工业系统工程第七章

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1、第七章第七章 协同学概述协同学概述7.1 横断学科协同学横断学科协同学7.2 协同学基本原理协同学基本原理7.3 阴阳五行说与社会经济协同发展阴阳五行说与社会经济协同发展7.1 横断学科协同学横断学科协同学协同学与耗散结构理论的区别协同学与耗散结构理论的区别不同点不同点协同与协同学协同与协同学协同学协同学协同的本质协同的本质协同学的研究对象协同学的研究对象协同学的精髓协同学的精髓 由众多子系统组成的大系统总有一个相由众多子系统组成的大系统总有一个相对稳定的宏观结构，这个宏观结构是由各个对稳定的宏观结构，这个宏观结构是由各个子系统相互竞争，协同作用而形成的模式，子系统相互竞争，协同作用而形成的模

2、式，正是由于各个子系统之间的协同作用与竞争正是由于各个子系统之间的协同作用与竞争决定着系统从无序到有序的演化进程。决定着系统从无序到有序的演化进程。协同学中的几个重要概念协同学中的几个重要概念序参量序参量 协同学用协同学用“序参量序参量”的变化来刻画系统从无序的变化来刻画系统从无序到有序的变化到有序的变化，是描述系统宏观有序度或宏观模式是描述系统宏观有序度或宏观模式的参量。的参量。对一个系统而言，可能存在许多参量，但分析对一个系统而言，可能存在许多参量，但分析问题时，不必考虑它的微观子系统的所有参量，以问题时，不必考虑它的微观子系统的所有参量，以及所有子系统的存在、作用及具体的运动方式，而及所

3、有子系统的存在、作用及具体的运动方式，而只要选择一个或几个能够有效地描述系统宏观秩序只要选择一个或几个能够有效地描述系统宏观秩序的参量，就能够知道它的整体运动方式，能够描述的参量，就能够知道它的整体运动方式，能够描述它的宏观有序状态及其变化模式。它的宏观有序状态及其变化模式。快变量与慢变量快变量与慢变量 根据系统状态变量在临界点处的情况，可根据系统状态变量在临界点处的情况，可分为两大类：一类在临界点处阻尼大、衰减快，分为两大类：一类在临界点处阻尼大、衰减快，对相变的整体进程没有明显影响，即快变量，对相变的整体进程没有明显影响，即快变量，这类变量占绝大多数；另一类是一个或几个不这类变量占绝大多数

4、；另一类是一个或几个不仅不衰减而且始终左右着系统演化的整个进程仅不衰减而且始终左右着系统演化的整个进程的变量，即慢变量。慢变量主宰着系统演化的的变量，即慢变量。慢变量主宰着系统演化的进程，决定着结果出现的结构与功能，即慢变进程，决定着结果出现的结构与功能，即慢变量决定快变量。因此，慢变量为序参量。量决定快变量。因此，慢变量为序参量。激光系统的电场强度激光系统的电场强度 生态系统中种群的个体数生态系统中种群的个体数 社会系统中的语言、文化、公共道社会系统中的语言、文化、公共道德、公众舆论等等德、公众舆论等等 企业经营中的经营战略企业经营中的经营战略 化学反应中的浓度化学反应中的浓度 慢变量在系统

5、从稳定态向非稳定态过渡的过程中起慢变量在系统从稳定态向非稳定态过渡的过程中起主宰作用，但是快变量也不是无所作为的，两者是相互主宰作用，但是快变量也不是无所作为的，两者是相互联系又相互制约的，各自都不能独立存在。所以，当系联系又相互制约的，各自都不能独立存在。所以，当系统达到不稳定状态时，在快变量的作用下，将使系统达统达到不稳定状态时，在快变量的作用下，将使系统达到一个新的稳定平衡位置。这是一个有序化的进程。到一个新的稳定平衡位置。这是一个有序化的进程。伴随着系统有序化的进程（新的有序结构的产生、伴随着系统有序化的进程（新的有序结构的产生、发展），慢变量和快变量相互联系，相互制约，表现出发展），

6、慢变量和快变量相互联系，相互制约，表现出一种协同运动。这是系统子组织过程中子系统协调运动一种协同运动。这是系统子组织过程中子系统协调运动的一个重要表现。的一个重要表现。系统在自组织过程中的协同运动，不仅表现系统在自组织过程中的协同运动，不仅表现为慢变量决定快变量的协同方面，而且表现在若干为慢变量决定快变量的协同方面，而且表现在若干个慢变量间的合作与竞争之中。几个序参量同时处个慢变量间的合作与竞争之中。几个序参量同时处在一个矛盾竞争的系统中，每一个序参量决定着一在一个矛盾竞争的系统中，每一个序参量决定着一种宏观结构以及它所对应的微观组态，也就是说在种宏观结构以及它所对应的微观组态，也就是说在这种

7、情况下，系统在不稳定点孕育着几种宏观结构这种情况下，系统在不稳定点孕育着几种宏观结构的的“胚芽状态胚芽状态”。最终能出现哪一种结构，由序参。最终能出现哪一种结构，由序参量的合作与竞争的结果决定。量的合作与竞争的结果决定。当几个序参量之中任何一个序参量都不能单独主当几个序参量之中任何一个序参量都不能单独主宰宏观结构形成过程时，便通过它们之间的合作，确宰宏观结构形成过程时，便通过它们之间的合作，确定某种反映序参量共同作用的宏观结构。当某一个序定某种反映序参量共同作用的宏观结构。当某一个序参量在各序参量的竞争中获胜时，就会形成由该序参参量在各序参量的竞争中获胜时，就会形成由该序参量主宰的宏观结构。即

8、序参量的合作会形成一种宏观量主宰的宏观结构。即序参量的合作会形成一种宏观结构，而序参量的竞争终将导致只有一个模式的存在。结构，而序参量的竞争终将导致只有一个模式的存在。序参量之间的协同合作与竞争决定着系统从无序到有序参量之间的协同合作与竞争决定着系统从无序到有序的演化进程，这是协同学的精髓所在。序的演化进程，这是协同学的精髓所在。协同学指出系统演化的动力是系统内部协同学指出系统演化的动力是系统内部各子系统之间的竞争和协同，而不是外部各子系统之间的竞争和协同，而不是外部指令。它指出系统内部通过竞争而协同，指令。它指出系统内部通过竞争而协同，从而使竞争中的一种或几种趋势优势化从而使竞争中的一种或几

9、种趋势优势化（形成序参量的过程）并因此支配整个系（形成序参量的过程）并因此支配整个系统从无序走向有序。统从无序走向有序。系统演化的动力系统演化的动力-竞争和协同竞争和协同 竞争是协同的基本前提和条件，系统内部的诸要素或系统之竞争是协同的基本前提和条件，系统内部的诸要素或系统之间的竞争是永存的。它一方面造就了系统远离平衡态的自组织演间的竞争是永存的。它一方面造就了系统远离平衡态的自组织演化条件，另一方面推动了系统向有序结构的演化。化条件，另一方面推动了系统向有序结构的演化。协同是系统中的诸多子系统的相互协调、合作的或同步的联协同是系统中的诸多子系统的相互协调、合作的或同步的联合作用，集体行为。是

10、系统整体性相关性的内在表现。合作用，集体行为。是系统整体性相关性的内在表现。竞争使系统趋于非平衡，它是自组织的首要条件，协同则在竞争使系统趋于非平衡，它是自组织的首要条件，协同则在非平衡条件下使子系统中的某些运动趋势联合起来并加以放大，非平衡条件下使子系统中的某些运动趋势联合起来并加以放大，从而使之占据优势地位，支配系统整体的演化。系统通过竞争和从而使之占据优势地位，支配系统整体的演化。系统通过竞争和协同从而产生序参量，序参量一方面通知各子系统如何运动，一协同从而产生序参量，序参量一方面通知各子系统如何运动，一方面又告诉观察者系统的宏观有序态的情况，从而反过来支配整方面又告诉观察者系统的宏观有

11、序态的情况，从而反过来支配整个子系统。这便是系统运动的整个过程。个子系统。这便是系统运动的整个过程。例：舞池中的次序。例：舞池中的次序。相与相变相与相变组织与自组织组织与自组织 组织系统组织系统系统中子系统相互作用关系统中子系统相互作用关系是在外界力量的控制下被动形成的，而它们系是在外界力量的控制下被动形成的，而它们向着有序化方向的集体行为也是由外界力量控向着有序化方向的集体行为也是由外界力量控制的。制的。自组织系统自组织系统自组织是指无需外界特定自组织是指无需外界特定的指令而能自行组织、自行衍生、自行演化，的指令而能自行组织、自行衍生、自行演化，能够自主地从无序走向有序以形成有序结构的能够自

12、主地从无序走向有序以形成有序结构的系统。系统。组织与自组织的区别组织与自组织的区别 组织的指令是由外部输入的，是通过外界力组织的指令是由外部输入的，是通过外界力量达到有序，组织自己是不能自由活动的。量达到有序，组织自己是不能自由活动的。自组织是自己自动组织起来的，指令由内部自组织是自己自动组织起来的，指令由内部发出，它是围绕着共同的目标自由结合的有生命发出，它是围绕着共同的目标自由结合的有生命的有机体。的有机体。与组织系统相比，与组织系统相比，自组织系统具有较强的自组织系统具有较强的自适应、自调节、自复制、自适应、自调节、自复制、与与自催化属性，自催化属性，具具有很强的生命力。有很强的生命力。

13、各类管理系统总是力求将现存的组织架构各类管理系统总是力求将现存的组织架构演化为自组织形式，通过组织成员间的竞争和演化为自组织形式，通过组织成员间的竞争和协同形成他们自己所默认的序参量，从而指导协同形成他们自己所默认的序参量，从而指导他们自主地执行这一规则，调动员工的自适应、他们自主地执行这一规则，调动员工的自适应、自调节的积极性，使潜力得到最大的发挥。自调节的积极性，使潜力得到最大的发挥。硬控制与软控制硬控制与软控制 把硬控制与软控制有机地结合起来，在组把硬控制与软控制有机地结合起来，在组织与自组织、硬控制与软控制之间寻找最佳联织与自组织、硬控制与软控制之间寻找最佳联合点，使之达到动态的、有序

14、的平衡，对于各合点，使之达到动态的、有序的平衡，对于各类系统具有非常积极的意义。类系统具有非常积极的意义。7.2 协同论基本原理协同论基本原理一一 协同放大原理：协同放大原理：非平衡的开放系统之所以具有发展非平衡的开放系统之所以具有发展的生机与魅力，是因为存在着协同规律的生机与魅力，是因为存在着协同规律和竞争规律，子系统间的协同合作与竞和竞争规律，子系统间的协同合作与竞争，导致系统整体功能放大，使整体大争，导致系统整体功能放大，使整体大于局部之和。于局部之和。协同和竞争相互区别，相互对立协同和竞争相互区别，相互对立 第一，从内容上看，协同是子系统间的合作、配合协调第一，从内容上看，协同是子系统

15、间的合作、配合协调与和谐，竞争是子系统间的对立矛盾、妨碍和抑制。与和谐，竞争是子系统间的对立矛盾、妨碍和抑制。第二，从性质上看，协同表示事物间的相容性、共存性，第二，从性质上看，协同表示事物间的相容性、共存性，竞争表示事物间的相容性、排他性。竞争表示事物间的相容性、排他性。第三，从地位和作用上看，协同是客观事物间相互联系第三，从地位和作用上看，协同是客观事物间相互联系的基础和前提，而竞争是客观事物在在普遍联系中得以运动、的基础和前提，而竞争是客观事物在在普遍联系中得以运动、变化、发展的重要条件和动力。变化、发展的重要条件和动力。第四，从内在规定性上看，二者各有其内在规定性和质第四，从内在规定性

16、上看，二者各有其内在规定性和质的差异，不容混淆。的差异，不容混淆。协同和竞争相互联系，相互依赖协同和竞争相互联系，相互依赖 第一，竞争与协同相互联系、相互依赖。协同是竞争前第一，竞争与协同相互联系、相互依赖。协同是竞争前提下的协同，竞争是协同基础上的竞争。提下的协同，竞争是协同基础上的竞争。一方面，竞争与协同相互联系并依赖于竞争，协同离一方面，竞争与协同相互联系并依赖于竞争，协同离不开竞争，离开竞争的协同不是真正的协同，那将是不开竞争，离开竞争的协同不是真正的协同，那将是“一一潭死水潭死水”。另一方面，竞争与协同相互联系并依赖于协同，竞争另一方面，竞争与协同相互联系并依赖于协同，竞争离不开协同

17、，离开协同的竞争不是真正的竞争，那将是离不开协同，离开协同的竞争不是真正的竞争，那将是“一盘散沙一盘散沙”。协同和竞争相互联系，相互转化协同和竞争相互联系，相互转化 第二，竞争与协同引导相互引导、相互转化。协同是竞第二，竞争与协同引导相互引导、相互转化。协同是竞争前提下的协同，竞争是协同基础上的竞争。争前提下的协同，竞争是协同基础上的竞争。一方面，竞争导致协同。序参量是最后的获胜者，决定一方面，竞争导致协同。序参量是最后的获胜者，决定着新的序结构的形成，其他序参量为了整体的协同放弃了自着新的序结构的形成，其他序参量为了整体的协同放弃了自己的个性，服从于序参量。己的个性，服从于序参量。另一方面，

18、协同并没有消除竞争，而是引导竞争，是导另一方面，协同并没有消除竞争，而是引导竞争，是导致新竞争的前提。致新竞争的前提。二二 催化作用原理催化作用原理 开放系统要素间存在非线性的相互作开放系统要素间存在非线性的相互作用，会有催化作用，促使自己和对立面都用，会有催化作用，促使自己和对立面都放大。放大。自催化：反应物自己催化自己。自催化：反应物自己催化自己。互催化：反应物互相催化，相互作用。互催化：反应物互相催化，相互作用。三三 支配性原理支配性原理 又称为役使原理。自组织过程中，慢又称为役使原理。自组织过程中，慢变量左右着系统演化的整个进程，决定着变量左右着系统演化的整个进程，决定着演化结果出现的

19、结构与功能。慢变量决定演化结果出现的结构与功能。慢变量决定快变量。快变量。新疆：新疆：为什么一流设为什么一流设备生产出二三备生产出二三流产品流产品？7.3 阴阳五行学说与社会经济循环阴阳五行学说与社会经济循环阴阳学说与经济运动阴阳学说与经济运动 阴阳学说认为：任何事物都具有既对立又统一的阴阳学说认为：任何事物都具有既对立又统一的阴阳两个方面，这是万物生化不息的根源，是宇宙间阴阳两个方面，这是万物生化不息的根源，是宇宙间事物变化的根本规律。阴阳有两种意思，一是说一切事物变化的根本规律。阴阳有两种意思，一是说一切事物都有阴阳两个方面；二是一切事物的属性也分为事物都有阴阳两个方面；二是一切事物的属性

20、也分为阴阳两个方面。阴阳并不固定地代表某一事物，不是阴阳两个方面。阴阳并不固定地代表某一事物，不是绝对的，而是相对的，随着事物对立面的转化而转变。绝对的，而是相对的，随着事物对立面的转化而转变。而阴阳两者是相互滋生、相互依存的，必须把阴阳当而阴阳两者是相互滋生、相互依存的，必须把阴阳当作一个整体而对待，并保持阴阳之间的协调，不能使作一个整体而对待，并保持阴阳之间的协调，不能使其一方偏盛或偏衰。其一方偏盛或偏衰。五行学说与经济循环五行学说与经济循环 五行是以木、火、水、金、土为名的抽象概五行是以木、火、水、金、土为名的抽象概念。古人以这种抽象概念提示事物之间的相互联念。古人以这种抽象概念提示事物

21、之间的相互联系和运动变化规律。五行生克论认为任何一行中系和运动变化规律。五行生克论认为任何一行中具有生我、我生，克我、我克两个方面；而相生具有生我、我生，克我、我克两个方面；而相生之中，同时寓有相克；相克之中，寓有相生，这之中，同时寓有相克；相克之中，寓有相生，这是自然界运动变化的一般规律。是自然界运动变化的一般规律。木木火火土土金金水水相生相生相克相克生是生出、引起的意思；克即制约的意思。生是生出、引起的意思；克即制约的意思。五行反生与反克五行反生与反克 五行反生五行反生指在五行相生序列中，当前项很强时，指在五行相生序列中，当前项很强时，有可能出现前项生不出后项的反常现象。有可能出现前项生不

22、出后项的反常现象。土不生金土不生金-土多则金埋；土多则金埋；金不生水金不生水-金多则水浑；金多则水浑；水不生木水不生木-洪水冲毁林木；洪水冲毁林木；木不生火木不生火-柴粗生不着火；柴粗生不着火；火不生土火不生土-火大则土焦。火大则土焦。五行反生与反克五行反生与反克 五行反克五行反克指在五行相克序列中，当前项较弱指在五行相克序列中，当前项较弱而后项却很强时，前项反而要受到后项克制的现而后项却很强时，前项反而要受到后项克制的现象，又称反侮。象，又称反侮。水反克土水反克土-海水难成池；海水难成池；土反克木土反克木-土硬则木萎；土硬则木萎；木反克金木反克金-小刀难砍巨木；小刀难砍巨木；金反克火金反克火

23、-真金不怕火炼；真金不怕火炼；火反克水火反克水-杯水难灭车薪。杯水难灭车薪。木木火火土土金金水水相生相生相克相克 生产生产分配分配交换交换消费消费积累积累相生相生相克相克社会经济运动的五行循环社会经济运动的五行循环社会经济运动的五行循环社会经济运动的五行循环 经济运动中，生产引起分配分配引起经济运动中，生产引起分配分配引起交换，交换引起消费，消费引起了积累交换，交换引起消费，消费引起了积累。生产对交换起着制约作用生产对交换起着制约作用，交换又制约交换又制约着积累，积累对分配起着制约作用，分配又着积累，积累对分配起着制约作用，分配又制约着消费，消费作为动力直接制约着生产。制约着消费，消费作为动力直接制约着生产。生产生产销售销售服务服务反馈反馈创新创新相生相生相克相克企业生产经营的五行循环企业生产经营的五行循环