论系统科学方法在土木工程中的应用

论系统科学方法在土木工程中的应用

摘要：目前我们正处于人类文明的一次新的大转型时期。本文主要阐述了系统科学方法的内容及在建筑工程中应用的重要性和广阔的发展前景。

关键字：系统科学方法，土木工程，应用研究

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。

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。

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。

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