系统科学方法在土木工程中的应用

自然辩证法课程论文：
系统科学方法在土木工程中的应用
姓名：崔俊毅
学号：2015210211
专业：防灾减灾专硕
院系：土木工程学院
前言
学习了五周的的自然辩证法，时间虽然短，但却收获很多。

跟随着老师的步伐，学习了很多知识，明白了很多道理，其中对我启发最大的是系统科学方法论。

学习当中，老师介绍了很多方法，其中有些方法在学习的过程中也是用到过的，只是没有在系统科学方法论的角度给它们一个专门的定义。

通过学习，我才发现系统科学方法的应用竟然如此广泛，我学的是土木工程专业中的防灾减灾方向，下面我就谈谈系统科学方法在土木工程中的应用。

由于只是短时间的学习，可能对系统科学方法的理解还不是很透彻，我就在这里依据自己的理解简单说一下，如果有不恰当的地方，还希望老师批评指正。

论系统科学方法在土木工程中的应用
一、系统科学方法
1、马克思主义方法论
马克思主义的创立为人们正确解释社会历史提供了科学的方法论指导，在社会历史研究中实现了革命性的伟大变革。

自从有了人类，就有了人们对社会的认识，随着人类实践手段的发展和实践范围的拓展，人类对社会的认识也得到了迅猛的发展，建筑作为人类生活所必需的场所，从远古人类诞生伊始，就一直是人类社会实践的主要目标之一。

好的建筑能够横跨历史，不仅成为人们研究相应历史时期人文及科学的重要参照物，而且还作为人类的精神财富，给人们以精神上的启迪。

2、系统科学方法
系统科学是关于系统及其演化规律的科学。

由于系统是一个普遍的存在,各门科学的研究对象都可以看作是一种系统,因而可以运用系统科学方法作为各种科学研究的辅助工具。

关于系统科学方法,近年来做了广泛的研究,取得了很多成果,但对系统科学方法的整体结构,论述较少。

系统科学方法的整体结构是由系统科学自身的结构所决定的。

系统科学是现代科学技术体系的一个重要部门构成。

各个部门的科学技术一般都存在着三个不同的层次,即基础科学、应用科学和工程技术。

因此,系统科学技术也有这么三个层次的构成:即系统科学技术的基础学科,系统科学技术的应用学科,系统科学技术的工程技术。

相应于这三个层次,系统科学方法也有三个层次的结构。

它们是一般系统科学方法、应用系统科学方法和系统工程方法。

科学技术哲学是关于自然界和科学技术发展的一般规律以及人类认识和改造自然的一般方法的科学。

科学技术哲学是马克思主义关于人类认识和改造自然的已有成果的概括和总结，它同样随着科学技术的发展演化而不断丰富和发展，因而它是一种开放的理论体系。

自然辩证法的建立，是人类自然观、科学技术方法论和科学技术发展演化观的划时代的变革。

自然、科学技术、经济和社会是相互联系的，需要辩证法，加以科学的认识、概括和总结。

系统科学诞生于20世纪40年代末，比自然科学群的形成晚了近三个世纪。

被称为系统科学的学科，迄今为止，主要有系统论、信息论、控制论、耗散结构论、协同论、突变论及广义进化论，而且还在不断发展之中。

在现代科学研究成果和方法论的移植中，较为突出的是对系统科学研究方法论的借鉴。

这是当代科学综合发展趋势所
提出的科学方法论，它标志着人类进入了认识世界的新阶段。

而建筑工程就其狭义的含义是指为人类提供居住和工作场所的建筑物和构筑物的规划、设计、施工和管理全过程的总称。

建筑工程就其广义的含义是指土木工程一大类的规划、设计、施工和管理全过程的总称，其中包括工业与民用建筑工程、公共建筑工程，以及公路、铁路、桥梁、港口码头、城市基础设施、水利建设等中的一大类土木工程均可以列入广义的建筑工程范畴。

城市建筑工程是城市建设的主要对象和重要内容。

二、土木工程现状
1、土木工程的产生
从山顶洞人的穴居到现代人类的钢筋混凝土摩天高楼，土木工程的发展几乎贯穿着人类社会历史发展的始终，而且反映了人类不同历史时期对社会的认识水平和实践水平，可以毫不夸张的说，土木工程学科完全是从社会人文学科发展起来的一门科学，因此土木工程的认识方法和实践手段与社会人文科学的研究思维有很多的共通性，贯穿其中的马克思主义科学方法论，时刻都在影响着人们的认识和实践的过程。

自从有了人类，就有了人们对社会的认识。

在不同的历史时期这种认识的方式和达到的水平是很不相同的。

建造房屋时人类最早的生产活动之一，人类的的建筑活动从穴居、巢居到现代摩天高楼，经历了漫长的发展历程。

在15~16世纪文艺复兴时期，建筑广泛吸收科学技术成就，并把这些成就巧妙地应用于修建城市、宫殿、府邸、园林、公共建筑、宗教建筑等，为现代土木工程发展奠定了深厚的方法论基础。

二战以后，随着经济的恢复，工业生产和科学技术的迅速发展，对土木工程产生了极大的影响，更加细致的专业分和计算机分析方法的普及快速推动了土木工程的发展。

2、土木工程的现代发展
随着国民经济和城市建设的发展，我国建筑工程的发展也出现了诸如基本建设投资增长迅速、建筑施工企业发展迅速、工程规模浩大、工程结构和功能复杂，技术质量要求高、建筑工程正朝着生产经营一体化方向发生等一些新特点。

现代建筑工程正沿着高（技术质量要求高）、大（工程规模大）、全（功能、结构、配套设施复杂）的多级方向发展。

因此，对建筑规划、设计、施工和经营管理的要求愈来愈高，这就激励着广大工程技术人员和管理人员去寻求一种新的思想和新的技术方法，以适应组织现代大型建筑工程的规划、设计、施工和经营管理的需要。

系统思想和系统方法对组织现代建筑工程开发，全面提高建筑工程规划、设计、施工和经营管理的效益，其中
包括建筑实用效益、审美效益、经济效益、安全度效益、社会效益、环境效益等，以及对现代建筑创作和建筑科学理论研究突破传统思想的思维模式和工作方法都有着重大的现实意义。

二、系统科学方法在土木工程的应用
1、系统科学在土木工程的产生原因
社会生活在本质上是实践的。

土木工程就是在人的实践活动中产生的，因此，只有把对社会的认识置于土木工程的实践活动之上，才能保证土木工程的安全性与可靠性，建立起科学的分析方法和实际工程之间的可靠联系，确立社会科学方法论在土木工程领域的应用基础。

土木工程实践活动深刻地改变着外部环境和人的生存方式，是人类能动地改造世界的客观物质性活动。

土木工程具有物质性、自觉能动性和社会历史性等基本特征。

土木工程是以满足人的需求而营建实体构筑物为主要目的，从工程筹划到工程建设，每个阶段都要投入大量的人力和物力，工程项目前期以马克思主义方法论为基础的可行性调查研究起着至关重要的作用，调查研究是土木工程的基础一环，也是是认识土木工程的基本方法，也是土木工程理论研究的根本途径。

土木工程的可行性调查研究涉及的范围甚广，包括拟建工程所处的地理位置、气象及地理条件、工程地质条件、公用设施供给和交通运输条件、社会效益和经济效益、环境影响等，而且需要组织专家论证不同方案的可行性以寻求最优解，只有最真实地反应出现实需要的研究调查结果，才能有效地为工程建设活动提供价值导向，从而节约成本，缩短工期，避免事故，保护环境，实现人与自然的和谐发展。

从土木工程的物质性出发，只有按照科学的分析方法，把握才能客观、周密和系统地掌握实际情况，有效地为工程建设服务。

其次，土木工程是实践性很强的一门学科，由于营建构筑物所需材料的离散性、承受地震和风等外力的随机性等因素限制，采用计算机技术精确分析出建筑结构内力往往与现实不符，充分发挥土木工程师的自觉能动性成了土木工程最重要的一环，经验充分的土木工程师往往利用“概念设计”高屋建瓴地未经精确计算，就能通过若干构造措施保证建筑结构良好的使用性能。

2、系统科学方法与土木工程的关系
本世纪40年代以后，系统论、信息论、控制论等系统理论逐步形成和完善。

随后，耗散结构理论、协同学、突变论、超循环论、生命系统论等非平衡自组织理论，
也逐步产生和发展起来。

这些理论，为科学技术的发展提供了新思想、新观点、新方法，同时，也给科学技术方法论的研究带来了革命性的变化。

因此，作为科学和技术研究工具的方法论，不能不注重系统科学方法的研究。

系统科学是探索系统的存在方式和运动变化规律的学问，是对系统本质的正确反映和真理性认识，是一个知识体系。

系统工程是利用系统科学的理论和方法研究和解决各种工程问题的技术。

他也包括在系统科学这一学科群中，属于其中应用技术的层次。

系统工程的重点在于探索工程规划、设计、管理的要素和过程，以创造最好效益
系统科学的理论和方法，本身就是认识世界和改造世界的手段。

系统科学方法，即按照系统科学的观点和理论，把研究对象视为系统来解决认识和实践中的各种问题的方法总称。

系统方法要求人们，把研究对象看作一个整体，把事物的普遍联系和永恒运动看成一个总体过程，全面地把握和控制对象，综合地探索系统中要素与要素、要素与系统、系统与环境、系统与系统的相互作用和变化规律，把握住对象的内环境与外环境的关系，以便有效地认识和改造对象。

3、系统科学方法在土木工程中的应用
系统思想的产生和发展来源于社会实践。

系统科学方法起源于通讯工程以及运筹学等学科，它在使用模拟方法、进行复杂计算以及大量数据处理时，借助于电子计算机，并和人、财、物的管理相结合，能出色地处理规划、计划、预算技术、预测技术等复杂问题。

系统工程作为一门综合性的科学技术而诞生，是在第二次世界大战期间及其以后才开始逐渐形成的。

现在它已成为现代科学技术发展史上的一颗明珠。

系统工程作为一门工程技术，与一般工程技术的主要区别在于系统工程是从系统角度去考察研究工程问题，具有高度的综合性。

这种综合性主要表现在以下几个方面：①研究对象的综合性；②应用学科知识的综合性；③考核效益的综合性；④具有程序化、信息化、精确化、专业化和集约化的特点。

系统工程原理和方法目前在建筑工程领域内的应用尚不够普及，但其在建筑工程中的应用有着广阔的前景。

因为，建筑与国民经济各部门有着密切的联系，国民经济各部门的兴旺发达必然会促使建筑业的发展。

无论何种形式的建筑工程，按其发展的全过程可以划分为资金筹集与工程投资阶段；工程规划和设计阶段；工程施工阶段；工程竣工验收阶段；工程投入使用及其维修更新阶段。

在建筑工程发展的任一阶段中，都存在着若干系统问题需要加以研究，为系统工程在建筑工程中的应用提供了广泛的
研究对象。

对大型现代建筑工程项目规划、设计、施工和管理，以及对大型施工企业生产经营活动都离不开系统思想和系统方法。

此外，建筑企业正面临着建筑市场竞争的挑战，企业要生存要发展，必须加强自身的素质建设，其中包括人材素质、技术素质、装备素质、管理素质建设等。

由于企业经营环境的错综复杂，要提高这些素质，其中仍存在着若干需要加以研究的系统工程问题。

无论从建筑工程投资、规划、设计和施工，到建筑施工企业生产经营的全过程，都存在着大量的系统问题需要研究，需要解决。

因此，系统工程作为建筑工程投资、规划、设计、施工和管理研究的一门综合技术是十分必要的。

建筑系统实质上是指从广义建筑工程含义所包含的建筑工程系统、建筑规划设计系统、建筑施工企业生产经营管理系统和建筑行政管理系统的总称。

建筑系统工程是应用系统工程的原理和方法来研究建筑系统规划、设计、施工、管理等各方面出现的系统工程问题，是对建筑系统开发全过程的研究。

其目的是以最少投入来获取建筑系统规划、设计、施工、管理等的最佳效果，其中包括经济、财务、安全、质量、审美、功能、环境和社会诸方面的效果。

系统科学是一种新型的思维方法，如果将这种方法用到建筑工程领域中，使越来越多的中外工程师以这种科学的方法研究建筑工程问题，并取得了许多令人惊叹的成果，由此可见，系统科学方法在不久的将来会更为强烈地影响建筑工程。

土木工程是一个整体，各专业分工协作，得以在较短的建设周期中完成预定的工程建设。

例如，工程设计中，建筑专业完成建筑造型和功能布局、结构专业负责建筑的使用的安全性、水暖专业负责建筑的给排水、电气专业负责建筑的照明和供电，各专业自成系统，互相配合，组成一个新的系统；一个工程中由简单的梁系统、柱系统、板系统和墙系统组成一个安全可靠的结构系统。

“整体大于部分之和”体现的淋漓尽致。

土木工程各专业互相关联、互相制约，这种关联性具体表现在功能上的关联，它们之间某一专业要求如果发生了变化，则对应其他专业也要相应地改变和调整，从而保证建筑系统整体的最佳状态。

在实际工程中，某专业向另一专业“妥协”的情况非常普遍，比如，建筑功能可能会向结构的安全性“妥协”，从而做出以保证结构的安全性的改变；结构为了照顾建筑使用功能的要求，也会做出类似“妥协”，比如采用构造复杂的结构形式。

在土木工程的建设中，除了功能和安全上的考虑，更多的还要讲求效率和经济，目的性和层次性的作用体现的尤为明显。

在工程建设初期往往要编制工程建设进度表、举行技术交底会议，从工期和技术等环节进行控制，把预期的目标一一明确，然后再编写施工组织设计，
有层次、有顺序地安排各工种进入场地各施工段，最大限度地节约成本和时间，有条不紊地完成工程建设。

随近年土建行业的兴旺，土木工程管理专业应用而生，并且成为各大土建公司节约成本和提高效率的重要手段，据美国土木工程师协会不完全统计显示，优秀的土木工程管理至少能为大型土建工程节约18.7%的工程建设成本。

可见，明确系统方法的目的性和层次性，将会带来巨大的经济效益。

综上所述，马克思主义科学方法论在土木工程实际的建设中，体现了其巨大的优越性，并且被土木工程界广泛采用，但更系统的应用仍需要更深入的实践，只有认真学习研究马克思主义科学方法论，并不断在实践中检验理论，才能发挥马克思主义科学方法论的实用价值。