现代设计方法的概念与特点

杨红鹰

(黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨150080)

任何项目建设、科技成果、发明专利、推广应用，最终转化为生产力，创造目标效益和社会财富，都离不开事先做好规划设计这一环节。本文拟想谈谈现代设计方法的涵义与特点。

1 现代设计法的概念

1.1 现代设计的定义

现代设计法是“现代广义设计科学方法学”的简称。所谓设计，从广义来说，是指通过分析、创造与综合达到满足某种特定功能系统的一种活动过程。所以，设计是一种有目的的意识活动，其目的是创造人为事物，其活动必须适之于环境。

1.2 广义设计与狭义设计的主要原则

所谓广义设计，所指的不仅仅是一般工程技术与产品开发的设计，而且也包括任何社会硬件与软件的设计。认为设计就等于“出图纸”，这是狭义设计的概念。广义设计的概念，应该是指创造任何事物的一种活动过程，也包括思维过程。

1.3 现代设计法的理论与实践

现代设计法的理论与实践，打破了上述界限，它是各门学科现代设计与分析方法的综合与交叉，是多元学科方法论的升华，是现代化的设计规律、进程、途径、方法与法规的探索，以求得现代模式的事物与系统。总之，可以说:

1)现代设计法是广义设计与分析的科学方法论的总称。

2)现代设计法是现代科学方法论在广义设计领域中的应用。

3)现代设计法是设想与实现之间的科学纽带与桥梁。

4)现代设计法是广义设计的概念、法则、规律、途径、方法、程式与法规的总和。

5)现代设计法是多元、广角、横向的交叉学科，是各类现代科学方法精华在广义设计领域的远缘繁殖与优生结晶。

2 现代设计法的特点

2.1 总体评价

现代设计法，则是按照科学方法论在研究事物内在规律基础上，运用数学语言对其规律作出描述，也就是建立数学模型，然后利用现代分析技术取得接近动态状况的多变量参数，应用计算技术取得定量化解决问题。

相对于传统的设计方法是以经验、感性、静态和手工式作业为基础来说，现代设计法则是一个科学的、理性的、动态的和计算机化的过程。动态设计、优化设计和计算机辅助设计是现代设计法核心内容。不研究动态只考虑静态是不可能优化的，不用计算机也无法分析复杂系统的动态实际，基于此现代设计法的特征可以说是动态化、优化和计算机化。

2.2 主要特点

概括起来，现代设计法有以下基本特点:

1)辩证性。20世纪40年代末期几乎同时发现的信息论、系统论、控制论打破了近代科学重实验、重演绎、重归纳和孤立地、分别地、静止地考察事物的思维方式。时至今日，使得自觉的、科学的、理性的设计思想及综合的、整体的、动态的设计方法得以形成。这就是多元化、交叉化的现代设计法的第一个特点，即哲学特征。

2)规律性。现代设计法的基本规律是其生命力的反映。

首先，设计的最终目的也是最高要求是创造民创新，即不仅仅要用逻辑归纳思维，更重要的是要突破传统的观念，即质变。质变的数学拓朴模型——突变论，已基本形成。因此，量变设计与突变创造的质量互变规律，是现代设计法的基本规律之一。

其次，设计过程是发挥人类智能与运用机器智能的综合过程，二者相辅相成。只有充分地研究人脑与机器脑，使才者发挥各自的特长。即要利用机器脑的快速性、准确性和大容量，把人脑的模糊识别能力移植到机器脑中去，这样，人类将创造用来设计任何事物的在某种意义上超人的人工脑。所以，人类智能与机器智能的对立统一规律成为现代设计法的另一基本规律。

第三，一切设计都是为了获得用来构成事物的有用信息，所以，从信息载体所提取的可感知或不可感知的、真伪难辨的信号，必须经过科学转换与分析，即否定之否定，经信号—数据—信息三部曲，一步步去伪存真，获取设计的信息(广义数据)，以设计出满足人们各项要求要求的事物来。这就是现代设计法的否定之否定规律。对应论方法、优化论方法、信息论方法、寿命论方法、离散论方法、模糊论方法都是通过这种否定之否定，获取接近客观的真值。

现代设计法的诸范畴就是从上面的3条规律中派生出来的。这就是现代设计法的规律性特征。所谓信息化、最优化、计算机化等，都是这一特征的产物。

3)定量性。任何科学技术，最终都要定量描述，设计工作的定量要求则更高。现代设计法的定量特征表现为它的各种方法都具有数学模型。尽然，许多方法的数学模型还比较粗浅，不成熟，但已经有了起步。例如突变论方法的拓朴模型与模糊论方法的隶属函数，它们对解决自然界与人类社会两个最重要的客观现实，也是最不易数学化的大量事物，作出了初步的定量描述。

解决了精确数学与量变数学所不能解决的问题。对错缩复杂的事物，还可以用离散数学模型加以分析。现代设计法的定量特征，就在于解决了传统设计法只能定性甚至不可知的问题。

4)可接受性。任何涉及广大领域的软科学和应用科学，其科学性之一就在于人们的可接受性。可接受性寓于反映客观真实之中，它反映了客观存在的规律。真正的软科学与应用科学，其初级部分对广大群众具有可接受发生，其高级部分对专业人员具有可接受性。现代设计法中的许多具体方法都有便于设计人员直接操作使用的特点，这样，设计人员可以把精力用于充分发挥创造思维，从繁琐的事务工作中解放出来。

5)内在联系性。现代设计法是一门综合性科学，它的范畴与内容互为联系具有综合性，构成一个完整的体系。

3 三维设计推动设计手段革命

“三维协同设计”具有直观高效的特点，克服了通常二维设计可想而不可见的缺点，设计流程也由以往的线性串联转变为交互并联，可以极大的提高工程设计质量和效率，缩短项目设计周期，进而降低设计成本，代表了最新的设计理念和先进的设计水平，已经成为工程设计行业发展的大趋势和新方向。特别是随着国家对水利水电基础设施建设投入加大，水利行业设计单位的生产任务日益繁重，勘测设计周期逐步缩短。

“三维协同设计”是一种全新的设计手段，是工程设计领域革命性的技术更新。相对于传统的二维设计，它带来的是一种全新的设计模式和协同状态，原有的设计方法、设计流程都已经不适应三维协同设计的要求。因此开展“三维协同设计”是一项投入巨大的系统性工程。虽然早在20世纪80代年，在水利水电行业就已经开始出现了对三维设计的探索，但是大规律系统性的开展工作以2004年华东勘测设计研究院选定美国Bentley公司的Microstetion基础平台为标志。不过短短数年时间，可供借鉴成功经验、案例较少，软件平台尚处于逐步完善阶段，相关公开信息支离分散，因此通过充分而缜密的前期调研，系统了解并掌握行业发展整体动态和最新进展，是正确把握三维协同设计工作开展方向的关键。

黑龙江省水利水电勘测设计研究院于2011年启动三维协同设计工作，并取得阶段性成果。

［1］ 林声，顾元杰，龙春满.中国工程师技术方法全书［M］.沈阳:辽宁科学技术出版社，1994.

［2］ 王浩民.推动设计手段革命 提高核心竞争能力 开创具有龙江水院特色的三维协同设计之路［J］.黑龙江水利科技，2012，40(01):7－10.