鐵路機輛設備是承擔機車、車輛、動車組檢修的場所，一個機輛設備工程幾乎囊括了鐵路行業(yè)所有專業(yè)，機輛設備工程是鐵路工程典型的縮影，折射了鐵路技術的專業(yè)性、復雜性、系統(tǒng)性和先進性[1]。

機輛設備工程設計以工藝設計為主體，相關專業(yè)協(xié)同設計而成，工藝設計是決定機輛工程設計成敗與優(yōu)劣的關鍵內容。如何開展工藝設計、做好工藝設計，是設計工程師必須面對的問題。

1.設計工程師的困惑

鐵路機輛設備工藝設計主要包括機輛選型、工作量計算、交路設計、工藝流程、設備選型、總圖布局、生產廠房設備布置等內容。設計工程師一般采用執(zhí)行規(guī)范、繼承成熟經驗等方法開展設計工作，但常常會遇到困惑。

（1）執(zhí)行規(guī)范

在工程活動中，設計工程師必須在一定的約束條件下開展工程設計。這種約束主要表現為設計規(guī)范，執(zhí)行設計規(guī)范是設計工程師的基本準則，但是，執(zhí)行規(guī)范的設計成果未必是優(yōu)秀的作品。

（2）繼承成熟經驗

工程設計離不開繼承，在設計中經常沿用先輩的成熟經驗。但是，面對鐵路的快速發(fā)展、技術的日新月異、運營單位的個性化差異，簡單照搬成熟經驗成果顯然是比較膚淺的做法。

（3）執(zhí)行審批意見

審批意見是工程設計的主要依據，但審批意見是對主要規(guī)模和方案的規(guī)定和約束，若簡單止步于審批意見，未做進一步延伸細化設計，最終的設計成果可能無法很好地適應運營生產。

（4）遵從業(yè)主的意愿和要求

設計工作受業(yè)主委托，設計內容應遵從業(yè)主的意愿和要求。但業(yè)主的部分需求可能是片面的，不加評判和分析地滿足業(yè)主所有需求，會使得工程設計缺乏合理性和可行性。

設計工程師在面對復雜的工程追問和反思時，到底是簡單照搬成熟的成果還是在繼承中創(chuàng)新？是一味追求技術剛性還是原則中有人性化變通？常常會不自覺地陷入到技術中心論和人類論而感到困惑，無法實現理性自覺[2]。如果從工程哲學角度去研究，探究工藝設計的本源，追問工藝設計價值，或許可以豁然開朗。

2.工藝設計本體論

工程設計體現了系統(tǒng)集成與構建，工程設計是對多變量、多目標、多重約束條件的復雜性問題進行綜合研究。對設計而言，從單一技術性研究到綜合性研究的發(fā)展，必然要求研究的視角或范式也發(fā)生轉變，以重新揭示設計的本質，這就需要進行以設計為對象的哲學研究，對設計作為哲學認知的根本性和基礎性問題的研究[3]。

在鐵路機輛設備工程中，工藝設計也稱機輛檢修工藝，是工藝流程設計和工藝裝備設計的總稱，包括機輛檢修過程和方法，以及設備選型。工藝設計是以機輛檢修工藝為內涵，以機輛裝配技術、設備技術、生產管理為外延[4]。工藝設計的概念體現了內涵與外延的統(tǒng)一。

從發(fā)展史論分析，工藝設計基于機輛制造技術，并配套檢修裝備技術而綜合集成的一門工程設計專業(yè)。工藝設計與技術的發(fā)展息息相關，機輛檢修從上世紀的“計劃預防修為主”理念到現在“以計劃預防修為基礎，逐步實施狀態(tài)修、換件修和主要零部件專業(yè)化集中修”的理念，體現了機輛制造技術的發(fā)展[5]。以機輛整備裝備為例，上世紀以人工檢查為主到現在以自動化動態(tài)檢測設備為主，展現了檢修裝備技術的發(fā)展。

從工程技術分析，工藝設計是以機輛檢修技術為核心，相關專業(yè)技術輔助集合而成的一門工程專業(yè)設計，體現了工程的系統(tǒng)性。工藝設計具有工程設計的一般性，即創(chuàng)造性、復雜性、選擇性、妥協(xié)性、思辨性，還具有總體性、故障安全性等特殊性[6]。工藝設計在機輛設備工程設計中扮演總體規(guī)劃的角色，工藝專業(yè)直接面對生產運營，不能因部分設備及設施的故障導致生產癱瘓，需考慮故障導向安全性。

從價值論分析，工藝設計是以機輛檢修目的為價值導向的，例如，動車運用所工藝設計目的是實現動車組存車、整備、一二級修、臨修、鏇輪作業(yè)。

從設計內容角度分析，合理規(guī)劃布點，實現機輛檢修、整備等功能；計算工作量，根據地形條件、投資等因素確定設計規(guī)模，實現檢修能力；完善總平面布置方案，優(yōu)化工藝流程，實現檢修效率最大化。

從設計成果角度分析，工藝設計是以房建、線路、設備及設施為載體，工藝流程為靈魂建立起來的大廈。工藝設計的表象是總平面布置圖、廠房設備平面布置圖等設計成果，實質是布置圖中隱含的工藝流程。提高布置圖表象質量，可以提高設計成果的感性價值；重視工藝流程順暢、高效、節(jié)能性，可以為設計成果的理性品牌價值增值。

3.工藝設計價值論

科學研究是以追求真理為導向，而工程設計是以實現價值為目的[7]。工藝設計是以機輛檢修目的為價值導向的，檢修是一種社會化的勞動，體現了人類的基本需求。那么，機輛檢修目的是什么呢？工藝設計的價值是什么呢？從工藝設計本體論可以得出，其主要體現在三個方面：功能、能力、效率[6]。

3.1 工藝設計價值之一：是否具備需求的功能

功能是技術在工程物中的價值實現，體現了機輛檢修的客觀性和人類需求的多樣性[8]。

功能表征了工程的本質屬性，工程因具備某種功能而有存在價值。機輛設備工程具備哪些功能？工藝設計中應實現什么功能？按照機輛設備功能性質，可分為以下幾類。

表1 機輛設備工程功能類別[9]-[13]

按照服務范圍，可以分為：本線檢修需求、樞紐檢修需求。按照設計年度，可以分為：初期、近期或遠期檢修需求。

確定功能，應滿足以下幾個原則：

（1）規(guī)范性

我國鐵路規(guī)范由鐵道國家標準、鐵道行業(yè)標準、總公司技術標準三級規(guī)范組成[14]。規(guī)劃的機輛設備應滿足相關規(guī)范，使得功能具備合法性。

（2）節(jié)能性

各個機輛設備工程布點應考慮節(jié)能因素，不可分布太多。交流機車檢修段、動車段應全路集中規(guī)劃，按區(qū)域設置；機務段、客車段、貨車段一般按照鐵路局以及樞紐需求考慮，一個樞紐一般設一個；機務折返段、客車整備所、動車運用所按照始發(fā)車站作業(yè)量，按需設置；救援設備按照服務范圍設置。

（3）可實施性

各個機輛設備工程的建設應具備可實施性。部分工程受地形條件限制無法承擔擬定的功能，需調整功能。比如動車運用所一般承擔相鄰客站始發(fā)動車組檢修作業(yè)，隨著路網建設，始發(fā)動車組增加，需擴建動車運用所，若因用地限制而又無法擴建時，則需要調整由樞紐內其他動車運用所分擔其檢修作業(yè)。

（4）時效性

考慮到路網的分期建設，機輛設備工程的功能也相應調整，比如某個機務折返所，近期只承擔折返作業(yè)，遠期預留增加臨修或C1～C3修功能。

（5）完整性

工藝設計因具備完整性，也即按照設計方案建設的工程物可以完成所有的檢修作業(yè)，若設計中因缺少某個局部設施，使得建成后的工程無法完整生產，那么這種設計是不成功的。

（6）正向和反向設計辯證統(tǒng)一

對于成熟類機輛設備工程，多采用“規(guī)范要求→工藝設計”的正向設計實現功能；對于探索性機輛設備工程，還需按照“運營需求→工藝設計”方向設計思路[6]，面向生產需求，論證設計方案。在實際的項目設計中，一般需綜合采用正向和反向設計方法，體現了辯證統(tǒng)一性。

3.2 工藝設計價值之二：是否達到預期的檢修能力

能力反應了人工物滿足其功能的有效性程度。規(guī)劃的機輛設備工程承擔檢修能力是否適應相應路網機輛運營維修需求。

按照相關規(guī)范，核算工作量，根據地形條件、投資等因素確定設計規(guī)模，以折射其能力。

表2 機輛設備規(guī)模表[9]-[13]

能力設計，應滿足以下原則：

（1）均衡性[15]

工藝流程由多個工序組成，比如機車整備作業(yè)包括：輪對診斷、洗車、上砂、上水、入棚檢查（補充油脂、檢測、檢查）、列車直供電試驗，司機試驗等。根據短板效應，某個子模塊規(guī)模大的機輛設備工程，實際生產能力不一定大。以科學計算為基礎，深入研究工藝工序、時間節(jié)拍、生產管理，理論和實際相結合，均衡設計，方能實現整體能力最大化。

（2）前瞻性

檢修能力不能只滿足于現狀，應按照遠期規(guī)劃、近期建設的原則，考慮鐵路路網規(guī)劃發(fā)展、機輛檢修需求的發(fā)展。對于工藝設計技術不確定或不成熟的工程，在不影響鐵路運營的情況下，盡量緩建。若無法緩建，要按最小規(guī)模設計，預留擴建條件，為后期優(yōu)化設計提供機會。

3.3 工藝設計價值之三：是否實現生產效率最大化

效率可以定義為人工物滿足其功能和為此作出努力之間的比率。只有具備高效率，才能夠實現產能最大化。

效率設計，應滿足以下原則：

（1）物流距離短

生產過程存在大量的零部件拆卸、搬運等，應將物流距離縮減至最短，倉儲區(qū)應靠近生產區(qū)；大門位置設置合理，便于物料運輸；減少物流交叉干擾；配置合理的吊運工具，快速運輸；物料運輸方式可采用軌道平車、自動運輸線等，提高運輸速度。

（2）人行便捷

生產間休與生產場所靠近設置，根據機輛設備規(guī)模以及總平面布置情況，合理選擇生活場所集中與分散設置方案。充分考慮人性化需求，使得人員走行便捷、舒暢。

（3）裝備適用

先進的設備不一定能帶來高效率，追求先進的同時首先要考慮設備的可靠性和適用性。檢修裝備應便于工人操作、簡單適用、維修方便。

（4）信息共享

充分采集數據、挖掘數據，實現信息共享；快速檢測、檢修和生產管理。生產效率的最大化需面向生產需求，進行詳盡的現場調研、分析評判，篩選有效數據，并融入設計之中。

4.結論

設計哲學研究揭示了對工程設計技術發(fā)展規(guī)律問題的深刻認識，運用理性認識，把握自然和社會發(fā)展規(guī)律[16]，本文從發(fā)展史、工程技術、價值論、設計內容、設計成果等方面探究了工藝設計本質，從功能、能力、效率三個方面探討工藝設計價值，可激發(fā)技術創(chuàng)新，指導鐵路工程設計，具有一定的實踐性和實用價值。