2.3 系统工程的产生与发展

2.3.1 系统工程实践先于系统工程学科

系统工程学科于20世纪50年代产生于美国，至今不过是60多年。理论来源于实践，先有实践，后有理论；某一方面的理论不断积累、完善与深化，到了一定时候才会产生某个学科。系统工程也是这样。系统工程实践先于系统工程理论，先于系统工程学科。

系统工程实践，古已有之。许多材料可以说明，中国古代早就有许多成功的大型的系统工程实践了。下面介绍的几个古例，都是很精彩的系统工程实践案例。1.5节介绍了系统思想的演变。我们完全有理由说：系统思想、系统工程实践在中国源远流长，中国是“系统工程文明古国”。

系统工程实践的古代案例。

1．大禹治水

传说在4000多年以前，神州大地洪水泛滥。“汤汤洪水方割，浩浩怀山襄陵。”国家领导人舜先派鲧治水。鲧采取“湮”的办法，治了九年，没有成效，受了处分，被充军到羽山。舜又派大禹治水。大禹经过调查研究，认识到他父亲鲧的办法“湮”是错误的，毅然决定改用“导”的办法。他率领群众挖了九条大川，放田水入川，放川水入海。他把全国分成十二州五大区，分派五个首领掌管。在治水过程中，他还注意调运物资，救济灾荒，让大家有饭吃，不断改善生活，调动广大群众的积极性。经过十三年的艰苦奋斗，终于治理了洪水。由于治水有功，大禹深受人民群众的信任与爱戴，舜就把国家领导人的职位禅让给他。

这个故事中体现的系统思想是很明显的：处理的问题是一个复杂大系统，不仅包括“治水”的工程问题，而且包括“治人”的社会问题；大禹采用的方法是优的（“导”），他实现的系统的总体效果也是优的（治理了洪水，担任了国家领导人），即：实现了“一个系统，两个最优”。

鲁迅先生的《故事新编·理水》对此进行了十分生动的描述。

古代很可能是发生过大范围的洪水的，例如《圣经》里就有“诺亚方舟”的故事。但是，大禹治水说明的道理和诺亚方舟的神话是大不一样的。

2．都江堰

鱼嘴分江内外流，宝瓶直扼内江喉。

成都坝仰离堆水，禾稻年年庆饱收。

李冰父子功劳大，筑堰淘滩尽手工。

六字遗经传不朽，友邦人士共钦崇。

这是革命老前辈董必武歌咏都江堰的诗句。

四川省灌县都江堰工程如图2-1所示，它是公元前250年前后，由当时的秦太守李冰及其儿子李二郎率领当地劳动人民修筑起来的。它有“鱼嘴”岷江分水工程，“飞沙堰”分洪排沙工程，“宝瓶口”引水工程三大主体部分，加上一系列灌溉渠道网，巧妙地结合，形成一个完整的系统，成功地解决了成都平原的灌溉问题。李冰父子并且总结了“深淘滩，低筑堰”六字口诀，指导人们进行养护维修工作。两千多年以来，都江堰一直造福于四川人民。解放后，党和政府领导人民多次整修，扩大灌溉面积。

都江堰是我国古代一项杰出的大型工程建设，今天的中外专家看了这个工程都惊叹不已。在当今世界上，两千多年以前的大型工程，现在还能基本保持其原貌并且保持其原有功能、发挥其巨大作用者，都江堰可谓是硕果仅存。

在2008年5月12日突如其来的汶川大地震中，都江堰的主体工程基本上没有受到损伤，只是“鱼嘴”头部有一条不宽的裂纹，很快就修复好了。

附记：有一段逸事值得记取。在图2-1“离堆”的正前方，原来有一块巨石，名曰“虎头”，是李冰父子特意留下的，阻挡上游来水直接冲刷离堆，可以保护离堆。到了清朝，有一位朝廷派来的巡视大员黄观察不明就里，认为虎头很碍事（上游放下来的木筏可能撞上虎头），自作聪明，下令把虎头凿去了。于是，上游来水直接冲刷离堆，离堆比较松软，渐渐毁坏。人们采用种种办法保护离堆，收效很有限，直到钢筋水泥发明以后，加固离堆，才解决了问题。有人叹曰：

李公岂吝举手劳？虎头凿去离堆倒。

笑罢古人黄观察，再看今人有多少？

很遗憾，时至今日，类似黄观察的“聪明人”真还不少。

3．田忌赛驷

这是博弈论中一个比较经典的案例。

公元前350多年的战国时期，齐威王与大臣田忌赛驷，赌注为千金。他们的驷各有上、中、下三个等级。田忌的上等驷劣于齐王的上等驷而优于齐王的中等驷；田忌的中等驷劣于齐王的中等驷而优于齐王的下等驷；田忌的下等驷劣于齐王的下等驷。如果用同等驷比赛，田忌必定3场皆输。田忌在谋士孙膑的建议下，先用下等驷对齐王上等驷，然后用上等驷对齐王中等驷，用中等驷对齐王下等驷，结果一负二胜，赢得千金。

我们看到：系统的基本要素没有变化（六驷），但是运用不同的策略，进行不同的组合，得到了不同的总体效果。

附记：“田忌赛驷”与“田忌赛马”

一些书上把这个故事说成“田忌赛马”，是不准确的。“驷”是“四匹马拉的车”，“赛驷”是赛车。请看司马迁的《史记（卷六十五）·孙子吴起列传第五》：

齐使者如梁，孙膑以刑徒阴见，说齐使。齐使以为奇，窃载与之齐。齐将田忌善而客待之。忌数与齐诸公子驰逐重射。孙子见其马足不甚相远，马有上、中、下辈。于是孙子谓田忌曰：“君弟重射，臣能令君胜。”田忌信然之，与王及诸公子逐射千金。及临质，孙子曰：“今以君之下驷与彼上驷，取君上驷与彼中驷，取君中驷与彼下驷。”既驰三辈毕，而田忌一不胜而再胜，卒得王千金。于是忌进孙子于威王。威王问兵法，遂以为师。

类似地，“一言既出，驷马难追”，其中的“驷马”也是四匹马拉的车（这是当时最快的交通工具了）。无独有偶，今天有“宝马”汽车，“宝马”者，车也，非马也。

7.6节对田忌赛驷进行了延伸研究。

4．丁渭工程

北宋，宋真宗在位时期（公元998—1022年），皇城失火，宫殿被毁。皇帝任命一个名叫丁渭的大臣负责皇宫的修复工程。这项工程怎样才能进行得又快又好？经过反复考虑，丁渭提出一套施工方案：首先把皇宫旧址前面原有的一条大街挖成沟渠，用挖沟的土烧砖，解决部分建筑材料问题；再把开封附近的汴水引入沟内，形成航道，从外地运输砂石木料等；待皇宫修复后，把沟里的水排掉，用建筑垃圾、废弃杂物填入沟中，恢复原来的大街。

这是一个杰出的方案。它把皇宫修复全过程看成一个系统，划分成许多并行的与交叉的作业子系统，蕴含了统筹法（PERT/CPM）的原理。

5．赣州的宋代排水系统（根据2010年媒体报道材料）

2010年入夏以后，中国南方地区发生了汛情。截至7月20日，全国27个省、自治区、直辖市受洪涝灾害影响，受灾人口1.13亿人，因灾死亡701人，失踪347人。汛情灾情有五大特点：降水过程长、强度大；汛情发生早、超警多；灾害种类多、范围广；洪涝灾害重、影响大；受灾区集中、损失重。但是，人们注意到：江西赣州也连遭暴雨，却未出现内涝，甚至没有一辆汽车泡水。当洪峰到达赣州时，一番景象却是：儿童在城门口的水塘里嬉戏钓鱼，买卖人在滔滔洪水边安然地做着生意。看起来，他们丝毫没有把洪水当作“灾害”。

这一奇迹让人们注目于900多年前北宋时在此修建的地下排水系统——福寿沟。福寿沟是一个主次分明、排蓄结合的排水网络。福寿沟与沿线众多的池塘连通，组成了排水网络中容量很大的蓄水库，以调节暴雨流量，减少下水道溢流。平时则可利用蓄水养鱼种菜。900多年前的工程让我们看到了雨水资源化与防汛抗洪、生态保护的有效统一。

据史料记载，在宋朝之前，赣州城也经常饱受水患。北宋熙宁年间（公元1068年—1077年），一个叫刘彝的官员在此任知州，规划并修建了赣州城区的街道，同时根据街道布局和地形特点，采取分区排水的原则，建成了两个排水干道系统。因为两条沟的走向形似篆体的“福”“寿”二字，故名福寿沟。福沟排城东南之水，寿沟排城西北之水。福寿沟根据赣州城的地势，采用明沟和暗渠相结合，并与城区的池塘相串通的方式。这样既可避免沟水外溢，又可以养鱼和种植水生植物。福、寿两沟均通过城墙下面的水窗，将多余的水分别排入章江和贡江。

福寿沟完全利用城市地形的高差，使城市的雨水、污水自然排入江中。福寿沟仅是整个赣州排水防洪体系中的一环。修建于宋代的坚固城墙是很好的防洪堤坝，城内还有数百口水塘，刘彝将福寿沟与城内的水塘连通起来，以发挥调蓄作用。

为了防止江水上涨超过出水口倒灌入城，刘彝在出水口处“造水窗十二，视水消长而启闭之，水患顿息”。每当江水水位低于水窗时，即借下水道水力将水窗冲开排水。反之，当江水水位高于水窗时，则借江水力将水窗自外紧闭，以防倒灌。同时，为了保证水窗内沟道畅通和具备足够的冲力，刘彝采取了改变断面，加大坡度等方法，确保水窗内能形成强大的水流，足以带走泥沙，排入江中。这样，该系统在江水涨时自然关闭，江水落时自然开启。

福寿沟现在全长12.6公里。该系统今天依然在为赣州古城服务。专家评价，以现在集水区域人口的雨水和污水处理量，即使再增加三四倍流量都可以应付，也不会发生内涝，“古人的前瞻性真令人赞叹”。

讨论：今人一定比古人聪明吗？与古人倡导的因势利导不同，今人看上去更加崇尚用“现代科学技术的力量”去“改造”大自然。现在的赣州市，古城门里装上了密封性更好的防洪铁门，新城区埋下了更粗的排水管，泵站里装配了马力强劲的抽水机。为了开发房地产，部分水塘已经被填平，成片的楼房拔地而起。有关部门认为，即使没有水塘，也不过是多消耗点电就能把水送出去。然而，在暴雨中，雨水总是先汇集到水塘，然后泵站才能直接从水塘往江里抽水，否则，根本来不及排水，难免要闹内涝了。赣州市的老百姓感叹：“幸好八境台公园的那口蓄水塘还在。”