论工程思维的性质、特征与作用

[摘 要] 从哲学思维高度研究工程思维，是工程方法论研究的重要内容，对于深化工程哲学研究，增强工程实践的方法论自觉意义重大。工程思维的基本性质是造物思维。工程思维的最重要特征是系统性、集成性、跨学科性、综合性、建构性、创造性与复杂性。工程思维在工程活动中处于中心地位，起着不可替代的重要作用，它贯穿工程活动始终，渗透于工程活动各环节，对工程活动起支配与指导作用，制约和决定着工程理念的优劣与水平，工程思维既是工程问题求解的过程，也是理想客体对象化、现实化的过程。

[关键词] 哲学思维； 工程思维； 工程方法论； 工程哲学

[中图分类号] N02 [文献标识码] A [文章编号] 1673-8616（2018）01-0051-10

工程、科学、技术是三种不同的社会实践活动。一般来说，不同性质、内容和类别的实践活动必然会形成不同的思维方式。因此，工程思维不同于科学思维与技术思维，工程思维具有特定的性质、特征，它在工程活动中有其独特的地位与作用。哲学是关于思维的科学，从哲学思维的高度探讨工程思维的性质、特征与作用，对于深化工程哲学研究、增强工程活动的方法论自觉、指导工程实践具有重大而深远的现实意义。本文就此问题进行深入的探讨。

一、工程的本质与工程思维的性质

工程是一种造物活动，工程活动是人类社会存在和发展的基础，是直接的、现实的生产力，是人类文明的重要标志。工程活动是一种超自然的，在目的性驱动与指导下建构超世界存在的独特实践方式，是创造价值、实现价值、消费价值和享用价值的经济社会活动。

一般来说，工程是包括谋划、设计、制造、运行、维护、管理、评估活动在内的生产实践活动。工程活动是以构建（造物）为核心的。一言以蔽之，工程的本质是造物。工程活动伴随着人类历史进程而形成、演变。原始时代就有了原始工程，中国古代神话传说中燧人氏和有巢氏可称之为“原始工程师”。古埃及的金字塔，英国的史前巨石阵，中国的都江堰、万里长城和大运河，古罗马的斗兽场，中世纪欧洲的教堂，美洲玛雅人的神庙，公元前2650年前后古埃及在杰赖维干河上修建的异教徒坝，公元前2300年尼罗河畔人民利用法尤姆绿洲的天然洼地建成的美利斯水库[1 ]，以上种种，都是古代工程的奇迹。近代的机械工程、采矿工程、纺织工程、公路、铁路、电力工程等，现代的信息工程、基因工程、航天工程、生命工程、网络工程等都是工程的产物。

工程的本质在于利用各种要素（技术和非技术要素）进行造物，它改变着社会的基本面貌，重塑着我们的现实世界，创造着新的文明形式——工程文明。然而，不同时代的工程却有着不同的内涵特征。手工时代的工程，体现为工匠依据感性经验运用手工造物。工业时代的工程，体现为工程师们借助机器完成一项综合工程，如修筑水坝、道路、桥梁、公路等。现代科技时代的工程则表现为，工程共同体综合运用自然技术、社会技术、管理技术与信息技术完成某种工程体系。如上海虹桥综合交通枢纽工程、载人航天工程等。

作为一种人工造物活动，工程活动往往有思维活動渗透和贯穿其中，我们把工程活动中的思维活动称为工程思维。工程思维是指人们在进行工程规划、设计、建造、运行、维护、管理与评估过程中所形成的独特思维方式，它以集成构建性为根本特征，是综合运用并有效集成各种知识（自然科学知识、社会科学知识、管理科学知识、人文科学知识等）解决工程实践问题——构建特定的人工物（人工系统）。正因如此，我们完全可以说，工程思维就是聚焦于“造物”活动而展开的思维形式。

工程思维是工程活动的灵魂，之所以这样讲，是因为工程造物是在工程思维的指导和引领下人们主动、自觉地进行创造现实、塑造生活、改变世界的活动。工程思维的能力、水平、状况影响着工程造物的质量、效益和效果。鉴于此，关注工程思维、重视工程思维，深刻把握工程思维的基本特征，不断提升工程思维能力、素质与水平，对于推动工程健康可持续发展，造就更多美丽、卓越、安全、优质的工程具有重大而深远的意义。

马克思说：“蜘蛛的活动与织工的活动相似，蜜蜂建筑蜂房的本领使人间的许多建筑师感到惭愧。但是，最蹩脚的建筑师从一开始就比最灵巧的蜜蜂高明的地方，是他在用蜂蜡建筑蜂房以前，已经在自己头脑中把它建成了。过程结束时得到的结果，在这个过程开始时就已经在劳动者的表象中存在着，即已经观念地存在着。他不仅使自然物发生形式变化，同时他还在自然物中实现自然的目的，这个目的是他所知道的，是作为规律决定着他的活动的方式和方法的，他必须使他的意志服从于这个目的。” [2 ]马克思在这里以建筑活动为例，深刻地阐明了工程思维的基本性质，那就是“造物思维”。因此，我们完全有理由说，工程思维是一种造物思维。

二、工程思维的重要特征

科学、技术与工程是三类完全不同的社会活动，它们在活动主体、活动方式、活动内容、活动成果以及评价标准、制度安排、管理方式、社会功能等诸多方面有本质区别。与此相对应，工程思维与科学思维、技术思维完全不同，它是一种完全独立的思维活动，既不依附于科学思维，也不从属于技术思维。从科学、技术、工程三元论的视角来看，与科学思维的“探索”与“发现”特征、技术思维的“发明”与“创新”特征相比较，工程思维最重要的特征体现为系统性、集成性、跨学科性、综合性、建构性、创造性与复杂性等。

（一）系统性

工程活动是一个要素的选择—集成—优化的过程，正是通过这个过程，自然因素、技术因素、社会因素、人文因素和环境因素等彼此关联而成为一个复杂的具有良好功能的系统。当今时代，以科学技术为支撑的现代工程日益变得系统化，成为系统工程。适应工程发展趋势，工程建构必须从系统性出发，即从总体出发，以整体思维着力于多元异质要素的优化整合，以实现结构化—功能化—效率化建构，并使系统各组成部分能够最大限度地相互适应、相互支持、相互补充，从而产生具有新质的“工程系统”。中国系统工程专家顾基发提出的“物理—事理—人理（WSR）”系统方法论，为工程思维的系统性注入了崭新的内容。“物理”主要涉及物质运动的机理，通常要用自然科学知识；“事理”指人们做事的道理，解决如何统筹安排的问题，通常用到管理科学的知识；“人理”是做人的道理，解决应当如何做的问题，通常用到人文社会科学知识 [3 ]。工程活动作为一种重要的系统工程，既要懂物理，又要明事理和通人理。因此，工程思维必定是融通物理、事理与人理的系统性思维。

（二）集成性

工程活动是一个对多元异质要素的复杂集成过程，它是技术要素与非技术要素的集成系统，这就决定了工程思维是以集成创新性为根本特点的思维方式。工程既不同于科学，也不同于人文，而是在人文和科学的基础上形成的跨学科的知识和实践体系，具体体现为以科学为基础对各种技术要素、社会要素和环境要素的集成 [4 ]。因此，工程活动需要跨学科的、大尺度的、多维度的、全视野的集成性思维，需要匹配各种因素，需要调和各类需求，需要平衡各种价值，需要运用多种规律，需要充分考虑情景条件，需要进行复杂的多种权衡与动态协调。在此基础上，实现多领域、跨学科、多元互补的知识、理论、方法与技术的集成创新，以及技术要素与非技术要素多层次、多尺度、多因素的集成创新。工程建构中的集成性思维就是要求在工程思维中善于把多元多样异质因素按照一定的结构关系与系统功能实现要求进行优化集成，既要做到要素在结构上互补，作用上协同配合，还要做到在功能上的创新与强化，以构建出整体优化、效率卓越、功能涌现的工程事物（人工系统）。

（三）跨学科性

现代工程往往是综合性造物活动的总和，它包括自然、社会和思维手段三大类（讲求有用、效能、价值）。工程作为社会生产力的总体力量，它包括工程目标、工程技术、工程经验、工程装备、工程效益（经济效益、社会效益、生态效益等）、工程管理和信息知识等。它涉及自然、技术、设备、效益、管理、人文、信息等多学科、跨学科、多领域问题，任何单一学科、单一领域的思维与知识都无法解决工程问题。而且，现代工程规模大、结构复杂、建设速度快，对人类的影响面广，对环境的改变显著，其中既有正面作用，又有负面作用。如三峡工程，生产的电力相当于一个大庆生产的原油发出的电力，也涉及几千万名移民的安置问题，还涉及工程沿线的环境保护问题等。现实实践中，有的地方城市建设工程进度加快，工程寿命却缩短；人的居住环境改善了，生态环境却破坏了；工程尚未开工，动迁抗议已经开始；工程管理者地位提高，工程一线工人的社会地位却降低……。如此等等，这些工程问题都不是单一学科或某几个学科问题，而是跨学科、多学科、多元异质性的复杂问题，涉及自然、人文、社会、经济、政治、文化、生态、伦理、法律等诸多领域，仅用工程技术解决不了这些问题，必然要求对工程进行跨学科、多学科协同思维与融通思维进行研究，以更好的解决工程难题。因此，工程思维往往是一种具有宽广视野的跨学科、跨领域、多元性融通思维，很难把它归结为一种技术思维、经济思维、生态思维等单一方面的学科思维，只有跨学科、跨领域、多元性融通思维，才能有效破解工程活动中各种复杂难题，促进工程与人文、社会、生态之间的和谐发展。

（四）综合性

工程是价值导向的造物活动，负载着明确的社会目的，它本身就蕴含着规划、谋划、策划、组织、设计的意思，它是手段与目的的有机综合体。而技术基本上等同于手段。尽管工程中包含着技术因素，但工程的综合性和目的性指向都要比技术明显的多。此外，工程作为一个行动（操作）范畴，通常包含了一系列相互联系、紧密配合、协同作用的阶段与环节，如工程规划、工程决策、工程设计、工程建造、工程运行、工程维护保养、工程管理、工程退役、工程评估等。一项工程的成功，不是靠某一要素（技术等）或一个环节的单兵突进，而是靠各种不同要素（技术要素与非技术要素等）、各个行动环节的紧密配合、耦合互动、相互支持、协同运作而完成，它是一项多元化因素共同参与、综合优化集成创造的社会实践结果。因此，着眼于全方位、全过程、全要素、全生命周期的适当配置、总体协调、整体统筹、系统最优的综合性思维是工程思维的重要特征，它强调“综合即创造”的思想。再者，工程思维是工具理性和价值理性整合与融通的综合性思维。文化的多元化、文明的多样化、工程主体的多元异质性带来的多元价值与利益分歧以及工程系统的复杂性，这使得现代工程往往具有多元多维的价值取向与多种目标（经济、政治、文化、生态、社会、伦理、审美等），这些不同领域的价值目标往往具有不同规律，遵循不同的思维逻辑，要处理好多元价值取向、多重规律与多重逻辑的复杂关系，把它们彼此整合在一起，有机地融合在一项工程的规划、设计与建构方案中，就需要在思维中进行跨学科、跨领域、立体化、全视域的综合考量、多方权衡与统筹协调，这就为工程筹划的综合性思维提出了更高的要求。

（五）建构性

工程思维是运筹、谋划、设计、组织、管理并建构人工物的社会实践活动。工程活动始于思而成于行，思先于行。这一面向现实、筹划（建构）未来的运思过程便是工程活动特有的思维方式——建构性思维。可见，工程作为行动实体，其出发点却是观念性的，是在目的引导下从未来目标（虚拟实存）向现实存在的反向延伸，工程实践是以工程主体的特定需要为出发点，以建构某种与主体需要相符合的人工实体（如水壩、电站、铁路等）为目标的实践操作筹划，具有彻底的完形主义特点（寻求特定约束条件下的相对满意解）。因此，工程思维是运筹性思维、设计性思维、建构性思维。由于工程活动总是试图在人们所依存的客观世界中间，去建立某种超世界的存在、超自然的存在，这就需要对现实存在进行某种超越、批判和否定，甚至是颠覆性批判。因而，工程思维过程中必然存在批判性思维（对现实的批判）、否定性思维（对现存物的否定）与破坏性思维（对原有实存关系的颠覆与破坏）。但从总体来看，其主要思维倾向仍然是积极的、肯定的、建设性的、构建性的思维倾向——着力于优化集成并建构应然而未然的理想实体，它遵循的是建构主义逻辑，即人工系统的生成性逻辑，以构建出一个新的存在物。由于工程存在物（人工系统）的建构是建立在工程相关要素的优化集成以及多种工程单元的系统集成基础上的，因此，工程思维体现为“集成建构性”思维。

（六）创造性

与科学思维——发现事物的本质与规律，揭示事物的普遍原理（共相）的创造性（科学思维具有普遍性与重复性）不同，也与技术思维——革新与发明新方法、新手段与新技艺，寻求变革世界更有效的工具与手段的创新性（技术思维也具有一定的普遍性与重复性）不同，工程思维是建构自然界原本并不存在并且永远也不可能自发生成的新事物（人工系统）的创造性思维，它体现的是人们追求理想、不满现状、超越现实、趋向应然、力图按照人的愿望改变世界并塑造美好未来的高度创造性智慧（造物智慧）。由于工程建构的时间性、空间性与情景性，工程思维是一种殊相思维，表现出对特定主体、时间、空间和情景（场域）的高度依赖性，具有当时当地性。它是特定工程主体在特定的时间、空间和场景中，依据其知识、经验、直觉、想象、洞察力、领悟力、兴趣爱好、审美趣味等的思维整合而进行的思维能动性的现场即兴发挥，具有不可复制性与不可重复性。因此，任何一项工程都不可以完全照搬其他工程的思维与方法，必须根据当时当地的边界条件和特殊的工程任务目标进行不同程度的灵活变通与随机应变。例如，武汉建了三座长江大桥，每座桥都需要依据其规律、价值、情景与地方性知识及经验做出创新，都需要不同的设计建构方案，而不能是前面桥梁工程的简单重复，这体现了工程思维的独特性与创新智慧，它表现为独一无二性、不可重复性。因此，工程思维的灵魂就在于这种“个别性”“特定性” [5 ]。随着科学技术日新月异的发展，工程活动的深度、广度不断拓展，工程实践成为人类实现理想愿景的最基本物质手段，它将人类思维的创造性构想直接烙印在越来越多的物质实体上，见证着被恩格斯誉为“地球上最美的花朵”的思维硕果。可以说，工程思维是所有思维方式中最富有创造性的一种。

（七）复杂性

工程实践是一个开放的复杂巨系统。工程活动既涉及既成的、实存的人、财、物、资源、信息、技术等，也涉及虚拟的、未然的、不确定的、待建构的、生成的、流变中的人工物（系统）等。随着工程实践的发展，工程活动所关涉的领域也越来越宽广，不仅涉及科学技术、自然资源、环境生态，而且涉及社会经济、人文管理、社会心理、艺术审美、情感信仰等更宽广领域，其干系人不仅有政府、企业、投资者、管理者、工程师、工人等，而且有数量巨大的利益相关者和社会公众。可以说，工程活动的复杂性，主要源于构成要素的复杂性及要素间关联方式的复杂性，工程系统结构、层次、功能的复杂性，工程环境（自然环境与人文社会环境）的复杂性，工程变量的复杂性——变量众多（由无数个自然变量和社会变量构成的函数）且随机性强（本质上是非线性的），工程主体的复杂性——多元异质性群体，它们非线性交互作用构成一个复杂的社会行动者网络。此外，还有工程目标的复杂性——工程所建构的目标是一个“可能的世界”的目标物，或“可能存在状态” [6 ]，甚至是想象的目标物。这些众多复杂性的叠加与总和就使得工程系统呈现出诸如适应性、涌现、跃化、路径依赖、敏感性等多层次、多方面的复杂事物规定性。可见，工程活动是一个典型的复杂性系统，其系统运行具有涌现性、涨落性、随机性、突变性、非连续性、不可分离性等特征，其运动过程服从非线性动力学模型。因此，观察、分析、研究、处理和解决工程问题，必须采用复杂性思维。复杂性科学的代表人物莫兰指出：“复杂性思维就是用有序的原则、规律、算法、确定性、明确的观念武装起来在迷雾、不确定性、模糊性、不可分离性中进行摸索的思维。” [7 ]这同样适用于工程思维。

三、工程思维在工程活动中的地位与作用

内涵丰富、特色鲜明的工程思维在工程活动中处于什么样的地位，具有什么样的作用呢？概括地讲，工程思维在工程活动中处于中心地位，是工程运作与实施的轴心，对工程活动起着不可替代的重要作用。

（一）工程思维贯穿于工程活动始终，对工程活动起支配与指导作用

工程活动是意识（理念）先行，行动在后，思维引导存在的自觉实践活动。人们通过工程思维首先在头脑中建构出一个“虚拟实在”（观念模型、实践模型或实践模式），然后在这一“虚拟实在”的指导与支配下进行现实建构。正如马克思所说：“劳动过程结束时得到的结果，在这个过程开始时就已经在劳动者的表象中存在着，即已经观念地存在着。他不仅使自然物发生形式变化，同时他还在自然物中实现自然的目的。这个目的是他知道的，是作为规律决定着他的活动的方式和方法的，他必须使他的意志服从于这个目的。” [2 ]这就是说，作为工程思维精神结晶的观念模型（实践模型、实践模式）构成了工程活动的目的——目标物。这个目的是工程主体自觉意识到的，因而它渗透并贯穿于工程活动各个环节、各个阶段，从而对工程实践起着决定性的支配与指导作用，是作为规律指导着工程主体的活动方式和方法的，因为工程全生命周期的所有环节和过程都要服从于这个目的，并且工程主体通过这一目的实现着对整个工程的有效调节、自觉干预合理与控制。

（二）工程思维制约和决定着工程理念的优劣与水平

工程理念是人们在长期的工程实践中经过理性思考形成的对于人工造物活动的发展规律、发展方向和工程理想追求等工程总体性特征的高度概括与思想升华，它带有理想化特征，是工程实践智慧的集中展示。作为反映并体现工程活动本质、规律、特征、发展趋势和价值追求的总体性、根本性观念，工程理念贯穿于工程活动始终，在工程活动中扮演着至关重要的角色，是处于全局性、战略性、统帅性指导地位的造物总观念、总原则、总方针。具体而形象地讲，工程理念是工程活动的战略依据、统帅思想和总设计纲领。工程理念在工程活动中发挥的作用体现在：先行引导作用，价值导航与精神驱动作用，对工程活动起统帅与支配作用，影响工程活动的效应与效果，它通过实践模型来指导造物行动 [8 ]。

工程理念是工程活动的出发点和归宿，贯彻于工程活动的始终，它决定工程的成败与优劣，而工程思维是工程理念的基础保障与精神支撑。工程理念是工程思维活动的结果，工程思维则是工程理念的精神营养与思想源头，工程思维的能力、水平的高低直接决定着工程理念的先进与落后。例如，辩证的、全面的、系统的、开放的工程思维有助于形成先进的工程理念，孤立的、静止的、封闭的、僵化的、片面的工程思维则形成落后的、保守的工程理念。因此，工程思维越发达、越活跃，工程理念就越先進、越卓越。如果说，工程理念是工程活动的统帅的话，那么工程思维就是这一统帅的精神灵魂，它具有更基础、更深厚、更根本的作用。

（三）工程思维既是工程问题求解的过程，也是理想客体对象化、现实化的过程

科学、技术与工程有各自的问题。科学问题来源于“打破砂锅问到底”的强烈好奇心与怀疑精神；技术问题来源于求新、求巧、求精的实用目的；工程问题通常来源于构建人工物的现实需要和社会需求。如果我们把科学思维、技术思维和工程思维看成是问题求解过程的话，那么，科学思维就是真理定向的求知思维，目的是获得科学规律和一般性理论。技术思维就是工具定向的实用思维，目的是获得有用、有效的技术知识、方法、手段与程序。工程思维是造物定向的价值思维，通过造物创造并实现一定的价值。所谓求解一个工程问题，其直接任务或思维结果往往就是要求在给定的初始状态和约束条件下制定出一个能够从初始状态经过一系列中间状态而达到目标状态的物质转换和运作程序。在问题求解的过程中，需要解决有关的参数确定和优化选择问题、器具、工序的选择、各种界面衔接和匹配问题，工程和组织问题、效力和功能的提升与优化问题 [9 ]。

由于工程活动的核心是造物，因此，工程思维就不仅仅是工程问题求解的过程，更重要的是，要将工程理念、模型（实践模式）操作化、对象化、现实化并转化为现实实在——人工物的复杂运作过程，也就是指导和驱动“应然”存在转化为“实然”存在的能动创造过程。工程思维不仅要求在观念上创造出在现实中既不现成存在，也不会自然而然地形成、具有符合人的需要的形式和规定性的客体，即体现人的内在尺度和物的外在尺度相统一的理想化客体，如工程模型、构想、蓝图、操作方案等，而且要指导、规范、引领人们按照一定的行动程序、步骤、环节、逻辑把它转变为现实。例如，工程思维指导人们将一座桥梁的图纸、模型、设计方案等转化为一座拔地而起的现实桥梁，以满足社会需要，改变客观世界的面貌。正如列宁所说：“人的意识不仅反映客观世界，而且创造客观世界。” [10 ]在这里，意识的创造性集中体现为，工程思维不仅反映客观世界，而且通过指导人们的工程实践行动，使凝结着人们理想、信念、情感、意志、知识的理想客体对象化、客体化、实在化，变成活生生的人工自然（人工系统）。可见，工程思维既要求解工程问题，又要指导人们通过一系列实际操作过程创造（构建）出新的人工自然物，实现理想客体的对象化，达到合规律性、合目的性的改变客观世界的实践目的。

参考文献：

[1]梁福庆.水利水电移民与环保问题研究[M].北京：中国三峡出版社，2011：24-25.

[2]马克思.资本论：第一卷[M].北京：人民出版社，1972：202.

[3]汪应洛.系统工程[M].北京：机械工业出版社，2010：33.

[4]王大洲.技术、工程与哲学[M].北京：科学出版社，2013：33.

[5]李伯聪.工程与工程思维[J].科学，2014（11）：13-16.

[6]李伯聪.工程哲学和工程哲学研究之路[M].北京：科学出版社，2013：242.

[7]金吾伦.探索复杂性[J].江南大学学报（人文社科版），2005（3）：10-13.

[8]李永胜.论工程理念在工程活动中的地位与作用[J].工程研究：2016，8（4）：439-446.

[9]殷瑞钰，汪应洛，李伯聪.工程哲学[M].北京：高等教育出版社，2013：144.

[10]中共中央馬克思恩格斯列宁斯大林著作编译局.列宁全集：第55卷[M].北京：人民出版社，1990：182.

[责任编辑：杨 彧]

Abstract： To do research on the engineering thinking from the perspective of philosophy is the important part of engineering methodology. It is of great significance for deepening the engineering philosophy research and improving the methodology of engineering practice. The basic nature of engineering thinking is the creation thinking. The most important characteristics of engineering thinking is systematicness， integration， inter-disciplinary， comprehensiveness， constructivism， creativity and complexity. The engineering thinking is in the center of engineering activities and plays an irreplaceable role by running through the engineering activities and permeating all sectors of engineering activities. It plays a dominating and guiding role in engineering activities and decides the performance of engineering concept. It is both a process of solving engineering problems and a process of objectification and actualization of ideal object.

Key words： Engineering Thinking； Nature； Characteristic； Function