Quantifying Structural Complexity, Effort, and Performance: An Early Experiment Using Network Design Tasks

doi:10.1002/sys.70027

2025-12-01

Alfonso Lanza

Joshua Sutherland *

Marc‐Andre Chavy‐Macdonald *

Olivier de Weck

DOI：10.1002/sys.70027

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摘要

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结构复杂性被认为会驱动系统开发成本，但有效管理它需要经验性理解。本研究通过一个玩具式交通网络设计任务来调查人类决策制定，重点关注结构复杂性、努力程度和绩效之间的相互作用。74名参与者（主要为系统工程师）以小组形式设计简单的交通式网络，针对20组节点（每组代表一种独特的空间配置）绘制了188个设计方案。这是一项旨在经验性检验系统工程假设的新型实验设置试验，尽管总体前景广阔，但设计需要通过显著迭代来改进控制。此类迭代将极大有助于SE理论的发展。基于所提出的复杂性守恒定律，本研究探讨了四个假设，初步结果显示：额外的努力通常与适度的绩效改进相关联；绩效随结构复杂性上升，但存在边际收益递减现象；在固定绩效条件下，额外努力未能可靠地降低结构复杂性；努力程度与复杂性的关系呈次线性趋势。与此同时，我们概述了一种实用的、可重复的结构复杂性量化方法，以支持人机交互实验中更稳健且可比的测量。未来的实验设计需要采用标准化约束、行为控制和规范化绩效指标，才能推广这些见解。

Keyword:

conservation of complexity

structural complexity

systems engineering

transportation networks