基于复杂性科学的管理熵_管理耗散结构理论及其在企业组织与决策

1、 -142-MANAGEMENT WO RLD No. 62001基于复杂性科学的管理熵、管理耗散结构理论及其在*任佩瑜张莉*本文是国家自然科学基金项目管理效率的熵函数及其在决策中的应用研究中的内容, 也是国家社会科学基金项目中国大型工业企业战略性再造问题研究中的内容。一、引言复杂性科学(Science of Com p lexit y 是国际上20世纪80年代提出的新的科学范畴, 是研究复杂系统(Com p lex S y stem 的科学。目前它还处于萌芽阶段, 但很多科学家已将其称为“21世纪科学”。复杂性科学也是当今世界科学发展的热点和前沿, 其研究与应用正在向各个学科渗透, 是新兴交

2、叉学科。由于它对人类认识世界的重大意义, 使西方发达国家争先研究, 以取得科学制高点, 许多国家还建立了专门从事复杂性、复杂系统或非线性系统研究机构, 较著名的如美国桑塔费研究所(Santafe Instit ute , 英国的新英格兰复杂系统研究所(New En g land Com p lex S y stem Instit ute 等, 他们作了大量的研究, 获得了一些重要进展。我国的研究基本与国际同步, 由钱学森先生负责的科学小组对此也进行了深入的研究, 并得出了一些重要的结论。复杂性的概念, 至今有很多种提法。Santafe Instit ute 的科学家们认为, 复杂性是处于混沌的

3、边缘(混沌是指确定性系统中存在的内在随机性 , 复杂系统是一种复杂适应系统(Com p lex Ada p tive S y stem 。新英格兰复杂系统研究所的科学家们认为, 复杂系统是指系统整体行为不能从组成单元的行为加以推断的系统。钱学森先生指出, 复杂性是开放的复杂巨系统的动力学特征, 复杂性问题是开放的复杂巨系统的动力学或开放的复杂巨系统的问题(钱学森,1990 。成思危教授认为, 复杂系统最本质的特征是组分具有某种程度的智能, 即具有了解其所处环境, 预测其变化, 并按预定目标采取行动的能力(成思危,1999 。研究复杂性科学的重要意义在于, 近代和现代的思维模式是从单一的、线性的

4、因果角度对复杂的世界作还原论和确定论的思考, 并在此基础上建立模型, 进行预测、决策、计划、控制等, 把对象纳入在确定性的条件下可以解决的范围。事实上, 建立在牛顿、拉普拉斯、笛卡尔、莱布尼兹等大师所创立的思想和方法论基础上的机械的、线性的、平衡静态的还原论和确定论并不能解释和解决人类原本就存在的复杂性问题。例如, 过去认为研究个体便可推断整体, 而事实上, 整体的性质和功能, 并不是由个 -143-管理世界双月刊2001年第6期体线性叠加而形成的。因此, 过去的研究方法不能解释复杂系统现象。又如, 西方经济学认为, 各种经济行为主体为实现自己目标最优化而相互作用, 最终达到供求等各方面力量平

5、衡的特殊状态均衡。而通过对均衡的研究, 大致可确定经济发展变化的整体趋势。其实在经济的现实中, 经济系统运动早就超出了一般均衡的范围, 均衡只是系统矛盾运动过程中的暂时现象, 非平衡状态, , 。再如, 的分析, 得出将来发展趋势, 据此作出决定、计划和控制, 以达到目标的过程。然而这种建立在趋势外推和回归分析等模型基础上的方法, 仍是一种线性的因果分析法, 问题不是这样简单, 过去与现在决不能准确推测出未来的趋势。因为未来发展的不可控变量实在太多, 各种因素交互影响而“突现”混沌现象和随机性太多, 用原来的方法是无法把握的。为此, 人类只有探索和研究新的普适性更高的包括“定性与定量相结合的综

6、合集成研讨厅体系”(钱学森,1990 以及线性和非线性相结合等理论和方法, 才能解决复杂系统和复杂性的问题。企业管理也是一门复杂性科学, 其复杂性表现为环境的复杂性和不确定性, 组织系统的多层级、多单元、多功能和多目标的复杂性, 预测、决策、控制的非线性和非确定性, 信息非对称性, 企业系统非平衡和混沌性, 以及各种因素交互作用, 并同复杂环境交互作用的自组织和自适应过程中的复杂性等等。复杂性已成为企业组织和决策以及经营管理中带本质性的问题。二、构建企业组织的新理论模式(一 管理熵:企业组织结构中的管理效率递减规律克劳修斯(Clausius 提出的熵定律是热力学第二定律, 它描述了系统能量的转

7、化方向, 即一个封闭系统能量只能不可逆地沿着衰减这个方向转化。系统科学把熵的概念引进了自己的领域, 并把它改造为自己的范畴。当系统内部各要素之间的协调发生障碍时, 或者由于环境对系统的不可控输入达到一定程度时, 系统就很难继续围绕目标进行控制, 乱, 。系统的这种(李传欣 。同样, 得到管理熵(任佩瑜, 1998 的概念。所谓管理熵是指任何一种管理的组织、制度、政策、方法等, 在相对封闭的组织运动过程中, 总呈现出有效能量逐渐减少, 而无效能量不断增加的一个不可逆的过程。这也就是组织结构中的管理效率递减规律。这个规律之所以会存在, 主要原因在于复杂组织运动和管理过程受若干不确定性、又相互影响的

8、变量要素控制, 从而稳定地表现这种趋势, 并服从一定的数学规律。1. 影响管理熵的主要因素(1 制度因素:企业内部的产权制度以及经营管理制度等是影响管理熵的重要因素之一, 它有着明显的熵值增加效应。在相对封闭的企业内部, 新出台的各种企业制度和经营管理制度, 在初始时是最有效的, 而随着时间的推移和环境的变化, 许多管理制度变得不再适合, 并又制约其他因素的有效性的发挥。在这个从有效到无效的过程中, 企业内部的管理熵将逐渐增加。(2 组织结构:企业组织就其本身来说, 具有多层级结构与多功能结构, 各层以及各单元具有不同的性质, 在耦合状态下交互影响, 又与整体交互影响, 在演化中, 有一个裂变

9、、复制、成长、放大、膨胀、老化的过程, 这正是企业内在生存能力与外部环境之间非线性相互作用的结果。在这一过程, 管理熵会逐渐增加, 管理效率会递减。因为组织是管理的载体, 组织的膨胀、老化, 必然会使组织内部结构性磨擦系数加大, 从而产生内耗、能量衰退, 反应能力减弱。(3 信息渠道:信息渠道的存在是以组织存在 -144-MANAGEMENT WO RLD No. 62001为基本条件的。由于组织自身的放大膨胀和复杂化会使信息渠道相应延长、节点增多, 使信息在传递过程中耗损、扭曲, 最后使信息的有效性、及时性下降, 对决策和执行产生重大影响, 因此管理熵会增加, 管理效率递减。(4 环境变化:

10、企业外部环境的变化会使原有的政策和策略过时而无效, 使组织结构不能适应环境, 从而导致管理熵增加。(5 政策因素:积极性的关键因素。, 熵的增加。, 不再适应发展的需要, 也会引起管理熵增加。(6 人的因素:企业组织是由人构成的, 由人的社会性和目的性所决定。人群心智的复杂性决定了企业复杂巨系统的复杂性, 人群的文化心理特征往往表现出比资本、技术等要素更强大的作用。因此, 企业组织运动的效率在很大程度上取决于管理者与执行者的素质和对组织本身及对工作的态度。若人的素质与态度的发展与组织发展、环境发展的要求不同步, 最终也会导致管理熵增加。因此人的因素也是影响管理熵的主要因素。(7 文化因素:良性

11、企业文化, 通过企业正确的价值观、伦理道德观和企业的习俗、文化氛围等, 对企业全体职工形成凝聚力、主动性和创造性都具有十分重要的作用, 这使管理效率增加。但是随着环境等的各种条件的变化, 在相对封闭的企业系统里, 文化逐渐不适应变化, 开始僵化、变质、固步自封, 出现“文化熵”增(李传欣; 任佩瑜,2000 , 使企业管理效率下降。以上这些因素在运动的复杂企业系统内部不断运动并相互作用, 相互影响, 产生更复杂的综合现象, 在一定条件下又进一步加速了管理熵在企业组织中的增长。总之, 管理熵论说明了组织运动过程中存在着管理效率递减的规律(任佩瑜,1998 。2. 管理熵数学模型的建立(1 数学模

12、型建立的假设条件:第一, 组织是一个相对封闭的孤立系统, 较少与环境进行信息、能量和物质交换; 第二, 组织内存在着能量的差异, 是处于一种不平衡状态。(2 数学模型的表示方法:S 1=6K i S i(1其中:i 为影响相对封闭系统熵值的各种因素, 如组织结构因素、。K i 各种因素的权, S i 。i K B 6P j ln P j(2K B 是管理熵系数, 在此定义为:企业所处的特定行为中, 每增加单位收益所需追加的成本值, 即行业的比值C/E 。j 代表企业的每个影响熵值因素中所包含的子因素, P j 为每个子因素影响企业熵值变化的概率, P j 满足P j =1。由(1 、(2 两式

13、可求出系统内部熵值S 1。系统内部熵值的大小表示了企业无序度的大小, 熵值的增加过程是企业逐渐由有序状态向无序状态演变的过程, 此过程可由图1表示:由图1我们可以知道, 企业系统的熵是随时间而逐渐增加的。另外, 由于企业系统熵增会引起组织效率递减, 因此, 也可用组织效率递减的公式(任佩瑜,1998 来表示系统内部熵增的过程:y =Re-x(3 x =f (a 1x 1, a 2x 2, , a n x n , t (4式(3 中, y 是管理的效率, R 表示组织的结构常数, x 是影响组织效率的因素的函数, 这些因素包括x 1组织结构发展的复杂程度; x 2为信息渠道的长度和节点多少, x

14、 3为环境变量; x 4为政策因素; x 5为制度因素; x 6为文化因素x n 为其他影响因素; t 为时间因素。a i 表示影响每一个因素的权数(在一定时间内, 时间t 和权数a 可视为常数, 此时, 组织效率y 就随自变量x 的变图1ni =1j = 1 -145-管理世界双月刊2001年第6期图2nj =1nj =1图3化而变化 。式(3 可用图2表示:上述式(1 、式(3 是用不同的数学表达式描述同一个过程, 即熵增的过程, 度、政策、, 依据。(二 管理耗散和管理耗散结构:企业组织结构中的管理效率递增规律普里高津(I. Pri g o g ine 提出了研究开放系统的耗散结构理论,

15、 他运用非平衡的观点, 研究有机、无机以及社会和经济系统中的熵现象, 提出在开放系统中, 由于负熵的流入可以补偿系统内熵的增加的理论(尼科里斯、普利高津,1992 。一个远离平衡态的开放系统, 不遵守热力学第二定律, 而是遵守达尔文的进化论学说, 它们通过与环境不断地交换能量、物质和信息, 在一定条件下产生自组织现象, 即由无序到有序、较低有序到较高有序并形成新的稳定结构。将耗散结构理论引入管理学中, 我们得到了管理耗散和管理耗散结构(任佩瑜, 1998 的概念, 所谓管理耗散是指当一个远离平衡态的复杂企业组织, 不断地与环境进行能量、物质和信息的交换, 在内部各单元之间的相互作用下, 负熵增

16、加, 使组织有序度的增加大于自身无序度的增加, 形成新的有序结构和产生新的能量的过程。而管理耗散结构就是管理耗散过程中形成的自组织和自适应企业组织系统。1. 管理耗散和管理耗散结构的前提条件(1 组织是远离平衡态的开放系统; (2 组织内部各要素之间存在着非线性的相互作用; (3 组织外部环境条件变化达到一定的阈值; (4 组织内部同环境不断地进行能量、物质、信息的交换, 从而使组织的总熵为负。2. 管理耗散的数学表达式首先, 负熵的计算公式:S e =6K j S j(5其中:j 为影响企业组织产生负熵的各种因素, 如新技术、新的有效的市场、新的有效的政策、新的有效的企、全体职。, S j

17、为各影响因素的负熵值。S j =K B 6P j ln P j(6式中各符号的含义与式(2 相同, 由此式可计算出, 在引入的负熵中, 各影响因素所产生的负熵值。由于负熵的增加, 使管理效率递增, 其计算式如下:y =Rexx =f (a 1x 1, a 2x 2, , a n x n , t 式中各符号含意与(3 (4 相同, 此过程的图象如图3:通过上面(5 、(6 两式, 我们就可求出企业从外界引入的总负熵。因此, 开放企业系统的总熵值可以表示为:S 总=S 1+S e(7式(7 中S 总为整个企业组织的总熵, 它是由系统内部的熵S 1与从组织环境中吸取的负熵S e 的总和决定的。从式(

18、7 中, 我们可以知道, 只有当S 总0时, 企业组织的耗散结构才能形成, 因此, 我们可以得出管理耗散结构形成应满足的条件:|S 1|S e |。管理耗散结构一旦形成, 组织中远离平衡状态的非线性区内, 处于一种动态平衡中, 组织内的一个微观随机小扰动就会通过相关作用放大, 发展成一个整体、宏观的巨大涨落, 使组织进入不稳 -146-MANAGEMENT WO RLD No. 62001定状态, 达到一定阈域后又通过自组织再上升到一个新的稳定的有序状态, 形成一种充满活力的有序结构。这时, 企业组织具有很强的抗干扰能力、吞并融合能力(对外来系统的吞并, 只扩大原系统规模, 其特性不变 和自我

19、新陈代谢能力。以上管理耗散和管理耗散结构的分析, 为我们建立科学的组织构架, 进行组织的再造和有效的管理等提供了理论依据。熵增的趋势里, 开放, 自我改造, 、能量、信息的交换, 用下逐渐克服混乱, 通过协同和突变, 使组织整体实现负熵值来促使企业组织有序地发展和管理效率的提高。三、管理熵、管理耗散结构与企业组织演化规律由于企业系统的复杂性、非线性以及环境的复杂性, 使企业演化中充满了不确定和混沌。管理熵揭示了组织内部管理效率递减的规律, 它证明了企业最终将从有序发展到无序而走向衰亡, 并从理论上证明了企业为什么具有较短的生命周期。管理耗散结构却正好相反, 它揭示了企业组织结构由无序向有序发展

20、的趋势, 描述了组织结构中, 管理效率递增规律, 也从理论上证明了为什么有些企业具有较长的生命周期。复杂的企业组织结构矛盾地向前发展正是这两个规律在复杂条件下交互影响, , 、生, , 不同。当管理耗散结构起主导作, 管理效率递增, 组织将从兴起走向繁荣, (如图4中OA 段所示 。但在不断的能量做功过程中, 管理熵逐渐增加, 管理效率递减, 此时, 管理熵开始起主导作用, 组织又将从繁荣走向衰落(如图4中AB 段所示 。如果此时, 企业继续处于相对封闭的状态, 不及时地进行文化、制度、管理、技术、人力资源结构和市场创新, 不与环境进行必要的物质、能量和信息交换, 企业必将走向死亡。如果企业能

21、够从环境摄取大量的物质、能量和信息, 进行相应的制度创新、管理创新和技术等创新, 打破内部僵化的平衡状态, 使管理效率递增, 那么企业将又重新恢复生机(如图4中BC 段所示 , 此时, 耗散结构又开始起主导作用。可见, 管理熵、管理耗散结构与企业组织之间, 在环境交互影响下存在着非线性的彼长此消、相互依存、相互制约的复杂的矛盾关系, 并构成一个企业开放复杂巨系统(如图5所示 。这实质上是企业开放复杂系统内外复杂性非线性作用下“突现”出来的冲突、混沌、协调、妥协、自组织、自适应过程。因此, 在这对矛盾的不断循环运动并同组织辨证统一相互作用过程中, 企业的组织结构不断有规律地波动性地向前发展。四、

22、熵值效应与企业组织决策管理熵和管理耗散结构不仅可以解释组织结构的发展规律, 指导自组织结构的构建, 而且对管理决策也是非常重要的。从前面的熵增原理我们知道, 企业的任何一种管理的制度、政策、方法, 在组织执行过程中, 管理效率是呈递减的规律。也就是说, 当一种新的制度、政策、方图5 企业开放复杂巨系统图管理世界 双月刊 2001 年第 6 期 法 , 在刚开始形成时 , 拥有的能量最大 , 它能给企 业带来明显的效益 ,使组织效率大大提高 ,然而随 着时间的推移 ,由于内部条件与外部环境的变化 , 这些制度 、 政策 、 方法变得不再适用了 , 企业文化 逐渐沉淀 、 固步自封而失去活力 ,超

23、稳态的权力和 利益结构阻碍创新机制的产生 , 组织的内耗混乱 度以及无序度不断增加 , 这就需要企业能及时做 出决策 ,用新的战略 、 、 、 政策 制度 方法以及新的资 源优化配置方式去替代 ,否则 ,组织最终将走向崩 溃 ,达到一种终极平衡态 。然而 ,企业在何时更替 战略 、 、 、 制度 政策 变更组织结构 ,这个决策时间的 临界点在管理学中是非常重要的 , 而且难以量化 和控制 。这正是许多企业决策失误 、机会丧失和 寿命短暂的根本原因之一 。 在此 , 我们通过管理熵值的应用来量化这个 决策时间的临界点 。首先 ,引入两个新的概念 ,边 际管理熵值和边际管理负熵值 。边际在数学中的

24、 定义是当自变量发生微小变化时所引起的函数值 的变化 。它在经济学和管理学中的应用非常广 泛 ,如通过边际收益与边际成本 ,我们可以找到企 业利润最大点等 。 由边际的概念可知 , 边际管理熵值就是当时 间发生微小变化时所引起的企业熵值变化 。边际 管理负熵值是时间发生微小变化时所引起的企业 熵值反向变化 。当企业边际管理熵值 = 边际管理 负熵值时 ,即 | ds e | / | d t | = | ds 1 | / | d t | , 企业内部的熵值增加的速度与企业从外部引入的 负熵值的速度是相等的 。在此时 ,企业进行决策 , 变更组织结构 ,更替制度 、 政策和方法是最经济而 可行的

25、。因为 ,在企业复杂的组织内部 ,管理熵和 管理耗散结构是同时起作用并相互作用的 , 组织 的制度 、 政策 、 方法在刚开始形成时 , 管理耗散结 构在企业中起主导作用 ,此时产生的负熵值最大 , 随着管理熵作用的增强 ,企业内部的系统熵增加 , 由耗散结构产生的负熵值减小 , 直到边际管理熵 值 = 边际管理负熵值时 ,企业的组织效率最大 ,此 时也正是组织效率衰减开始的临界点 。在临界点 上 , 决策执行的时机最佳 , 成本最低 , 效率最高 。 因为 ,当边际管理熵值 边际管理负 熵值时 ,企业的组织效率就已经递减 ,此时作出决 策已滞后 。因此 , 在边际管理熵值 = 边际管理负 熵值时 ,做出决策是最经济最科学的 。 综上分析 ,在复杂科学基础上的管理熵 、 管理 耗散结构理论对企业组织和决策的作用是十分重 要的 , 它为我们从新的角度去思考问题提供理论 依据 。运用管理熵 、 管理耗散结构理论 ,我们可以 揭示复杂的企业组织结构演化以及管理决策临界 点的内在矛盾运动和规律 , 指导自组织结构的构 建 ,从而达到增强企业自适应能力的目的 。 ( 作者单位 : 四川大学管理学院 ; 责任编辑 : 尚 增健 注释 n 以计算组织结构和人的熵值为例 , S 组 织 = - KB 6 1 Pj j = ln Pj , 那么 , 这里