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随着人类对客观世界认知的不断深化与技术进步，越来越多复杂的“巨系统”在各个领域相继出现。然而，现有的复杂系统与系统工程方法往往难以有效处理这些复杂“巨系统”带来的挑战。为了解决这一问题，20世纪90年代，“体系”一词被广泛地应用于军事、航空航天、环境系统、社会技术系统等领域。“体系”最早在文献中出现的时间是1964年，在讲述有关纽约市的《城市系统中的城市系统》一文中提出了“System within Systems”（系统中的系统）的概念。随着这一术语在不同领域的应用和发展，出现了一系列词汇如Federated Systems（联合系统）、Super Systems（超级系统）、Ultra-Scale Systems（超大规模系统）等，用以表述“体系”的不同含义。
体系也被称为系统中的系统（System of Systems，SoS），现阶段多数的大规模集成体（如集成系统、生态体系、物联网和基础设施等）都以体系为对象进行研究。最早由Eisner在研究多系统集成问题时提出体系的概念及其特性。Boulding在1956年将体系视作一种“形态”，即创造出一个整体的理论范围大于其各部分之和的“形态”，这凸显了体系涌现性的特征。1971年，Ackoff将体系定义为作为一个系统概念的“统一的或综合的整体”。之后，体系在不同领域形成了多种定义和表述。本书梳理出如下几种较为典型的定义。
在个人企业领域，Kotov在1997年提出体系由一组大规模并发和分布式的复杂系统组成，主要应用于信息系统领域。Carlock和Fenton在2001年提出企业体系的构成是将传统的系统工程活动、企业的战略规划活动和投资分析活动联系起来，并称这类工程为“企业体系工程”，主要面向信息密集系统领域。
在教育领域，Lukasik在1998年提出了教育工程化的概念，指明系统的教学是工程教育的核心。该研究还指出工程教育应该注意系统以及系统之间的相互影响，而将系统综合为体系有利于社会基础结构的发展。
在军事领域，体系得到了最早、最典型和最为广泛的应用，通常被称为军事体系（Military SoS）或武器装备体系（Weapon SoS）。1996年，Manthorpe在结合军事领域特征的基础上，对体系进行了定义：在未来联合作战的背景下，体系由C4ISR系统[指挥（Command）、控制（Control）、通信（Communication）、计算机（Computer）、情报（Intelligence）、监视（Surveillance）、侦察（Reconnaissance）]相互联系而成，具备互操作性和协同作战能力。
美国空军的相关技术机构根据空军现代化战争的特点和挑战进一步指出：体系是由一系列组成系统构成的，这些系统可以根据作战需求动态加入或退出。每个组成系统都具备一定的功能，并且在集成后具备独立管理能力，这样的集成可以演化出更为强大的能力。该体系定义主要适用于军事系统，主要分为强制型体系和协作型体系。强制型体系要求各组成系统虽然具备独立使用和管理的能力，但在必要时需进行集中式管理，甚至可以分解成更小的部分。协作型体系则要求各组成系统能够独立使用和管理，但也能够在需要时相互协作，以增强整体的战斗力。知名系统工程学者Maier在1996年基于对综合防空体系和互联网的特征分析，提出了体系的新定义。他认为，体系是为完成共同的计划而集合在一起的大系统的集合或网络。1998年，他进一步发表了 Architecting Principles of Systems-of-Systems 一文的升级版本，强调体系是由多个组成系统组合而成的，这些组成系统可能被视为系统，并且在要素的演化性和涌现性之外还具有组成系统的独立运作和独立管理两个额外的特点。Maier的定义主要用来描述系统间的信息流动性和通信标准。
Sage和Cuppan在2001年提出了体系必须满足的五个特性，即组成系统的独立运行性、管理独立性、地理分散性，以及体系的涌现性与演化性，这五个特性也是现阶段公认的体系中最重要的特性。
本书选出现阶段人们较为认可的体系定义进行分析对比，如表1.1所示。
表1.1 体系定义分析对比
续表
综上所述，各个体系定义都突出了体系的形成是以任务使命为驱动的，由各种系统组成，并表现出一定的涌现性。这些组成系统在功能上满足任务需求，在运营上独立运行与管理，在地理上具有一定的分散性，同时实现了资源和信息的交换。整个体系会随着任务的演进不断进行适应和进化。
体系工程（System of Systems Engineering，SoSE）是为了解决体系问题而形成的一套设计和应用方案，它致力于分析与处理独立运行的复杂大系统之间的互协调与互操作问题。表1.2列举了一些研究人员从不同角度对体系工程的定义。
表1.2 体系工程定义
在解决复杂系统设计问题方面，系统工程已被证明是一种行之有效的方法。体系工程应当在系统工程的基础上，扩展其内涵和实践范围，以解决不断涌现的复杂系统问题。体系工程从三个方面扩展了传统系统工程的关注范围：首先，传统系统工程无法解决复杂系统问题中高层次的模糊性和不确定性问题。其次，虽然传统系统工程在系统问题的定义、分析和决策中并未完全忽略环境影响因素，但这些因素通常被置于次要位置，而在体系工程研究中，环境因素是不可忽视的重要问题之一。最后，通过持续的研制过程，在传统系统工程的指导下成功地部署了“完整的”系统解决方案，体系工程因此成为传统系统工程的扩展和演进。
谭跃进和赵青松对系统工程与体系工程进行了对比分析，如表1.3所示。据此分析可知，系统工程主要以单个复杂系统为对象进行研究，而体系工程则关注多个复杂系统的集成，包括现有复杂系统、设计中的系统以及新旧系统间的协同作用。系统工程的目标是使系统性能达到最优，而体系工程的目标通常是找到一个“满意的”解决方案，因为体系环境的不确定性和复杂性使得体系工程几乎无法实现“最优化”指标。系统工程强调对约束条件的简化，进而更加注重相关技术因素的突破，而体系工程不仅关注特定的技术领域，还必须对人员、环境、任务剖面和政策等相关因素进行综合的考量。系统工程需要目标系统具有固定性、可定义性、单一性等特征，而由于体系工程面对的目标通常情况下很难给出明确的定义，所以具有显著的不确定性和多目标共存特性，即多元的目标。在技术领域方面，系统工程表现出弱演化性和紧耦合性的特点；相比之下，体系工程具有强演化性，其组成系统可以随时加入或退出，具有不确定边界和松耦合性的特征。这种特性使得体系工程能够随着新技术和新需求的出现而不断演进。
表1.3 系统工程与体系工程的对比
目前，国内的体系研究仍然处于对概念和框架的初步研究阶段，尚未形成处理体系问题的完整工程化方法框架。谭跃进教授在《体系工程的研究与发展》一文中详细阐述了体系的基本概念和研究框架，分析了体系的需求及其开发问题，并总结了当前体系研究的十大热点问题：①韧性；②成功的案例；③系统与体系特性的差异性；④模型驱动的体系结构；⑤体系结构多视图产品；⑥处理复杂性问题中人类的局限性；⑦网络中心的脆弱性；⑧演化与进化；⑨导向性涌现行为；⑩无单个所有者的体系（No Single Owner SoS）。
2005年，美国成立了依托国防采办大学的体系工程中心和依托欧道明大学的国家体系工程研究中心，标志着专业化体系工程研究机构的正式成立。与此同时，美国麻省理工学院和普渡大学分别从工程系统领域和智能交通系统领域开展相关的体系研究。荷兰代尔夫特理工大学也在能源开发和电力网络传输等领域开展了相关的体系结构设计研究。2006年，卡内基梅隆大学发布了体系导航。同年，致力于体系研究的第一届体系工程会议（IEEE SoSE）在洛杉矶召开，并同时创办《体系工程》杂志。
国内的部分高校和军工研究所正在积极开展装备体系相关研究。国防科技大学系统工程学院的复杂系统与体系工程管理研究团队的谭跃进和杨克巍等，针对装备体系开展了装备体系结构、体系需求工程、装备体系建模分析与仿真评价、网络体系建模与分析方法、体系优化设计理论与方法和体系贡献度等方面的研究。国防科技大学信息系统工程重点实验室的罗爱民、刘俊先和张萌萌等针对装备体系开展了军事架构技术、体系结构建模、军事信息系统综合集成和装备体系分析评价等研究。可以说，国防科技大学在装备体系及体系工程领域的研究走在国内前沿，并在相关理论研究的基础上开发了相应的仿真与分析工具，为装备体系的研究做出了巨大贡献。北京航空航天大学可靠性与系统工程学院的赵廷弟和潘星等针对装备体系开展了相关技术研究，包括保障体系流程建模与优化、保障效能评估以及装备体系的韧性与贡献度等方面。北京航空航天大学计算机学院的夏晓凯和刘超等开展了面向效能评估的体系结构建模、仿真与优化技术研究，利用仿真模型获取评估所需数据，实现体系的效能评估与优化设计。中国人民解放军空军工程大学的李建华和钟季龙等针对装备体系开展了基于复杂网络的装备体系建模与优化技术、指挥信息系统抗毁性、战场态势综合评估等方面的研究。此外，还有西北工业大学等多所院校，以及中国人民解放军军事科学院、中国电子科技集团公司第二十研究所、中国电子科技集团公司第二十八研究所和中国航天标准化研究所在内的众多军工类研究院所，也在进行相关的体系研究工作。
由国防科技大学系统工程学院主办，《系统工程与电子技术》编辑部承办的“2019年新一代智能技术与体系工程学术会议”在海南省海口市召开，此后每年定期举行。这些由高等院校和研究院所开展的专业化体系工程相关研究，以及专业杂志和学术会议的设立和举办，对于我国体系工程的发展起到了重要作用。它们积极推广和应用体系工程理论与方法，特别是在军事领域和国防军工系统建设中。
根据对体系工程研究现状的分析和调研，当前体系工程的研究主要涵盖以下几个方面：体系架构的研究、对体系风险成本等因素的预测和评估、仿真建模技术、体系工程方法论、基于能力规划的研究、系统并行工程与优化设计、体系可靠性和韧性评价技术，以及体系效能评估与决策技术研究等。同时，这些研究也指导了相关应用工具的开发和应用，促进了体系工程在实践中的有效应用和进步。
