呂方梅 王新華 沈景鳳 李天箭

摘 要：工程設計學不但凝結了人類工程設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計學的基本研究要素，論述工程設計學中的系統(tǒng)論、矛盾論和辯證思維等哲學思想，為工程設計活動開拓了新思路，也為工程設計教育中的哲學思維培養(yǎng)提供了理論依據(jù)。

關鍵詞：工程設計學 ?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，逐漸積累了相關學科的自然科學知識、設計理論和方法，形成了工程設計學的理論體系?？梢哉f，工程設計學來源于人類解決自然問題的工程設計實踐積累，并致力于更好地解決工程設計問題。

在人類的工程設計活動過程中，離不了哲學問題的思考。工程設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計的對象、過程與方法，分析機械領域工程設計學的主要研究內(nèi)容，闡明工程設計學所蘊含的哲學思想。

1 工程設計學與哲學的關系

工程設計學又稱設計方法學，通常認為其作為一門獨立學科形成于20世紀60年代。為滿足各應用領域在工程設計方面的發(fā)展需求，在總結機械、建筑、化工、水利等工程設計方面的理論、方法和設計經(jīng)驗的基礎上，綜合系統(tǒng)工程學、價值工程學、創(chuàng)造工程學優(yōu)化設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)設計階段，又稱直覺設計階段，設計過程主要依靠直覺摸索和設計靈感，大大依賴于設計者的經(jīng)驗。第二個發(fā)展階段是16世紀后，隨著數(shù)學、物理等基礎自然科學的充分發(fā)展，人類在工程設計過程中開始自覺應用自然科學知識，設計過程由自發(fā)階段走向自覺階段，工程設計學理論逐漸建立形成，設計的可靠性大大增加。第三個階段是計算機輔助的現(xiàn)代設計階段，設計過程面向制造、分析、工藝等，并向著智能化設計發(fā)展。

工程設計學理論研究領域廣泛，研究者對理論內(nèi)涵的認識也不一樣。廣義上的工程設計學研究各種工程設計中所共有的問題，總結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)的設計原理和方法。但總的來說，工程設計學來源于人類長期的工程設計實踐活動積累，其理論研究內(nèi)容也圍繞著如何指導工程設計活動展開。在工程設計的過程中，設計者不僅要解決自然領域的問題，而且常常需要面對如何處理人與自然的關系這一社會學問題，即解決人與自然的關系等社會領域的問題，也就是說，工程設計活動離不開哲學問題的思考和哲學思維的指導。工程設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計學的理論研究中，體現(xiàn)在工程設計學的研究內(nèi)容和要素中。

2 工程設計學中貫穿哲學思想

在工程設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計的各基本要素中，例如設計對象的結構，設計過程的模式，設計方法的創(chuàng)新等。

2.1 工程設計學中的系統(tǒng)論思想

工程設計學中的系統(tǒng)論思想首先表現(xiàn)在設計對象的功能結構是一個系統(tǒng)。例如，在機械領域，作為設計對象的機械產(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)。從功能結構來講，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)。不管是簡單設計對象還是復雜設計對象，設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)生關系，因此，基于功能實現(xiàn)進行工程設計時，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)關系，即把設計對象從純粹的技術系統(tǒng)升級到人機系統(tǒng)后進行全局設計。

再次，工程設計學中的系統(tǒng)論思想還表現(xiàn)在設計過程和方法的系統(tǒng)性。所謂系統(tǒng)化設計即采用系統(tǒng)工程方法進行分析和綜合，把總的設計任務分解為若干子任務，并按照設計進程有步驟地執(zhí)行各級設計任務，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《工程設計學（Konstruktionslehre）》中按照系統(tǒng)設計的思想，提出工程設計的一般進程模式，把設計進程分為明確任務、概念設計、具體化設計和詳細設計4個階段，每個階段制定詳細的設計步驟，按照這些步驟完成設計內(nèi)容，制定工程設計的一般模式，規(guī)范設計過程的條理性，體現(xiàn)出系統(tǒng)化設計的思想。

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

2.2 工程設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;在機械結構中，強度性能與輕量化性能形成一對矛盾，等等。在工程設計環(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)化設計。例如，在設計凸輪機構時，凸輪的基圓半徑和壓力角之間構成一對互相矛盾的設計約束參數(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，導致凸輪結構的尺寸和材料變大。因此設計凸輪時需要綜合兩種矛盾參數(shù)進行設計，通常在滿足壓力角設計要求的基礎上再減小凸輪基圓半徑。

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

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

2.3 工程設計學中的辨證思維

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?！弊鳛榭茖W實踐活動中一種重要的思維方式，辯證思維在工程設計中也具有重要作用，并體現(xiàn)在工程設計學理論中。

首先，設計者在工程設計過程要正確審視人與自然之間的對立統(tǒng)一關系，基于辯證思維宏觀考慮工程設計。無論是古人提出的“天人合一”設計理念，還是現(xiàn)代設計理論中的綠色設計，都要求設計者充分考慮工程設計活動對資源和環(huán)境的影響，并在工程設計、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)一辯證關系。

其次，工程設計中的辯證思維體現(xiàn)在設計理論與工程實踐的統(tǒng)一。工程設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，設計理論的科學性也以工程實踐為衡量標準。在工程設計過程中，設計者要正確看待理論與實踐之間的辯證統(tǒng)一關系，既要重視設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域的工程設計中。例如，在機械產(chǎn)品的方案設計階段，設計者需要對設計資料、功能需求等進行綜合與分析研究;在動作構思與機構選型階段，不斷應用到抽象與具體的思維方法構思產(chǎn)品概念設計雛形。

3 工程設計教育中應注重哲學思維的培養(yǎng)

工程設計學來源于工程設計實踐活動，并致力于解決工程設計問題。該文從哲學視角分析工程設計學的主要研究內(nèi)容，論述哲學思維與工程設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計活動具有重要指導意義，而且為工程設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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