工程觀與工程方法論第一頁，共一百零一頁，2022年，8月28日本章要點突破傳統科學、技術二元論，建立科學、技術、工程、產業四元論。在“四元一體”的關系下，把工程作為相對獨立的一元突顯出來，對其進行哲學反思，形成嶄新的工程觀。本章以工程發展的歷史為基礎，通過對工程與科學、技術、生產之間劃界的分析，來界定工程概念的內涵。2工程系統方法論主要以系統觀統領工程預測方法、工程

設計方法、工程實施方法和工程評估方法。工程的綜合集成方法論，是從事物的宏觀現象出發，以形象思維與邏輯思維、定性與定量結合，人機互動的新方法來應對工程問題，主要介紹從定性到定量的綜合集成方法和從定性到定量綜合集成研討廳體系的方法。第二頁，共一百零一頁，2022年，8月28日31２３—第一節工程的本質和特征—第二節工程活動的結構和類型—第三節工程活動的過程和發展目錄4—第四節工程方法論（系統方法、集成方法）第三頁，共一百零一頁，2022年，8月28日4第一節工程的本質和特征一部人類社會的發展史，在很大程度上就是一部工程創新與發展的歷史。了解工程發展的歷史梗概，是我們形成工程觀的基礎。

一、工程與工程觀的歷史演變第四頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第一節工程的本質和特征1、工程的歷史發展（1）古代時期（文明開始——18世紀工業革命之前）軍事工程土木工程水利工程交通工程第五頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第六頁，共一百零一頁，2022年，8月28日帕特農神廟設計這座神廟的建筑師為伊克梯諾（lctinus）和卡里克利特（Callicrates）第七頁，共一百零一頁，2022年，8月28日都江堰水利工程第八頁，共一百零一頁，2022年，8月28日古羅馬供水塔第九頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第一節工程的本質和特征（2）近代時期（18世紀下半葉至20世紀初）18世紀中葉到19世紀上半葉，蒸汽機開始廣泛使用，其它生產機械不斷發明和應用，隨著大企業開始出現，機械工程得到發展。

1765年J.瓦特制作了一臺試驗性的有分離凝汽器的小型蒸汽機；

1776年瓦特與M.博爾頓合作制造的兩臺蒸汽機開始運轉；

1783年威爾金森工廠最早使用瓦特蒸汽機驅動蒸汽錘；

1785年紡織廠開始采用蒸汽機做動力，隨后織布廠、磨粉廠、鐵工廠等大量應用了蒸汽機；

1800年英國已擁有了321臺蒸汽機；同期，生產機械也在蓬勃發展，主要表現為一系列紡紗機、織布機、機床等的發明和應用上；機械工程理論也取得了突破，主要表現為熱力學和機構學的創立等方面；

1847年，在英國伯明翰成立了機械工程師學會，標志著機械工程作為工程的一個獨立領域得到正式承認。第十頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第一節工程的本質和特征19世紀中葉到20世紀初，在第二次技術革命中，電氣工程逐漸形成與發展，人類社會由此進入發電、配電與用電的電氣化時代。1882年，愛迪生電器照明公司在倫敦建造了第一座發電站，安裝了愛迪生于1880年研制的110伏自激直流發電機“巨漢”號；1882年9月4日，愛迪生在紐約珍珠街建立的“中央發電站”也投入運行，該電站裝有6臺“巨漢”號發電機，對8000只白熾燈供電。1887年，倫敦電力供應有限公司成立，開始實施在德特福建立一個大型發電廠的計劃，目的是為了給倫敦的大部分地區供電。雖然直到1891年，這個電站還沒有正常運行起來，但它無疑是后來大型的現代中央電站的先驅。

第十一頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第一節工程的本質和特征與電氣工程發展的同時，隨著化學產品大規模生產的發展需要，化學工程也逐漸形成。無機化工已初具規模，有機化學工業也迅速發展：1857年英國人W.珀金建立起生產苯胺紫染料的工廠；1888年美國麻省理工學院設立以“化學工程”命名的四年制大學課程，開始了培養化學工程師的嘗試。第十二頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第一節工程的本質和特征

在這個時期，傳統的工程領域也取得大的進展。在土木工程方面，鋼材的引入：

1851年英國倫敦建成水晶宮，采用鑄鐵梁柱，玻璃覆蓋；

1867年法國人J.莫尼埃主持建造成第一座長16米的鋼筋混凝土橋。第十三頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第一節工程的本質和特征施工方法也開始了機械化和電氣化的進程：

蒸汽機逐步應用于抽水、打樁、挖土、軋石、壓路、起重等作業。

內燃機和電機出現后，很快就創制出各種各樣的起重運輸、材料加工、現場施工用的專用機械。第十四頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第一節工程的本質和特征主要成果是完成了一系列大的工程：

1869年蘇伊士運河通航；

1914年巴拿馬運河鑿成；

1863年英國倫敦建成了世界第一條地下鐵路；

1869年美國建成橫貫北美大陸的鐵路；

1890年英國福斯灣建成兩孔主跨達521米的懸臂式桁架梁橋。第十五頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第一節工程的本質和特征（3）現代時期（20世紀上半葉至今）無線電工程原子能工程計算機工程高分子材料工程生物工程航空航天工程海洋工程環境工程。。。。。。。。。

20世紀50年代以來，人類社會的工程實踐又發生了新的飛躍。隨著科學技術日新月異的發展，人類社會的工程活動愈加頻繁，規模愈加宏大，如三峽工程、青藏鐵路工程等。第十六頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第一節工程的本質和特征

從工程活動的對象看，現代工程活動呈現如下特點：其一、從地面擴大到天空，產生了開發利用宇宙空間的航天工程、航空工程。1957年前蘇聯發射成功第一顆人造地球衛星“斯普尼克1號”；1961年前蘇聯試飛成功第一艘載人飛船（“東方號”）；1969年美國的阿波羅計劃實現了人類登月；1981年美國的“哥倫比亞”號航天飛機試飛成功；1997年美國“火星探路者”航天器在火星著陸；1998年阿爾法國際航天站計劃啟動；2003、2005年、2008年中國分別成功發射載人太空船神州5號、神州6號、神州7號，首次實現了中國人的太空漫步。第十七頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第一節工程的本質和特征其二，從陸地擴大到海洋，出現了開發利用海洋生物、礦物、能源和動力的海洋工程。

如20世紀70年代海洋經濟掀起的所謂藍色革命，利用淺海水域和灘涂發展海水養殖和栽培業等。其三，從無機自然界擴展到生命自然界，出現了開發利用生命物質的生物工程。1973年P.博耶和S.科恩建立重組DNA技術；1990年正式啟動人類基因組計劃；1997年利用已分化細胞核克隆哺乳動物——綿羊；2002年人類基因微陣列（基因芯片）上市。第十八頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第一節工程的本質和特征其四，科技研究本身成為了工程的對象，出現了大科技工程。

1961年、1963年溫伯格、普賴斯先后提出“大科學”概念，一方面，工程活動為科學、技術的研究建造了人工物的基礎，另一方面，科學、技術的研究活動采用工程化的方式來組織進行。當代大科技工程在生物、信息、氣候、航天、高能物理等許多領域蓬勃發展。其五，科學、技術、工程已嵌入到“科學——技術——工程——產業——經濟——社會——環境”的“鏈條”和“網絡”之中，形成了牽一發動全身的整體過程，必須要從這樣的整體過程來理解現代工程的特點。第十九頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第一節工程的本質和特征

隨著工程規模的日益擴大和復雜，負責統籌、協調和管理的系統工程也應運而生。第二十頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第一節工程的本質和特征2.工程觀的變遷科學、技術二元論

科學、技術、工程、產業四元論在傳統的科學、技術二元論的理論框架下，工程常常被理解技術活動在實踐領域的延伸，被理解為科學、技術在實踐中的應用?？茖W、技術、工程、產業四元論其基本觀點就是承認和主張科學、技術、工程、產業是四種不同的對象、四種不同的社會活動，它們有本質的區別，同時也有密切的聯系?！钡诙豁?，共一百零一頁，2022年，8月28日第一節工程的本質和特征科學活動發現為核心的人類活動技術活動發明為核心的人類活動工程活動建造為核心的人類活動

產業活動建造社會化為核心的人類活動第二十二頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第一節工程的本質和特征

在科學、技術、工程乃至于產業越來越一體化發展的當代，我們在強調科學、技術、工程、產業四元論的同時，必須要重視它們之間的緊密聯系。

尤其是技術與工程之間聯系，“離開技術談工程，工程就沒有了基礎；同樣，離開工程談技術，則就把技術架空了?！こ袒顒影萘思夹g活動，技術活動則是使技術不斷嵌入工程的活動，兩者的互動促進了工程與技術的共同發展。”

因此，在堅持科學、技術、工程、產四元論，強調它們之間本質區別的同時，更應該注重它們之間“四元一體”的互動關系，需要從學理上對它們展開科學哲學、技術哲學、工程哲學、產業哲學彼此有別又相互交叉的研究。當然，科學、技術、工程、產業四者之間的聯系是以它們之間的區別為前提的，沒有區別，也就談不上“四元一體”。

[第二十三頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第一節工程的本質和特征二、工程的本質1、工程的劃界（1）工程與科學的劃界

科學活動是以發現自然規律為核心的理論認識活動，其活動的最終目標是建構關于自然的具有普遍性與必然性的理論知識體系。

工程活動則是以建造人工物為核心的、改造自然的物質性實踐活動，其活動的最終目標則是建造滿足人類生存與發展需要的人工物。第二十四頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第一節工程的本質和特征

任何現代工程活動都要應用一定的科學知識，但只有當普適性的科學知識轉化為適應工程特點的工程科學知識之時，它才能真正成為工程知識的重要組成部分。

當工程活動遇到科學認識的困境，而現有的科學知識又無法滿足需要時，工程活動往往又會導致基礎科學的研究。這樣一來，一方面會創造出新的科學知識，另一方面則相應建構出解決工程困境的新的工程科學知識。

對于工程活動來說，新的工程科學知識的建構，其根本的目的并不在于這些知識本身的創造，而是利用這些知識達到建造出人工物的最終目標。第二十五頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第一節工程的本質和特征（2）工程與技術的劃界

①技術活動是為了實現人類的某種目的，導向實踐的、“應當怎樣造物”方法與手段的發明創造活動，但并不是直接的造物實踐活動本身，也即工程活動本身。②工程不能僅僅歸結于某種單一技術的純粹應用，工程往往需要綜合集成多種多樣的技術，同時還必須集成科學、經濟、管理、政治、文化、社會、環境等非技術的復雜因素，工程活動才能現實地開展。第二十六頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第一節工程的本質和特征③技術知識是工程知識最重要的組成部分，但它并不能涵蓋全部的工程知識，必須與科學知識、人文社會科學知識、情境性知識等一起服務于建造人工物的工程實踐。④一般來說，工程活動所建造的人工物，總是嵌入在某個特殊的自然和社會的環境之中來改造環境服務于人類社會的，因而，工程建造活動的過程及其結果一般具有因此而帶來的特殊性、唯一性、不可復制性、無法轉移性。而技術作為改造自然實踐活動的方式方法和各種手段的發明活動及其成果，卻具有一定的通用性、普適性、可復制性、可轉移與傳播性。第二十七頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第一節工程的本質和特征（3）工程與生產的劃界關于生產的定義：我們可以把生產更具體地界定為：為了滿足人類的各種需要，在一定的現實技術和經濟核算的基礎上，有計劃地按照嚴格的規范和固定操作規程，批量、重復、確定地創造定型的物質產品的實踐活動。第二十八頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第一節工程的本質和特征與生產活動相比較，現實工程活動的特點可概括為：①現實的工程活動總是意向著某個特定的欲求建造的人工物對象的。②這種特定的人工物總是嵌入在特殊的自然環境與社會環境之中的，這些特殊的自然、社會因素不是工程的外部環境約束條件，而是工程活動的內在要素，因此，工程活動必然具有明顯的空間場域性。工程的名稱一般都冠予某某地名就是明證，而生產活動的產品往往冠予品牌名。第二十九頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第一節工程的本質和特征③工程活動也具有很強的計劃性，從目標的選擇、項目的確定，從設計、實施到人工物的建成與使用，整個工程活動的推進過程都要受到計劃的約束，但是，這種計劃并不是一成不變的，往往是計劃趕不上變化；整個工程活動充滿著不確定性。只有根據具體情境的不斷變化做出反應、調整與創新，才能確保把工程推向成功。④工程活動的場域性、情境性、創新性、不確定性，使其過程、結果及影響難以預期，從而加大了工程的風險。從自然、社會、經濟、政治、文化、倫理等多層次、多角度，對其事前事后的工程風險進行價值評估與控制，是工程活動不可缺少的內在組成部分。

第三十頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第一節工程的本質和特征工程與生產之間的聯系：①一般來說，生產活動往往以工程活動為前提、為基礎。所謂先搞工程建設，后投入生產。比如：先搞電視機廠的工程建設，建成后才能大批量生產電視機。②工程的建造活動必然要使用多種多樣的生產活動產出的產品，否則，工程活動根本無法進行。第三十一頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第一節工程的本質和特征根據以上對工程與科學、技術、生產之間劃界的分析，我們可以將工程更具體地界定為：

為了滿足人類社會的各種需要，在綜合集成科學、技術、社會、人文等理論性知識及情境性知識經驗的基礎上，在經濟核算的約束下，調動各種資源，在特定的自然環境和社會情境中，通過探索性、創新性、不確定性和風險性的社會建構行動，有計劃、有組織地建造某一特定人工物的社會實踐過程及其成果。第三十二頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第一節工程的本質和特征根據以上對工程與科學、技術、生產之間劃界的分析，我們可以將工程更具體地界定為：

為了滿足人類社會的各種需要，在綜合集成科學、技術、社會、人文等理論性知識及情境性知識經驗的基礎上，在經濟核算的約束下，調動各種資源，在特定的自然環境和社會情境中，通過探索性、創新性、不確定性和風險性的社會建構行動，有計劃、有組織地建造某一特定人工物的社會實踐過程及其成果。第三十三頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第一節工程的本質和特征科學技術工程任務和目的認識自然是什么為什么改造自然做什么怎么做建構人工自然過程和方法經驗到理論理論與經驗邏輯與試驗理論到實踐設計試驗實踐的系統化和組織化綜合方法系統科學成果性質和評價標準理論知識真偽判別實踐方法和物化載體好壞判別環境與社會變化預期與協調研究取向和價值觀念精神實現價值中立物質價值工具價值綜合價值價值權衡研究規范普遍、公有、無私、創造、懷疑功利目的、保密、專利（知識變為權利）團結、協作第三十四頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第一節工程的本質和特征2、工程的實踐本質上述對工程概念的界定體現了馬克思主義實踐哲學的基本精神，可以從六個方面突出工程的實踐本質：①滿足人類社會的各種需要是開展工程活動的根本目的，它體現出實踐活動的有意識性與目的性；②科學、技術、社會、人文、情境等多種知識經驗在工程活動中的綜合集成與創造，反映了實踐活動的探索性、創造性，反映了理論與實踐相統一的原則；第三十五頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第一節工程的本質和特征③工程活動過程中的場域性、情境性、創新性、不確定性和風險性，更是生動地體現了實踐的空間性、時間性、鮮活性、探索性與創造性；④整個工程活動的有計劃、有階段、有組織性，深刻地反映了實踐活動的有意識性、組織性與社會性；⑤工程活動的成果——某一特定人工物的建造，則體現了生產實踐活動改造自然的物質性與社會性。第三十六頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第一節工程的本質和特征⑥作為特定的物質生產，工程的本質也在于它是人類社會存在與發展的基礎，是人類生存的基本方式之一。

它不僅在改造自然的意義上改變著人與自然的關系，改變著人類生存的自然環境，而且也深刻地影響甚至改變著人與人之間復雜的社會關系，影響社會的經濟、政治、文化活動，進而可能導致社會組織、制度安排、仍至于社會結構的變遷，從而改變著人類生存的社會環境及人類的生活方式?？梢哉f，工程作為直接的生產力，打開了人的本質力量，實現著人作為人的自由存在。第三十七頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第一節工程的本質和特征三、工程活動的特征

我們可以從六個方面來說明工程活動的特征：1、工程決策的綜合性與創新性工程決策的過程就是不同的利益相關者之間所進行的合作、搏弈、協商、競爭的過程。決策者必須對各種因素及其沖突與矛盾進行分別體認、綜合考量，才能做到整體協調、整體籌劃、綜合決策。正如A·西蒙所說：“工程與‘綜合’有關，科學與分析有關?！C合即是創造?！?/p>

第三十八頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第一節工程的本質和特征2、工程活動的系統性與協調性

所謂系統，就是將多種相互作用的人、機因素結合在一起，通過對人力、材料、信息和能源的調配與控制，以實現某一理想的目標。”這幾乎就是工程本身的定義。除了工程活動內部的系統協調，還必須與其環境中的其它系統相協調，工程的結構和功能要與生態的、社會的、經濟的、政治的、文化的等系統的結構與功能相協調。以系統協調的項目管理方式進行工程管理，才能保證工程的成功。由此，我們必須樹立工程的系統協調觀。

第三十九頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第一節工程的本質和特征3、工程知識的集成性與優化性工程知識僅集成“自然科學”、“技術科學”和“人文社會科學”這三大類知識還不夠，還必須集成相關的已有經驗，尤為重要的是，必須集成在當下具體工程現實發生中，依賴特殊場域、情境而產生的境域性知識與經驗。集成并不是上述四類知識的簡單堆砌，而是把它們有機地結合并轉化為與當下工程現實境域相符合的，可行、可操作的知識、方法、程序、規則、規范、指南。第四十頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第一節工程的本質和特征4、工程活動的場域性與情境性工程行動欲建造的人工物系統總是嵌入在特定的自然環境與社會環境之中的，工程活動必然具有明顯的空間場域性。

同一類型的工程，會因為實施地域的不同，具有不同的場域性，導致同類工程之間存在較大差別，工程的唯一性、不可重復性正是與此相關。

由于情境事件的不可避免的隨機發生，最終建造完成的人工物可能會與預期的工程目標存在較大的偏差，甚至可能導致工程目標不能實現。當然，情境事件也可能有利于工程目標的實現，如果善于抓住時機，審時度勢，可以利用它們來服務于工程行動。第四十一頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第一節工程的本質和特征5、工程活動的不確定性與風險性可從五個方面說明工程活動的不確定性和風險性：(1)工程中的各種要素本身存在不確定性；(2)不確定的要素相互作用構成的工程整體往往具有更大的不確定性；(3)由于工程主體認識、實踐能力的有限性；(4)由于工程行動過程的場域性與情境性，不確定的情境事件不可避免地隨機發生，造成工程行動的不確定性，也可能帶來風險；(5)已完成的工程在其運行中，也存在不可預見的不確定，可能使整個工程人工物給其嵌入的特定自然環境、社會環境帶來災難性的風險，危及周圍人群的生存。第四十二頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第一節工程的本質和特征6、工程結果的雙刃性與評價的多維性必須強調工程主體的倫理責任，必須對整個工程進行價值估價，從工程項目的決策、設計、實施的過程到工程的結果及其長期的運行，都要進行全面的價值評價。由于現代工程活動徹底地改變了現代社會的面貌，深刻地影響著人類社會生活的方方面面，因此，對工程活動的價值評估必然是多維的、多層次的，它包括經濟的、政治的、軍事的、生態的、環境的、文化的、科學技術的、人文的、審美的等眾多維度的價值評價。

不僅要從工程活動的外部進行價值評價，而且要把價值評價轉化為工程活動內部的行為機制，這已逐步成為現代工程活動重要的內在特征。由此，我們必須樹立工程的生態觀與倫理觀。

第四十三頁，共一百零一頁，2022年，8月28日441２３—第一節工程的本質和特征—第二節工程活動的結構和類型—第三節工程活動的過程和發展目錄4—第四節工程方法論（系統方法、集成方法）第四十四頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第二節工程活動的結構和類型一、工程活動的結構行動結構場域與情境條件結構

環境結構

第四十五頁，共一百零一頁，2022年，8月28日

第二節工程活動的結構和類型決策者、投資者和直接參與工程的工程共同體

工程主體對自然的改造、變換、重組產生出來的客體

工程決策行動的首要任務是制定工程目標

實現工程目標而搜索、研制、集成、創造可行的、可操作的工程知識與方案的活動過程。

人員組織、施工工藝、施工工序、原材料供應多方面對對上述行動進行評價，注意評價主體、評價對象、評價尺度1、工程的行動結構

工程的行動結構工程主體工程人工物決策行動設計行動實施操作行動評價行動第四十六頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第二節工程活動的結構和類型工程主體當下產生的新的空間-時間結構的經驗。主體之間的交往行為帶來了視界融合，形成了對工程行動共通共識的主體間性的境域。場域與情境條件一旦產生，又與工程行動者已有的知識經驗儲備相結合，共同構成約束工程行動者視界及行為的境域

隨著工程行動的展開而不可完全預期地發生著變化，反過來又影響工程的行動結構及其子結構的變化將來才能完成的工程人工物作為工程行動建構的客體，也處于該境域之中。

2、工程的場域與情境條件結構場域與情境條件結構的特征當下發生性主體間性境域約束性隨機的變異性人工物在境域中建構性第四十七頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第二節工程活動的結構和類型工程的環境結構自然環境社會環境地理位置、地形地貌、氣候環境、生態環境、自然資源經濟結構、產業結構、基礎設施、政治生態、社會組織結構、文化習俗、宗教關系3、工程的環境結構第四十八頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第二節工程活動的結構和類型按專業內容和性質的分類土木工程機械工程電氣工程化學工程通信工程海洋工程航空航天工程生物工程——建造各類工程設施——研究、開發、設計、制造、安裝、運用和修理各種機械——把天然礦物或其他化工原料，利用化學反應來改變物質結構、成分、形態而生產多種化學產品——處理電與磁的應用——通訊設施的計劃和實施，通信手段的電話機、程控交換機、大容量光纖、通信衛星等的研制——開發利用海洋的各種建筑物或其他工程設施?！娇展こ毯秃教旃こ獭糜猩镔|作為手段來參與改造自然現象的實踐過程

二、工程活動的類型第四十九頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第二節工程活動的結構和類型按其它方法分類：①根據工程活動的對象：依此把工程分為：獲取、變換和加工物料的工程；獲取、變換和加工能量的工程；獲取、變換和加工信息的工程②按照工程方法論：正向工程、反向工程、橫向工程和重新工程③按照工程規模：大型工程、中型工程和較小型工程④按照復雜性：極其復雜工程、中等復雜工程和簡單工程⑤按創新性：完全創新工程、部分創新工程和較少創新工程⑥按風險性：高風險工程、中風險工程和低風險工程

第五十頁，共一百零一頁，2022年，8月28日511２３—第一節工程的本質和特征—第二節工程活動的結構和類型—第三節工程活動的過程和發展目錄4—第四節工程方法論（系統方法、集成方法）第五十一頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第三節工程活動的過程和發展一、工程活動的過程

工程的行動結構在其場域與情境條件及自然與社會環境中動態運行的過程，它展開為計劃、設計、實施和運行。第五十二頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第三節工程活動的過程和發展1、工程的計劃Why---為什么做？原因與目的What---做什么?活動與內容Who---誰去做？人員Where---在什么地方做？地點When---在什么時候做？時間How---怎樣做？手段和安排工程決策行動確定工程目標根據工程行動展開的實際過程中所發生的重要變化來對計劃進行修訂、調整第五十三頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第三節工程活動的過程和發展2、工程的設計工程設計隨著時間的展開分為三個階段：初步(方案)設計、技術設計和施工設計。

第五十四頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第三節工程活動的過程和發展工程設計具有這樣的時間結構，即以想象的方式把未來才能建造完成的人工物置于當下的想象之中，并將其具體化，以此為出發點，在現有知識經驗和當下場域與情境條件下，去展開設計的過程。

工程設計具有時間上的結構第五十五頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第三節工程活動的過程和發展工程決策者的思路與意圖、設計主體的知識經驗、場域與情境條件及環境等等的隨機變化，同樣會造成工程設計過程的不確定性。實際工程活動中設計變更、反復設計、甚至重新設計都是經常發生的事情。設計的不確定性第五十六頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第三節工程活動的過程和發展3、工程的實施不可預期的現場情境事件會在實施過程的境域中隨機發生，從而影響實施行動按計劃的順利進行，必須相應地調整、修訂施工組織設計的計劃、方案與進度，或者采取一定的措施來保障工程的順利實施。工程的實施過程不僅是按計劃、按設計實施造物的過程，而且是在當下情境不斷的變化中，通過上手的反復操作展現出實踐智慧的過程，這種實踐智慧也與集成了各種理論知識、經驗的工程知識一起，隨著工程實施過程的完成，凝結于完成了的工程人工物之中。第五十七頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第三節工程活動的過程和發展4、工程人工物的運行將完成了的工程人工物投入運行使用，考察與評價它在近期、中期、長期運行過程中產生的正面和負面的效用，是工程行動過程的更為重要的階段。由于人工物運行效用，尤其是其負面效用的不可完全預期性，人工物與其嵌入的自然與社會環境相互作用的不確定性，可能會給自然、社會、周遭的人群帶來危害，許多問題只有在人工物的長期運行中才能顯現出來。第五十八頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第三節工程活動的過程和發展二、工程活動的發展動力

工程主體建造某種特定人工物以滿足社會各種需要的“目的動機”，與工程主體現有的知識經驗儲備、資源儲備、環境條件等“原因動機”相結合，構成了工程行動展開的根本動力。第五十九頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第三節工程活動的過程和發展1．社會需要的牽引力從根本上說，社會需要是工程活動的源泉和動力，也是工程活動得以進行并得到認可的條件和保證。①首先，從發生學角度看，人類第一個歷史活動就是生產滿足人類需要的資料，它的發生必源于社會需要尤其是社會生存需要。②其次，社會需要的不斷高級化推動了工程活動的整體歷史變遷。應該注意到人的需要具有無限性和廣泛性。第六十頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第三節工程活動的過程和發展③社會需要的時代趨勢決定了每個時代工程活動的主導方向和風格。以當代為例，人類社會在發展的更高和更深的層面再次遭遇古老的人類社會的根本問題，即安全與生存問題，因此，追求持續發展、保護環境安全和開拓生存空間作為時代的社會需要，必然要成為當代工程發展主要方向和任務。

第六十一頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第三節工程活動的過程和發展④多維的社會需要推動了各種工程活動的具體發展。在現代社會，消費資料需要和生產資料需要主要以市場需要的形式出現，社會公共需要、軍事需要和政治需要則主要表現為政府需要。社會物質需要總是具體的，總要表現為市場和政府對某種特定的物質產品的需求，當這種需求達到了一定強度而形成一個緊迫的社會問題時，一項具體的社會工程活動就會被啟動。也是由于社會需要的多面性，一項具體的工程在滿足其基本社會需要的同時，總還滿足其他的社會需要，如文化需要、審美需要、宗教需要、交往需要等。第六十二頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第三節工程活動的過程和發展2．政府激勵與控制力由社會需求到工程活動的具體發動往往不是社會自發的，而要經過政府這個中介的激勵和控制。滿足政府需要的工程無疑需要政府的直接領導和發起，即使是滿足市場需求的工程，政府也往往發揮著間接的不可或缺的作用。第六十三頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第三節工程活動的過程和發展第一，為滿足社會公共需要，建設和維護相關工程設施歷來是各時期政府的一項基礎性的社會職能。古埃及的歷代王朝都重視興修水利，李冰父子主持興建都江堰與李冰任蜀郡守相關，羅馬帝國大規模興建道路和城市引水排水工程。第二，為滿足軍事需要和政治需要，直接組織和實施相關工程活動是政府的直接任務。第三，對那些依賴市場機制組織實施的滿足市場需求的工程，政府也發揮著重要的社會管理者的作用。第六十四頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第三節工程活動的過程和發展3．科學技術的支持力①基礎科學理論突破為拓展工程領域提供了可能條件。無線電工程、原子能工程、生物工程的開拓都與基礎科學理論的突破相關。②工程科學的發展為具體的工程活動提供了直接的理論根據。如采煤學、橋梁工程學、煉鋼學、采油工程學德發展③技術的進步為具體工程活動的進步提供了現實的可能性。技術為工程提供直接的手段和方法，所以技術的進步在很大程度上構成工程創新的前提條件。離開了科學、技術的支持與推動，現代工程根本無法進行，更談不上發展?，F代工程的科學化、技術化，反過來，科學技術的工程化，已構成三者“三元一體”的發展模式。第六十五頁，共一百零一頁，2022年，8月28日661２３—第一節工程的本質和特征—第二節工程活動的結構和類型—第三節工程活動的過程和發展目錄4—第四節工程方法論（系統方法、集成方法）第六十六頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第四節工程方法論（系統方法、集成方法）一、工程方法概述1、工程方法的內涵和外延內涵：工程方法是指人們在工程認識和實踐活動中所采取的方式、規則、路線與程序等。顯然，工程方法是在人們長期工程認識和實踐活動中形成的，并隨著工程認識和實踐活動的深入而不斷發展。外延：按其普遍性程度，工程方法可分成特殊方法和一般方法。特殊方法只適用于某個或某幾個工程領域。如：金屬冶煉中的氧化還原法，機械加工中的鑄造、鍛壓、焊接、熱處理等方法；一般方法適用于各個工程領域，如選題方法、收集科技情報方法、試驗方法、設計方法等。研究這些一般方法，特別是研究處理工程問題的基本思想和原則，則是工程方法論的主要任務。第六十七頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第四節工程方法論（系統方法、集成方法）2、工程問題的特點1）工程問題的系統性一項工程系統包括9個基本要素和6個子系統。第六十八頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第四節工程方法論（系統方法、集成方法）9個基本要素是：①用戶：期望使用工程產品的人或組織；②目標：用戶期望什么產品，應有哪些功能，如何工作，期望在什么條件下工作，帶來什么價值，不希望它產生哪些消極后果；③資源：實現用戶期望目標的可利用的基本物資條件；④行動者：包括工程主承包商、子承包商、供應商、管理監督單位、后勤保障單位等；⑤方法與技術：行動者使用的有效完成工程任務的手段和方法；⑥過程：包括工程開始、中間經歷的一系列階段、工程結束；⑦時間：整個工程的持續時間，每項工程活動起始和完成的時間，不同活動之間的時序關系；⑧活動：在工程過程的每個階段，每個行動者做什么、做的依據、具體做法；⑨環境：包括廣泛的社會的、自然的背景。

第六十九頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第四節工程方法論（系統方法、集成方法）6個子系統是：①工程對象系統它是用戶所期望的一種產品。②工程過程系統它是工程所經歷的所有階段或步驟及其所有活動的有序集合，因而又叫做工程系統開發生命周期，還叫做工程項目生命周期。③工程技術系統工程技術活動及其所使用的全部原理和方法的有機集合。④工程管理系統工程管理活動及其所使用的全部原理和方法的有機集合。⑤工程組織系統它是為獲取工程對象系統產品所涉及的所有組織、個人及其技能、知識結構、組織準則、道德水準和行為規范的有機集合。⑥工程支持系統它是為正常而有效地進行工程技術活動和工程管理活動提供保障的全部實體的有機集合。第七十頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第四節工程方法論（系統方法、集成方法）2）工程問題的集成性工程活動的復雜性不僅需要系統思考，還需要綜合集成。集成：“集”是指會集、聚集的意思，“成”是指融合一體，重鑄，重生。所以，集成是將眾多的知識、方法、工具和信息，綜合、重整、融匯在一起，實現協同的運作，從而創造工程的巨大價值。①工程問題集成的第一個層次是技術要素層次的集成。

工程是多種技術的有效集成。工程科學可以看成是以一種核心專業技術或幾種專業核心技術加上相關配套的專業技術所構成的集成性知識體系。

②工程問題集成性的第二層次是技術要素與其他要素的集成。工程往往是復雜的，工程活動中包括了物質要素、技術要素、經濟要素、管理要素、社會要素文化要素等多種要素的集成。工程活動是人們改造自然的活動，同時也是社會活動，工程決策、設計、施工、運行必須考慮民眾的要求第七十一頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第四節工程方法論（系統方法、集成方法）二、工程的基本系統方法1、工程的系統方法論概述1）概念工程的系統方法論是指處理工程問題的系統思想和原則，即把處理的對象視為一個系統，基于系統科學的觀點和理論，運用系統思維方式加以認識和構建的思想與原則。第七十二頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第四節工程方法論（系統方法、集成方法）2）內容第一、硬系統方法論貝爾電話實驗室工程師霍爾提出了系統工程三維結構，作為硬系統方法論的經典，得到廣泛應用：邏輯維：某一系統工程，從邏輯順序上可分為七個步驟：①問題的確定②選擇目標③系統綜合④系統分析⑤優化⑥決策⑦規劃行動時間維：一項工程，工作過程可分為七個階段：①規劃階段（調研、工作程序設計階段）②方案階段（具體計劃階段）③研制階段（系統開發）④生產階段⑤安裝階段⑥運行階段⑦更新階段知識維：它是完成上述工作階段和步驟所需的各種知識和工程專業技術，包括相關的社會科學（如商業、法律等），自然科學和相關的工程技術。第七十三頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第四節工程方法論（系統方法、集成方法）第二、軟系統方法論軟系統方法論是由英國學者切克蘭德提出的，它主要適用于沒有明確目標和問題定義的所謂無良好結構的軟問題。這種方法論強調通過人的交流討論，對問題的實質有所認識，逐步明確系統的目標，經過不斷的反饋，逐步深化對系統的了解，進而得出滿意的可行解。軟系統方法論強調不斷的反饋和學習。它通過組織討論，聽取各方面有關人員的意見，反復比較和學習，尋求可能的滿意的結果。它主要依靠定性的方法。第七十四頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第四節工程方法論（系統方法、集成方法）收集盡可能多的問題情境，建立所研究情境的最充分的可能圖像作出系統的根定義抓住問題的本質系統的受益者或受害者；系統的執行者；系統從輸入到輸出的變換過程；世界觀；系統所有者；系統的環境約束建立概念模型系統的概念模型描述系統必須做什么才能是根定義所規定的系統將概念模型與現實情境相比較，發現差異進行模型的修正，實施“可行的和合乎需要”的變革。第七十五頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第四節工程方法論（系統方法、集成方法）3）工程的系統方法論原則整體性原則是基于系統整體性原理

層次性原則工程的系統方法論要求采取層次結構的形式來建構復雜的工程系統。動態性原則工程的系統方法論強調在運動和變化的過程中來把握事物。協調優化原則在處理工程問題時，統籌兼顧，大力協同，多中選優，在限定的條件下達到最優的效果綜合集成原則工程目標系統與環境的綜合多種技術的綜合集成

工程的組織管理集成第七十六頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第四節工程方法論（系統方法、集成方法）2、工程系統分析與決策方法1）工程系統分析的含義工程系統分析是在對一項工程的系統性認識基礎上，為達到預期目標提出可供選擇的最優方案的分析研究過程。工程系統分析是以工程的整體效益為目標，以尋求解決特定問題的最佳策略為重點，運用計量分析方法，憑借價值判斷來處理問題的。工程系統分析為系統設計所提供的成果是：工程建設的必要性和可行性；工程的目標和約束；工程系統的框架結構和評價基礎；可供進一步加工的工程系統方案等。工程系統分析提供的成果主要以《系統定義規格說明書》形式表現出來第七十七頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第四節工程方法論（系統方法、集成方法）2）工程系統分析的要素第一，問題主要是分析問題情境和問題內容、明確問題性質和問題條件。問題情境是問題得以構成的環境，人們常常因忽視對問題情境的準確分析而“抓”不住真正的問題。問題內容是問題本身的構成系統，分析問題內容就是辨識主問題和子問題系列、問題的層次結構等。第二，目標目標是工程所希望達到的結果或完成的任務。目標分析就是確定和分析工程系統的目的及其目標，分析和確定為達到工程系統目標所必須具備的工程系統功能和技術條件。目標分析的核心問題是明確要做什么、相應的技術和使用性能的要求等。第三，可行方案一般情況下，實現某一目標，可采取多種手段和措施。這些手段和措施在工程分析中稱為可行方案，或稱備選方案。當目標明確后，就要通過系統分析，提出多種可行方案。對方案的要求一般包括：方案的穩健性、可靠性、完整性、適應性、可操作性等。第七十八頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第四節工程方法論（系統方法、集成方法）第四，模型模型是真實系統的替代物，作為真實系統的簡化和抽象化，可以在一定程度上清晰、形象、深入地反映真實系統的屬性。所以，模型比真實系統容易理解，便于操作、試驗、模擬和優化。在工程系統分析中常常通過建立相應的結構模型、數學模型或仿真模型等來規范分析各種備選方案。第五，評價評價即評定不同方案對實現工程系統目標的達到程度。它是在考慮實現方案的綜合費用和方案實現后的綜合效果后，按照一定的評價標準，確定各種待選方案優先順序，為決策提供依據。比較有代表性的系統評價方法有：費用-效益分析法、評分法、關聯矩陣法、數據包絡分析法、模糊綜合評判法和層次分析法等。第七十九頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第四節工程方法論（系統方法、集成方法）3）工程系統分析的準則第一，系統與外部環境相結合。第二，當前利益與長遠利益相結合。第三，局部效果與整體效果相結合。第四，定量分析與定性分析相結合。第八十頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第四節工程方法論（系統方法、集成方法）4)工程系統分析的邏輯程序謀劃備選方案建模和預計后果評比備選方案闡明問題

約束條件

目標

方案提供分析后果預測未來環境

評價指標

后果原始情況初步分析規范分析綜合分析工程決策第八十一頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第四節工程方法論（系統方法、集成方法）5)工程決策這里的工程決策是指選擇方案的活動，是決策者最后做出決定的過程。

工程決策具有重要的意義，其正確與否直接決定著工程的成敗，并由此可能影響到整個社會的穩定和發展。為此，工程決策者務須掌握科學決策的理論和方法，站在工程全局，甚至國家戰略的高度，審時度勢，權衡利弊，作出科學決策。第八十二頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第四節工程方法論（系統方法、集成方法）科學決策包含三方面的內容：①嚴格實行科學的決策程序；②依靠專家和運用科學的決策技術；③運用科學的思維方法進行決斷。第八十三頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第四節工程方法論（系統方法、集成方法）科學決策必須遵循八條準則：①情報準則：決策應以可靠的，高質量的情報資料為基礎。②預測準則：決策必須要有遠見卓識。③科學準則：用科學理論作為決策的指導。④系統準則：要考慮涉及到的整個系統和相關系統，還應使系統與環境能彼此協調。⑤可行準則：決策是可行的。⑥選優原則：必須根據一定價值標準選擇滿意或最優方案。⑦行動準則：決策都是要付諸實施的。⑧反饋準則：應及時根據實踐中的新情況、新發現作出相應調整第八十四頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第四節工程方法論（系統方法、集成方法）3、工程系統設計方法1）工程系統設計的含義與特點工程系統設計，是運用系統思想，綜合應用各學科知識、技術和經驗，通過一系列的分析-綜合過程，將以《系統定義規格說明書》形態存在的概念的工程對象系統逐步轉化為合理的、最優的和可實行的系統配置及實施“方案”或“圖紙”的過程。

第八十五頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第四節工程方法論（系統方法、集成方法）工程系統設計的特點是：①創造性：工程系統設計需要創造出那些先前不存在的甚至不存在于人們觀念中的新東西；②復雜性：工程系統設計總是涉及到具有多變量、多參數、多目標和多重約束條件的復雜問題；③選擇性：在各個層次上，工程設計都必須在許多不同的解決方案中作出選擇；④折中性：工程設計常常需要在多個相互沖突的目標及約束條件之間進行權衡和折中。

第八十六頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第四節工程方法論（系統方法、集成方法）2）工程系統設計的考慮因素工程系統設計的考慮因素功能性（性能）可生產性質量可靠性可維護性人的因素（人機工學）可支持性（可服務性）可建造性可用性可廢棄性安全性靈活性（適應能力）社會的兼容性環境的兼容性第八十七頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第四節工程方法論（系統方法、集成方法）3）工程系統設計的程序概念設計初步設計詳細設計任務要求實施階段

工程系統設計的程序第八十八頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第四節工程方法論（系統方法、集成方法）4、工程系統實施方法1）工程系統實施的含義工程系統實施是把已經設計好的文件圖紙變成真實可運行的工程物理系統，是一個由虛變實的建造過程。工程系統實施的基本任務是建造物理設備、協調建造中提出的與設計有關的問題、測試并鑒定物理設備等。第八十九頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第四節工程方法論（系統方法、集成方法）2）工程系統實施的項目生產體制工程系統實施一般采用項目生產體制。與連續生產體制相比，項目生產體制有如下特點：第一，活動過程的一次性。第二，具有預定的目標，具有時間、財務、人力和其他限制條件第三，項目組織的特殊性。第四，專業化程度較低，對工人和技術人員的技術水平要求高。第五，采用非流水線生產方式，通用設備或大型設備用得較多，要求較高的柔性制造技術。第六、生產計劃和控制復雜，生產率比較低。第九十頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第四節工程方法論（系統方法、集成方法）3）工程系統實施的組織方式第一，平行承發包模式。第二，總承包模式。第三，承包聯營模式。第四，承包監理模式。第九十一頁，共一百零一頁，2022年，8月28日第四節工程方法論（系統方法、集成方法）三、工程的綜合集成方法1、從定