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系统建模的技术标准

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    群组: 西安交大数学建模

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    发表于 2012-8-10 17:38 |只看该作者 |倒序浏览
    |招呼Ta 关注Ta
    原子和太阳系的本质结构,可用数学集合式子表示:
    : v$ M& f7 f' u/ X) W  w
    + j2 @- x, f9 U* j: f5 ]- m9 v原子 = 核子1  R电子10 F4 l1 @  i" ~2 y: L0 ~
    + n6 ]- ~' w1 W1 ~- `3 C
    太阳系 = 恒星1  R行星1
    6 a3 G9 m5 C- G& o, H
    + m9 ]7 R5 }( V$ _" s式中,R表示原理或规律。例如,核子和电子是按照强力的原理组合成原子;恒星和行星是按照万有引力的原理组合成太阳系。
    ' a6 G( a' O: I+ Q7 O
    , I+ D; V6 w- j% P4 P' k$ {+ |核子是由中子和质子组合而成。那么,为什么不说原子是由质子、中子和电子组合而成呢?这就是关键:中子和质子只有先组合成核子后,才能和电子再组合成原子。这种演化时序上的先后,正是万物演化的本质结构分析的关键细节。核子是构成原子的一级元素事物,而中子和质子则是构成原子的二级元素事物。原子的本质结构是由一级元素事物,而不是由二级元素事物来决定的。所以,上述二条集合式子中,1就是表示一级元素事物的意思。9 x0 J- u& B1 |

    % O, A, K5 v( y9 U: H把原子和太阳系的明示启迪推广至万事万物,则导出如下式子:( z; `$ x: R% L3 g& f, N+ o

    4 B0 R, e' X0 y& l2 }: X- b: r2 sA = a1 R b1 R c1……+ k' T2 U7 X2 N+ z

    # j) r! K1 k: \4 Y. ]/ {5 [" M) q% ?式中,A表示任一事物;a1、b1、c1……表示二个或二个以上的一级元素事物;R表示一级元素事物之所以会组合成任一事物A的原理或规律。1 g4 H3 M  H9 o4 m% T; ^

    2 I6 Y6 ]0 M6 a, B) K3 B4 {. L对集合式子的哲学顺解读是:任一事物,都是由二个或二个以上的其他事物(一级元素事物),按照某种固定的模式或结构,排列与组合、生成和互动,演化而成。# \5 \; z. k/ S. P4 ~8 Z5 u. G
    % ~! O2 [" D" \4 E1 A2 C! o$ B
    也可以对集合式子倒解读:什么样的排列与组合,就会演化出什么样的事物。' h) x8 I7 A( I- W  D; K

    ! ~2 Y$ h% e9 x6 I- t/ y3 Y$ }系统工程学,因为没有这种本质结构理论的指导,而身陷无解的复杂性理论的怪圈。
    5 g9 P3 e0 E. m1 t
    ) u, l3 o. c( X3 }: N4 V9 y4 R9 e7 o系统工程论认为:! I1 V7 t  `$ `1 C3 @8 s

    " K. N  ?4 n1 F! P! n6 R0 F“系统的结构可以有以下式子表示:
    $ S9 T# G( o) P; K/ P& d+ N- ]; ~+ B3 z, u
    S = { E,R}
    . {( ~5 c3 x! N0 t3 O1 ^  Q4 ?# S" o4 r7 g' G/ `/ O1 Q
    式中,S表示系统,E表示要素的集合,R表示建立在集合E上的各种关系的集合。. I) A% l2 J4 H% {/ P+ Z

    ( g% V9 l* v- n2 ^8 R要素集合E可以分为若干子集Ei ,例如一个企业,其要素集合E可分为人员子集E1、设备子集E2、原材料子集E3、产品子集E4等;而人员子集E1,又可分为工人子集E11、技术人员子集E12、管理人员子集E13等,$ j+ d! {" u8 n  e7 u
    ) U/ i( X9 g5 K2 G' m3 U9 d1 M/ y
    即     E = E1 U E2 U E3 U E4……' S) f% x6 p) e8 Z8 Y$ E% v
    . a9 w$ v* q& N
    E1 = E11 U E12 U E13 U E14……) h  E- a8 y4 s2 |3 ^+ y8 P" J( Q0 b
    / x  M, \8 b  f# }5 ^
    另     R= R1 U R2 U R3 U R4……5 P2 w4 M/ v+ e$ s9 s
    # I( T) }; s0 ~' a3 J# W
    式中:R1——要素与要素之间、局部与局部之间的关系(横向联系);8 Y5 v; ~" q, V$ L" _; z' w8 D
    5 W0 \7 m1 k( m, P- V' D6 U
    R2——局部与全局(系统整体)之间的关系(纵向联系);
    * r2 \$ t; l) u9 E: P# y3 _2 w# ^  o: ]2 y2 c
    R3——系统整体与环境之间的关系;
    ( s5 `* d5 x4 O9 H) _; L& o1 B/ d- t/ r% y
    R4——其他各种关系”[注]1
    $ D/ W) t" T+ W5 B  s; O! U: j4 P$ G5 i3 Y& I9 K
    照教课书的说法:3 `( \: c6 b, e( I* O
    5 n! O/ p4 u% c, G/ F% b% q' v6 k
    企业 = { E1 U E2 U E3 U E4,R1 U R2 U R3 U R4}
    8 X- y5 l  x( X- O& O/ r4 A0 n4 U$ z1 _3 m# o3 @# e& ]* a2 B8 [
    事实上,根据本质结构规律的理论,分析企业应得出如下式子:
    : i( V  f% n+ P- P
    + N8 ?0 _- D( x( N6 p) g: k: ]9 }企业 = 领导1 R供销1 R生产1 R财务1! v" M; O1 U$ ]8 t: @

    2 y# Z0 S: T+ @, [- D6 w/ s式中,R表示按照统一部署,协调互动,使4个部门(一级元素之间)组合成一个系统整体,去完成某种功能任务。$ ^! E+ ?% `$ Q  ~# Y. i' z6 @
    ' {9 O9 o$ _# h- v
    为什么简单的企业系统,会被盲人摸象成无解的复杂性集合式子?问题在于:系统工程论没有“本质“的概念,不知道构成企业系统的一级元素事物;却人为随意地把企业还原成人员子集、设备子集、原材料子集、产品子集。这好比说:原子的要素集合,可分为上夸克子集、下夸克子集、中夸克子集、电子子集——这不是很好笑吗?
    3 {) J6 o9 o* Q' x; ?; E& x2 J6 A5 t
    4 N- x0 b7 I# K$ a5 U$ t4 y% |因此,系统结构分析的第一个技术标准就是:给出系统的二个或二个以上的一级元素事物,及其排列与组合的事理(原理、规律)。
    " C( Y- |" F, B7 _  i3 L5 p3 |6 W3 e9 x8 Q: X
    系统的一级元素事物及其排列与组合的模式或结构,实质上是一种架构。在这样的架构中,预设或封装了一条或几条主要的多米诺骨牌链。骨牌链的第一块由创建者启动,最后一块则是创建者的目的。例如,在企业系统中:资金投入→产品样本→采购材料→生产加工→销售产品→回收货款→资本增值。又如,在自行车系统中:脚蹬转动→链盘转动→链条转动→棘轮转动→后轮转动→前轮转动→人车前行。企业和自行车中的这些骨牌链的往复轮回的正常运行,体现了系统存在的功能或价值。这也正是系统结构分析的第二个技术标准。7 {1 t. c# S3 z( ~3 p( m4 Y
    / G4 X, P! W: w
    关于系统的功能,现有系统工程理论认为“系统的功能包括:接受外界的输入;在系统内部进行处理和转换(加工、组装);向外界输出”[注2] 。这又是一种似是而非、是非又似的盲人摸象论;很难驳倒,不值一驳,尽量避开,点到为止。倒是有关大型石化企业的生产流程,被摸成什么“过程系统论”,还是较符合上述第二个技术标准。- ^. t- y$ D2 Q6 k; X
    6 k  r; w" w. A
    预设封装于系统中的骨牌链,其往复轮回的正常运行,是由系统中分处于一级、二级、三级、四级……等等各级别的某些元素事物之间的同步一致的协调动作来完成的。由于内外因素的影响,这些协调动作的差错有一个量变累积至质变的过程,终使系统骨牌链的某一块中断正常运行。因此,找出这些可能的量变质变临界点,便于计算机监测预警,就成了系统分析的第三个技术标准。
    % G" S4 W6 e9 @* u  W4 }7 U" x/ Q" S- L' U4 q. x9 X
    建模与仿真的理论和方法,种类早已泛滥成灾。但是,真正科学的理论只有一种:本质结构理论;真正科学的模型只有一种:一级元素集合;真正科学的仿真只有一种:本质模型仿真。
    3 G$ t( M" u1 f2 w- x8 Y! e4 Z& ~! }1 R
    # Q0 j: B& N( H  _  o( m7 j+ a * p: p* }. x% P+ x1 U9 a  L

    ! |# T- q" [: J9 N % F; _' y9 h6 Y) U) d- \+ g

    / P  x: h7 D# y( e2 X# v) E1 O! ^注1——《系统工程引论》清华大学出版社2009.5版P11页。2 j- [. g0 X/ j) V

    7 P  r- W' G; x" U6 ~2 r% I% i注2——同上,P12页。$ F: r% P( I. K8 I

    ) m7 X& n7 F1 C; u
    ! c# `, m8 K; K& b; ]
    7 S" _) k) s/ G# o# } 9 g: M. T$ g. V1 u+ I
    zan
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