工程設(shè)計學中的哲學思想淺析

呂方梅 王新華 沈景鳳 李天箭

摘 要：工程設(shè)計學不但凝結(jié)了人類工程設(shè)計實踐活動的自然科學智慧，而且蘊含了豐富的哲學思想。該文從哲學的視角思考工程設(shè)計學的基本研究要素，論述工程設(shè)計學中的系統(tǒng)論、矛盾論和辯證思維等哲學思想，為工程設(shè)計活動開拓了新思路，也為工程設(shè)計教育中的哲學思維培養(yǎng)提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：工程設(shè)計學 ?哲學思想 ?系統(tǒng)論 ?矛盾論 ?辯證思維

中圖分類號：G633.66 ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1674-098X（2015）10（c）-0081-02

人類在長期改造自然世界的實踐過程中，逐漸積累了相關(guān)學科的自然科學知識、設(shè)計理論和方法，形成了工程設(shè)計學的理論體系。可以說，工程設(shè)計學來源于人類解決自然問題的工程設(shè)計實踐積累，并致力于更好地解決工程設(shè)計問題。

在人類的工程設(shè)計活動過程中，離不了哲學問題的思考。工程設(shè)計學與哲學之間存在著千絲萬縷的聯(lián)系。該文從哲學的視角分析工程設(shè)計的對象、過程與方法，分析機械領(lǐng)域工程設(shè)計學的主要研究內(nèi)容，闡明工程設(shè)計學所蘊含的哲學思想。

1 工程設(shè)計學與哲學的關(guān)系

工程設(shè)計學又稱設(shè)計方法學，通常認為其作為一門獨立學科形成于20世紀60年代。為滿足各應用領(lǐng)域在工程設(shè)計方面的發(fā)展需求，在總結(jié)機械、建筑、化工、水利等工程設(shè)計方面的理論、方法和設(shè)計經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，綜合系統(tǒng)工程學、價值工程學、創(chuàng)造工程學優(yōu)化設(shè)計理論和決策學等自然科學和社會科學的多種理論建立起來工程設(shè)計學。其理論發(fā)展經(jīng)歷了圖1所示的3個階段。第一個階段是人類社會早期的自發(fā)設(shè)計階段，又稱直覺設(shè)計階段，設(shè)計過程主要依靠直覺摸索和設(shè)計靈感，大大依賴于設(shè)計者的經(jīng)驗。第二個發(fā)展階段是16世紀后，隨著數(shù)學、物理等基礎(chǔ)自然科學的充分發(fā)展，人類在工程設(shè)計過程中開始自覺應用自然科學知識，設(shè)計過程由自發(fā)階段走向自覺階段，工程設(shè)計學理論逐漸建立形成，設(shè)計的可靠性大大增加。第三個階段是計算機輔助的現(xiàn)代設(shè)計階段，設(shè)計過程面向制造、分析、工藝等，并向著智能化設(shè)計發(fā)展。

工程設(shè)計學理論研究領(lǐng)域廣泛，研究者對理論內(nèi)涵的認識也不一樣。廣義上的工程設(shè)計學研究各種工程設(shè)計中所共有的問題，總結(jié)和探討各工程普遍適用的一般原理、規(guī)律和方法，而不局限于具體討論某個工程專業(yè)的設(shè)計原理和方法。但總的來說，工程設(shè)計學來源于人類長期的工程設(shè)計實踐活動積累，其理論研究內(nèi)容也圍繞著如何指導工程設(shè)計活動展開。在工程設(shè)計的過程中，設(shè)計者不僅要解決自然領(lǐng)域的問題，而且常常需要面對如何處理人與自然的關(guān)系這一社會學問題，即解決人與自然的關(guān)系等社會領(lǐng)域的問題，也就是說，工程設(shè)計活動離不開哲學問題的思考和哲學思維的指導。工程設(shè)計學從雛形形成之初到不斷發(fā)展的過程都蘊含著辯證唯物主義的世界觀和方法論，這些哲學思想及思維方式貫穿在工程設(shè)計學的理論研究中，體現(xiàn)在工程設(shè)計學的研究內(nèi)容和要素中。

2 工程設(shè)計學中貫穿哲學思想

在工程設(shè)計學的理論與方法中，貫穿著系統(tǒng)論、矛盾論以及辯證思維等哲學思想，這些哲學思想貫穿在工程設(shè)計的各基本要素中，例如設(shè)計對象的結(jié)構(gòu)，設(shè)計過程的模式，設(shè)計方法的創(chuàng)新等。

2.1 工程設(shè)計學中的系統(tǒng)論思想

工程設(shè)計學中的系統(tǒng)論思想首先表現(xiàn)在設(shè)計對象的功能結(jié)構(gòu)是一個系統(tǒng)。例如，在機械領(lǐng)域，作為設(shè)計對象的機械產(chǎn)品通常是由若干機械要素組成，彼此間有機聯(lián)系，并能完成特定功能的機械系統(tǒng)。從功能結(jié)構(gòu)來講，機械系統(tǒng)主要由圖2所示的幾個要素組成，包括動力系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和支撐潤滑等輔助系統(tǒng)。不管是簡單設(shè)計對象還是復雜設(shè)計對象，設(shè)計對象的各個組成部分都相互聯(lián)系、相互作用，同時又有機地組成一個整體。

其次，從設(shè)計對象的功能屬性及其實現(xiàn)來看，機械系統(tǒng)的某些功能在實現(xiàn)過程中，必然與外界環(huán)境發(fā)生關(guān)系，因此，基于功能實現(xiàn)進行工程設(shè)計時，需要把人、機器和環(huán)境視為一個系統(tǒng)，從大工程的視角考慮人、機器及環(huán)境三者之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，即把設(shè)計對象從純粹的技術(shù)系統(tǒng)升級到人機系統(tǒng)后進行全局設(shè)計。

再次，工程設(shè)計學中的系統(tǒng)論思想還表現(xiàn)在設(shè)計過程和方法的系統(tǒng)性。所謂系統(tǒng)化設(shè)計即采用系統(tǒng)工程方法進行分析和綜合，把總的設(shè)計任務分解為若干子任務，并按照設(shè)計進程有步驟地執(zhí)行各級設(shè)計任務，各子任務既相互獨立，又彼此聯(lián)系，綜合各子任務在一起完成總設(shè)計任務，表現(xiàn)出系統(tǒng)的層次性特點。在德國學者Pahl和Beitz合著的《工程設(shè)計學（Konstruktionslehre）》中按照系統(tǒng)設(shè)計的思想，提出工程設(shè)計的一般進程模式，把設(shè)計進程分為明確任務、概念設(shè)計、具體化設(shè)計和詳細設(shè)計4個階段，每個階段制定詳細的設(shè)計步驟，按照這些步驟完成設(shè)計內(nèi)容，制定工程設(shè)計的一般模式，規(guī)范設(shè)計過程的條理性，體現(xiàn)出系統(tǒng)化設(shè)計的思想。

工程設(shè)計學中的系統(tǒng)性特點要求設(shè)計者能夠從整體觀和全局觀進行分析、評價、完成工程設(shè)計。優(yōu)秀的工程設(shè)計項目也都是把人、技術(shù)系統(tǒng)和環(huán)境之間的關(guān)系納入到設(shè)計考慮要素，從而體現(xiàn)出人-機一體化設(shè)計的哲學思想。

2.2 工程設(shè)計學中的矛盾論思想

矛盾作為一種普遍現(xiàn)象存在于許多工程研究問題。例如，在機械生產(chǎn)線中生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量性能形成一對矛盾;在機械運動與動力性能問題中，動力與摩擦阻力形成一對矛盾;在機械結(jié)構(gòu)中，強度性能與輕量化性能形成一對矛盾，等等。在工程設(shè)計環(huán)節(jié)也不可避免地要面對各種矛盾，綜合各種矛盾的影響進行優(yōu)化設(shè)計。例如，在設(shè)計凸輪機構(gòu)時，凸輪的基圓半徑和壓力角之間構(gòu)成一對互相矛盾的設(shè)計約束參數(shù)。從凸輪輕量化角度出發(fā)，基圓半徑小更好，但是基圓半徑小會導致凸輪機構(gòu)的壓力角變大，傳動性能變差;若是從傳動性能好角度出發(fā)，就要保證壓力角小，但會引起基圓半徑變大，導致凸輪結(jié)構(gòu)的尺寸和材料變大。因此設(shè)計凸輪時需要綜合兩種矛盾參數(shù)進行設(shè)計，通常在滿足壓力角設(shè)計要求的基礎(chǔ)上再減小凸輪基圓半徑。

工程設(shè)計學中的矛盾論還體現(xiàn)在產(chǎn)品的技術(shù)創(chuàng)新過程。產(chǎn)品創(chuàng)新是工程設(shè)計的核心，在工程領(lǐng)域中矛盾推動了技術(shù)發(fā)展，實現(xiàn)了產(chǎn)品創(chuàng)新。工程設(shè)計過程中，矛盾的產(chǎn)生和解決構(gòu)成了工程技術(shù)進步的內(nèi)在驅(qū)動力，推動了工程技術(shù)系統(tǒng)的不斷發(fā)展和演化。

既然矛盾普遍存在于工程設(shè)計問題并貫穿于工程技術(shù)進化的始終，在解決工程設(shè)計問題時，必須處理好矛盾體中的對立統(tǒng)一關(guān)系，應用辯證思維方法分析和解決矛盾。

2.3 工程設(shè)計學中的辨證思維

恩格斯說：“一個民族想要站在科學的最高峰，就一刻也不能沒有辯證思維。”作為科學實踐活動中一種重要的思維方式，辯證思維在工程設(shè)計中也具有重要作用，并體現(xiàn)在工程設(shè)計學理論中。

首先，設(shè)計者在工程設(shè)計過程要正確審視人與自然之間的對立統(tǒng)一關(guān)系，基于辯證思維宏觀考慮工程設(shè)計。無論是古人提出的“天人合一”設(shè)計理念，還是現(xiàn)代設(shè)計理論中的綠色設(shè)計，都要求設(shè)計者充分考慮工程設(shè)計活動對資源和環(huán)境的影響，并在工程設(shè)計、工程評價和工程決策中，自覺運用辯證的、哲學的思維方式科學解決工程中的對立統(tǒng)一辯證關(guān)系。

其次，工程設(shè)計中的辯證思維體現(xiàn)在設(shè)計理論與工程實踐的統(tǒng)一。工程設(shè)計學中的理論來源于人類長期的工程實踐活動，并為更順利地展開工程活動為目的，設(shè)計理論的科學性也以工程實踐為衡量標準。在工程設(shè)計過程中，設(shè)計者要正確看待理論與實踐之間的辯證統(tǒng)一關(guān)系，既要重視設(shè)計理論對工程實踐的指導作用，又要強調(diào)“實踐是檢驗真理的唯一標準”的科學性。

最后，辯證思維的一些基本方法如分析與綜合、抽象與具體、歸納與演繹等幾乎應用到各個領(lǐng)域的工程設(shè)計中。例如，在機械產(chǎn)品的方案設(shè)計階段，設(shè)計者需要對設(shè)計資料、功能需求等進行綜合與分析研究;在動作構(gòu)思與機構(gòu)選型階段，不斷應用到抽象與具體的思維方法構(gòu)思產(chǎn)品概念設(shè)計雛形。

3 工程設(shè)計教育中應注重哲學思維的培養(yǎng)

工程設(shè)計學來源于工程設(shè)計實踐活動，并致力于解決工程設(shè)計問題。該文從哲學視角分析工程設(shè)計學的主要研究內(nèi)容，論述哲學思維與工程設(shè)計的研究理論之間具有密不可分的內(nèi)在聯(lián)系。哲學思維不但對于工程設(shè)計活動具有重要指導意義，而且為工程設(shè)計教育中的哲學思維培養(yǎng)提供了理論依據(jù)。

參考文獻

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