三、工程演化中系统自组织过程的多样性形式

系统的自组织现象是复杂多样的，具有多种形式。依据工程的特性，将工程演化系统的自组织形式归结为自复制、自生长、自创生和自适应等形式。下面结合工程实例来说明工程演化系统自组织过程的多样性形式。

1.自复制

自复制是系统通过某种方式使其在时间结构上保持稳定的、有序状态的自组织形式。自复制是从自组织的时间过程来分析系统状态和特点的。它是从自组织过程中子系统之间如何相互“作用”，才能保证系统形成某种新的、有序的、稳定状态的角度，对系统自组织过程（从时间周期上）形成的状态特点的一种描述。“在自组织过程中系统演化呈现出的有序状态，从时间变化分析，某一图形经过一段时间，新呈现出来的图形与原来是一样的，我们称为自复制”^[12]。对于系统处于自组织过程中形成的稳定状态，就整体而言，系统维持原有的状态（一定边界下的自稳定状态），是不变的；而从子系统层次来看，其状态是不断变化的，每个子系统处于不断的变化中。在多数情况下，容易看到子系统的自复制现象，多数子系统通过自复制，使得系统在自组织过程中形成的有序状态得以保持。

自复制也是工程演化系统自组织过程中存在自稳定作用的重要机制。例如，钢铁冶金流程系统自组织过程形成的时间结构（如过程时间周期）可以看成是自复制的最简单的情况。具体来说，钢厂在生产过程中，为生产某一产品而编制的生产运行图——时钟推进计划，就是属于某种类型的自复制。

2.自生长

自生长是从系统整体角度对系统自组织过程所形成状态随时间演化情况的一种描述。处于自生长过程的特征主要指系统在“量”上的变化，如组织规模变大、子系统数量增多等，但其结构和功能保持不变。

系统的自生长是系统在自组织演化过程中，由于与外界环境作用使得系统整体在“体积”方面的变大，犹如人体的自生长（从婴儿到儿童、少年、青年的过程）。显然自生长要依赖于一定的环境，并且系统在演化过程中“体积”的增大在系统整体层面不适用于简单的物理规律。环境为系统自生长提供的是物质、能量和信息等系统自组织过程必需的“养分”。

系统的自生长，一方面可以表现为由同质的子系统数目的增多来实现，即子系统的自复制造成了系统的自生长；另一方面，也可以表现为子系统的自生长来实现，即子系统在保持结构和功能不变情况下的“体积”大小上的变化，也可理解为系统的层级系统（Hierarchic Systems）的自生长^[13]。在多数情况下，子系统的自复制是系统自生长的主要原因。

在以流程、工艺的设计和建造为主的工程中，组元（工序、装置等）的自复制是流程系统自生长的原因。如钢铁冶金流程工程中，转炉、轧钢机等工序周而复始地运行，体现了组元（子系统）的自复制，而钢厂生产流程的准连续运行，不断地输入原料、能源和信息，不断地生产出产品、副产品，不断地排放各类排放物，而且随着时间的推移，越来越多体现出自生长的演化过程^[14]。(www.daowen.com)

3.自创生

在系统演化过程中，由于一定的外界条件下系统内部子系统之间的相互作用，使得原来的状态失稳， 自发产生新的结构和功能，相对于自组织过程发生之前来说，系统不存在这样的状态（新的结构和功能），我们称这种现象为自创生。

从系统状态前后变化的有序度来看， 自创生会带来“双面”的作用。自创生是从自组织过程形成的新状态与原有状态对比的角度上描述系统自组织状态的过程。类似于生物进化上的新物种出现（可以视为自创生），人类社会的工程进化系统中，有了系统的自创生，促使新的工程类型的“物种”进化。值得注意的是，由于系统自创生是将系统出现的新状态与原有状态相比较而言的，所以自组织过程前后的状态相比，既可能是新状态比原有状态更有序，也可能是新状态比原有状态更无序。我们将前者有序度提高的称为自创生，而将后者有序度降低的称为自坍塌。

钢铁冶金工程的流程系统中也存在自创生和自坍塌现象。如以连续铸锭替代模铸—初轧、开坯，使得凝固形工序与炼钢炉、热轧机之间的相互关系分别发生了明显的变化，出现了新的高温热连结状态、流程连续化程度相对较高的结构，新的物质流有序运行功能。这种钢厂生产流程的全连铸化发生的就是自创生；相反，在钢厂技术改造过程中，也出现过诸如不顾企业总体布置的合理性，随意增加设备或乱布置生产车间等自坍塌现象，造成钢铁企业长期的、全局性的严重后果^[15]。

4.自适应

自适应是从系统与外界环境的关系的角度对系统自组织过程的描述，它是指在外界环境的刺激下，系统通过自组织过程产生新的结构、状态或功能，做出对外界环境刺激的响应并适应环境。自适应与自创生有着相同之处，也是对整个系统自组织过程前后状态差异比较的描述，也是系统产生了新的结构、状态和功能。但两者又有主要的区别，自创生是从自组织系统本身的性质来进行分析自组织过程前后的状态差异，而自适应是从系统与外界环境之间的关系来进行分析的。因此，对于同一个实际例子，若强调的是系统内部的相互作用，则可以称为自创生；若强调的是系统与环境的关系，则可称为自适应。

在讨论实际的工程问题时，往往会把系统经过自组织过程后，由原来的无序状态经工程系统内部相互作用“涌现”出有序状态，并产生了新结构的过程称为自创生；而将工程系统在外界环境变化的刺激下，由原来具有一定结构的状态变为新的有序结构状态的过程称为自适应。自适应强调，只要环境条件发生变化，它刺激系统必定要做出反应，因而工程系统原有的有序状态或结构也将随之改变。例如，随着国家制度环境的变化（如节能减排的国际国内承诺），在未来的工程中，对节能材料、节能装备的研制，对污染处理装备的研发，将是对环境变化的一种适应。可以说，工程演化过程中的系统自适应体现了工程系统适应环境的能力。

上述四种主要形式是从不同角度、不同层次、不同方面对自组织过程的描述与分析。实际上，工程演化中的系统自组织过程往往要复杂得多，常常是上述多种形式的综合与交叉。