《6 李惠国 关于工程设计方法的几点思考》由会员分享，可在线阅读，更多相关《6 李惠国 关于工程设计方法的几点思考（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 中国社会科学院 李惠国工程既是社会实践的物质活动，也是社会实践 的精神创造活动，这种精神创造活动有其不同 于科学思维和艺术思维的独特的工程思维方式 ，这种独特的工程思维方式具有其独特的方法 论特征。一 工程方法论1 工程方法论的特点 2 方法论的层次结构 3 工程设计方法论 二 工程设计的内容和程序 1 工程的需求分析 2 工程设计 概念设计 初步设计 详细设计 3 设计在施工中的改进 4 工程设计的信息化手段 三 工程设计的几个方法论原则 1 人性化原则 2 技术先进性原则 3 经济合理性原则 4 与自然和社会环境和谐的原则 5 符合规制要求原则1 方法论的层次结构 工程作为人类社会生产实
2、践活动中历史最悠久 的形式，涵盖社会生活的所有领域。工程的领 域、工程的形态、工程的样式和种类越来越繁 多，其方法都具有共同的方面，也有其独特的 方面。方法论按其层次划分，1 哲学方法论、2 一般科学方法论 自然科学方法论、 工程技术方法论、 社会科学方法论和 人文学科方法论。3 各门具体科学方法论。现代的工程是应用数学和科学技术原理（包括 各种工程学）使资源（自然和人工资源）和其 他各种生产要素，力求最佳地转化为结构、机 械、产品、系统和过程以满足人类生活需求的 社会实践活动。工程形态已从经验形态、半经验半科学形态演 进为现代的科学形态。现代工程的知识内涵越来越丰富，社会对工程 的需求越来越
3、多、越来越高。在工程设计的思 维方式和内容中，不但涉及科技内容，而且涉 及经济、社会、文化、价值、伦理、法律等方 面的内容，这就决定了工程设计不但是面向自 然的设计和思维过程，而且同时也是面向社会 和人的设计和思维过程。这几个方面就决定了工程技术方法论是一个跨 领域和跨学科的综合方法论。所有一切领域的各种工程都离不开设计，工程 设计的类型也很纷繁复杂，根据各种不同的要 求和标准可以划分为不同形式的设计，每种设 计又有其不同的内容、要求、部分和层次结构 。但都具有共同的方法论特征。工程设计思维 及其方法集中体现着工程思维的特点。工程设计是工程方法论研究的核心内容。科学 思维的过程是从自然客体到思
4、维抽象的过程， 其中介是科学方法，科学方法的核心是科学假 说和科学实验。工程思维的过程是从思维抽象 到人造客体的过程，其中介是工程方法，工程 方法的核心是工程设计和工程实施。一项工程从任务的提出到交付运行、使用或出 产品，大致要经历这样几个阶段：可行性研究 论证（技术可行性、经济可行性、环境可行性 ）、工程决策、工程设计、工程施工（包括评 价）、工程运行、工程管理、维护改造等。工程设计不但是工程活动的先行环节，而且贯 穿工程的全部过程，指导和规定着工程的各个 部分。工程设计还是工程思维的典型表现形式 之一。工程的本质往往凝聚于工程设计之中，工 程设计的过程就是设计师在头脑中对资源 、工艺、设备
5、、程序和系统等进行规划， 通过有序、有效的、可实施的设计方案， 来解决问题和满足需求的过程。可以把作为知识的工程，定义为关于怎样 设计、构建、运行、制造出有用的人工制 品、人工系统或程序的系统知识。设计是工程活动的核心内容,是工程竞争的 起始点和关键点，它还要贯穿于工程的全 过程，指导和规定着工程的各个部分的活 动和程序。工程设计可以大致描述为在知识和能力基础上 尝试用思想解决工程实践问题。工程设计是复 杂的脑力劳动，是创造性的思维活动，是知识 生产的一种形式。在当代的工程设计理论中,工程设计的行动结 构已被当做是一种实际行动的方法。 工程设计的内容和程序深入和详细了解社会对工程项目的需求，研
6、究分析诸 多需求合理性和重要性程度，明确主要需求，形成工 程的目标和基准指标，确定设计的范围和任务。提出工程设计要求。其中有工程的功能要求、环境要 求、成本要求、人文要求和法规要求。一项成功的设 计需要做到平衡地满足这五方面的需求。将设计要求建立合适的设计模型，以设定设计参数。形成工程的设计项目和任务。编制设计要求任务书。这是工程设计的依据，这是设 计中最严格的阶段。对设计要求要进行排序和权重。这一阶段的内容和程序分为概念设初步设计和详细设 计。概念设计这是工程设计中最重要、最困难、最具挑战性和创造 性的思维活动。要对设计要求提出的问题，寻求解决 的办法和途径，形成一系列的解决问题的概念和思路
7、 。这里体现着设计者或设计团队知识的广度和深度、 长期工程实践积累的经验和形成的观察能力、直觉判 断力和想象力，和对工程的理解和驾驭能力。隐含经 验类的知识可以发挥很大作用。对已提出的诸多概念设计，要进行比较、分析、判断 、评估和选择。初步设计对通过评估选择出来的概念设计，进一步充实 、完善和具体化，进而将工程的各个组成元素 相互联系起来形成工程设计体系，提出工程的 总体方案。在这个阶段要发现和解决原来设计要求之间隐 含的问题、矛盾和冲突。对工程体系的各个部分进行分工，对工程的程 序和进度做出安排。详细设计对工程系统的各个子系统分层次地由不同的设计小组 进行详细设计，要具体到每一细部的施工的具
8、体工艺 要求。这是工程的最终设计，详细设计一定要具有完全的可 操作性。施工人员完全可以按着它一步步地有序地和 相互配合地进行工作，把思维抽象变成人造客体。作为知识生产的工程设计的产出是，一系列的详细的 设计图、工程规范、标准、工序、工艺要求的说明手 册、检查验收和评审标准、施工进度表等。工程设计完成之后，进入工程实施阶段。工程设计是工程的思维过程，是知识生产活动；实施是工 程的物理过程，是物质生产活动。能否实现从蓝图到人造 客体的转化考验着工程实施主体的技术能力和物质装备水 平。“智者千滤，必有一失”，设计中可能考虑不周问题，在施工 中就会被发现，施工中也可能出现新情况，这就必须把情 况及时反
9、馈给工程设计人员，由他们决定是否对设计做出 补充和修改。在设计未修改前，施工人员是不能擅自处理 的。设计的修改是十分慎重的事情，要权衡各种因素，做出选 择。整个设计过程是一个不断地反馈信息，反复研究、分析、 比较、权衡、协调、抉摘的过程。既然工程设计是知识生产活动，而知识就是“ 组织起来的信息”，这样工程设计就可视为信 息的获取、处理、集成、输出的过程，除了隐 含经验类知识不能编码数字化外，都可数字化 。于是计算机信息处理技术就成为工程设计的最 好工具。工程设计数据库和计算机辅助设计等 大大节省了人的脑力劳动并提高了设计效率。 工程设计的数字化是大数据时代的重要发展趋 势。工程是一个受价值驱动
10、的经济-社会过程。工程学的内部知 识组成及其发挥作用的内在价值成分是效率理想，因此,对 效率的追求就决定了外在的经济、机构、政治、社会或个 人价值观对工程的影响方式。简单地讲，任何影响工程的 外在价值观必须以输入和输出的形式表达出来。设计师必须用哲学的和伦理的思维考虑工程的经济社会影 响，工程设计不可避免地渗透着某种价值观的影响。工程设计的知识基础是科学技术理论和工程实践经验。工 程设计的方法是跨学科的综合方法。工程设计的方法论要 求研究解决好五大关系，即工程内部的系统与要素的关系 、系统与结构的关系、结构与功能的关系、工程的凝固性 与可变动性的关系，及工程与外部环境的关系。工程设计的方法论重
11、要原则是：1 人性化原则2 技术先进性原则3 经济合理性原则4 与自然和社会环境和谐的原则5 符合规制要求的原则从而达到综合优化的设计目标。工程设计的方案不是唯一的，同一项工程可以设 计出几个方案，供决策者选择。工程的目的是满足人的需求，因此在设计中，要从人文的视角审视工 程。在现代设计中，特别重视人性化设计。所谓人性化设计，就是一个比较完整和清晰的工程伦理的逻辑和分析 思路，是一种先进的工程设计指导原则。人性化是指设计者在工程设 计时力求从工程学、生态学和美学等多角度追求工程的完美，从而真 正实现科学技术、工程和美学相结合的，旨在使工程与社会、工程与 人和谐发展的、以人为本的目的。人性化的设
12、计要求在设计过程当中，根据人的行为习惯、人体的生理 特点、人的心理状态、人的思维方式等等，在原有设计基本功能的基 础上，对工程和设施进行优化，使人们感觉到非常方便、舒适和惬意 ，同时要使工程符合保护人的身心健康和社会和谐的基本要求。在设计中对人的心理生理需求和精神追求的尊重和满足，是设计中的 人文关怀，是对人性的尊重。人性化设计是科学和艺术、技术与人性 的结合，科学技术给设计以合理的结构和良好的功能，而艺术和人性 使设计富于美感，充满情趣和活力。 人性化很大程度上和实用性设计紧密联系在一起,或者说人性化设计就 是实用性设计的一个思路和原则。人性化要体现在工程的全部硬件和软件系统之中。在 规划层
13、面上对人性化要有高度自觉的认识，确实将“ 人性化”理念充分融入到任何一个流程规划、结构设 计和设施布局中。每个时代的工程都凝结着那个时代 的文化成果。现代人文理念融汇于工程的全生命周期 是现代工程设计必须坚持的一个基本原则。工程有一定的自主性，并对社会生活和价值观产生重 大影响。追求工程的结构-功能-效率优化是工程重要 的内在特征，是工程师精神的重要内容和体现。要运 用哲学特别是伦理思想来驾驭工程，使之更好地为人 类服务，体现善良、正直、美和真理的要求。因此， 工程师在工程设计中既要运用工程科学的全部知识， 又要拥有一个比较完整和清晰的工程伦理的逻辑和分 析思路。从科学技术的视角思考工程和工程
14、设计：工程就是多种技术有机结合形成的技术组合体系， 每个时代的工程都是那个时代的科学技术发展水平 的重要标志。现代工程是一个多种现代科学技术的 集成，也是现代管理理论和方法的结晶。工程设计就是依据某种社会需求，选择相宜的各种 技术，将其有机联系起来建构成一个技术系统，这 个技术系统具有可以满足这种社会需求的相应功能 。现代工程设计的一个重要原则就是广泛采用各种科 学技术成果，要把当代先进的科学技术成就和历史 上积累起来的行之有效的工程经验有机的结合起来 。在工程设计中对科学技术的选择应用，决不是就技术 而谈技术，仅仅考虑所选择的各种技术是否先进，而 是必须与工程实践的现实相结合。工程的技术应用
15、就 包含了对基本经济要素和社会因素的考量，例如如何 在满足功能性的要求下节约工程投资，如何使工程设 计具有一定的前瞻性，即不仅适应当时当地的客观要 求，而且能为长期的可持续发展预留出足够的空间。 这里需要明确的是，一项工程采用哪些和什么样的科 学技术成果，一定要从工程的功能和需要出发，最适 用的而又节约成本的就是好的，绝不能片面地单纯追 求所谓的全部采用最先进的科学技术成果。工程设计追求的技术目标应该是，综合集成运用各种 已有的成熟技术，进行组合从而产生出整体的、优化 的功能。工程设计可以提出各种不同的方案,选择最优 化的设计方案，要考虑多方面的因素,以谋求最可靠、 最经济、最适用为目的。 在科技综合中酝酿着创新。科技进步和创新，在工程设计活动中，更多地 是通过将各种科学技术成果的集成并进而实现 科技进步和集成创新。在工程发展的历史上， 曼哈顿工程、登月工程、国际宇宙空间站工程 等等，都充分表明通过工程实现各种科学技术 成果的高度集成，大大推动了科技进步和创新 。这些工程建设还在科学技术研究活动、生产 和工程活动
