第9章 系统方法与系统论的应用(1)
8.1丁渭修复皇宫的启示——系统方法
宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中曾记载过这样一个故事：宋真宗大中祥符年间，京城汴梁（今河南开封市）曾发生一场大火。一夜之间，整个皇宫的楼台殿阁被烧成一片废墟瓦砾。灾后，真宗皇帝赵恒任命晋国公丁渭为修葺使，主持修复皇宫的工程。朝中大臣莫不认为这是一项耗资巨大，旷日持久的工程。可是丁渭却欣然承诺。他接受使命后，“患取土远”而首先下令挖宫前的大街取土，不几天大街就成了一条宽大的水渠。于是，他又下令将汴水引入这条水渠，用“竹水筏和船”运输建筑材料“入至宫门”。皇宫修复后，又将瓦砾灰壤填入沟中，“复为街衢”，结果，不仅“省费以万亿计”，而且还大大加快了工程进度。丁渭在历史上虽因修昭应宫而没留下好名声，但他这“一举而三役济”的施工方案，却为后人所称道。假若丁渭不采取上述方案，而是先往城外运送瓦砾灰壤，再从城外取土制瓦烧砖，又从汴水经陆路运输建筑材料，那必应群臣所料，既旷日持久，又耗资费力。丁渭的高明之处，就在于他并不是分头解决挖土烧砖制瓦、运输建筑材料和清除瓦砾灰壤，而是把三者看成是一个相关的整体而加以协调处理，从而找到了一个获得最佳效果的方案。这种把所研究处理的事物看作是一个整体，看到其中要素之间的联系，并从整体的角度来协调处理各要素之间关系的思考方法就是一种符合系统思想的、相互的系统思想和方法。
在系统科学理论中，所谓系统方法，就是按照客观事物本身的系统性，把对象放在系统的形式中加以考察的一种方法。即从系统的观点出发，始终着重从整体与部分（要素）之间，整体与外部环境的相互联系、相互作用、相互制约的关系中综合地、精确地考察对象，揭示系统性质和运动规律，从而达到最佳地处理问题的一种方法。
系统方法的出现，反映了科学方法的变革，促进了多种学科方法的移植和渗透，导致了现代科学的一体化，使自然科学、技术科学和社会科学日益地紧密结合在一起，形成了完整统一的科学体系。
那么，系统方法是如何形成的呢？
用系统观点来处理事物的思想和方法并不是现代才有的，在古代就已有运用系统方法的范例了，如我国古代的李冰父子设计修建的都江堰工程、丁渭皇宫修复工程等就是成功的实例。但是，系统方法作为一门完整的科学方法，则是从20世纪40年代以后才逐步成熟起来的，它的形成和发展是生产实践的需要和科学技术本身发展的客观要求。
众所周知，自20世纪以后，由于科学技术的对象日益复杂化，科学技术活动本身也日益社会化、大型化，这就迫切要求人们把它放到其本来的系统形式中加以考察和分析。于是，从20世纪20年代起，克勒、阿希贝、贝塔朗菲等人开始研究系统问题。到20世纪40年代贝塔朗菲正式创立以系统为研究对象的“一般系统论”。在第二次世界大战期间，由于战争的复杂性，迫使交战双方都要从全局出发采取对策，用系统方法拟定和评价作战计划，改进战术和作战方案。这样，就有越来越多的科学家和工程师开始采用系统方法来研制和发展作战装备以及通信与控制手段。
除了上述的原因以外，还有数学的发展为系统方法的产生准备了条件，如运筹学和近代数学的发展，为系统方法提供了可以使它定量化的数学表达形式，电子计算机的发明和迅速推广使用，为处理系统的各种复杂数学问题准备了最好的计算工具。
随着生产规模的扩大、劳动过程的复杂程度和组织程度的提高，特别是生产的高度自动化、系列化的发展趋势，要求把研究对象当作复杂的系统去考察和处理。于是，精确化、定量的系统方法，开始广泛应用于工程、经济、管理以及社会领域的各种复杂问题、从而逐渐形成了一套系统科学方法理论。现在它已在科学技术、生产管理和社会各领域广泛应用。特别是当今世界所面临的全球性问题的解决，如粮食问题、人口控制问题、环境污染问题、能源资源问题等规模巨大、结构复杂的系统，必须运用系统科学这一有效工具才能解决。
8.2系统方法的基本原则解说
根据系统论的基本思想和基本原理，系统方法的基本原则主要是从方法论的角度提出来的，是从应用的基本要求而概括出适合于一切系统的方法原则，体现出对客观事物系统问题的认识特点和规律性。
系统方法基本原则的着眼点在于应用，其根本目的是优化。为此，系统方法的基本原则是：
1）整体性原则
整体性原则是系统方法的基本出发点，也是客观世界整体性的反映。这一原则突破了以往传统方法的局限性，它把对象当作整体对待，从整体与部分、整体与环境的相互制约、相互作用的关系中去认识和把握系统的特性和规律，达到处理问题的优化效果。
整体性原则要求我们处理问题时，应从整体着眼，从整体与部分之间的相互联系和相互作用中去把握事物的本质和规律，把局部放在整体中去研究，进而找到最佳处理问题的方法。见树先见林，既见林又见树。例如，国民经济的总体设计，国家资源的开发和利用、生态平衡和环境保护、科学技术发展规划，宏观经济与微观经济的关系；国家、集体、个人利益的关系等，都要把它们放在系统整体中去考察，科学地处理各个要素同整体的关系。作为一个领导者，要善于立足整体，统观全局，科学地协调各部分的关系，以达到整体的优化。
2）有序性原则
系统都是有序的，系统与系统、系统与部分、部分与部分之间是层次分明，井井有条的。任何一个系统都和周围环境组成一个较大的系统，而本身又成为这个大系统的一个要素，同时，任何一个系统的要素又是较低一级的系统。所以，有序性是系统的有机联系的反映。例如，一个工厂是由若干个车间组成的，工厂对车间来说是较高级的系统，而车间对于工厂来说，既是一个要素，又是较低一级的系统。
系统的有序性通过系统的结构来体现。系统的结构决定系统的性质，结构不同，系统的功能也不同，其有序性也不同。例如，石墨和金刚石都是由同量的碳元素构成的，但由于碳原子的空间排列不同，表现其物理性也不同，一个软得可碾成粉末，一个硬得可钻顽石。相同的建筑材料，由于设计结构不同，可以造出各种各样的别有风格的建筑物。表现其有序性也不一样。
掌握系统的有序性原则，可以帮助我们认识系统本身发展变化的规律。自然界亿万年演化历史事实表明，自然界和人类社会的运动是从简单到复杂，由低级向高级发展、进化的。这一变化过程就是物质系统由无序走向有序的过程。由于系统的性质是由系统的结构决定的，因此，通过调整或改变结构的方法，可以提高系统的整体性功能。我国目前进行的各项改革，从系统方法的原则上看，就是为了改革生产关系、上层建筑不适应生产力发展和经济基础的环节方面，改革不合理的经济结构、管理结构、科研结构、教育结构、干部结构，提高工作效率和管理水平，使社会主义现代化建设这一大系统，结构合理、层次分明、运转高效，从而获得最优的整体性功能。
3）动态性原则
一切现实的、具体的系统都是运动、变化着的，是作为过程而展开的。系统方法的动态性原则也反映了客观世界这一发展变化的规律。
现代科学研究的对象，绝大多数是结构复杂、因素众多和高度活动的大系统。人们为了驾驭这些系统，使它造福于人类，必然要探索系统变化发展的方向、趋势、活动的速度、方式和发展变化的动力、原因、规律等。而系统方法的动态性原则就是反映了这种客观性要求。
系统运动主要靠本身的自我调节能力，从无序到有序，从不稳定到稳定。这种自我调节能力和稳定性有一定规律性，一般来说，系统组成越复杂，自我调节能力越强，其稳定性越大，反之，自我调节能力越弱，稳定性越小。例如，多种树种混生的森林植物群落系统，由于纵横交错的多因素相互作用，保持了系统的物质循环和能量交换的动态平衡，有着很强的抵御外界恶劣条件的能力，即使遭到破坏，也较容易恢复。相反，种植单一的农田生态系统，结构简单，功能脆弱，与森林系统相比，自我调节能力较差，容易受到外界恶劣条件的破坏，恢复困难。
系统方法的动态性原则要求我们考察系统性质时，要在动态中考察，研究系统的动因，要从系统自身的矛盾运动中寻找改善系统的功能，要着眼于提高自我调节能力，提高系统的管理水平，要遵循系统运动的客观规律。例如，改变农业结构的单一性，建立农、林、牧、副、渔和山、水，林、田、路等多因素的农业生态系统是提高农业系统的自我调节能力，增强稳定性，促进系统良性循环的科学措施。同样，在动态中调节国民经济的系统结构，制定“滚动计划”，也是动态性原则的客观反映，是保证国民经济系统健康发展的必要措施。
4）最优化原则
最优化是系统方法所要达到的目标。客观系统的最优化是系统方法最优化原则的基础。自然系统和人工系统的发展变化，一般都存在着几种可能的途径，在解决同一个问题时，通常存在几种方案，如何从中选择最佳途径和方案，使系统运转处于最佳状态，达到最优目标，这是系统方法所要解决的主要课题。应用系统方法达到最佳目标，一般要遵循以下几个基本原则：
（1）局部效应服从整体效应原则。这就要求我们必须根据确定的目标，正确处理系统的局部效应和整体效应，目前利益与长远利益的关系，确保系统效益和长远效益的优化。
（2）坚持系统多级优化的原则。所谓多级优化，就是优化思想贯彻到系统分析的始终，体现在系统过程的各个阶段。即选择目标，确定评价标准，制订可行性方案，建立和运用模型，直到系统决策都要进行优化选择。多级优化是实现整体优化的重要保证。
（3）坚持优化的绝对性和相对性相结合的原则。即追求优化时，不一定追求绝对优化，对整个系统多数人认为满意就成了。这种寻求“满意性”的系统方法，虽不如某些绝对“优化”方案那样严格（理想）、精确，但它比较满意，灵活。
8.3系统领域的全新思维——系统分析方法
1）系统分析方法的定义
关于系统分析的概念至今还没有一个比较完整和严密的科学定义。一般认为，系统分析就是对一个系统内的基本问题用系统观点（进行）思维推理，在确定和不确定的条件下，探索可能采取的方案，通过分析对比，为达到预期目标选出最优方案的一种决策方法。也可以说，系统分析就是决策者选择一个行动的方向，通过对情况的全面分析，对可能采取的方案进行选优，为决策者提供可靠的依据。（引自《管理系统工程》，国防工业出版社，1983年12月版，第24页）
2）系统分析方法的特点
（1）系统分析把研究对象——复杂的巨大系统——看作是一个整体，确定系统的边界，把它从环境系统中划分出来，必要时还要把系统的组成部分划成各种子系统（或支系统）。这个给定系统既是较高一级系统的一个要素，又是构成较低一级的子系统，这就贯彻了系统论的整体性原理。
（2）系统分析重视给定系统的外部联系和内部联系，并如实详尽地反映给定系统与外部有关系统的相互作用和内部各种子系统的相互作用，给定系统的整体作用就是上述全部作用的整体效应。这种效应是在不断变化的状态下有序实现的，这就体现了系统论的相关性原理、有序性原理和动态性原理。
（3）系统分析在给定系统的设想与现实、计划与实施之间建立一种“中介”环节，可以帮助决策者在对系统深入调查研究的基础上，在认识上逐步接近给定系统的实际，并采取合适的控制措施，使给定系统按照人们规定的目标和利益运转。系统分析要求决策者一切从实际出发，坚持实事求是的原则，而不是从先验入手。
（4）系统分析积极并大胆地把现代应用数学引入管理领域，在系统分析的每一步骤都力求运用各种数学工具，这是区别于传统方法的一大特点。现代应用数学在系统分析的广泛应用，使管理和决策逐步走向定量化、精确化和自动化。在决策过程中，大量的可计量因素，由系统分析人员直接处理，而决策者可以集中精力解决难度较大的部分——非计量因素。比如现代管理活动中人的管理，在目前条件下，有关人的许多因素，如政治觉悟，道德品质、工作态度、创造性、积极性等暂时无法计量。决策者可集中精力去解决。
3）系统分析方法的步骤
系统分析方法的步骤是一种科学的决策方法，是系统方法在确定目标和制订计划阶段的具体运用。它要求对给定系统进行必要的和周密的调查，掌握大量的数据资料，运用数学方法和电子计算机进行精确运算，找出各种目标制订各种方案，提出可行性的建议，帮助决策者进行最佳决策。系统分析方法一般可采取以下几个步骤：
（1）提出问题，又叫问题构成。首先对问题进行系统的、合乎逻辑的叙述，提出问题的重点和关键，同时划定范围，确定目标，明确要求。
这一步骤关系到系统分析成败的第一步。要提出问题，首先要发现问题，发现问题是领导者的重要职责。问题的提出，可能来自上级的指示，也可能是本单位的要求。领导者要从问题和资料中阐明问题的所在和发展趋势，提出解决问题的办法和意义。
（2）确定系统目的。当提出问题并找到形成问题的原因以后，需要对系统的目的进行分析和确定。确定系统的目的要有总体观点、长远观点、效果观点。分析系统目的时，要确定达到目的的各种指标，根据目的提出具体要求，再考虑相应的措施，从而提出系统所应具备的各种功能。