工程設(shè)計(jì)中的解決問題——程不時(shí)

1、工程設(shè)計(jì)中的解決問題——程不時(shí)通常說的“問題”，指人的主觀與客觀現(xiàn)實(shí)之間的差距。從大的方面有兩種類型：從認(rèn)識(shí)上說，當(dāng)人對(duì)客觀認(rèn)識(shí)不足，而有進(jìn)一步了解的意圖時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生“疑問”。疑問要求的是認(rèn)識(shí)上的“解答”。從行動(dòng)上說，當(dāng)人對(duì)客觀現(xiàn)實(shí)覺得不如人意，有意圖加以改變時(shí)，便形成需要解決的“問題”。問題要求的是行動(dòng)上的“解決”。這里主要談第二類要求解決的問題。問題和意圖問題的產(chǎn)生和解決，是和人的意圖緊密相關(guān)的。有人會(huì)奇怪為什么不說“問題”是一種純

2、客觀存在的現(xiàn)象，而要與主觀意圖拉上關(guān)系。與人的認(rèn)識(shí)完全隔離的純客觀存在，如荒島上某一角落上不為人知的一團(tuán)海草，深海底部的某一石塊，無數(shù)光年以外一個(gè)尚未被發(fā)現(xiàn)的天體，人們可能產(chǎn)生某種“疑問”，但不會(huì)存在什么“問題”。一臺(tái)廢棄了的機(jī)床躺在廢料堆里不工作，一般不會(huì)認(rèn)為有問題。但是一臺(tái)在生產(chǎn)線上的機(jī)床發(fā)生了故障，就產(chǎn)生了“排故”的問題需要解決。同樣是機(jī)床不工作，一臺(tái)不是問題，另一臺(tái)卻是問題，主經(jīng)差別在人對(duì)它們的“期望”不一樣。如果人們希望那臺(tái)廢

3、棄的機(jī)床重新投入生產(chǎn)，那么也會(huì)出現(xiàn)一個(gè)“修復(fù)”的問題。解決問題的全過程，是從“不滿意”的心理狀態(tài)開始的。對(duì)某種現(xiàn)狀不滿意，就產(chǎn)生了“問題”。經(jīng)過一系列“解決”的操作之后，對(duì)現(xiàn)狀作了改進(jìn)，使原有的“不滿意”消失，達(dá)到“滿意”的心理狀態(tài)，該問題就得以解決。對(duì)同一個(gè)現(xiàn)象，有的人認(rèn)為有問題，有的人認(rèn)為沒有問題，某原因除了對(duì)事物的了解深度不一樣之外，也可能是有關(guān)的人存在的“意圖”不一樣。沒有推進(jìn)現(xiàn)實(shí)前進(jìn)的愿望的人往往發(fā)現(xiàn)不了問題。他們覺得一切良好

4、，不存在任何問題。大型工程設(shè)計(jì)中，需要解決的問題有不同層次。進(jìn)行一項(xiàng)新工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)，本身就是用一個(gè)新產(chǎn)品去滿足市場需要的問題。在設(shè)計(jì)過程中，還會(huì)出現(xiàn)許多滿足各種性能、強(qiáng)度、壽命、成本等多種要求的設(shè)計(jì)問題，以及多種要求之間的矛盾的協(xié)調(diào)問題、權(quán)衡取舍問題、直至細(xì)節(jié)上的實(shí)現(xiàn)問題，最終使所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品確能實(shí)現(xiàn)最初的意圖。目標(biāo)的制定為了改善現(xiàn)狀，需要制定目標(biāo)。同樣的處境下不同的人處理不同，很大的原因是當(dāng)事人心目中要達(dá)到的“目標(biāo)”不同。因此解決問題應(yīng)

5、該清楚地定義目標(biāo)，并以是否達(dá)到原定目標(biāo)來檢驗(yàn)解決問題的程度。如果對(duì)一個(gè)問題本身定義不清，目標(biāo)含糊，那么常見號(hào)稱為解決某一問題而采取的措施實(shí)際卻是為達(dá)到問題以外的目的，措施采取了，原有的問題卻并沒有解決。能夠正確地制定目標(biāo)并能夠達(dá)到目標(biāo)，是檢驗(yàn)解決問題能力的最重要標(biāo)準(zhǔn)。其他如知識(shí)豐富、反應(yīng)敏捷、靈活機(jī)動(dòng)、沉著堅(jiān)定、點(diǎn)子多、出手快等等品質(zhì)，都只是有助于解決問題的因素，但并不是解決問題的最終檢驗(yàn)。試想如果一個(gè)人具有以上的所有優(yōu)良品質(zhì)，卻總不能

6、正確制定目標(biāo)，制定了目標(biāo)又總達(dá)不到，就不能認(rèn)為解決問題很有能力。解決一個(gè)問題的目標(biāo)可以是多重的。既然“問題”本身就是與主觀“意圖”密切相關(guān)的觀念，因此在制定目標(biāo)時(shí)理清思路，明確闡明意圖并對(duì)多重目標(biāo)按重要性排序，至所必要。需要確定哪些是“必?！钡淖钇鸫a要求，那些是附帶的爭取達(dá)到的、必要時(shí)可以舍棄的要求。然后按目標(biāo)的排序來選擇解決的措施。對(duì)于那些只能達(dá)到附帶的次要性目標(biāo)、而符合使用要求的配件等等。不論有多少次要的理由，不能達(dá)到主要目標(biāo)的選擇

7、就是錯(cuò)誤的選擇。有時(shí)解決問題的有效途徑很難找到。愛迪生在發(fā)明白熾電燈的時(shí)候，為了尋找合適的燈絲材料（當(dāng)時(shí)他認(rèn)定應(yīng)是炭），曾經(jīng)試驗(yàn)過六千種植物燒制的炭絲，前六千次都是失敗的。美國飛機(jī)設(shè)計(jì)師約翰遜在設(shè)計(jì)超音速三倍的“黑鳥”SR71飛機(jī)時(shí)，為了設(shè)計(jì)出抗高溫的機(jī)體結(jié)構(gòu)，曾試驗(yàn)過不同的材料和結(jié)構(gòu)型式。早期的結(jié)構(gòu)試件從高溫箱中取出后竟縐得像抹布一樣。在工程設(shè)計(jì)中為了解決設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的特定問題，有時(shí)可以在現(xiàn)成的技術(shù)措施中選擇合用者，但有時(shí)卻需要特別

8、為之開發(fā)研究。這是很正常的，工程設(shè)計(jì)并不是永遠(yuǎn)從現(xiàn)成的手段之間組裝湊配。因此國外稱之為“研究與發(fā)展”。Δ收斂性原則為解決一個(gè)問題采取的措施，往往造成新的問題。比如發(fā)明了火車解決交通問題，但是為此帶來必須修建鐵路，建立機(jī)車工業(yè)、組建營運(yùn)體制。原來的問題，連同附帶產(chǎn)生的相關(guān)問題構(gòu)成的全局，應(yīng)收斂在可接受的范圍，在總體上應(yīng)是有利的。如果為了解決一個(gè)局部問題采取的措施卻對(duì)總體產(chǎn)生不可接受的后果，那么這種解決辦法不可取。從日常經(jīng)驗(yàn)，“用高射炮打蚊

9、子”、“殺雞取卵”等方法之不可取，在于其負(fù)面效應(yīng)比正面效應(yīng)大得多，所得不能彌補(bǔ)所失，不符合“收斂性”原則。“挖東墻補(bǔ)西墻”之不可取，是因?yàn)閱栴}雖未擴(kuò)大但也沒有縮小，仍然有一面墻是壞的。在工程設(shè)計(jì)中，有時(shí)會(huì)被復(fù)雜的專業(yè)性思維掩蓋而犯常識(shí)性錯(cuò)誤，這是因?yàn)檫^份強(qiáng)調(diào)演繹邏輯而忽視了系統(tǒng)工程思維所致?！笆諗啃浴钡牧硪粚雍x，是措施的效果應(yīng)收斂在預(yù)定的“三座標(biāo)”框架之內(nèi)，即不僅應(yīng)考慮技術(shù)因素，還應(yīng)考慮到解決問題的成本和周期。前蘇聯(lián)曾有一個(gè)飛機(jī)設(shè)計(jì)局

10、，一般都承認(rèn)其技術(shù)水平相當(dāng)高，但每次研制飛機(jī)型號(hào)都晚一拍不能達(dá)到需要的進(jìn)度要求，用它“解決問題”的實(shí)績來考核時(shí)，這個(gè)設(shè)計(jì)局曾一度被解散。找出問題關(guān)鍵的“診斷”“診斷”是從醫(yī)學(xué)借用的名詞，特別適用于尋找“故障”的原因，廣義地說，也適用于找出各種問題的癥結(jié)。診斷方法之需要討論，在于一個(gè)原因所造成的后果有多重性，在已知一個(gè)原因之后，人們根據(jù)對(duì)這種現(xiàn)象的了解往往可以知道它有哪些后果，但僅知道一種后果，由于不同的原因都可能有同樣的后果，有時(shí)很難直

11、接找到它的原因。比如人的體溫升高、汽車拋錨、電視機(jī)不出影，都可能是許多不同原因造成的。診斷一般需要豐富的經(jīng)驗(yàn)，但從方法上去概括，大抵有以下幾種：Δ“排除法”。對(duì)可能造成同一后果的原因，逐個(gè)排除，從中找到真正的原因。內(nèi)科醫(yī)生常用一系列的檢驗(yàn)來排除一些可能的病因、修理電器時(shí)人們也常測(cè)試可能出問題的線路來證明某些部分不是故障原因。然后集中精力在不能排除的因素上進(jìn)一步查找。Δ“求證法”。根據(jù)判斷確定了可能的原因之后，按照對(duì)這種現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)，對(duì)它應(yīng)