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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 |正序浏览

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原子和太阳系的本质结构，可用数学集合式子表示：

原子 = 核子1  R电子1

太阳系 = 恒星1  R行星1

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。

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。

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：

A = a1 R b1 R c1……

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。

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。

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。

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。

系统工程论认为：

“系统的结构可以有以下式子表示：

S = { E，R}

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。

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，

即    E = E1 U E2 U E3 U E4……

E1 = E11 U E12 U E13 U E14……

另    R= R1 U R2 U R3 U R4……

式中：R1——要素与要素之间、局部与局部之间的关系（横向联系）；

R2——局部与全局（系统整体）之间的关系（纵向联系）；

R3——系统整体与环境之间的关系；

R4——其他各种关系”[注]1

照教课书的说法：

企业 = { E1 U E2 U E3 U E4，R1 U R2 U R3 U R4}

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：

企业 = 领导1 R供销1 R生产1 R财务1

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。

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？

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）。

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。

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。

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。

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。

注1——《系统工程引论》清华大学出版社2009.5版P11页。

注2——同上，P12页。

zan

技术, 建模