工程设计学中的哲学思想浅析

吕方梅 王新华 沈景凤 李天箭

摘 要：工程设计学不但凝结了人类工程设计实践活动的自然科学智慧，而且蕴含了丰富的哲学思想。该文从哲学的视角思考工程设计学的基本研究要素，论述工程设计学中的系统论、矛盾论和辩证思维等哲学思想，为工程设计活动开拓了新思路，也为工程设计教育中的哲学思维培养提供了理论依据。

关键词：工程设计学  哲学思想  系统论  矛盾论  辩证思维

中图分类号：G633.66         文献标识码：A      文章编号：1674-098X（2015）10（c）-0081-02

人类在长期改造自然世界的实践过程中，逐渐积累了相关学科的自然科学知识、设计理论和方法，形成了工程设计学的理论体系。可以说，工程设计学来源于人类解决自然问题的工程设计实践积累，并致力于更好地解决工程设计问题。

在人类的工程设计活动过程中，离不了哲学问题的思考。工程设计学与哲学之间存在着千丝万缕的联系。该文从哲学的视角分析工程设计的对象、过程与方法，分析机械领域工程设计学的主要研究内容，阐明工程设计学所蕴含的哲学思想。

1 工程设计学与哲学的关系

工程设计学又称设计方法学，通常认为其作为一门独立学科形成于20世纪60年代。为满足各应用领域在工程设计方面的发展需求，在总结机械、建筑、化工、水利等工程设计方面的理论、方法和设计经验的基础上，综合系统工程学、价值工程学、创造工程学优化设计理论和决策学等自然科学和社会科学的多种理论建立起来工程设计学。其理论发展经历了图1所示的3个阶段。第一个阶段是人类社会早期的自发设计阶段，又称直觉设计阶段，设计过程主要依靠直覺摸索和设计灵感，大大依赖于设计者的经验。第二个发展阶段是16世纪后，随着数学、物理等基础自然科学的充分发展，人类在工程设计过程中开始自觉应用自然科学知识，设计过程由自发阶段走向自觉阶段，工程设计学理论逐渐建立形成，设计的可靠性大大增加。第三个阶段是计算机辅助的现代设计阶段，设计过程面向制造、分析、工艺等，并向着智能化设计发展。

工程设计学理论研究领域广泛，研究者对理论内涵的认识也不一样。广义上的工程设计学研究各种工程设计中所共有的问题，总结和探讨各工程普遍适用的一般原理、规律和方法，而不局限于具体讨论某个工程专业的设计原理和方法。但总的来说，工程设计学来源于人类长期的工程设计实践活动积累，其理论研究内容也围绕着如何指导工程设计活动展开。在工程设计的过程中，设计者不仅要解决自然领域的问题，而且常常需要面对如何处理人与自然的关系这一社会学问题，即解决人与自然的关系等社会领域的问题，也就是说，工程设计活动离不开哲学问题的思考和哲学思维的指导。工程设计学从雏形形成之初到不断发展的过程都蕴含着辩证唯物主义的世界观和方法论，这些哲学思想及思维方式贯穿在工程设计学的理论研究中，体现在工程设计学的研究内容和要素中。

2 工程设计学中贯穿哲学思想

在工程设计学的理论与方法中，贯穿着系统论、矛盾论以及辩证思维等哲学思想，这些哲学思想贯穿在工程设计的各基本要素中，例如设计对象的结构，设计过程的模式，设计方法的创新等。

2.1 工程设计学中的系统论思想

工程设计学中的系统论思想首先表现在设计对象的功能结构是一个系统。例如，在机械领域，作为设计对象的机械产品通常是由若干机械要素组成，彼此间有机联系，并能完成特定功能的机械系统。从功能结构来讲，机械系统主要由图2所示的几个要素组成，包括动力系统、执行系统、传动系统、控制系统和支撑润滑等辅助系统。不管是简单设计对象还是复杂设计对象，设计对象的各个组成部分都相互联系、相互作用，同时又有机地组成一个整体。

其次，从设计对象的功能属性及其实现来看，机械系统的某些功能在实现过程中，必然与外界环境发生关系，因此，基于功能实现进行工程设计时，需要把人、机器和环境视为一个系统，从大工程的视角考虑人、机器及环境三者之间的协调关系，即把设计对象从纯粹的技术系统升级到人机系统后进行全局设计。

再次，工程设计学中的系统论思想还表现在设计过程和方法的系统性。所谓系统化设计即采用系统工程方法进行分析和综合，把总的设计任务分解为若干子任务，并按照设计进程有步骤地执行各级设计任务，各子任务既相互独立，又彼此联系，综合各子任务在一起完成总设计任务，表现出系统的层次性特点。在德国学者Pahl和Beitz合著的《工程设计学（Konstruktionslehre）》中按照系统设计的思想，提出工程设计的一般进程模式，把设计进程分为明确任务、概念设计、具体化设计和详细设计4个阶段，每个阶段制定详细的设计步骤，按照这些步骤完成设计内容，制定工程设计的一般模式，规范设计过程的条理性，体现出系统化设计的思想。

工程设计学中的系统性特点要求设计者能够从整体观和全局观进行分析、评价、完成工程设计。优秀的工程设计项目也都是把人、技术系统和环境之间的关系纳入到设计考虑要素，从而体现出人-机一体化设计的哲学思想。

2.2 工程设计学中的矛盾论思想

矛盾作为一种普遍现象存在于许多工程研究问题。例如，在机械生产线中生产效率与产品质量性能形成一对矛盾;在机械运动与动力性能问题中，动力与摩擦阻力形成一对矛盾;在机械结构中，强度性能与轻量化性能形成一对矛盾，等等。在工程设计环节也不可避免地要面对各种矛盾，综合各种矛盾的影响进行优化设计。例如，在设计凸轮机构时，凸轮的基圆半径和压力角之间构成一对互相矛盾的设计约束参数。从凸轮轻量化角度出发，基圆半径小更好，但是基圆半径小会导致凸轮机构的压力角变大，传动性能变差;若是从传动性能好角度出发，就要保证压力角小，但会引起基圆半径变大，导致凸轮结构的尺寸和材料变大。因此设计凸轮时需要综合两种矛盾参数进行设计，通常在满足压力角设计要求的基础上再减小凸轮基圆半径。

工程设计学中的矛盾论还体现在产品的技术创新过程。产品创新是工程设计的核心，在工程领域中矛盾推动了技术发展，实现了产品创新。工程设计过程中，矛盾的产生和解决构成了工程技术进步的内在驱动力，推动了工程技术系统的不断发展和演化。

既然矛盾普遍存在于工程设计问题并贯穿于工程技术进化的始终，在解决工程设计问题时，必须处理好矛盾体中的对立统一关系，应用辩证思维方法分析和解决矛盾。

2.3 工程设计学中的辨证思维

恩格斯说：“一个民族想要站在科学的最高峰，就一刻也不能没有辩证思维。”作为科学实践活动中一种重要的思维方式，辩证思维在工程设计中也具有重要作用，并体现在工程设计学理论中。

首先，设计者在工程设计过程要正确审视人与自然之间的对立统一关系，基于辩证思维宏观考虑工程设计。无论是古人提出的“天人合一”设计理念，还是现代设计理论中的绿色设计，都要求设计者充分考虑工程设计活动对资源和环境的影响，并在工程设计、工程评价和工程决策中，自觉运用辩证的、哲学的思维方式科学解决工程中的对立统一辩证关系。

其次，工程设计中的辩证思维体现在设计理论与工程实践的统一。工程设计学中的理论来源于人类长期的工程实践活动，并为更顺利地展开工程活动为目的，设计理论的科学性也以工程实践为衡量标准。在工程设计过程中，设计者要正确看待理论与实践之间的辩证统一关系，既要重视设计理论对工程实践的指导作用，又要强调“实践是检验真理的唯一标准”的科学性。

最后，辩证思维的一些基本方法如分析与综合、抽象与具体、归纳与演绎等几乎应用到各个领域的工程设计中。例如，在机械产品的方案设计阶段，设计者需要对设计资料、功能需求等进行综合与分析研究;在动作构思与机构选型阶段，不断应用到抽象与具体的思维方法构思产品概念设计雏形。

3 工程设计教育中应注重哲学思维的培养

工程设计学来源于工程设计实践活动，并致力于解决工程设计问题。该文从哲学视角分析工程设计学的主要研究内容，论述哲学思维与工程设计的研究理论之间具有密不可分的内在联系。哲学思维不但对于工程设计活动具有重要指导意义，而且为工程设计教育中的哲学思维培养提供了理论依据。

参考文献

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