楊紅鷹

(黑龍江省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱150080)

任何項(xiàng)目建設(shè)、科技成果、發(fā)明專利、推廣應(yīng)用，最終轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，創(chuàng)造目標(biāo)效益和社會(huì)財(cái)富，都離不開事先做好規(guī)劃設(shè)計(jì)這一環(huán)節(jié)。本文擬想談?wù)劕F(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的涵義與特點(diǎn)。

1 現(xiàn)代設(shè)計(jì)法的概念

1.1 現(xiàn)代設(shè)計(jì)的定義

現(xiàn)代設(shè)計(jì)法是“現(xiàn)代廣義設(shè)計(jì)科學(xué)方法學(xué)”的簡稱。所謂設(shè)計(jì)，從廣義來說，是指通過分析、創(chuàng)造與綜合達(dá)到滿足某種特定功能系統(tǒng)的一種活動(dòng)過程。所以，設(shè)計(jì)是一種有目的的意識(shí)活動(dòng)，其目的是創(chuàng)造人為事物，其活動(dòng)必須適之于環(huán)境。

1.2 廣義設(shè)計(jì)與狹義設(shè)計(jì)的主要原則

所謂廣義設(shè)計(jì)，所指的不僅僅是一般工程技術(shù)與產(chǎn)品開發(fā)的設(shè)計(jì)，而且也包括任何社會(huì)硬件與軟件的設(shè)計(jì)。認(rèn)為設(shè)計(jì)就等于“出圖紙”，這是狹義設(shè)計(jì)的概念。廣義設(shè)計(jì)的概念，應(yīng)該是指創(chuàng)造任何事物的一種活動(dòng)過程，也包括思維過程。

1.3 現(xiàn)代設(shè)計(jì)法的理論與實(shí)踐

現(xiàn)代設(shè)計(jì)法的理論與實(shí)踐，打破了上述界限，它是各門學(xué)科現(xiàn)代設(shè)計(jì)與分析方法的綜合與交叉，是多元學(xué)科方法論的升華，是現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)規(guī)律、進(jìn)程、途徑、方法與法規(guī)的探索，以求得現(xiàn)代模式的事物與系統(tǒng)?？傊梢哉f:

1)現(xiàn)代設(shè)計(jì)法是廣義設(shè)計(jì)與分析的科學(xué)方法論的總稱。

2)現(xiàn)代設(shè)計(jì)法是現(xiàn)代科學(xué)方法論在廣義設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的應(yīng)用。

3)現(xiàn)代設(shè)計(jì)法是設(shè)想與實(shí)現(xiàn)之間的科學(xué)紐帶與橋梁。

4)現(xiàn)代設(shè)計(jì)法是廣義設(shè)計(jì)的概念、法則、規(guī)律、途徑、方法、程式與法規(guī)的總和。

5)現(xiàn)代設(shè)計(jì)法是多元、廣角、橫向的交叉學(xué)科，是各類現(xiàn)代科學(xué)方法精華在廣義設(shè)計(jì)領(lǐng)域的遠(yuǎn)緣繁殖與優(yōu)生結(jié)晶。

2 現(xiàn)代設(shè)計(jì)法的特點(diǎn)

2.1 總體評(píng)價(jià)

現(xiàn)代設(shè)計(jì)法，則是按照科學(xué)方法論在研究事物內(nèi)在規(guī)律基礎(chǔ)上，運(yùn)用數(shù)學(xué)語言對(duì)其規(guī)律作出描述，也就是建立數(shù)學(xué)模型，然后利用現(xiàn)代分析技術(shù)取得接近動(dòng)態(tài)狀況的多變量參數(shù)，應(yīng)用計(jì)算技術(shù)取得定量化解決問題。

相對(duì)于傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法是以經(jīng)驗(yàn)、感性、靜態(tài)和手工式作業(yè)為基礎(chǔ)來說，現(xiàn)代設(shè)計(jì)法則是一個(gè)科學(xué)的、理性的、動(dòng)態(tài)的和計(jì)算機(jī)化的過程。動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是現(xiàn)代設(shè)計(jì)法核心內(nèi)容。不研究動(dòng)態(tài)只考慮靜態(tài)是不可能優(yōu)化的，不用計(jì)算機(jī)也無法分析復(fù)雜系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)實(shí)際，基于此現(xiàn)代設(shè)計(jì)法的特征可以說是動(dòng)態(tài)化、優(yōu)化和計(jì)算機(jī)化。

2.2 主要特點(diǎn)

概括起來，現(xiàn)代設(shè)計(jì)法有以下基本特點(diǎn):

1)辯證性。20世紀(jì)40年代末期幾乎同時(shí)發(fā)現(xiàn)的信息論、系統(tǒng)論、控制論打破了近代科學(xué)重實(shí)驗(yàn)、重演繹、重歸納和孤立地、分別地、靜止地考察事物的思維方式。時(shí)至今日，使得自覺的、科學(xué)的、理性的設(shè)計(jì)思想及綜合的、整體的、動(dòng)態(tài)的設(shè)計(jì)方法得以形成。這就是多元化、交叉化的現(xiàn)代設(shè)計(jì)法的第一個(gè)特點(diǎn)，即哲學(xué)特征。

2)規(guī)律性?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)法的基本規(guī)律是其生命力的反映。

首先，設(shè)計(jì)的最終目的也是最高要求是創(chuàng)造民創(chuàng)新，即不僅僅要用邏輯歸納思維，更重要的是要突破傳統(tǒng)的觀念，即質(zhì)變。質(zhì)變的數(shù)學(xué)拓樸模型——突變論，已基本形成。因此，量變設(shè)計(jì)與突變創(chuàng)造的質(zhì)量互變規(guī)律，是現(xiàn)代設(shè)計(jì)法的基本規(guī)律之一。

其次，設(shè)計(jì)過程是發(fā)揮人類智能與運(yùn)用機(jī)器智能的綜合過程，二者相輔相成。只有充分地研究人腦與機(jī)器腦，使才者發(fā)揮各自的特長。即要利用機(jī)器腦的快速性、準(zhǔn)確性和大容量，把人腦的模糊識(shí)別能力移植到機(jī)器腦中去，這樣，人類將創(chuàng)造用來設(shè)計(jì)任何事物的在某種意義上超人的人工腦。所以，人類智能與機(jī)器智能的對(duì)立統(tǒng)一規(guī)律成為現(xiàn)代設(shè)計(jì)法的另一基本規(guī)律。

第三，一切設(shè)計(jì)都是為了獲得用來構(gòu)成事物的有用信息，所以，從信息載體所提取的可感知或不可感知的、真?zhèn)坞y辨的信號(hào)，必須經(jīng)過科學(xué)轉(zhuǎn)換與分析，即否定之否定，經(jīng)信號(hào)—數(shù)據(jù)—信息三部曲，一步步去偽存真，獲取設(shè)計(jì)的信息(廣義數(shù)據(jù))，以設(shè)計(jì)出滿足人們各項(xiàng)要求要求的事物來。這就是現(xiàn)代設(shè)計(jì)法的否定之否定規(guī)律。對(duì)應(yīng)論方法、優(yōu)化論方法、信息論方法、壽命論方法、離散論方法、模糊論方法都是通過這種否定之否定，獲取接近客觀的真值。

現(xiàn)代設(shè)計(jì)法的諸范疇就是從上面的3條規(guī)律中派生出來的。這就是現(xiàn)代設(shè)計(jì)法的規(guī)律性特征。所謂信息化、最優(yōu)化、計(jì)算機(jī)化等，都是這一特征的產(chǎn)物。

3)定量性。任何科學(xué)技術(shù)，最終都要定量描述，設(shè)計(jì)工作的定量要求則更高。現(xiàn)代設(shè)計(jì)法的定量特征表現(xiàn)為它的各種方法都具有數(shù)學(xué)模型。盡然，許多方法的數(shù)學(xué)模型還比較粗淺，不成熟，但已經(jīng)有了起步。例如突變論方法的拓樸模型與模糊論方法的隸屬函數(shù)，它們對(duì)解決自然界與人類社會(huì)兩個(gè)最重要的客觀現(xiàn)實(shí)，也是最不易數(shù)學(xué)化的大量事物，作出了初步的定量描述。

解決了精確數(shù)學(xué)與量變數(shù)學(xué)所不能解決的問題。對(duì)錯(cuò)縮復(fù)雜的事物，還可以用離散數(shù)學(xué)模型加以分析?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)法的定量特征，就在于解決了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)法只能定性甚至不可知的問題。

4)可接受性。任何涉及廣大領(lǐng)域的軟科學(xué)和應(yīng)用科學(xué)，其科學(xué)性之一就在于人們的可接受性?？山邮苄栽⒂诜从晨陀^真實(shí)之中，它反映了客觀存在的規(guī)律。真正的軟科學(xué)與應(yīng)用科學(xué)，其初級(jí)部分對(duì)廣大群眾具有可接受發(fā)生，其高級(jí)部分對(duì)專業(yè)人員具有可接受性。現(xiàn)代設(shè)計(jì)法中的許多具體方法都有便于設(shè)計(jì)人員直接操作使用的特點(diǎn)，這樣，設(shè)計(jì)人員可以把精力用于充分發(fā)揮創(chuàng)造思維，從繁瑣的事務(wù)工作中解放出來。

5)內(nèi)在聯(lián)系性?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)法是一門綜合性科學(xué)，它的范疇與內(nèi)容互為聯(lián)系具有綜合性，構(gòu)成一個(gè)完整的體系。

3 三維設(shè)計(jì)推動(dòng)設(shè)計(jì)手段革命

“三維協(xié)同設(shè)計(jì)”具有直觀高效的特點(diǎn)，克服了通常二維設(shè)計(jì)可想而不可見的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)流程也由以往的線性串聯(lián)轉(zhuǎn)變?yōu)榻换ゲ⒙?lián)，可以極大的提高工程設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率，縮短項(xiàng)目設(shè)計(jì)周期，進(jìn)而降低設(shè)計(jì)成本，代表了最新的設(shè)計(jì)理念和先進(jìn)的設(shè)計(jì)水平，已經(jīng)成為工程設(shè)計(jì)行業(yè)發(fā)展的大趨勢和新方向。特別是隨著國家對(duì)水利水電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投入加大，水利行業(yè)設(shè)計(jì)單位的生產(chǎn)任務(wù)日益繁重，勘測設(shè)計(jì)周期逐步縮短。

“三維協(xié)同設(shè)計(jì)”是一種全新的設(shè)計(jì)手段，是工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域革命性的技術(shù)更新。相對(duì)于傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)，它帶來的是一種全新的設(shè)計(jì)模式和協(xié)同狀態(tài)，原有的設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)流程都已經(jīng)不適應(yīng)三維協(xié)同設(shè)計(jì)的要求。因此開展“三維協(xié)同設(shè)計(jì)”是一項(xiàng)投入巨大的系統(tǒng)性工程。雖然早在20世紀(jì)80代年，在水利水電行業(yè)就已經(jīng)開始出現(xiàn)了對(duì)三維設(shè)計(jì)的探索，但是大規(guī)律系統(tǒng)性的開展工作以2004年華東勘測設(shè)計(jì)研究院選定美國Bentley公司的Microstetion基礎(chǔ)平臺(tái)為標(biāo)志。不過短短數(shù)年時(shí)間，可供借鑒成功經(jīng)驗(yàn)、案例較少，軟件平臺(tái)尚處于逐步完善階段，相關(guān)公開信息支離分散，因此通過充分而縝密的前期調(diào)研，系統(tǒng)了解并掌握行業(yè)發(fā)展整體動(dòng)態(tài)和最新進(jìn)展，是正確把握三維協(xié)同設(shè)計(jì)工作開展方向的關(guān)鍵。

黑龍江省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院于2011年啟動(dòng)三維協(xié)同設(shè)計(jì)工作，并取得階段性成果。

［1］ 林聲，顧元杰，龍春滿.中國工程師技術(shù)方法全書［M］.沈陽:遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1994.

［2］ 王浩民.推動(dòng)設(shè)計(jì)手段革命 提高核心競爭能力 開創(chuàng)具有龍江水院特色的三維協(xié)同設(shè)計(jì)之路［J］.黑龍江水利科技，2012，40(01):7－10.