基于耗散结构理论的海上救助训练系统优化分析

崔泽汉

一、引言

专业海上救助大多是在恶劣海况和复杂水域中进行和完成的，相较于一般航海活动具有一定的特殊性，这就对专业救助力量（包括人员、技术、设备等）提出了更高的要求。随着海上救助形势的发展，需要救助船船长、救助直升机机长、救助船船员（艇员）、应急救助队员等救助人员具备良好的心理素质和专业救助技能。为了更好地实现交通运输部提出的“三精两关键”工作目标，履行好有关国际公约，保障海上人命、环境和财产安全，必须加强对专业海上救助训练系统的发展和优化。

耗散结构理论是在1969年由比利时的布鲁塞尔学派领导人伊里亚·普里戈金（Ilya Prigogine）教授针对非平衡统计物理学的发展正式提出的。耗散结构是一个自组织、非线性、远离平衡态的开放系统，是指物理或化学等非平衡系统在其外参考量变化到一定的阈值时，通过与外界连续不断地交换能量与物质，能从原来的无序状态转变为空间上、时间上或功能上的有序结构状态。[1]

在专业海上救助训练中引入耗散结构理论，通过探讨专业海上救助训练系统中耗散结构理论模型的构建，以实现对现今专业海上救助训练系统的优化。

二、专业海上救助训练系统耗散结构特征分析

1.专业海上救助训练系统符合自组织系统特征

物质世界由各类系统构成，某些系统在一定的外界条件下，会在系统内部自发形成有序的结构，称为自组织结构，这类系统也就称为自组织系统。[2]自组织系统与他组织系统之间不存在不可逾越的鸿沟。一切人工建造的系统无疑都是他组织系统，因为这种系统从无到有是由人这种外来组织者制造或组建的。例如工程控制系统是人工建造的他组织系统，但一经投入运行便能够自动地根据环境的某些变化来重新组织自己的运动。系统自行组织自己的运动，显然是一种自组织运动。[3]自组织系统的结构分为平衡态结构和耗散结构两种情况：一种是无须与外界环境进行信息交换，甚至只在与外界隔离时才能保持有序的平衡结构；另一种是只有通过不断与外界环境进行能量、信息、物质等交换才能保持有序的耗散结构。[4]

专业海上救助系统是直接受到交通运输部下属各救助局领导，由训练人员及船舶飞行器等救助力量，救助训练考核与委员会，救助训练管理系统及相关的设备、资金、信息等组成的系统。专业海上救助训练系统是救助局及其下属救助船舶、飞行器、救助人员的训练系统。该系统属于救助局内部的专业训练系统，宏观层级下看是需要直接受救助局指令的影响而进行调整的他组织系统。但是自组织和他组织是相对的，同一个组织过程在一定条件下是他组织，而在另一个条件下可能为自组织。来自于救助局的调整指令对于专业海上救助训练系统而言是他组织指令，然而这些调整指令的依据并非是隔绝于外部环境存在的。同时，训练系统需要与政府部门、主管单位（救助局）训练与考核委员会、参与训练的救助人员等相关利益主体以及海上航运发展情况、救助任务成效、训练结果反馈等相关事件进行物质、能量及信息的交换，并非是一个孤立存在一成不变的系统结构。因此，对专业海上救助训练系统进行耗散结构理论分析是合理的。

根据耗散结构理论，耗散结构的形成具有以下四个特点：开放性系统，远离平衡态，系统内必须存在非线性相互作用，以及系统内要有涨落现象。

2.专业海上救助训练系统的开放性

耗散结构必须是开放的系统。通过与外界物质或能量交换使系统熵减趋于稳定。因此， 开放系统是产生自组织现象的首要必备条件。专业海上救助训练系统由于要不断与相关利益主体和相关事件进行物质、能量以及信息的交换，可以认为其属于开放性的系统，符合耗散结构条件。

专业海上救助训练系统的开放性主要体现在对外开放和对内开放两个方面，对外开放表现在系统不断获取来自政府、社会、航运业、受训人员等相关利益主体的信息、物质、能量的输入。政府政策的指导和调整、社会对专业海上救助力量的要求、航运业客观发展的需要、受训人员的训练效果的反馈等产生的信息、物质及能量的输入都使系统保持了对外的开放性。

对内的开放性表现在训练系统内部各结构之间的相互关联和信息、能量、物质交换。以北海救助局为例，根据北海救助局的《救助训练实施细则》中关于训练系统内部组织结构的设置，各相关职能部门之间通过协作和信息交换，使训练计划的制订、考核、监督、安全管理等部门内部的人才、资金、设备、信息、制度等各自与外界的信息、物质及能量的交流相互作用形成了系统运作的动力，影响了训练系统功能的发挥。

3.专业海上救助训练系统的非平衡态

耗散结构系统必须是远离平衡态。因为只有远离平衡态， 才能产生足够大的负熵流。可以说，远离平衡态是有序之源。[5]在热力学概念中熵是系统混乱度的度量，而负熵则是系统有序度的度量，负熵流则是熵减时对应的熵流。系统与外界进行物质、能量、信息转换的同时， 从内外部环境中引入负熵流dSe， 用以抵消系统内因不可逆过程所引发的熵增dSi。系统熵的变化值dS为

按照热力学第二定律，由式（1）得：当dS<0时， 即|dSe|>|dSi|， 能使远离平衡态的开放系统维持一个低熵的状态， 而使整个系统趋向于有序态，即呈现出耗散结构状态。[6]

专业海上救助训练系统是一个远离平衡态的系统。系统涉及政府、社会、航运业、训练人员等相关利益主体。例如受训人员为专业海上救助人员，其训练内容包括救助船舶专业救助训练、应急救助队专业救助训练、救助指挥和值班训练等。救助人员从理论及实操两个方面根据交通运输部救捞系统各单位的《救助训练实施细则》进行训练并按照相应的标准要求接受考核。受训人员依据《救助训练实施细则》的要求进行日常各项训练，每次考核后得到的结果反馈给责任部门，以便对训练科目内容及考核标准等进行调整修订。同时，通过对海上救助案例的总结和后评估，从实际案例中提取对修订训练内容有意义的反馈信息对训练的内容和要求的调整提供参考和借鉴。这就是受训人员这个主体在系统非平衡态的信息交换。其他的相关利益主体之间及与外界的信息、资金等都在实时发生变化，这种动态的变化过程使专业海上救助系统保持非平衡态。训练系统的进步和发展就需要打破平衡，从而不断地改进。

4.专业海上救助训练系统的非线性相互作用

耗散结构理论要求在系统内必须存在非线性的相互作用。一般一个体系内各要素之间的作用可划分为线性的和非线性的。就线性作用而言， 它具有加和性也称作叠加性，如果每个小的作用性质、行为是相同的， 则缺少制约性， 不会产生新的性质和结构。因此，只有靠系统内部众多的子系统和各个要素之间具有相干性和制约性的非线性作用，才能涌现出新的性质以形成有序的耗散结构。

在专业海上救助训练系统中，各个相关利益主体之间的关系复杂，此外，本身各个相关利益主体的构成就较为复杂。以最基本的受训救助人员本身为例，其训练成绩受到其体质等多方面因素的影响。而就个人体质而言又分为很多方面，即便是单纯的身高与体重的关系也不是一个简单的线性关系。由此可见，训练系统中，各子系统之间存在复杂多变量的非线性相关作用关系。而从总体角度出发，训练系统内部的子系统较多，互相之间作用复杂。专业海上救助训练对受训人员而言其实是个不断提升业务能力和专业技能的过程。这个过程会受到个人情况、训练指导部门、训练考核部门、训练环境、设备等多个因素的影响，从而呈现出一种复杂的非线性关系。

5.专业海上救助训练系统的涨落现象

耗散结构要有涨落的触发，结构属于远离平衡态， 涨落不再是一般的干扰因素， 而是对一个动态的结构起到触发作用， 从而推动系统发生质变而转化到新的稳定有序的耗散结构状态。

专业海上救助训练系统的涨落微观上主要体现在受训人员和单元的个体差异，并非所有救助人员都能够按照训练标准执行所有训练科目。训练人员时间、精力的投入与训练成果之间存在着典型的非线性关系。宏观角度上，大到政策的改变、小到训练要求的调整都会触发训练系统的涨落。例如由于综合因素的影响，在某一自然月内，某专业救助船舶需要主动救助多次，多个救助任务的时间约占此自然月中的20天，那么在这个月内，由于要执行救助任务导致船舶救助训练计划无法达到训练大纲的要求；同样，由于参与救助任务可能也会影响到船舶和人员的状态，此类事件都会造成涨落现象的发生。

三、耗散结构理论下的训练系统优化

耗散结构下专业海上救助训练系统的自组织演化如图1所示。基于耗散结构理论，综合考虑训练系统内部和外部两个方面的影响因素，通过内部维度和外部维度构建专业海上救助训练系统的耗散结构模型。

图1 专业海上救助训练系统的自组织演化

（一）训练系统的熵流优化

依据耗散结构理论及前文的分析得出专业海上救助训练系统属于一个具有开放性、非平衡态、非线性相关并存在涨落现象的耗散结构。针对系统的这些特点，可以总结出专业海上救助训练系统随着时间变化不间断地与外界进行信息、能量、物质等交换。依据耗散结构理论，作为这样一个开放的非平衡态系统，通过系统内外各要素的互相作用自发从无序向有序发展，从有序再发展出新的有序。在前文中通过热力学定律及式（1）论证得出的相应结论延伸，可以得出在专业海上训练系统中，正熵流往往能够代表训练系统目前的存在的无序、不足及缺陷等问题，而能够优化训练系统和改良系统中不足与缺陷的措施往往以负熵流的形式存在，从而推动训练系统向有序和更为合理的方向发展。系统由内部和外部的各因素影响会分别产生正熵流和负熵流，其中的熵流作用方式如图2所示。

图2 专业海上救助训练系统的熵流作用方式

1.训练系统内部正熵流（存在的无序、不足与缺陷）

（1）救助训练系统训练人员认识不足，认识跟不上实际救助需要。一些救助人员对《救助训练实施细则》学习不够，认识不足，甚至未曾认真系统地学习过，日常的训练仅仅是“随大流”“凭经验”，存在仅仅听领导指挥就行的观念。而训练人员自身对训练科目整体内容都没有一个认知和把握，更无法把实际训练和理论知识有机地结合起来， 对一些训练科目抱有为完成训练而训练的心态，没有树立训练和实战相结合的认识。

（2）训练教学缺乏专业人才。由于缺乏专业训练教员，在专业授课、系统教学、教学创新等方面尚存在不足。尤其是救助船舶作为海上救助训练主要训练平台，其上的救助船员存在一定的流动性，导致一些较为依赖经验的训练教学存在较大的差异，包括对救助装备、设备使用方法的讲解和航海技能的教授等。

（3）训练计划墨守成规。每月训练计划受限于规定的训练科目，没有结合不同救助船舶的特点开展差异化特色训练。

2.训练系统内部负熵流（有序良好发展的措施）

（1）加强救助训练的理论学习的考核，促进救助训练人员加强学习提高认识。让训练人员能够将理论知识应用到实际训练中，深入理解训练服务于救助实战的意义。

（2）在救助船舶、应急队潜水员、救助飞行员中设立专职或兼职的训练教员岗位，统一进行培训。加强救助单元的训练教学的专业性和科学性，将经验教学转化为系统教学。在传统的“传帮带”基础上，结合科学的教学理念以优化训练效果。

（3）细化训练项目，根据不同救助船舶、飞行器的特点制定和开展通用基础训练之外的差异化特色训练。

3.训练系统外部正熵流（存在的无序、不足和缺陷）

（1）社会环境主要是政府、社会、航运业、训练人员等因素。例如政府资金投入不足导致训练设备等资源不够充分；救助训练因为政策法规等原因得不到社会其他部门和机构的支持和配合；对航运业的发展变化把握不够，信息滞后导致无法及时满足航运业发展需要；训练人员个体差异等原因导致无法有效地达成训练要求等因素。

（2）自然环境因素主要包括气象、海况等极端天气情况不符合安全训练的要求，突发自然灾害等不可抗力导致救助任务数量剧增，在训练周期内没有足够的时间完成当期的训练计划等。

4.训练系统外部负熵流（有序良好发展的措施）

（1） 救助训练系统与外部的各利益相关主体保持密切的联系，包括信息收集和有效沟通等。例如密切关注政府部门政策法规的变化，适时根据变化调整训练系统。

加强与社会的信息沟通，邀请救助系统外部的训练教学领域专家参与到训练系统中目标、计划和考核要求等内容的制订，为合理化、科学化的训练系统建设提供参考依据，及时有效地处理训练人员的信息反馈并对训练系统进行合理调整等。

（2）围绕训练服务救助实战的基本目标，结合以战代训作为训练工作理念。在执行了救助任务的基础上，结合救助实战特点，对训练计划进行合理调整。

（二）增加开放度，保持非平衡态的结构

专业海上救助训练处于发展和完善阶段，对以救助为核心设定的训练目标、训练计划、训练考核标准产生的信息进行收集，反馈给训练计划制订及考核部门，形成了训练系统内部各个体系的信息交流和传递，针对这些反馈信息进行总结和分析，对救助训练目标、训练计划、训练考核标准的制订和调整提供参考。经过训练在救助实战中检验训练的成效，直接服务于我国海上救助事业是专业海上救助训练的根本目的。训练目标、训练计划、训练考核标准的制订等内部体系之间互相关联、持续作用并通过与救助实战交叉结合呈现出专业海上救助训练系统的开发性。专业海上救助训练系统是专业海上救助的重要组成部分，专业海上救助是我国航运经济稳健发展的重要保障。因此，专业海上救助训练系统应不断从政府、社会、航运业、训练人员等外部的相关利益主体获取信息、能量等资源。加强与社会各界相关利益主体的交流与协作，将专业海上救助训练系统置于整个行业的体系中，有利于吸收和借鉴行业中各方面的信息和知识，以便取长补短，优化对专业海上救助训练的理论指导。

同时，增加开放度有利于获取来自于政府部门、相关单位及民间力量的资金、信息、知识等资源的协助和支持，从而优化训练系统。具体可以通过开展相关学术交流会议论坛，研究学习国内外其他救助力量最新的救助案例，与其他交通或应急部门单位加强训练方面和合作交流汲取先进的训练经验等措施增加开放度。

专业海上救助训练系统呈现出开放性的状态，打破了平衡态。非平衡态是有序的源头，训练与实战的交互作用让训练系统进入一个反复吸收救助实战经验的状态，反馈信息作用于训练系统各方面的优化和调整，再作用于海上救助。同时，系统内部训练人员训练考核结果的反馈信息也反作用于对训练目标、训练计划、训练考核标准的制订，不断地反馈和迭代从而在现有的训练方法和理念上与时俱进，有所突破。这种不断对训练系统调整和更新的非平衡态结构是训练系统优化的有力保障。因此，专业海上救助训练系统可以在现有基础上，进一步发展目前的训练反馈机制。首先，要对训练成果的反馈数据进行科学化的分类规划，精细化数据分类，将反馈数据与训练成效的评估有机结合，而不是单纯地作为一个考核的成绩。其次，依据反馈结果切实及时地对《救助训练实施细则》的内容进行修订和调整。比如对干粉灭火器使用这一训练项目的评定，见表1，其中对训练的评判标准主要为按照训练要求从听令到灭火器喷出灭火剂的时间。针对此训练科目，在方法与步骤正确即及格标准的基础上，应当根据实际的日常训练考核成绩对优秀、良好、及格设定一个比例，例如可以设定达到优秀标准的占20%、良好标准的占30%、及格标准的占50%。统计一定周期内此训练科目的所有参训人员的考核成绩，对此比例基础下的达成训练目标时间进行统计。通过统计结果对训练的评分标准进行调整。假设90%以上的训练人员能够达到优秀，则应当适当地提高评分标准；反之亦然，如果90%以上训练人员考核成绩为良好和及格，则应当参考国家相关法律法规和行业标准对评分标准进行适当调整，及时打破平衡态以保证训练系统整体向良性有序的方向发展。

表1 干粉灭火器使用评分标准

（三）合理利用非线性关系促进涨落突变

在专业海上救助训练系统中，由于各子系统之间典型非线性关系的存在，各个元素之间非线性的互相作用和影响，突破了简单的叠加，可以引发涨落现象。通过利用非线性的关系来促进涨落现象的发生能够引起训练系统的突变，这种突变源自于非线性关系的非简单叠加的不可预测性。例如，某一训练人员处于非平衡态的训练系统中，训练人员在执行训练计划时，在达成基本要求的前提下有所突破或对训练项目内容、技能技术有了突破性的理解和认识发展出了新的训练心得，宏观上也是对救助训练系统进行了有依据的改进。这种突变事实上是让训练系统向有益的方向有序发展的，这里的有序是指训练系统的目标、计划、考核要求等内容的可操作性、效果等特点趋向于科学合理和切合实际。作为训练系统本身，有关的管理部门和考核部门应当及时注意和发掘此类“涨落突变”，对这类有益的改良和突破给予支持，进行总结并进行推广。

与之相反，如果训练系统没有涨落突变，形成一种总体平衡的状态，那么系统的合理性和科学性就会向混沌发展，即趋向于不合理和故步自封。举例而言，现今海上活动的主体是以燃料油为主要动力能源的船舶，训练系统针对燃油船舶的海上救助设定训练目标、计划和考核要求。假设若干年后，海上活动的主体变成以电能或其他新能源为主要动力来源的船舶，而专业海上救助训练系统始终没有涨落突变引发的发展和改变，仍然围绕以燃油为主体的船舶制订训练目标、计划和考核要求，则届时势必无法适应海上救助的需求。这就需要合理利用专业海上救助训练系统中的非线性关系促进涨落突变，让训练系统能够通过趋向有序的发展而保持其合理性和科学性，以便适应日益变化的海上救助需求。

四、结语

依据专业海上救助训练系统的耗散结构特点，增强专业海上救助训练系统的开放性，保持其非平衡状态，利用系统内非线性关系促进涨落现象的发生，使训练系统始终处于一个自组织演化的状态。

同时采取相应的合理化措施增加专业海上救助训练系统内部和外部的负熵流，让专业海上救助系统向有序的方向健康发展，从而得到优化。