系统控制技术

通过前面十五章的内容，著者在阐述养猪技术与技术管理问题时没有将这些问题或技术分割来看，或者只是看成某阶段的问题，而是从系统控制论的角度去阐明。例如在怎样提高哺乳母猪采食量这一问题上，有的推出酸制剂，将原由归结于母猪胃酸分泌不足；有的推出中药开胃剂，如山楂、麦芽、神曲等，将原由归结于分娩应激引起食欲抑制；有的认为这是妊娠期间，特别是妊娠早中期喂料超量所致（但妊娠期控料合理的母猪，分娩后仍然达不到应有的采食量）；有的认为是饲料适口性差，然在这方面做尽文章仍不如人意；有的认为是热应激所致，安装降温设备后，采食量有提高，但仍然达不到应有的水平。

何以如此，皆缘于没有从系统控制上考虑问题。著者认为首先要考虑基因特点，现代基因型种猪因定向选育而导致胃的发育较差，容积变小；加上配合饲料体积小，还要在某些阶段限料，胃内压力感受器的饱感阈值更低；限位饲养缺乏运动更助长这趋势；分娩后应激，高温等等环境因素，无疑加剧了这一趋势。欲解决这一问题，首先要明白采食量是低遗传力基因支配，但是可以通过环境条件的改变而改变的。在不能解决品种的前提下，做好胃肠扩容工作是根本，结合废除限位栏，限料要结合扩容，避免热应激等条件因素是完全可以达到目的的。

再如猪病问题，大家都聚焦在发病的阶段，少有人考虑发病前一个阶段或几个阶段有没有问题，它与本阶段的发病有何关联。特别是当种猪是贮毒库、贮菌库，猪场内源性感染成为主要流行方式时，还捧着疫病是从外界传入的“生物安全”的圣旨不放时，猪场谈何宁日？当人们只看到发病时的病猪，没有看到它在胚胎时就患上底色病，又从何谈疫病防制？ 

著者的生产实践与临床实践都践实了唯有应用系统控制的理论指导养猪才能做到科学养猪，快乐养猪。所以在第二章简要提及“用系统进化论指导养猪实践”观点是为了提醒读者在阅读时要注意这条红线，当快要读完本书有了许多感知后，应当深入了解系统控制论的基本知识，以便更自觉应运到养猪生产中。

一.系统的概念与组成

系统是由两个以上可以相互区别的要素构成的集合体，各个要素之间存在着一定的联系和相互作用，形成特定的整体结构和适应环境的特定功能，它从属于更大的系统。著名科学家钱学森认为：系统，即相互作用和相互依赖的，若干组成部分合成的，具有特定功能的有机整体，而且这个系统本身又是它所从属的一个更大系统的组成部分。

家猪这个系统的要素或组成部分包括家猪、人、相关的微生物与动物、以及生存环境,形成人养猪，猪养人的复杂关系，并由此形成特有的生物群落。这个系统实现特有的功能，那就是为人类提供肉食的同时形成一个有机整体，并且从属于更大的人类生态系统。而野猪这一系统虽然也隶属人类生态系统，但却没有人这一要素（在人类不干预的原生态环境中），其特定的功能亦不同，即不是为人类的提供肉食，而是维持原始生态链的平衡。

由此可以看出系统的性质取决于要素的结构，家猪系统的性质由于人的要素参与就不同于野猪系统的性质。在这个动态结构的系统中，其结构的好坏直接由要素之间的协调作用体现出来。家猪由于人类世代驯化与选育，特别是现代基因型猪体质变弱，它与病原微生物之间的协调能力变得低下，比野猪易生病，因此这方面的结构是不好的。人类不可能不养猪，唯有处理好要素与要素，要素与系统的关系，才能更好实现系统的功能。

系统不能脱离环境，系统与它的环境之间必须进行物质、能量、信息的交流。环境的特点和性质的变化，往往会引起系统性质和量的改变，反之亦然。由野猪系统变为家猪系统就是环境和系统相互作用造就系统的改变，也反过来系统改变后，影响到环境。

在开放系统（指要素要与环境进行物质、能量、信息交换的系统）中，要素与要素之间可以互为环境。例如猪与微生物之间就是如此。猪是微生物生存的环境，反过来，微生物又形成猪体的内环境。肠道菌群形成肠道内环境；潜伏在扁桃体、巨噬细胞的病毒形成带毒的内环境。所以在开放系统中，实际环境并不仅仅是该系统周围的全部事物，而且还有那些与该系统有物质、能量、信息交换关系的事物，这种概念上的变革更新更有利于认识我国猪病流行的本质。而处理好系统与环境的关系，包括微观环境的关系是十分复杂的问题。看得过于简单，认为疫苗，药物保健就能解决疫病肆虐的问题是一厢情愿的想法，是缺乏系统论指导下的幼稚思维。

二.系统的分类

有关系统分类的方法较多，系统分类也各不一样，例如，按系统内容可分为一般系统与具体系统，天然系统与人造系统，物质系统与概念系统，生命系统与非生命系统。按系统的数学模型可分为封闭系统与开放系统，线性系统与非线性系统，黑色系统与白色系统以及灰色系统等等。

养猪系统应该划归于生命系统，但是它又是一个开放系统，因为这个系统要素与环境进行物质、能量、信息的交换。这样定性养猪系统方能从本质上探究当今养猪中的诸多问题，例如疫病久扑难灭的问题，我国养猪生产水平低下的问题等等。

养猪这个系统又可分为若干子系统，按生产流程分可有种猪子系统，配种子系统，妊娠子系统，分娩哺乳子系统，保育子系统，育成与育肥子系统；按生产中执行的功能可分成养猪子系统，饲料子系统，兽医子系统，后勤保障子系统，销售系统，财务系统等等，并且各子系统还可再划分为次一级子系统。

可见养猪系统是一个非常复杂的复合系统，这些子系统就像交织在一块的长头发，虽然各自为丝，却连着一个神经中枢，牵一发而动全身。不少猪场配种成绩不错，窝产活仔10头以上，但是在产房保育以及以后阶段出问题，结果出栏数低下。任何子系统的行为都影响养猪系统的总的功能。

三.系统的特征

1.系统的整体性

系统整体性原理的基本内容是各个要素按一定方式构成有机整体，其要素作为整体的部分，要素与整体、环境以及各要素之间相互联系，相互作用，使系统整体呈现出各个组成要素所没有的新物质，因而具有各构成部分所不具有的功能的规律性，这样整体不等于它的部分的总和。其总和可以表现为正值也可以为负值，这就是要素与整体、环境以及各要素之间发生不一样的相互联系，相互作用的结果。养猪之所以出现盈利与亏损两种绝然不一样的总体效应，就是系统内要素与整体，要素与要素，要素与环境之间复杂作用所呈现的不同关系的必然结果。

养猪业中存在一个严重的现象就是孤立静止的对待某一要素在某一阶段出现的问题。例如，猪发生疫病只知道用抗生素防治，有谁去追溯病原到底来自何方？伪狂犬病可致死大猪（伪狂犬病原本是不会致死大猪的），只认为是伪狂犬病病毒变异了，毒力增强了，又有谁去考量是不是大猪免疫力下降了？什么原因引起大猪的群体免疫力下降？所以一个要素（元素）在系统内部的行为不同于它的孤立状态中的行为，人们不能从各个孤立的部分概括出整体的行为。为了了解各个部分的行为，必须将各个从属系统和它们的上级系统之间，子系统与子系统之间的关系统统考虑进去。正是遵循这一原则，著者在查找发病病因或生产上问题时，决不孤立的看待每一头病猪，决不孤立的看待某一阶段的疫病，决不孤立地看待某一生产阶段的问题，而是一定要查看所有的生产阶段的情况，了解发病阶段与发病前阶段的关系，了解猪群与环境的关系，从而得出群体性的、系统诊断的结论，并以此指导疫病防治与生产几无败算。

2.整体组合效应

整体组合效应可以是正值也可以是负值。广为流传的经典成语：三个臭皮匠，顶个诸葛亮和一个和尚挑水喝，两个和尚担水喝，三个和尚没水喝，正是系统整体组合效应的不同写照。著者见到，同样环境条件下两套产房成绩相去甚远，其原因就在于一套产房的组长善于团结三个单元的员工，相互协作，有什么好经验、好体会大家分享，大家去实施，有什么不当之处大家引以为诫；另一套产房的情况就绝然相反，老死不相往来，相互忌妒，呈现三个和尚没水喝的总体组合效应。

整体组合效应告诉人们，必须协调好系统内各个要素、各阶段各个要素的关系才能获得系统的最佳状态。

3.系统结构的特征

一是系统结构的稳定性。一个系统的结构一旦形成，就总是趋向于保持某一状态，即系统结构的稳定性，也就是说系统整体状态能持续出现，系统的这种状态谓之为“稳态”。系统可以呈现静态的稳态也可以是动态稳态。

如所有生物系统一样，养猪这一系统是属非平衡结构，因为系统各构成部分对外界经常保持着一定的活动性和功能；系统处于必须与外界环境不断进行物质、能量、信息交流才能保持有序的系统结构的状态，这种系统结构称为非平衡结构。针对养猪这一系统而言，猪只必须与外界之间不断进行物质、能量、信息的交换，从外界吸取负熵流（熵是热力学中的概念，表示不能利用的热能，负熵即可以利用的热能），以抵消自身的熵增，以供猪体同化、异化作用，即不断进行的新陈代谢过程，这是维持系统结构稳定的基本条件。另一方面外界环境的变化必然影响猪只吸取的负熵流，猪只只有改变适应才能维持系统结构的稳定，实现动态的稳态，否则系统的稳态将破裂，导致事件的发生。例如，饲料霉变导致能量下降，适口性差，采食减少，负熵流减少，导致免疫力降低而发病，稳态破裂。不仅如此，系统要素的变化同样可影响到系统的稳态，如原本安定的猪场因为引入新的种猪或其它猪导致的疫病发生，流行后又终止，最后以自然减员的方式恢复系统的稳定，回复到稳态。然而当今出现最多的内源性感染引发的疫病流行更多与环境有关。

二是系统结构的层次性。系统结构的层次性包括等级性和多侧面性两重含义。对于系统各组成要素的纵向与横向联系，或是纵横交错的联系，都要从系统层次上去考量其联系方式与程度，并用以对系统进行描述，从而发现系统的运动变化的规律性。

有了对系统结构层次性的认识，其视野更开阔，有助发现新的事物，便于从系统高度采取措施。我国猪病猖獗表现在各猪场病多，死亡多，其根源就在于比猪场这个层次高的全国养猪系统带毒带菌严重。单个猪场搞SPF猪或净化风险极大，而带毒带菌的根源又在种猪。在这个层次上，又在于缺乏顶层设计的混乱引种，特别是从国外杂乱无序的引种。这就是系统结构层次性分析。

单个猪场搞净化为什么风险大，因为净化的猪场不可能生存在真空，存在与其它阳性猪场以及群落中多种生物发生复杂关系的现实。这就是层次分析中的多侧面性。

三是系统结构的可变性。养猪系统是一个开放性的动态系统，变化是绝对，稳定是相对。它要与外界进行能量、物质、信息的交换，系统的结构在这种交换过程中总是由量变到质变，这就是系统结构的可变性。系统结构状态永远是系统中各要素相互作用以及系统受周围环境影响的结果，当今集约化的外环境使猪只体质下降，病原微生物更易富集，滥用抗生素使得病菌发生耐药性质变，日益严重的霉菌污染使得猪只体质进一步恶化。所有这些，引起疫病肆虐高发病率，高死亡率，都标志着系统结构正在由量变走向质变。许多猪场亏本、倒闭，总体组合效应是负值正是系统结构可变性由量变到质变的局部印证。

4.系统的功能

系统与外部环境相互联系和作用过程的秩序和能力即是系统的功能。系统的功能体现了系统与外部环境之间的物质、能量和信息的输入与输出的变换关系，以及包括改变被作用对象的秩序。系统的功能旨在阐明系统自身状态变化以及引起环境状态变化的过程。组成系统结构的要素是决定一个系统功能状况的最基本的条件，系统结构一旦形成，它就对环境产生整体效应，或是适应环境，或是改变环境，于是系统结构要素可以发挥有益的功能，也能出现有害的功能。集约化养猪如果没有良好的通风换气，就会因为高密度使舍内小环境的空气质量变得恶劣，有害气体富集，粉尘富集，病原微生物富集，最终导致疫病流行，这就是猪这一要素，量的变化（高密度）带来的有害功能。

反之，环境的变化通过影响功能的变化而导致影响系统结构的变化。日益严重的霉菌毒素的危害，使猪只的体质下降，易发病死亡；同时病原微生物更易在猪体内生存，无论病原微生物的种类还是数量都在增加，从而改变了系统的结构，于是也就决定了我国养猪业至少在目前状况下不可能发挥该系统应有的总体功能，总体生产成绩低下是必然的结果。

5.系统的进化

养猪系统是一个开放的、有生命的系统，是动态系统，每时每刻都处在进化中。著者以为学习系统的进化，要特别注意以下几方面。

其一，是系统进化的基本因素是突变、自然选择和隔离。突变是选择的基本材料。自然选择象筛子，不适应的突变体被淘汰，适应的突变体被保存下来。突变是随机的，自然选择决定了进化的方向。在不同选择压力下，由一个单一的同源群体中发展出不同基因型的生物体，生物体之间的差别逐渐扩大，在出现了隔离机制后，彼此间基因的交换被阻止，从而形成了种群的分化。不同基因缺失苗的广泛应用，为突变的另一种形式——基因重组提供了广阔的空间；自然选择的结果，必将出现在基因缺失疫苗毒株基础的基因重组的新毒株，且不与原疫苗毒株有交叉免疫。这是养猪系统的进化的必然，那怕它只是其中子系统中的更次级子系统的进化。一个猪场就是一个隔离封闭的群体，当今病原微生物血清型的增多，无不与隔离密切相关。

其二，是如何能观察到系统的变化？只能通过表征系统中的某些性质的量度，并且是瞬时（即刻状态）的值知晓。如果状态值与长时间内的平均值有偏离就表明该系统在变化。这种状态值小到体温测定值、呼吸频率等，大到各种年生产总水平数据。状态值在系统进化论中称为涨落。涨落提供系统进化的材料，而进化是通过环境选择进行的，环境选择决定了系统进化的方向。原本养猪是希望系统向着提高生产水平，有利猪健康方向发展，结果因为种种不良的外界环境使得系统朝着有利病原微生物方向发展进化，猪只处于退化之中。要练就善于观察状态值的本领，及时发现系统偏离稳态与否及其程度，采取措施使期回到稳态。

观察表征系统时要注意系统在稳态时没有的现象，例如，新生猪的阴唇红肿、红色的眼露、母猪背部皮肤的出血、口蹄疫死大猪、伪狂犬病死大猪等等。这无疑标志着系统已经偏离了稳态，发生疫病流行是迟早的事。

其三是要知道在微观世界，涨落是量子的涨落，是随机的，不可避免的，因此不可能准确预测疾病的发生与否，但随系统进化涨落会更丰富多彩，新的疾病的出现是必然的，不可避免的。养猪人知道此道理就不必惊慌失措，搞好环境就可以阻止事件的发生，因为环境选择决定了进化方向。