机械原理自测题库

第十章 技术认识和技术方法

第一节 现代技术认识的特点

一、科学研究与技术开发过程和科学、技术、工程的融合

现代技术与19世纪以前的技术有明显的不同，从19世纪第二次技术革命到现在，经过麦克斯韦电磁场理论的建立(1862—1864)、赫兹电磁波实验的成功(1887)和集科研与生产于一身的爱迪生门罗公园实验室的创建(1876)，出现了科学走在技术的前面，科学与技术相互融合、相互促进的新局面，形成了科学、技术与生产的一体化过程。这一过程以科学研究与技术开发(简称“研究与开发”，英文缩写为R&D)为核心，即以“为增加知识的总量，以及运用这些知识去创造新的应用而进行的系统的、创造性的工作”为核心。它一般经过以下三个环节：基础研究、应用研究和开发研究。其中，基础研究是对物质世界客观规律的探索，它的成果在短期内收不到经济效益；应用研究是技术原理的提出或基于原理的技术发明，其目的是创造新技术、新工艺和新产品；开发研究是在科学研究基础上，在现实中运用并发展应用研究成果，选择和寻求各种形式的技术原理、方法及工艺方案，使这些方案能在社会生产、生活和经营管理中加以运用和推广。技术开发是科研成果的物化环节，对于技术创新能否成功意义重大。

与科学研究的这三个环节相一致，我国科学家钱学森最早提出了“工程技术”的概念并把科学技术分为基础科学、技术科学和工程技术三个层次。其中，基础科学是对客观世界基本规律的认识，包括天文学、地质学、力学、物理学、化学、生物学以及作为各门科学的工具和方法的数学，它是对物质运动本质规律的反映，具有非保密性，与生产实践的关系一般较为间接。技术科学研究生产技术和工艺过程中的共同性规律，其对象大部分是技术产品，即人工自然，目的是形成技术理论，把认识自然的理论转化为改造自然的能力。工程技术是工程活动中所运用的技术或者为工程活动服务的技术，是具体地研究基础科学和技术科学如何转化为生产力的原则和方法，是工程和技术的统一体。

科学、技术与生产的一体化不仅要求研究科学和技术之间的关系，还要考察“工程”概念的内涵以及工程和技术的关系。

“工程”一词我国古代就曾经使用过，主要是指土木构筑如桥梁、运河等的建造，后来也指其结果。“工程”的英文为engineering，其词根．eng- ins(机械)和ingenious(有发明才能的)一词，都起源于同一个拉丁词根 ingenerare，即“创造”。英文的engineer一词用作名词是指工程师，用作动词为设计、建造等含义。

从实践到理论、又从理论回到实践的认识论观点来看认识过程的三个层次(基础科学一技术科学一工程技术)，其中工程技术这一层次最贴近实践，它实际上包括两个彼此不可分割的方面：一方面是工程技术的理论，即工程技术；另一方面是工程技术的实践，即通常所说的工程。所以可以把工程定义为：人们综合运用科学的理论和技术的方法与手段(工程理论)，有组织、系统化地去改造客观世界的具体实践活动，以及所取得的实际成果(工程实践)。 工程与技术同属于改造自然的实践范畴，二者既相互联系又相互区别。工程一般强调的是改造自然的实践活动的实施过程，尤其指有较大规模且有着复杂的组织系统的实践活动的实施过程，而技术虽然也指技术活动，但对技术活动的规模没有要求，而且往往强调的是技术活动中的手段和方法。任何一项工程都包含了若干数量的技术活动。技术与工程是不可分离的，没有不依托于工程的技术，也没有不运用技术的工程。技术是工程的支撑与基础，工程是技术的载体与应用。工程的发展大大扩展了技术的使用范围，推动了技术的革新和进步。由此，人们经常把技术与工程组合起来使用，并派生出“工程技术活动”等词汇。当然这并

不意味着技术与工程是等同的，从科学、技术、工程三者的区别，可以认为科学活动的核心是科学发现，技术活动的核心是技术发明，而工程活动的核心则是工程建造。

—科学、技术、工程这三者相互联系的过程充分体现了从解释世界到改造世界、从科学理论到工程技术实践的飞跃，实质上是科学理论经过技术理论转化为现实生产力的过程，可以把以科学理论为基础、从应用科学到技术开发的过程分解为如下几个阶段：

第一阶段，在科学理论的基础上形成技术理论，即形成人工自然的理论与方法；

第二阶段，根据技术科学的理论与方法，设计制造出产品与工艺，即通过技术理论的实施制造出人工自然；

第三阶段，把新产品或新工艺应用于社会经济，即技术理论的应用。

其中，第一阶段为应用研究，第二阶段与第三阶段为开发研究。无论技术理论还是技术发明都还是理论上的，要使它变为现实生产力，正式投入生产，必须经过开发研究，以解决实现技术发明所需的工艺、材料、设备、市场营销、经济价值等方面的问题。从中可以看出，技术开发过程就是工程的实施或工程技术的实践过程。 二、技术认识与科学认识的区别

第一，科学方法是认识方法；技术方法是实践方法。

第二，科学方法注重定理、原理和学说的提出，崇尚理性；技术方法重规则、程序和手段的确立，崇尚实践 。

第三，科学方法强调从特殊到普遍、从整体到分析；技术方法强调从普遍到特殊，从要素到综合。

第四，科学方法的选择与社会体制、社会政治、人文艺术等的关系较远，而技术设计及方法的选择在很大程度上与社会、民族、人文艺术和心理因素有关。

总之，技术认识论与科学认识论之间存在明显的不同，它着重于对技术发明和创新的认知过程、结果及其评估的探讨和技术应用后果的哲学反思。 三、技术认识的基本程序

马克思主义认识论认为，认识是在实践基础上主体对客体的能动的反映，因此，技术认识的程序同技术开发的程序是逻辑和历史的统一。

世界经济合作与发展组织(英文缩写OECD)在1998年《科学政策概要》中提出，技术的发展过程，是一个包括技术发明、技术创新和技术扩散“三种互相重叠又相互作用的要素的综合过程”。它和解决任何其他的问题一样，都要经过提出问题、寻求解决的方法或方案、实现解法以及验证等各个阶段。这些阶段可以具体化为课题规划、创造性构思与设计、试验与实施三个环节，从整体上构成技术开发的基本过程和立体框架。

第一个阶段：课题规划。它包括通过对社会需求的调查而提出技术目的，并对技术发展及其后果做出预测、评估等几个环节。任何技术活动都是为了满足一定社会的需求，技术需求的直接指向是现有技术的性能指标，也是技术开发的社会基础。对社会需求和技术本身满足社会需求的可能性做出分析，就要进行技术预测，并进行认真的技术经济预测和搜集科技情报，做到对技术发展趋势、市场需求和竞争动向等做到胸中有数，似保证技术研究工作的切实可行。

第二个阶段：方案的构思与设计。这是技术研究中最关键、最富于创造性的阶段。创造性构思的任务是寻找在既定的限制条件下满足课题要求的新方案，包括提出技术原理和解决问题的基本思路。设计的任务是通过概略设计、技术设计到施工图设计的从抽象到具体的发

展阶段，把创造构思得到的设想或方案具体化，拟定出具体的可供实施的技术方案。方案设计是把技术知识物化为需要的技术装置或其他物质技术成果的中间环节，既是把技术原理付诸实现的过程，也是对技术原理检验和选择的过程。这个阶段渗透着技术分析、经济分析、法律分析、宜人分析、生态分析等因素，具有综合性、系统性’，往往是在多种方案的比较、鉴别中进行优化选择。

第三个阶段：试验与实施。它是根据技术设计提供的详细图纸和技、术文件所进行的产品的研制、小批量生产、技术鉴定和正式投产等环节的工作。同时，这个阶段对实施中出现的问题还要及时反馈到设计阶段，以便对方案做出调整和改进。 可以看出，研究技术开发过程对研究技术认识的程序有重要意义。技术开发的基本程序是从社会提出技术需要开始，经过规划、研究、设计等阶段，使技术原理具体化，最后通过研制、实施创造出合乎需要的产品。当然，这些阶段的划分不是机械的，从技术评估到技术实施的整个过程也不是一次能完成的，要经过不断的反馈与修改。这个过程在具体的实施中还有各种环节与各种方法之间的纵向和横向的联系，在一个阶段上会涉及许多不同的方法，或者同一个方法步骤会在不同的创造阶段多次使用。工程技术的方法论所研究的程序、方法和原则是相互制约、紧密联系的有机整体。技术开发的基本程序是技术方法的骨架和主线，它统帅和贯通了各种方法和原则，形成一个逻辑清晰的方法论纵向结构。 四、技术方法的特点

技术方法是人们在技术的研究和开发过程中所利用的各种方法、程序、规则、技巧的总称。随着科学与技术的关系日益密切，自然科学中诸如观察、实验、归纳、比较、分析、综合等方法被移植到技术研究中，使技术方法迅速发展；形成了较为复杂的技术方法体系。 技术方法和科学方法属于同一层次的方法，它们有共性和相通的一面，比如都必须以对自然规律的认识为前提，都应用已有的成果，都以实践为基础，都有一定的可操作性、规则性；选题的原则类似，都需要有信息资料的搜集及调研；检验的方式相同，都要有数据处理、分析、综合和类比的研究。同时，二者在本质和功能方面也存在某些一致性。但是，由于科学认识是在自然过程最少受于扰的地方考察自然过程的，而技术认识则受技术过程的各种复杂因素的影响和制约，因而技术方法与科学方法又有区别，具有如下特点：

目的性与客观性。技术是人们有目的地创造人工自然；的活，动，技术方法总是与人的一定目的相对应。目的性反映了技术方法的应用是以达到目的为前提和归宿的。技术方法具有客观性，它以与客观因果性相符为前提。背离客观因果性，技术目的就不可能成立或无从实现。在技术实践中，人们常常是利用已有的客观因果性酌科学认识；来设计和确定相关的技术目的。在科学技术发展水平较低的时期，人们缺乏对客观因果性的科学认识，往往只能根据经验知识来确定技术目的，科技的迅猛发展使技术方法越来越多地利用客观规律。 功利性与折中性。技术方法带有明显的功利性，它存在的价值就是协助技术活动达到预先设计好的主观愿望。功利性决定了技术方法的评价以“有效”或“无效”为标准。 同时，技术方法又具有折中性特点，这是指人们尽管会最大限度地追求技术活动的效用，但在这个过程中，人们还会考虑技术活动带来的其他效应，诸如投入与产出的合理化、环境及人的智能的合理化等，尽量达到近期功利与远期效益、经济利益与社会利益的多方面调和，所以技术方案或措施的选择要根据具体应用条件进行适当的折中。

多样性与专用性。技术方法的多样性是指，为实现同一技术目的，人们可以寻找多个不同的可相互替代的方案或方法，以便从中优选；同一性质的技术原理可以转化为多种类型的工艺方法和技术产品。比如相同的建筑原理，可以有不同的外观设计和施工方法。此外，技术方法的多样性还表现在方法与装置的多样组合上。技术方法是一种主观性的手段，不具有物质手段具体可感的性质，但方法总是与相应的设备装置不可分的，有时一种方法适用于一

种或若干种装置，有时一种装置需要多种操作方法，技术方法与装置之间具有多种联系。 技术方法又有专用性。这不仅表现在不同的技术领域或不同的技术问题有自己特有的技术方法，而且还表现在方法的使用有时会打上个人的烙印。因为在技术领域，个人的经验和技能仍具有重要的地位+经验、技能是人在长期实践中练就的，有时很难用语言明确地表达、传授，即使能够传授；学习者在短财间内仍无法熟练掌握它们。 社会性与综合性。技术本身就具有自然和社会两种属性，作为实现技术目的和技术规范的方法，必须符合技术本身的这两种属性。因此，在技术方法中，不仅有对自然规律的应用，而且还有对社会规律的适应，对技术方法的选择和应用，不能不考虑到各种社会因素。此外，技术方法同自然科学方法在纯化和理想化条件下研究自然物不同，在技术研究中，必须把那些在科学研究中被舍弃的因素和关系恢复起来，并在技术设计和研制中，对可能出现的各种偶然因素，都要综合考察。

第二节 技术的预测和评估

在技术开发过程中的课题规划阶段，技术预测和技术评估都是重要的程序和方法，它们是科技发展达到现代水平后才出现的。预测和评估有时难以分开，如规划评估、项目进行前评估就是预测。许多评估指标也是预测的条件，因此本节将技术预测和评估一起阐述。 一、技术预测

1．技术预测及其基本步骤

预测是指通过对现有资料的研究和分析来计算或预报未来的某些事件或情况。预测的范围很广，涉及经济、政治、文化、军事等众多领域。把预测科学应用于技术领域，对技术的未来特性、趋势或对有用的机器、过程的推测就是技术预测。技术预测是科学管理的重要组成部分，主要研究技术发展的变迁规律。它最早出现于20世纪40年代，与现代技术革命的兴起密切相关。准确的、科学的预测，不仅是各国政府、经济管理部门和科技管理部门规划决策的依据和重要内容，也是企业和科研机构内的管理人员和专业科技人员从事管理活动和科技活动的依据。预测的重要作用和巨大效益，使它在近30年内被普遍地采用，美国有500余家大型工业公司自 60年代末均设置了专门的预测机构，平均年投资10万美元，另外还支出每年约1 500万美元，委托社会上的专业预测机构提供预测。 技术预测的基本步骤有：

第一，提出课题和任务。根据社会要求、一般情报和创造性思维，提出预测的课题，规定目标和任务、对象、基本假设，确定研究方法、结构和组织工作等。 第二，调查、收集和整理资料。把与预测对象有关的过去的、现在的资料尽量收集齐全。此外，还要大量收集预测的背景材料并收集国内外同类预测研究的成果。

第三，建立预测模型。对于计量经济模式分析，建立表示因果关系的模型；对于时间系列分析，则抓住主要变动的成分找出数学模型。

第四，确定预测方法。可采取几种预测方法进行，以互相验证。

第五，评定预测结果。对预测结果再次征询专家意见，以检验预测结果，并进一步检验预测模型。

第六，将预测结果交付决策。

在预测的实施步骤中，搜集情报、建立物理模型和数学模型是最为关键的。情报资料是预测的前提。情报中的观念、观点性资料主要用于建立物理模型，数据资料则主要用于定量化预测。

2．技术预测的基本方法

据美国斯坦福研究所的不完全统计，预测方法已达150种，这些预测方法可以分为几种基本类型： ’

第一，直观型预测方法，是指那些主要靠经验、知识、直觉和综合分析能力进行预测的方法。这类方法带有风险性，依靠主观思辨和直觉等非逻辑因素，适用于不确定因素较多、历史数据不便利用的复杂情况。德尔菲法是直观法的典型代表。

第二，探索型预测方法，是假定未来仍按过去的趋向发展，可由现在推定未来的方法。其任务是获得关于未来的新信息，模拟方案实施后的各种结果。依据取得新信息方式的不同，又可分为外推法和思辨法两类。其中外推法是利用过去和现在的资料，推断未来的状态，找出它们之间的统计关系的方法，它主要包括时间序列法、曲线预测法等。

第三，规范型预测方法，是根据未来需要，从未来回溯到现在，用以获得新信息、模拟各级目标和估计事件实现的时间、条件、途径的方法。各种基于运筹学和系统分析的方法，多属此类。这类方法包括相关树法、矩阵分析法、网络法、模型法和形态分析法等。

第四，反馈型预测方法，是将探索型和规范型等多类方法的要素结合起来，形成包含许多不同类型方法、不断反馈修正结果的方法系统。这种方法目前尚在发展中。 二、技术评估的特点和程序

1．技术评估的特点

技术评估(technology assessment，缩写为TA)就是采用科学的方法，预先从各个方面系统地对相关技术的利弊得失进行综合评价的活动。作为与技术问题有关的社会宏观决策活动和一种政策研究形式，技术评估的主要目的是系统地确定技术在开发、引进、扩散、转移、改造和社会应用等一系列过程中可能对社会的各个方面所产生的影响，并对这些影响及后果进行客观、公正的评价，为决策部门提供咨询和建议，以便引导技术朝着趋利避害的方向发展。它以社会总体利益最佳化为目标，着眼于人与技术的关系，着眼于长期的、重大的、全局性的问题。技术评估产生于 20世纪60至70年代，它的产生与西方社会高技术带来的负面效应密切相关。自1972年起，美国、欧洲许多国家和日本都相继设立了技术评估的机构，建立了技术评估协会，开始了TA的建制化。我国于1997年成立了国家科技评估中心，并围绕相关问题作了许多介绍和研讨。 技术评估主要有以下特点： 、

第一，评估内容的系统性。技术评估是从政治、经济、生态环境、技术、法律、文化、伦理道德、宗教信仰等各个可能产生较大影响的方面对技术正负效应做出的全面评价，它包括对近期利益和长远利益以及不同地区、不同部门、不同学科领域、不同社会阶层、不同利益集团的利益的系统考察与均衡，既有对技术的直接效果如经济效益等的评估，也有对价值、文化方面潜在方面的考虑。

第二，评估主体的多学科性。为保证评估的客观性、公正性，技术评估需要来自不同学科领域的评估者的通力合作。由于这些评估者容易习惯于将自己学科中的方法论的局限性甚至在价值观、利益等方面存在的分歧带到评估工作之中，技术评估有时成为这些各行业代表工作的简单相加，这就要求变这种多学科的(multidisciplinary)研究模式为跨学科的 (interdisciplinary)的研究模式。

第三，评估对象的广泛性。技术评估以广义上的技术为评估对象，因此自然技术、社会技术，甚至有关法律的制定、社会制度的理想状态等都是技术评估的对象。其中，现在的、未来的技术、技术规划和技术政策是评估的直接对象，主要着眼于技术对社会的影响。 第四，评估方案的可操作性。技术评估通过对技术预测所形成的各种方案做出定性和定量的分析评估，从需要和可能、现实和未来、政治道德和经济利益、技术基础水平和长远开发能力等多方面进行审定和可行性分析，提供适合用于实践的具体方案、策略和规划，具有

较强的可行性。

第五，评估过程的动态持续性。在技术评估初始对评估的深度、范围和评估时间等各方面的预算在进行过程中很难贯彻至终，经常要随着研究工作的进展对研究内容作相应的调整；同时，鉴于预警性技术评估的

局限性，技术评估也逐渐倾向于对技术的建构性评估，它贯穿技术开发一创新一应用的全过程，直接作用于技术发展的取向。

第六，评估视野的开阔性。技术评估不仅对技术作用的效果进行预测分析，而且直接作用于技术从开发、创新、应用的全过程；不仅关系到技术的直接的经济效益，而且关注技术的间接的、潜在的、重大的全局性问题。对目标的评估是客观的描述性和主观的规范性、兼顾近期利益和长期发展的有机统一。 2．技术评估的程序

技术评估大致可分作六个步骤，即调查研究、寻找影响、影响分析、排除非容忍性影响，制定改良方案以及综合评价等。 ’

第一，调查研究。通过调查把握研究对象的性质和目的，技术课题的实施对象、新技术的对比技术以及新技术相关领域及其主要影响等，从而能够确定评估报告限定的评估范围是否合理。

第二，寻找影响。了解评估对象方案的一切影响方面，包括潜在影响，明确影响的因果关系以及政府对影响的作用进行比较分析。这项工作多采用相关树法、专家讨论会方法等。 第三，影响分析。在找到影响因素后，还必须对影响的内容、程度、性质、真实性及影响规模等做出分析，并进一步明确影响的因果联系。

第四，排除非容忍性影响。这是指根据事前规定的若干评价项目，参照某些价值标准对各个项目进行逐个判断，按其程度的不同从总体上逐个归纳，最后按它们的恶劣程度、相关程度、频度和范围等因素进行判断，排除掉那些“非容忍性影响”。 第五，制定改良方案。根据以上分析采取相应对策，特别是对消除非容忍性影响的对策。诸如修改技术方案、制定补救措施、限制使用等进行指导使用。 第六，综合评价，明确被选择方案。在前面工作的基础上进行综合归纳，做出总体评价，也就是从系统的整体观念人手，权衡利弊对技术做出合理的选择。

以上评估程序在实际操作中不是一成不变的，同时，为便于决策者作出选择，还需要写出技术评估报告，要对所支持结论的科学依据予以阐发。 3．技术评估的常用方法

第一，矩阵技术法。这种方法从系统的整体观念出发，站在事物普遍联系的高度，对事物进行全面认识和合理评价，分析事物与各种因素之间的相互关联性。矩阵技术法可以分为两种：一是不考虑时间变量的相

关矩阵法，它把评估对象与各评估因子之间的相互联系和相关程度以矩阵形式表示出来，进而获得各评估值以做出评判；二是考虑时间变量的交叉影响矩阵法，它从技术之间的相关性出发，考察新技术开发对其他技术促进或抑制的情况，通过多轮的模拟统计获得各技术发生的最终概率估计，做出新技术开发的评估。后者兼有定性与定量结合的优点，相对比较全面。

第二，效果分析法。这类方法评估重点是对象的未来效果即间接效果而不是直接的第一次效果，常用的方法如效果费用分析法与模糊综合评价法。前者根据技术特性和寿命，分析研究开发、投资和实用各阶段所需费用的关联性，做出效果评价。后者是运用模糊数学的方法，借鉴模糊综合审计的成功经验，力图对模糊性事物的评价达到精确化。

第三，多目标评估法。这种方法是指多目标系统的评价方法。技术通常是一个多目标的复杂系统，与社会系统相互影响和制约，因而评价中必然存在着价值观的对立，各种因素如质量好、成本低、产量高、污染少都可以成为技术目标，这些目标又互相矛盾，从而给评估工作带来难题。折中评价法、化多目标为单目标法、功效系数法等多目标评估法的出现为此提供了一些较为合理的参考方法。

第四，技术再评估法。这是在技术开发之后进行再评价的一种方法，评估对象为已开发的或需要推广的技术。技术再评估立足于长期、综合、根本的利益，从人的适应力、自然的吸收力、资源的有限性出发，重视价值观变化，重视技术的副作用和负面效果，把技术本身和社会效应两个最基本方面综合起来做出评估。美国政府以法律的形式把诸如农药、高层建筑、核能炼铁、基因重组等技术都列为技术再评估对象。

当然，由于每种方法都各有长短，在实际运用中也会发生变化，因而常用方法也有相对性，使用的关键在于从评估对象实际出发，方能取得较好的效果。

第三节 技术方案的构思和设计

技术方案的构思与设计是技术开发过程中方案的构思与设计阶段的程序和方法，其中起关键作用的是创造性思维。 一、技术方案的构思方法

如前所述，技术方案构思是要寻找在既定的限制条件下满足课题要求的新方案，这要求充分发挥人们的创新能力，将技术系统硬件的各个部分组成有机统一的整体，从而最大限度地完成既定的技术目的。技术方案的构思过程包括提出技术原理和解决问题的基本思路。技术原理的形成必须依赖已有的自然科学知识和原有的技术实践经验，通过发明者创造性的思考提出，例如，瓦特提出提高蒸汽机热效率的分离式冷凝器原理就是以潜热理论和纽可门机为基础的。有了技术原理，还需要将其具体化为实现技术目的的构思，这其中需要把基本的自然规律和已有的技术经验巧妙地结合起来，围绕新的技术原理，提出具体的技术设想和方案。方案构思越多，技术原理的实现可能性也就越大。 技术原理的构思方法主要有如下几种：

第一，原理推演法，是从科学发现的普遍规律和基本原理出发，推演技术科学和工程科学的特殊规律，形成技术原理。由于现代技术创造发明的一个重要特点是越来越依赖于自然科学的进步，原理推演也就成为技术构思中最为重要和普遍的一种方法。

第二，实验提升法，是指直接通过科学观察和实验所发现的自然现象，做出理性思维的加工与提升，产生新的概念或原理的方法，科学实验常常由此成为新兴技术的生长点。例如，电磁感应的实验产生了电机技术的基本原理；爱迪生效应的发现，成了电子管技术原理的先兆。从实验中提升技术原理，关键是对实验现象的挖掘和提炼，这需要深刻的理论洞察力和敏锐的创新意识。、 第三，智力激励法，又称智囊团法、头脑风暴法，其做法是：召集十人以下的小型会议，围绕一个目标明确的议题，自由地发表各种意见和设想，使与会者相互启发，激发想象和联想，引起和强化创造性思维的共振效应，从而构想出各种可能的发明设想和技术方案。运用智力激励法必须遵循以下原则：提倡每个成员自由思考、大胆创新；讨论时对各自发表的见解不作结论，也不做批评和反驳；提出的方案和设想越多越好；提倡将已提出的方案有机结合成新的方案。 第四，移植综合法，是将在某个技术领域中已经发现的技术原理移植应用到其他技术领域中并进行综合，形成新的技术和方法。这种方法在现代技术研究中应用极广，是导致技术发明的重要途径。例如，激光技术就是微波技术、光学技术、量子放大技术、真空技术和自动控制技术综合移植的结果。

第五，检验表法，也称设问法、校核目录法，是奥斯本和阿诺德等人提出的用以大量发掘创造性设想的发明方法。其具体做法是：列出一系列问题，然后一个个来核对讨论，从中获得解决问题的方法和创造发明的设想。研究者可以依不同领域、不同专业或不同企业的具体要求列出相应的检验表。目前，检验表法在从材料方面和性能方面改进产品的研究中得到较为普遍的运用。

二、技术方案的设计及其方法 1．技术方案设计的分类

设计(Design)一词由拉丁文“制造出”(Designare)一词转变而来，指运用科学知识和实践经验，创制满足某种特定功能系统的一种活动过程。设计涉及的领域广泛，包括改造或者创造、发明新事物的思维、拟定或改造计划、安排活动等内容。技术设计是在产品投产或工程实施之前，提供关于产品制造、工程施工’的全部图纸和技术文件，是技术创造链条中观念建构的最后一步，在技术开发活动中有十分重要的作用。随着社会的进步和人们生活水平的提高，技术原理与人文知识的融合成为技术设计的一个重要特征。

按涉及的领域不同，技术设计可分为工程设计、工业设计、环境设计等。 工程设计是运用科学技术知识和实践经验，根据预定项目的需要以及环境限制条件，创制技术开发的构思图纸和说明书的有目的的活动。工程设计的方法论主要包括功能与能源、控制的相互关系；结构与功能的关系；工程设计的最优化问题；工程设计的数学与经验方法；可靠性设计方法以及可持续的工程设计等。

工业设计的对象是工业社会中一切人造物以及人的作用面和感知面，包括人机界面、人物界面、各种用品的使用表面以及对人的感官和思维产生作用的表面。工业设计不仅能塑造产品外形，更主要的是表现出设计道德伦理和解决一系列问题，包括使用界面的可用性、工业大生产的工艺过程、成本价格、文化可接受性、生态原则等。工业设计中的方法论问题涉及劳动学、人机学理论，具体为可用性设计方法、安全性设计方法，人机界面设计方法等。 环境设计是以一种创新的方式去规划人类生产和生活的空间与未来，主要解决创造空间的问题，涉及到城市设计、城市规划、建筑设计、室内设计等。环境设计创造着与人的生活密切相关的大部分人工环境，其方法论问题主要包括视觉思维研究、视觉造型与功能协调的方法；以人为中心的设计方法、以自然为中心的设计方法；环境设计中的技术美学、以行为模式为基础的设计方法、技术化影响下的设计程式化问题等。 2．技术方案设计的主要方法

第一，系统设计法，是把系统工程的基本原理应用于工程设计，通过系统分析和系统综合等一系列步骤，以寻求整体优化的合理设计方案。系统设计是随着系统工程创造工程运筹学和电子计算机科学等的发展而形成的一种崭新的设计方法，在工程技术的广泛领域得到了大量的应用，是设计工程师必须掌握的最基本的设计方法之一。 采用系统设计应遵循系统思考的一些基本原则，这主要有：

整体性原则。这要求把对象作为整体来对待，从整体与部分、整体与环境的相互制约、相互依赖的关系中考察对象。 综合性原则。这要求设计者善于综合地运用各种技术知识、经济社会知识以及创造技巧，全面协调和处理它们之间的关系，以便实现由综合而创造。设计方案是设计者的智慧、经验、知识和创造力的综合体现。

最优化原则。这是系统思考的基本原则，贯穿系统设计的全部过程。技术系统总是为满足一定的需要去执行某种功能而设计的，系统设计的每一步骤都力求经济有效地去保证整体功能的实现，力求优化整体功能。

第二，可靠性设计方法，也称概率设计法，是以20世纪50年代出现的可靠性技术为基础的设计方法。可靠性技术就是为制造尽可能少发生故障的产品所采用的一切方法，以及在运行中为避免故障的发生所采取的一切措施。传统的设计凭设计者的经验考虑数据的分散性和其他不确切因素，设计的产品或零部件存在诸多问题。采用可靠性设计，运用数理统计工具处理含有不确定性因素的设计数据，使所设计的产品在满足给定可靠性指标的前提下，结构合理、尺寸适宜，避免了凭经验选用安全系数设计时出现的危险或保守倾向。

可靠性设计的基本要求主要有：用安全可靠性设计代替功能设计，它包括部件可靠性、功能可靠性、运行安全、劳动安全和环境安全；改变工业。环境和操作工艺，在设计中分析并避免工业环境中的各种危险来源和危险操作；保护技术应当运行可靠并且在必要的情况下具有强制作用。

第三，最优化设计方法，是指对实际存在的各种因素加以分析，经过概括和提炼，保留代表客观对象生产过程和系统的本质和特点的内容，扬弃无关紧要而又易于混淆的部分内容，建立起代表这一客体模型的过程。最优化设计的方法主要有直觉优化方法、试验优化方法、进化优化方法等类型。

最优化设计是近几十年来随着电子计算机的发展而得到越来越广泛应用的现代设计方法之一，具有许多传统设计方法所没有的特点。首先，最优化设计可以按最优化计算方法对较多的参数进行不受次数限制的反复调整，而传统设计常因计算浩繁只能对个别参数进行有限次数探讨。其次，最优化设计以理论分析为主，辅之以实际试验，可大大缩短设计周 期，减少人力消耗，传统设计往往需要耗费工时去一一摸索鉴别各方案优劣。最后，最优化设计在数学上表现为求极大值或极小值问题，运用先进的电子计算机技术可以解决复杂的巨系统设计中的问题，而传统设计对此常常无能为力。

第四节 技术方案的试验和实施

技术开发过程中的第三阶段技术方案的试验与实，施，是技术方案通过模型、试验、研制向实践转化的阶段。这是从技术方案到相应的技术产品的重要环节，关系到技术产品的质量和水平。

一、技术试验的特点和类型

技术试验是指在技术开发和设计、实施过程中，为了实现和提高技术成果的功能效用和技术经济水平，利用科学仪器、设备人为地控制条件、变革对象，进而对技术对象进行分析和考查的实践活动和研究方法。技术试验和科学实验都属于认识的实践环节，都是使用科学仪器、设备等物质手段作用于研究对象或在简化各种条件的情况下研究事物的经验方法，它们有许多共同之处。

但是，无论从认识论还是从方法论来看，试验与实验却又有很大区别。它们的区别主要有：从活动目的看，实验的目的是为了揭示客观规律，试验则直接为生产服务；从认识过程看，实验属于变革自然创立科学理论的过程，最终成果是关于自然界规律性认识，试验属于从科学知识到人工物品的创造过程；从对象范围看，科学实验主要研究自然物，技术试验主要研究人造物，围绕新技术、新产品、新工艺进行；从成功概率看，由于科学假说的推测性、假设性特点，决定了实验探索的成功率比较低，而试验大都依据可靠的科技原理，验证性强，成功率大。

技术试验的类型主要有：

第一，析因试验，是根据技术开发过程中已经出现的结果，通过实验来分析和确定产生这一结果的原因。在技术开发过程中，常会出现这样或那样的结果，通过析因试验，确定导致某一偏离预定的技术目标和技术功能，人们就可以根据已经确定的原因去分析和构想强

化、减弱或消除这一结果的措施和途径，并进而改进技术方案和技术模型，或者提高技术的功能和水平。析因实验在技术开发过程中对技术方案和技术模型的验证和改进有重要的作用。

第二，对照试验，也称对比实验，是为确定两种或多种研究对象的优劣异同所安排的试验。它有两种基本形式：一是在相同的条件下，通过试验比较不同技术对象的性能的异同或优劣程度，二是在不同的条件下，通过试验比较同一技术对象的性能的异同或优劣程度。对比试验的应用范围极广，它既可应用于技术模型的设计和技术产品的试生产过程，又可应用于技术整体的“结构一性能”的试验与选择中。

第三，模拟试验，又称模型试验，它是以相似性原则构成模型，通过对模型的研究来间接地研究原型中的规律性。传统的模拟试验方法主要有物理模拟、数学模拟，近年来又产生出功能模拟这一新的类型。

物理模拟是以模型和原型之间的物理相似为基础的模型试验方法。这里，模型和原型之间的所有同名物理量都是相似的。即所有的矢量在方向上相应地一致，在数值上相应地成比例。在这种情况下，模型和原型之间，只有大小比例上的不同，其物理过程在本质上是一致的。

数学模拟是一种以模型和原型之间的数学形式相似为基础的试验研究方法。运用的模型是电路或电子模拟计算机。数学模拟试验中，模型和原型之间的材料、结构和物理过程可以完全不同，只要它们遵循的规律在数学方程式上具有完全相同的形式，就可以运用这种试验方法。目前，大型汽轮发电机、水轮发电机的自动调节系统等的设计和研制中都普遍采用这种方法。

功能模拟思想开始于20世纪40年代，是以功能和行为相似为基础，模拟具有控制和通讯功能的系统的行为，以创造出功能新颖、性能先进的技术系统。它与传统模拟的不同在于，在传统模拟中，模型只是一种认识原型的手段，而在功能模拟中，模型本身就是研究的目的。 第四，中间试验，是为了使科技成果转化为实际应用、使实验室内取得的研究成果得以放大或推广为工业规模化生产而进行的实验。实验室的研究成果是在严格的控制条件下产生的，规模也比较小，一旦投入生产和扩大规模，条件发生变化，就会出现种种问题和意料不到的情况。为了摸清在推广应用时可能出现的问题，就需要以更接近于生产规模的实际条件进行中间试验，从而发现可能出现的技术问题，为正式投产积累经验。因此，中间试验是由研究性质的实验转向生产实践的过渡环节，带有研究和生产的双重性质。 二、实施技术方案的方法与程序

技术方案的实施阶段是技术方案经试验确证后，根据设计阶段提供的生产或施工图纸试制新产品或建造技术系统，以获取技术研究与开发成果的过程。技术方案的实施方法可分成特殊实施方法与一般实施方法两类。特殊实施方法主要是指用于解决生产或施工过程中的某些特定的技术问题的方法，仅适用于某个工程技术领域的某个实施阶段，其普适性小。一般实施方法可解决各个工程技术领域的实施阶段的共性问题，它包括在判定实施计划、样机研制、小批量试制、鉴定、试销、正式投产及质量管理等实施阶段中所利用的一般方法，其普适性大。

技术方案的实施一般遵循如下程序： 第一，设计者与生产制造和管理人员进行交流与协作，修改设计，完成小批量试制工作。技术人员既负责设计又负责实施制造，这是最理想的情况，可是实际上，设计工程师与制造、管理工程师往往是分开的。为确保方案的顺利实施，三者必须进行思想成果(主要是图纸)和情报系统的交流，使设计符合生产条件。

第二，进行生产设计。设计师完成施工图设计后，制造工程师要结合本企业制造条件，

对方案细节作必要的改进和变动，以便加工制造简易可行和节省生产费用。 第三，制定生产作业计划。这个阶段的任务包括确定每个零部件的详细制造阶段和工序、规定合适的机器、估算每个制造阶段和工序所用的时间、完成每个制造阶段详细生产图纸的制备等，其核心是选择加工工艺、设备和拟定制造程序。

第四，进行生产控制和质量管理。为了保证生产作业计划的顺利实施，还必须加强生产过程的控制和管理，掌握生产进度，协调好各项工作之间关系，合理地调整人力、物资和设备。目前，国内企业越来越多地采用国际流行的产品数据管理(PDM)技术和企业资源计划系统(ERP)技术对企业进行管理。

技术方案的实施是个复杂的过程，需要各方面因素的统一协调，选择适当的技术支持，需要对技术实施方案进行空间上、时间上、逻辑上的细化，要经过方案实施、运行与评价、方案改进、再实施的循环提高过程，逐步实施，不断改进。

技术的实施阶段在技术活动中有着极其重要的作用，这主要表现在： 其一，只有在实施阶段通过各种实施方法，在技术方案的设计阶段所设计出的图纸才能成为现实的存在物，才能检验设计意图和要求(如经济性、可靠性等)的合理程度。

其二，只有通过实施阶段运用各种实施方法，才能协调技术开发所必需的五大要素(简称“5M”)，即人(Men)、方法(Method)、材料(Materi— a1)、机械(Machines)和资金(Money)之间的关系，以发挥它们的最佳效果。

其三，通过新的技术方案的实施过程，可以向应对企业的规章制度、生产流程等进一步优化，达到“以建促改”的目的。 在实施新的技术开发方案的同时，企业往往要对以往的制度做合理的调整和修改，使它能够对项目的实施起到推动作用。同时可利用更为先进的实施，结合企业所存在的管理问题着手在一些基础方面进行改进。

实践证明，合理地运用实施方法，必定使技术研究与开发达到五个目标(简称“5R”)，即合格的产品(Right Product)、优良的质量(Risht QuaLI- ty)、需求的数量(Right Quantity)、合适的工期(Right Time)和合理的价格 (Right Price)等，加快企业的优化与更新。

对方案细节作必要的改进和变动，以便加工制造简易可行和节省生产费用。 第三，制定生产作业计划。这个阶段的任务包括确定每个零部件的详细制造阶段和工序、规定合适的机器、估算每个制造阶段和工序所用的时间、完成每个制造阶段详细生产图纸的制备等，其核心是选择加工工艺、设备和拟定制造程序。

第四，进行生产控制和质量管理。为了保证生产作业计划的顺利实施，还必须加强生产过程的控制和管理，掌握生产进度，协调好各项工作之间关系，合理地调整人力、物资和设备。目前，国内企业越来越多地采用国际流行的产品数据管理(PDM)技术和企业资源计划系统(ERP)技术对企业进行管理。

技术方案的实施是个复杂的过程，需要各方面因素的统一协调，选择适当的技术支持，需要对技术实施方案进行空间上、时间上、逻辑上的细化，要经过方案实施、运行与评价、方案改进、再实施的循环提高过程，逐步实施，不断改进。

技术的实施阶段在技术活动中有着极其重要的作用，这主要表现在： 其一，只有在实施阶段通过各种实施方法，在技术方案的设计阶段所设计出的图纸才能成为现实的存在物，才能检验设计意图和要求(如经济性、可靠性等)的合理程度。

其二，只有通过实施阶段运用各种实施方法，才能协调技术开发所必需的五大要素(简称“5M”)，即人(Men)、方法(Method)、材料(Materi— a1)、机械(Machines)和资金(Money)之间的关系，以发挥它们的最佳效果。

其三，通过新的技术方案的实施过程，可以向应对企业的规章制度、生产流程等进一步优化，达到“以建促改”的目的。 在实施新的技术开发方案的同时，企业往往要对以往的制度做合理的调整和修改，使它能够对项目的实施起到推动作用。同时可利用更为先进的实施，结合企业所存在的管理问题着手在一些基础方面进行改进。

实践证明，合理地运用实施方法，必定使技术研究与开发达到五个目标(简称“5R”)，即合格的产品(Right Product)、优良的质量(Risht QuaLI- ty)、需求的数量(Right Quantity)、合适的工期(Right Time)和合理的价格 (Right Price)等，加快企业的优化与更新。

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