控制系统工程设计中的方法论研究

　　引言

　　随着计算机和电子技术的飞速发展以及各行业控制系统日趋规模化和信息化，自动化控制系统的设计要求也不断提高，相应的人力资源成本也日趋增加。由于任何一个控制系统因具体工艺细节要求的不同而不同。因此，几乎没有完全相同的两个系统(除完全拷贝的)。控制系统集成者往往凭借个人经验来完成控制系统设计，所以在系统设计过程中存在大量的重复的人力资源成本。在我国经济快速发展、国家积极提倡努力建设创新型社会的今天，研究控制系统工程设计的共性方法，寻找一种具有普遍意义的模式和方法具有重要的现实意义而且迫在眉睫。

　　一、工程设计中方法论的重要性

　　印度学者C.Rajendra Kumar在其《Research Methodology》一书中指出“研究方法论是一种可以系统解决研究问题的途径，可被理解为如何科学地进行研究。研究方法论是研究所有步骤以及背后所存在的逻辑。”方法论是关于目标及其实现途径的理论。在具体建立系统工程设计的方法论之前，应当对系统工程设计的目标及其所受到的约束条件进行定义，并以经验思维和有序规范方法的对比，见证方法论的深远意义。

　　系统工程设计的目标是能利用有限的时间和资源按要求达到工程目的。其选择的方法未必是最优，但必须保证百分之百能实现工程目的。在系统工程设计中，可纳入的资源主要以人力为主(财力是保证人力资源被雇用的必要条件，为避免重复计算，此处省略)，它与时间变量和效率变量一起构成了系统工程设计的约束条件，即：工程目标=人力x时间x效率，这里的效率是由采用的方法决定的。

　　有一个反映德国人严谨作风的“找针”的故事与工程设计的理念有着异曲同工之妙。即假设大家看着一根针掉在房间的地板上，如何寻找这根针?几乎所有参加游戏的人的回答是用吸铁石而德国人则是画好格子后一格一格地找。表面上看来，用吸铁石沿着抛针的方位去寻找是一个又快又好且简便易行的解决方案。但若改变约束条件，即倘若大家没有看见针掉在具体哪个方位，且要求加快找针的速度，增加人力能否达到目标;或针掉在更大范围的地点(如操场)，此时增加人力会如何?显然，仅用吸铁石而没有一个科学的方法是不能保证百分之百地找到针。因此，当规模变大或约束条件变化时如何保证百分之百地找到针隐含了一个方法论的探讨。同样，在工程设计中，当系统规模较小时对于方法的依赖度较小，而当规模变大或约束条件变化时，对于经验的倚仗就远远不够，就需要一种方法论来保证工程的有序进行，确保目标的完全实现以及人力资源投人的有效性。