安全相似系统学
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2.3 安全相似系统学学科性质

2.3.1 学科基础

学科基础,是一门学科发展的根基。学理上而言,安全相似系统学一方面是相似学,相似系统学与安全系统学的交叉学科,另一方面又属于相似系统学在安全科学领域的学科分支,因此具有多层次的学科基础。

2.3.1.1 唯物辩证的思想基础

相似本身体现的就是事物在相同与差异间辩证统一的关系。安全相似系统学利用相似的思想,分析、比较安全系统中的相似现象,因此必然要求研究者以唯物客观的角度进行研究,不仅要抓重点,还要着眼于系统、整体的相似,避免一叶障目的主观观念。

2.3.1.2 基础学科

基础学科包括:相似学、相似系统学、系统学、安全科学、安全系统学、信息系统、自然科学、社会科学以及涉及人方面的无形系统、非物质系统等。它们为安全相似系统学的创立构建提供了坚实的基本原理知识体系,为安全相似系统学的工程实践提供丰富的应用背景。众多学科体系较为成熟的构建发展为安全相似系统学的发展和完善提供了框架、体系及经验的借鉴。

2.3.1.3 工程技术学科

工程技术学科包括:相似工程、相似机械工程、相似系统工程、安全工程、系统工程、安全管理工程、系统可靠性以及各种安全工程技术,等等。安全相似系统学学科的发展应用必然离不开这些工程技术学科的支持。

以安全相似系统学为中心,安全相似系统学与其他安全科学学科的关系可用图2-2来表示。

图2-2 安全相似系统学的学科基础

直观的,安全相似系统学是在安全系统学与相似学的基础上发展而来的,但由于相似理论及安全系统学都具有广泛的应用空间,其研究对象几乎涉及了人们生产、生活的每个领域,因此,安全相似系统学的发展与壮大必然离不开社会科学、技术科学、自然科学及哲学等科学领域的其他学科的支持和依靠。

2.3.2 学科概念体系

学科概念体系是以概念名词为基本的组成形式,从上而下,通过下层概念名词对上层概念名词进一步细化,逐步清晰了整个学科的关键节点的一种学科自身体系描述的方法。每个相对成熟的学科都有其自己的概念体系,一般包括三个层次的概念:核心概念、基本概念、主要概念。核心概念,即该学科最基本、最根本的事情。毋庸置疑,对于安全相似系统学而言,核心概念是安全相似系统。

对于安全相似系统学核心概念是安全相似系统这一说,做如下深化理解:安全相似系统学的基本研究对象可以理解为安全相似系统,也可以理解为安全系统,当以“安全系统”为研究对象时,“相似”作为一种方法、思想或研究思路,作用于安全系统的研究。当以“安全相似系统”为研究对象时,注重的是安全系统之间的相似性的对比、分析,通过相似的安全系统间的共性分析,寻求安全系统的本质特征。不管是安全相似系统或安全系统为研究对象,安全相似系统学的学科核心主旨是以相似理论为思路方法,为安全系统的研究提供全新的思路并助力于安全系统研究的应用与完善。

图2-3为安全相似系统学学科概念体系。通过学科概念体系,可以较为清晰地了解该学科的主要研究对象。

图2-3 安全相似系统学概念体系

通过构建安全相似系统学概念体系,以安全相似系统为基点,按照科学概念的演绎逻辑向外扩展,逐步细化安全相似系统的概念,并通过衍生而来的关键词,寻找安全相似系统学学科具象化的思路。

基本概念是对核心概念的延展和解释,通过多个细化概念对核心概念做进一步描述。安全相似系统的基本概念包括:相似理论、相似形态、相似演化、安全行为、相似方法、系统功能。安全相似系统的基本概念涵盖了作为一门学科所必需的相似理论和相似方法,涵盖了安全系统系统功能、结构及演化的基本层面(安全行为、系统功能),也包含了安全相似系统自身描述及动态演绎(相似形态、相似演化)。通过安全相似系统的基本概念,可以较为系统地厘清安全相似系统这一大轮廓概念包含的核心概念。

主要概念是对基本概念的进一步解释、细化和分解。

(1)相似理论。在相似理论的框架下,包含了相似科学最基础的概念,有相似系统、相似特性、相似元、相似度、相似熵,等等。相似系统是相似理论的基本研究对象;相似特性指的是描述事物或系统的相似指标;相似元是安全相似系统间对应的相似要素;相似度和相似熵是对系统或属性间的相似程度的定性度量。其中,关于相似元,相似度是安全相似系统分析计算的重要元素,详细讲解参见本书5.2部分。

(2)相似形态。万事万物都有各自的形态,同样的,相似也有其独特的形态,也就是相似的种类或类型。根据产生相似特性的对象之间相关关系,相似有自相似和他相似,根据相似指标的数值特性,可分为经典相似、模糊相似、可拓相似,等等。详情请参见表2-1。

(3)相似演化。相似是描述客观事物处于相同和相异间的一种平衡状态,当突破这种稳定状态时,物体的相似状态也会发生变化。当系统间相似程度增加时,会趋向“相同”的系统状态,当系统间相似程度降低时,趋向“相异”的系统状态。从相似系统的演化,可以进一步推导,在学科视角下,安全相似系统学根据相似程度的变化而可能衍生出的新学科,如事故学,灾害学,安全协同学,安全和谐论,等等。

(4)安全行为。安全相似系统的行为包括了安全系统的他组织,自组织,安全系统的创生、发展和消亡,还包括安全系统的整个生存周期。相似,存在于安全系统整个生存周期的各个阶段。

(5)相似方法。相似元的分析,相似度和相似熵的计算是相似理论运用的基本工具。当以相似理论运用于安全科学时,由于安全系统与安全现象的跨时空、跨领域的多维特性,安全学科的归纳、演绎、统计分析方法必然也是安全系统相似分析的重要手段。

(6)系统功能。系统分析、评价、管理是安全系统工程实践的重要组成部分,参照安全系统的工程实践范围与相似科学的学科属性,确定安全相似系统学的系统功能为安全系统相似分析,安全系统相似评价,安全系统相似设计,安全系统相似管理,安全系统相似创造。详细参见2.3.4部分。

通过对安全相似系统学科概念体系的了解,有助于厘清安全相似系统学的学科主线及主要纲领,帮助我们理解和掌握安全相似系统学的概念主体。

2.3.3 研究内容

任何一门成熟的学科,都离不开完整丰富的理论体系的支持及实践经验的进一步发展。安全相似系统学是一门致力于通过将相似理论运用于安全系统的分析研究,从全新的视角研究安全系统的组分、运行、演化等,来提升并实现系统安全状态的学科。同时,由于安全相似系统学与安全系统学的从属关系,对于安全相似系统学的研究内容可根据安全系统的研究内容来确定。安全系统学的研究内容可分为两大模块,即“理论模块”和“应用实践模块”。结合安全相似系统学的安全相似系统特殊的研究对象,以及将相似理论运用于安全系统理论与实践研究的创新性,可进一步将安全相似系统学研究内容作初步划分,参见表2-4。

表2-4 安全相似系统学研究的模块划分

  同时,在已构建的安全相似系统学的概念体系基础上,可进一步确定安全相似系统学的主要研究内容。结合安全系统、系统学及相似学,将安全相似系统学研究内容分为四个层次,如图2-4所示。图2-4所示的研究内容是对表2-4中所显示的两大模块的延展与进一步细化。

图2-4 安全相似系统学研究内容

第一层次的研究内容为理论基础层次,该层次包括了安全相似系统学基础的概念、分类、方法、对象、定律、特征等,这些概念元素是构成学科的必要基础并贯穿于整个学科体系。如果把安全相似系统学体系看作是一棵树,第一层次的研究内容就像是构成树的基础细胞,不管处于哪个发展阶段都是学科成长不可或缺的。

第二层次的研究内容是安全相似系统原理和方法的研究,一个学科是否成熟的表现是看其是否有较完整的原理和方法体系。安全相似系统学的原理和方法由第一层次的概念元素构成,它们主要用于指导安全相似系统及安全系统的应用实践工作。

第三层次的研究内容可以统称为安全相似系统工程,主要研究安全相似系统的应用实践,例如应用相似理论对安全系统案例进行比较、分析、评价和设计等。这些实践内容是安全相似系统学第二层次内容的延展,通过安全相似系统工程研究最终达到提高系统安全可靠性的目的。

第四层次的研究内容是根据相似程度的不同,寻找安全相似系统向极值方向演化的各种特定状态及其效果。安全相似系统学的第四层次研究内容如果用“学科树”表示,其扮演着定向功能,即树干的各枝干的生长方向和长势。

安全相似系统学的四个层次研究内容构成了研究安全相似系统学的一种研究体系。

对于安全相似系统学的研究,需要强调以下几点:

(1)安全相似系统学虽然在安全领域还处于起步阶段,但是关于相似理论及安全系统工程的研究已有百年历史,关于安全工程的技术更是历史悠久,对于安全的意识更是由远古时代延续至今。安全是人类生存的最基础,最本性的需求。因此,对于安全相似系统学的研究并不是无据可依的。

(2)由于人的因素在安全系统中起着至关重要的作用,因此,安全相似系统学不仅仅包含了自然科学,更应注重人理学、生理学和人文社会科学等的研究。因此,对于安全系统学的研究方法,应既涵盖人学和社会科学,又有自然科学的研究方法。

(3)安全相似系统学虽然是安全系统学的分支,但其基本的研究资料及学术成果严重匮乏。对于安全相似系统学的研究,一定程度上可以理解为安全相似系统工程这门技术学科的提升,同时也是传统的安全系统(或系统安全)的延展与升华。

(4)安全科学学科及安全系统学的理论体系是在认识与解决人类生产及生活过程中事故、灾难等安全问题的过程中逐步形成的,自然科学和社会科学的通用研究方法亦适用于安全科学学科的分支学科——安全相似系统学。因此,安全相似系统学的研究兼具相似学与安全系统学的特性,需将这两门不同学科进行有机的取舍与结合。

2.3.4 应用领域

安全相似系统学是系统学、相似学、比较学与信息学、心理学、管理学、社会学、环境学和工程学等的多学科交叉分支学科。它是相似学的分支,与相似系统学及安全系统学有着不可分割的联系。对于安全相似系统学应用领域的划分,可参照安全系统的工程实践范围来做初步划分,其中,安全系统的工程实践参见表2-5。

表2-5 安全系统学应用领域划分

依据表2-5安全系统的实践分类,同时根据安全相似系统学的属性和涉及的相关学科,可确定安全相似系统学的应用领域和作用目标,参见图2-5。

图2-5 安全相似系统学实践领域

2.3.4.1 安全相似系统创造

所谓安全相似系统创造,是通过认识已经存在的理想安全系统的性质和特征,依照相似性科学原理,创造出更加安全、功能更强的新的安全系统,为提高人类安全状态和造福人类的一系列创造过程。安全相似系统创造的规律有:模仿相似创造、相似创新、相似启示创造等。

2.3.4.2 安全相似系统设计

安全相似系统设计指的是基于安全相似性形成原理,以相似系统建模、相似要素映射、相似特征变换、相似单位重构或重组、相似信息重用、相似模拟等为手段,进行新的安全相似系统设计的一系列实践过程。

虽然安全系统的种类繁多、层次不同,但对于不同类型或层次的系统,支配其相似特性的本质原理是一致的,因此其设计过程及方法均有相似性。例如,常规安全教育系统的设计,在不同的地区或环境条件下都存在相似的过程,尽管存在着规模、方式等的不同,但是开展安全教育的方式方法都可以是相似的。

2.3.4.3 安全相似系统分析

相似性的本质是系统间客观特性的相似,由于系统属性的客观性,使得相似性是不依赖于人的主观感性而存在的。在安全科学研究中,如何定性地描述安全系统间的相似、计算安全系统间的相似度,可为不同安全系统的相互借鉴和认识,进一步探索安全系统的未知相似性,进行安全系统相似规律及应用等提供分析途径等。

关于安全系统相似性分析,主要包括安全系统相似特性分析、安全系统相似元分析、安全系统相似度分析等。

2.3.4.4 安全相似系统模拟

安全相似系统模拟的基本概念是基于安全系统相似性,以实体模型或数字信息处理系统等软件为手段,模仿真实的安全系统,或是以某一系统模拟另一系统,使模仿系统或与被模仿系统之间构成相似系统。通过模拟安全系统之间相似特征本质联系,使得模仿的安全系统与被模仿安全系统一样,可以接受相似指令,执行相似任务,具有相似的安全功能。

通过对安全系统的相似模拟仿真,可由已知安全系统的特性探求另一未知系统特性,为认识、改进、利用系统提供信息,为安全相似系统设计时参数、过程与管理方法的选择提供依据。

安全相似系统模拟的方法主要有:同序模拟、信息模拟、分解模拟、动态模拟、综合模拟等。

2.3.4.5 安全相似系统评价

系统安全评价是安全系统工程的核心内容之一,通过对系统存在危险因素的分析,估测系统发生事故概率。安全相似系统评价中,运用相似理论,以已知的相似系统作为参照物进行对比分析,通过计算系统间相似度,系统内部对应要素的相似度等,以定量的度量方式实现更加客观的系统安全评价,是以相似系统建模、相似要素映射、相似特征变换、相似单位重构或重组、相似信息重用、相似模拟等为手段,进行新的安全相似系统评价的一系列实践过程。

2.3.4.6 安全相似系统管理

安全相似系统管理的涵义是以相似原理和相似分析为基础,通过相似性的管理运筹,对安全系统有相似性的问题进行相似操作及相似处理,使得安全系统决策和管理科学化,达到较好的安全管理效果。如若相似的安全系统之间的相似性大,则管理及处理问题的方法就有较大的相似性,反之亦然。

安全系统相似管理在以下几个方面实现相似性:以人为主的组织管理与自然系统自组织管理的相似性;不同类型安全系统中的安全管理子系统在结构、方法、性能上存在相似;不同层次的安全管理系统在在结构、方法、性能上的自相似性;复杂安全管理系统间的和谐性与相似性,等。

虽然在理论上,将安全相似系统学的实践领域做具体划分为相似评价、相似分析、相似模拟等,在应用实践中,由于工程实况的复杂性,会同时应用不同多种它们之中的一个或多个相似应用种类。