运用系统工程思想指导土木工程的设计与施工

时间：2024-07-28

陶轶元

（江西建设职业技术学院，江西南昌 330200）

1 系统与系统工程

系统是由相互作用和相互依赖的若干要素（部分、环节）组成的具有特定功能的有机整体。系统工程是在系统思想指导下，把多个学科中的某些思想、理论、方法、策略和手段等根据总体需要进行有机结合，从而科学有效地组织和管理各项活动，最充分地发挥各项资源，实现系统综合最优化的一门工程技术。

2 系统工程与土木工程的设计和施工

系统工程的核心思想就是把研究的对象看成了一个系统，通过采取合适的方法与途径以优化这个系统运行的过程，并取得最优化的结果。土木工程项目的规模庞大、持续时间长、过程复杂，需要耗费大量的资源，为了实现项目的圆满落成并交付使用，就需要科学有效地组织和管理项目实施过程中的各项活动，而项目的实施与完成主要体现在设计和施工方面，因此土木工程的设计和施工就是一项复杂的系统工程。

“丁渭造宫” 是一个典型的运用系统工程思想来综合解决问题的案例。丁渭将皇宫的修复全过程看成了一个“系统工程”，将取土烧砖、运输建筑材料、垃圾回填看成了一串连贯的环节，并与皇宫的修筑工程联系了起来，有效地协调好了看上去是无法解决的矛盾，不但提前完成了工程，而且节省了大量金钱，又快又好地完成了皇宫的修复工作，实现了整个系统的最优。

今天的土木工程建设相比于以前已经发生了翻天覆地的变化，尤其是近年来新材料、新结构不断出现,工程项目日趋庞大和复杂，设计工具、施工技术和组织方法也随之不断发展，因此我们更加需要树立从系统总体出发去处理问题的观念，需要借助系统工程思想去提高设计和施工水平，满足当今时代的要求。

3 运用系统工程思想指导土木工程的设计和施工

3.1 系统工程中目的性思想的运用

任何实践活动必定有它的目的。只有目的正确、清晰且符合实际情况，才能建立和运转具有预期效果的系统。因此系统工程特别强调目的性，系统的日常运转必须自始至终都围绕这个目的来进行。

土木工程设计和施工的基本目标就是根据合同的要求，通过合理的配置资源，实行有组织、有计划、有秩序的活动，以便及时有效地向业主提供所需的工程产品，在安全、适用、耐久、经济、美观这些方面实现最佳结合。因此在设计和施工中应该注意任何活动必须时刻围绕这个目标来进行，与此目标无关或者偏离目标的活动都应该被禁止。

3.2 系统工程中整体性思想的运用

整体性思想就是把系统中所研究的对象和过程都看成一个整体。这就要求我们从整体上全面地思考和分析问题，一切从全局出发，不能将系统中的各部分割裂开来进行研究。

从设计方面来说，首先要把设计的各个阶段当做一个整体，例如施工图设计不能脱离初步设计而单独进行。其次，每一个工程设计都是由许多专业共同参与的，这就需要各专业的设计人员经常进行相互协调和配合。若每个专业的设计师都只是考虑本专业的问题，而相互之间缺乏沟通与交流的话，那么最后的设计作品则无从谈起。

从施工方面来说，施工前应根据实际情况编制完成施工组织设计，它是从整体上指导工程施工的全面性技术经济文件，即利用整体的思想对拟建工程的各阶段、各环节及所需的各种资源进行科学合理的统筹安排，使得整个施工活动能够连续、均衡、协调地进行，最终满足建设项目对工期、质量及投资等方面的各项要求。

另外，一个工程的设计阶段和施工阶段也需要从整体上密切配合。设计人员与施工人员应加强交流，设计师的设计方案应考虑施工的可行性和可操作性，可提前做好技术交底，使施工人员明白图纸的设计意图和思路；施工人员也应及时将实践中遇到的问题和疑惑告知设计人员，让设计图纸更方便地指导现场施工。

3.3 系统工程中层次性思想的运用

层次性是指由于系统中各对象的差异性，从而它们在系统中的地位、作用、结构和功能方面处在不同的级别上。这就要求我们在设计和施工前应对一个工程项目进行科学的分析和分解。以新建一所学校为例，从大到小可分成：整个项目（这所学校）、学校的每一栋建筑物（教学楼、宿舍楼、食堂等等）、某栋建筑物的各专业工程（建筑、结构、给排水、电气、暖通等）、某专业工程的各个部分（例如结构专业的地基基础、上部主体结构、附属结构等）、各部分的组成环节（例如上部主体结构的柱、梁、板、楼梯等）。进行详细的分析和分解之后，设计和施工时则根据不同的对象，结合各自工作的特点和内容，采取不同的方法组织完成相应的工作。

3.4 系统工程中关联性、有序性思想的运用

用系统工程去分析和处理问题时，一方面要考虑内部各对象之间的相互联系和相互作用，另一方面要考虑合理的步骤和程序。

工程设计一般包括初步可行性研究、可行性研究、初步设计、施工图设计和竣工图设计这几个主要阶段，它们都是相互联系的，而且存在一定的先后次序。例如做好初步设计之后才能更好的开展施工图设计，并且初步设计应该考虑到施工图设计阶段的可行性，而施工图设计应该考虑到初步设计阶段确定的设计原则。

施工中的地基基础分部工程可划分为挖土、做垫层、砌基础、回填土等分项工程，它们也都是相互关联的，但实际操作时存在着先后顺序，这就要求我们在施工中必须严格遵守施工程序，不能随心所欲，否则会造成工期、财产损失甚至发生安全质量事故。另外，在制定施工进度计划时应优先采用能够体现关联性、有序性思想的流水施工和网络计划技术。

3.5 系统工程中综合交叉性思想的运用

系统工程强调综合运用各个学科和各个技术领域内所获得的先进方法，通过各种方法的相互配合，实现整体最优的目标。这就要求我们要丰富知识、开拓视野、学会创新，不局限于本领域的专业知识。当前的工程结构日趋复杂，结构设计师必须借助于电子计算机和各种辅助软件进行工作，很多复杂问题仅靠以前的课本知识已不再能够直接解决，例如需要自学编程进行软件二次开发，利用几何学、拓扑学的知识去思考复杂结构的解决方法等。在大型项目的建设过程中， GPS实时定位、三维动画多媒体仿真技术、无人机探测等许多先进的科学技术手段都被引入于现场的施工操作。

3.6 系统工程中环境适应性思想的运用

系统是在一定的外界环境中存在和发展的，而外界环境是在不断变化的，系统要有效的运转必须适应它所处的环境。工程项目与外界环境联系紧密，例如设计阶段中各专业的设计需要与其他专业进行配合，同时也经常遇到业主需求变化、设备招标滞后、现场施工情况不确定这些因素的影响。施工阶段更是容易受到自然条件、人居环境、图纸变更、材料和设备供应等因素的影响。因此我们必须要有适应条件变化的思想准备，并提前做好各种突发情况的应急预案，这样才能从容不迫，保证项目如期保质保量的完成。