運用系統工程思想指導土木工程的設計與施工

陶軼元

（江西建設職業技術學院， 江西 南昌 330200）

1 系統與系統工程

系統是由相互作用和相互依賴的若干要素（部分、環節）組成的具有特定功能的有機整體。系統工程是在系統思想指導下，把多個學科中的某些思想、理論、方法、策略和手段等根據總體需要進行有機結合，從而科學有效地組織和管理各項活動，最充分地發揮各項資源，實現系統綜合最優化的一門工程技術。

2 系統工程與土木工程的設計和施工

系統工程的核心思想就是把研究的對象看成了一個系統，通過采取合適的方法與途徑以優化這個系統運行的過程，并取得最優化的結果。土木工程項目的規模龐大、持續時間長、過程復雜，需要耗費大量的資源，為了實現項目的圓滿落成并交付使用，就需要科學有效地組織和管理項目實施過程中的各項活動，而項目的實施與完成主要體現在設計和施工方面，因此土木工程的設計和施工就是一項復雜的系統工程。

“丁渭造宮” 是一個典型的運用系統工程思想來綜合解決問題的案例。丁渭將皇宮的修復全過程看成了一個“系統工程”，將取土燒磚、運輸建筑材料、垃圾回填看成了一串連貫的環節，并與皇宮的修筑工程聯系了起來，有效地協調好了看上去是無法解決的矛盾，不但提前完成了工程，而且節省了大量金錢，又快又好地完成了皇宮的修復工作，實現了整個系統的最優。

今天的土木工程建設相比于以前已經發生了翻天覆地的變化，尤其是近年來新材料、新結構不斷出現,工程項目日趨龐大和復雜，設計工具、施工技術和組織方法也隨之不斷發展，因此我們更加需要樹立從系統總體出發去處理問題的觀念，需要借助系統工程思想去提高設計和施工水平，滿足當今時代的要求。

3 運用系統工程思想指導土木工程的設計和施工

3.1 系統工程中目的性思想的運用

任何實踐活動必定有它的目的。只有目的正確、清晰且符合實際情況，才能建立和運轉具有預期效果的系統。因此系統工程特別強調目的性，系統的日常運轉必須自始至終都圍繞這個目的來進行。

土木工程設計和施工的基本目標就是根據合同的要求，通過合理的配置資源，實行有組織、有計劃、有秩序的活動，以便及時有效地向業主提供所需的工程產品，在安全、適用、耐久、經濟、美觀這些方面實現最佳結合。因此在設計和施工中應該注意任何活動必須時刻圍繞這個目標來進行，與此目標無關或者偏離目標的活動都應該被禁止。

3.2 系統工程中整體性思想的運用

整體性思想就是把系統中所研究的對象和過程都看成一個整體。這就要求我們從整體上全面地思考和分析問題，一切從全局出發，不能將系統中的各部分割裂開來進行研究。

從設計方面來說，首先要把設計的各個階段當做一個整體，例如施工圖設計不能脫離初步設計而單獨進行。其次，每一個工程設計都是由許多專業共同參與的，這就需要各專業的設計人員經常進行相互協調和配合。若每個專業的設計師都只是考慮本專業的問題，而相互之間缺乏溝通與交流的話，那么最后的設計作品則無從談起。

從施工方面來說，施工前應根據實際情況編制完成施工組織設計，它是從整體上指導工程施工的全面性技術經濟文件，即利用整體的思想對擬建工程的各階段、各環節及所需的各種資源進行科學合理的統籌安排，使得整個施工活動能夠連續、均衡、協調地進行，最終滿足建設項目對工期、質量及投資等方面的各項要求。

另外，一個工程的設計階段和施工階段也需要從整體上密切配合。設計人員與施工人員應加強交流，設計師的設計方案應考慮施工的可行性和可操作性，可提前做好技術交底，使施工人員明白圖紙的設計意圖和思路；施工人員也應及時將實踐中遇到的問題和疑惑告知設計人員，讓設計圖紙更方便地指導現場施工。

3.3 系統工程中層次性思想的運用

層次性是指由于系統中各對象的差異性，從而它們在系統中的地位、作用、結構和功能方面處在不同的級別上。這就要求我們在設計和施工前應對一個工程項目進行科學的分析和分解。以新建一所學校為例，從大到小可分成：整個項目（這所學校）、學校的每一棟建筑物（教學樓、宿舍樓、食堂等等）、某棟建筑物的各專業工程（建筑、結構、給排水、電氣、暖通等）、某專業工程的各個部分（例如結構專業的地基基礎、上部主體結構、附屬結構等）、各部分的組成環節（例如上部主體結構的柱、梁、板、樓梯等）。進行詳細的分析和分解之后，設計和施工時則根據不同的對象，結合各自工作的特點和內容，采取不同的方法組織完成相應的工作。

3.4 系統工程中關聯性、有序性思想的運用

用系統工程去分析和處理問題時，一方面要考慮內部各對象之間的相互聯系和相互作用，另一方面要考慮合理的步驟和程序。

工程設計一般包括初步可行性研究、可行性研究、初步設計、施工圖設計和竣工圖設計這幾個主要階段，它們都是相互聯系的，而且存在一定的先后次序。例如做好初步設計之后才能更好的開展施工圖設計，并且初步設計應該考慮到施工圖設計階段的可行性，而施工圖設計應該考慮到初步設計階段確定的設計原則。

施工中的地基基礎分部工程可劃分為挖土、做墊層、砌基礎、回填土等分項工程，它們也都是相互關聯的，但實際操作時存在著先后順序，這就要求我們在施工中必須嚴格遵守施工程序，不能隨心所欲，否則會造成工期、財產損失甚至發生安全質量事故。另外，在制定施工進度計劃時應優先采用能夠體現關聯性、有序性思想的流水施工和網絡計劃技術。

3.5 系統工程中綜合交叉性思想的運用

系統工程強調綜合運用各個學科和各個技術領域內所獲得的先進方法，通過各種方法的相互配合，實現整體最優的目標。這就要求我們要豐富知識、開拓視野、學會創新，不局限于本領域的專業知識。當前的工程結構日趨復雜，結構設計師必須借助于電子計算機和各種輔助軟件進行工作，很多復雜問題僅靠以前的課本知識已不再能夠直接解決，例如需要自學編程進行軟件二次開發，利用幾何學、拓撲學的知識去思考復雜結構的解決方法等。在大型項目的建設過程中， GPS實時定位、三維動畫多媒體仿真技術、無人機探測等許多先進的科學技術手段都被引入于現場的施工操作。

3.6 系統工程中環境適應性思想的運用

系統是在一定的外界環境中存在和發展的，而外界環境是在不斷變化的，系統要有效的運轉必須適應它所處的環境。工程項目與外界環境聯系緊密，例如設計階段中各專業的設計需要與其他專業進行配合，同時也經常遇到業主需求變化、設備招標滯后、現場施工情況不確定這些因素的影響。施工階段更是容易受到自然條件、人居環境、圖紙變更、材料和設備供應等因素的影響。因此我們必須要有適應條件變化的思想準備，并提前做好各種突發情況的應急預案，這樣才能從容不迫，保證項目如期保質保量的完成。

4 結語

通過探討系統工程思想在土木工程中的具體運用，希望有助于廣大工程人員了解系統工程思想的內涵，能夠借助系統工程思想更好地指導工程實踐。