現(xiàn)代設計方法的概念與特點

楊紅鷹

(黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱150080)

任何項目建設、科技成果、發(fā)明專利、推廣應用，最終轉化為生產(chǎn)力，創(chuàng)造目標效益和社會財富，都離不開事先做好規(guī)劃設計這一環(huán)節(jié)。本文擬想談談現(xiàn)代設計方法的涵義與特點。

1 現(xiàn)代設計法的概念

1.1 現(xiàn)代設計的定義

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

1.2 廣義設計與狹義設計的主要原則

所謂廣義設計，所指的不僅僅是一般工程技術與產(chǎn)品開發(fā)的設計，而且也包括任何社會硬件與軟件的設計。認為設計就等于“出圖紙”，這是狹義設計的概念。廣義設計的概念，應該是指創(chuàng)造任何事物的一種活動過程，也包括思維過程。

1.3 現(xiàn)代設計法的理論與實踐

現(xiàn)代設計法的理論與實踐，打破了上述界限，它是各門學科現(xiàn)代設計與分析方法的綜合與交叉，是多元學科方法論的升華，是現(xiàn)代化的設計規(guī)律、進程、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)代設計法是廣義設計與分析的科學方法論的總稱。

2)現(xiàn)代設計法是現(xiàn)代科學方法論在廣義設計領域中的應用。

3)現(xiàn)代設計法是設想與實現(xiàn)之間的科學紐帶與橋梁。

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

5)現(xiàn)代設計法是多元、廣角、橫向的交叉學科，是各類現(xiàn)代科學方法精華在廣義設計領域的遠緣繁殖與優(yōu)生結晶。

2 現(xiàn)代設計法的特點

2.1 總體評價

現(xiàn)代設計法，則是按照科學方法論在研究事物內(nèi)在規(guī)律基礎上，運用數(shù)學語言對其規(guī)律作出描述，也就是建立數(shù)學模型，然后利用現(xiàn)代分析技術取得接近動態(tài)狀況的多變量參數(shù)，應用計算技術取得定量化解決問題。

相對于傳統(tǒng)的設計方法是以經(jīng)驗、感性、靜態(tài)和手工式作業(yè)為基礎來說，現(xiàn)代設計法則是一個科學的、理性的、動態(tài)的和計算機化的過程。動態(tài)設計、優(yōu)化設計和計算機輔助設計是現(xiàn)代設計法核心內(nèi)容。不研究動態(tài)只考慮靜態(tài)是不可能優(yōu)化的，不用計算機也無法分析復雜系統(tǒng)的動態(tài)實際，基于此現(xiàn)代設計法的特征可以說是動態(tài)化、優(yōu)化和計算機化。

2.2 主要特點

概括起來，現(xiàn)代設計法有以下基本特點:

1)辯證性。20世紀40年代末期幾乎同時發(fā)現(xiàn)的信息論、系統(tǒng)論、控制論打破了近代科學重實驗、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。時至今日，使得自覺的、科學的、理性的設計思想及綜合的、整體的、動態(tài)的設計方法得以形成。這就是多元化、交叉化的現(xiàn)代設計法的第一個特點，即哲學特征。

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

首先，設計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，即質變。質變的數(shù)學拓樸模型——突變論，已基本形成。因此，量變設計與突變創(chuàng)造的質量互變規(guī)律，是現(xiàn)代設計法的基本規(guī)律之一。

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

第三，一切設計都是為了獲得用來構成事物的有用信息，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，必須經(jīng)過科學轉換與分析，即否定之否定，經(jīng)信號—數(shù)據(jù)—信息三部曲，一步步去偽存真，獲取設計的信息(廣義數(shù)據(jù))，以設計出滿足人們各項要求要求的事物來。這就是現(xiàn)代設計法的否定之否定規(guī)律。對應論方法、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)代設計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)代設計法的規(guī)律性特征。所謂信息化、最優(yōu)化、計算機化等，都是這一特征的產(chǎn)物。

3)定量性。任何科學技術，最終都要定量描述，設計工作的定量要求則更高?，F(xiàn)代設計法的定量特征表現(xiàn)為它的各種方法都具有數(shù)學模型。盡然，許多方法的數(shù)學模型還比較粗淺，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)，它們對解決自然界與人類社會兩個最重要的客觀現(xiàn)實，也是最不易數(shù)學化的大量事物，作出了初步的定量描述。

解決了精確數(shù)學與量變數(shù)學所不能解決的問題。對錯縮復雜的事物，還可以用離散數(shù)學模型加以分析。現(xiàn)代設計法的定量特征，就在于解決了傳統(tǒng)設計法只能定性甚至不可知的問題。

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

5)內(nèi)在聯(lián)系性。現(xiàn)代設計法是一門綜合性科學，它的范疇與內(nèi)容互為聯(lián)系具有綜合性，構成一個完整的體系。

3 三維設計推動設計手段革命

“三維協(xié)同設計”具有直觀高效的特點，克服了通常二維設計可想而不可見的缺點，設計流程也由以往的線性串聯(lián)轉變?yōu)榻换ゲ⒙?lián)，可以極大的提高工程設計質量和效率，縮短項目設計周期，進而降低設計成本，代表了最新的設計理念和先進的設計水平，已經(jīng)成為工程設計行業(yè)發(fā)展的大趨勢和新方向。特別是隨著國家對水利水電基礎設施建設投入加大，水利行業(yè)設計單位的生產(chǎn)任務日益繁重，勘測設計周期逐步縮短。

“三維協(xié)同設計”是一種全新的設計手段，是工程設計領域革命性的技術更新。相對于傳統(tǒng)的二維設計，它帶來的是一種全新的設計模式和協(xié)同狀態(tài)，原有的設計方法、設計流程都已經(jīng)不適應三維協(xié)同設計的要求。因此開展“三維協(xié)同設計”是一項投入巨大的系統(tǒng)性工程。雖然早在20世紀80代年，在水利水電行業(yè)就已經(jīng)開始出現(xiàn)了對三維設計的探索，但是大規(guī)律系統(tǒng)性的開展工作以2004年華東勘測設計研究院選定美國Bentley公司的Microstetion基礎平臺為標志。不過短短數(shù)年時間，可供借鑒成功經(jīng)驗、案例較少，軟件平臺尚處于逐步完善階段，相關公開信息支離分散，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)展整體動態(tài)和最新進展，是正確把握三維協(xié)同設計工作開展方向的關鍵。

黑龍江省水利水電勘測設計研究院于2011年啟動三維協(xié)同設計工作，并取得階段性成果。

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

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