机械系统的复杂性
机械系统的复杂性
摘要：复杂系统的研究是近年来工程问题中的一个热点话题，本文从自然界的复杂性特征入手，借助机电产品的设计以及网络化服务制造系统开发的实例分析了机械系统的复杂性，从而说明了复杂性研究在机械行业的重要性。
关键字：复杂性；机械系统；复杂系统
随着社会的不断发展，人们对自然界的看法已经发生了根本的改变，人们充分认识到了自然界的复杂性。科学是建立在对自然界广泛认识的基础之上的，所以可以说当代科学已进入了探索复杂性的时代。从科学方法的角度来看，过去那种把复杂的事物和过程分解成多个简单的部分，用低级简单运动的规律去解释和研究高级复杂运动的规律的“还原论”方法，已被越来越多的人所摒弃。取而代之的是用系统整体的观念和方法去把握现实客体，从而把复杂性还给客观世界。 复杂性研究，要走精密科学之路，不仅要定性，还要定量研究，这个特点使它不同于一般的社会科学，人文科学的思辩性和描述性研究。
在机械行业，复杂系统是近年来科学研究中经常出现的一个概念。工程中，一个由很多变量并且变量之间相互制约的系统被称为复杂系统。机械复杂系统应是一个具有自组织行为的开放系统。在整个系统的功能具有内部整体性、选择性和目的性的情况下，各个系统要素具有相对独立自主的行为。由此可知，我们生活中所见到的许多机械产品都可归为一个机械系统，例如一辆汽车、一台机床、一架飞机，都是由成百上千的零件组合而成，而且零件相互之间有着较为密切的联系，这样就加大了我们对系统分析工作的难度。因此，系统论的观点应运而生。 系统论就是用来解决机械系统的复杂性问题的，从系统的角度来分析机械设备，有利于我们抛开次要问题，直接针对主要矛盾，因此在机械系统的设计开发过程中，时刻把握好这一点也是尤为重要的。拿机电产品的设计为例，系统论的方法告诉我们，正确的系统结构形式及其要素间的有效关联和作用, 是系统功能的基本保证。从系统论的结构思想出发, 就是将机电产品设计活动作为一个行为系统即机电产品设计系统来研究。产品的全面质量工业设计和工程设计是产品设计系统中的两个并行要素，通过摆正其两个主要构成要素的结构关系来提高系统的功能。因此, 设计系统时，重要一点在于，视工程设计和工业设计为两个同等重要的子系统, 使它们处在同一结构层次上, 形成强的协同联系, 并且使工业设计工作始终贯穿和参与产品生命周期的各个阶段。
产品设计过程如此，一个机械系统的开发更能体现复杂性研究的重要性。例如网络化制造系统的开发过程，该平台将分散在各地的制造资源有效地协同联系起来，使其更好的发挥功能。作为一种先进制造技术与网络技术结合的先进制造模式，本系统构建特定的基于网络的制造系统，为企业的业务运作提供系统和工具上的支持。因此，网络化制造既包括了通用的基础性的网络化制造模式、理论和方法，又包括结合企业具体需求构建的各种形式的网络化制造系统，还包括一批支持网络化制造系统的规划、组织、设计、实施、运行和管理的技术。在系统
开发过程中，不仅数据量大，数据类型和结构复杂，而且数据间存在复杂的语义联系，数据载体也是多介质的。因此需要各种使能技术的支持，如分布式网络通讯技术、数据存取交换技术、数据管理技术、协同工作技术以及物流管理技术等。由此可见，该系统的设计开发过程必须要综合协调各方面的关系，充分利用系统工程的思想，把握系统的复杂程度，根据实际情况制定相应策略。
机械行业的发展离不开对系统复杂性的研究，其他的自然科学更是如此。现代科学技术呈现出既高度分化又高度综合的两种明显趋势。一方面是学科越分越细，新学科、新领域不断产生，另一方面是不同学科、不同领域之间的相互交叉、综合与融合，向综合和整体化方向发展，这两者是相互促进、相辅相成的。复杂性研究或复杂性科学代表了这后一发展方向，对于我们理工科的学生来说，值得我们高度重视。