系统工程与城市建设和管理_许国志

《系统工程与城市建设和管理_许国志》由会员分享，可在线阅读，更多相关《系统工程与城市建设和管理_许国志（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、系统工程与城市建 设和管理 中国科学院系统工程研究所许国志 一 、 系统工程诞生与发展 的时代背景 系统工程是一个新的科学领域 , 这个名 词的提出才不过十年左右的时间 。 系统工程 是在运筹学 的基础上发展起来的 。 运筹学这个名词的提出是 在 193 7 年左 右 。 在第二次世界大战 中出现了许多新的武 器系统 , 如雷达等 。 雷达起先被用于预警 。 当时经试验发现其效果并不理想 。 其原因不 外有设计 、 试制和使用三方面 , 其间某一环 节出了问题 , 那么它就不能发挥预期 的效 用 。 经研究是因为使用不当才导致预警效果 的不理想 。 系统的有效使用需要通过许多科学的方 法 ,

2、探讨出有效使用的途径 , 才能得以 实 现 。 这样 , 就出现了许多解决这方面的间题 的方法 , 并逐步地发展 、 综合成为一门新的 理论运筹学 。 比运筹学晚十年 , 西方又提出 了一门新 的理论系统工程 。 它的提出 , 是由于在 电话系统的设计和管理中不自觉地运用了一 些观点 , 而这些观点正是系统工程理论的始 祖 。 系统工程中所说的系统是指由各个部件 所构成的一个总体 , 各部件之问相互影响 、 相互依赖 , 系统本身有一个总的目标 。 例如 电话系统是由电话线路 、 控制系统 、 用 户 电 话机等等 “部件” 组成 , 各个部件间有着非 常强的相互依赖性 , 构成一个完整的系统

3、 我们对这个 系统的目标是希望它能承担我们 所希望的通讯任务 。 电话系统由于每个使用 它的顾客都必须通过电话局或交换台加以管 理 , 因此显得井井有序 , 有条不紊 。 与电话系统相类似 , 市 内公共交通也是 由公交线路 、 控制设备及公交车辆等组成的 系统 , 但其使用上 , 由于自行车和各单位自 有车辆可以几乎不经控制地随时进人公交 线 路 , 在很大程度上影响了公共交通 , 故公交 系统的管理由于受到不 属木系统管理的车辆 的影响而较之电话系统的管理要困难得多 。 也就是说 , 从系统角度管理社会比不从系统 角度 出发的管理要好得多 。 电话系统正是以 整个系统角度出发加以管理 ,

4、尽量排除外界 因素的干扰而显得有条不紊 。 已经完成了的系统 , 在其管理上有其方 便的一方面 , 但要扩充这个系统就比较困 难 , 容易打破原来系统的完整性 。 4 0年代的 通讯网已经相当庞大而复杂 , 若要进一步扩 充它就得有一个科学的方法 , 这时 , 电话工 程师们就认识到了不仅要考虑到部件及部件 间 的关系 , 还要使这些部件服从于整体的要 求 。 于是 , 系统工程便在对通讯网扩充的科 学方法的探讨中产生了 。 系统工程对于运筹学这门已经存在的研 究 系统的有效使用的科学有所区别 。 系统要 有效使用 , 要在许许多 多的设计方案 中选出 最佳者 , 总得有个衡量的方法 , 这些

5、方法就 建立了这两门学科间的关系 : 用 系统工程的 方法设计 、 扩充系统 (如通讯网) , 用运筹 学的方法衡量之 。 在我国 , 六十年代初就有一些 国防科研 单位开始采用 系统工程学 的方法研究制造国 防尖端武器系统了 。 如火箭 、 卫星 等的研 制 , 但很快就天折于 “文化大革命” 运动 。 “文化大革命” 以后 , 人们对管理工作越来 越重视 , 系统工程的研究便很快地在许多大 学和科研单位中重新开始并有所发展 。 三 、 系统工程与城市 建设和管理 二 、 系统工程的一些 观点和方法 运筹学与 系统工程虽然起源于资本主义 国家 , 起源于战争 , 但是 , 作为应用科学 ,

6、它们不仅可用于我 国的社会主义经济建设和 国防建设 , 而且发挥的 作用越来越大 。 1 , 系统工程的观点 系统工程的观点之一是 “总体” 的观 点 。 从运筹学这个名词提出开始人们就认识 到了总体的重要 。 雷达的最终目标是预警 , 把发现的敌情及时传输给指挥部 。 信号接收 不好自不必说 , 假如仅仅在信号的接收上做 得很好 , 而信息 的传输不理想 , 那么就达不 到预警的目标 , 总体上就并不很 “优” 。 虽 然系统中各部件都有其各自的 目标 , 但它必 须服从于整个系统的总体的目标 。 系统工程中的 另一个观点是优化的观 点 。 既然希望搞得好些 , 那么着眼点就不应 该仅仅在于

7、 “行了” , 而应该是怎 么样才能 “更好” ! 这就是优化的观点 。 2 . 系统工程中的一些方法 系统工程建立了一种方法叫构模 。 所谓 构模 , 就是从许许多多 的实际问题中 , 抓住 事物的本质 , 然后用较为简单的模型来表达 其全部 。 这种 方法多 用于自然科学的研究 中 。 如对大量的实验数据的分析而得出氢原 子结构模型 , 然后通过实验和计算分析使之 得到验证 , 并将其用于理论研究 。 模拟 , 是系统工程 中另一个常用的方法 。 如在建设拦河大坝以前我们所进行的水工模 拟试验 。 我们在实际工作中常常碰到这一类 问题 , 但有些问题井不能象作水工试验那样 进行试验 , 但

8、我们可以将所要求参加试验的 要素 数据化并输人 计算机进 行模 拟试验 。 以上所说的是系统工程中最为常用 的观 点和方 法 。 图 l 运输关系示意图 运筹学的研究范围中有个非常具体的 问 题就是运输问题 。 如图一所示 , A 、 B 、 C 为 生产地 , 甲 、 乙 、 丙为销售地 , 每一产地 有产品输出 , 每一销地有商品(或原材料)输 人 。 当产地输出量等于销地的输人量时为产 销平衡 。 同时 , 又要求产地的产品输出量之 总和应等于其生产能力的 总和 , 相应地 , 销 地的输入量的总和也要等 于其 需求量的总 和 。 这些基本要求在运筹学 中 叫做约束条 件 。 各产地与各

9、销地之间可形成许许多 多种 运输方案 , 只要其满足这些约束条件 , 我们 便说这个方案是可行的 。 系统工程着眼于优化 , 以达到在运输方 案执行以后其运输量最小 , 运输费用最经济 的预定目标 。 在这里面 , 我们所追求 的并不 是从某一产地到某一销地的运输量最小 、 运 费最经济 , 而是在整个运输系统中的运输量 最小 , 总体的经济效益最好 。 五十年代 , 北京搞十大建筑 , 当时有个 建筑材料的调运问题 , 要把各种建筑材料从 不同的地点调运到相应 的需求工程地点去 。 当时强调要充分发挥运输车辆的作用 , 就是 说 , 要最大限度地发挥车辆的使用效率 。 在这种情况下 , 系统

10、工程追求 的目标仍 然是使建筑材料的总和运输量最小 。 充分发 挥车辆的使用效率的办法之一是减少车辆的 回空现象 , 但是车辆回空现象少了并没有使 其使用效率得到充分提高 。 应该在减少回空 现象并满足车辆维护要求的基础上 , 尽量增 加车辆的使用时间 。 因此 , 系统工程在这里 面就发挥了这样的作用 : 就是合理地安排 、 组织货流 , 即建筑材料的流向和其相应的流 量 , 组织车辆的循环运输 , 在车辆使用得到 充分发挥的前提条件下使得总的运输量为最 小 , 运输方案的经济效果最好 。 举这个例 子 , 是想说明一个系统的运行总是希望达到 一个最优的目标 , 在这里不是一般的要求总 的运

11、费最低 , 而是要求在车辆的使用率达到 最高的前提条件之下其运费最少 。 为了实现这个目标 , 在这个循环运输方 案的实施中还存在着一个搬运工的分配问 题 。 亦即在不增加工人的劳动强度的 条件下 以较少的人员完成同样的搬运工作 。 这就提 出了这么一些问题 : 搬运工 是驻点还是随 车?或多少人驻点 , 多少人随车?或在搬运 工作量达到多大时应该有多少人驻点 , 多少 人随车? 系统工程学方法也解 决了这个问 题 。 城市 系统在系统工程的研究对象 中的地 位越来越重要了 。 国外已有许多用 系统工程 的方法从事大规模工程项目设计成功的例 子 。 如纽约市供水网的设计 , 基建部门设计 时以

12、满足高峰负荷水头高度为唯一目标 , 确 定了自然水头高度为3 0英尺 , 由此为基础作 出的设计方案预算投资达1 0 亿美元 , 故为有 关当局所不准 。 后来麻省理工学院一位系统工程专家在 修改过程中把投资作为确定目标的影响因素 之一 , 以非高峰负荷 时间的水头高 度为基 础 , 设计管 网及管径等 , 而在高峰负荷时 采取各大用水量的单位 , 分别以水泵加压至 所需水头高 度 的办法来解决水头高度不足的 问题 , 这样 , 预算投资较原方案大为减少 , 虽然这个方案由于资本主义制度等原因而未 被采纳 , 但无论从什么角度 , 我们认为这个 方案仍不失为一个成功的方案 。 图二 、 建设规

13、模和投资关系曲线图 谈到预算投资这样的经济 问题 , 大家便 会联想起系统设计水平问题 。 设计水平以多 少年限为标准?二十年或五十年?一般说 来 , 年限越长 , 设计水平就越高 , 预算投资 就越高 。 设计水平一般地都是依据远景发展 的需要而定 , 而在短时期内我们并不需要那 么高的水平 , 于是便 产生了投资积压 , 而 且 , 虽然单位造价随建设规模的 增大而减 小 , 但投资积压却越来越大 , 相应地浪费也 就越大 。 那么 , 如何抉择平衡 , 使规模达到 多 大时总投资最节省 , 而设计水平最佳?系统 工程学者通过计算将规模与投资间的对应关 系绘成曲线而得出相应的 “最佳点”

14、, 此点 对应的建设规模和投资及其相应的设计水平 经济效果最佳 , 浪费最小 。 (见 图二) 在城市系统中的 另一个子系统医疗 卫生系统中 , 有个血库的管理问题 。 在我 国 , 鲜血的贮存期限为2 8天 , 逾期 则只能作 另外处理 。 为了充分利用血浆 , 需要各 医院 互通有无 。 下转第25页 工作者 。 现在有一所大学开了个园林绿化专 业 。 据我了解 , 尽是一些土木工程的课 , 这 样是培 养不出真正的园林艺术人材的 。 我觉 得这个专业应学习园林史 、 园林美学 、 园林 艺术设计 。 当然种花种草也得有知识 , 英文 的 “Garden ing” 也即种花 , 顶多称 “

15、园 技 ”;“H o r t i cul t r e ” 可称 “园 艺 ” , 这 两门课要上 , 但不能称 “园林艺 术 ” , 正如 书法家要懂制墨 , 但不能把研墨的技术当作 书法艺术 。 我们要把 “园林” 看成是一种艺 术 , 而不应看成是工程技术 , 所以这个专业 不能放在建筑系 , 学生应在美术学院培养 。 从这个思想推演 , 我们应该成立独立的 园林 工作者协会 。 去年有人跟我说要在中国科协 下设 中国园林学会 , 我说应该在中国文联下 面成立这一组织 , 因为这是艺术 。 但现在来 不及了 , 园林学会已经在中国建筑学会下成 立了 , 对外称中国 园林学会 。 大家如此认

16、识 问题 , 也就只好如此 , 总比没有专门的 园林 工作者组织好 。 要培养专家 , 也要培养园林技术工人 。 说到工人联想到古典园林的保护问题 。 要继承发展中国园林艺术 , 就必须保存好现 有的古典园林 。 现在有许多园林都被一些单 位 占了 , 要下决心把占用的单位 请 走 ; 另 外 , 要保存好 , 要修复好 。 怎样保存修复 呢?现在的做法是粉刷一新 , 金碧辉煌 , 不 是原来的凤味了 。 在这方 面 , 我们要向国外 学习 , 他们的古典建筑尽量保存 , 并且维持 原来的格调 , 而不是把它 “现代化” 。 保持 原来面貌这点应值得注意 , 这里有 一 套 学 问 。 我国已确实有文化保护研究所 , 各地区 要支持本地区有关部门把这项工作做好 。 另 外 , 还要考虑古代园林建筑如何适合于现代 中国 。 古代帝皇园林建筑的色彩沉重 、 深 暗 , 明 亮的少 ; 颐和园建筑色彩就太重 , 是 否可以作些试验改变些色调?使它更适应今 天在人民 中国 , 园林应该有的功能 , 让人们 舒畅地休息 , 感 到愉快 , 在精神上受到鼓舞 。 这也是进一步研究和发