经济模型与应用
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1.1 经济系统概述

1.1.1 系统概述

1.系统

1)系统的含义

系统是指由若干相互联系、相互作用的部分组成,在一定环境中具有特定功能的有机整体。组成系统的各个部分被称为要素、单元或子系统。由于系统可以划分为不同层次的要素,所以要素具有相对性。

学者从不同角度对系统进行了分类:按照自然界从低级到高级的层次,可分为无机系统、生物机体系统、社会系统;按照系统的要素及其形成与人类实践的关系,可以分为自然系统和人造系统;按照系统与环境的联系,可分为封闭系统和开放系统。此外,按系统状态与时间的关系,系统可分为静态系统和动态系统;按系统要素的客观实在性,可分为实体系统和概念系统;按系统功能、目标的多寡,可分为单目标单功能系统和多目标多功能系统;按系统的规模、复杂程度,可分为小系统、大系统、超大系统及简单系统和复杂系统等。

2)系统的一般特征

系统的一般特征包括集合性、相关性、层次性、整体性、环境制约性、动态性。人造系统,还有目的性的特征。

(1)集合性。

系统总是由若干元素组成的。单独一个元素不能称为系统。在系统中各元素具有相对独立性,具有可识别的界限或标识。例如,人体由呼吸器官、消化器官、血液循环器官、运动器官、神经器官等部分组成;企业由若干车间、班组、科室组成等。识别系统,必须分析系统的构成元素。

(2)相关性。

在系统内,各元素不是孤立存在的,而是存在这样那样的联系。所谓系统的联系,是指系统内各部分之间发生的物质、能量、信息的传递和交流,结果是某一部分的变化会导致另外一部分的变化,这就是所谓相关性。例如,企业的销售部门工作不力,会导致正常的采购商品积压;经理的高昂斗志会鼓舞其下属努力工作等。

(3)层次性。

世界上的绝大多数系统都有复杂的层次结构。例如,联想集团公司由联想电脑、神州数码、联想控股三家法人企业组成;联想电脑公司又由许多部门组成,每个部门由若干员工组成。不同层次具有不同功能:员工层次完成局部工作;部门可以生产部件或提供诸如采购、会计、人事等某一方面的职能;企业则提供相对完整的商品或配套服务。

(4)整体性和系统的功能。

系统不是若干元素的机械堆砌,而是存在有机联系的整体。系统整体的性质和功能不等于构成系统的各部分性质或功能的加总,人们形象地用“1加1不等于2”表示,这就是著名的贝塔朗菲定律。例如,尽管人体器官都是由细胞、组织构成的,但人体器官的功能却是组成器官的细胞或组织所没有的。

系统的整体性集中表现为系统的功能。系统的功能就是系统对环境的作用,就是系统把环境的输入变成自身输出的转换作用。例如,消化系统的功能就是将食物变成人体活动及生长所需的热量和各种营养。功能是识别系统的直接依据,甲系统之所以区别于乙、丙系统,首先是因为这三者功能不同。例如,我们根据社会功能性质不同把各种组织划分为工厂、学校、医院、商店等,根据功能的水平把医院分成甲级、乙级等。

(5)环境制约性。

系统不是孤立存在的,它要与周围事物发生各种联系。这些与系统发生联系的周围事物的全体,就是系统的环境。系统的功能一方面取决于系统内部的结构和联系,另一方面,系统要受环境的影响和制约,如机器的加工功能受所在厂房的地基,周围的温度、湿度等环境的影响;企业的效益受政治环境、经济环境、文化环境的影响。

(6)动态性。

系统的状态与功能不是一成不变的。系统不仅作为一个功能实体而存在,而且作为一种运动而存在。系统的内部联系是一种运动,系统与环境的相互作用也是一种运动。系统的功能是时间的函数,因为无论系统要素的状态和功能,还是环境的状态都不是一成不变的。例如,企业的人员、资金、设备运行状态都在发生变化,企业环境也在不断变化,因此企业效益必然也会波动。

(7)目的性。

世界上共有两类实体系统:一类是由矿物、植物、动物等自然物天然形成的系统,如天体系统、海洋系统、生态系统等,统称为自然系统;另一类是人们为达到某种目的而人为建立(或改造过)的系统,如生产系统、运输系统、军事预警系统、管理系统等,统称为人造系统。人造系统的目的性表现在功能的人为性方面。人们通过系统要素的选择、联系方式及系统的运动设计反映人们的某种意志,服从于人们的某种目的。例如,运输系统设置多少交通工具,交通枢纽站点如何布局,车辆如何运行等,这些都反映了人们的运输计划,服从于人们的运输目的。

3)系统科学的理论基础

系统科学涉及广泛的科学技术领域,与社会科学、自然科学、数学科学等有着密切的联系。系统科学的理论基础主要有以下几方面。

(1)运筹学。

运筹学是系统组织管理的一般科学理论。运筹学的广泛应用,已经在优化各种系统的运行中起到了良好的作用。运筹学是研究系统在给定条件下,统筹规划、合理安排、以求最佳效果的数学方法。因此,系统科学要想寻求实施的最优方案,必须运用运筹学的理论和方法。

(2)控制论。

控制论是研究系统的调节和控制的一般规律的科学,其主要任务是实现系统的稳定和目标。系统科学要使系统按照最佳的方案实施、运行,必须对系统进行有效的控制,也就需要运用到控制论的理论和方法。

(3)信息论。

信息论是应用概率论与管理统计研究信息处理和信息传递的科学。系统在规划、研究、设计、控制和管理中,都离不开信息的搜集、处理和传递。

(4)有关的数学学科。

在系统的规划、研究、设计、使用、控制和管理中,都要进行定量分析。定量分析的基础是各种有关的数学理论和方法,如微积分、概率论和数理统计等。

2.系统论

1)系统论的含义

系统论是研究系统的一般模式、结构和规律的学问。它研究各种系统的共同特征,用数学方法定量地描述其功能,寻求并确立适用于一切系统的原理、原则和数学模型,是具有逻辑和数学性质的一门新兴的科学。

系统论是美籍奥地利人、理论生物学家L.V.贝塔朗菲(L.Von Bertalanffy)创立的。他于1937年提出的一般系统论原理奠定了这门科学的理论基础,但是他的论文《关于一般系统论》到1945年才公开发表,并且直到贝塔朗菲于1948年在美国再次讲授“一般系统论”时,他的理论才开始得到学术界的重视。

系统论认为,整体性、关联性、等级结构性、动态平衡性、时序性等是所有系统的共同的基本特征。这些特征,既是系统所具有的基本思想观点,也是系统方法的基本原则,表现了系统论不仅是反映客观规律的科学理论,还具有科学方法论的含义,这正是系统论这门科学的特点。贝塔朗菲对此曾做过说明:英语System Approach直译为系统方法,也可译成系统论,因为它既可代表概念、观点、模型,又可表示数学方法。他说:“我们故意用Approach这样一个不太严格的词,正好表明这门学科的性质特点。”

2)系统论的思想

系统论的核心思想是系统的整体观念。贝塔朗菲强调,任何系统都是一个有机的整体,它不是各个部分的机械组合或简单相加,系统的整体功能是各要素在孤立状态下所没有的性质。他用亚里士多德的“整体大于部分之和”的名言来说明系统的整体性,反对那种认为要素性能好,整体性能一定好,以局部说明整体的机械论的观点。他同时认为,系统中的各要素不是孤立地存在着,每个要素在系统中都处于一定的位置上,起着特定的作用。要素之间相互关联,构成了一个不可分割的整体。要素是整体中的要素,如果将要素从整体中割离出来,它将失去要素的作用,正如人手在人体中是劳动的器官,一旦将手从人体中砍下来,它将不再是劳动的器官一样。

系统论的基本思想方法就是把所研究和处理的对象当做一个系统,分析系统的结构和功能,研究系统、要素、环境三者的相互关系和变动的规律性,并从优化系统的角度来看问题。世界上的任何事物都可以看成一个系统,系统是普遍存在的。大至渺茫的宇宙,小至微观的原子,如一粒种子、一群蜜蜂、一台机器、一个工厂、一个学会团体等都是系统,整个世界就是系统的集合。

3)系统论的作用

系统论的任务,不仅在于认识系统的特点和规律,更重要的还在于利用这些特点和规律去控制、管理、改造或创造一个系统,使它的存在与发展合乎人的目的与需要。也就是说,研究系统的目的在于调整系统结构,显示各要素关系,使系统达到优化目标。

系统论的出现,使人类的思维方式发生了深刻的变化。以往研究问题,一般是把事物分解成若干部分,抽象出最简单的因素来,然后再用部分的性质去说明复杂事物。这是笛卡儿奠定理论基础的分析方法。这种方法的着眼点在局部或要素,遵循的是单项因果决定论。虽然这是几百年来在特定范围内行之有效、人们最熟悉的思维方法,但是它不能如实地说明事物的整体性,不能反映事物之间的联系和相互作用,它只适用于认识较为简单的事物,而不胜任于对复杂问题的研究。在现代科学的整体化和综合化发展的趋势下,在人类面临许多规模巨大、关系复杂、参数众多的复杂问题面前,它就显得无能为力了。正当传统分析方法束手无策时,系统分析方法却站在时代前列,高屋建瓴,纵观全局,别开生面地为现代复杂问题提供了有效的思维方式。因此,系统论,连同控制论、信息论等其他横断科学一起所提供的新思路和新方法,为人类的思维开拓了新道路,它们作为现代科学的新潮流,促进着各门科学的发展。

综上所述,系统论反映了现代科学发展的趋势,反映了现代社会化大生产的特点,反映了现代社会生活的复杂性,因此它的理论和方法能够得到广泛地应用;系统论不仅为现代科学的发展提供了理论和方法,而且也为解决现代社会中的政治、经济、军事、科学、文化等方面的各种复杂问题提供了方法论的基础。系统观念正渗透到每个领域。

3.系统方法

1)系统论方法

系统论方法是指用系统的观点研究和改造客观对象的方法,要求人们从整体的观点出发,全面地分析系统中要素与要素、要素与系统、系统与环境、此系统与他系统的关系,从而把握其内部联系与规律性,达到有效地控制与改造系统的目的。从系统论的观点出发,教育技术研究要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、精确地考查对象,以实现最佳地处理和研究问题。

系统论方法还要求人们建造反映系统运动变化规律的数学模型,定量地进行研究,探索实现优化的途径和手段。该方法的基本原则主要有以下几个。

(1)整体性和综合化原则。

整体性原则是系统论的一个最重要的原则。它要求人们在研究问题时,要牢固地树立全局观念,始终把研究对象看做一个有机整体。无论用什么要素(子系统)构成整体,各要素(子系统)之间的关系如何安排,都要有利于系统整体功能的发挥。

系统的功能由系统结构决定,不同的结构可以产生不同的功能。任何系统虽由若干部分(要素)所构成,但在功能上,各部分功能的总和不等于整体的功能;任何系统的整体功能ET,等于各部分功能的总和EL,加上各部分相互联系形成的结构产生的功能ER,即

ET=EL+ER

(2)联系性原则。

联系性原则一方面包括系统与外部环境的联系和制约,另一方面包括系统内部各元素之间的相互联系和制约。从哲学意义上讲,系统、环境和要素是有密切联系的,一种事物总是存在于某种系统之中,从而作为该系统的一个要素。如果把这一事物从其特定的系统中分离出来,它就必然落入另一个系统中,成为具有新型关系的系统中的一个要素。任何一个系统都是较高一级系统的要素(或子系统),同时任何一个系统的要素又是较低一级的系统。对于一个特定系统来说,其他系统则是该系统存在的外部环境。因此,系统、要素和环境三者具有有机统一的关系,它们是彼此相互联系和相互制约的。

(3)动态性原则。

任何系统都不是绝对的、封闭的和静止的,它总是存在于特定环境之中,与外界进行能量、物质、信息的交换;它受环境的影响,具有开放性,并随环境的变化而发生变化。

(4)最优化原则。

这是系统论的出发点和最终目的。人们对系统进行研究和改造的最终目的,是为了使系统发挥最优的功能。一个系统可能有多种组成方案,应选择最优的方案,使系统具有最优的功能。例如,生产系统要求高产、优质、低成本、低消耗、高利润,具有多种目标。为了使生产系统具有最优的功能,必须将这些目标综合起来考虑,设计一个既具有低成本、低消耗,又具有高产量、优质、高利润的功能最优方案。而这需要通过调查研究、模拟试验才能实现。

所谓系统论的科学研究法,就是根据上述理论,把研究对象放在系统的形式中,从整体上、联系上、结构的功能上,精确地考查整体与部分(要素)之间、部分与部分之间、整体与外部环境之间的关系,以求获得最优处理问题的一种方法。

2)系统思维方法的特点

系统思维方法与传统的思维方法相比,具有以下几个特点。

(1)注重事物的整体性。

美国著名的哲学家E.拉兹洛指出:“科学现在不再像从前那样,在一个时刻观察一个事物,看它在另外一个事物作用下的行为;而是观察一定数目的不相同的、相互作用的事物,看它们在多种多样的影响作用下作为一个整体的行为。”系统思维方法不是将系统看成若干简单事物的堆砌,而是看成具有新的性质和功能的整体。

(2)研究事物的内部结构及联系。

系统论认为系统整体的性质和功能取决于系统内部的结构和联系。所谓系统内部的结构,是指构成系统的元素的性质、数量、比例、空间排列及时序组合。所谓系统内部的联系,是指系统间发生的物质、能量、信息的传递和交流。不同的结构和不同的联系导致系统不同的性质和功能。要想认识系统,就要弄清系统内部的结构和联系;要想改造系统,就要调整系统内部的结构和联系。

(3)强调系统的开放性与动态性。

系统思维方法把世界看成相互联系的整体。每个系统都是某个更大系统的一部分,因此系统的性质和功能不能不受到环境的影响和制约。传统的思维则往往把事物看成一个封闭的系统。系统论认为封闭系统因受热力学第二定律的作用,其熵将逐渐增大,活力逐步减少。一个有机系统必须对外开放,与外界交换物质、能量和信息,才能维持其生命。因此,系统处于不断的运动和变化状态之中:一方面,系统内部存在“自组织”的活动;另一方面,由于环境的变化,系统也难以维持其原来的状态。

1.1.2 经济系统

随着科学技术的不断发展和经济活动日趋复杂,人们越来越多地应用系统概念来研究经济现象和经济过程,如研究经济活动中生产、交换、分配的相互影响与制约,研究经济活动的主体国家、企业和个人的地位与作用,研究国际经济、国家经济、区域经济、企业经济等经济活动范围的影响与作用等。

1.经济系统的定义

经济是一个大系统,它一方面是人类从自然界获得生存、生活、发展、享受需要的物质、信息、能量的活动和行为,另一方面也是人类在社会中从事物质、劳务、信息、精神的生产、交换、分配、消费的活动和行为。由此可见,经济既是人类与自然的关系,也是人类与社会的关系。

所谓经济系统,是指以人类的生产活动为中心的,由相互依存、相互作用的各种经济要素所组成的具有特定经济功能的经济整体。经济要素分为有形要素和无形要素。有形要素是指能看得见、摸得着的,能被人们利用的自然的和社会的各种资源,如燃料、原材料、固定资产、人力资源、资金、产品技术、信息、政策等;无形要素是指那些非物质性的、看不见、摸不着的人文资源,如思想观念、理论知识、科学技术、宗教信仰、文化传统、道德伦理等。

广义的经济系统是指物质生产系统和非物质生产系统相互联系、相互作用的若干经济元素组成的有机整体。亚太地区经济系统、国民经济系统、区域经济系统、部分经济系统、企业经济系统等都是广义的经济系统。特别是一个国家的国民经济系统,是这个国家最具有代表性、重要性的有机统一的经济系统,其运行不仅涉及国家内部的各地区、部门、企业,而且涉及世界经济系统,既反映了内部若干经济元素的相互联系和作用,又受到外部因素的影响。

狭义的经济系统是指社会再生产过程中的生产、交换、分配、消费各环节的相互联系和相互作用的若干经济元素组成的有机整体,这四个环节分别承担着各个部分的工作,分别完成特定的功能。

2.经济系统的构成

经济系统由经济结构和经济环境构成,经济结构由一些经济子系统(经济层次)构成,而经济环境主要是指自然环境和社会环境(包括政治、社会、文化的广义社会环境)。因此,经济系统是“自然环境-经济结构-社会环境”的生态、人态经济链。

1)经济结构

经济结构是一个开放系统。经济结构的各个子系统(各个层次)是开放的,各子系统的物质、信息、能量及构成子系统的经济要素是相互流动并可以相互替代的,一个子系统的结构及功能的变化会影响到其他子系统的结构及功能的变化及演进。现代经济结构是一个极其复杂的系统,其层次构成主要为要素结构、产权结构、产业结构、供需结构、组织和制度结构、运行机制结构。

(1)要素结构。人类创造财富投入的资源、土地、劳动、资本、技术、信息、管理、创意等即为经济要素。经济要素是经济结构中的元素,是经济结构中最基本的结构。

(2)产权结构。人们要求对投入的要素及成果进行划分和界定,这种要求逐渐演化为界定明确的公产和私产,因此要素结构体现为由公产和私产构成的产权结构。人们投入经济要素主要是想通过投入产权,并通过产权来分配要素创造的财富。产权结构是经济要素配置和社会财富分配的实现形式。

(3)产业结构。人们以产权投入的方式将经济要素投入各种不同的行业,促成产业链和产业群的出现。不同的产业链、产业群构成产业结构,成为经济结构的重要层次。

(4)供需结构。人们对经济要素的投入和获取,形成了经济要素的供需结构。社会各种生产构成社会总供给;各种消费构成社会总需求。社会经济便是在总供给与总需求的平衡与不平衡的互动扩张中,不断地增长和发展的。供需结构是经济结构的综合性和总体性结构。

(5)组织和制度结构。个人、家庭、企业、国家等经济组织构成经济组织结构,并在经济活动中,逐渐发展出需要共同遵守的制度。组织和制度结构是经济结构的重要子结构。

(6)运行机制结构。经济的整体运行主要是通过产权、价格、金融、财税、市场和政府进行调节和控制的。经济的运行机制结构分为产权运行系统、价格运行系统、财税运行系统、金融运行系统、市场和政府运行系统等。

2)经济环境

经济的自然环境主要指与经济结构相关的地理、资源、气候等自然条件。自然环境对经济结构的变迁和经济发展影响重大,曾出现过经济增长或发展的自然环境决定论,它认为一个国家或区域的经济繁荣或富强,主要取决于其所拥有的自然条件和自然环境。在人类的经济活动及经济行为主要依赖自然条件的自然经济时代、农业经济时代,甚至工业化初期,地理、资源、气候等对经济结构的演进影响极大,甚至曾发挥过决定性作用。例如,在交通运输极其落后的古代,一个内陆型地理国家或区域的经济结构是一个封闭自锁型结构,难以与外界进行要素、商品、服务的交流,因此经济结构演进缓慢。而到了远洋运输发达的海洋经济时代,对外经贸活动带动着海洋型地理国家的经济结构急剧演进和发展。在人类的现代化时代,一个国家或区域经济资源(如中东的石油)的丰富与否,就决定了这个地区的经济结构和经济前景。

3.经济系统的特征

经济作为系统不仅具有一般系统所具有的共同特征,即整体性、相关性和环境制约性等,而且还具有其他自然系统、人工系统所没有的一些特征。

1)人是经济系统的主体

经济系统是以人的经济活动为主体的社会系统,经济系统始终受到人的影响,其存在、发展和演变都与人的介入有关。人类遵循自然规律和经济规律,促进经济系统各元素的有机结合,实现生产要素的最优组合;通过完成经济系统的各种特定功能,实现多功能化、多目标化;通过不断改造经济系统、创新经济系统,使经济系统更加理想化。人们可以有意识地、有目的地决策和控制经济系统的运行方式,使之朝着其所希望的目标发展。

2)经济系统的活动无法重复、再现

在研究经济活动时,人们不可能像研究工程技术问题那样构造一个环境,并在该环境中重复地进行同一个经济活动,以此来发现经济活动的特征和规律。因此,任何经济系统的活动都是无法被重复和再现,并且是无法被模拟的。

3)经济系统具有多要素性

经济系统就其规模来讲,有大小区别,这是由系统元素数目的多少决定的。一般来说,即便是很小的系统,也包含若干经济元素。伴随社会的发展和科学技术的进步,经济系统越来越复杂,构成经济系统的元素的数目也越来越多。由于经济系统是有人参与的特殊的物质系统,所以不能像分析物理系统那样只用物质、能量、信息三大要素来考虑,还有考虑到市场要素和人的精神要素。

4)经济系统具有开放性

经济系统中包含经济环境,经济系统的开放性指经济系统与经济环境之间的相互关系。开放的经济系统既受到国内自然环境、资源条件、人口状况、政治因素等的制约,又受到国际社会和经济环境的影响,这些因素既有可能促进经济的发展,也有可能导致经济系统的运行偏离人们所希望的发展目标。

5)经济系统具有整体性

经济系统的功能是通过整体表现出来的,它不可能是各种经济元素或各局部组成部分功能的简单叠加。例如,一个生产企业可能包括若干车间和科室,这些车间和科室只有通过特定的组织原则,彼此联系才能构成企业这个特定的经济系统。如果没有这些组织原则和联系,它们仍然是一些孤立的元素,其功能仍然不能得以发挥。

6)经济系统具有结构性

经济系统的结构,指经济系统内部各个经济元素之间的相互关系和相互作用的结合形式。它反映了经济系统中各经济元素之间的比例关系、排列顺序和结合方式。合理的经济结构能使经济系统具有生命力,能更加协调地运行,并且关系到经济系统的发展战略问题,以及经济系统特定功能与效益的发挥和提高问题。

7)经济系统具有多层次性

经济系统,特别是复杂系统,其结构都具有特定的层次性。经济系统的不同层次,不可以单纯地理解为规模上的区别。任何较复杂的经济系统,都可看成是由另外层次上的若干子系统相互关联组合形成的。例如,企业中的某一个生产车间是企业系统中的子系统,而其他科室和车间则构成了这个车间的系统环境;该生产车间作为子系统,它的输入和输出发生在与其他科室和车间的关联之中。

经济系统的结构很庞大,层次很多,有世界经济、宏观经济、中观经济、微观经济之分,它们之间互相联系。每个层次就整体而言叫宏观,就局部而言又叫微观。只有进行经济系统的各层次决策,才能使经济发展充满生机。

8)经济系统具有关联性

构成经济系统的元素或子系统之间,存在密切的相互联系,应使它们按特定要求和方式结合起来,共同完成或体现系统的功能。经济系统的构成也像机器系统一样,一堆零部件不是一个机器系统,只有按功能要求,根据图纸把它们装配起来,才能构造出一个完整的、具有特定功能的机器系统。也只有这样,才能在整体性条件下体现出系统的功能。从这层意义上讲,经济系统的关联性是系统整体性的基础和依据。

9)经济系统具有动态性

经济系统也像任何其他系统一样,由于系统的内外作用而不停顿地改变着状态。正是系统的状态变化,决定着经济系统的运动。由于经济系统具有动态特征,所以人们才有可能通过改变经济系统的输入状态和条件来达到改变经济系统状态的效果,实现改变经济系统运动的目的。经济控制正是体现了这层动态含义。一成不变的经济系统是不存在的,也就是说,经济系统的动态性是经济系统的存在形式。

10)经济系统具有多目标性

在所有的系统对象中,除客观存在的自然系统外,凡是人为造成的或通过人为活动改造过的系统,都是具有特定功能和目的的人工系统。经济系统是人工系统,其典型特征是经济系统的构成和运动是目的行为,体现着经济活动的目的性。经济系统是一个多目标系统,每个系统都有按一定方式排列组合的各种目标。总体目标和局部目标分别与系统组织中层次的高低相互适应,低层次系统的局部目标必须从属于高层次系统的总体目标。这个目标是根据人们在社会经济中的各种需要而决定的,因此对经济系统的多目标决策要根据人的需要进行。

1.1.3 经济系统与工程系统的对比

1.工程系统的含义

1)工程

工程是将自然科学原理应用到工农业生产部门中去而形成的各学科的总称。它是科学的某种应用,通过这一应用,使自然界的物质和能源的特性能够通过各种结构、机器、产品、系统和过程,以最短的时间和精而少的人力做出高效、可靠且对人类有用的东西。我国科学界和工程界对工程的一般看法是:工程是直接的生产力,工程活动是人类社会存在和发展的实践活动。总的来说,一项工程活动包含八大要素,分别为用户、目标、资源、行动者、方法与技术、过程、时间和活动。

(1)用户:期望使用工程的是哪些人或哪些组织。

(2)目标:用户期望的产品是什么,有哪些功能,如何工作,性能与能力如何;用户期望它在什么环境下工作,为自己带来什么价值或积极后果,不希望产生哪些消极后果。

(3)资源:实现目标的基本物质条件(原材料、设备、信息、资金等)是什么。

(4)行动者:谁是工程的承包商、供应商,谁是工程的管理和监督单位、后勤保障单位,对这些组织及其所属个人的要求是什么。

(5)方法与技术:使用哪些手段去实现工程任务。

(6)过程:工程的开始和结束点、中间阶段、每个阶段的具体内容是什么。

(7)时间:工程的生命周期有多久、每项工程活动的时间和时序关系是什么。

(8)活动:每个行动者应该做什么、怎么做。

以上八种要素共存于一个工程框架或边界之内,构成了工程的基本内容,它们相互紧密地作用着,并组成一个具有如下内涵的相干整体:行动者采用适当的方法与技术,通过一个完整而有序的活动过程,将资源转换为用户期望的目标。这个相干整体就叫做工程系统。

2)工程系统

工程系统是一类特殊的系统。现代工程活动越来越具有复杂系统的特点。例如,一项工程要实现集成构建的功能,需要人力、物料、设备、技术、信息、资金、土地、管理等要素,按照特定目标及技术要求而形成有机整体,并受到自然、社会等环境因素的共同影响。

具体而言,工程系统可以被分解成如图1-1所示的6个子系统。

图1-1 工程系统的划分

(1)工程对象系统:是用户期望的一种工程产品,既可能是纯物理系统,也可能是纯抽象系统,还可能是两种成分相结合的系统。任何工程实际上都是对工程对象系统存在形态的转换过程。

(2)工程过程系统:即工程所经历的全部阶段或步骤,以及其全部活动的有序集合,又叫做(工程对象)系统开发生命周期或(工程)项目生命周期。

(3)工程技术系统:即工程技术活动及其所使用的全部原理、方法和手段的有机集合。

(4)工程管理系统:即工程管理活动及其所使用的全部原理、方法和手段的有机集合。

(5)工程组织系统:即获取工程对象系统产品所涉及的所有组织、个人及其技能、知识结构、组织准则、道德水准和行为规范的有机集合。

(6)工程支持系统:即为顺利进行工程技术活动和工程管理活动提供保障的全部实体的有机集合。

2.工程系统的基本特征

如果采用P.B.切克兰德关于系统的分类方法,则工程系统至少是由人造物理系统、人造抽象系统和人类活动系统三大类系统(有时还应包括自然系统)组成的复合系统。因此,工程系统不仅具有这三大类系统各自具有的某些基本性质,而且还具有自己的突现性质。

1)复杂性

工程在进行资源整合的过程中,会出现资源整合难度大、资源不完备的情况。为有效进行工程资源整合和解决工程建设中的各种复杂问题,工程需要建立由规划、设计、施工、监理、科研、咨询等多方面力量组成的工程建设主体。这种工程组织模式一方面极大地增强了整合工程资源的能力,同时也形成了对工程价值观的理解和各主体自身利益的多元化。另外,工程所面临的环境既包括社会经济环境,又包括自然环境。开放的工程建设环境给工程建设的组织设计、运行机制及建设主体之间关系的处理都带来了多方面的复杂性。

显然,由于工程对象系统只是工程系统的一个子系统,所以工程系统的复杂性永远大于工程对象系统的复杂性。这就是说,即使工程对象系统是一个简单系统,工程系统本身仍然可能是一个复杂系统。

2)动态性

工程活动是一个动态联系的系统。工程活动是由构成它的诸多环节和要素之间的相互联系和相互作用构成的过程。在工程活动中,一切都在运动、变化、生成和消逝。工程的总过程有四个主要环节,即规划、设计、生产和使用,这些环节相互渗透、互相包含,任何一个环节都不是纯粹的。例如,工程规划中可能已经包含了设计,建造过程会有具体的决策活动、设计活动,使用过程中也会出现部分的建造(如维修、改造等)。

简而言之,工程是一个将概念的工程对象系统不断地转化为实现的工程对象系统的过程。这种转换过程不仅意味着工程对象系统的形态是动态的,而且意味着与转换过程相联系的所有工程要素都是随时间变化的。

3)开放性

任何工程系统都不可能是封闭系统。它不仅要不断地与外界交流物质和能量(原材料、半成品、成品、设备、工具等),而且还要不断地与外界交流信息(法令、标准、指示、数据、资料、文件等)。

4)目的性

任何工程系统都是目标驱动的系统。工程系统的目的性表现为在最短的时间内以最低的成本将概念的工程对象系统转化为实现的工程对象系统的企图。工程系统为达到既定的目的而具备的功能是区别这一系统与其他系统的标志。工程系统是多层次的,由更低层次的子系统构成,整体的目的被分解为各子系统的目的,而各子系统的目的为整体的目的服务。

5)人类活动性

工程系统与纯粹自然系统、纯粹人造物理系统和纯粹人造抽象系统的一个重要差异是:它不仅包含人,而且通常包含一群人,并且这群人之间的活动是相互作用着的。因此,工程系统是带有人类活动性的系统。认识工程系统这一重要性质,就有可能为认识和处理许多工程问题找到正确、有效的出路。

6)控制性

不管其工程对象系统本身是否是带有协调器的系统,一切工程系统都是带有协调器的系统。并且,在工程系统中通常存在一个协调器体系。正是这种协调器或协调器体系的存在,才使工程系统具有自我控制和适应环境的能力。

3.经济系统与工程系统的比较

1)经济系统与工程系统的联系

这两类系统在属性上有许多共同的地方,如

(1)建立数学模型时都可以采用动态外部描述、输入/输出模型和状态空间模型;

(2)绝大多数(如果不是全部)用于工程系统的控制概念,都可以用于经济系统;

(3)进行系统分析时所采用的解析方法和仿真(模拟)方法的基本步骤是相同的;

(4)都能在各自的性能指标和约束条件下取得最优或次最优控制。

2)经济系统与工程系统的差别

除了上述相同之处外,工程系统与经济系统之间存在一系列根本性的差别。在现代控制论应用于经济时,应当时刻想到这些差别。工程系统与经济系统的差别主要有:

(1)时间上的离散延迟系统是客观经济实体的较好写照,因此经济系统多考虑离散时间的控制问题;而工程系统较多和较好地考虑了连续时间的控制问题;

(2)工程系统的控制理论往往把设计尚在计划中的系统作为自己的目标;而经济系统的控制理论则主要着眼于现有系统的描述、改进和预测;

(3)许多工程系统能够通过动力学定理建立理论体系;经济系统则没有一种普遍适用的理论体系,经济理论要以社会结构为转移,受到时间的制约,因此,经济系统建模时更多地依赖与系统辨识和实现算法有关的理论;

(4)经济系统的最优控制受到决策人和分析人的强烈影响,不同的决策人和分析人对同一系统可能有不同的结论;在工程系统中,不同的决策人对同一系统的结论可能表现出程度上的差异,但不会有本质的不同;

(5)经济系统往往是多目标的,目标之间又往往是矛盾的;而工程系统大多数可以通过单目标最优化来达到目的;

(6)经济系统更多地受到人和经济现象不定性因素的制约,因此其本质上是一个随机系统、非线性系统;把经济系统当做线性系统处理,虽然原则上是可行的,但它的近似程度显然比工程系统更大;

(7)能够供经济系统辨识或建模的数据总是比工程系统少得多,短得多,数据的可靠程度也较低,往往有严重的噪声干扰,因此无法对经济系统做大量重复的实验;

(8)经济系统一般是大系统,而只有一部分工程系统是大系统;经济大系统与工程大系统相比,较难准确地进行分解,而且各子系统的强烈耦合往往是进行数学处理的主要困难。