【技术】概念体系方法及其在高速公路复杂运维问题中的应用

先看上节对概念的描述，从中可直接得到以下要点：
1、概念不是空洞的抽象，因为概念的外延就是具体所指的一个个事物、对象，凡概念必有具体所指，概念清晰就是所指清晰。

2、任何概念都不可能孤立存在，总是纵向处在某一层，横向处于某一类，与其他邻近概念具有在纵向的种属关系，以及在横向的相容或不相容关系，即处于一个网络中。

3、任何概念中包含其他概念，或者说一个概念必然需要其他多个概念来定义，这是由于事物（即外延）总是综合而非孤立的。

4、概念的描述中隐含着“过程”——从外延（具体事物）到概念（内涵）产生和丰富过程，从属到种及从种到属的过程，外延划分过程及分类归总过程。这是认识过程，更应视为概念自身不断完善、清晰的动态过程，这个过程中会诞生新概念，也会淘汰一些旧概念。

可见，概念不是静态的，概念是网络、嵌套、动态过程。我们的工作和认识都要“有的放矢”、“有序进行”，“有的放矢”就是看清事物离不开概念这个“箭靶”，“有序进行”就是解决新问题应依循概念这个“动态过程”。如把以上观点提升为一种方法，必将大有裨益。图论中的图不是几何的图，而是客观世界中某些具体事物间联系的数学抽象，可表述为一个三元组 

    ，集合V（G）、E（G）、φ（G）分别为图的顶点集、边（分为有向边和无向边）、关联函数（表示边与点之间的对应关系）。现已知概念是网络和过程，则可以用图论中的图表述，图1a、1b、2a、2b表示了公路管养中较常出现的两种概念形式。

说明：1、图1a、2a中的箭头表示种属关系（层次）及横向分类之间的作用，可以用三元组表示，节点A代表核心概念，是整个体系的出发点，竖向节点箭头代表不同层级，水平向代表同一层的划分，边缘的箭头指向具体事物。图1b、2b中的箭头表示对应概念过程的动态指向。

2、图1a、1b代表了具有以“归纳”为主要特征的概念体系，种属关系为自上而下，但概念过程则为由外围向核心。例如公路管养中的桥梁养护规范，图1a各节点可赋值为：A表示桥梁养护，B层为检查、养护，C层日常巡检、经常检查、定期检查、专门检查、日常养护、预养护、修复养护、专项养护、应急维修等，再下去D层按桥梁结构横向划分，再下去E层构件，最后是具体工作内容。图1b表明，对于图1a的概念体系，概念不断完善（即动态过程）应是沿着从具体内容向E→D→……→A的方向逐层进行的。用一句话理解，公路管养的各个核心概念随着实际工作的积累、丰富而不断完善。

3、图2a、2b代表了具有以“演绎”为主要特征的概念体系，种属关系为自上而下，而概念过程为由核心向外围。例如公路管养职能，图2a各节点可赋值为：A为高速公路管养职能（A*为体系外影响概念），B层为业主、专业管养单位、执法单位，C层细分为决策、监管、技术支持、结构养护、日常养护、机电养护、运行服务等，D层到具体岗位，最后是各岗位职责、工作流程等，各横向职能按工作流程发生作用。图2b表明，对于图2a的概念体系，概念的动态过程是由核心向外逐层进行的，外层概念的清晰、完善程度取决于内层概念，核心概念的微小偏差可能造成外层概念出现较大问题。

有了上述方法，实际工作中就可以把问题放在概念体系中考虑，在面对全新问题时，可以先作出初步概念体系图，再根据外延或核心概念的深化，对体系中概念进行修正或增删，最终达到最优概念体系。

可见，以上基于概念定义并利用图形方式表述概念体系及其动态过程的方法，特别是有了“归纳型”、“演绎型”这样的模型，大大提高了理解、把握概念体系的效率，既便于顶层设计，又助于各节点、层的自我修正、调整，具有实用性，本文称这种方法为概念体系方法。下面通过几个专题讨论其应用。

（一）公路养护规范中概念的完善问题
前述已知养护规范属于“归纳”型概念体系，概念应在实际需求中由外向内逐层完善，由此出发考察养护规范，发现一些问题，以隧道养护规范为例来举几个共性问题。

（1）概念的补充
在规范的4.2.1日常巡查内容中罗列如下（节选）：
病害概念是基石（接近核心概念的B层或C层），是检查、养护、维修、定额等的前提。以上反映的问题是，各类病害的概念的没有明确提出，造成使用时普遍不一致、不清晰，影响了规范的指导性、约束性。因此需在规范中补充各类病害概念，使病害概念在行业内统一。

（2）概念的一致
根据概念体系原则，概念处在网络中，与其他概念不能出现矛盾。例如隧道养护分级，术语里明确分级依据包含“技术状况、地质气候”等多个因素，但在随后的养护分级表里，却没考虑这两项因素，显然出现矛盾，而实际养护分级中技术状况是非常重要的因素。

（3）概念的界限
根据前述，概念体系中同一个划分下的各横向概念应是互不相容的，但在规范中对日常巡视、经常检查、定期检查却存在界限不明的情况。例如前节日常巡视的病害在经常检查、定期检查中一再出现，这种界限不明一定程度遮蔽了三种检查的区别，容易造成工作失去重点和目标。问题的关键仍是病害，因为三者面对的病害不能无差别。为此，应在病害的判断难度、专业性、显见性上着手，分别给出三种检查对应的病害概念。

例如，日常巡视的“病害”应当是巡视范围内新近出现的突发性、显见性的隐患、危险因素和病害、故障，重点在于及时发现、报告；经常检查的“病害”应当是一般管养单位可以发现、判断的显见性病害，以描述表观问题为主，如“裂缝”、“渗水”、“露筋”，重在安全、预养护和及时处治；而定期检查的“病害”则适于由专业检测单位通过结构知识、仪器、计算分析来识别、判定，如温度裂缝、收缩裂缝、受拉裂缝、溶蚀渗水、保护层不足、局部冲刷等，重在提供养护工程决策依据。

（二）养护市场化推进问题
这实质上是一种职能结构变革，目标是改变旧结构的不足以提高行业效率、活力，也就是要推行新的结构，这就需要顶层设计，适于用演绎型概念体系方法进行推演，通过初设核心概念、初设职能单元（按图2a的节点图和图2b的动态过程图）等步骤进行推演并检验效果，不断修正，直到得出最佳结构，再实际试用此结构，从而最大程度减少试错成本，见图3的概念体系推演优化框图。
                      
                                  图3职能结构优化概念体系推演流程

（三）“智慧高速”启动及开展问题
可理解为是利用传感器、数据流、运维平台实现公路管养的智能化，类似于给机械结构安装智能系统，“智慧高速”是智能技术与公路管养的融合，也就是两种概念体系的融合。这其中最核心的是两者功能的融合，或者可理解为公路管养的诸多功能在经过智能技术洗礼后演变为崭新的功能，这个过程可用图4a、4b的概念体系直观表达。

             图4a节点图（概念融合中）                       图4b 过程图（概念融合中）
说明：
1、图4a的节点图清晰表明了右面两个功能群经融合形成了左面的功能群，但均要符合核心概念。
2、图4b为用三维空间表达的概念过程图，两个功能群分别用上、下两个平面表示，“管养功能平面”指向核心概念A，表示管养功能的整理、增补过程。“智能技术平面”竖直指向“管养功能平面”，表示智能技术功能与完善后的管养功能相结合，从而产生新的功能。表1通过场景描述了功能融合的样态，这种场景化表达因其直观利于系统功能设计。

 表1 场景化描述功能融合示例

本文从概念定义出发结合图论导出的概念体系方法，通过以节点图和过程图方式表述概念的静态体系和动态过程，提出了“归纳性型”、“演绎型”以及“融合型”等概念结构，在养护规范概念体系完善、养护市场化顶层设计、智慧高速新课题启动等方面能够起到清晰描述、识别问题、实现概念结构推演和模型修正等作用，能够显著降低试错成本。启示我们在遇到复杂问题时，如能在概念体系中加以考察，就可事半功倍。这些方面均表明概念体系方法是一种非常有推广价值的新方法。