一、子系统（或组元）之间的非线性作用是主要内在动力

非线性作用与线性作用是相对应而存在的两个范畴。线性作用是指各部分作用的总和等于部分作用的叠加（代数和），每一部分的作用都是独立的且满足数学的可叠加性。而非线性作用，通俗地讲是“整体大于部分之和”。现代科学，尤其是现代数学证明了非线性作用是世界存在的普遍现象，线性作用只是非线性作用的特殊情况或为解释问题的需要而进行的简化。因此，非线性作用在事物（或现象）的存在与发展中发挥很重要的作用。

比照哲学上的矛盾范畴，相互作用是矛盾双方的排斥与吸引、竞争与合作。在线性相互作用下，事物或事物内部诸要素之间的关联较少，或者关联比较简单；从系统的角度看，系统之间或系统内部各个子系统之间的关联不大或彼此的协同不复杂。而在非线性相互作用下，系统内部各个子系统（或要素）之间的排斥与吸引、竞争与合作，产生了整体的涌现性。正是非线性相互作用，系统内局部的“涨落”才可能得以放大，引起突变，从而推动系统不断发展。也正是非线性作用，使得系统之间或系统内部诸要素之间的关联复杂化，非线性的联系引起了复杂性，非线性是复杂性之源。

但是，非线性与复杂性并不是无规律的、混乱的、不可认识的，耗散结构理论和其他系统科学对非线性及其相互作用的研究，使我们对非线性相互作用在系统自组织演化中的地位和作用的认识更加深刻。随着系统科学的发展，人们对系统内部矛盾的认识进一步深化，耗散结构理论更是明确指出，系统内部各个子系统（或组元）之间的非线性相互作用是推动事物发展的动力学机制。就此意义而言，非线性相互作用是系统演化自组织的动力学机制这一说法是对唯物辩证主义内因论的发展。

依据耗散结构理论可以认为，工程演化中系统的自组织是系统内部各个子系统（或组元）之间非线性相互作用——非线性耦合的结果。(www.daowen.com)

以钢铁冶金流程为例，钢铁制造流程是一个开放的、远离平衡的、不可逆的、由不同结构—功能的单元工序通过非线性耦合所构成的复杂流程系统^[2]。这一复杂系统是由性质不同的过程，如原料储运过程、原料处理过程、炼铁过程、炼钢过程、钢液的精炼—净化过程、钢液的凝固—成形过程、铸坯再加热—相变过程、轧件的高温压力加工—形变和相变过程、钢材的冷加工—表面处理过程和企业内部的各种物料的输送过程、能源（能量）的输送、储存和转换过程等协同集成的、动态有序运行的过程系统。不同过程、不同工序及装置之间的连结和相互作用是非线性的，当整个流程系统处于远离平衡时，各个工序及装置之间的相互作用是非线性耦合的，体现为它们之间的相互合作、相互促进、相互制约和相互影响，各个工序及装置之间的物质交换、能量转换也是非线性的。正是这些子系统（组元、工序、装置）之间的非线性相互作用，促使流程系统有序状态的自我形成和自我完善，即系统的自组织。

当然，在工业生产实践中，流程的结构性演变一般不是在某一时刻一次性完成“突变”而“涌现”新的结构和功能的。它往往是通过使某一区段或工序（子系统）中的某一些序参量发生临界性转变，引起结构的局部进化进而实现局部的功能进化；然后依照协同关联原则，使不同区段或工序（子系统）的序参量发生变化，因子系统之间的非线性相互作用——协同效应、 自组织作用，形成更大尺度的动态有序结构。

此外，工程系统内部各个子系统（或组元）之间的竞争与协同是非线性相互作用的表现形式，也是工程演化的动力。在现实的各种系统中，竞争与协同是系统自组织演化的动力，是非线性相互作用的表现形式。不仅物理化学、生物系统的演化的自组织过程证明了这一原理的正确性与适用性，而且在社会领域的系统研究中也是如此。吴彤在其科学的自组织演化的研究中论述了科学研究中的竞争与协同推动了科学的自组织进化^[3]，这种竞争体现为科学史上关于不同学派（观点）之间的激烈争论、科学发现优先权之争等，其结果是促进了科学发现。在科学史上也不乏竞争中的协同与合作案例，朱克曼在对1901—1972年间获得诺贝尔奖的286位科学家的分析研究中发现，其中有185位（约占64.7%）获奖者是在与他人的合作研究中取得成功的^[4]。科学史上的这些案例说明，一方面，竞争会强化系统内部的非线性与非平衡；另一方面，协同又会促使这种非线性作用的耦合。通过在竞争中协同，在协同中竞争，促使各个子系统间相互作用的渗透与耦合，这充分体现了系统内部非线性相互作用的本质，推动系统自组织演化。

从企业层面分析工程的演化，竞争促使参与工程活动企业的技术创新，技术成果迅速被应用到工程活动中，新技术应用到工程活动中取得的不断进步就是自由竞争的结果。相反，垄断或非公平竞争会严重破坏市场环境，妨碍工程创新，阻碍工程系统的运行效率，造成资源浪费。