关于工程方法论研究的构想

关于工程方法论研究的构想殷瑞钰钢铁研究总院2014年4月23日常熟1中国工程院工程管理学部和中国自然辨证研究会工程哲学专业委员会于2004年正式立项研究工程哲学问题，其宗旨是要集中我国工程界和哲学界的学者、专家的智慧，合作撰写面向工程界、工程管理界和哲学界的专门理论著作。22004年建立工程界-哲学界联盟、立项研究2007年《工程哲学》（第一版）出版2011年《工程演化论》出版2012年修订《工程哲学》立项2013年7月《工程哲学》（第二版）出版2014年开始~方法论框架性研究立题研究进程：3此次论坛是关于工程方法论的研究思路、研究内涵及其意义的框架性研讨。将会涉及工程概念的系统深化、层次化分析和分类化；涉及对工程（Engineering）的（共性）方法论，对不同专业性、行业性工程(engineerings)的方法论和方法，以及专业性、行业性工程属下的具体工程项目（engineeringproject）的方法等。也将涉及方法论与方法问题的讨论；工程思维与工程方法论的讨论；涉及工程方法论、科学方法论与哲学方法论之间的关系，也许还会讨论到科学模型与工程模型的关系和差别……。当然，工程概念结构与方法论、方法概念的对接是十分重要的，这将有助于理清研究思路，统一认识。4主要讲四点：1.工程的概念结构2.关于方法论和工程方法论研究3.关于方法4.关于工程方法的认识框架51.工程的概念结构关于工程的概念结构，我们可以从工程存在的本体性出发，从工程（Engineering）的共性特征出发看工程，也就是从形而上的视角观察，从概括的、抽象的、共相的意义上看，工程是通过集成-建构或造物，形成“人工实在”的过程。6工程定义：“工程是为了创造人工实在，是在特定的自然环境和社会条件下，有计划、有组织地建造某一特定人工物，是构建一个新的人工存在的集成过程、集成方式和集成模式的统一。Engineering（共相的工程）的概念，可以抽象为集成、建构一种复杂的系统即复杂的工程系统。Engineering追求的目标可以概括为系统整体优化的生产力。7如果从现象主义视角出发观察工程，则工程往往具有专业性、行业性，可以具体分为各行各业、各种门类的工程（engineerings），例如矿业工程、水利工程、冶金工程、化学工程、土木工程、机械工程、动力工程、通讯工程、航空-航天工程等。在同一行业工程之下，又可以分为具体的工程项目，例如在铁道工程下面，又可具体分为京沪高铁工程、青藏铁路工程等，这些工程项目，除了行业性、专业性之外，还具有当时、当地性。这些都是形而下的、殊相的工程，带有个性的工程（engineerings）。8图1关于科学与工程的概念结构9科学也存在着类似的概念结构。从概括的、抽象的、共相的意义上看，科学是一种理论化的知识体系，是人类探索真理的一种活动，是人类认识世界的方式和方法，其着重解决“是什么？为什么？”在科学的发展过程中形成了许多大的门类，例如物理学、化学、生物学、天文学、地理学等，在这些门类下又发展出了不同的专门学科，例如物理学下面又产生了力学、光学、声学、热学、电学等学科分支等。10认清工程的概念结构，将有助于理解工程-技术-科学的特征和它们之间关系的认识，也将有助于工程与产业、经济之间的关系的认识。因此，对工程的方法论和具体工程的方法研究而言，也将便于理清层次、理清互相之间的关系。因而，是十分必要的。11图2知识链的构成与资源、资金尺度扩展过程的关系122.关于方法论和工程方法论研究方法论，就是人们认识世界、改造世界的一般方法，是人们用什么样的方式、方法来观察事物和处理问题。一定的世界观在认识过程和实践过程中的运用表现为方法，方法论则是有关这些方法的理论。已有的方法论在不同层次上、不同领域上有哲学方法论、一般科学方法论、具体科学方法论之分。13

哲学方法论：关于认识世界、改造世界、探索实现主观世界与客观世界相一致的最一般的方法理论；

一般科学方法论：研究各门具体学科，带有一定普遍意义，适用于许多有关领域的方法理论；具体科学方法论：研究某一具体学科，涉及某一具体领域的方法理论。14问题：我们是否可以根据对工程概念结构的理解，运用类比的方法，来研究一般意义上的工程方法论；具有专业性、行业特性的不同专业领域的方法论和方法以及具有当时、当地性的具体工程项目（engineeringproject）的工程方法呢？这个问题过去研究不多，值得提到工程哲学研究的日程上来。153.关于方法在汉语中方法、方式、路径经常通用，在英语中“way”有道路、方式、方法几种相关的含义。方法一般是指为获得某些东西或达到某种目的而采取的手段和行为方式。方法可表现为方式、途径、步骤、手段等形式。也可以说，所谓方法，就是人们在某种活动过程中一连串动作、行为的关联方式。16方法不同于物化了的手段，方法是人类认识客观世界和改造客观世界应遵循的某种方式、途径和程序的总和。而手段最大特征是以实体形态存在的，是“一物或诸物的复合体”，是通过自身所具有的机械属性、物理属性和化学属性作用于客观对象的。因而手段也称为工具，有时也被称之为“硬件”或硬设备。如果把方法也视为一种工具或手段的话，那就可以看成是人的大脑扩展的一种“工具”或“手段”，即行事之条理。17方法往往是某一或某些规律的运用，涉及选择所需的构成要素，要素之间（包括不同层次的要素）的相互作用，位置顺序的安排，时间长短的组织，程度标准的制订五个部分。一种方法就是对这种关联方式特殊性方面的概括。一项复杂活动（例如工程活动）往往包含许多部分和许多环节，在每个部分和每个环节又有各自不同的方法。方法的又一同义词是技术，例如人们习惯地把预测方法叫做预测技术、管理方法叫做管理技术、实验方法叫做实验技术。18随着时代的发展，实践的多样性、思维的多样性、行为的多样性发展，而且越来越丰富多彩，方法的含义也越来越扩展，甚至涵盖了：办法、做法、想法；技术、技巧、工艺；程序、步骤；规则、规章；规划、计划；策划、计谋、谋略等内涵。194.关于工程方法的认识框架工程活动体现着自然界与人工界要素配置上的综合集成和建构以及与之相关的决策、规划、设计、构建、运行、管理等过程，工程活动的特征是通过选择-集成-构建等过程，实现结构化、功能化、可运行的工程实体，进而使之成为现实生产力。工程活动特别是工程理念体现着价值取向。20工程对相关的、异质异构技术进行选择、整合而集成为相关技术群，并通过与相关的基本要素（自然要素、经济要素等）的综合集成配置，而构建起来的有结构、有功能、有效率地体现价值取向的工程系统、工程集成体。21

图3工程的内涵及其要素与集成22工程方法论作为工程活动方法的理论，不能不与工程活动的特征相关联，即通过选择、集成、构建等方法、途径、手段、步骤，实现工程实体的结构化、功能化、效率化等目的，从而体现可运行的、有竞争力、可持续发展的生产力。23产业性工程的方法论将涉及下列诸多方面的方法与方法论：—需求目标的选择与决策；—所需要素的选择与配置优化；—相关要素间的整合、集成与结构化；—动态运行与功能优化；—适应环境与效率化运行；—价值评估；—环境优化与生态评估等。24作为与科学、技术处于同一层次的工程（共相性的、形而上的）的工程方法论，也应该从工程的特征出发来研究，即从对工程要素的选择、集成出发，建构出结构合理、功能优化、效率卓越的可运行、有竞争力的工程实体。这样人们就将认识到工程（Engineering）的方法论必将不同于科学（Science）的方法论。对工程而言，工程方法论具有共性（共相）的意义，一般都将环绕着工程整体的结构化、功能化、效率化和环境适应性等主要维度展开。25图4关于工程方法与工程目标关系示意图26工程方法论将涉及：1）结构化——整体论与还原论的结合。这是使工程要素结构化所必需的。结构化的内涵应包括静态性的机械结构和动态运行结构。静态性的机械结构将涉及工程构建活动，而动态运行结构将直接体现出了工程实体运行的可靠性、功能、效率和环境友好。27还原论方法长期主导着科学方法论。在工程实践中也曾有过还原论方法为主导的时期，这种方法的特征是将工程系统，单向地“向下”分解、分割，形成不同的“最佳化”的单体、单元，然后将这些“最佳化”的单元机械地堆砌、拼凑出一个结构来，再体现出功能来。这样的还原论方法在已有的工程设计、建造和运行过程中经常出现，这严重地限制着工程系统整体的结构优化、效率优化、功能优化，并将直接关联到工程的市场竞争力和可持续发展能力。28整体论-还原论结合的方法是以工程系统整体优化为主导，通过“解析-集成”、“集成-解析”的方法，以工程的结构优化、功能优化、效率优化为目标，反复整合、集成，形成一个结构“最佳化”的工程整体，从而使工程具有相应的、可靠的、卓越的功能。29

2）协同化：工程的构成要素从性质上看是多元、多层次的，而从量的角度上看，有的具有确定性，有的具有不确定性，因而工程均属复杂系统。要把这种复杂的工程系统综合集成并运行起来，并体现出稳定的、有效的功能，必须重视协同论的方法和相关的数学方法，从而达到工程整体的结构优化、功能涌现和效率卓越。30

3）非线性相互作用和动态耦合：工程系统中的技术性要素是由许多相关的、异质异构的技术单元集成、建构而成的，正是由于技术的异质、异构性，不能简单地用线性相关的方法来处理，因此，不同技术（工艺、装备）单元之间的关联，经常要通过非线性相互作用的方法来处理，并实现在不同时-空条件下的动态耦合，从而形成一个动态-有序、协同-连续运行的工程整体。非线性相互作用和动态耦合，是形成工程动态结构并体现卓越、稳定功能的重要方法和一般方法。314）程序化：由于工程复杂系统的集成、建构过程，因此应该有科学化的程序，其一般程序往往是理念-决策-规划-设计-建造-运行-管理-评价。这一程序化过程和方法，实际上对于所有工程都将经历，只不过是自觉程度不同，认真程度不同，科学化手段不同，或价值维度的权重不同而已。