农业工程系统论设计思想和方法研究

杜 海 梅

(山西农业规划设计研究院，山西 太原 030001)



农业工程系统论设计思想和方法研究

杜 海 梅

(山西农业规划设计研究院，山西 太原 030001)

介绍了农业工程系统论的概念和基本思想，分析了农业工程设计中系统分析和系统综合的关系，并探讨了农业工程设计中的系统优化措施，使农业工程的设计过程更加高效、科学、规范。

农业工程设计，系统论，系统优化

0 引言

随着我国农业经济形势持续稳定的发展，农业工程项目的发展进入一个以现代化技术装备为基础，涵盖农业、工业、休闲观光旅游业等多领域、多学科的系统工程项目，农业工程设计正在以现代化农业园区的建设为主要设计任务，它集中了现代化设施农业生产、规模化畜牧养殖、沼气生产、农副产品加工、物流、农业实训基地、农业观光采摘园、农业科研开发等多元素、多变量、多功能的技术要求，现代化农业园区的建设集中了农产品科研开发、生产、销售等多领域科学技术、工业化装备、现代化信息管理，成为现代化、规模化农业生产的重要基地。 作为农业建筑工程师系统地研究现代化农业工程的设计过程，对现代化园区的建设具有十分重要的意义。然而由于我国农业建筑工程师长期以来一直处于设计行业的弱势，行业标准、规范不够完善，所掌握的技术领域、技术手段分散、不系统，计算机制图设计又使部分设计简单复制、模仿，导致农业工程设计质量不高，附加值低下。因此掌握系统论设计思想和方法显得极为迫切。

1 一般系统论的概念和基本思想

系统论是研究系统的一般模式、结构和规律的学科。通常把系统定义为：由若干要素以一定结构形式联结构成的具有某种功能的有机整体。在这个定义中包括了系统、要素、结构、功能4个概念。系统论的基本思想方法，就是把所研究和处理的对象，当作一个系统，分析系统的结构和功能，研究系统、要素、环境三者之间的互动关系和规律性，以实现系统的最优化。把系统论应用在农业工程设计的概念中，源于农业工程项目在设计的过程中，更多的融合了农业、畜牧业、现代化技术装备的不断进步和发展，更多的综合了生态可持续发展的环境要求，特别是近年来都市农业、休闲农业、产业园区和以农业产业为基础的旅游业及农庄概念的提出，把一个崭新的、形式纷呈的农业工程项目设计展现在工程设计人员的面前。工程设计人员只有努力学习，与时俱进，才能更加从容地面对农业科学技术发展新的要求。

应用系统论科学，将使设计思维方式发生深刻的改变。系统论的核心思想是系统的整体观念，它反其道而行之，并不是一开始就想方设法靠近事物去解剖事物的各条脉络，而是采取后退远观的姿态，以获得对事物的整体概念，并看清楚事物内外各要素之间的相互关系，以把握全局的心态再去接近具体问题。这样一个以退为进的思想方法，是全面认识事物的有效手段。

2 农业工程设计是一个系统工程

我国20世纪70年代末兴起的农业工程设计以工业设计理论为平台，以农业生产技术为基础，参照工业和民用建筑技术规范、标准，是一个真正意义上的边缘综合性学科，是一个典型的系统工程。

农业工程设计以为现代化农业生产提供可控、适宜环境的现代化技术装备为基础，以为社会提供现代农业生产技术手段和优质农产品为目的。从宏观上看，是一个以“人—机—环境—社会”为循环产业链的协调系统，每个领域内又涉及多个方面和多种元素，这些元素互相联系，互相制约组成一个有序的整体。从不同的层次、空间和时间的视角来讲，又可分为多个子系统，比如：设计准则系统、设计程序系统、设计管理系统、设计综合评价系统等。从微观的技术层面上分析不同的农业生产功能组合、不同地域、不同建设地点的自然环境分析系统、荷载组合分析系统、技术参数分析系统、主体结构设计系统、环境自动控制系统、建设投资预算分析系统、运营系统的建立和维护系统等。每个系统又由多个更细化的系统组成，需要分析更多变量和更多元素，农业工程设计是一个多层次多元素的大系统，设计师必须用系统的思想方法，从系统的整体性，各子系统和功能元素的相互关系和相互影响上综合地研究设计问题，以期为农业生产提供更加科学合理的设计产品。

3 农业工程设计中系统分析和综合

3.1 农业工程设计系统分析和综合的关系

我们在进行具体的设计时，首先应用系统论的思想和方法，制定一个设计流程和开发流程(见表1，表2)，尽管每个项目的实施流程各不相同，但其设计原则和主要程序是一致的。

对于存在地形条件比较复杂的、自然条件比较极端、功能要求科学化、设计内容非单一功能要求的现代化农业工程设计建设项目来说，系统分析更是不可缺少的一个环节。

农业工程设计系统化，主要有系统分析和系统综合两个方面。系统分析是系统综合的前提，系统综合是系统分析的目的，可通过图1来理解两者的关系。

在进行农业工程设计时，对于设计人员来讲每个项目都包含着不同学科的新技术、新问题。但是掌握了设计系统分析和综合的基本过程，也就是掌握了设计的战略高度，当你深入研究每个项目的技术工艺，技术要点和技术路线，结合相应的规范要求并分析它们之间的相互关系，相互影响，通过分析，抓住设计问题的关键，把不同领域的科学技术转化为工程语言，明确设计任务和目标。

3.2 农业工程设计系统目标的拟定

农业工程设计系统分析和综合是农业工程设计的基本前提，

分析和综合的目的在于设计确定一个明确的设计目标，为所有农业工程项目提供一个设计基准。系统目标的拟定的具体步骤如图2所示。

4 农业工程设计中的系统优化

农业工程的优化设计是设计过程的最关键步骤。最有效的、最常用的方法就是专家系统优化法，这种方法能够集中农业工程领域里最优秀的技术人员，他们掌握着不同领域的较为先进的技术和方法，能够提出切实可行的意见和建议。但是一直以来这个优化过程常常发生在项目设计完成后，进入实施阶段前的审核过程，绝大多数设计人员对这个过程并不很重视。专家的意见和建议对设计过程优化不能产生重大影响。优化设计方法是贯穿项目的规划、设计构思、建设、技术装配、使用和维修、改造直到完成使用周期的全过程，是全过程优化，而不是局部优化，否则会造成因某一缓解的劣化而导致整个设计的失误。

5 结语

农业工程设计在建设行业处于比较弱势的地位，行业主要领导也大多从事农业或者畜牧业等，对农业工程设计缺乏系统论的思想，这就要求农业工程设计专业工程师要有更高的设计系统论思想，从战略高度上整体把握，从技术细节上，从规范的掌握上，实现农业工程设计的系统分析、综合和优化。

当前随着农村经济组织形式的合作化、规模化，农业生产的标准化，技术装备的现代化，农业产业园区化，农业工程设计所涉及的功能要素日趋复杂和多元化，简单模仿和复制已经不适应农业工程建设项目的需要。需要从农业工程设计的自身规律出发，用系统论的思想和方法为指导，科学合理贯穿设计始终。科学和经验相结合。只有这样才能使农业工程设计过程更加高效，科学合理和规范，农业工程师才能更好的为中国农业工程建设服务。

[1] 王连成.工程系统论[M].北京：中国宇航出版社，2002.

[2] 简召全.工业设计方法学[M].北京：北京理工大学出版社，2011.

[3] 张福昌.设计概论[M].合肥：合肥工业大学出版社，2011.

Agricultural engineering design of the system on the design ideas and methods

Du Haimei

(ShanxiAcademyofAgriculturalPlanningandDesign，Taiyuan030001,China)

The paper introduces the concept and basic thoughts of the agricultural engineering system theory, analyzes the relationship between the systematic analysis and systematic integration in the agricultural engineering design, and explores the system optimal measures in the agricultural engineering design, so as to make the design process of the agricultural engineering more effective, scientific and regular.

agricultural engineering design, system theory, systematic optimization

1009-6825(2016)26-0017-02

2016-07-09

杜海梅(1964- )，女，高级工程师

TU262

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