tt o d i s c u s sa b o u tt h ea p p l i c a t i o no f c a s i s pi np r a c t i c e t h i sp a p e rp r o v i d e sar e f e r e n c ef o rt h em o d e me n t e r p r i s ei n f o r m a t i o ns y s t e m p l a n n i n g a n dt h er e s e a r c hi s s p o n s o r e db yn a t i o n a l s o c i a ls c i e n c ef u n d f n o 0 6 b j l 0 4 3 ) k e y w o r d ：i n f o r m a t i o ns y s t e mp l a n n i n g , c o m p l e xa d a p t i v es y s t e m ( c a s ) ， a d a p t i v e ，e v o l v e m e n t c l c ：g 2 0 2 4 复旦大学硕士论文 基于c a s 理论的信息系统规划方法研究 第一章绪论 1 1 研究背景与选题意义 1 1 1 研究背景 2 l 世纪的世界正处在一个飞速发展和变革的时代，随着全球化进程的加快 和信息技术影响的日益广阔，企业的竞争环境发生了巨大的变化。为了在复杂 动态的环境中不断获得新的竞争优势，企业必须充分运用信息系统来获取动态 信息、提高战略决策效率和改变业务体系，形成对环境变化的快速反应能力。 信息系统的建设是一项投资大、周期长、技术复杂的系统工程，必须以科 学的规划方法和正确的实施方法为指导。在新的环境条件下，传统的信息系统 规划方法正面临着新的挑战：( 1 ) 如何更好地适应企业变化所带来的动态需求 变化；( 2 ) 如何利用、吸纳新技术使得现有的信息系统以新的方式更好地满足 已有的需求；( 3 ) 如何更好地保护已有的投资，使得信息系统在动态发展过程 中实现投资收益最大化。 为了有效解决好上述问题，必须在信息系统规划中引入科学、合理的适应 性交化机制，并对相关的理论与方法进行系统性研究。起源于2 0 世纪9 0 年代 的复杂适应系统( c o m p l e xa d a p t i v es y s t e m ，c a s ) 理论为深入探索动态环境 下复杂系统的适应性机理与变化规律提供了新的思路，已成功应用于生物学、 经济学、社会学和管理学等领域。本文将以此为基础，对信息系统的规划方法 进行探索性研究。 1 1 2 研究意义 在当今经济全球化、市场化、顾客需求多样化和技术不断发展的时代，一 个有效的具有灵活性、适应性甚至自主创造性的信息系统规划方法对于企业信 息化建设有着至关重要的作用，可以为企业提高组织竞争能力，给企业带来巨 大的竞争优势。首先，信息系统规划能够促进信息系统信息技术在企业管理中 横向拓展和纵向深入应用，为企业创造更多的利润和竞争优势；其次，基于企 业内、外部环境多样性和多变性的认识基础上，使用基于复杂适应系统理论的 复旦大学硕士论文 基于c a s 理论的信息系统规划方法研究 信息系统规划工作本身能够迫使企业领导以及各层次、各岗位的工作人员审视 自己、回顾过去的工作，并发现可以改进的地方。适应性和演化是信息系统的 典型特征，为了适应快速变化的市场需求企业对这两个特征的需求与日俱增【。 总之，组织需要适应不断变化的环境。用组织改革的术语来描述，这种趋势 是一种由战略驱动的自顶向下的开发原理向能力导向的自底向上开发原理的转 变。组织信息系统原理涌现的结果是：信息系统需要很快速的适应一种不能预知 的新需求，这种需求在很短的时间内会快速的增长。在商业活动的正常流程中仅 仅包含“变化”是不够的，系统需要演化，需要为现在不可见但是未来会有的需 求发掘机会。相类似的，利益相关者和系统设计者需要接受这样的观点：冲突的 观点和需求不一定会导致错误的实践，系统将会在不断调整的状态中获得机会。 复杂适应系统( c a s ，c o m p l e x a d a p t i v es y s t e m ) 是一个开放的、不断完善的复 杂性科学分支，国外最早应用于经济学研究，现在西方管理学界已经悄然兴起了 复杂适应系统和企业发展理论结合研究，其中结合信息技术的企业整合理论比较 突出。企业本身就是一个复杂系统，c a s 理论为研究企业信息系统规划开辟了一 个新的空间，强调信息系统对企业环境的适应性、主动性、学习性以及系统的自 组织性质。 本文的研究意义： ( 1 ) 对信息系统的发展、演化机理与规律进行研究，揭示信息系统的复杂适 应性变化影响因素与作用机制； ( 2 ) 对基于c a s 的信息系统规划方法进行探索性研究，为解决复杂动态环 境下信息系统的规划问题提供新的理论与方法； ( 3 ) 为现代企业信息系统的规划与建设提供了新的指导。 1 2 国内外相关研究发展综述 1 2 1 信息系统规划理论 ( 1 ) 信息系统规划的定义 信息系统规划是从组织的宗旨、目标和战略出发，对企业内、外部信息资 源进行统一规划、管理与应用，从而规范组织内部管理，提高工作效率和顾客 满意度，最终为企业获取竞争优势，实现企业的长远发展。它从企业全局出发， 为了实现企业的长期发展战略，规划一个基本的信息系统体系结构，统一规划 6 复旦大学硕士论文 基于c a s 理论的信息系统规划方法研究 和利用企业的信息资源，利用信息控制企业行为、辅助决策，帮助企业实现战 略目标【2 3 】：具体而言，就是识别一个辅助组织实现其组织计划及其组织目标的 计算机应用组合系统的规划过程( l e d e r e r a n ds e t h i ，1 9 8 8 ) 4 1 ；在许多组织中， 信息系统规划包括支持这些组合应用的数据库规格以及系统规格，乃至超过组 织现实的一些应用选择，以适应组织未来的需求( c a l s o n ，1 9 7 9 ；k e r n e r , 1 9 7 9 ) 【5 】【6 】；信息系统规划还应该发掘出具有一定潜能的应用系统，以增强组织的竞争 优势( m c f a r l a n , 1 9 8 3 ；i v e sa n dl e a r m o n t h , 1 9 8 4 ；p o r t e r , 1 9 8 5 ) 【7 l 【8 】【9 】：从建模角 度定义，信息系统规划通过使用企业信息模型，并评价系统实现的风险，考虑 企业目前需要和要求，分析出公司的信息和流程( p a n t ，1 9 9 9 ) 【l o 】。 ( 2 ) 信息系统规划研究历程 根据信息系统发展的特点，w i s e m a n ( 1 9 8 5 ) 1 1 1 】提出了著名的三阶段模型。 该模型将信息系统分为三个历史阶段：六十年代的电子数据处理( e d p ) 时代、 七十年代至八十年代的管理信息系统( m i s ) 时代和八十年代中期至今的战略信 息系统( s i s ) 时代。s i l k ( 1 9 9 1 ) 1 2 1 迸一步发展- j w i s e n l a n 的观点，将信息系统 划分为四个历史阶段。根据s i u c 的观点，信息系统的发展过程可以分为六十年代 的数据处理阶段、七十年代的管理信息系统阶段、八十年代的战略信息系统阶段 和九十年代以后的全球网络系统阶段 根据信息系统研究内容来分，通过广泛查阅信息管理与信息系统领域的权威 或核心期刊，可以看出i s p 内容研究大体上分为战略匹配研究、企业信息系统规 划方法研究和企业信息系统规划效果研究等三个方面。 1 ) 企业经营战略与企业信息系统规划战略匹配研究 企业经营战略规划( b s p ) 与企业信息系统战略规划( i s p ) 关系的研究贯 穿于信息系统规划发展的始终。代表性成果战略匹配模型( s a m ) 【l3 】首次提出 了建立b s p i s p 全方位战略匹配的观点和模型。该模型认为内部领域如组织基础 构成和流程、r r 基础构成和流程；外部领域如企业战略、1 1 r 战略等四大领域之间 存在互动关系。b s p i s p 战略匹配不仅要考虑外部环境领域的影响，还应考虑组织 内部领域i s a 和业务、管理流程之间资源整合情况。后续不少研究以s a m 为依托， 从理论与实证方面进行了广泛的探讨【“，如杨青等人f 1 4 1 研究了面向目标的建模 技术和思想，利用企业知识开发建模思路给出了b s p s i s p 目标统一的规划框架模 型，并且在实现途径、方法等方面提供了解决方案。同时，杨青等人1 1 5 1 以战略匹 配模型( s a m ) 及其在企业活动中的过程模型为研究对象，探讨了b s p i s p 战略一 致性程度与企业内外环境、企业所采取的竞争战略方向、s i s p 的战略地位以及r r 7 复旦大学硕士论文基于c a s 理论的信息系统规划方法研究 对企业业绩的贡献等因素间的关系，并运用中国企业数据进行了实证分析。结果 表明，企业高层的战略规划意识以及利用r r 整合企业资源的能力与b s p i s p 战略 一致性程度和企业业绩密切相关，是企业获取竞争优势的重要因素。 2 ) 企业信息系统规划方法研究 企业信息系统规划( i s p ) 方法指的是有效开展i s p 活动的结构化的手段，它 确定了规划的流程以及各阶段的主要工作内容。研究表明，那些应用了i s p 方法 进行i s p 的企业比那些没有应用i s p 方法进行i s p 的企业能取得更好的规划效果。 可见进行信息系统规划方法研究意义重大，以下是国内外关于信息系统规划方法 研究的文献综述。 表1 国内外信息系统规划方法研究 黪 嚣罐篆篡熏磷i；熬掰巍鳓容，纂纛i 罴薹瑟瑟瑟嚣冀i 雾纛溪蓍髻纛麓囊勰k l e d e r e r 1 9 9 6 七步骤的包含输入一处理一输出的i s p 方法框架 分析了i s p 方法存在的问题并提出了一种集成的 m i n1 9 9 9 i s p 方法 国外提出了一个带有箱子结构的s i s p 方法以解决规划 h e v n e r2 0 0 0 与实施间的隔阂问题 p a n t2 0 0 1提出了一个规划w e b 信息系统的框架 k i m2 0 0 3 提出了知识战略规划方法 关键成功因素法、战略集转移法和企业系统规划 薛华成 1 9 9 3 法三种方法结合起来使用，称为c s b 方法 黄阴华 1 9 9 9 基于b p r 的信息系统规划方法 张玲玲 2 0 0 1 提出了一个i s i t 战略规划模型框架，并对规划 国内过程进行了分析 仲伟俊 2 0 0 2 一种包含九步的企业间电子商务的战略规划方法 出了面向信息系统实施的企业业务战略规划、信 范玉顺 2 0 0 4息系统规划、信息系统实施与运行等主要阶段的 实施步骤和具体实施方法。 在i s p 发展过程中，产生了不少i s p 方法。常用的i s p 方法有业务系统规划法 ( b s p ) 、连续流动法( c f a ) 、关键成功因素法( c s f ) 、发展阶段法( s o g ) ， 战略集成转换法( s s t ) 、信息工程法( m ) 、战略栅格法( s g ) 、战略系统规 划法( s s p ) 等等。这些规划方法都是七八十年代提出的，以传统的信息技术为 基础和研究对象，主要从支持企业的业务过程、提高企业的工作效率和经济效益 角度出发，来规划企业信息系统的应用。它们并不是从帮助企业实施它的经营战 略或者形成企业新的经营战略，提高企业竞争力，实现企业的经营战略目标的角 度出发。这些规划方法远没有充分地反映出信息系统对企业产生的影响和发挥的 作用，并且，这些方法过于注重细节，需要耗费大量时间，难以适应动态变化的 企业环境。 复旦大学硕士论文基于c a s 理论的信息系统规划方法研究 从8 0 年代末期开始，人们发现信息系统能提供竞争优势，因而开始考虑从增 强企业竞争力的角度来研究企业的信息系统的战略规划方法，研究范围也逐渐从 企业内部扩展到企业之间，从信息系统战略到电子商务战略直到知识战略。其中， l e d c r e r 等人【1 6 】提出了一个七步骤的包含输入一处理一输出的i s p 方法框架。m i n 等人【1 7 j 分析了i s p 方法存在的问题并提出了一种集成的i s p 方法。h c v n e r 等人【1 研 提出了一个带有箱子结构的s i s p 方法以解决规划与实施间的隔阂问题。张玲玲等 人【1 9 】结合我国信息技术的实施情况，提出了一个i s r r 战略规划模型框架，并对规 划过程进行了分析。p a n t 等人1 2 0 】提出了一个规划w e b 信息系统的框架。li 等人【2 l 】 建立了一个结果驱动、以需求为中心的定制化i s p 方法。仲伟俊等人f 2 2 】贝0 描述了 一种包含九步的企业间电子商务的战略规划方法。k i m 等人 2 3 1 提出了名为p 2 - k s p 的知识战略规划方法。而范玉顺【2 4 】则提出了面向信息系统实施的企业业务战略规 划、信息系统规划、信息系统实施与运行等主要阶段的实施步骤和具体实施方法。 此外，由于信息系统的单一战略规划方法有各种不同出发点和不同的适应性，为 了扬长避短，中外研究者对信息系统的战略规划方法的组合进行了相关研究。其 中，薛华成【2 】提出将关键成功因素法、战略集转移法和企业系统规划法三种方法 结合起来使用，称为c s b 方法( b o c s f 、s s t 、b s p 相结合) 。潘自强等人【2 列继续 薛华成的思路，进行了信息系统战略规划方法及其组合策略的研究，提出了信息 系统战略规划方法的一般描述和策略组合的过程。罗钢等人则论证了各种企业 i s p 方法组合的必要性，并指出没有所谓最优的信息系统战略规划方法或方法组 合，针对不同类型的企业，应当适用不同的方法组合。 3 ) 企业信息系统规划评价研究 该主题的研究主要是运用实证分析方法，从社会维度探讨i s p 成功的影响因 素。相关研究有：m a r s h a l l 等人【2 6 】认为在虚拟组织盛行的今天，i s p 应更多考虑柔 性、临时结构、对外包的依赖性以及组织间的业务流程等虚拟组织的性质，而不 是仅仅从一个组织内考虑如何进行s i s p 。c l a r k 等人【2 7 】将i s p 目标归结为决策、组 织与交流，传统的观点认为决策、组织是其主要目标，但他们认为将交流作为主 要目标更容易使i s p 获得成功。k i n g 等人【2 8 】认为成功实施i s 战略、互相交流战略 趋势、成功的外包、规划范围小、具有柔性、职能间相互协同的企业更能发挥i s 作用。e n n s 等人【2 9 悃示了实施i s p 过程中影响c l o 获得高层委员会支持的因素。 g o t t s c h a l k t 3 0 】讨论了实施责任的确定问题。p e t e r s 等人【3 1 】认为组织进化的概念在i s 战略形成中起了很大作用。b a s u 等人【3 2 】研究了组织承诺、高层参与、团队参与和 i s p 成功间的关系。n e w k i r k 等人则证明了i s p 范围的全面性和成功之间存在着 倒u 型关系，认为i s p 的范围太宽或太窄都容易导致s i s p 的失败。l e e 和p a i l 州 验证了组织环境和团队间行为对i s p 成功的影响。w a n g 等人l ”】贝0 证明了组织环 复旦大学硕士论文基于c a s 理论的信息系统规划方法研究 境和组织的规划能力对i s p 成功有重大的影响。而k c a m s 等人1 3 6 l 贝0 证明了环境的 不确定性和信息的密集度等行业特征，与i s p 的成功以及竞争优势的形成之间存 在着明显的正相关。从上述研究可以看出，组织环境以及企业文化等软因素对i s p 的成功有很大的影响。 通过文献研究我们发现，信息系统规划方法研究已经有了很长的历史，但是 现有的方法对目前快速、动态变化的企业环境，已经有点显得力不从心了。迫切 需要在信息系统规划方法上有所创新。 1 2 2 信息系统柔性及演化 伴随着企业环境及经营理念的巨大变化，企业信息系统是否具有柔性、适 应性变得越来越重要，柔性与成本、质量一起成为衡量该项投资能否成功的关 键因素。由于当代的企业信息系统建设是一项耗资巨大、历时较长、技术复杂、 涉及面很广的庞大的系统工程，信息系统规划的意义就非同寻常。研究企业信 息系统的整体柔性，也就要先从信息系统规划柔性的研究入手。国内外对于信 息系统适应性及信息系统的演化研究有了一定的基础。在商业中，对于演化系 统的需求越来越大。2 1 世纪商业组织要适应于不断变化的经济和竞争压力，适 合内部组织结构和新的组织形式。一个系统如果能够被有目的使用在动态环境 中，这个系统就可以称为演化系统。情景、环境、交互、演化、适应这些概念 对于计算机科学家以及信息系统研究者和实践者来说是非常重要的。应用系统 以及他所处的环境在各方面都是动态的，这个事实越来越明显的表现出来。个 人或者组织的需求、小组的工作流程、业务流程、企业战略都是可变的。演化 信息系统的研究可以追溯到l e h m a n ( 1 9 8 0 ) 删对程序演化的评价。自从那个时候 开始很多业务模型如竞争模型和业务流程模型都影响着信息技术运用到商业管 理中去。这些导致了商业中信息系统基于流程演化的概念演化系统有很多种， 智能的演化系统使用人工智能方法或者是智能代理，系统通过自学习能够适应 快速变化的环境。其他的演化系统通过在不同具体环境下的人来调节，适应性 行为可以被认为是一种移除实现组织目标障碍的行为【57 1 。国外对信息系统柔性 适应性的研究主要集中在信息系统体系架构的柔性【5 8 】【5 9 l ，信息系统开发过程中 组件运用的柔性，适应性系统的评价【5 1 。同样国内也有一批计算机信息系统方 面的专家对信息系统的柔性、适应性及信息系统演化进行研究。王博涛和舒华 英基于自组织理论的信息系统演化研究一文依据系统科学的自组织理论， 从演化的视角审视企业信息系统的发展，分析了信息系统自组织演化所需具备 的条件、演化的动力及规律【删。信息系统是动态演化的，外部因素与内部因素 协同发挥作用，人工实施与自主演化相结合的过程，设计系统同时要构建自主 l o 复旦大学硕士论文 基于c a s 理论的信息系统规划方法研究 演化的条件，更关注信息系统实施后系统内部的竞争协同机制的构建。欧阳峰 等研究了影响信息系统发展的因素，内部因素：企业所处的发展阶段，企业信 息技术投资，企业家的角色变化，管理者素质高低，员工的信息意识；外部影 响因素：企业经营环境、政府政策措施，服务商支持1 6 ”。李静等将信息系统的 柔性定义为企业管理信息系统对企业环境的适应能力与控制能力【6 ”。该定义包 括两个方面的内容。首先，适应能力是指当企业环境影响企业信息系统时，企 业信息系统所表现出的对环境变化的适应性。企业信息系统柔性越大，适应性 越大。其次，控制能力。控制能力是指企业信息系统对外部环境的影响能力。 企业信息系统的柔性越大，对外部环境的控制能力越强。李安波等提出了柔性 软件系统的判别标准1 6 3 l ：组成系统的个子系统是否封装模块、系统具有兼容性、 辅助子系统可置换、子系统间能跨层次交互、按动态最迟连接原则建立系统、 子系统自律分布式结构、各子系统相互之间保持自治关系、系统应保持一定冗 余、系统采用可扩展的框架结构等。 上述研究工作为本文所提出的基于c a s 理论的信息系统规划方法奠定了重 要的基础。 1 2 3 复杂适应系统理论 c a s 理论是美国霍兰( j o h nh o l l a n d ) 教授于1 9 9 4 年，在s a n t af e 研究所 成立十周年时正式提出的。c a s 理论的提出对于人们认识、理解、控制、管理 复杂系统提供了新的思路。c a s 理论包括微观和宏观两个方面。在微观方面， c a s 理论的最基本的概念是具有适应能力的、主动的个体，简称主体。这种主 体在与环境的交互作用中遵循一般的刺激一反应模型，所谓适应能力表现在 它能够根据行为的效果修改自己的行为规则，以便更好地在客观环境中生存。 在宏观方面，由这样的主体组成的系统，将在主体之间以及主体与环境的相互 作用中发展，表现出宏观系统中的分化、涌现等种种复杂的演化过程。c a s 理 论虽然提出不久，但是由于其思想的新颖和富有启发，它已经在许多领域得到 了应用，推动着人们对于复杂系统的行为规律进行深入研究。国内外关于复杂 适应系统理论的研究也越来越多。m a r i j i nj a n s s e n ( 2 0 0 6 ) 提出了分析在政府中 利用系统架构的局限，利用了复杂适应系统的观点作为一个比喻，检查了荷兰 1 1 个利用系统架构的电子政务项目政府有中央层面和地方层面，在电子政务的 过程中，由于地方政府有很大的自主权力，他们会自己开发一些信息系统，从 而超过了中央政府的控制，同时中央政府和中央政府之间的交互也会增加系统 架构的复杂性。s i m o n 认为，复杂性系统是一个由很多部分组成的，他们之间 有很多不简单的交互。随着目标越来越难以描述清楚，长期的战略规划也在不 复旦大学硕士论文基于c a s 理论的信息系统规划方法研究 断的调整，系统架构需要适应不断变化的环圳3 7 】。无论是地方政府还是中央政 府中的角色，以及动态的不简单的交互都会阻止敌方分权和地方与中央政府联 系的改善。考虑到这些问题公共组织不仅需要对不断的变化保持适应性，还需 要管理地方和中央政府之间交互的复杂性。为了理解这种交互，运用了c a s 理 论作为基础来考察地方和中央政府之间的交互。大多数c a s 是运用在高度抽象 的人工系统中的，像细胞的自控制，遗传算法，以及在经济，社会，微生物和 医药领域。这些年来，c a s 开始被运用到管理和组织相关的领域p ”。d e s a i 的 这篇文章把系统架构认为是一个复杂适应系统，使得公共管理者能够对这种交 互有更好的理解，从而更好的实施设计原则，增加组织内部之间的联系，推动 信息系统更好的实施【3 9 】【帅j 。 我国学术界已经开始介绍和了解c a s 理论，在应用方面，国内也已经开始 不同角度的研究工作。中国人民大学经济科学实验室已经利用c a s 理论及相应 的仿真平台建立了一批基于我国实际的经济模型，开始为我国宏观经济决策作 出贡献。谭跃进等2 0 0 1 年提出利用基于多智能体的整体建模仿真方法对经济中 的各种问题进行微观仿真分析，对经济学中的一般均衡理论进行了仿真分析和 验证，得到了令人满意的结果，有力证明了这种方法的可行性。2 0 0 2 年利用 s w a r m 仿真平台生成了虚拟经济社会，研究了它在生产过程中的产品供求关 系，得n t 产品价格变化的动态蛛网模型【4 1 1 1 4 2 4 3 1 1 4 4 。刘兴华等详细分析了复杂 适应系统思想对证券市场动力机制的新理解。首次给出了现代金融学、行为金 融学和复杂适应系统思想下新金融学动力机制的正式描述，以及相应机制下的 研究范式的演变1 4 ”。 在军事领域：国防科技大学系统工程研究所谭跃进等，对c a s 在军事领域 的应用进行研究【4 6 1 。孙世岩应用c a s 理论于作战模拟的优势进行了分析，讨 论了c a s 理论在军事仿真中的应用f 4 7 1 。赵晓哲在复杂适应系统理论与信息化战 争研究一文中认为战争系统是典型的复杂巨系统之一，对战争系统的研究是系 统科学研究的一个重要分支，文章从作战理论研究、战争模拟以及战法改进三 个方面分析了复杂适应系统理论的应用【4 s 】。 2 0 0 3 年，哈尔滨理工大学计算机与控制学院景方等，对城市发展的演化过 程进行仿真，在一定条件下，仿真结果会出现城市的空心化现象，为城市建设 计划的决策提供了理论依据和实用价值【4 9 1 。成旭华曾运用复杂适应性系统理论 来分析校园集群形态的复杂性，探索了c a s 理论对校园设计的启示【卿。张凡等 在城市地价建模中，引入c a s 理论对地价变化趋势进行建模、仿真、为研究城 市地价问题提供了一种新的思路、方法【5 ”。 在管理领域：刘洪等根据复杂适应系统理论，阐述了组织变革的趋势和未来 复旦大学硕士论文基于g a s 理论的信息系统规划方法研究 形势，给出了复杂适应组织设计原理，指出了现有企业组织变革成为复杂适应系 统的途径1 5 2 】。安世民探讨了把c a s 理论运用到企业管理中一些必要的条件5 孤。 姚立等利用复杂适应系统的思想，分析理解复杂环境下组织变革行为，提供变革 的取向和行动方向m j 。陈禹在以复杂适应系统理论探析企业信息系统项目风险 一文中把复杂适应系统理论运用到信息系统分析项目风险分析中去，企业信息系 统项目存在风险，试图用复杂适应系统理论来分析这些风险之间存在的复杂关系， 以及可以采取的策略和风险管理过程【5 5 1 ，为企业信息系统项目风险管理的思维方 法提供一种探索。 表2 复杂适应性理论研究文献 搿黪搿轳棼篓4i 绥鬻要纛 器鼢甏瀚缀纛戮瑟瑟鬈纛纛震薹鬣纛黧黧黧荔纛霾鬟薹笺黧女女 瓣瓣引 利用了复杂适应系统的观点作为一个比喻，研究电 m a r i j i n 2 0 0 6 子政务 国外 d e s a i2 0 0 5认为系统架构是一个复杂适应系统 s i m o n2 0 0 1 系统架构需要适应不断变化的环境 成旭华 2 0 0 6c a s 理论对校园集群形态复杂性研究的启示 城市建设 张凡2 0 0 6c a s 理论在城市地价建模仿真中的应用研究 了复杂适应系统思想对证券市场动力机制的新理 刘兴华 2 0 0 6 解。 邓宏钟 2 0 0 2复杂经济系统的微观仿真分析 经济领域 利用基于多智能体的整体建模仿真方法对经济中的 谭跃进 2 0 0 1各种问题进行微观仿真分析，有力证明了这种方法 的可行性 赵晓哲 2 0 0 5复杂适应系统理论与信息化战争研究 军事领域谭跃进 2 0 0 3对c a s 在军事领域的应用进行研究 孙世岩 2 0 0 3复杂适应系统理论与计算机作战模拟 姚立 2 0 0 6复杂适应组织变革中的变革体应用 安世民 2 0 0 5论在企业管理中应用c a s 理论的必要条件 管理领域 刘洪 2 0 0 4组织结构变革的复杂适应系统观 陈禹 2 0 0 4以复杂适应系统理论探析企业信息系统项目风险 综上所述，信息系统规划领域的众多研究成果已表明了在复杂动态环境下信 息系统适应性变化的必要性i 重要性及其技术特征，而c a s 理论为理解和分析上 述适应性变化提供了有力的工具。本文所提出的基于c a s 理论的信息系统规划方 法在信息系统规划领域尚未见报道，是在前人研究工作基础上的探索和创新。 复旦大学硕士论文基于c a s 理论的信息系统规划方法研究 1 3 论文研究内容与框架 本文首先通过大量的文献调研和理论研究，对已有的信息系统的规划方法 进行了比较分析，对信息系统的演化机理和变化规律进行了系统性总结。在此 基础上，根据c a s 理论对信息系统规划过程中的适应性问题进行了研究，提出 了基于c a s 理论的信息系统规划方法。最后，对宁波天邦股份公司的信息系统 现状与发展历程作了详细的调研分析，并运用本文所提出的方法给出了其信息 系统的规划方案。本文的研究路线如下图： 纂 鬈 研 究 主 体 研究背景、研究目的和意义、研究方法和内容 信息系统规划理信息系统柔性及 l c a s 理论文献综述 l 论文献综述 演化文献综述 ic a s 特点、发展、启示i i l 上， 现有信息系统规信息系统演化机理l 划方法比较 o 。 l ， 基于c a s 理论的信息系统规划方法研究 c a s i s p 规划层次c a s i s p 规划方法步骤 天邦发展历史天邦问题剖析 案 例 分 析 系统规划思路 ， 上 ， i 适应性调整机制阐述 l， 结论与展望i 图1 论文研究路线 1 4 复旦大学硕士论文基于c a s 理论的信息系统规划方法研究 本文的研究内容主要包括以下几个方面： ( 1 )绪论部分 本文第一章，主要分析了本文的研究背景、选题意义，以及国内外的相关 研究情况。 ( 2 )理论基础 本文第二章，主要对国内外c a s 理论的主要研究做了总结和评论，从理论 上论证了本文研究的可行性。 ( 3 )基于c a s 理论的信息系统规划研究 论文的第三、第四、第五章 第三章，主要研究了已有的信息系统的规划方法，总结了已有方法的优缺 点，从而突出基于c a s 理论的信息系统规划方法的必要性。 第四章，在前面几章内容的基础上，对信息系统的演化机理与规律进行了 研究和总结，并提出了基于c a s 理论的信息系统规划方法和过程，对每一个步 骤进行了描述。 第五章，主要运用基于c a s 的信息系统规划方法对天邦股份公司进行了信 息系统规划。作为一个实证案例，本文对宁波天邦股份公司进行了详细的剖析， 阐述了适应性调整机制问题。 ( 4 ) 结论与展望 总结了本文研究的不足之处和有待进一步研究的方向。 复旦大学硕士论文基于c a s 理论的信息系统规划方法研究 第二章复杂适应系统的理论基础 复杂适应系统( c o m p l e xa d a p t i v es y s t e m ，以下简称c a s ) 理论是美国霍 兰( j o h nh o l l a n d ) 教授于1 9 9 4 年，在s a n t af e 研究所成立十周年时正式提出的。 复杂适应系统( c a s ) 理论的提出对于人们认识、理解、控制、管理复杂系统 提供了新的思路。c a s 理论虽然提出不久，但是由于其思想新颖、富有启发性， 它已经在许多领域得到了应用，推动着人们对于复杂系统的行为规律进行深入 研究。 2 1 复杂系统的定义 “复杂系统”这一术语于1 9 9 9 年4 月2 日正式出现在美国科学( s c i e n c e ) 杂志的复杂系统专辑上，编者r i c h a r dc a l l a g h e r 和t i ma p p e n c e 对它们所 指的“复杂系统”作了简单的描述：通过对一个系统的分量部分( 子系统) 的 了解，不能对系统的性质作出完全的解释，这样的系统称为复杂系统。他们的 意思用通俗一点的话说：系统的整体性质不等于部分性质之和，这样的系统称 为复杂系统。清华大学王正中教授把复杂系统的特点概括为畔】：复杂系统往往 具有病态定义的特征，即很难以一种数学形式来对它进行定义及定量分析；复 杂系统的另一个难点是病态结构，系统结构很难从空间和时间上加以分割，很 难确定系统的边界。国防科技大学瞿继权博士和戴金海教授则认为【6 5 】：复杂系 统是由多种类型的子系统组合而成的混合系统，包括连续系统和离散系统、非 实时系统和实时系统等。中国科技大学朱六章先生认为惭】：复杂系统通常具有 系统结构的多层次性，子系统模型的多样性，相互关联的复杂性，目标的多重 性，信息的不确定性，以及由此确定的处理方法的多途径特征【6 7 1 。我国的著名 科学家钱学森先生把复杂系统的性质概括为：开放性、复杂性、层次性1 6 8 】。 2 2 复杂适应系统理论的要点 2 2 1 复杂适应系统理论的核心思想 系统的复杂性起源于其中的个体( a c t i v ea g e n t ) 的适应性，即系统中的个体 能够与环境及其他个体进行交流，在这种交流的过程中“学习”或“积累经验”， 不断进行着演化学习，并且根据学到的经验改变自身的结构和行为方式。底层 1 6 复旦大学硕士论文基于c a s 理论的信息系统规划方法研究 个体通过相互间的交互、交流，可以在上一层次，在整体层次上突现出新的结 构、现象和复杂行为，如新层次的产生、分化和多样性的出现，新聚合的形成， 更大的个体的出现等【6 9 l 。通过把系统元素理解为活的、具有主动适应能力的主 体，引进宏观状态变化的“涌现”( e m e r g 明c e ) 概念，使从简单中能够产生复杂 的观念得到有力支持。 复杂适应系统理论的提出，是对系统演化规律的思考引起的。简单地说， 其基本思想可以用一句话概括“适应性造就复杂性”。当然，这是产生复杂性的 机制之一，而不是复杂性的唯一来源。c a s 理论完全不排除还可能会有其他的 产生复杂性的机制与渠道。然而，大量事实表明，由适应性产生的复杂性，即 所谓复杂适应系统确实是一类重要的、非常常见的复杂系统。它从一个侧面概 括了生物、生态、经济、社会等一大批重要系统的共同点。关于复杂适应系统 的理论，无疑是现代系统科学的一个富有启发性的、值得重视的领域。 2 2 2 复杂适应系统理论的基本概念 系统中的个体一般称为元素，部分或子系统。复杂适应系统理论采用了 a d a p t i v e a g e n t - 一具有适应能力的个体这个词，这是为了强调它的主动性，强 调它具有自己的目标，内部结构和生存动力。a g e n t 这个词本来是经济学中的 用语，表示代理人或代理商的意思。霍兰借用这个词，明显地表示：经济系统 是他建立c a s 理论时心目中的主要背景之一。 围绕主体这个最核心的概念，霍兰迸一步提出了研究适应和演化过程中特 别要注意的七个有关概念。它们是： 聚集 a g g r e g a t i o n 非线性 n o n - l i n e a r i t y 流f l o w s _ 多样性d i v e r s i t y 标识t a g 内部模型i n t e r n a lm o d e l s 构筑块 b u i l d i n gb l o c k s 在这七个概念中前面四个是个体的某种属性，它们将在适应和进化中发挥 作用，而后三个则是个体与环境进行交流时的机制和有关概念。 聚集：主要用于个体通过“粘合”( a d h e s i o n ) 形成较大的所谓的多主体的聚 集体( a g g r e g a t i o n a g e n t ) 。由于个体具有这样的属性，它们可以在一定条件下， 1 7 复旦大学硕士论文基于c a s 理论的信息系统规划方法研究 在双方彼此接受时，组成一个新的个体聚集体，在系统中象一个单独的个 体那样行动。在复杂系统的演变过程中，较小的、较低层次的个体通过某种特 定的方式结合起来，形成较大的、较高层次的个体，这是一个十分重要的关键 步骤。这往往是宏观性态发生变化的转折点。然而，对于这个步骤，以往基于 还原论的思想方法是很难加以说明和理解的。聚