【文章內(nèi)容簡介】 E設(shè)備子集 E原材料子集 E產(chǎn)品子集 E4等；而人員子集 Ei又可以分為工人子集 E1技術(shù)人員子集 E1管理人員子集 E13等，即 ? E=E1∪ E2∪ E3∪ … (1 3) ? E1=E11∪ E12∪ E13∪ … (1 4) ? 不同的系統(tǒng)，其要素集合 E的組成是大不一樣的 ，例如學(xué)校與企業(yè)，企業(yè)與軍隊(duì)，中國與美國，其要素集合 E的組成有很大差異。 但是 ， 在要素集合 E之上建立的 關(guān)系集合 R，對系統(tǒng)論而言，卻是大同小異的 。 ? R=R1∪ R2∪ R3∪ … (1 5) ? 式中 ： R1要素與要素之間、局部與局部之間的關(guān)系 (橫向聯(lián)系 )； ? R2局部與全局 (系統(tǒng)整體 )之間的關(guān)系 (縱向聯(lián)系 )； ? R3系統(tǒng)整體與環(huán)境之間的關(guān)系； ? R4其他各種關(guān)系。 ? 當(dāng)然， 每一個 Ri那是可以細(xì)分的 ， 例如 R1，不但包含同一層次上不同局部之間、不同要素之間的關(guān)系，還包含系統(tǒng)內(nèi)部不同層次之間的關(guān)系。 但是 ，無論對于學(xué)校、企業(yè)、軍隊(duì)或者國家，式 (15)都是成立的。 ? 在系統(tǒng)要素給定的情況下 ，調(diào)整這些關(guān)系，就可以提高系統(tǒng)的功能。這就是組織管理工作的作用，是系統(tǒng)工程的著眼點(diǎn)。 ? 系統(tǒng)的涌現(xiàn)性存在于集合 R之中 。如果說集合 E代表了系統(tǒng)的軀體，那么，系統(tǒng)的靈魂存在于集合 R之中。系統(tǒng)工程的工作重點(diǎn)在于集合 R，即塑造或改造系統(tǒng)的靈魂。 ?1． 4． 2 系統(tǒng)的功能 ? 從圖 110可以看出，系統(tǒng)的功能包括：接受外界的輸入；在系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行處理和轉(zhuǎn)換 (加工，組裝 )；向外界輸出。 ? 系統(tǒng)的輸入 是作為原材料的物質(zhì)、能量與信息。 系統(tǒng)的輸出 是經(jīng)過處理和轉(zhuǎn)換后的物質(zhì)、能量與信息， 例如 產(chǎn)品、人才、成果、服務(wù)等。所以 ，系統(tǒng)可以理解為是一種處理和轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，它把輸入轉(zhuǎn)變?yōu)槿藗兯枰妮敵?。也可以將系統(tǒng)看成一種函數(shù)關(guān)系， 用數(shù)學(xué)公式表示為 ? Y＝ F(X) (16) ? 其中， 自變量 X是輸入的原材料， 應(yīng)變量 Y是產(chǎn)品和服務(wù)。 X與 Y都是矢量，也就是說是多輸入、多輸出的； F也可能是矢量函數(shù)，即系統(tǒng)具有多種處理和轉(zhuǎn)換功能。 ? 從狹義來講 ，處理和轉(zhuǎn)換就是系統(tǒng)的功能。擴(kuò)大一些說，把接受輸入與向外輸出也作為系統(tǒng)的功能。對于閉環(huán)系統(tǒng)，往往把反饋也作為系統(tǒng)的功能。 ? 系統(tǒng)工程的任務(wù)旨在提高系統(tǒng)的功能 ，特別是提高系統(tǒng)處理和轉(zhuǎn)換的效率。即在一定的輸入條件下，使得輸出多、快、好；或者，在一定的輸出要求下，使得輸入盡可能少與省。 ? 在早期的系統(tǒng)理論中有一種 一般系統(tǒng)論 ，它是由奧地利生物學(xué)家 馮 貝塔朗菲 在 20世紀(jì)中葉創(chuàng)立的。一般系統(tǒng)論重申亞里士多德的一個論斷：整體大于部分之和。 用數(shù)學(xué)公式表示為 ? F＞ ∑ fi (17) ? 其中， F為系統(tǒng)的功能 ， fi為系統(tǒng)的構(gòu)成要素的功能。這是系統(tǒng)理論的經(jīng)典之一。系統(tǒng)工程的主旨就是要實(shí)現(xiàn)式 (17)，而且使左邊越大于右邊越好。 ? 這里說的大于 ，也可以代之以多于、高于、優(yōu)于。 例如 ，可靠性理論指出：可以用可靠度低一些的元件組裝可靠度很高的整機(jī)。這是對式 (17)的另一種說明，在該式的英文陳述中實(shí)際上是多于。 ? 這是因?yàn)?，當(dāng)要素組成系統(tǒng)之后，要素之間發(fā)生了這樣那樣的聯(lián)系 (包括分工與合作 )，由于層次間的涌現(xiàn)性和系統(tǒng)整體的涌現(xiàn)性使系統(tǒng)的功能出現(xiàn)了量的增加和質(zhì)的飛躍。 俗語說 ：一個巧皮匠，沒張好鞋樣；兩個笨皮匠，彼此有商量；三個臭皮匠，賽過諳葛亮。這正是對于式 (17)的生動敘述。 ? 然而 ，不等式 (17)的成立是有條件的。在不協(xié)調(diào)的關(guān)系下，其不等號的方向亦可以反過來。 例如俗話說 ： ? 一個和尚挑水吃，兩個和尚抬水吃，三個和尚沒水吃。 ? ? 式 (17)能否實(shí)現(xiàn)，關(guān)鍵在于要素之間的關(guān)系，在于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。 既然如此，調(diào)整要素之間的關(guān)系，建立合理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，就可以提高和增加系統(tǒng)的功能。 我們搞改革開放 ，主要就是調(diào)整各種關(guān)系，包括集合 R的各個子集 Ri，即地方與地方的關(guān)系，地方與中央的關(guān)系，中國與外國的關(guān)系等。改革開放的成功，帶來了國民經(jīng)濟(jì)的繁榮、社會局面的安定團(tuán)結(jié)以及中國國際地位的提高。 ? 必須說明 ： 系統(tǒng)的功能或總體效果最優(yōu) ，并不是要求系統(tǒng)的所有組成要素都孤立地達(dá)到最優(yōu) (那樣會使系統(tǒng)的成本太高 )。 另一方面 ，系統(tǒng)的所有組成要素都孤立地達(dá)到了最優(yōu)并不意味一定能有系統(tǒng)功能或總體效果的最優(yōu)。 為了實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)總體效果最優(yōu)，有時還要遏制甚至犧牲某些局部的效果 (利益 )。這里面有一個協(xié)調(diào)的問題，有一種 ? 抓總 ? 的工作、統(tǒng)籌兼顧的安排，即整個系統(tǒng)的合理組織與管理，各種資源的合理配置與使用。這正是系統(tǒng)工程所要做的工作。 ? 1． 5 系統(tǒng)思想的演變 ? 任何一個學(xué)科 ，如果要探討其樸素的基本思想起源，都可以追溯到很遠(yuǎn)。 人類 遠(yuǎn)在能說出什么是系統(tǒng)概念、什么是系統(tǒng)工程之前，就已經(jīng)在一定程度上辯證地、系統(tǒng)地思考和處理問題了。 因?yàn)?人類從來都是處于一定的自然系統(tǒng)與一定的社會系統(tǒng)之中，系統(tǒng)的存在決定了人類的系統(tǒng)意識。 在人類歷史上 ，凡是人們成功地從事比較復(fù)雜的工程建設(shè)和其他社會活動時，就已經(jīng)不自覺地運(yùn)用了系統(tǒng)思想和系統(tǒng)工程的某些方法，正像人們不自覺地運(yùn)用辯證法與唯物論一樣。 ? 下面先做一些 古例分析 來闡明這一點(diǎn)，然后沿著歷史的軌跡來察看系統(tǒng)思想和系統(tǒng)方法的演變。 必須說明 ：這些典型的古例在今天看來，明顯地帶有系統(tǒng)思維和系統(tǒng)工程的特征， 雖然 它并不意味著系統(tǒng)工程學(xué)科古已有之， 但是 卻有力地證明了系統(tǒng)工程學(xué)科的出現(xiàn)乃是歷史的必然，它是人類改造客觀世界的強(qiáng)大武器。 ? 1． 5． 1 古例分析 ? 1．大禹治水 ? 傳說在 4000多年以前，神州大地洪水泛濫。 舜先派鯀治水 。鯀采取? 湮 ? 的辦法，治了 9年，什么效驗(yàn)也沒有，受了處分，被沖軍到羽山。舜又派大禹治水 。 大禹經(jīng)過調(diào)查研究 ，認(rèn)識到他父親鯀采用 ? 湮 ? 的辦法是錯誤的， 毅然決定改用 ? 導(dǎo) ? 的辦法 。他率領(lǐng)群眾挖了 9條大川，放田水入川，放川水入海。他把全國分成 12州 5大區(qū)，分派 5個首領(lǐng)掌管。在治水過程中，他還注意調(diào)運(yùn)物資，救濟(jì)災(zāi)荒，讓大家有飯吃，不斷改善生活，調(diào)動廣大群眾的積極性。 經(jīng)過 13年的艱苦奮斗 ，終于治理了洪水。由于治水有功，大禹深受人民群眾的信任與愛戴，舜就把 ? 國家元首 ? 的職位 禪讓 給他。 ? 這個故事所體現(xiàn)的系統(tǒng)思想是很明顯的。處理的問題是一個 開放的復(fù)雜巨系統(tǒng) ，不僅包括 ? 治水 ? 的工程問題，而且包括 ? 治人 ? 的社會問題。 大禹采用的方法是 優(yōu)的 (“導(dǎo) ? )，他實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)的總體效果也是優(yōu)的 (治理了洪水，得到了 ? 禪讓 ? )，即實(shí)現(xiàn)了 ? 一個系統(tǒng)，兩個最優(yōu) ? 。 ? 2．都江堰 ? 成都平原位于四川省的北部，自古以來，那里的幾百萬畝農(nóng)田主要依靠 岷江水灌溉 。但是，在利用岷江水源時遇到了幾個迫切需要解決的難題： (1)沒有灌溉網(wǎng)絡(luò)，水資源利用率不高。 (2)由于岷江水源的很大部分來自于雪山上的冰雪融化，水量的季節(jié)分布很不均勻。 (3)每年春天，伴隨著雪水的融化，有大量山上的沙石沖擊而下；如果直接用帶有大量沙石的河水進(jìn)行灌溉，農(nóng)田的土壤會受很大損害。 (4)如果要建設(shè)水利工程，不能影響岷江的通航功能。 ? 為了解決上述諸多問題，戰(zhàn)國時代 (公元前 250年 )秦國太守 李冰父子主持修建了著名的都江堰水利工程。整個工程的構(gòu)思與設(shè)計非常巧妙，在科學(xué)技術(shù)還很不發(fā)達(dá)的古代堪稱一絕。 工程包括三個主要部分： ? 魚嘴 ? 、 ? 飛沙堰 ? 和 ? 寶瓶口 ? 。首先 ，在岷江的一個拐角處設(shè)置 ? 魚嘴 ? ，把岷江分為內(nèi)江和外江，外江保持 通航 而內(nèi)江作為 灌溉 的水源。? 魚嘴 ? 是個分水工程，根據(jù)現(xiàn)代水利工程者的測試， ? 魚嘴 ? 的拐角位置選擇得非常合適，它能夠做到：當(dāng)岷江水量很多時，大部分水量通過拐角的反彈流向外江；而當(dāng)水量較少時，大部分江水合流入內(nèi)江，以用于灌溉。 ? 其次，在 ? 魚嘴 ? 下游內(nèi)江側(cè)一兩公里處劈山開鑿了引水口 “寶瓶口 ? 。這是一項(xiàng)引水工程，把內(nèi)江的水通過 ? 寶瓶口 ? 引向成都平原的數(shù)百萬畝農(nóng)田， 用以灌溉 。 ? 最后，為了進(jìn)一步 調(diào)節(jié)水位 和 減少岷江的沙石隨江水進(jìn)入農(nóng)田 ，又在距 ? 寶瓶口 ? 不遠(yuǎn)的下游處修建了 ? 飛沙堰 ?分洪排沙工程 。 ? 飛沙堰 ? 是一條岷江的內(nèi)江通向外江的幾乎與水面齊平的堤堰。當(dāng)內(nèi)江水流量較大時，一部分江水可以通過 ? 飛沙堰 ? 從內(nèi)江回到外江，以進(jìn)一步調(diào)控用于灌溉的水量， 同 時根據(jù)江流特點(diǎn)，大塊的沙石都漂浮在江水的上層，容易從堤堰上溢過而回到外江 (“飛沙 ? 因此而命名 )，以減少對農(nóng)田灌溉的負(fù)面效應(yīng)。 ? 3．田忌賽馬 ? 公元前 350多年的戰(zhàn)國時代，齊威王同田忌賽馬，約定每勝一匹贏得千金。 他們各出三匹馬 ， 分成上、中、下三個等級 。田忌的上等馬劣于齊王的上等馬而優(yōu)于齊王的中等馬；田忌的中等馬劣于齊王的中等馬而優(yōu)于齊王的下等馬；田忌的下等馬劣于齊王的下等馬。如果用同等的馬比賽，田忌必定三場皆輸。 田忌在謀士孫臏的建議下 ，用下等馬對齊王上等馬、用中等馬對齊王下等馬、用上等馬對齊王中等馬，結(jié)果二勝一負(fù)，總和為勝，贏得千金。 ? 我們看到 ：系統(tǒng)的要素沒有變化 (比賽雙方及其 6匹馬 )，但是 運(yùn)用不同的策略，進(jìn)行不同的組合， 得到了 不同的總體效果。 ? 4．丁渭工程 ? 北宋 ，宋真宗統(tǒng)治時期，皇城失火，宮殿被毀?；实廴蚊粋€名叫 丁渭 的大臣負(fù)責(zé)皇宮的修復(fù)工程。這項(xiàng)工程怎樣才能進(jìn)行得又快又好 ?經(jīng)過反復(fù)考慮 ，丁渭提出一套施工方案： 首先 把皇宮舊址前面原有的一條大街挖成溝渠，用挖溝的土燒磚，解決部分建筑材料問題； 再把 開封附近的汴水引入溝內(nèi)，形成航道，從外地運(yùn)輸砂石木料等； 待皇宮修復(fù)后 ，把溝里的水排掉，用建筑垃圾、廢棄雜物填入溝中，恢復(fù)原來的大街。 ? 這是一個杰出的方案 。它把皇宮修復(fù)全過程看成一個系統(tǒng)，劃分成許多并行的與交叉的作業(yè)子系統(tǒng)，蘊(yùn)涵了 統(tǒng)籌法(PERT／ CPM)的原理。 ? 1． 5． 2 系統(tǒng)思想的演變 ? 樸素的系統(tǒng)思想， 不僅 表現(xiàn)在古代人類的實(shí)踐中， 而且在古代中國和希臘的哲學(xué)思想中也得到了反映。 古代 杰出的思想家都從承認(rèn)統(tǒng)一的物質(zhì)本原出發(fā)，把自然界當(dāng)作一個統(tǒng)一體。古希臘辯證法奠基人之一 赫拉克利特 在 《 論自然界 》一書中說過：?世界是包括一切的整體。? 我國春秋末期的思想家 老子 強(qiáng)調(diào)自然的統(tǒng)一性，?道生一，一生二，二生三，三生萬物。?南宋 陳亮 提出?理一分殊?思想，試圖從總體角度說明部分與總體的關(guān)系： 其?理一? 是說天地萬物具有協(xié)調(diào)一致的總體規(guī)律；? 分殊 ?是說在這個總體規(guī)律之下各種事物的功能、形態(tài)和規(guī)律是多種多樣的。 ? 中國 是一個文明古國。 ? 合久必分，分久必合 ? ，在幾千年的文明史中，統(tǒng)一的年代多于分裂的年代。中國人關(guān)于? 大一統(tǒng) ? 的思想是非常強(qiáng)烈的， ? 普天之下，莫非王土；率土之濱，莫非王臣。 ? 今天的中華民族 是由 56個兄弟民族經(jīng)過長期融合而形成的偉大民族，統(tǒng)一的思想、融合的實(shí)踐，就是系統(tǒng)思想及其實(shí)踐。 ? 古代樸素唯物主義哲學(xué)思想 雖然強(qiáng)調(diào)對自然界的總體性、統(tǒng)一性的認(rèn)識， 卻 缺乏對這一總體各個細(xì)節(jié)的認(rèn)識能力， 因而 對總體和統(tǒng)一性的認(rèn)識是不完全的。 對自然界這個統(tǒng)一體各個細(xì)節(jié)的認(rèn)識，則是近代科學(xué)的任務(wù) 。 ? 15世紀(jì)下半葉 ，近代科學(xué)開始興起，力學(xué)、天文學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)等學(xué)科逐漸從渾然一體的古代哲學(xué)中分離出來，獲得日益迅速的發(fā)展。 近代自然科學(xué) 發(fā)展了研究自然界的方法論 (稱為還原論 )及其一整套分析方法，包括實(shí)驗(yàn)、解剖、觀察以及數(shù)據(jù)的收集、分析與處理，把自然界的細(xì)節(jié)從總的自然聯(lián)系中抽出來，分門別類地加以研究。 這種自然科學(xué)的方法 上升到哲學(xué)，就成為形而上學(xué)。 形而上學(xué)的出現(xiàn) 是有歷史根據(jù)的，是時代的需要，在深入的、細(xì)節(jié)的考察方面它比古代哲學(xué)是一個進(jìn)步。 但是 ，形而上學(xué)撇開總體的聯(lián)系去考察事物和過程，因而它就堵塞了自己從了解部分到了解總體、觀察普遍聯(lián)系的道路。著名的德國物理學(xué)家 普朗克 (量子論的奠基人 )較早地認(rèn)識到了這一問題， 他指出 ：? 科學(xué)是內(nèi)在的整體，它被分解為單獨(dú)的部分不是取決于事物本身，而是取決于人類認(rèn)識能力的局限性。 實(shí)際上 存在著從物理學(xué)到化學(xué)，通過生物學(xué)和人類學(xué)到社會學(xué)的連續(xù)的鏈條，這是任何一處都不能被打斷的鏈條。 ? 系統(tǒng)思想、系統(tǒng)工程和系統(tǒng)科學(xué)就是研究這根鏈條的 。 ? 在近代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上， 到了 19世紀(jì) ，系統(tǒng)思想進(jìn)一步從經(jīng)