引論：我們為您整理了1篇設計理論論文范文，供您借鑒以豐富您的創作。它們是您寫作時的寶貴資源，期望它們能夠激發您的創作靈感，讓您的文章更具深度。

設計理論論文:現代設計理論下園林設計論文

1現代設計思想

首先，現代設計的發展。現代設計起步較晚，從20世紀初開始到第二次世界大戰結束，它的發展也是一個漫長的過程。在社會發展過程中，現代主義逐漸出現在設計領域，它從設計理念、形式和手法等方面，改變了傳統的設計模式。設計者經過工藝美術運動、新藝術運動、斯堪的納維亞國家的設計運動以及裝飾藝術運動等一系列的探索，使現代藝術在形式和思想上得到了大解放。其次，現代設計思想。現代設計思想主要包括6個方面：及時，服務于大眾的民主思想，設計的目的是人而不是美化產品。第二，功能為及時要素的設計思想，現代設計的主要目的是為人民服務，因此把功能看作及時要素是必須的。第三，藝術和技術結合的設計內涵，在充滿藝術的同時要注意技術的應用。第四，遵循自然和客觀的法則，違背自然和客觀條件的設計是不可取的。第五，少就是多的設計原則，簡潔明了是現代設計的追求。第六，形態構成的設計基礎，例如點、線、面在設計中的應用。

2現代設計思想在園林設計中的應用

2.1科技創新的應用

科技創新在園林設計中的應用首先體現在新技術的應用和傳統形式的新表達2個方面。例如，運用LED燈光作為園林建筑外墻的裝飾，在園林水景設計中運用高科技的音樂水幕等。傳統形式的新表達主要表現在新的構圖原則上，設計者們將現代藝術的抽象幾何構圖和流暢的有機曲線運用到園林設計中，更能滿足現代人對園林設計的審美需求。其次，與傳統園林設計相比，現代設計思想下的園林設計已經不再是手繪作圖，已發展為計算機作圖。使用計算機進行設計繪圖，具有精密度高、效率高等優點。

2.2平面構成的應用

2.2.1點在園林設計中的應用。

點具有聚集性，容易聚集目光，在園林設計中可以把點當作整體構成的視覺向心點或焦點，通過整體的襯托實現突出主題中心或達到營造意境的效果。例如：在園林設計中，可以在林間道路的盡頭設置涼亭，或者在石質階梯的盡頭設置石門，凸顯出一種藝術韻味，通過重疊組合或者差異性組合，突出點可以快速吸引人們的視線，獲取視覺的焦點的同時，可以渲染出富有藝術的意境。

2.2.2線在園林設計中的應用。

線的主要特征是長度，在園林設計中，常用線條即為直線與曲線。其中，直線主要可以分為水平線、垂直線以及傾斜線，其具有劃分整齊的特征，例如，設計排列整齊的樹木就有規整、井然有序的感覺，所以一般在道路兩旁的綠化帶中應用。曲線的應用也在園林設計中占據較高的應用頻率，在園林作品中隨處都可以見到曲線的存在。通過曲線的舒展劃分，能夠較大程度地在視覺上擴大園林作品的空間感，帶來較為廣闊的視覺感受。

2.2.3面在園林設計中的應用。

線在封閉的情況下即可構成面，園林設計中經常用到的平面構成因素主要有曲線形和直線形的平面幾何形。通過設計組合成的平面中有規則對稱，也有分散的。一般情況下，規則對稱的平面都是應用在具有紀念意義園林廣場的設計中，具有規整的表現效果，而不規則的幾何曲線平面可以應用在花壇、公園或庭院的設計上，凸顯出不規則的美感。

2.3色彩的應用

人對色彩的感受是不一樣的，同樣地，不同的色彩會帶給人們不一樣的感覺，園林設計中通常運用色彩來表達和塑造視覺藝術。例如：利用綠色，可以緩解視覺疲勞，與園林設計效果相映襯；利用黃色，可以舒展身心。不同色彩的搭配組合可以凸顯出不同的效果，掌握好色彩的輕重感才能體現設計的主題，表達設計者的想法。高明度的淺色系顯得輕快，低明度的深色系顯得穩重。而冷色系則是可以突出肅穆與安靜的環境氛圍。

2.4材料的應用

傳統園林建設多使用的是木質材料，而現代設計思想下的園林設計材料運用可以分為高技術材料和低成本材料的應用。與傳統的木質材料相比，這些材料大都有性能好、價格便宜等特點，在設計的過程中，對它們進行合理利用，產生的影響將會是積極的。

3結語

綜上所述，現代化設計理論在園林設計中的應用具有重要的意義，只有在充分掌握現代設計理念的基礎上，結合當前園林發展的實際情況，將其更好地融入到設計中來，才能積極提高園林的性能以及效益。

作者：崔道雄 單位：貴州省沿河土家族自治縣淇灘鎮林業環保站

設計理論論文:綠色建筑論文:工業建筑設計理論思索

本文作者：童偉 單位：武漢都市環保工程技術股份有限公司

傳統工業建筑設計的弊端

隨著國民經濟的快速發展，工業經濟收入水平持續上升，工業企業的規劃發展也更加多元化。但是，目前我國工業建筑設計方案，還遠遠不能滿足現代工業建筑設計的要求，依舊存在著諸多問題。質量是建筑的命根，質量上的缺陷是建筑設計的較大缺陷。設計階段是工業建筑項目的初始環節，設計方案是否合理，對工程建設的質量有決定性影響。傳統的工業建筑設計，僅限于常規的生產需求，多數只是為了向企業提供生產空間，并沒有考慮設計方案存在的質量問題。如在設計廠房建筑時，對占地面積、空間改造、建筑性能等問題沒有充分考慮，造成建筑設計方案與實際生產要求不相符，設計方案存在明顯的質量問題。我國正在大力推進節能減排工作，這也要求建筑行業朝著“環保節能”方向發展，以促進整個工業產業鏈的優化改造。在工業化生產的背景下，建筑物設計改造中出現了多種“污染問題”，產生了一定的負面效應。設計人員沒有充分考慮綠色建筑的要求，建筑防污處理不夠理想。以電力建筑物為例，變電站建筑施工需要占用大量的土地，建筑方案設計不合理，就會造成土地資源的浪費，或者出現在森林區域肆意開發等問題。從工業建筑項目投資的角度考慮，無論是中小型還是大型工業建筑，都需要投入巨額的成本資金。建筑設計關系到成本耗資的數額，如果設計人員的成本控制意識不強，對項目規劃需消耗的費用缺乏全盤考慮，那么就可能導致資金的浪費。如工程設計師對工業建筑材料的分配不合理，導致材料采購成本增多;建筑結構設計不合理，則會造成了工程的返工返修現象，增加了項目建造成本。

綠色建筑設計理念的主要內容

鑒于傳統工業建筑設計的缺陷和不足，新時期工業建筑設計應以“綠色環保”為宗旨，從環保、節能、除污、低耗等方面詳細分析，設計出更加科學的建筑方案，建造出更加優越的工業建筑物。“保護環境，避免污染”，這是綠色建筑設計的核心思想，對綠色工業產業的發展有著重要意義。根據工業建筑設計標準，設計人員必須要結合前期勘測得到的數據信息，制定“環保型”建筑方案。工程設計師可以從材料、結構、外觀等方面提升工業建筑的綠色效果，嚴格防范有害建筑的形成。能耗問題是限制工業建筑發展的重要因素，過大的能量消耗，對工業生產活動造成了較大的阻礙。綠色建筑設計理念對建筑節能提出了新要求:一是節能系統，工業廠房建筑盡量采用外墻保溫系統、內墻保溫系統等結構，避免熱能過度耗損帶來的不便。二是節能材料，廣泛采購新型節能材料，提高工業建筑的綜合性能。除了對工業建筑的結構進行改良設計，還需配備高性能的除污系統，以此來改善工業建筑的使用性能。“除污”是綠色建筑設計思想的新內容，要求為工業建筑提供多功能的操控系統。通常應在建筑物內部安裝自動化除污系統，利用除塵器、除煙器等裝置維持建筑物內空氣的正常流通，防止各種污染現象的發生。熱能耗損過大是影響工業建筑內部環境的一大因素，由于傳統建筑設計條件有限，對熱能消耗問題未能采取有效的處理措施。新時期綠色建筑設計應堅持“低耗”原則，對建筑內、外部的熱能消耗加以控制。比較常見的低耗設計是采用“保溫系統”，在冬、夏兩個季節協調熱能供應，營造良好的工業生產環境。

工業建筑設計融入綠色理念的表現

目前，國內建筑行業總體實現了綠色改革，綠色建筑成為了建筑市場發展的新趨勢。越來越多的工業建筑設計體現了“環保、節能、綠色”的新理念。在綠色理念指導下，設計單位對工業建筑物的建造工藝進行了優化改進，以保障后期施工符合綠色建筑物的要求。常見的改造方式是簡化工藝，在保障建筑設計質量的前提下，對原始工藝精簡調整，以適應節能降耗的建筑設計要求。建筑行業新型材料的出現，大量綠色材料的普及和運用，為實現建筑節能創造了條件。首先，改造混凝土材料。混凝土是工業建筑的基本要素，設計人員對混合料進行了綠化改造。如智能混凝土，具有性能強、材質優、成本低等優點。其次，更新工業建筑裝飾材料。如內外墻體材料、地面材料、頂棚材料等，均采用了新型的綠色環保材料。除污系統是基于自動化控制平臺的新系統，設計人員常根據工業企業的生產情況，結合存在的污染問題，配備專業的除污控制系統。針對空氣污染，可在廠房適當位置安裝排煙系統，及時把有害氣體輸送到廠房外部，或者完成相應的空氣凈化處理。此外，工業污水也是綠色建筑設計需考慮的問題，多數企業已經在工業廠房內配置了給排水系統，避免了污水聚積產生的污染。從現有的工業建筑來看，建筑物的主要結構可分為“單層、多層”兩種形式。每一種形式的建筑物都得到了優化，整體結構形式在不斷改造升級。就多層建筑而言，設計人員注重結構空間的利用，適當降低每個層面之間的高度，減少建筑能耗，降低結構承載。同時，在工業建筑結構交接處設置加固構件，增強了建筑物抗震、抗病害的能力。

建筑綠色設計方案的管理

設計單位選定工業建筑方案之后，還應對設計方案實施優化管理，以確保建筑物結構滿足企業的生產需求。綠色建筑設計管理的內容包括:勘測管理。按照工業建筑設計的要求，對工業生產區域的地質情況，進行詳細勘測，收集多項數據以輔助設計。數據管理。利用計算機建立自動化數據管理模式，將企業提供的建筑數據輸入計算機，進行自動化處理，以獲得的工程數據，為設計人員提供必要的指導。綜合審核。監理單位應安排專業人員，對工業建筑方案進行審核。對方案中存在的問題，要及時提醒設計單位進行修改，實現綠色建筑設計的化。

結語

工業經濟是我國國民經濟的重要構成部分，工業生產既促進了我國經濟的快速發展，也解決了大量的就業問題。綠色建筑設計理念，彌補了現代工業建筑在節能環保方面的不足，體現綠色技術，彰顯綠色思想，使工業建筑更美觀、更實用，營造了良好的工業生產環境，促進了社會的可持續發展。

設計理論論文:課程教學非藝術專業設計理論論文

一、軟件技術融入設計課程

一般藝術生在入學及時年會學習設計基礎或三大構成等課程，由于他們有一定的手繪基礎，可以很輕松地把設計基礎的理論知識通過手繪視覺化。所以對于這類學生，教師在上設計課時常用的教學手法是講授設計的方法和形式等理論知識，學生根據理論，使用畫筆和顏料繪制出設計畫面。設計軟件課程一般開設在設計理論課程之后，有些本科院校甚至不開設軟件課程，全由學生自主學習。因此，藝術生的設計作業形式感較好，畫面較美觀，而且因為省略軟件課程的教學，大大增加了設計課程的教學課時，學校往往開設多門設計課程，教師有針對性地對不同的設計課程進行系統講授。而對于沒有接受過美術教育的非術科學生，這種教學方法往往行不通。非術科生沒有繪畫基礎，難以把設計的理論轉化為視覺的形式，所以，即便教師把設計課程講授得十分詳盡，也無法和學生產生共鳴，學生更無法把理論轉化為實踐。如果在入學及時學期給學生開設一門繪畫基礎課，可行性也不高。首先，美術能力不是一年半載可以提升的，至少需要三到五年的高強度訓練，對高職非藝術設計生采取這種訓練不切合實際；其次，由于學生是非藝術專業，如果把大量時間用在對美術基礎的訓練上，勢必會耽誤其他專業課程的學習。那么什么樣的教學模式合適這類學生呢？20世紀80年代，個人電腦的普及給設計帶來了無法想象的沖擊。原先用畫筆描繪或用其他特殊技法完成的效果圖，現在只需用一臺硬件配置較好的電腦和AutoCAD、Photoshop、3DStudio等制圖軟件相配合，便可使制圖所花費的時間縮短一半以上，并且圖樣美觀、。電腦使往常占用教學4/5課時的技法訓練銳減至少于1/10，讓學生有更充裕的時間考慮設計的細節問題，這對設計及其教育體系是革命性的沖擊。高職院校的辦學宗旨是快速培養學生的技術技能，而學生是難以在一兩個月的時間內熟練掌握設計軟件的操作的，所以在這種情況下，高職院校不得不放棄培養學生的美術基礎，而把主要精力放在培養學生的計算機技能上。這正好和術科生的培養方式相反。這種教學模式的弊端是，學生雖然有很強的軟件操作能力，很多學生也有很好的創意，但是設計出來的作品美觀度較差。為了解決這個問題，教師在課程設計上可以把一門軟件技術課程和一門設計課程合并教學，理論和實操相結合，符合高職的辦學宗旨。目前確實有很多教材也是這樣編輯，一些教師在教學上也是把軟件技術和實際的設計應用相結合。但是不管是教材也好，上課也好，多半以軟件技術為主、設計案例為輔。這樣就會出現一個問題：學生學會了軟件技術，也能根據教師的案例做出設計作品，但是缺乏舉一反三的能力。出現這樣的問題，是由于教材和教師都沒有設計理論知識的講授，學生缺乏設計的理論支撐，只懂得依葫蘆畫瓢，設計缺乏形式感，排版和構圖都不符合審美原則。為了解決這個問題，教師應先介紹設計的理論知識，這與美術專業學生的教學方式是一致的。然后，教師要把軟件技術和理論知識融合在一起，讓學生能夠通過軟件技術實踐本節課的設計理論。軟件技術是非美術生的手和筆，是能迅速訓練出來的“手繪技能”。這樣，設計課的教學就和美術專業教學同軌道了，能較好地保障學生設計的形式感和美觀度。這樣不僅能有效解決學生無法把設計理論視覺化的難題，也避免了同一節課設計理論知識太多，學生無法消化、應用的問題。因為設計的基礎知識看似簡單，卻需要學生通過練習才能得以消化吸收。如，在造型元素點、線、面的教學中，教師把設計中的點、線、面含義和編排形式講授給學生后，還要結合軟件知識，幫助學生學習如何通過軟件繪制各種不同造型的點、線、面，如何通過軟件進行畫面的編排。上面幾個案例都涉及Photoshop軟件中的濾鏡的應用，便于把濾鏡的知識點介紹給學生，并讓學生嘗試使用其他濾鏡或工具，設計更多樣化的點的造型。圖2、3是學生本課的作業。當然，這樣的教學方式也存在一定的缺陷。由于教學的章節安排是以設計理論為基礎的，軟件依附于設計，從軟件教學層面來講，會導致軟件技能教學比較散亂，不像單獨講授軟件課程那么有條理。教師可以安排幾個課時的時間，系統地把軟件的基本功能和主要知識模塊介紹給學生，讓學生對軟件形成整體的把握和了解。教師還可以通過鼓勵提倡學生課后自主學習軟件彌補課堂的不足。從學生的學習興趣看，學生都比較喜歡自學一些易掌握的軟件課程。這也是一些本科院校取消軟件課程教學，學生依舊可以設計出高品質的設計作品的原因。

二、多門設計課程融合成一門課程

設計理論的課程涉及內容眾多，包括版式設計、字體設計、海報設計、平面廣告設計、網頁界面設計、書籍裝幀、包裝設計、企業形象設計等，每項內容在設計專業都可以開設一門獨立的課程，藝術系的確也是如此分類教學的。但對于非藝術類學生則不可能開設那么多設計類課程，所以，學校經常統一開設一門綜合的課程，如設計基礎、平面設計等。對于本身設計基礎知識就相對薄弱的學生，在學習融合了多門課程內容的某一課程時，如果教師的教學方法不得當，其往往會產生倦怠感，教學會非常吃力。雖然理論知識是相通的，但是每種設計都有比較側重的知識點，如，書籍設計雖然也會用到造型元素，但學生更多的是要掌握排版的知識；平面廣告設計則更多地表現在創意基礎上。所以，教師可以嘗試把一種設計和一個知識要點綁定。筆者是這樣實踐的：造型要素和海報設計綁定，創意思維和廣告設計綁定，排版和書籍設計綁定，基本型設計和標示設計綁定。這樣做的優點是一門課程中所有的設計理論知識都有涉及，并且應用到各個不同的設計門類，適合非藝術生的教學。如，在教學安排上，教師先講授造型要素的應用，讓學生做一些海報作品，訓練學生通過形式美法則編排版面的能力。通過這個環節，學生可以熟練掌握造型要素的應用方法，并對構成的形式法則有充分的理解和掌握。圖4是這個環節中學生的設計作品。但是，學生在這個單元還沒有進行圖形創意訓練，所以大多數學生的設計作品雖然有很強的形式感，但是創意性或主題性不明顯，只有少數學生會把自己的理念和觀點融入設計，所以需要進行圖形創意訓練。教師可以把圖形創意訓練和廣告設計綁定，因為廣告最看重創意的表達。教師可以先從聯想和想象的思維方法入手，讓學生學會用創意的思維模式思考設計，然后訓練學生創意的表達形式，讓學生能把創意視覺化。如，構成圖形主題思想的許多概念經常是虛的、看不見的，但可以通過與之對應的、看得見的形體相關聯而構成虛實聯想。如，作品《鎖系列廣告》，要體現產品安全、堅固的性能，安全和堅固都是看不見、摸不著的，所以需要通過與之對應的事物或場景表達安全或堅固的品質；作品《耐克滑板鞋廣告》則把輕盈（虛）和氣球帶動鞋子的場景（實）對應起來；《酒后勿駕車》和《閑》都是通過對圖形進行同構得到的創意圖形。在這個環節，學生的設計作品就不僅體現在形式上（對上一個環節的繼承），還體現在設計作品的獨到創意方面，作品的實用性和完整性更強。教師還可以把版面設計和書籍設計或網頁設計綁定，因為書籍設計或網頁設計所需要的素材最多，學生需要熟練掌握編排的技巧，才能把資料有條不紊地編排在版面上。通過這種形式，教師可以輕易地把多門設計課程融合成一門課程，并且各種設計理論都有涉及。

三、結語

因為照搬藝術專業的教學模式或過度注重軟件技術等原因，如何上好非藝術設計專業的設計課程，一直是一個教學難題。為了解決這些難題，提高非設計專業學生設計課程的教學質量，筆者提煉了教學經驗，以新的視角解決設計教學中出現的各種問題，以期為各個高職院校非藝術專業的設計教學提供參考。

作者：吳海棠 單位：東莞職業技術學院

設計理論論文:建筑設計理論生態建筑論文

一、生態建筑設計理論需遵守的原則

1、遵循自然規律，追求人與自然的和諧發展

在建筑設計中，要求設計者將自然環境因素充分考慮到其中。只有人和自然能夠和諧相處，人類社會才能在和諧中發展。隨著自然環境的不斷惡化，可持續發展戰略收到了人們的普遍重視。任何一項工作都要考慮到自然環境的重要性，要尊重自然，善待自然。生態建筑設計需要遵守的基本原則就是要和自然和諧相處，作為大自然的朋友，建筑工程不能對自然產生破壞。

2、充分利用自然資源，實現自然同建筑的結合

設計師在進行建筑設計的過程中，要對有限的自然資源進行充分的利用。這種充分的利用并不是說去對自然資源進行一味的索取。指的是在具體的建筑工程的設計中，要對建筑場地內的空間資源等因素進行有效利用，可以將其作為建筑的一個部分。在建筑工程施工之前，要進行一定的規劃和設計，在此過程中就要對地上資源和地下資源都有所考慮，將自然合理地融入到建筑設計中。同時設計師要對建筑的節能減排功能做到一定的認識，以便在施工中有所注意，這樣才能有效地做到建筑和自然地結合。

3、認真考慮相應生態環境地域特點

建筑工程必將對一定的土地資源進行一定的利用，同時也要充分考慮到施工現場以及周圍的自然景觀和人為景觀。要對當地的氣候條件和資源等因素進行有效的掌握，對其能源分布和文化特點進行調查。在具體的工程施工的過程中，不能對這些因素產生破壞，才能在總體上實現建筑和環境的統一。

二、生態建筑設計理論應用于建筑設計

1、通過科技手段解決生態問題

在建筑的施工過程中要通過一定的手段，找出影響生態平衡發展的主要因素，并且采取一定的措施加以解決。在通常情況下，一些先進的技術會被廣泛的應用。一般來說，對于建筑材料技術和物理技術方面來說，可以將自然界的風能和太陽能等無污染的能源資源進行有效地轉化，成為人們常用的資源。同時還要將新能源和施工技術和施工手段等方面進行有機的結合。這樣才能有效地提高資源的利用率，達到生態建筑理論的要求目標。

2、進行因地制宜的建筑設計

上文已經介紹了建筑與自然環境的統一是生態建筑理論的要求。在傳統的建筑標準中，如果建筑作品與自然能夠融為一體，那么，這樣的設計應該是設計中的巔峰之作。的建筑在保持自己獨立的基礎上還要可以和自然協調一致。在生態建筑理念的作用下，所有的建筑設計都要與自然相融，具體說來就是建筑風格和設計都要與當地的自然環境相符合，就地取材、因地制宜。建筑的本身就可以對當地的自然環境和人文特點的體現，因地制宜的建筑設計方法可以將地方的獨特韻味展現在人們的面前。

三、總結

近年來人們對生態環境的保護意識越來越重視，要求建筑行業在不斷發展的過程中要充分認識到生態環境的因素。生態建筑理論在建筑設計中的應用程度越來越高，要求在具體的工程建筑中應該做到建筑和自然融為一體；遵循一定的設計原則和設計理念，將生態因素充分考慮到建筑工程之中。只有這樣，設計師的設計作品才能更，建筑設計才能邁入一個新的臺階。

設計理論論文:城市園林規劃設計理論論文

1宜居城市園林規劃設計的相關理論

從嚴格意義上講，宜居城市應該融合自然環境、人文環境兩種，形成一種特殊的結合體，在這樣的城市中，自然環境主要是由原始型自然與人工型自然共同組成;人文環境主要是由社會文化、政治經濟等元素組成。在建設宜居城市的過程中，對園林規劃設計進行系統的研究，相關的理論建設應該堅持“踐行規劃先行”的原則，以建設園林型城市作為城市發展與規劃的最終目標，并科學合理的布局宜居城市園林，要以美化城市生態環境，促進城市經濟水平的發展作為根本目標，從而制定出規劃藍圖。

1．1站在高起點進行規劃設計

在宜居城市進行園林規劃設計，一定要是堅持“高起點”理論，站在起點較高的位置進行來整體布局，將發展宜居城市當作一項艱巨的任務放置在全國這樣的大環境中，讓宜居城市的整體發展空間能夠更為廣闊、更具思想、更有韻味。

1．2品味極高的編制與規劃

除了上述理論之外，在宜居城市進行園林規劃與設計還需要提高自身的品味，在高品味、高水準的基礎上進行設計。如此一來，城市可以向社會廣泛征集建議，如果有更好的條件，相關的設計決策機構還可以向國家園林設計院或者是一些極富經驗的設計專家請教，提高設計水平，更新設計理念。除此之外，還可以組建一支高水平的設計團隊，為城市的園林規劃設計提供方案。

1．3高標準、嚴要求的園林規劃

在園林的規劃設計中，應當堅持“樹木為主、花草為輔、自然融合、美中取勝”的原則，將“綠色”與“美麗”貫穿到園林設計當中。同時，園林規劃設計必須要因地制宜，保障整體的規劃具有實踐性以及可操作性。另外，在層次規劃上，應當保障錯落有致，提倡敞開化、景觀化、藝術化的園林設計理念。如果是選擇樹種，一般可以考慮采用速生樹種配合長壽樹種、常綠樹種配合落葉樹種等方式，要堅持本地樹種為主，外來引進的樹種為輔，進行樹木種植。在布局與搭配方面，必須要保障喬、灌、花、草之間的科學性與合理性，重點突出自然景色，彰顯出宜居城市中的獨特韻味與特殊風格。

1．4復合型規劃，堅持宏微觀結合

宜居城市在建設中的重點應當是為普通居民提供生活、休息、工作的品質空間，這就需要從宏觀、中觀以及微觀，三個層面進行研究與設計。宏觀的規劃設計主要表現出區域演變的真實規律，以及人類、城市、園林本身、自然環境之間的影響方式，宏觀的設計應是對宜居城市建設的整體認知;中觀的規劃設計重點表現出的應該是依照系統逐漸演變，呈現出來的規律性，以及不同結構、不同層次、不同布局的特殊的規劃方式，中觀設計應是園林規劃設計的指導所在;微觀的規劃設計重點表現出來的是園林設計的主要方式，微觀設計就是建設宜居城市的基礎所在。

2在宜居城市中進行園林規劃的具體方法

2．1依靠城市自身的條件，架構綠色體系

建設宜居城市最重要的一點就是要堅持因地制宜的方式，充分地依靠城市本身的自然條件，通過科學的整合與規劃，架構綠地的實際分布。主要的自然要素應該是河流、湖泊、丘陵等，這些都要同城市的生態景觀相連，如公園、林蔭道等，從而形成一個布局合理且層次分明的綠色框架。例如:早期的巴黎城市，以羅馬古道穿過塞納河的位置最為中心，以羅馬古道、塞納河作為兩條主線，逐漸發展，形成巴黎城的主要框架。

2．2加強城郊建設，提高城市內部綠地規劃水平

宜居城市的建設不能夠僅僅圍繞某一單一領域，要依靠城市所有的綠地，無論是市內還是郊區，都要容納進來。在城市內部的綠地應當作為整體進行統一規劃，決不能單獨進行設計，而割裂了整體的環境建設。除此之外，在規劃的過程中，應當整合相應的管理職能，形成一個統籌全局的管理體制，讓城郊建設以市內建設能夠真正的融為一體，保障園林規劃設計能夠在統一的環境下完成。

2．3保障區域聯系，建設綠色系統

在城市的發展過程中，面積會不斷增加，從生態環境保護的角度出發，我國絕大部分的城市都要依賴與城市周圍的大面積自然區域，只有這樣才能夠從根本上提高城市生活的質量，保障城市環境的良好。但是，值得注意的是，城市擴張已經破壞了周圍的生態環境，這一定會給宜居城市建設帶來負面影響。因此，在進行園林規劃設計時，要保護城郊區域的自然景觀，盡可能的保障景觀的原始結構，在此基礎上將城郊景觀同城市內部景觀相融合相連接。同時，城郊區域被譽為是城市周邊的原始型綠色空間，將其當作是城市綠地發展的延伸區域，這樣可以較大限度的將其引入到城市內部，從而真正實現城市綠地與城市周圍環境的高度統一。

3結束語

園林是城市與自然之間的和諧所在，更是重要紐帶，要想打造宜居型城市，必須要加強園林的規劃與設計，保障園林與城市的相互依存性，只有這樣才可以從根本上提高城市的環境質量，為我國、為人們打造出更多更好的宜居型城市。

作者：張凌 劉志軍 孟南 單位：河南農業大學林學院園林系

設計理論論文:環保購物袋設計理論論文

一、不同消費群體對環保購物袋的定位

（一）青年消費群體對環保購物袋的定位

青年消費群體可以分為以下兩類：一類為年齡在18至25歲之間的大學生群體，他們具有青年人的特點，熱情奔放、思想活躍等。但是由于正處于學習期，經濟條件存在一定的限制性，物美價廉的商品是他們的；另一類為年齡在25至35歲之間的上班族，是小資消費群體的代名詞，他們除具有大學生消費群體善于接受新鮮事物的特點之外，有固定的收入，存在著一定的購買潛力。基于上述消費群體的特點，新鮮、奇特、時尚、美觀、大方、個性、前衛的低碳環保購物袋設計原則可以滿足此群體的需求。

（二）中年消費群體對環保購物袋的定位

中年消費群體的年齡為35至55歲之間，多為家庭的主要負擔者，屬于理智消費勝于感情消費的群體。這類群體心理發展已經成熟，他們也具有購買欲望，但是強烈的自我意識和自我控制能力會使他們對商品進行分析、比較、判定，沖動購買發生率低。此外，由于強烈的家庭觀念，消費原則明顯，盲目購買發生率低，具有較強的計劃性，注重商品的實用性與耐用性，不易受外界因素刺激，被稱為不盲目追求時尚的消費群體。基于中年消費群體的特點，低碳環保購物袋的設計主流應為簡潔、舒適、大方、成熟、穩重，也可以將低碳環保購物袋的容量加大些。

（三）老年消費群體對環保購物袋的定位

老年消費群體的年齡為55歲以上，生活習慣穩點，消費觀念保守，不易受外界干擾，追求經濟健康、物美價廉的商品，購買欲不強烈，較為注重商品的實用性、經濟性、安全性。他們缺乏年輕人的沖動，時尚、美觀、大方的商品不是他們追求的主體；成熟、雅致、舒適的商品也激不起他們的購買欲望。多數老年群體家庭負擔輕、為雙收入群體，基于中年消費群體的特點，低碳環保購物袋的設計理念應從老年群體的審美觀點出發，實用性與物美價廉并存，顏色應以穩重的色調為主，圖案簡單但不失去舒雅，大小以適中為主。

二、不同性別的消費群體對環保購物袋的定位

每個消費群體都有男性與女性之分，導致審美觀點不一致，因此，在設計上還要從消費者的性別出發。男性消費群體的審美原則具有直線型，消費過程單一，不比較，因此，在環保購物袋的設計上注重環保購物袋的基本功能與實用性；而女消費群體的審美原則為曲線型，消費過程復雜，善于比較、思索，注重細節性，情感因素多為主要的決策因素。因此，在環保購物袋的設計上應注重款式與色彩的搭配、實用與美觀的并存、大小與商品的材質與商品的吻合。

三、環保購物袋的再設計

（一）產品結構上的改進

如今的低碳環保購物袋在結構上較為單一，循規蹈矩，不易攜帶，因此對低碳環保購物袋在產品結構上進行改進成為設計者的當務之急。設計者可以從折疊傘的設計和日本草莓購物袋的設計中獲取靈感，這兩種設計的較大優勢為提升了產品的攜帶性，以體積小取勝。如針對中年人這一購買群體，將低碳環保購物袋的結構設計成長方形，高端、大氣、有檔次，實用性強、造型美觀、獨特，則會吸引無數中年人的眼球。

（二）產品外觀設計上的改進

目前市場上的低碳環保購物袋的設計較為單一，缺乏創新性、創造性。特別是在經濟飛速發展的今天，此種商品勢必被人們日益增長的審美需求所取代。這就要求我們的設計者在進行低碳環保購物袋的設計時，在結合低碳環保設計理念的同時，將精致的設計與的外觀融合，將活潑的風格與實用性結合，將形式的多樣性與不同消費群體相結合。如對于青年人群體，在圖案的設計上應加入和諧幽默的元素，富有青年人的創造性與朝氣等；如對于中年人群體，在圖案的設計上應加入奢侈的設計元素，也可以加入一些植物為題材的裝飾風格，符合中年人成熟、不失時尚的特點；如針對老年人群體，在圖案的設計上應以健康、實用性、經濟性為主流方向，符合老年人購買群體注重實用與物美價廉的特點。

三、結語

地球是我們人類共有的家園，減少“白色污染”是我們每一位公民義不容辭的責任。21世紀，低碳環保的設計理念不僅局限在工業、農業生產的設計領域，其已經如雨后春筍般滋生于每一個社會的發展領域。環保購物袋的使用標志著人們對低碳環保意識的提高，符合現代人的生活理念、生活節奏和價值觀，因此，根據不同消費人群設計出多種風格的環保購物袋是時代賦予設計師的使命，而使用低碳環保購物袋更是我們為低碳環保的生活理念所貢獻的一分力量。

作者：劉陽 單位：黑龍江財經學院

設計理論論文:自潤滑關節軸承設計理論論文

本新型結構關節軸承的技術解決方案是：一種雙半外圈整體結構自潤滑關節軸承，有可軸向分離的兩個半外圈、內圈，兩個半外圈內表面與內圈外表面球面配合，其特征在于：在所述兩個半外圈軸向對接處設有沿圓周方向均布的3~4個環形槽，環形槽內匹配安裝有鎖環。在所述兩個半外圈內表面均粘結有與半外圈內表面吻合的復合材料球碗。這種關節軸承結構簡單、加工容易、安裝方便、結合牢固，可有效避免因軸承壓蓋沒有壓緊而出現軸承偏載或卡死的現象，延長了軸承的使用壽命；外圈內表面粘接復合材料球碗，其粘接工藝簡單、牢固，承載能力強，滑動表面為復合材料，摩擦系數低、自潤滑效果顯著。

一、軸承設計

（一）軸承種類的選擇

新型結構自潤滑關節軸承性能優異，具有廣泛的適應性，可滿足水利工程各種工況條件的使用要求，并且具有很高的性。1、弧形閘門支鉸具有很高的承載能力，很好的減摩性、耐磨性（在有泥沙的工況條件下使用，應能保持較好減摩性和耐磨性）以及很高的性；新型結構自潤滑關節軸承具有很好的減摩性，脂潤滑摩擦系數為0.03-0.04，可降低啟閉力，同時，由于該軸承動靜摩擦系數極為接近，可使閘門運行平穩。對于希望價格較低的需求者，是一種理想的選擇。2、平面閘門定輪由于平面閘門定輪軸承大多要求較低的摩擦系數，因此，新型結構自潤滑關節軸承應為。3、液壓啟閉機液壓啟閉機支座軸承應選用具有較低的摩擦系數，很高的承載能力和很好的耐磨性能，因此，新型結構自潤滑關節軸承應為。

（二）軸承的規格的選擇

1、當量載荷的確定弧形閘門支鉸軸承、平面閘門滾輪軸承在承受徑向載荷的同時，還承受軸向載荷。弧形閘門支鉸軸承的軸向載荷主要是由于支臂的斜角布置及變形引起的，平面閘門滾輪軸承的軸向載荷主要是由于門的變形引起的。在有軸向載荷時，我們應先求出當量載荷，然后再進行選擇計算。在其中，我們也需要明確一個問題，對于平面閘門滾輪軸承、弧形閘門支鉸軸承、液壓起閉機支座軸承來說，它們都屬于低速重載。并且由于滑動累計過于較短。例如：對于弧形閘門支鉸軸承來說，在五十年當中所累計滑動的距離也達不到1000m。所以，我們就需要從靜載考慮軸承的計算，而在上述的（4）、（5）式當中，軸承的許用靜載就可以選用P0。另外，在計算的基礎是正常的荷載。

二、潤滑

自潤滑關節軸承自身的自潤滑性能良好，當存在潤滑條件的時候，其自身的性能也能夠得到一定程度的提高。所以，將潤滑條件加以改善，就能夠延長其使用壽命。另外，潤滑脂也具備一定的防腐性能，也能夠提高密封性。對于軸承來說，具備理想的便捷潤滑的特性，而潤滑的有效是非常必要的。而本文設計的軸承所帶的潤滑脂有10年到12年的使用周期。

三、密封

做好密封工作能夠防止泥沙與水的深入，避免了潤滑介質的流失。其中，尤其需要注意在從事水下工作的時候，軸承的正常工作是非常關鍵的。而自潤滑關節軸承的本身就帶有較好的密封性，并且、簡單，但是承載面積會一定程度的減少。

設計理論論文:噪音控制設計理論論文

1齒形誤差產生的原因和控制改善方法：

如果齒形誤差大，漸開線齒面就會不平滑，就會有波谷與峰谷的產生，這樣在嚙合線就會不連續的產生沖擊。可見，由于齒形誤差而產生的噪聲音調比較尖，頻率也比較高。齒圈徑向跳動和齒形誤差在輪齒每次嚙合中通常能引起多次沖擊振動,特別是在直齒嚙合時噪聲會更大。磨齒，剃齒和滾齒的正常加工得到的齒形形狀不同，它們產生的噪音也不同。剃齒是現在比較常見的齒輪加工方法。剃齒容易產生中凹齒形的危害，嚙齒過程中的嚙合系數在1到2之間變化，齒形中凹造成的沖擊和噪音是很明顯的，而想要解決中凹齒形需要對剃齒刀進行修形。由于齒輪中部被過切的中凹現象是由各接觸點分壓力的變化產生的，所以需要將刀具齒形進行修型成中凹，從而得到齒輪的中凸齒形。一般情況下，齒形中凸量在0.002到0.005mm之間。此外，當剃齒刀齒數和被加工齒輪齒數得比為奇數時，可以有效避免累計的誤差。

2接觸精度和運動精度對噪音的影響：

齒向誤差影響齒長方向的接觸，基節和齒形影響齒高方向的接觸，它們都會產生高頻噪音，而齒圈徑向跳動和周節累計誤差會產生低頻噪音。齒輪傳動受安裝與制造的誤差,齒輪在傳遞功率時有變形的發生,造成載荷沿齒寬方向的分布不均勻,使偏載的現象出現。想要使齒輪的接觸精度提高，使輪齒的承載能力增加，使齒面負荷均勻,可以使用齒向修形的辦法。一般情況下，為了方便加工，提高接觸精度，減少噪音，通常使用齒端修薄的方法,做成鼓形的齒向,使輪齒在嚙合的時侯在中部接觸漸進向兩邊延展。齒向修形就是為了使齒面形狀理論上的齒形有差距，而有意識地沿著齒線的方向對齒面做小量的修削,齒向修型分為鼓形修整與齒端修薄。齒端修薄就是在一小段齒寬范圍內，對輪齒的一端或者是兩端,根據越接近齒端削薄量要越大的規定,削薄齒厚。鼓形修整就是為了使輪齒和相嚙合齒面在齒面中部區域接觸，將齒廓修形和齒向修形并用。此外，需要注意的是在剃齒加工的過程中，可以通過利用工作臺搖擺機構或利用成形剃齒刀實現。鼓形量根據齒寬來確定，一般情況下控制在0.01到0.025之間。齒向修形圖如下所示：（其中標明了設計齒向，設計齒形，理論齒向和理論齒形）

3減速箱體孔精度對噪音的影響：

孔的尺寸精度、中心距誤差和同軸度誤差都會對噪聲產生影響。孔與軸承的配合公差的選擇對整機噪音的影響也是非常大的，一般情況下孔與軸承外圈的間隙在0.01mm左右時，可以有效地降低軸承對整機的噪音影響，此外選擇適當的潤滑油品對降低噪音也有好處。齒輪箱體是一個典型的彈性結構系統，它會在軸承動載荷作用下產生振動，輻射噪聲，可見，想要降低噪音，需要合理的設計箱體的振動特性與結構。為了減少噪音，使在動態激勵作用下的箱壁振動達到最小，應當做好幾何約束，應力約束和頻率約束等相關的約束條件。此外，為了減少系統的振動，需要注意在箱體結構設計中讓箱體支點和軸承支承座之間的結構聯系保持足夠的剛度。為了減少振動噪聲的幅度，對于較大面積的薄壁，需要設置加強筋。

4裝配精度對噪音的影響：

裝配精度同樣會對噪聲產生影響，比如一些意外的齒輪端面的振擺，敲擊不當還有傳動部件的磕碰等。所以，在整機裝配中需要注意，保持各級齒輪傳動正常，保障嚙合側隙，齒面嚙合良好，以較大限度的減少噪音。為了避免齒輪端面的振擺等情況的發生，注意固定好軸套等零件。在安裝軸承時要避免控制不當的敲擊，在軸承運輸以及裝配的過程中避免碰撞等情況的發生。此外，按要求對減速器傳動部件進行清洗，保持傳動部件的干凈，還要避免在裝配的過程中磕碰傳動部件。

設計理論論文:局域網建設設計理論論文

內設辦公室、技術地測部、生產建設部、人力資源部、經營管理部、財務審計部、監察部、機電部、通防部、環保部、法律事務部、調度指揮中心、安全監察局等職能部門及黨委工作部等組織機構。公司下設煤炭運銷公司；寧武、原平、河曲、保德四個直屬安監分局及原平工業園區。并與忻州市煤炭設計研究院、地質隊、救護隊進行了緊密型整合。2011年成為中國礦大校企聯合董事會成員單位，與“三一重工”形成資金、管理、技術戰略合作伙伴關系。下屬河曲高石崖煤炭發運站、寧武華茂煤炭發運站，已于2011年投入運營；原平工業園區500萬噸選煤化工廠將于2012年建成投產；河曲梁家磧500萬噸選煤廠也開始籌備建設。中長期目標：向下拉長產業鏈條，建設112244工程（即建設一個煤化工工業園區；一個120萬噸焦化廠；兩個電廠；兩條鐵路專用線；四個配套洗煤廠，四個煤炭發運站），形成煤焦、煤電、煤化、運銷的產業布局，實現經濟循環發展，最終實施“煤—電、煤—焦—化、煤—運—銷一體化”戰略。

1網絡解決方案

經過深入分析該企業網需求，在設計過程中應充分考慮以下因素：企業網的層次結構問題。核心和匯聚交換機為多層交換機，有足夠的、豐富的端口可以進行網絡互連。背板帶寬、多層交換性能、VLAN支持數要滿足企業所有人員對網絡系統的訪問需要，并保持在相當時期內的先進性。其它各交換機也需要根據不同情況進行設計與選型，保障整個企業網絡系統的先進性。服務器及網絡服務系統。要求能夠實現現有網站,所屬15個煤業公司和6個其它子公司、一個環境監測站、四個安全監察分局沒有網站，15個煤業公司有內部安全監測監控系統、產量監測系統、人員定位系統聯網專線。同時考慮視頻會議系統、安全監測監控系統、產量監測系統、人員定位系統、調度系統、網上辦公及審批系統等，考慮信息安全。綜合網絡管理。要求能夠實現對網絡設備、服務器、部分工作站以及應用系統的網絡與系統管理。的系統安全應對企業網進行的系統安全設計，包括防火墻等[4]。

2企業網結構

企業網網絡系統從結構上分為接入層、匯聚層和核心層；從功能上分為企業網絡中心、分公司子網絡等。分層思想使網絡是網絡結構有一個結構化的設計，從而針對每個層次進行模塊化的分析，這對管理和維護網絡非常有幫助。現在，分層式的設計已經成為一個潮流。如圖2所示為分層網絡結構示意圖。在該企業網網建設中，核心設備放置在網絡中心，在其他各個匯聚節點放置三層交換機。接入層節點放置二層交換機。第三層交換主干網具有這些優點：1、需要的路由器數量較少；2.、可以進行Vlan之間的通信；3、可以有效控制廣播信息；4、具有良好的擴展性[5]。結合該企業特點，設計出下面方案[5]。

3企業網設備選型

在確定網絡拓撲結構和了解各個企業網設備的功能、原理、作用之后，根據局域網的需求，確定設備具體的型號。

3.1確定交換機的型號和數量

3.1.1接入層交換機-Cisco1948、Cisco2948交換機

C1948交換機可以提供48個100M端口，其中100M端口支持全雙工，可以提供高達200Mbps的端口帶寬。機器的背板帶寬是320Mbps。還支持ISLTrunking和VLAN,最多支持四個VLAN。C2948較大的特點是速度增加，它的背板速度較高達3.2G，最多48個10/100M自適應端口，所有端口均支持全雙工，使桌面接入的速度有保障。除了端口的速率之外，2900系列的性能也比1900系列有了顯著的提高。比如，C2900的MAC地址表容量達到16K，可以劃分1024個VLAN，支持ISLTrunking協議等。

3.1.2匯聚層交換機Cisco3500交換機

Cisco3500交換機的基本特性達到下列標準：背板帶寬高達10Gbps，轉發速率7.5Mpps，250個VLAN，支持ISLTrunking，支持IEEE802.1Q支持CGMP網/千兆以太網交換機等。然而Cisco3500的較大特性在于方便管理和支持千兆。Cisco3500系列實現了集群交換技術，可以將多個Cisco1900，Cisco3500系列的交換機進行互聯，并通過一個IP地址進行管理。利用Cisco3500內的CiscoVisualSwitchManager(CVSM)軟件可以方便地通過www對交換機進行配置管理。Cisco3500系列支持千兆接口卡(GBIC)[6]。

3.1.3核心層交換機Cisco6000交換機

Catalyst6000支持超級引擎、接口模塊。支持多達400個100/1000BaseTx自適應以太網口，200個千兆以太網端口(GBIC插槽)，300個100BaseFX光纖快速以太網口。C6500的交換背板可擴展到400Gbps，多層交換速度可擴展到400Mpps。C6000的交換背板帶寬320Gbps，多層交換速率300Mpps。支持多達18個快速/千兆以太網口利用以太網通道技術(FastEtherChannel，FEC或GigabitEtherChannel，GEC)連接,從而在邏輯上實現了30Gbps的高速端口速率，還支持跨模塊進行端口聚合技術。C6000系列的多層交換模塊可以進行線速的IP，IPX和andIP-multicast路由。C6000系列帶有冗余負載均衡電源、冗余超級引擎、冗余風扇、冗余上連，冗余的交換背板(僅對C6500系列)，實現了系統的高可用性。C6000軟件支持豐富的協議，包括NetFlow、HSRP(HotStandbyRouterProtocol)、VTP(VLANTrunkingProtocol)、VQP(VLANQueryProtocol)、ISLTrunking、PortSecurity、TACACS、CGMP(CiscoGroupManagementProtocol)、IGMP等[7]。

3.2路由器選型

Cisco4500系列是模塊化路由器，可提供各種密度的廣域網連接及LAN連接。很多可供選擇的LAN/WAN連接模塊，使4700/4500系列路由器可以滿足復雜網絡環境接入的需求，靈活的模塊化設計從而可以適應網絡環境的不斷增長，有效利用客戶投資。高性能的CPU可為客戶提供高效、高速的連接，因此廣泛應用于大中企業分支機構的骨干接入。產品特性IDT100MHz/133MHz（CISCO4500-M/CISCO4700-M）RISCCPU。3個模塊插槽。局域網支持快速以太網、以局域太網、令牌環、FDDI等。廣域網提供同步串口、HSSI高速串口、ISDNBRI、ISDNPRI及ATM，支持ChannelizedE1、G.703等。支持多種網絡協議，包括AppleTalk、DECnet、IP、NovellIPX和一系列的路由協議。多重交通優先技術和數據壓縮確保重要數據的整體性。而按需撥叫（DDR）和按需帶寬（BOD）等技術也確保服務耗費低。GMP、RSVP、PIM、WFQ、SMRP和VLAN，使Cisco4000系列（Cisco4500-M/4700-M）能夠支持音頻和視頻服務應用[8]。

3.3防火墻選型

CiscoSecurePIX525防火墻是世界經驗豐富的CiscoSecurePIX防火墻系列中的可以為當今的網絡客戶提供無與倫比的安全性、性和性能一款的防火墻。它可以所提供的防火墻保護以及虛擬專網（VPN）能力IP安全（IPsec）使其特別適合于保護企業總部的邊界。PIX525實現了在所有IP網絡上的安全保密通信。主要是因為它集成了VPN的主要功能-隧道、數據加密、防火墻、安全性，能夠提供一種可擴展的平臺來更好、安全、更經濟高效地使用公共數據服務來實現遠程辦公、遠程訪問和外部網連接[9]。

4局域（企業）網規劃總體描述

4.1網絡綜合布線

所謂綜合布線系統，就是按照統一的標準技術規范。運用結構化方法系統和科學原理，共同考慮、布置、設計和鋪設建筑物內之間各種系統的通信線路。它包括數據網絡系統、電話網系統以及其他弱電系統線路等，從而形成一種標準的通用的信息傳輸系統。綜合布線系統是建筑工程與通信技術密切結合的產物。所謂智能建筑、智能大廈和智能小區等概念，是指在建筑小區的新建或改造中，加入綜合布線系統，以便于在將來的應用中不至于因鋪設通信線路而反復對建筑物和建筑群“動手術”。自從上個世紀90年代以來，綜合布線系統世已經相當長時間了。隨著計算機網絡技術的發展，開發出來很多新的方案和布線系統。垂直子系統是建筑物內綜合布線系統的主干部分，是指從主配線架到樓層配線架之間的線纜及配套設施組成的系統。水平子系統局限于同一樓層的布線系統，指每個樓層配線架至工作區信息插座之間的線纜、信息插座、轉接點及配套設施組成的系統[3]。

4.2IP地址分配

4.2.1地址表示形式

Ip地址有兩中表示形式：點分十進制表示和二進制表示。現在所使用的IPv4地址長度均為32位，由4個8位域組成，稱為八位體。八位體由句號分開，表示位一個0～255之間的四進制數據。IP地址的32個“位”分別分配給了網絡號和主機號。

4.2.2合法IP地址分類

所謂合法IP地址，是指由IP管理部門統一分配的、管理的、能夠訪問Internet、并且在Internet中是確定的，可以被網絡中其它主機訪問到的IP的地址。

4.3光纖

4.3.1光纖簡介

由于光線在傳輸信息時不是電信號，而是使用光信號。從而，光纖傳輸的信息不會受到電磁干擾的影響。此外，傳輸衰減小、保密性強、光纖功率損失少，并有極大的傳輸帶寬，廣泛的應用在綜合布線的建筑群主管布線子系統和建筑物主干布線子系統。與雙絞線相比，光纖通信具有其無法比擬的優點。頻帶寬、通信容量大；損耗低、中繼距離長；適應惡劣環境、抗電磁干擾能力強、。

4.3.2光纖的分類

根據不同的標準，光纖可分為單模光纖和多模光纖。其中單模光纖應用于樓宇之間的連接，多模光纖用于交換機之間以及交換機與服務器之間的連接[7]。

作者：劉浩

設計理論論文:機械產品快速設計理論論文

隨著經濟的全球化發展，市場競爭格局更加激烈，用戶的產品個性化和多樣性需求日益增加，產品的規模化、大型化和集聚化等向極端方向延伸，從而造成產品的創新空間越來越寬、復雜程度越來越高，涉及的技術和學科領域越來越多，整體設計的困難度增加;而產品更新頻率卻越來越快，開發周期越來越短。這些都使得傳統設計方法在理論和實踐上面臨著巨大的挑戰，需要有更先進的現代設計理論與方法體系來支撐產品的整個設計，在全局上指導設計過程高質、高效地進行。現代設計理論與方法在其漫長的發展過程中形成了多種理論學說，按其思想內涵可概括為以Pahl和Beitz理論為代表的系統化設計學派、以公理化設計為代表的公理化設計學派、以TRIZ理論為代表的創新性設計學派、以通用設計理論為代表的通用性設計學派和以泛設計理論為代表的全局性設計學派［1］。無論什么學派，在快速創新設計方面，具典型的設計理論與方法有:模塊化設計、參數化設計、產品族設計，以及可重構設計;在快速設計方法使能技術方面，具代表性的技術有:并行工程和虛擬樣機技術。

1快速創新設計理論與方法

1．1模塊化設計理論與方法

模塊化是指采用具有相對固定結構和功能作用的模塊對產品或系統進行組織和規劃;通過對產品在某種范圍內按照不同功能、相同功能的不同性能或者不同規格進行分析，規劃出不同的功能模塊，通過不同模塊的選擇和組合，配置出系列產品，以滿足用戶的不同需求的設計方法［2］。模塊化設計是適應性設計、快速配置設計和可重構設計等現代設計的重要設計方法和核心技術，通過功能模塊的配置組合能夠實現產品的標準化和個性化設計。模塊化設計已在現代產品設計中廣泛應用，其理論基礎是Suh［3］提出的獨立公理理論，即“一個設計必須保持功能需求的獨立性”。20世紀50年代，歐美一些發達國家提出了模塊化設計［4］的概念，隨著計算機技術的發展，這一概念越來越得到設計界的廣泛關注和深入研究。人們在模塊化設計概念的定義、模塊的劃分與組合、實現過程，以及基于模塊化設計的產品平臺規劃與設計等方面都有相當多的研究。Suh［3］從“功能-設計參數”映射的角度給出了模塊化設計的定義:模塊化設計是將產品、過程和系統以一定的形式表現，滿足預定的客戶需求，采用的方法是選擇恰當的設計參數，完成從功能需求域到設計參數域的映射。Ulrich等人［4］從設計學角度指出了影響模塊化設計程度的兩個基本因素:1)產品功能域與物理結構域之間的對應程度。2)產品物理結構間相互關聯程度的最小化。PAHL等人［5］仍然認為模塊化設計是完成從功能需求域到模塊功能域的映射，再考慮模塊特性參數(如尺寸、重量等)，完成從模塊的功能域到模塊的結構域映射，并按照不同的模塊功能，在設計域內(功能域和結構域)進行模塊分類與定義。在模塊化設計的方法研究中，模塊劃分技術是關鍵技術之一。ERIXON等人［6］提出了產品某項功能成為獨立模塊需要滿足的11個條件，并將其作為模塊劃分的普遍原則，根據子功能結構建立模塊識別矩陣，然后對模塊識別矩陣進行聚類分析。STONE等人［7］考慮產品的各個子功能與能量流、物流和信號流的關聯性，將一種功能模型定量化建模方法用于產品架構開發，并以客戶需求重要度為度量標準，建立需求與功能數據庫，將功能與需求的關系定量化作為模塊劃分與模塊發展的主要依據。GU等人［8］提出了一種基于產品全生命周期技術的多目標(可回收設計、可升級設計、可重用設計和重構設計)模塊劃分方法，并將模糊數學中權重的概念應用于功能結構分析，為定量化模塊劃分提供了依據。模塊組合技術是模塊化設計的另一關鍵技術。O’GRADY等人［9］針對網絡設計環境下分布協同設計，研究了其模塊組合方法，即建立一個基于面向對象的模塊化產品設計環境，根據用戶的需要，將不在一個地區的各個模塊制造商生產的模塊快速組合成模塊化產品。TSAI等人［10］考慮產品設計、加工和裝配等復雜性，基于并行工程思想，按產品功能在設計過程中的不同類型接口關系進行模塊的不同類型劃分，并從中選擇模塊，根據模塊包含的相關信息，對模塊中的各個功能進行優先權排序，以此作為產品規劃設計的原則。另外，在模塊化設計中，模塊接口的匹配是模塊組合的重要條件，即一個零/部件結構能夠成為模塊的條件是零/部件的功能、結構以及其接口特征不能超出模塊化產品給定的標準接口所允許的范圍［11］。HILLSTROM［12］基于公理化設計原理，并結合面向裝配和制造的設計方法，對模塊化設計的接口進行了系統分析。

1．2參數化設計理論與方法

參數化設計是產品設計規格化、系列化的一種簡單、高效和快速的方法，通過改變結構特征某一部分或某幾部分的尺寸，基于參數化驅動技術，實現對特征中相關部分的自動改動。參數化設計是CAD的一個重要理論和方法，它包括兩個基本要素:參數化圖元和參數化修改引擎。CAD中的圖元都是以對象特征的形式表現，并通過參數的調整變化驅動圖元的變化，參數包含作為數字化對象圖元的所有信息。參數化修改引擎所使用的參數驅動技術，使設計者對設計對象所做的全部改動都可以在其他相關聯的部分自動反映出來，并采用智能結構單元、視圖和注釋符號，通過一個變更和約束驅動引擎使每一個圖元都可互相關聯。對象特征尺寸的改動、移動或者刪除所引起的參數變化，會引起相關對象特征參數產生相應的變化，不同視圖下所發生的改變都能以參數化的、雙向的方式擴散到所有其他視圖，以保障所有設計對象的一致性，不必對所有視圖逐一進行修改，從而顯著提高設計效率和設計質量。1963年由Sutherland［13］在SketchPad系統中提出參數化設計方法，Light等人［14］在1982年提出變量幾何和幾何約束思想。為提高零件生成的智能化，在20世紀80年代將人工智能技術(AI)應用到參數化設計中，如神經網絡和幾何推理等技術，更重要的是將參數化技術應用到實體造型并形成了特征造型技術。產品開發之初，零件形狀和尺寸都具有一定的不確定性，因此希望零件模型具有柔性修改的能力。參數化設計可將零件模型中固定的參數變量化，使之成為可以在一定范圍內修改的參數，根據不同設計要求，對變量化參數賦予不同數值，就可獲得不同形狀和規格的零件模型。約束是CAD中參數化模型的重要內容，包括零件圖形的幾何約束和工程約束。幾何約束分為尺寸約束和結構約束。尺寸約束是指通過指定特征尺寸參數描述的約束，如長度尺寸、角度尺寸以及直徑尺寸等;結構約束是指幾何元素間的拓撲約束關系，如垂直、平行、相等、同心和相切等。工程約束是指尺寸之間的函數約束關系，即根據工程設計知識，通過定義尺寸各變量之間在參數值或者邏輯上的關聯關系來表示。

1．3產品族設計理論與方法

產品族設計是通過基本特征、組件或子系統的共享，以滿足不同市場需求的多產品設計方法，是實現規模化產品制造的有效手段。對于產品族的定義，許多學者給出了不同的描述。Ulrich［4］將產品族定義為由某種參數化數據結構確定的一組產品，當所有參數賦予某一具體數值時，就表現為一個具體產品。Erens等人［15］認為產品族是具有相同內部接口的一組產品，并且在設計的各個領域(功能域、技術域和物理域)中產品族接口為標準化接口，能夠實現產品部件的互換。McAdams等人［16］將產品族定義為具有相同功能流的一組產品。Simpson等人［17］定義的產品族是建立在通用產品平臺之上的一組相關產品，并共享平臺通用特征、部件和子系統，以此滿足市場的多樣化需求。其中，參數化產品族(scale-basedproductfamily)在平臺公共變量不變的基礎上，通過可調節變量的值來滿足不同性能要求的系列化產品，是產品族設計的一個具體方法，平臺通用性的考慮和實例產品性能選擇是參數化產品族設計的關鍵問題［18］。產品族結構體系(ProductFamilyArchitecture，PFA)是現代大規模定制設計方法(DesignforMassCustomization，DFMC)的核心部分，它為制造企業內的不同部門協同工作提供一個公共平臺，同時作為一個類產品以實現產品變型設計來滿足客戶多樣化需求。目前研究的產品族模型主要有通用物料清單(GenericBill-of-Material，GBOM)模型、三視圖模型和產品族主結構模型等。Tseng等人［19］給出的產品族三視圖體系結構模型，包括功能視圖、行為視圖和結構視圖及其相互之間的映射關系。其中，功能視圖表達產品的總體功能及其子功能結構圖;行為視圖從技術角度描述產品功能的技術原理;結構視圖則描述產品的零/部件組成與裝配模型。Hegge等人［20］提出GBOM定義，以產品族將GBOM定義為一組變量，并通過一組參數指定具體值來確定這些變量，現在GBOM已成為表達產品族結構及其構型的基本模型。在國內也開展了產品族的大量研究。祁國寧等人［21］提出了面向大批量定制(MassCustomization，MC)的產品事物特性表建模技術。由描述產品構成的產品族主結構以及描述零/部件的主模型和主文檔組成模塊化產品族。其中，產品族主結構描述了一個可配置的模塊化產品系統的組成情況，并包括所有標準零/部件。基于產品族的主結構、構件主模型和主文檔，結合客戶的個性化需求，采用配置設計或變型設計方法，可以進行產品的快速定制設計。此外，Jiao等人［22］在面向對象方法和語義網絡的基礎上，建立了通用產品族信息模型，其多視圖產品族結構采用樹形結構、多樣化變量值和配置規則進行表達，以此生成不同特殊需求的產品變型，同時減少各視圖間的數據冗余。Nomaguchi等人［23］根據標準建模語言(UnifiedModelingLanguage，UML)，提出了關于產品族體系結構的知識表達模型，該模型記錄了設計的整個過程的詳細步驟和設計結果，方便設計過程的跟蹤查看;為便于設計者進行、無冗余的知識獲取，模型還將用戶需求、產品功能、結構和成本等不同層面的產品信息進行了集成。目前，本體技術開始應用于產品族模型的建立，Nanda等人［24］構建了基于本體的產品族設計方法，在表達產品族結構時使用網絡本體語言，應用規范化的概念分析(FormalCon-ceptAnalysis，FCA)方法尋找設計特征間的共性元素，在此基礎上，建立了產品族多視圖模型的一般表達方式;高鵬等人［25］也基于本體的方法提出了本體之間的映射法則，構建了本體映射、知識映射和模型映射三層映射模式，并以此為核心搭建了產品配置模型的建模框架。Siddique等人［26］研究了產品族設計體系結構的開發過程，給出了產品族體系結構的數學模型、評價指標和有效性推理規則，并對產品組件、模塊和體系結構進行了構建，給出了裝配過程的描述方案。朱斌等人［27］則對傳統設計方法學和面向產品族設計的差異進行了研究，從產品設計的需求模型、功能原理模型和結構設計模型等三個方面，論述了關于產品族設計模型的構建方法。

1．4可重構設計理論與方法

來源于可重構制造系統的可重構性的概念出現于20世紀90年代。1997年美國Michigan大學的Ko-ren等人［28］首次提出可重構制造系統的概念。可重構制造系統(ReconfigurableManufacturingSystem，RMS)指系統能根據生產的需要，地構建出需要的生產功能和生產能力。在1999年國際生產工程研究學會(CIRP)上，Koren等人［29］又對可重構制造系統進行了重新定義，即可重構制造系統是一種預先設計為可快速改變結構、硬件與相應軟件的制造系統，并能實現在一個零件族內快速調整生產能力和生產功能，以滿足市場或客戶需求的突然變化;因此，RMS的主要特點是:1)將加工零/部件控制在一個零件族內;2)突出生產能力和生產功能變化而驅動的重構;3)以可重構機床(ReconfigurableMachineTools，RMT)為基礎進行重構。隨著可重構性及可重構制造系統的研究發展，其重要性日益顯現。美國國家研究委員會(NRC)于1998年在《2020年制造挑戰的設想》報告中，就明確地將可重構技術列入21世紀的六大挑戰與十大關鍵技術中，而且排在十大關鍵技術的及時位。隨著制造領域的研究應用，可重構思想開始從制造系統逐步發展到組織體系、制造裝備以及產品設計等各種領域，形成了可重構性的概念。Setchi等人［30］基于可重構性的用途，從較為宏觀的角度給出了可重構性的定義，他們認為可重構性是一種重復變更或重排系統中構件的能力，且具有繼承性、定制性、可轉換性、可診斷性和產品化等特征，以此實現產品多樣性、重用性、快速性、低成本、高效率、性和簡化性等要求。英國劍橋大學的Siddiqi等人［31］給出了需要驅動的可重構的主要因素，并提出了可重構系統建模方法。我國在最近幾年也開展了可重構性理論相關研究。清華大學的羅振璧等人［32］針對傳統可重構的局限性，提出了基于面向用戶需求與使用變化的和基于拓撲相似性“廣義組合理論”的可重構性定義。梁福軍等人［33］綜合運用相似性分析、圖論和集合論等理論，研究了制造系統的邏輯重構設計;樓洪梁等人［34-35］利用圖論研究了機床的可重構性。在可重構算法方面，王素欣等人［36］運用粒子群算法解決了關于制造系統單元可重構的問題。劉溪涓等人［37］研究了零件配置過程中約束的不同類型，利用“有效可選域”的概念，建立了最小損失函數算法，該算法不僅考慮了構件約束，還考慮了零件重構約束。劉世平等人［38］研究并建立了重構目標模型，利用兩個聚類定量指標給出聚類的目標函數，并采用遺傳算法對重構進行求解。在可重構設計方面，各國學者主要研究了機床、機器人和其他新產品的可重構設計。在機床方面，Tilbury等人［39］對機床的組成原理進行了研究。馮寧等人［40］結合可重構機床的特征，運用矩陣結構化方法建立機床各組成部分的運動學方程，并提出了由所選擇的構件組成機床的所有拓撲結構的方法。許虹等人［41］基于并行工程思想，提出了一種考慮加工工藝與機床配置同時完成的可重構機床設計方法。在可重構機器人方面，Hui等人［42］研究了一種產品化、可重構和可擴展的機器人系統(IntegratedRasterImagingSystem，IRIS)。Paredis等人［43］研究了可重構機器人及其可產品化系統(ReconfigurableModularManipula-torSystem，RMMS)。趙廣濤等人［44］基于樹狀拓撲結構研究了產品化機器人的重構規劃設計問題。于海波等人［45］結合圖論原理方法，給出了一種比較簡單有效的可重構機器人構型綜合方法。魏延輝等人［46］采用兩級計算(遺傳算法和迭代算法)優化了機器人構形組合設計。李樹軍等人［47］研究了可重構機器人產品的結構，總結并設計了七種具有功能獨立性的產品。李國喜等人［48-49］提出了基于功能-原理-行為-結構的產品模塊化可重構設計方法和基于可拓理論的變形設計與配置方法。

2快速設計方法使能技術

快速設計方法離不開其使能技術的支撐，這其中最重要的使能技術有并行工程和虛擬樣機技術。

2．1并行工程

并行工程(ConcurrentEngineering，CE)不僅是一種設計思想，更重要的是一種方法論，是現有先進設計制造和管理模式的理論基礎［50］。美國防御分析研究院于1988年給出了并行工程的定義［51］:對產品設計及其相關過程，包括設計過程、制造過程和市場營銷等過程，進行并行、一體化設計的系統化工作模式。這種工作模式要求產品設計開發者在開始設計時，要考慮產品生命周期中的各個階段因素，其中包括用戶需求、產品質量、生產成本與階段進度。傳統的企業組織結構會帶來部門之間的分割與封閉，并行工程打破了這種各自獨立的工作局面，站在產品全生命周期整個過程的高度，突出參與者集群協同工作的效應，對產品開發過程進行重構，結合先進的設計方法學，并在產品設計的初期將后期的所有因素進行綜合考慮，力爭實現產品設計和制造一次成功，從而極大地縮短了開發周期，降低了產品成本，增強了企業的競爭能力［52］。傳統的產品設計制造模式為串行工程(SequentialEngineering，SE)模式，其產品開發過程是順序完成，各個過程之間基本上是獨立的，每一過程的開始是以上一個過程的結束作為前提，彼此缺乏信息交流。并行工程的關鍵是以系統集成為基礎對產品及其過程實施并行設計，即是通過多學科產品開發人員的協調與合作，整合產品的開發流程，以縮短開發周期、提高產品質量、降低成本和增強企業競爭能力為目標的設計［53］。當然，并行設計的產品開發周期也分為不同階段，每一階段都有自己相對獨立的時間段，不過時間段之間有一部分相互交叉重疊，而這部分重疊時間表示開發過程是同時進行的，因此，并行設計開發的時間遠小于串行設計所用的時間。與傳統線形的、順序的且部門相對獨立的過程相比，并行設計要求在設計的各個階段，企業的相關部門應以互相合作、交互和平行的方式進行產品開發。當然，并行工程必須以先進的信息技術和產品設計技術為支撐，如以產品數據管理平臺作為支持產品開發的環境，采用工作流來實現設計流程重組與流程管理，采用產品的數字化描述、面向制造的設計(DFM)、面向裝配的設計(DFA)和質量功能配置(QFD)等技術來提高產品的設計水平［54］。

2．2虛擬樣機技術

在激烈的市場競爭環境下，企業要想占據市場的主動地位，必須比同類企業提前設計并生產出滿足用戶需求的具有較高質量的新產品，由于物理樣機存在成本高、生產周期長等不足，難以支撐企業的快速生產需求，成為企業保持競爭優勢的一大技術瓶頸。越來越多的企業和研究機構開始研究采用何種方法取代物理樣機從而突破這一瓶頸，正是在這樣的技術背景下虛擬樣機技術應運而生。虛擬樣機技術(VirtualPrototypingTechnology，VPT)是一種基于數字化樣機的虛擬設計方法，是計算機輔助/面向設計(CAx/DFx)技術在各個領域的發展和應用。對于虛擬樣機的定義［55-56］，從20世紀90年代以來，國內外的研究人員根據各自的研究領域特點，給出了不同的概念。文獻［57］中定義虛擬樣機技術是“一種嶄新的產品開發方法，它是一種基于產品的計算機仿真模型的數字化設計方法”，這里的數字模型指的就是虛擬樣機。一個虛擬樣機融入了不同工程領域物理模型數據，從產品的功能、技術原理、外觀形態到產品的運行管理均模擬真實產品，并支持并行設計等方法學。虛擬樣機技術的最核心優勢是技術和信息的集成，即基于并行工程思想，應用計算機技術將計算機輔助設計(CAD)技術、系統運動學和動力學、數值計算方法和有限元技術，以及計算機輔助工藝等現代先進設計制造技術結合在一個系統中，迅速高效地解決問題。利用計算機輔助設計建立產品幾何結構模型，在計算機技術和專業技術的支撐下，進行虛擬仿真產品的運動學和動力學分析，在此基礎上，采用有限元技術進行數值計算分析，驗證產品的強度等性能需求，將分析的結果通過動畫顯示、圖表等方式直觀表達，這樣設計者可以方便快捷地對模型進行修改，在同一模型上賦予各種物理特性，取代物理樣機，實現產品功能、結構、制造和試驗等全過程的仿真分析，由此將設計意圖通過計算機實時地表現出來。王棟［58］指出，虛擬樣機技術是基于先進建模/仿真技術、信息技術、先進設計制造技術和企業管理技術，并將這些技術應用于復雜產品全生命周期和全系統的設計，并對它們進行集成管理，因此與傳統產品設計支撐技術相比，虛擬樣機技術更強調系統的集成，集成的思想將覆蓋產品整個生命周期，通過不同領域的虛擬化協同設計，實現對產品的多方位測試、分析與驗證。隨著虛擬樣機技術的研究和應用，產品設計開發新模式“設計-虛擬樣機-產品樣機”逐漸替代了傳統模式“設計-樣機制造-試驗分析”，這對于增強產品設計創新、提高產品設計質量、縮短生產周期和降低產品成本具有重要意義［59］。虛擬樣機的應用主要針對大型復雜機械產品，如飛機、車輛和輪船等。最典型的實例為波音公司無紙化研發777飛機［60-61］，整個設計過程全部運用虛擬樣機技術，研制費用減少94%，模具設計精度提高10倍，研制周期縮短50%，更重要的是確保了產品一次制造成功。基于虛擬樣機技術，德國寶馬汽車公司(BMW)研究開發了在三維虛擬環境中的交互碰撞仿真系統，通過改變汽車物理參數(如幾何、拓撲結構等)，進行碰撞仿真分析，快速獲得碰撞仿真結果，并實時對結果進行動態顯示和分析［62-63］。德國大眾汽車公司從1994年開始將虛擬樣機技術成功用于新產品開發，開發過程中以實時交互的方式進行，以連續和逼真的方式獲得產品的設計結果，明顯地提高了產品的質量，縮短了產品的開發周期，產品的開發成本也大大降低［64］。國內在20世紀末開始了對虛擬樣機技術的跟蹤與研究，并取得了初步的研究進展。在21世紀之初，隨著我國市場化機制的日漸成熟，產品在市場中的競爭更加激烈，對虛擬樣機技術的需求明顯增加，社會逐漸形成了這樣一個共識，企業要提高產品競爭力，必須應用虛擬樣機這一關鍵技術。清華大學依托985學科重大項目“轎車數字化工程”［65-67］，在國內率先開展了虛擬樣機技術的應用。隨后，在武器裝備［68］、航空發動機和機車車輛等復雜機械產品中也采用了虛擬樣機技術，以提高產品的性價比［69-70］。可以預見，在國內復雜產品的設計制造行業中，虛擬樣機技術必將成為設計、制造、試驗和運行等階段的技術分析與評價的重要手段之一。

3設計需求與發展趨勢

上述每種設計理論都有其各自提出的背景和積極意義，并以解決其應用背景和特定范圍內的設計問題為目標，側重點不盡相同，并無簡單的孰高孰低之分。一個好的設計理論應當能適合自身的時代、背景的需求和技術的支持(包括約束)，同時集成現有設計方法的可取之處，運用相關領域的先進研究手段創造性地提出自身的解決方案，并且具備可操作的支持工具與相對完善的評價體系。針對復雜機械系統設計，筆者認為上述設計方法有待從以下幾方面進一步完善。1)模塊化設計:信息技術、先進制造技術等的不斷發展，給產品模塊化設計理論和應用研究提出了更多新的課題，融合、利用其他現代設計方法、制造和管理技術已成為現代模塊化設計的特點，模塊化設計是快速設計、產品族設計和可重構設計等設計理論的基礎。但是，復雜機械產品系統內部模塊間物理相互作用的非線性、過程之間的耦合性，將造成任何環節或過程出現問題都會導致產品的設計出現問題，因此，基于智能知識的用戶需求和功能的整理是模塊化設計研究的重點。2)參數化設計:經過幾十年的發展，參數化技術在設計中應用越來越廣泛，不僅極大地擴展了圖形的修改模式，增強了設計的彈性空間，在產品設計的各個階段，包括概念設計、結構設計、實體造型設計、裝配與公差分析以及數值仿真、設計優化等，均顯示出強大的生命力，發揮的作用越來越大。對于復雜機械產品，產品設計具有層次性、尺度間的耦合性和參數的模糊性，不可能通過零/部件尺度參數簡單的放大與縮小來滿足多用戶環境的需求，因此，多學科、多參數優化設計是復雜產品設計的必然趨勢。3)產品族設計:參數化產品族主要關注于產品設計變量取值的合理共享，是參數化和模塊化設計的進一步延伸。復雜機械在結構設計上表現為遞歸性，即迭代性和反復性，一般需要借助性能仿真系統，因此，要獲得具有平臺常量和可調節變量集的數學模型。4)可重構設計:相對傳統的設計方式，可重構設計方法較好地解決了繼承性和創新性兩個設計問題，具有顯著的優越性。可重構設計在重用已有的各種設計資源和設計經驗知識的基礎上，實現了產品的創新設計，能夠快速響應競爭激烈的市場多樣化和個性化需求，符合未來的發展方向。但傳統的可重構性設計的理論基礎是獨立公理設計理論，強調“設計的明智”和“過程的合理”，強調發散性思維帶來的設計創新，而復雜結構機械系統的耦合性和模糊性，則很難滿足這一條件。借助模糊集理論研究模糊可重構設計理論和方法是發展趨勢之一。

4結語

現代社會的高效率對產品開發設計帶來了極大的影響，在日趨激烈的市場競爭環境下，產品開發周期也被極大地縮短，從而促使模塊化設計、參數化設計、產品族設計和可重構設計等理論與方法迅速地發展，并取得了很好的應用效果。由于復雜產品具有性能驅動型需求，設計內容具有多源性、層次性和模糊性，設計過程具有遞歸性、耦合性和智能化等特點，因此上述方法仍需要不斷地研究與發展。

作者:胡光忠 柳忠彬 肖守訥 單位:四川理工學院

設計理論論文:宜居城市園林規劃設計理論論文

1在宜居城市營建中園林的作用

1.1園林對宜居城市自然環境的作用

城市自然環境保包括生態環境與人工環境2方面。在建設城市自然環境的過程中，園林的營建能夠實現生態環境與人工環境之間的協調，實現園林環境的舒適宜人。在宜居城市營建的過程中，園林系統包含有經濟、社會與環境等多個方面的效益，同時還能夠對城市的面貌進行塑造。

1.2園林對宜居城市文化的作用

城市文化中包括歷史文化、現代文化等，在園林進行營建的過程中，要在園林結構中融入城市的自然景觀風貌與歷史文脈特征，一方面要體現城市的精神內涵與文化內涵，另一方面要體現城市的文脈。此外，園林還能夠實現對城市歷史遺跡的保護，使其能夠在城市文化精神中進行延續。

1.3園林對宜居城市安全的作用

在宜居城市進行營建的過程中園林能夠發揮防災減災的作用：一方面城市中的綠地能夠作為應急避難場所，能夠在出現緊急情況之后為市民的居住、醫療、生活、防疫、傳播等提供便利條件；另一方面通過園林能夠實現居民建筑及街道、廣場等環境安全性的提高。

1.4園林對宜居城市生活的作用

在宜居城市營建的過程中，園林在居住環境與社會氛圍營造的過程中發揮著重要作用。園林能夠充分發揮自身自然條件方面的優勢，為宜居城市居住環境與社會氛圍的營造提供物質支持，充分發揮自身蘊含的文化與歷史，為宜居城市居住環境與社會氛圍的營造提供精神支持。

1.5園林對宜居城市經濟的作用

城市的經濟發展水平決定著城市綠化的水平，園林作品質量的提高需要有非常雄厚的經濟基礎。而城市園林同樣具有經濟效益，能夠多方位地對城市經濟發展進行協助：首先，園林能夠改善城市景觀，創造良好的投資環境；其次，園林能夠促進城市旅游業的發展；，綠化植被帶動了園藝產業的發展。

2宜居城市園林規劃設計理論

2.1在城市自然條件的基礎上實現城市綠地的架構

在宜居城市營建的過程中，在城市綠地分布的架構過程中，要將城市的自然條件作為依據，實現綠地分布規劃與架構的合理性。城市的自然環境要素包括山川、河流、湖泊等，依據這些城市中已有的自然環境實現對城市中公園、道路、廣場等綠色空間的設置，實現城市綠色空間與城市郊區自然環境實現連通與融合，從而形成城市綠地的層次分明與合理布局。

2.2對城市內部與城市郊區的綠地進行總體規劃

在營建宜居城市的過程中，不能夠僅僅依靠城市范圍之內的綠地，還需要對城市郊區的綠地進行充分利用。園林營建的過程中要將城市內部與城市郊區的綠地從整體上進行整體規劃，從整體上實現城市園林建設，充分發揮園林在宜居城市建設過程中的重要作用。

2.3實現區域綠地系統框架之間的相互聯系

隨著城市的快速發展，城市建筑面積不斷擴大。在這種情況之下，很多城市在生態環境保護的過程中都過多依賴城市周邊的自然區域，通過這些區域來實現對城市生活環境質量的提高。在城市快速擴張的過程中，已經對城市周邊的自然環境造成了一定破壞，而對郊區環境過多的依賴則會進一步加重城市周邊自然環境的破壞。及時，要對城市郊區的自然景觀進行設法保護，使其能夠維持其原有的景觀結構，真正實現城市內部景觀與郊區自然景觀之間的相互融合與連接。第二，城市周邊的綠地空間被視為是城市綠地的延伸，要實現周邊綠地空間較大限度的引入到城市中，實現城市綠地系統與周邊生態環境之間的高度統一。

2.4實現城市園林規劃設計理論的系統化

在城市空間中包含多種要素及要素之間的復雜聯系，在宜居城市營建的過程中不僅要對各種要素進行考慮，同時還要考慮要素之間關系的處理。在城市園林規劃設計理論的過程中，要在城市環境實際情況的基礎上進行系統規劃，對城市環境的發展進行引導與限制；要將城市自然特征保護與恢復作為宜居城市營建的出發點，實現各個要素的相互融合。

3總結

在城市發展過程中，園林在城市與自然關系進行協調的過程中發揮著非常重要作用，在園林規劃設計理論過程中包含了與宜居城市營建各個要素之間的關系，研究內容非常廣泛。本文將宜居城市的園林規劃設計理論作為研究點，對園林與宜居城市營建之間的關系，并提出了園林構建的方法，通過園林的構建進一步促進宜居城市的發展。

作者：吳凡 單位：湖北工程學院

設計理論論文:公路中小橋設計理論論文

在公路中小橋的建設與使用過程中，由于橋梁承受車輛、超載、地震、風等因素的作用，橋梁自身的材料也處于不斷退化中，橋梁結構的各部分會受到損傷，影響橋梁安全與交通通行。在影響橋梁安全、使用的諸多因素中，橋梁設計上的缺陷是影響結構耐久性的決定性因素。因此，應改進橋梁結構設計，選擇合適的設計方案，確保橋梁的安全、耐用，滿足可持續發展、環境保護的要求。

1實際地勘察與調研工作

公路中小橋的設計涉及諸多因素，設計者、建設者需要對各個因素把握，掌握公路中小橋的具體情況，以此制訂合理的設計計劃，擬定正確的計劃任務書。對于橋梁的規劃設計而言，需要有關人員收集相關資料，對實施地點進行實地勘察，提出合理的設計建議。首先，對公路中小橋的具體指標進行調查研究，例如，調查研究通行車輛的荷載等級、人行道要求、車道數目、交通流量等，結合公路中小橋上的交通種類及其具體要求，設定橋梁承載力、寬度、走向等。其次，對橋的位置進行選定，對于中橋而言，應根據路線的總方向，并結合公路與橋梁的綜合因素選擇橋位。對于小橋涵而言，橋位的選定應遵循公路的路線走向，如果施工場地的水文、地質、地形條件不適合，可采取適當的施工技術，但不應改變橋涵路線。然后，調查測定施工點附近的河流水文情況，在橋梁設計時，以此為依據確定橋梁的跨徑、橋面高程、基礎埋深等。再者，調查測量橋位附近的地質地形情況，在此基礎上繪制地形圖、地址剖面圖，為橋梁的設計與施工提供參考。，對與公路中小橋建設有關的其他情況進行調查，如附近舊橋的使用情況、當地橋梁施工材料的來源與供應情況、施工場地的運輸狀況、當地有關部門及群眾對橋梁的要求等。通過對公路中小橋施工地點的勘測調查，收集、記錄資料數據，根據資料擬定不同的橋梁設計方案。橋梁設計方案的比選、確定步驟包括:確定橋梁高程的要求、擬定橋型方案草圖、詳繪橋梁方案、篩選方案、編制概算、選定方案、匯總文件等，認真執行各個步驟，選定最為合理的公路中小橋設計方案。

2公路中小橋的設計

2.1中小橋平面設計

確定橋位是公路中小橋設計的首要任務，應依據公路工程設計標準的要求，在符合線路總走向的基礎上確定小橋的線形與位置，在符合橋路需求、路線走向的基礎上確定中橋橋位。在橋梁平面設計的過程中，應滿足橋梁自身的穩定性與經濟性的要求，將橋梁位置選擇在河面較窄、水流穩定、沖刷較小、地質良好、河道順直的河段上，這樣不僅可防止因沖刷過大引起的橋梁倒塌現象，而且能使橋梁的造價與養護費用降低。此外，還應從整個路橋網方面著手，減少車輛繞道，使交通更加方便，同時還應盡量避免橋梁、河流的斜交，以此減少橋梁長度。對于橋梁的變速車道、平曲線變徑、緩和曲線、平曲線加寬與超高設置等，均需使其符合相應的路線規定。同時，應保持橋梁橋頭與線形的平順，保障車輛平穩通過，橋梁與公路的銜接等也應嚴格按照路線的要求設計。

2.2橋梁橫斷面設計

不同橋跨結構的橫斷面形式與橋面寬度影響著橋梁橫斷面的設計，橋面的寬度直接影響行人、車輛的通行狀況。因此，在公路中小橋的設計中，應確保橋梁的交通服務水平，盡量保持橋面寬度與所在路線路基寬度一致。對于城市交通的公路橋梁而言，根據城市交通的狀況與工程規劃要求，可適度加寬橋面寬度。對于彎道上的橋梁而言，在橫斷面設計時，應根據路線的具體要求，設置合適的寬度。同時，應根據車輛、行人量的需求，結合前后路線的布置，設計人行道、自行車道的橫斷面，并增加適當的分隔設施。一般情況下，人行道的寬度在0.75一1.0m，而未設人行道的橋梁應設置安全帶。

2.3橋梁縱斷面設計

影響橋梁縱斷面的設計因素諸多，包括基礎的埋置深度、橋道的高程、橋梁的總跨徑、橋頭與橋上引導的縱坡、橋梁的分孔等。對于橋梁高程的確定，應根據橋下通車凈空的需要、設計水位，結合橋梁跨徑、橋型因素而確定，其中自設計通航水位算起的凈空高度應低于通航孔橋跨架構下緣的高程，而橋梁結構地緣的高程不應低于設計所規定的車輛凈空高度。應根據水文計算確定橋梁總跨徑，同時要確保洪水順利宣泄，避免橋梁總跨度縮短而引起淺埋基礎不穩定等問題。應根據地質地形情況、通航交通、技術緊急等條件確定橋梁分孔。同時，由于公路中小橋的總造價直接受橋梁分孔的影響，橋梁孔數與跨徑不同，橋梁墩臺與上部結構的總造價也會發生改變。例如，橋墩較高時，增加了基礎工程的復雜度，工程造價增加，橋梁跨徑加大。而橋梁的分孔還應滿足橋下的通航要求，應在航行最方便的河流處布置中小橋的通航孔，當河流的變遷性較強時，可根據具體情況增加通航孔的數量。在一些體系中，為了加大橋梁跨徑可采用懸臂施工法，因此，山區地區的公路中小橋橋梁跨度往往較大。

3公路中小橋質量加固方法

3.1上部結構的加固

加固橋梁的上部結構，常用的方法有增大截面與配筋、改變結構受力體系、增加橫向聯系、橋面層補強等。其中，增大截面與配筋加固法主要是通過增大構件截面面積、提高配筋率來提高鋼筋混凝土的穩定度、剛度和強度，如加大橋梁側面或梁底面的尺寸，在橋梁中增加主筋的配置，從而提高主梁截面的高度，提高其承載力。而橋面層補強加固法多在主梁剛度不夠時運用，通過在橋梁頂部增加一層鋼筋混凝土層，將梁頂與主梁相連接，使主梁的有效高度增加，其抗壓截面的強度也隨之增加。

3.2下部結構的加固

對于橋梁下部結構的加固，常用的方法有擴大基礎、防治墩臺和基礎沖刷等。其中橋梁基礎擴大底面積的方法適用于基礎埋置太淺、基礎承載力不足的情況，當結構基礎發生不均勻沉降時，可利用擴大基礎的方法進行加固。但如果在擴大部分基礎時，出現地基承載力不足的問題，可通過將一定數量的樁打人擴大部分基礎中的方法提高其承載力，而裝樁的參數應根據地基的具體變形計算確定。

3.3質量加固的具體方法

以某公路跨河橋為例，由于該橋已建設多年，且維修較少，需要進行質量加固。對于中小橋而言，質量加固的重點是提高橋的結構承載力，并保障車輛通行順暢，加強表面病害維修，提高橋的耐久性、使用性。首先，可進行拱肋加固，對橋梁局部開裂、銹蝕現象進行整頓維修，并借助外包混凝土增大截面加固法對拱肋進行加固，綁扎鋼筋網、澆筑混凝土。其次，對于橋梁人行道部位的缺陷，可清除處理混凝土表面，用混凝土防銹浸漬劑保護鋼筋，用水泥漿涂刷修補區外表面，使其結實、美觀。

4結語

當前我國的公路中小橋的耐久性、安全性較差，應不斷提高、完善橋梁設計方法，保障設計前的實地勘察與調研，在此基礎上對橋梁的平面設計、橫斷面設計、縱斷面設計進行完善，確保橋梁安全性、經濟性、耐久性，同時保障其美觀，滿足可持續發展的要求。

作者：趙軍 蔡曉芳 單位：江西省公路科研設計院

設計理論論文:數字圖書館界面情感化設計理論論文

數字圖書館（digitallibraries）的定義目前并沒有一個非常明確的概念，如(Fuhretal.，2007)提到的，對數字圖書館最寬泛的定義是它需要具備“一個各種網絡服務的基礎設施、一個結構化的數字對象集合以及一個有不同用戶角色和人類交互形式的組織。”有調查顯示，在用戶已掌握某一種檢索方式之后通常不愿意再學習另一種，一來是目前國內數字圖書館幾乎還未有可以為不同用戶量身定制的個性化交互界面，其次用戶在不同系統界面檢索同一概念得到不同結果所產生的不通用性，這就要求設計師設計一款良好的通用性交互界面。

在一篇題為“FactorsAffectingUniversityLibraryWebsiteDesign”（2011）的文章中，Kim意識到用戶使用商業網站資源的頻率遠遠高于大學數字圖書館資源。因此盡管很多理論研究能夠幫助建立一個好用的數字圖書館，但由于缺少了用戶情感化體驗，很難讓使用者對某一產品產生信任感，事實上，在通常情況下，由于電腦精密和隱秘（多數用戶看不到）的計算方式，用戶在使用時經常感到失去了控制。隨著社會的發展，人與人之間關系的轉變，電子設備的日新月異，人們對情感的訴求更加強烈。Chapman（2009）也呼吁產品設計要從情感角度出發，以建立起人與物之間的情感聯系，以此來延長產品的使用周期。由產品激發的情感也可以激勵用戶去重點考慮那些有意義的、長期的目標，或者避免短期的眼下利益，情感化設計理論運用于數字圖書館有利于用戶獲得長遠的效益和幸福感，其最終的目的在于兩點：1.提高用戶檢索、分辨和獲取信息的效率；2.滿足用戶的情感訴求，通過建立用戶-產品情感以提升用戶的使用頻次。

那么什么是情感化設計，DonaldNorman在《EmotionalDesign》（2005）一書中有著非常形象化的敘述，通過對大腦加工的三種水平（本能的、行為的、反思的）的劃分作為理論基礎，情感化設計理論提出：美的物品更好用。美的事物能夠影響人們的情感系統中的情緒狀態，從而改變人的認知系統的運行過程。我們都有放松愉悅的時刻與他人更容易產生頭腦風暴，而緊張狀態下只能專注于應付一項事物的體驗，說明當人們感覺良好即擁有了正面的情緒時，也就能夠更具創造性地去思考。

Norman又把大腦加工的三種水平對應到產品特點中：

本能水平的設計——外形

行為水平的設計——使用的樂趣和效率

反思水平的設計——自我形象、個人滿意、記憶

作為視覺動物，人們本能上會更傾向于外形美觀的物品，好的本能水平的設計能夠符合人們的視覺要求；而行為水平的設計注重效用和效率，同時還有使用過程中的樂趣；人類長期進化區別于其他生物的反思行為，要求所設計的產品能夠表達用戶的自我形象，體現使用者的身份、生活環境、文化背景等。比如日本當代平面設計大師原研哉舉辦的“Redesign”展上，建筑師坂茂對卷筒衛生紙的再設計，區別于普通圓柱形卷筒衛生紙的常規思維，設計師將內芯做成了立方形，將衛生紙裹卷后形成有倒角的立方柱，這種造型不但有利于運輸，而且在使用時由于抽動的阻力增加而減少了衛生紙的用量，這種綠色環保的設計讓用戶在使用時意識到環保理念從而產生自我肯定的積極情緒，衍生出用戶—產品情感，是一個的情感化設計產品。

對數字圖書館的評估標準一般集中在內容、網頁結構、頁面表現、人機交互和網絡性上，其中“網頁結構和頁面表現”要求數字圖書館界面設計具有一致性、邏輯性、新穎性和實用性。所謂界面的一致性即不同頁面之間表達相同功能的區域需要一致，以避免用戶懷疑自己跳轉到不同的網站；界面的邏輯性要求頁面內容主次分明，網頁結構清晰合理且在導航的設計上方便用戶獲得自己所處的網站位置信息；界面的新穎性需要在滿足用戶的功能需求的基礎上，即實用性上，保留用戶的使用習慣同時又能突破現有頁面形式。此外，數字圖書館界面設計的相關理論也都涉及到以上幾點，例如享譽全球的認知心理學家Norman（1988）提出的人機行為理論中的執行-評估循環模式，美國建筑師Wurman（1976）提出的IA（InformationArchitecture）理論，即“信息構建”理論，以及可用性專家Nielsen（1993）的可用性理論。而如今，我們更應該考慮如何把情感化設計理論運用于數字圖書館。

數字圖書館作為時代的產物，學生、教師、研發人員以及其他社會人士正在頻繁且廣泛地使用它獲取科研信息，我們在設計時應充分利用不同用戶特點——比如大學數字圖書館的用戶是學生、研究生和教師，設計具有能喚起人類普遍情感的交互界面。只有讓使用者與產品從內心產生共鳴，認同產品的形態、功能，在使用時影響到自我形象、滿意度和記憶等，才能達到品牌效應，獲得愉悅的使用體驗。

作者：徐一凡 單位：上海交通大學

設計理論論文:火電機組規劃模型設計理論論文

1、風電并網快速響應火電機組規劃模型

1.1不確定性分析

我國目前面臨確定備用容量克服風電機組出力的間歇性和波動性影響，支持消納大規模風電并網的問題。合理確定快速響應火電機組規模，過多火電機組備用容量會增加運行成本，因此需要考慮到系統的經濟性。本文的研究基礎是新建快速響應火電機組來解決面臨的風電并網及消納問題，不考慮對現有火電機組升級改造的情形。大規模風電并網背景下快速響應火電機組的規劃面臨2種不確定性：1）快速響應火電機組參數的不確定性，包括燃料可用性、碳排放成本、折現率、投資成本等；2）系統調度水平的不確定性，包括隨機停運(機組、輸電線路等)、負荷和風速預測誤差等。本文假定發電商向調度機構提出快速響應火電機組建設申請，調度機構結合規劃模型最終確定快速響應機組規劃方案，因此，快速響應機組參數的不確定性可以不用考慮。同時，假定電力系統的隨機性與系統元件停運相關，負荷和風速預測誤差與發電備用容量水平相關。同時，本文采用蒙特卡羅模擬方法來仿真電力系統的隨機特性。假定風速服從威布爾分布[17]，由于風速預測誤差的存在，蒙特卡羅仿真將設定大量情景，并得到每個情景下每小時的風力發電量。考慮到發電機組和輸電線路的隨機性停運，在蒙特卡羅仿真中引入2個向量X和Y。其中，Xmht=1表示第m個發電機組在第t年時段h時運行，Xmht=0則表示停運；Ynht=1表示第n條輸電線路在第t年時間段h時可用，Ynht=0則表示不可用。本文將年尖峰負荷預測表示為基本負荷與年增長率的乘積[18]。年增長率包括年平均增長率和隨機增長率2部分，隨機部分反映了不確定的經濟增長或天氣變化對負荷預測的影響。每個節點的每小時負荷是基于年系統尖峰負荷在使用既定負荷分布因素的情況下得出的。每個情景都有一定的發生概率，由生成的情景數目分布得到。情景總數對基于情景的優化模型的計算工作量影響很大。因此，對于大型計算系統，采用有效的情景精簡方法對提高計算效率是十分重要的。精簡技術要求在盡量與原始系統接近的情況下得到最少的情景。因此，本文設定情景子集采用基于該子集的概率測度方法，該方法在概率度量方面與初始概率分布最為接近。另外，本文利用通用代數建模系統(generalalgebraicmodelingsystem，GAMS)中的SCENRED工具提供的精簡代數式設定情景子集，并對情景進行概率分配。

1.2基于Benders分解算法的規劃模型

大規模風電并網時，系統調度機構的目標是在滿足規劃和運行約束條件的前提下實現規劃總成本最小，如式(1)所示。式中：t為規劃年，t=1,2,…,T；h為時段，h=1,2,…,H；m為發電機組序號，m=1,2,…,M；k為情景，k=1,2,…,K；Cmt()為第t年機組m的投資成本；Gmts為k情境下第t年機組m的安裝狀態，1為已完成安裝，否則為0；d為貼現率；pk為情景k發生的概率；Omht為第t年的h時段發電機組m的運行成本；Sht為相應的運行小時數；Pmhtk為k情境下第t年h時段機組m的調度電量。根據大規模并網背景下系統的不確定性及目標函數的特點，本文利用Benders分解法將快速響應火電機組規劃問題分解成1個主問題和2個子問題：主問題是不考慮性的投資規劃問題，2個子問題是性和運行問題。其中，性子問題的可行域受主問題影響，而運行子問題受性子問題可行域的影響，也就是說性子問題的約束中除含有自身決策變量還包括主問題的決策變量，同樣，運行子問題約束中除含有自身決策變量還包括性子問題決策變量。在圖1中，發電商向系統調度機構提供快速響應機組的候選集，考慮規劃限制情況下，調度機構以新機組投資總成本最小為目標，確定新機組的投資方案。其中，規劃限制因素包括機組較大數量和候選機組的建設時間等。其中主問題同樣確定了目標函數的下界，并用該下界檢驗規劃的性。除了規劃限制因素，子問題中產生的Benders割也作為主問題附加約束條件。主問題中包含所有的變量，而且所有的限制條件是線性的。主問題是一個混合整數線性規劃問題。通過子問題提供的性和運行對主問題的組合優化狀態進行修正。性檢查子問題對主問題提出的規劃中涉及到的系統性限制因素的可行性進行檢測。該子問題不僅保障每個節點是電力平衡的，而且滿足輸電安全和發電機組物理限制因素的要求。在可行性不允許的情況下，會形成性割，用以分析主問題中規劃問題的派生情況。直到確定的規劃后該派生過程才會停止。一旦滿足了系統性，運行的子問題將考慮規劃方案的性，直到滿足給定的收斂標準，該問題的派生過程才會停止。具體計算步驟如下：

1）系統調度機構

最初獲得的信息包括投資候選快速響應火電機組的經濟性和技術性數據、機組斷電數據、輸電線路數據以及負荷和風速預測誤差數據。然后利用蒙特卡羅模擬法設定一系列情景。隨機長期規劃問題本質上很復雜。本文用代數建模系統(GAMS)對情景進行精簡。

2）本文模型

包括1個混合整數線性規劃主問題和2個線性規劃子問題。主問題研究投資規劃，子問題進行性檢查并確定市場運行狀態。主問題確定投資規劃，其目標是新確立的快速響應發電機組的投資成本最小，如式(2)所示。式中：Bm為快速響應機組m的建設時間；Mmht為第t年發電機組m啟停狀態，1為開機，0為停機。其中，式(3)—(5)分別為建設時間約束條件、裝機情況約束條件、快速響應機組的組合優化狀態約束條件。主問題的解包括投資規劃、新機組的組合優化狀態和規劃目標函數的下界。在第1派生階段，對機組的組合優化狀態沒有系統限制約束，因此變量賦有隨機值。但是，在接下來的派生過程中，來自于性檢查和優化運行子問題中的Benders割為機組狀態設定了限制因素。如果出現意外情況(如圖1所示主問題求解環節出現無解的情況)，則調度機構需要采取一系列預防措施，如切負荷、激勵市場參與者提供額外的容量作為快速響應備用等。

3）主問題確定

第t年發電機組m的安裝狀態mtG及其在h時段的啟停狀態mhtM后，性檢查子問題基于主問題的解將系統偏差降到最小。在電力平衡變量中引入松弛變量，目標函數(6)即是將松弛變量最小化。式中：Vitk為k情境下第t年的松弛變量；,1ijhtkL為第i次迭代k情境下第t年h時段j母線上的預期發電缺口；,2ijhtkL為第i次迭代k情境下第t年h時段j母線上的發電剩余；Phjtk為k情境下第t年h時段j母線上的調度電量；Dnjtk為k情境下第t年輸電線路n上來自母線j的有功潮流；Qjhtk為k情境下第t年h時段母線j上的負荷；Mmhtk為k情境下第t年發電機組m在h時段的開停機狀態；Pmhtk為k情境下第t年h時段機組m的調度電量；Pmin,m為機組m的最小出力限制；Mmht為第t年h時段機組m的啟停狀態；Xmthk為k情境下第t年h時段機組m的發電機可用狀態，0為處于停機狀態，否則為1；Pmax,m為機組m的最小出力限制；Dnhtk為k情境下第t年h時段輸電線路n上的有功潮流；Ynhtk為k情境下第t年h時段輸電線路n的輸電可用狀態；I為從線路n上某點注入的注入功率；θnchtkθndhtk為k情境下第t年h時段輸電線路n兩端電壓的相角差；xn為輸電線路n的電抗；Rm、Rm為機組m爬坡加速/減速極值。其中，式(7)為目標函數的節點電力平衡約束條件，式(8)為發電機組安裝狀態，式(9)為主問題確定的組合優化狀態，式(10)為發電限制，式(11)為直流電力潮流，式(12)為輸電線路限制，式(13)(14)為爬坡加速/減速限制。隨機規劃解將滿足長期性指數，如電量不足停電損失率η。當第t年第h小時的η值比其目標值大時，第r次迭代時產生Benders割，相應的性信號會反饋給主問題。將η作為約束條件限制未供給的每小時負荷數。年度負荷總數滿足年度η要求。但是，使用基于小時指標的優點在于能夠阻止某些時段發生大規模甩負荷的情況。第t年h時段的η由式(6)中的預期發電缺口Lijhtk,1除以第t年第h小時的預測負荷所得。式(15)所示的性限制會使發電剩余Lijhtk,2為0。如果式(15)中有任何一個式子不能滿足，則會產生Benders割。式中：αits和βihts分別為優化過程中對應于各約束的拉格朗日乘子值，均為常量；Fhtk為k情景下第t年h時段的負荷；ηht為第t年h時段電量不足的概率。式(16)的Benders割表示現有機組組合優化狀態和候選機組安裝狀態的耦合信息。割表示在t年通過調整投資規劃無法減輕電網受到的擾亂程度。

4）運行

子問題的目標是基于提交的競標發電量和用電需求使社會福利較大化。社會福利定義為基于競標值的電力消費支付額和生產成本之間的差額。該子問題的構建基于安全約束的經濟調度模型，并檢查所求解的性。當電力需求沒有彈性時，目標函數是基于給定的投資規劃和機組組合優化狀態使系統成本最小，如式(17)所示。在一些情景下，發電機組和輸電線路斷電會導致無可行解。為了計算此種情況下的價格，假設原發電機組由虛擬發電機組以更高的價格提供所需電量。利用電量不足期望值來表示虛擬發電機組提供的電能。(1)111(1)111min(1)(1)THKqhtmhtmhtkktthkTHJhtjhtjhtktthjSOPWdSCPd(17)s.t.111MJJmhjtkjhtkjhtkmjjPPQ(18)UPEQ+PAD(19)0,jhtkPj(20)式中：Wqk為系統運行成本；jhtkP為k情境下第t年h時段母線j上虛擬機組的可調度容量；jhtC為第t年h時段母線j上虛擬機組的成本；U為母線機組關聯矩陣；E為母線負荷關聯矩陣；P為虛擬機組可調度容量向量；A為母線支路關聯矩陣；D為有功潮流矩陣；P為有功功率向量；Q為負荷向量。類似于性檢查子問題，運行的目標函數受到物理因素限制，如式(8)—(14)所示。該子問題的解為主問題目標函數提供了上界，用于檢查解的性。如果提出的投資規劃方案不是的，會產生如式(21)所示的Benders割現象，并會添加到下一迭代過程中的主問題中。(1)(1)1111111111()(1)()()KTMqmtmtkmtkkktktmKTMkmtkmtkmtktmKTHMkmhtkmhtkmhtkthmCGGZpWdpGGpMM(21)Benders分解法的重要特點是可以在每一迭代階段為解提供上下界，從而提供了收斂標準。收斂標準如式(22)所示。YZYZ(22)式中是最小的正數，表示接受解的臨界值。

2、算例分析

本文通過一個6節點系統的算例來分析集中式和分布式風電擴張情形，如圖2所示。本文研究給定風電并網水平情況下快速響應火電機組的規劃問題。基于風速預測數據，該系統分為3個區域，其風電容量參數分別為31%、38%和49%。風電容量參數是1a內實際風力發電量與裝機容量全部投入使用時的發電量的比值。本文研究的快速響應火電機組安全經濟規劃期和年峰負荷預測期均為10a。表1列出了系統數據，圖3給出了基準案例情況下年尖峰負荷預測情況。節點2、4和5的負荷比例分別為50%、30%和20%。假設負荷在該段時期內擁有相同的分布參數。年尖峰負荷預測值是基準負荷(如307MW)與年增長率(如2.5%)的乘積。假定尖峰負荷隨機部分增長率和風速預測誤差服從正態分布[19]，中值為0，標準差為0.01，每小時負荷參數和每小時風力發電系數借鑒伊利諾伊理工大學提供的6節點系統小時數據。表2所示為候選發電機組數據。風電每小時成本忽略不計。風電容量為150MW，在情形I中是集中式，情形II—IV分布式。5種情形如下：1）情形I，風電機組集中在節點3的規劃問題。2）情形II，風電機組分布在節點2、3和6的規劃問題。3）情形III，風電機組分布在節點2、3和6，但是在第8年線路4-5部分停運的規劃問題。4）情形IV，風電機組分布在節點2、3和6，但是在第8年機組2停運的規劃問題。5）情形V，風電機組分布在節點2、3和6，但是在第8年線路4-5部分和機組2同時停運的規劃問題。情形I：在該情形下，風電機組全部安置在區域C的節點3處，因為此處風速預測最為理想。第1年該節點接入裝機容量為150W、容量參數為49%的風電機組。但是，這樣的規劃導致無法用其他機組降低節點3較大風速誤差帶來的影響。表3列出了各機組投入使用的年份。機組3一直投入使用，機組1在尖峰投入時使用以滿足負荷需求，將運行成本降到最小。總的投資和運行成本為1336元/MW，其中運行成本為553元/MW。起初，機組3在節點3，機組2在節點2(系統較大的負荷中心)。表3中的其他機組在以后年份風電容量和負荷增加時逐步投入使用。風電集中安裝情況下沒有足夠多的輸電通道。情形II：圖2顯示了風電機組在3個區域分布式安裝的結果。風電機組裝機容量50MW，區域A和B的容量參數小于區域C的容量參數。表4給出了候選機組的安裝年份。與情形I類似，機組1在第5年安裝，機組2在第1年安裝。但是，在第7年機組3才在節點1安裝。節點3處的風電機組WG3年發電容量為12.5MW(容量參數為25%)，線路2和3沒有阻塞。低成本的WG3在某些時候低于其容量參數運行是因為系統慢加速限制因素。因此，在第7年接入快速響應機組后，WG3平均發電量上升到22.5MW，容量參數為45%，仍然低于WG3的容量參數49%，這是由于輸電和運行條件限制(如火電機組低發電量限制、系統慢加速限制、開關限制等)。與情形1相比，總投資和運行成本降低至1072元/MW，其中運行成本上升到了601元/MW。在情形II中，由于區域A和B較低的容量參數，總風電機組利用率與情形I相比降低了28%，這將導致更多的昂貴的火電機組的使用，并增加運行成本。如果區域A和B的容量參數與區域C相同(49%)，則運行成本將降低至540元/MW。圖4把運行和總成本描述為風電容量參數的函數。初始值是現有的風電并網水平。圖4顯示隨著快速響應機組投資額的增加，運行成本降低。由社會成本可以看出，容量參數的增長為20%，此時社會成本低。盡管區域A和B的風電容量參數較低，但是風電在3個區域的分布降低了總成本，提高了機組使用率。這是因為一個區域的風力間歇可以由其他區域來補充，同時，快速響應機組投入減少。情形III：該情形考慮在第8年尖峰時段4-5線路停運的情況。與情形II類似，機組2在第1年投入使用，機組1在第5年投入使用，機組3在第7年投入使用，如表5所示。另外，作為預防措施，機組4在第8年投入使用，機組6在第10年投入使用。線路4-5的停運減少了區域A和區域B的輸電通道，因此有必要在區域B接入機組4和6。與情形2相比，總成本增加至1227元/MW。情形IV：第8年尖峰時段機組1的停運將改變情形II中的規劃方案。機組2在第1年投入使用，機組1在第5年投入使用，機組3在第7年投入使用，如表6所示。另外，機組6在第8年投入使用，作為機組2停運的補充。該預防措施使規劃成本上升至1162元/MW，運行成本升至601元/MW。情形V：在第8年，線路4-5和機組2同時停運，如表7所示。此處考慮尖峰和非尖峰時段2種情況。同之前情形類似，機組3在第1年投入使用，機組4和6在第8年投入使用作為停運的補充。總成本升至1232元/MW，是所有情形中較高的，但是運行成本和情形4和5相比變化不大。

3、結論

雖然本文的擴張規劃模型是針對快速響應機組，但該方法同樣適用于其他發電機組或輸電線路的容量擴張規劃。本文運用蒙特卡羅模擬仿真法和情景精簡技術來分析發電機組和輸電線路的隨機停運、負荷和風速預測誤差，研究結果表明：1）快速響應機組能夠提高大規模風電并網電力系統的性；2）輸電線路設置對發電擴張方案有重大影響，特別是在大規模風電并網時，因此發電輸電協調規劃對風電的大規模并網消納極為重要。具體到我國風電發展的現實情況，風電并網消納過程中面臨輔助服務補償及區域負荷消納能力不足的問題，考慮到“兩個細則”已經制定了火電機組深度調峰和啟停調峰的補償機制，目前亟需解決2方面的問題：1）利用本文提出的模型和方法實現快速響應火電機組的有序建設；2）我國西部及東北等地區當地負荷消納風電能力有限，應通過風電和外送通道的協調規劃實現風電的異地消納，從而提高風電的并網率，現實情況是輸電外送通道建設滯后于風電等能源基地的建設，因此需要加快西部和東北地區的特高壓輸電通道，提高這些地區清潔能源的輸送率。

作者：王致杰 韓蕊 曾鳴 王躍錦 薛松 單位：華北電力大學 經濟與管理學院 冀北電力有限公司

設計理論論文:人與物設計理論論文

設計在當前時代的高歌猛進使設計基礎理論的研究顯得復雜而急迫。一方面，洶涌而來的人造物已經徹底地改變了人類的生存，另一方面，迄今仍沒有一個系統獨立的設計理論。一方面，設計為我們帶來了一個多彩多姿的新世界，另一方面，生態危機、環境污染、生物體變異等實際上都是現代設計的結果。無數的例證說明，資本集團、消費社會與現代設計的結盟是當今世界諸多噩夢的罪魁禍首。我們不可能不要設計，但是同時如何規范設計乃至如何批判分析設計，迄今為止仍然缺乏基本的分析參照理論。理論家們極力追蹤當前設計的新動向，力圖描畫出一個可以分析、規范設計行為的思想坐標，但設計無定向、無限度的高速發展使捕捉設計的諸理論常常來不及完善就已經被突破。設計就像一個百變的魔鬼，讓企圖掌握這個世界的理論家常常尷尬回避或者束手無策。設計本身并不神秘，它就是我們身邊觸手可見的一切器物的智力來源。它遠不如海德格爾的“存在”那樣虛玄，它甚至不是意識、物自體、人性那樣的抽象之物，可是它似乎恰恰應了那句老話:離我們最近的東西在思想上離我們最遠。如果談論系統的設計理論還為時太早，那么，可不可以先探討一下設計的規范性基礎? ———這就是本文的緣起。因為無論怎么忽視理論，這一點都是必須的。因為如果沒有一個在設計之上的總體性觀照的思想視野———至少，如果沒有可以批判、推動設計良性發展的規范性基礎，我們真的不知道設計會把人類帶往何方。

一、以西蒙為例:設計理論的困境

著名的赫爾伯特?西蒙說，設計是“創造人造物的科學”(106)，這是我見過的對設計最簡潔的定義。西蒙的《人造物的科學》被認為是“產生了不可估量的影響”的“激發人們對設計科學進行討論和研究的最基本的文本”(第亞尼 5)，可以說是關于一個統一的設計理論的最杰出的成果。西蒙說:一門完整的設計科學是關于設計過程的學說體系，它是知識上硬性的、分析性的、部分可形式化的、部分經驗性、可講授的。(司馬賀 105)在西蒙看來，“這樣一種設計科學不僅是可能的，而且現在已經真的出現了。它已經開始滲透到工程學院(主要是通過電腦科學和‘系統工程’程序)和商業學院(主要是通過管理科學)。”西蒙甚至宣稱:“此時此刻，我們已經能夠看到它的相當清晰的形狀，由此出發，我們就能夠預言，明日的工程院與物理系之間、明日的商學院與經濟系和心理學系之間，究竟有哪些重要的不同”(司馬賀109)。西蒙是如此自信，他所說的設計對象遠遠超出了我們一般所說的人工物品，是包括諸如社會、藝術、符號、科學、農場種植等等在內的一切“人工”領域。可是如果我們深究下去，就會發現西蒙的邏輯很難自圓其說。首先是設計的廣闊度和居間性。這是創建統一設計理論的根本困難之所在。對此，西蒙有充分的意識。《人造物的科學》一書的副標題就是“復雜性面面觀”，他所謂人工物的“復雜性的系統”包括社會系統、生物系統、物質系統和符號系統。除了大自然的無機界，一切都已經包括在他的“設計系統”之中。他在論述設計與人的關系的時候說:人造世界恰恰就位于內部和外部環境之間的界面上，它關心的主要是通過使內部環境適應外部環境這一中心目標。那些關心人造物的人所要研究的，就是找到使手段適應環境的方法，而這一過程的關鍵就是設計本身。(西蒙109)設計是通聯各個領域的居間活動。在社會、物質與符號之間，藝術、科學、自然與生活之間，經濟、技術和心靈之間，內在世界與外部環境之間，設計是聚集、通連各個界面并實現其界面轉換的中介性活動。這意味著，設計是關涉領域最廣闊的活動。由于這種廣闊性、居間性，設計一直沒有作為一個獨立的研究領域被提上議事日程。在現代知識體系中，在知、情、意的劃分之外沒有設計單獨的知識空間，并沒有一個獨立的認知性的設計的科學。盡管設計實際上包含了知、情、意三大領域的綜合性運用和轉換，但是它只能被打散、分割到諸如藝術、建筑、環境、工業制造等學科之中，去作為應用教育的附屬物。長期以來，設計被看作是一種不登大雅之堂的實用性知識。“我們以往所知的多數(如果不是全部的話)設計和人造科學，在學術上都是軟性的(具有彈性和靈活性)、直覺的、非正式的和食譜性(就像是邊看食譜邊烹調一樣隨意)的”(西蒙 108)。中國傳統的設計知識，諸如《天工開物》、《營造法式》，一直就是工匠的操作術累積。在現代西方，雖然自工業革命以來設計早已成為顯學，但是相比于其他種種學科，一種有影響力的、統一的設計理論并未產生。對一個幾乎納入并包括了人類精神活動的各個領域和人類生活一切方面的巨大對象，統一設計理論的困難在于:無法形成一個總體的、有切實分類學根據的邏輯陳述。我們說什么似乎都是以偏概全。但是，研究的前提首先就是要確認研究的對象和范圍，并要有一種超越其上的思想視野。同時，決定設計的參照因素不斷變化，每次的參照因素都有所不同，這就是西蒙所說的設計的“權變性”———它使統一的設計理論看起來意義非常有限。這就是設計雖然重要但并無統一理論的邏輯根源。它使得設計雖然已經被無數次定義，但沒有一種得到公認;雖然有種種從屬于各門知識的二級設計學科，但設計究竟是一種什么樣的學科仍然含混不清;雖然前赴后繼的設計大師實際上已經徹底地改變了這個世界，但是全世界似乎都沒有設計學博士;雖然今天設計對經濟、文化、時代、人類發展的意義已經舉世公認，但是一些杰出的設計大師，包括國內的一些首屈一指的設計家，還是要拼命說自己是藝術家。設計的身份危機在于它無法獲得一個分類學背景的定位。設計是科學嗎? 是技術嗎? 還是藝術? 或者是包括科學、技術、藝術乃至其他經濟人文因素融為一體的綜合性實踐活動? 如果是綜合性的活動，那么對這樣的活動總體，我們該用什么樣的理論來描述呢? 是行為理論、社會理論、企業管理學、經濟學理論還是西蒙所說的統籌學、系統論? 這就決定了，即使我們抱著對科學最寬泛的理解，也會對西蒙的說法感到遲疑，因為哪怕我們把設計勾勒為一個含義最寬泛的學科，也會遠遠延伸到科學之外———比如藝術設計，比如設計通過物序和人際秩序的塑形而楔入的社會體制機制和意義機制，甚至包括物序的倫理、經濟—市場無窮無盡的變動性要求等等。西蒙所謂“設計科學”的實際內容是對如何展開設計行為的知識總結。他根據設計作為一種精神活動的要素、程序、操作模型和評價方法將設計行為的展開歸結為 6 個層次:1)尋找設計的邏輯;2)通過手段—目標的分析確定目標和解決問題的步驟;3)設計“最小消耗”的資源分配;4)從設計—生產—檢驗到再修改選擇的過程;5)設計中的替代();6)設計的評估與理論總結(西蒙 110-28)。西蒙的方式是將設計理論做成對一些當代設計操作術的經驗總結，即一種操作模塊、操作規程意義上的“科學”。這使西蒙更深地陷入了理論混亂和科學主義的泥潭。及時，他混淆了設計理論和設計行為之間的質性差異。一種設計行為理論的研究或許可以向科學的方向努力，但設計活動本身因為居間性實踐的緣故，無法被看成是科學。就像電影理論可以向科學努力，但是電影不能說是科學。第二，西蒙太相信數據程序和設計模塊的力量，不惜因為比如作曲之類可以在電腦上操作，就把一切設計領域都視為計算性操作的產物。盡管西蒙宣稱他的理論可以適用于一切設計，但是對許多設計尤其是藝術設計而言，西蒙的模塊只是講到了一些眾所周知的常識。他忽視了幾乎對所有設計來說最關鍵的一環:作為斷裂性飛躍或連續性思維中斷的創造。我們很難想象，一個富于現代形式感的設計師僅通過這樣的訓練就可以培養出來。所謂電腦自動設計出動人的音樂更是癡人說夢。第三，最重要的是，在思想視野上西蒙的設計理論是科學主義的產物。如果僅僅分析那些急功近利的設計術本身的環節、模型和構成，我們就無法超越設計的局部性實踐而去打量設計之于人類的整體意義。如果將包括社會世界、精神文化、農作耕種在內的整個人類生活都看成是科學系統設計的產物，我們就會從根本上漠視世界的開放性、不可預知性并剝奪社會多元參與、選擇的自由。這將是科學系統對生活世界真正徹底的殖民化。如此，世界就會以一種總體系統的理性強制去取代公民個體自由選擇的權利，取代對設計師和全社會的作為參與主體的“設計的良知”的呼喚和培養，并最終取消阿切惠斯(Hans Achterhuis)所說的“人造物的道德”問題。在那些具體模塊的操作擺弄中，我們看不到更縱深的思想視野的關聯性敞開。這也幾乎是國內外一些設計理論和教材的通病。

二、設計中人與物居間性展開的三個維度

實際上，不管是設計本身的廣闊關涉度，還是今天已病入膏肓的生態危機、現代性危機都表明，設計絕不能夠僅僅是科學，而是必須將自然、社會、文化、人類的生存前景等一體性納入其中的綜合性創造。換言之，作為現代生產之一往無前的智力發動機，在設計背后的智力坐標決不能只要科學，而是要有文化、思想和良知———借用存在主義者的話，要有對人類生存價值及其前途的考量，尤其是在所謂“技術的批判理論”已經有深度展開的當代語境下。由于設計活動的廣闊性、居間性和分類學基礎的缺乏，目前在短期之內要設想一個獨立的通用設計理論還很困難。那么，在此種情形下，我們該如何打量設計呢? 本文認為，統一設計理論的不成熟，并不妨礙我們將設計作為一種人類獨特的生存活動來打量。設計所關涉的基本要素是人與物，是生成著的人與物的居間性展開。在這一獨特的視野下，我們是可以深度思考設計的。從現象學的觀點看，研究人與物的關系就是觀察“物”以何種方式被給予，但是在設計中，“物”并不是靜觀地被給予，相反，它開啟和建立物被給予的方式。一個條桌或方桌再加上方位的習俗，比如中國人通行的“坐北朝南”，圍坐者之間就有了等級秩序，可是一張圓桌則不同，“一張圓桌并沒有‘頭兒’，它帶給圍坐其周邊的人以平等的地位”(Verbeek 207)。因此，設計之于物并不是現成的被給予，而是行動著的人與物的關系的打開和建立。這就決定了，人與物居間性的研究實際上就是人與物居間性展開的維度研究，這些不同的維度延伸于人際、社會、交換、生存，延伸為時間和文化，延伸為海德格爾所說的世界性———本文認為，這就是我們打量一切設計得以可能的思想視野。那么，人與物的居間性展開究竟有哪幾個維度呢?首先是一個打量物的總體性視野。我們知道，在現代思想史上，這一視野最初是從海德格爾奠基的，他對物的研究首先為諸維度的考察奠定了一個整體的存在論視野:物是從世界之映射游戲的環化中生成、發 生 的。唯 當———也 許 是 突 兀地———世界作為世界而世界化，圓環才閃爍生輝;而天、地、神、人的環化從這個圓環中脫穎而出，進入其純一性的柔和之中。(1183)在海德格爾看來，物不是一個孤離的片斷，而是天地人神之“環化”結構中的一環。海氏將人與物的居間性展開概括為:“唯有作為終有一死者的人才棲居著通達作為世界的世界。唯從世界中結合自身者，終成一物”(1183)。因此物必然通向環化展開著的世界性。由此，打量物的視野就從自然物、有用性向存在性即生存、社會、神圣等世界性結構敞開。在此視野下，海德格爾將物所展開的維度分為三種:1)現代科學技術下的“促逼”之物;2)作為居留于天地人神“四重整體”中的被看護之物，比如傳統的農作與培植;3)作為居留于天地人神“四重整體”中的被“建立”(筑造)的物，比如傳統時代廣義的建筑和設計。此一物在“居”的意義上同時意味著人的生存，意味著時間和開放的未來。海德格爾理論的關鍵在于，他通過“世界性”，揭示了技術、設計的存在尺度。正是基于這一尺度，我們才能看到現代技術的僭妄:現代技術對物的有用性的強力“促逼”打破了天地人神的自由嬉戲即世界結構的平衡，讓技術這一攝取有用性的維度片面地突進并遮蔽了其他維度。這就是海德格爾所說的諸神隱匿而人道僭妄的時代。海氏之后，不同的理論家對物的諸維度及其關系的研究有如下縱深的展開:及時，物的社會—符號性維度。這一維度的突破性探索從巴塔耶、列斐伏爾、羅蘭?巴特到波德里亞早期，演變為現代消費社會理論的基礎。實際上，只要一提出物的社會—符號性維度，就已經意味著兩個維度之間的區分:物的功能—技術維度與社會—符號性維度。在此，波德里亞的突出貢獻是強有力地區別了功能—技術物與物符碼維度的差異。技術物所對應的是物的功能系統。技術哲學家西蒙頓曾以氣缸為例說明物的體系結構，他說在當代研發的氣缸里，由于在能量交換的過程中每一個重要零件都和其他零件緊緊相扣，使得每一個零件都無可取代，比如汽缸蓋以其形式及金屬材質和其他爆炸循環的元素相互作用，制造出火花塞電極所需要的溫度;而反過來，由此產生出來的溫度又作用到點火及整個爆炸過程。整個工業世界就是這樣由功能—技術所構成。波德里亞指出，西蒙頓的分析只是涉及了功能物的維度。“科技向我們訴說物的一部嚴謹歷史，其中，功能的沖突在更廣闊的結構中得到辯證性的解決。每一系統演變朝向一個更好的整合”(布西亞 4)。科技就是實用功能的系統解決。由此，西蒙頓和波德里亞實際上已揭示了物的功用—技術維度的基本內涵。但是，如果我們認為僅用物的技術—功能體系“便足以說盡真實物品構成的世界”，那就“只是一個夢想”。功能解釋“會馬上在物品真實生活中的心理學和社會現實上遇到困難，因為后者在物品的感官物質性之外，形成了一個有約束性的整體，并使得科技體系的合理一致性持續受到改變和干擾”(布西亞 6)。在實際生活中，波德里亞說:我們的實用物品都參與到一到數個結構性元素，走向一個二次度的意義構成，逃離技術體系，走向文化體系［……］更有甚者，形式和技術的引申義 還會增益功能上的不和諧，也就是整個需要體系———社會化或潛意識的需要、文化或實用的需要———一整個生活體驗的非本質()體系反過來影響技術的本質體系，并損害了物品的客觀身份。(布西亞 6)因此:如果我們排除純粹的技術物品，［……］我們便可觀察到兩個層次:客觀本義和引申義層次，透過后者，物品被心理能量所投注、被商業化、個性化、進入使用，也進入了文化意義［……］(布西亞 7)功能物是世界結構的物質性基礎，這是物的“客觀本義”，而它的“文化意義”則是屬于物的政治、文化、美學———簡言之，社會、人際的意義關系范疇，是“一個二次度的意義構成”。在波德里亞看來，這正是物組建成消費社會體制的秘密:諸物圍繞日常生活的家居、交往、休閑、運動等結成生活“空間”，組成一種可自主選擇和自由調節的情調、氛圍，進入模板化組合的“氛圍的游戲”;通過古物、藝術品、珠寶、圣像、手稿等等成為身份的“物質性記號”，組成一個“私人帝國主義”之流行時髦中的“超卓的領域”，從而承擔起擁有者自我突出的標志性記號功能。由此，物品組合最終發展成為一種新的社會地位的能指，組成一個巨大的符號系統并操縱著社會全體向著更高社會地位的模范團體攀升。因此，在消費社會，物變成了波德里亞所說的另一種物:物符碼。關于波氏所述的物符碼如何形成消費社會的符號—體制機制已眾所周知，此不贅述。同時，他對消費社會物序建構的開放性和正義性、倫理性也存在著深重的誤解。盡管如此，波氏早期的物理論毫無疑問為深入展開物的社會—符號維度的研究奠定了思想基礎。第二，物的感性—美學的維度。波氏早期的物理論可以看作是對海德格爾物的世界性維度的具體展開，他克服了海德格爾總體論的形而上學傾向，將對物的社會性維度的探索推進到消費社會符號系統的深度結構性解剖，由此，物的文化維度不再只是一種主觀性，而是一種體制性的建構力量。但同時，波德里亞早期物理論的缺陷也非常明顯:1)他對物的社會—文化維度的理解過于狹窄，2)他還從根本上遺漏了一個維度:直接物感的審美性維度，而這正是列維納斯、利奧塔、梅洛-龐蒂等人———包括波德里亞本人晚期———的物理論和現代設計家們所關注的重點。威廉?荷加斯的《美的分析》一直被認為是藝術設計學的奠基性著作，該書幾乎全部是論物的形式:適應、多樣、統一、線條、構型、明暗、色彩、姿態、動作。但是在列維納斯看來，物的出場并不在于形式，而就是物本身。具有藝術感的物也不是天地人神之世界結構中的物，它就是赤裸裸的“物”。比如現代抽象藝術，它去除了任何再現和符號的因素，我們凝視這樣的畫，找不到任何可以做“意義理解”的縫隙或參照，而只能沉浸于畫面的直接物感之中，從而“物”本身便從時空、世界中脫落出來。由于沒有任何再現性和符號因素的理解參照，抽象藝術變成了純粹的、赤裸裸的“物”:它就是那些純粹的立方體、色塊、色團。列維納斯將這種物稱之為“對世界的去形式化”。諸物，作為一種被目光自設背景的普世秩序中的要素，已經無足輕重。一些裂縫從各個方向撕裂天地的連貫性，個體在它存在的赤裸()中凸顯出來。這種對世界的去形式化()———也就是這種赤裸化的過程———在這種繪畫對質料的表現中，以一種特別引人注目的方式實現了。事物表面連貫性的斷裂，對斷線的偏好，對透視和事物“真實”比例的蔑視，這些都宣告了對幾何曲線之延續性的反叛。在一個沒有視閾的空間里，一些將其自身強加于我們的片斷。一些碎塊、立方體、平面、三角形擺脫了束縛，向我們迎面撲來，互相之間不經過過度。(列維納斯 60-61)列維納斯以驚人的敏感性揭示了另外一種人與物的深度存在性關連:在現代世界中物的“質料”的凸顯，在建筑、服裝、家具、生活景觀和藝術中那些充滿品質感的物，那些簡約極簡的物，那些擊穿心物阻隔、讓人感動的直接的物。在這些物中，人不是與“意義”(海德格爾所謂“世界結構的因緣聯絡”)打交道，而是與物本身相互交融和激蕩，或者說物本身的質感變成了意義。列維納斯說，“這是一些赤裸、單純、的元素，是存在之膿腫!”“在萬物墜落在我們頭上的過程中，它們證明了其作為物質客體的力量，而且似乎達到了其物質性的極點。盡管繪畫中的形式從其本身看來是合理而光亮的，但繪畫所實現的，卻是它們的存在(”existence“)本身的‘自在’(“l'en-soi)”(60-61)。它們在一種奇特的“無世界”的視野中顯示為“存在那非形式的攢動(“grouillement informe”)。”“一切存在者，通過形式的光亮而指向我們的內部，而在這些形式的光亮背后———物質就是‘il ya’的事實本身”( 列維納斯 61 ) 。這種物我們曾在許多現代設計大師和藝術家的作品中看到過。在這里，物就是本質，就是存在，就是藝術。列維納斯要深度揭示的是人與物關系的本源狀態和在世界化狀態中人與物的阻隔:在現代性狀態中人與物關系的另一面。自從物被看作理性的客體———看作符號、有用性、財富、資源、研究對象等等，物就變成了手段，物本身、物的自足性消失了，有意義的只是物的功效。所以不是在天地人神的世界結構中，恰恰相反，只有在“對世界的去形式化”即純粹物的涌現中，人才有返回存在本源的希望。在此種狀態下，人才能打破心物阻隔，向創造力的本源之域返回。列維納斯的洞見揭示了世界的開放性之源:那是更深層、更根本意義上人與物的原始存在性關聯，在藝術與生活中，它以打破世界性的方式源源不絕地產生世界的新質、異域和未來，讓世界走向新生。這就決定了，現代藝術的核心不是在文化構架下某種符號意義的追逐，而是原初物感的斷裂性呈現。藝術創造的核心不是某種形式的度量，而是內感覺活性物感的萌動，是物從身體深處的擊中和涌現，就像洪荒進入這個世界。用利奧塔的話，在現代藝術中物的闖入是理性的他者，“是一個意識的陌生者，而非由意識來構成”，“它是離開意識、渙散意識的那種東西，是意識無法意識到的，甚至是意識必須忘掉才能構成自己的東西”(“Lyotard 90)”。顯然，這才是真正的現代審美之域:物之審美或藝術的維度，是真正世界的開放性維度。同時，這也是現代新感性的自我創造和自我確證的維度，是審美和藝術之所以能夠矯正現代性危機、實現創造力植入的至深根源。在技術哲學中，功能、審美、符號三個維度實際上已成為考察設計的理論基礎。在《設計中的秩序 和 意 義》 一書中，維姆?繆勒爾詳審地分析了設計中的三個維度之間的關系。他把物的實用功能看作是物的及時級功能，物的社會—文化功能看作是第二級功能。社會文化功能即所謂語言符號功能。比如買一只游艇，并不僅僅是為了航海，它還要表示使用者的身份、情趣、生活喜好等等，在這一點上，繆勒爾與波德里亞的觀點并無二致。他們都共同指出在傳統社會、現代社會和后現代社會，設計的功能結構發生了重要的變遷。在傳統社會，物的第二級功能是權力的象征，比如傳統家庭以父權為核心的家居布置、中國古代對住宅規模形制的詳細規定。波德里亞將此種文化功能物稱之為“象征物”。但是在現代社會，權力的象征性符號被抹去，而代之以以實用功能為核心，此時的裝飾被減到最少，產生了一種純形式本身的美感，此謂之“形式跟隨功能”()。正是此一時期的設計，大規模凸顯了現代設計對物的品質感、物感美本身的探索，決定了現代世界基本的生活景觀。而在后現代時期，由于對千變萬化的生活風格的強調，社會—文化的功能得到極大的提升，又反過來形成了“形式跟隨趣味”的浪潮。各種風格的極端化發展與強調形成了令人眼花繚亂的設計風潮。而實際上我們知道，后現代社會物品的審美形式與符號功能的凸顯還基于一個更重要的社會經濟運行的原理:在消費社會激烈經濟競爭之下社會購買動員的需要。由于全球化市場體制下的自由購買與大規模的產能過剩、各類型產品的高度趨同，任何一種產品都要通過審美—符號的特異性將自己從眾多同類產品中凸現出來，由此決定了趣味性在形式設計中的決定作用。同時，繆勒爾指出，設計物的實用功能也要靠物品的指示功能才能進入使用，比如一張椅子的形狀要顯示出它能夠拿來坐，有方便于坐下、站起來的空間，這是設計物的實用指示功能。這樣，物的符號功能就分為兩個層次:身份顯示即意涵功能(connotative)和實用指示功能(indicative)。而審美形式功能是與符號功能相對獨立的功能。繆勒爾用圖表顯示如下:使用者———產品功能———產品實用功能 語言功能符號功能 形式審美功能指示功能 意涵(象征)功能(Muller 299)

三、人與物的交互性視野與設計的規范性基礎

實際上，功能、審美與社會—符號性維度已經涉及人與物的交互性問題。物從來就不是單方面地被利用，而是人與物的相互形塑和交互構成。因此，維貝克提出要在人與設計物之間“超越主客體”。人造物是我們遭遇世界的媒介，但是“作為媒介，它決不能僅僅看作是‘在主體和客體之間’，它是主體與客體交互組織的具體構成”(Verbeek 130)。“媒介是主體和客體具體組織關系的交互形塑”，它總是超出了主客關系本身。比如我戴一副眼鏡，與沒有帶眼睛的世界是迥然不同的。沒有這副眼鏡，我不能彈鋼琴，不能開車，字也寫不好。因此，“我的世界和我存在的方式已經被眼鏡深刻形塑了”(Verbeek 130)。正是基于人與物的交互形塑，維貝克質疑了繆勒爾的圖表。他認為，如圖所示，繆勒爾是從符號學的角度去理解物的社會功能的，但是物形 塑 人 與 世 界 的 實 際 展 現 要 從 后 現 象 學(postphenomenological)的視野才能描述:然而對物品，用符號學的方式和后現象學的方式考察是不同的。如上所述，符號學的考察并沒有凸顯桌子的秩序對圍坐者關系的形塑，它只是講述了這些關系中存在的文化。但后現象學的視野卻凸顯了桌子如何形塑這種文化，因為它顯示了桌子對圍坐者之間究竟是平等的還是與“頭兒”之間的關系的積極組建。(Verbeek 207)所謂后現象學是去除了現象學的先驗傾向而著眼于經驗描述的現象學。一個符號學者對物的中介作用并無初始興趣，他只是關心物品擁有者對物品的態度:他如何看待使用物品。而物品之成為身份的標志則是在與其他人使用物品的等級相比較中存在的。由此可見，“物品的第二或社會文化功能由其參照因素所組成”，但顯然，“這并不是中介功能的角色”(Verbeek 208)。維貝克認為，為了形成關于物品中介作用的概念，不能將其視為所謂“第二功能”或社會文化功能的一種類型。“與確實可以表述為指意性或象征性功能的產品的符號特征相反，物品的中介性不能被設想為一種功能的手段。符號可以看做是某個目的的手段:一輛轎車不僅是交通工具，也表示人的身份;一只咖啡壺不僅生產咖啡，也表示一個人的情趣習性。可是物的中介，與其說是產品的功能，還不如說是其功能性的副產品(byproduct)”(Verbeek 208)。“在完成其功能的過程中，產品比完成功能做得更多———它們形塑了人和世界之間的聯系”(Verbeek 208)。只有當東道主出于某種餐飲文化而刻意選擇“平等的”或“有的”的桌子來表達某種意圖的時候，桌子對客人之間關系的組織才可以描述為某種目的的手段。但是描述一張桌子怎樣中介餐飲文化，關鍵不是描述其功能，而是描述基于其功能性基礎而發生的一種現象:桌子將人們組合進吃飯活動中，從而使一種存在的經驗成為可能———從座位上桌子中介了圍坐者之間的關系。因此，維貝克強調，“中介并不是發生在產品的第二功能或社會文化功能領域，而是在更原初的功能或物質性作用領域”( Verbeek208)。“物的中介不是以語言的方式而是以物質的方式來形塑人與世界的關系”(Verbeek 209)。同一棵樹在顯微鏡下觀察與太陽鏡中觀看產生不同的解釋，部分是因為解釋的框架不同，但部分也是因為感覺接觸的方式不同。比如行人當看見一個飛快拋來的物體時停下來，他是出于一個具體情境中的本能反應，在瞬間的感覺狀態中完成了動作———顯然，飛來的物體不是符號，飛來物的作用也不是社會性、文化性的。行人的理解力和動作是與現實感覺緊密相關的。因此與此相應，“這樣的中介也不是發生在解釋的水平上，而是發生在感覺的水平上(a sensorial level)”(Verbeek209) 。我們用直接的物感覺與世界打交道。物與人的關聯是物質性的形塑———顯然，這樣一種對物與人在物質性原初層面關系維度的揭示極其重要。長期以來，我們的設計研究都主要是在實用功能與社會文化功能兩個層面展開，符號學是我們研究物的社會文化維度的基本方法。但物質性形塑的中介作用顯示，物形塑人存在世界的作用不同于符號示意，它在符號學的視野之外，甚至也不能被歸結為文化，它比符號、文化的維度更基礎。在這個意義上，物既是他者，又是人存在的根據和構成，它既外在于世界，又是人與社會、世界關系組織的具體形塑。我們既利用物、使用物，又被物所決定和操縱。物的形塑作用實際上體現在廣義的物的功能的所有維度中:在審美中，陌生物進入精神的創造力激發形塑了生活世界的景觀、品質和生存感覺的構成;在實用功能中，人造物決定了人的生活方式和對生活時空的塑造;在社會中，人造物序具有對人際秩序的構型、塑造以及對促進社會解放、物的解放與人的自由的巨大作用———這些都決定了，必須超越主客體而在人與物交互形塑的視野當中，才能夠真正描述物與人的居間性展開。那么，對設計而言，描述物的中介形塑究竟為我們提供了什么呢? 答曰:它在對人與物關系的正確揭示下顯示了設計所迫切需要的規范性基礎。具體地說，在技術的層面它顯示出人與物的本源關系及其危機，這里有提出設計倫理學的根據;在審美的層面，它顯示出物作為感性世界的廣闊范圍，這里有提出物美學的根據;在社會—符號的層面，它顯示物序結構與社會自由的關系問題，這里有提出設計的政治或設計政治學的根據。而設計的倫理學、物美學、設計政治學共同呈現出一個前景:人類在沒有統一的設計學或在所謂設計的科學尚不成熟的條件下，仍然可以超越科學主義或實利主義而對洶涌而來的設計風潮做出深刻的人文反思和價值評判。設計倫理學可以在宏觀和微觀兩個層面展開。宏觀而言，后現象學視野關注技術設計對生態、人類生存環境的整體的形塑和影響，這遠遠不只包括限制殺傷性武器、核電站、動物植物保護等內容，還包括節能、環保、無碳、節約資源等。由于今天地球的物變態歸根到底是來源于人對物的設計、操弄以及為使用而開展的強制性開發，如今，一系列人與自然關系的危機已經積聚、演化為物質變———生態、環境、土地污染、空氣污染、水污染以及轉基因和生物體變異。由于全球性物變態的升級，今天，物與人的關系已經發生敵對性的轉變。當此之際，可以說考慮設計對生態、人類生存環境的影響已經成為所謂設計良知的首要內容。對物的看護已上升為對所有設計者的首要道德要求。在晚期波德里亞看來，在克服現代性危機的種種方位中，唯有物才是打破無所不在的理性、無所不在的意義統治的希望之所在。“物是一個無法溶解的謎，因為它不是它自己，也不知道它自己”(Baudrllard 172)。它既沒有目的，也沒有意義，既不是主體，也不是客體，既沒有表象，也沒有深度。物就是一個大寫的他者。在當前語境下，物本身已經成為一個有希望翻轉主客體關系的誘惑。設計的任務首要的不是在物中尋找詩意，而是要看護非人性的物和保護物的非人非世界性。在微觀的層面，設計必須具體而微地考量產品使用、操作過程中與生命安全、舒適感等等的交互影響。正如阿切惠斯對轎車保險帶設計的分析，開車如果不栓保險帶車子就發不燃或者就發出讓人討厭的嘟嘟聲，這是一個典型的人車互動的案例。實際上自發明以來，這一富于道德性的設計已經挽救了無數人的生命。物美學是維貝克力圖在設計上用后現象學視野取代后現代設計文化研究的主要內容。在他看來，由于后現代風潮對產品差異性、獨特風格的強調，所謂的藝術設計或“美學”已經極大地窄化了真正美學所包含的內容。美學已經變成了關于物的美丑的關注:一種僅僅局限于視覺感官性的研究。可是美學(Aesthetics)原本是來自古希臘詞“aesthésis”，原意是“感覺的領悟”，因而美學應該定位于包括人與世界之間的所有感覺聯系，簡言之即整個感性世界的感知互動領域。這樣，物美學就包括了物對于人與其世界關系形塑的所有方面，它不僅關涉視覺，也關涉聽覺、觸覺以及整個身體、氛圍等等的調節與互動。而在本文看來，在今天設計的物美學維度更重要的是還擔負著在整個生活世界抵抗系統理性統治、實現現代性分化的解分化使命。后現代世界無處不在的審美性滲透實際上已成為生活處處軟化、轉移、和解理性強制的重要力量。設計政治學是關注設計延伸于人際的結構性關系調節。前述方桌和圓桌對人際平等與否的調節顯然是政治性的。國內一些縣政府、法院大樓的夸張和飛揚跋扈、動車座位的刻板、學生食堂的粗糙、住院病房的等級等等都是政治性的。設計政治學考量的是設計之于人際結構性關系的形塑和影響。自遠古以來，物品的設計就一直不僅是審美性、道德性的，尤其是政治性的。所有人對人的監管、強制、壓迫其實都是通過物的中介來實現的，物的系統實際上形塑和對應著整個社會的嚴密等級秩序。在此意義上，人的自由首先是社會物序的開放和自由，甚至可以說，人類社會最終解放的標志就是物序的解放和自由。比如當代西方，在政治上已經是一個權利約法下的公民社會，自由和權利平等已經是系列政治法律體制的基本內涵，但是嚴重的貧富分化仍然導致了牢不可破的等級物序。物序的解放比政治的解放更遲緩和艱難。由于現代社會體制，等級身份的政治壟斷和強制已經被取消———它體現在設計上就是傳統強制性等級符號系統的解體和實用設計的大規模興起。但是按波德里亞的分析，一種新的等級物序———物符碼系統的統治又在消費社會呈現。因此，在消費社會背景下，如何協調兩種追求———既追求普遍物序的開放和自由，又追求產品質量的提高成了擺在當代思想界面前的難題。買東西，我們總是要求更好，然而物與物之間，只要形成系統，就必然出現好和不好的差異，而一個有序的市場經濟必然會形成物品等級的系統編碼，否則市場的價格體系就會崩潰。這樣的悖謬人類如何走出? 這是筆者現在仍未想清楚的———或者它干脆就是一個無解的難題?

總之，聯系本文的前后討論，人與物居間性展開的諸維度實際上已經敞開了我們深度批判、思考現代設計的規范性基礎。人與物相互形塑的展現為我們確認此規范性基礎提供了現象學根據。依據于此，一種超越科學主義的、批判的現代設計理論將不會為期太遠。

作者：吳興明