第二节 工程思维

一、工程思维概述

（一）含义

作为一种人类独有的复杂而又神奇的现象，思维方式主要包括思维内容和思维形式。根据人类在不同的实践活动中具有相对应的各种思维方式，可以将思维方式分为工程思维、科学技术思维、艺术思维等多种类型。

作为人类社会活动中最为基础、最为常见的实践活动，人们在工程活动中，既进行了一定的体力劳动，也进行着相应的思维活动，体现了各种不同的思想、情感、意识、价值观。因此，工程思维是一种极其重要的思维方式，提高工程思维的思维水平与自觉性，有助于促进工程的开展与顺利进行。

与科学技术思维的反映性、艺术思维的想象性不同，工程思维具有一定的创造性，体现的是一种设计与实践。在工程思维的指导与影响下，人类将不存在的事物变为现实，并积极主动地改变世界。

对于工程来说，参与某一具体工程的人就构成了工程思维的主体。一般而言，工程思维的主体主要包括工程师、管理者、企业家与工人。

（二）性质

1．科学性

工程思维的科学性指的是，一方面工程思维是以科学理论为指导，另一方面当代科学技术的发展水平对工程思维也起到了一定的限制作用。合理把握工程思维的科学性，可以准确地确定工程活动的范围，有效避免无法逾越的障碍。

需要指出的是，工程思维的科学性与科学思维是两个不同的概念。严格地说，二者具有以下几点区别。首先，工程思维以创造价值为导向，而科学思维则是以发现真理为导向。其次，工程思维是一种具体到某一项目的“殊相”思维，而科学思维是一种具有普遍性的“共相”思维。

2．逻辑性

工程是一种有序的实践活动。因此，无论是工程活动的整体设计，还是工程活动的具体环节，都处处体现着逻辑性的特点，并且这种逻辑性更强调在工程活动中，处理矛盾时所坚持的“协调、权衡”的观点。

3．运筹性

工程就是一种运用各种工具、设备、方法手段，合理实现某一具体目标的过程。

随着社会的进步和科学的发展，人类面临着各种各样具有不同性质、用途的工具、设备以及方法手段，如何进行择优选择，就集中体现了工程思维的运筹性特点。

4．集成性

因为从本质上来说，工程活动就是一种集成过程，是一种将技术因素与非技术因素，如经济因素、政治因素、文化因素等，进行集成的过程。因此，与工程实践相对应的工程思维也具有明显的集成性的特点。

5．艺术性

工程思维的艺术性主要指的是狭义上的艺术观感，也包括广义上工程的设计个性。因此，工程思维的艺术性来自于对工程问题求解的非唯一性。

6．不确定性

从客观的角度来说，工程活动的过程存在着一定的风险性因素；从主观的角度来说，人类的认知也存在着一定的偏差。因此，工程思维具有不确定性的特点。

为了有效减少甚至避免工程思维出现偏差，需要对工程活动外部条件和个人认知保持清醒的认识，提高风险防范意识。努力提高专业水平，加强对工程“容错性”的研究，可以有效提升工程思维以及工程活动的可靠性。

（三）工程的价值与意志

在工程思维中，除了具有较强的理性思维特点与逻辑性知识内容外，还具有一定的价值目标和意志因素。并且这种价值目标和意志因素在工程思维中，起到了关键的核心作用。

对于工程而言，获取价值是工程进行的目的。这种价值涵盖了社会价值、经济价值、美学价值、生态价值等，并涉及价值目标的进一步完善与优化。因此，工程是以价值目标为导向的。

在工程进行的过程中，需要较强的意志因素来保证整个工程活动的顺利进行。在涉及工程决策、执行的具体环节，更是意志因素的集中体现。坚强的意志，可以克服工程中遇到的困难，从而保证工程的顺利进行。

二、工程系统分析方法

（一）基本原理

工程系统分析指的是将整个工程看作是一个系统，应用多种方法对工程系统进行全方面的定性分析与定量分析，并作出最优的工程方案。在工程系统分析的过程中，运用到的方法主要包括预测、建模、优化、仿真、比较与评价等技术手段。

工程系统分析主要包括六个基本要素，分别是问题、目标、方案、模型、评价以及决策者。在针对某一具体工程的分析过程中，需要对以上六个要素进行全面的分析与研究，以保证所做决策的正确性。

根据工程系统分析包括的基本要素，可以概括归纳出工程系统分析的步骤依次为：认识问题、确定目标、综合方案、构建模型、优化仿真、系统评价、做出决策。在工程系统分析的每个阶段，都包括对上一环节的反馈与修正，以确保整个分析过程的合理性、完整性、正确性。

（二）分析原则

在整个工程系统分析方法的过程中，需要坚持的基本分析原则主要是，以问题为导向、维持系统的动态平衡、坚持反馈与控制、适时地替代与转化、确保工程的有序与协调。

（三）主要方法

工程系统分析方法主要分为系统规范分析方法、工程系统设计方法、综合创造性技术以及系统图表法四种类型。

1．系统规范分析方法

系统规范分析方法主要是通过构建多种模型获取最优方案，是一种定性分析与定量分析相结合的分析方法。主要包括系统优化、系统仿真和系统评价。

系统优化是为了获取最优方案而提出的各种求解方法，例如解析法、数值计算法、网络化优化法等。这种方法在工程中主要应用于最优设计、最优计划、最优管理和最优控制等多个领域。系统仿真，又被称为系统模拟，是通过建立模型、进行仿真实验，模拟工程的实际过程。这种方法特别适用于耗资巨大、危险系数高等特殊工程情况。系统评价是以工程目标为基础，从经济、技术、社会、环境等多个层面对工程方案进行评价，并作出正确的选择。主要涉及对主体、对象、目的、时间、地点的评价，具体方法主要有评分法、层次分析法、关联矩阵法、模糊综合评判法和数据包络分析法等。

2．工程系统设计方法

工程系统设计方法指的是综合运用科学技术与实践经验，按照系统思想和优化要求，达到以集成方式设计出满足目标的工程系统。与系统规范分析方法相比，工程系统设计方法侧重于解决工程的设计问题。在具体的设计方法中，需要着重考虑工程系统的功能、输入与输出、程序与层次、媒介、环境。

工程系统设计方法主要包括归纳法和演绎法。归纳法是从一般到普遍的过程，而演绎法则正好相反。一般而言，在具体的工程中，以上两种方法是综合使用的。

3．综合创造性技术

进行工程活动的过程就是一种不断探索、不断创新的过程。目前，比较常用的创造性技术主要包括列举法、检核表法、情景分析法以及头脑风暴法。

作为一种新兴的创造性技术，情景分析法产生于不确定因素日益增加的现代社会，主要应用于对工程环境的现状与未来进行针对性的分析。因此，情景分析法指的是基于专家分析，对未来可能的情景进行合理的推断与描述。在这个过程中，既要综合考虑正常因素的影响，又要把非正常的特殊情形考虑在内，以达到全面分析的目的。总地来说，情景分析法是一种具有灵活性、综合性、功能性的创造性技术方法，在现代工程以及工程管理中拥有广泛的应用前景。

4．系统图表法

系统图表法主要是一种结构模型化方法，通常应用在工程的规划以及复杂问题的分析过程中，具有简洁、直观性强等优点。

一般来说，系统图表法主要包括问题分析图表法和活动规划图表法两个类型。其中，在问题分析图表中广泛应用的主要是关联树图和矩阵表，此外还包括特征因素图、解释结构模型、成组因素综合关系图等；在活动规划图表中广泛应用的是流程图，此外还有甘特表、工作分配表等。