工程哲学的新进展——工程方法论研究

来源:中国管理科学学会    日期:2018-03-06    浏览量:351次    作者:殷瑞钰

摘要:工程是实践活动、造物活动。工程活动广泛地渗透在国民经济、社会发展的主战场中。工程活动是一个实现现实生产力的过程,工程活动离不开工程方法。没有相应的工程方法就不可能有一定的工程活动。工程方法论是以各类具体工程方法为研究对象的、从工程本体论出发的“二阶性”和多视野研究。一般工程方法论是在正确的、时代性的工程理念指引下,以整体论、系统论观念为主进行的对工程方法的研究,研究各类工程方法的共性特征和应该遵循的原则以及规律。专业性、产业性的工程方法论是在时代性的工程理念指引下,以整体论、过程论观念为主进行的对专业性工程方法的研究,研究该专业、该产业内不同工程方法的过程性特征和综合集成的原则或规律。工程方法论是工程哲学研究的重要领域,在当前形势下,我国工程界急需强化工程方法论意识,提高合理运用工程方法论的水平和自觉性,这是促进工程发展进入一个新阶段的关键环节之一。

1、关于方法与工程方法

方法一般是指为获得某些东西或达到某种目的而采用的手段和采取的行为方式。对于方法,可广义解释,也可狭义解释。广义地讲,方法可以表现为方式、途径、步骤、手段等形式。其中所谓的手段,其最大的特征是以实体形态存在的,例如工具、器械、机器、装备、武器、控制系统等,例如斧头、车床、高炉、机关枪等等,是“一物或诸物的复合体”,是通过自身具有的机械属性、物理属性和化学属性作用于客观对象的。因而,这类手段有时也被称之为“硬件”或“硬设备”。

方法的另外一个含义就是人们在某种活动过程中一连串动作、行为的关联方式。从这一意义上看,方法不同于物化了的手段。这个含义的方法是指人类认识客观世界和改造客观世界应遵循的某种(某些)方式、途径和程序的总和。可以把这种类型的方法看成是人的大脑扩展开来的一种“工具”或“手段”,可以称其为“软件”或“工艺软件”。

狭义工程方法的又一同义词是工程技术,例如人们习惯地把预测方法叫做预测技术、工程管理方法叫做工程管理技术、工程设计方法叫做工程设计技术等。

工程活动离不开组织管理,组织管理也有许多方法,有人把管理方法称为斡件(Orgware) 。系统工程是组织管理的技术,是对所有工程系统都具有普遍意义的方法。

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,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。

总之,从“概念”上看,工程方法是一个“指向”“工程产品”和“工程目的”的过程性、中介性概念;而从“自身表现”和“自身存在”上看,工程方法常常表现为“硬件、软件、斡件” 统一的、可运行的、形成生产能力的、创造价值的工程方法集;研究工程方法时,不仅要关注形成静态实体的方法,更要关注动态运行的方法,获得持续的实效。

2、工程的本质、内涵

工程本体论是研究工程方法论的“基点”。 从工程本体论出发来认识和分析工程活动的特征,工程活动就是通过选择-集成-建构而实现在一定边界条件下要素-结构-功能-效率优化的人工存在物。工程活动的这些过程及其结果,都是通过工程方法而实现的,工程方法论的基本任务就是要在工程方法与工程过程、工程结果、工程意义等等的相互作用中研究关于工程方法共性的诸多问题。

所谓集成不等于若干要素的拼凑或随机组合。工程作为人类的一项物质性社会活动,不但涉及思想、价值、知识方面的因素,而且必然涉及资源、资本、土地、设备、劳动力、市场、环境等要素,而且要经过对这些知识、工具、方法和要素进行选择、整合、互动、集成在一起,才能集成-构建出有结构、可运行,有功能、有价值的工程实体,体现为直接生产力(见图1)。

工程的内涵及其要素与集成


工程是人类有目的、有计划、有组织地运用知识(技术知识、科学知识、工程知识、产业知识、社会-经济知识等)和各种工具与(各种手工工具、各种动力设备、工艺装备、管控设备、智能性设备等),有效地配置各类资源(自然资源、经济资源、社会资源、知识资源等),通过优化选择和动态的、有效的集成,构建并运行一个“人工实在”的物质性实践过程。

工程活动是一个实现现实生产力的过程。作为工程及其过程的内在特征是集成和构建。集成、构建是指对构成工程的要素进行识别和选择,然后将被选择的要素进行整合、协同、集成,构建出一个有结构的动态体系,并在一定条件下发挥这一工程体系的功能、效率、效力。

工程活动集成、构建的目标是为了实现要素-结构-功能-效率的协同-持续的优化,但工程活动的实际过程和效果往往是非常复杂的,因而是需要组织管理——工程管理的。在认识和评价工程问题时,不但必须重视目的问题,而且必须高度重视对工程活动的过程及其效果、后果问题的研究。

3、工程和工程方法的外延结构

工程活动有着极其复杂的对象,分析和研究工程活动与工程方法时必须从不同的角度进行分析、观察和研究。如果仅仅局限于一个角度、一个观点、一个模型,往往会犯片面性的错误。在澄清工程概念的结构性含义时,不仅必须注意从工程的本性、运行特征方面研究工程概念的结构性内涵,而且必须注意研究工程的行业分类所形成的诸多问题。

如果从行业(产业)视角观察工程,可以看出工程具有专业性、行业性(图2)。工程总类(Engineering)中包括各行各业、各种门类的工程(engineerings),例如农业工程、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、纺织工程、医药工程、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(engineering projects),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、专业性特征之外,还具有当时当地性、时-空变异性特点。

2 关于科学、工程的层次结构和科学方法、

工程方法的层次结构

 

从上图看,科学、工程,学科门类、工程行业,学科分支、工程项目之间存在着类似的概念分类结构。

从对工程概念的结构性含义所进行的分析中可以看出,在认识和把握工程的概念时,除了从工程与科学、技术相比得出的三元论概念之外,还必须从工程本体论来深化对工程概念和工程方法的认识。工程概念本身是有结构性的,有层次性的;是可分类,具有专业性、行业性的;工程活动——特别是具体工程项目是具有当时当地性、时-空变异性的。理清工程概念的结构性含义对理清工程方法论、工程方法的研究思路具有重要意义,否则,将引起思维混乱。

4、对工程方法论的认识

4.1什么是工程方法论

一般意义上的工程方法论是研究工程方法的共性特征和应遵循的原则和规律。旨在正确认识、正确评估和指导工程活动。工程方法论是工程哲学研究的重要组成部分和重要领域。

4.2工程方法论的立足点——工程本体论

立足于工程本体论,在认识工程活动和研究工程方法论理论时,应该特别注意以下几点。

工程具有整体性而且是一个复杂性的整体。工程是通过对其所蕴涵的要素进行集成,建构形成的一个复杂的、特定的整体,而其功能只有形成整体系统后才能体现出来;要研究有关功能性、整体性、整体论方面理论和方法的问题。

工程是动态运行的且具有组织性的(即包括工程系统自身内部的自组织性和外界输入指令的它组织性)。工程是其活动主体在特定的外界条件下,按主体的需求来发挥工程的功能,进行工程过程动态有序的运行,而其动态运行的效率取决于其构成要素以及要素运行的程序化、协同化以及和谐化的自组织过程;要研究目的性、组织性、过程性、效率论方面的理论和方法问题。

工程必须通过结构化的集成,体现因果规律和相关关系。因果规律体现了必然性,相关关系体现了优化可能性。因果规律(功能性因果与效率性因果等)和相关关系不仅影响要素的选择和构成,而且影响要素之间合理配置和运动的结构。因此需要将相关的、异质、异构的工艺技术和装备进行集成,实现结构化,以其作为“因”,才能得到有效的、卓越的功能与效率,这是“因”之“果”,要研究结构化、集成性、因果论方面的理论和方法问题。

4.3研究工程方法论的思想进路

回顾工程活动的历史进程,从宏观和长时段来看,工程方法论思想经历了三个大的发展阶段(图3):最初是模糊整体论框架中的方法思想,后来发展为还原论框架中的以机械方法论为主的方法论思想,目前正在进入开放的、系统的、动态的整体论思想,正在把现代的工程方法论思想发展成为系统的“工程方法论”的理论。

工程方法论思想三个发展阶段


当代工程方法论应该在继承、扬弃和发展以往方法论思想成就的基础上,总结当代工程方法的实践,深化和升华为开放的、动态的、系统的整体方法论。现代工程方法论应该从整体结构、整体功能、效率优化和环境适应性、社会和谐性等的要求出发,特别注意研究工程整体运行的原理和过程、工程的整体结构、局部技术/装置的合理运行窗口值和工序、装置之间协同运行的逻辑关系,研究过程系统的组织机制和重构优化的模式等复杂性的多元、多尺度、多层次过程的动态集成和建构贯通。

4.4 一般意义上的工程方法论

一般意义上的工程方法论研究将涉及:

1)组成单元选择合理化的原则与进路:工程的设计、构建和运行着眼于工程系统是一个有组织的整体,这个有组织的整体从形成方法上看,首先在于对其组成单元进行合理选择。

由于工程一般是由若干不同性质的、相互依存的单元组成的,因此,首先必须对组成单元进行合规律性、合目的性选择和环境适应选择,即选择-集成化。其内涵包括组成单元的种类、功能和数量的选择,组成单元之间互相依存、互相作用、互相制约关系的选择,组成单元与工程环境之间的适应性和谐性选择等。

一般工程方法论的构成体系


2)体系结构化原则与进路——整体性思维进路与“要素-关联结构性思维进路相结合。

这是使工程要素(组成单元)进入到工程体系结构化所必需的。工程体系结构化的内涵应包括静态性的结构和动态运行的结构。静态性的结构将涉及工程设计、构建活动,而动态运行的结构将直接体现出工程体系运行的功能、效率、调控和环境友好。

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、拼接出一个体系结构来,再体现出功能来,而其功能往往不佳,效率也不高。其原因是只重视组成单元优化而忽视了组成单元之间的关联关系的优化。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。

整体性思维进路与“要素-关联结构性思维进路相结合的工程思维方法是以工程体系整体优化为主导,通过“解析-集成”、“集成-解析”的方法,以工程体系的结构优化、功能优化、效率优化为目标,通过要素(组成单元)间关联关系的反复整合、集成,形成一个结构-功能-效率优化的工程体系。

工程活动的演化发展,特别是大型的、复杂的工程活动的展开,带动着整体论思维和还原论思维的结合。

3)协同化原则与进路:工程体系的构成要素从性质上看是多元、多层次的异质、异构事物,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。

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。

4)程序化原则与进路:基于工程复杂系统的集成、建构过程,因此应该有符合工程事物本质的程序,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。反之,如果在程序化过程中的某一或某些环节有所忽略或是出现失误,将对工程的成效甚至成败产生影响。对工程的决策、规划直到设计、建造、生产运行和管理等过程而言,程序化具有共性意义。

5)功能化原则与进路:工程是具有实用、实效性的,其实用、实效性首先是由工程系统的功能体现出来的。因此,正确定位工程的功能、目标将渗透在工程理念、工程决策、工程规划、工程设计、工程运行、工程管理、工程评价的全过程中,功能化也是工程通过集成-建构等方法的目标性、目的性体现。

6)和谐化原则与进路:工程涉及资源、能源、时间、空间、土地、资本、劳动力、市场、环境、生态和相关的各类信息,进而必然涉及自然、社会和人文,这些因素反过来影响工程的可行性、合理性、市场竞争力和可持续性。因此,从方法论角度上看,工程与自然、社会和人文维度上的适应性、和谐化是十分重要的。

可见,一般意义上的工程方法论不同于各种行业的、专业的工程方法论,也不是具体的工程方法,而是关于工程方法的理论,是讨论研究关于工程方法的共性、概括性、总体性的理论。具有“二阶性”和多视野性。

工程方法论的内容、作用和意义不但表现在研究“具体工程方法”的共性层次,还表现在研究“工程方法集”层次上应遵循的原则和规律。在形成“工程方法集”时,“选择”就是为了合理、恰当地配置、使用各类要素,“集成”发挥着关键性的作用,“建构”则是为了实现有结构、可运行,有功能、有价值的工程实体,使之体现为直接的、现实的生产力。

4.5 行业性、专业性的工程方法论

对于行业性、专业性工程层次上的工程方法论,重要的是要对行业性、专业性工程进行分类归纳,例如流程制造业、装备加工制造业、交通运输业、土木建筑业、电子信息业等;在分类归纳的基础上,研究某一或某些产业工程的共性特征及其集成-结构化方式,重在突显行业-产业特征;同时,要分析归纳某一特定产业工程的产品标准化和资源要素组合优化规律。

作为产业-行业工程,一般都是由相似类型的企业(工程系统)和不同相关专业的企业(工程系统)组合构成的,因此,作为行业-专业性的工程必然会涉及企业(或工程项目)的区域布局的工程方法论,也将涉及不同产业工程系统之间产业生态集聚方法论等。因此,行业性、专业性工程方法论的研究中除了遵循“一般性工程方法论”所具有的共性和规律之外,还将进一步涉及到该专业、该行业在具体工程活动的过程性特点和解析-集成,集成再解析等方法,其中包括了如下特点:

1)产业专业分类和归纳;

2)产业工程的共性技术、通用设备、集成理论和结构优化;

3)产品标准化;

4)资源-要素的综合组织;

5)工艺规范化和工程实体模型化;

6)产业的区域布局优化;

7)行业之间的生态集聚;

8)行业演化进程、发展阶段与“行业基本方法”的演化进程的关系等。

4.6工程方法论的层次性框架

在工程方法论研究中,既可以采用“两层次划分”及相应的研究进路,也可以采用“三层次划分”及相应的研究进路。二者的主要区别在于对具体工程方法进行“共性分析和研究”时,前者“一次性”地抽象和上升到“一般工程方法论”的层次,而后者则在对具体工程方法进行分析和研究时,主要着眼于抽象和上升到“中间层次”的“行业性工程方法论”(见图5)。

工程方法论的层次性框架


5、研究工程方法论的意义

一方面工程方法论是工程哲学的组成部分之一,另一方面,它也是方法论的组成部分之一。

工程哲学——包括工程本体论、工程演化论、工程方法论、工程知识论等。

方法论——包括科学方法论、工程方法论、艺术方法论、法律方法论等。

所以,工程方法论研究理论意义不但表现为丰富和充实工程哲学的理论体系,而且表现为可以丰富和充实方法论的理论体系。由于工程方法论研究要涉及到关于工程方法的诸多视野——管理学视野、社会学视野、经济学视野、伦理学视野等等,工程方法论研究领域的进展必然也会丰富、充实和深化其他领域中对许多问题的认识。

在实践领域,工程方法问题是决定工程成败的关键性因素,其中选择、运用工程方法是否合理和得当,往往要发生直接影响。一般来说,恰当、合理、有效的工程方法的采用都离不开正确的工程方法论的指导、帮助和启发。

如果没有工程方法论的指引,工程设计、工程建物、工程运行、工程管理与工程方法可能是散乱的、混沌的、相互割裂的,甚至是相互矛盾的。然而,缺乏有效的、先进的、时代性的工程方法为基础,工程方法论只能停留在停滞不前的状态上,缺乏创新、进化的“支撑点”。可见,工程方法论与工程方法互为支持、相互作用、相互反馈。在工程活动中不断进化。

6、结语

工程是实践活动、造物活动。工程活动广泛地渗透在国民经济、社会发展的主战场中。工程活动是一个实现现实生产力的过程,离不开工程方法和工程方法论。

工程方法论是以各类具体工程方法为研究对象的、从工程本体论出发的“二阶性”和多视野研究。

一般工程方法论是在正确的、时代性的工程理念指引下,以整体论、系统论观念为主进行的对工程方法的研究,研究各类工程方法的共性特征和应该遵循的原则以及规律,是关于工程方法的总体性认识。

对于特定的具体工程项目而言,应该是在专业性、产业性工程方法论指导下的工程方法集合及其专业工程方法。

专业性、产业性的工程方法论是在时代性的工程理念指引下,以整体论、过程论观念为主进行的对专业性工程方法的研究,研究该专业、该产业内不同工程方法的过程性特征和综合集成的原则或规律。

在当前形势下,我国工程界急需强化工程方法论意识,提高合理运用工程方法论的水平和自觉性,这是促进我国工程发展进入一个新阶段的关键要素和环节之一。

(作者:殷瑞钰 中国工程院院士 )