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设计理论论文:现代设计理论下园林设计论文
1现代设计思想
首先，现代设计的发展。现代设计起步较晚，从20世纪初开始到第二次世界大战结束，它的发展也是一个漫长的过程。在社会发展过程中，现代主义逐渐出现在设计领域，它从设计理念、形式和手法等方面，改变了传统的设计模式。设计者经过工艺美术运动、新艺术运动、斯堪的纳维亚国家的设计运动以及装饰艺术运动等一系列的探索，使现代艺术在形式和思想上得到了大解放。其次，现代设计思想。现代设计思想主要包括6个方面：及时，服务于大众的民主思想，设计的目的是人而不是美化产品。第二，功能为及时要素的设计思想，现代设计的主要目的是为人民服务，因此把功能看作及时要素是必须的。第三，艺术和技术结合的设计内涵，在充满艺术的同时要注意技术的应用。第四，遵循自然和客观的法则，违背自然和客观条件的设计是不可取的。第五，少就是多的设计原则，简洁明了是现代设计的追求。第六，形态构成的设计基础，例如点、线、面在设计中的应用。
2现代设计思想在园林设计中的应用
2.1科技创新的应用
科技创新在园林设计中的应用首先体现在新技术的应用和传统形式的新表达2个方面。例如，运用LED灯光作为园林建筑外墙的装饰，在园林水景设计中运用高科技的音乐水幕等。传统形式的新表达主要表现在新的构图原则上，设计者们将现代艺术的抽象几何构图和流畅的有机曲线运用到园林设计中，更能满足现代人对园林设计的审美需求。其次，与传统园林设计相比，现代设计思想下的园林设计已经不再是手绘作图，已发展为计算机作图。使用计算机进行设计绘图，具有精密度高、效率高等优点。
2.2平面构成的应用
2.2.1点在园林设计中的应用。
点具有聚集性，容易聚集目光，在园林设计中可以把点当作整体构成的视觉向心点或焦点，通过整体的衬托实现突出主题中心或达到营造意境的效果。例如：在园林设计中，可以在林间道路的尽头设置凉亭，或者在石质阶梯的尽头设置石门，凸显出一种艺术韵味，通过重叠组合或者差异性组合，突出点可以快速吸引人们的视线，获取视觉的焦点的同时，可以渲染出富有艺术的意境。
2.2.2线在园林设计中的应用。
线的主要特征是长度，在园林设计中，常用线条即为直线与曲线。其中，直线主要可以分为水平线、垂直线以及倾斜线，其具有划分整齐的特征，例如，设计排列整齐的树木就有规整、井然有序的感觉，所以一般在道路两旁的绿化带中应用。曲线的应用也在园林设计中占据较高的应用频率，在园林作品中随处都可以见到曲线的存在。通过曲线的舒展划分，能够较大程度地在视觉上扩大园林作品的空间感，带来较为广阔的视觉感受。
2.2.3面在园林设计中的应用。
线在封闭的情况下即可构成面，园林设计中经常用到的平面构成因素主要有曲线形和直线形的平面几何形。通过设计组合成的平面中有规则对称，也有分散的。一般情况下，规则对称的平面都是应用在具有纪念意义园林广场的设计中，具有规整的表现效果，而不规则的几何曲线平面可以应用在花坛、公园或庭院的设计上，凸显出不规则的美感。
2.3色彩的应用
人对色彩的感受是不一样的，同样地，不同的色彩会带给人们不一样的感觉，园林设计中通常运用色彩来表达和塑造视觉艺术。例如：利用绿色，可以缓解视觉疲劳，与园林设计效果相映衬；利用黄色，可以舒展身心。不同色彩的搭配组合可以凸显出不同的效果，掌握好色彩的轻重感才能体现设计的主题，表达设计者的想法。高明度的浅色系显得轻快，低明度的深色系显得稳重。而冷色系则是可以突出肃穆与安静的环境氛围。
2.4材料的应用
传统园林建设多使用的是木质材料，而现代设计思想下的园林设计材料运用可以分为高技术材料和低成本材料的应用。与传统的木质材料相比，这些材料大都有性能好、价格便宜等特点，在设计的过程中，对它们进行合理利用，产生的影响将会是积极的。
3结语
综上所述，现代化设计理论在园林设计中的应用具有重要的意义，只有在充分掌握现代设计理念的基础上，结合当前园林发展的实际情况，将其更好地融入到设计中来，才能积极提高园林的性能以及效益。
作者：崔道雄 单位：贵州省沿河土家族自治县淇滩镇林业环保站
设计理论论文:绿色建筑论文:工业建筑设计理论思索
本文作者：童伟 单位：武汉都市环保工程技术股份有限公司
传统工业建筑设计的弊端
随着国民经济的快速发展，工业经济收入水平持续上升，工业企业的规划发展也更加多元化。但是，目前我国工业建筑设计方案，还远远不能满足现代工业建筑设计的要求，依旧存在着诸多问题。质量是建筑的命根，质量上的缺陷是建筑设计的较大缺陷。设计阶段是工业建筑项目的初始环节，设计方案是否合理，对工程建设的质量有决定性影响。传统的工业建筑设计，仅限于常规的生产需求，多数只是为了向企业提供生产空间，并没有考虑设计方案存在的质量问题。如在设计厂房建筑时，对占地面积、空间改造、建筑性能等问题没有充分考虑，造成建筑设计方案与实际生产要求不相符，设计方案存在明显的质量问题。我国正在大力推进节能减排工作，这也要求建筑行业朝着“环保节能”方向发展，以促进整个工业产业链的优化改造。在工业化生产的背景下，建筑物设计改造中出现了多种“污染问题”，产生了一定的负面效应。设计人员没有充分考虑绿色建筑的要求，建筑防污处理不够理想。以电力建筑物为例，变电站建筑施工需要占用大量的土地，建筑方案设计不合理，就会造成土地资源的浪费，或者出现在森林区域肆意开发等问题。从工业建筑项目投资的角度考虑，无论是中小型还是大型工业建筑，都需要投入巨额的成本资金。建筑设计关系到成本耗资的数额，如果设计人员的成本控制意识不强，对项目规划需消耗的费用缺乏全盘考虑，那么就可能导致资金的浪费。如工程设计师对工业建筑材料的分配不合理，导致材料采购成本增多;建筑结构设计不合理，则会造成了工程的返工返修现象，增加了项目建造成本。
绿色建筑设计理念的主要内容
鉴于传统工业建筑设计的缺陷和不足，新时期工业建筑设计应以“绿色环保”为宗旨，从环保、节能、除污、低耗等方面详细分析，设计出更加科学的建筑方案，建造出更加优越的工业建筑物。“保护环境，避免污染”，这是绿色建筑设计的核心思想，对绿色工业产业的发展有着重要意义。根据工业建筑设计标准，设计人员必须要结合前期勘测得到的数据信息，制定“环保型”建筑方案。工程设计师可以从材料、结构、外观等方面提升工业建筑的绿色效果，严格防范有害建筑的形成。能耗问题是限制工业建筑发展的重要因素，过大的能量消耗，对工业生产活动造成了较大的阻碍。绿色建筑设计理念对建筑节能提出了新要求:一是节能系统，工业厂房建筑尽量采用外墙保温系统、内墙保温系统等结构，避免热能过度耗损带来的不便。二是节能材料，广泛采购新型节能材料，提高工业建筑的综合性能。除了对工业建筑的结构进行改良设计，还需配备高性能的除污系统，以此来改善工业建筑的使用性能。“除污”是绿色建筑设计思想的新内容，要求为工业建筑提供多功能的操控系统。通常应在建筑物内部安装自动化除污系统，利用除尘器、除烟器等装置维持建筑物内空气的正常流通，防止各种污染现象的发生。热能耗损过大是影响工业建筑内部环境的一大因素，由于传统建筑设计条件有限，对热能消耗问题未能采取有效的处理措施。新时期绿色建筑设计应坚持“低耗”原则，对建筑内、外部的热能消耗加以控制。比较常见的低耗设计是采用“保温系统”，在冬、夏两个季节协调热能供应，营造良好的工业生产环境。
工业建筑设计融入绿色理念的表现
目前，国内建筑行业总体实现了绿色改革，绿色建筑成为了建筑市场发展的新趋势。越来越多的工业建筑设计体现了“环保、节能、绿色”的新理念。在绿色理念指导下，设计单位对工业建筑物的建造工艺进行了优化改进，以保障后期施工符合绿色建筑物的要求。常见的改造方式是简化工艺，在保障建筑设计质量的前提下，对原始工艺精简调整，以适应节能降耗的建筑设计要求。建筑行业新型材料的出现，大量绿色材料的普及和运用，为实现建筑节能创造了条件。首先，改造混凝土材料。混凝土是工业建筑的基本要素，设计人员对混合料进行了绿化改造。如智能混凝土，具有性能强、材质优、成本低等优点。其次，更新工业建筑装饰材料。如内外墙体材料、地面材料、顶棚材料等，均采用了新型的绿色环保材料。除污系统是基于自动化控制平台的新系统，设计人员常根据工业企业的生产情况，结合存在的污染问题，配备专业的除污控制系统。针对空气污染，可在厂房适当位置安装排烟系统，及时把有害气体输送到厂房外部，或者完成相应的空气净化处理。此外，工业污水也是绿色建筑设计需考虑的问题，多数企业已经在工业厂房内配置了给排水系统，避免了污水聚积产生的污染。从现有的工业建筑来看，建筑物的主要结构可分为“单层、多层”两种形式。每一种形式的建筑物都得到了优化，整体结构形式在不断改造升级。就多层建筑而言，设计人员注重结构空间的利用，适当降低每个层面之间的高度，减少建筑能耗，降低结构承载。同时，在工业建筑结构交接处设置加固构件，增强了建筑物抗震、抗病害的能力。
建筑绿色设计方案的管理
设计单位选定工业建筑方案之后，还应对设计方案实施优化管理，以确保建筑物结构满足企业的生产需求。绿色建筑设计管理的内容包括:勘测管理。按照工业建筑设计的要求，对工业生产区域的地质情况，进行详细勘测，收集多项数据以辅助设计。数据管理。利用计算机建立自动化数据管理模式，将企业提供的建筑数据输入计算机，进行自动化处理，以获得的工程数据，为设计人员提供必要的指导。综合审核。监理单位应安排专业人员，对工业建筑方案进行审核。对方案中存在的问题，要及时提醒设计单位进行修改，实现绿色建筑设计的化。
结语
工业经济是我国国民经济的重要构成部分，工业生产既促进了我国经济的快速发展，也解决了大量的就业问题。绿色建筑设计理念，弥补了现代工业建筑在节能环保方面的不足，体现绿色技术，彰显绿色思想，使工业建筑更美观、更实用，营造了良好的工业生产环境，促进了社会的可持续发展。
设计理论论文:课程教学非艺术专业设计理论论文
一、软件技术融入设计课程
一般艺术生在入学及时年会学习设计基础或三大构成等课程，由于他们有一定的手绘基础，可以很轻松地把设计基础的理论知识通过手绘视觉化。所以对于这类学生，教师在上设计课时常用的教学手法是讲授设计的方法和形式等理论知识，学生根据理论，使用画笔和颜料绘制出设计画面。设计软件课程一般开设在设计理论课程之后，有些本科院校甚至不开设软件课程，全由学生自主学习。因此，艺术生的设计作业形式感较好，画面较美观，而且因为省略软件课程的教学，大大增加了设计课程的教学课时，学校往往开设多门设计课程，教师有针对性地对不同的设计课程进行系统讲授。而对于没有接受过美术教育的非术科学生，这种教学方法往往行不通。非术科生没有绘画基础，难以把设计的理论转化为视觉的形式，所以，即便教师把设计课程讲授得十分详尽，也无法和学生产生共鸣，学生更无法把理论转化为实践。如果在入学及时学期给学生开设一门绘画基础课，可行性也不高。首先，美术能力不是一年半载可以提升的，至少需要三到五年的高强度训练，对高职非艺术设计生采取这种训练不切合实际；其次，由于学生是非艺术专业，如果把大量时间用在对美术基础的训练上，势必会耽误其他专业课程的学习。那么什么样的教学模式合适这类学生呢？20世纪80年代，个人电脑的普及给设计带来了无法想象的冲击。原先用画笔描绘或用其他特殊技法完成的效果图，现在只需用一台硬件配置较好的电脑和AutoCAD、Photoshop、3DStudio等制图软件相配合，便可使制图所花费的时间缩短一半以上，并且图样美观、。电脑使往常占用教学4/5课时的技法训练锐减至少于1/10，让学生有更充裕的时间考虑设计的细节问题，这对设计及其教育体系是革命性的冲击。高职院校的办学宗旨是快速培养学生的技术技能，而学生是难以在一两个月的时间内熟练掌握设计软件的操作的，所以在这种情况下，高职院校不得不放弃培养学生的美术基础，而把主要精力放在培养学生的计算机技能上。这正好和术科生的培养方式相反。这种教学模式的弊端是，学生虽然有很强的软件操作能力，很多学生也有很好的创意，但是设计出来的作品美观度较差。为了解决这个问题，教师在课程设计上可以把一门软件技术课程和一门设计课程合并教学，理论和实操相结合，符合高职的办学宗旨。目前确实有很多教材也是这样编辑，一些教师在教学上也是把软件技术和实际的设计应用相结合。但是不管是教材也好，上课也好，多半以软件技术为主、设计案例为辅。这样就会出现一个问题：学生学会了软件技术，也能根据教师的案例做出设计作品，但是缺乏举一反三的能力。出现这样的问题，是由于教材和教师都没有设计理论知识的讲授，学生缺乏设计的理论支撑，只懂得依葫芦画瓢，设计缺乏形式感，排版和构图都不符合审美原则。为了解决这个问题，教师应先介绍设计的理论知识，这与美术专业学生的教学方式是一致的。然后，教师要把软件技术和理论知识融合在一起，让学生能够通过软件技术实践本节课的设计理论。软件技术是非美术生的手和笔，是能迅速训练出来的“手绘技能”。这样，设计课的教学就和美术专业教学同轨道了，能较好地保障学生设计的形式感和美观度。这样不仅能有效解决学生无法把设计理论视觉化的难题，也避免了同一节课设计理论知识太多，学生无法消化、应用的问题。因为设计的基础知识看似简单，却需要学生通过练习才能得以消化吸收。如，在造型元素点、线、面的教学中，教师把设计中的点、线、面含义和编排形式讲授给学生后，还要结合软件知识，帮助学生学习如何通过软件绘制各种不同造型的点、线、面，如何通过软件进行画面的编排。上面几个案例都涉及Photoshop软件中的滤镜的应用，便于把滤镜的知识点介绍给学生，并让学生尝试使用其他滤镜或工具，设计更多样化的点的造型。图2、3是学生本课的作业。当然，这样的教学方式也存在一定的缺陷。由于教学的章节安排是以设计理论为基础的，软件依附于设计，从软件教学层面来讲，会导致软件技能教学比较散乱，不像单独讲授软件课程那么有条理。教师可以安排几个课时的时间，系统地把软件的基本功能和主要知识模块介绍给学生，让学生对软件形成整体的把握和了解。教师还可以通过鼓励提倡学生课后自主学习软件弥补课堂的不足。从学生的学习兴趣看，学生都比较喜欢自学一些易掌握的软件课程。这也是一些本科院校取消软件课程教学，学生依旧可以设计出高品质的设计作品的原因。
二、多门设计课程融合成一门课程
设计理论的课程涉及内容众多，包括版式设计、字体设计、海报设计、平面广告设计、网页界面设计、书籍装帧、包装设计、企业形象设计等，每项内容在设计专业都可以开设一门独立的课程，艺术系的确也是如此分类教学的。但对于非艺术类学生则不可能开设那么多设计类课程，所以，学校经常统一开设一门综合的课程，如设计基础、平面设计等。对于本身设计基础知识就相对薄弱的学生，在学习融合了多门课程内容的某一课程时，如果教师的教学方法不得当，其往往会产生倦怠感，教学会非常吃力。虽然理论知识是相通的，但是每种设计都有比较侧重的知识点，如，书籍设计虽然也会用到造型元素，但学生更多的是要掌握排版的知识；平面广告设计则更多地表现在创意基础上。所以，教师可以尝试把一种设计和一个知识要点绑定。笔者是这样实践的：造型要素和海报设计绑定，创意思维和广告设计绑定，排版和书籍设计绑定，基本型设计和标示设计绑定。这样做的优点是一门课程中所有的设计理论知识都有涉及，并且应用到各个不同的设计门类，适合非艺术生的教学。如，在教学安排上，教师先讲授造型要素的应用，让学生做一些海报作品，训练学生通过形式美法则编排版面的能力。通过这个环节，学生可以熟练掌握造型要素的应用方法，并对构成的形式法则有充分的理解和掌握。图4是这个环节中学生的设计作品。但是，学生在这个单元还没有进行图形创意训练，所以大多数学生的设计作品虽然有很强的形式感，但是创意性或主题性不明显，只有少数学生会把自己的理念和观点融入设计，所以需要进行图形创意训练。教师可以把图形创意训练和广告设计绑定，因为广告最看重创意的表达。教师可以先从联想和想象的思维方法入手，让学生学会用创意的思维模式思考设计，然后训练学生创意的表达形式，让学生能把创意视觉化。如，构成图形主题思想的许多概念经常是虚的、看不见的，但可以通过与之对应的、看得见的形体相关联而构成虚实联想。如，作品《锁系列广告》，要体现产品安全、坚固的性能，安全和坚固都是看不见、摸不着的，所以需要通过与之对应的事物或场景表达安全或坚固的品质；作品《耐克滑板鞋广告》则把轻盈（虚）和气球带动鞋子的场景（实）对应起来；《酒后勿驾车》和《闲》都是通过对图形进行同构得到的创意图形。在这个环节，学生的设计作品就不仅体现在形式上（对上一个环节的继承），还体现在设计作品的独到创意方面，作品的实用性和完整性更强。教师还可以把版面设计和书籍设计或网页设计绑定，因为书籍设计或网页设计所需要的素材最多，学生需要熟练掌握编排的技巧，才能把资料有条不紊地编排在版面上。通过这种形式，教师可以轻易地把多门设计课程融合成一门课程，并且各种设计理论都有涉及。
三、结语
因为照搬艺术专业的教学模式或过度注重软件技术等原因，如何上好非艺术设计专业的设计课程，一直是一个教学难题。为了解决这些难题，提高非设计专业学生设计课程的教学质量，笔者提炼了教学经验，以新的视角解决设计教学中出现的各种问题，以期为各个高职院校非艺术专业的设计教学提供参考。
作者：吴海棠 单位：东莞职业技术学院
设计理论论文:建筑设计理论生态建筑论文
一、生态建筑设计理论需遵守的原则
1、遵循自然规律，追求人与自然的和谐发展
在建筑设计中，要求设计者将自然环境因素充分考虑到其中。只有人和自然能够和谐相处，人类社会才能在和谐中发展。随着自然环境的不断恶化，可持续发展战略收到了人们的普遍重视。任何一项工作都要考虑到自然环境的重要性，要尊重自然，善待自然。生态建筑设计需要遵守的基本原则就是要和自然和谐相处，作为大自然的朋友，建筑工程不能对自然产生破坏。
2、充分利用自然资源，实现自然同建筑的结合
设计师在进行建筑设计的过程中，要对有限的自然资源进行充分的利用。这种充分的利用并不是说去对自然资源进行一味的索取。指的是在具体的建筑工程的设计中，要对建筑场地内的空间资源等因素进行有效利用，可以将其作为建筑的一个部分。在建筑工程施工之前，要进行一定的规划和设计，在此过程中就要对地上资源和地下资源都有所考虑，将自然合理地融入到建筑设计中。同时设计师要对建筑的节能减排功能做到一定的认识，以便在施工中有所注意，这样才能有效地做到建筑和自然地结合。
3、认真考虑相应生态环境地域特点
建筑工程必将对一定的土地资源进行一定的利用，同时也要充分考虑到施工现场以及周围的自然景观和人为景观。要对当地的气候条件和资源等因素进行有效的掌握，对其能源分布和文化特点进行调查。在具体的工程施工的过程中，不能对这些因素产生破坏，才能在总体上实现建筑和环境的统一。
二、生态建筑设计理论应用于建筑设计
1、通过科技手段解决生态问题
在建筑的施工过程中要通过一定的手段，找出影响生态平衡发展的主要因素，并且采取一定的措施加以解决。在通常情况下，一些先进的技术会被广泛的应用。一般来说，对于建筑材料技术和物理技术方面来说，可以将自然界的风能和太阳能等无污染的能源资源进行有效地转化，成为人们常用的资源。同时还要将新能源和施工技术和施工手段等方面进行有机的结合。这样才能有效地提高资源的利用率，达到生态建筑理论的要求目标。
2、进行因地制宜的建筑设计
上文已经介绍了建筑与自然环境的统一是生态建筑理论的要求。在传统的建筑标准中，如果建筑作品与自然能够融为一体，那么，这样的设计应该是设计中的巅峰之作。的建筑在保持自己独立的基础上还要可以和自然协调一致。在生态建筑理念的作用下，所有的建筑设计都要与自然相融，具体说来就是建筑风格和设计都要与当地的自然环境相符合，就地取材、因地制宜。建筑的本身就可以对当地的自然环境和人文特点的体现，因地制宜的建筑设计方法可以将地方的独特韵味展现在人们的面前。
三、总结
近年来人们对生态环境的保护意识越来越重视，要求建筑行业在不断发展的过程中要充分认识到生态环境的因素。生态建筑理论在建筑设计中的应用程度越来越高，要求在具体的工程建筑中应该做到建筑和自然融为一体；遵循一定的设计原则和设计理念，将生态因素充分考虑到建筑工程之中。只有这样，设计师的设计作品才能更，建筑设计才能迈入一个新的台阶。
设计理论论文:城市园林规划设计理论论文
1宜居城市园林规划设计的相关理论
从严格意义上讲，宜居城市应该融合自然环境、人文环境两种，形成一种特殊的结合体，在这样的城市中，自然环境主要是由原始型自然与人工型自然共同组成;人文环境主要是由社会文化、政治经济等元素组成。在建设宜居城市的过程中，对园林规划设计进行系统的研究，相关的理论建设应该坚持“践行规划先行”的原则，以建设园林型城市作为城市发展与规划的最终目标，并科学合理的布局宜居城市园林，要以美化城市生态环境，促进城市经济水平的发展作为根本目标，从而制定出规划蓝图。
1．1站在高起点进行规划设计
在宜居城市进行园林规划设计，一定要是坚持“高起点”理论，站在起点较高的位置进行来整体布局，将发展宜居城市当作一项艰巨的任务放置在全国这样的大环境中，让宜居城市的整体发展空间能够更为广阔、更具思想、更有韵味。
1．2品味极高的编制与规划
除了上述理论之外，在宜居城市进行园林规划与设计还需要提高自身的品味，在高品味、高水准的基础上进行设计。如此一来，城市可以向社会广泛征集建议，如果有更好的条件，相关的设计决策机构还可以向国家园林设计院或者是一些极富经验的设计专家请教，提高设计水平，更新设计理念。除此之外，还可以组建一支高水平的设计团队，为城市的园林规划设计提供方案。
1．3高标准、严要求的园林规划
在园林的规划设计中，应当坚持“树木为主、花草为辅、自然融合、美中取胜”的原则，将“绿色”与“美丽”贯穿到园林设计当中。同时，园林规划设计必须要因地制宜，保障整体的规划具有实践性以及可操作性。另外，在层次规划上，应当保障错落有致，提倡敞开化、景观化、艺术化的园林设计理念。如果是选择树种，一般可以考虑采用速生树种配合长寿树种、常绿树种配合落叶树种等方式，要坚持本地树种为主，外来引进的树种为辅，进行树木种植。在布局与搭配方面，必须要保障乔、灌、花、草之间的科学性与合理性，重点突出自然景色，彰显出宜居城市中的独特韵味与特殊风格。
1．4复合型规划，坚持宏微观结合
宜居城市在建设中的重点应当是为普通居民提供生活、休息、工作的品质空间，这就需要从宏观、中观以及微观，三个层面进行研究与设计。宏观的规划设计主要表现出区域演变的真实规律，以及人类、城市、园林本身、自然环境之间的影响方式，宏观的设计应是对宜居城市建设的整体认知;中观的规划设计重点表现出的应该是依照系统逐渐演变，呈现出来的规律性，以及不同结构、不同层次、不同布局的特殊的规划方式，中观设计应是园林规划设计的指导所在;微观的规划设计重点表现出来的是园林设计的主要方式，微观设计就是建设宜居城市的基础所在。
2在宜居城市中进行园林规划的具体方法
2．1依靠城市自身的条件，架构绿色体系
建设宜居城市最重要的一点就是要坚持因地制宜的方式，充分地依靠城市本身的自然条件，通过科学的整合与规划，架构绿地的实际分布。主要的自然要素应该是河流、湖泊、丘陵等，这些都要同城市的生态景观相连，如公园、林荫道等，从而形成一个布局合理且层次分明的绿色框架。例如:早期的巴黎城市，以罗马古道穿过塞纳河的位置最为中心，以罗马古道、塞纳河作为两条主线，逐渐发展，形成巴黎城的主要框架。
2．2加强城郊建设，提高城市内部绿地规划水平
宜居城市的建设不能够仅仅围绕某一单一领域，要依靠城市所有的绿地，无论是市内还是郊区，都要容纳进来。在城市内部的绿地应当作为整体进行统一规划，决不能单独进行设计，而割裂了整体的环境建设。除此之外，在规划的过程中，应当整合相应的管理职能，形成一个统筹全局的管理体制，让城郊建设以市内建设能够真正的融为一体，保障园林规划设计能够在统一的环境下完成。
2．3保障区域联系，建设绿色系统
在城市的发展过程中，面积会不断增加，从生态环境保护的角度出发，我国绝大部分的城市都要依赖与城市周围的大面积自然区域，只有这样才能够从根本上提高城市生活的质量，保障城市环境的良好。但是，值得注意的是，城市扩张已经破坏了周围的生态环境，这一定会给宜居城市建设带来负面影响。因此，在进行园林规划设计时，要保护城郊区域的自然景观，尽可能的保障景观的原始结构，在此基础上将城郊景观同城市内部景观相融合相连接。同时，城郊区域被誉为是城市周边的原始型绿色空间，将其当作是城市绿地发展的延伸区域，这样可以较大限度的将其引入到城市内部，从而真正实现城市绿地与城市周围环境的高度统一。
3结束语
园林是城市与自然之间的和谐所在，更是重要纽带，要想打造宜居型城市，必须要加强园林的规划与设计，保障园林与城市的相互依存性，只有这样才可以从根本上提高城市的环境质量，为我国、为人们打造出更多更好的宜居型城市。
作者：张凌 刘志军 孟南 单位：河南农业大学林学院园林系
设计理论论文:环保购物袋设计理论论文
一、不同消费群体对环保购物袋的定位
（一）青年消费群体对环保购物袋的定位
青年消费群体可以分为以下两类：一类为年龄在18至25岁之间的大学生群体，他们具有青年人的特点，热情奔放、思想活跃等。但是由于正处于学习期，经济条件存在一定的限制性，物美价廉的商品是他们的；另一类为年龄在25至35岁之间的上班族，是小资消费群体的代名词，他们除具有大学生消费群体善于接受新鲜事物的特点之外，有固定的收入，存在着一定的购买潜力。基于上述消费群体的特点，新鲜、奇特、时尚、美观、大方、个性、前卫的低碳环保购物袋设计原则可以满足此群体的需求。
（二）中年消费群体对环保购物袋的定位
中年消费群体的年龄为35至55岁之间，多为家庭的主要负担者，属于理智消费胜于感情消费的群体。这类群体心理发展已经成熟，他们也具有购买欲望，但是强烈的自我意识和自我控制能力会使他们对商品进行分析、比较、判定，冲动购买发生率低。此外，由于强烈的家庭观念，消费原则明显，盲目购买发生率低，具有较强的计划性，注重商品的实用性与耐用性，不易受外界因素刺激，被称为不盲目追求时尚的消费群体。基于中年消费群体的特点，低碳环保购物袋的设计主流应为简洁、舒适、大方、成熟、稳重，也可以将低碳环保购物袋的容量加大些。
（三）老年消费群体对环保购物袋的定位
老年消费群体的年龄为55岁以上，生活习惯稳点，消费观念保守，不易受外界干扰，追求经济健康、物美价廉的商品，购买欲不强烈，较为注重商品的实用性、经济性、安全性。他们缺乏年轻人的冲动，时尚、美观、大方的商品不是他们追求的主体；成熟、雅致、舒适的商品也激不起他们的购买欲望。多数老年群体家庭负担轻、为双收入群体，基于中年消费群体的特点，低碳环保购物袋的设计理念应从老年群体的审美观点出发，实用性与物美价廉并存，颜色应以稳重的色调为主，图案简单但不失去舒雅，大小以适中为主。
二、不同性别的消费群体对环保购物袋的定位
每个消费群体都有男性与女性之分，导致审美观点不一致，因此，在设计上还要从消费者的性别出发。男性消费群体的审美原则具有直线型，消费过程单一，不比较，因此，在环保购物袋的设计上注重环保购物袋的基本功能与实用性；而女消费群体的审美原则为曲线型，消费过程复杂，善于比较、思索，注重细节性，情感因素多为主要的决策因素。因此，在环保购物袋的设计上应注重款式与色彩的搭配、实用与美观的并存、大小与商品的材质与商品的吻合。
三、环保购物袋的再设计
（一）产品结构上的改进
如今的低碳环保购物袋在结构上较为单一，循规蹈矩，不易携带，因此对低碳环保购物袋在产品结构上进行改进成为设计者的当务之急。设计者可以从折叠伞的设计和日本草莓购物袋的设计中获取灵感，这两种设计的较大优势为提升了产品的携带性，以体积小取胜。如针对中年人这一购买群体，将低碳环保购物袋的结构设计成长方形，高端、大气、有档次，实用性强、造型美观、独特，则会吸引无数中年人的眼球。
（二）产品外观设计上的改进
目前市场上的低碳环保购物袋的设计较为单一，缺乏创新性、创造性。特别是在经济飞速发展的今天，此种商品势必被人们日益增长的审美需求所取代。这就要求我们的设计者在进行低碳环保购物袋的设计时，在结合低碳环保设计理念的同时，将精致的设计与的外观融合，将活泼的风格与实用性结合，将形式的多样性与不同消费群体相结合。如对于青年人群体，在图案的设计上应加入和谐幽默的元素，富有青年人的创造性与朝气等；如对于中年人群体，在图案的设计上应加入奢侈的设计元素，也可以加入一些植物为题材的装饰风格，符合中年人成熟、不失时尚的特点；如针对老年人群体，在图案的设计上应以健康、实用性、经济性为主流方向，符合老年人购买群体注重实用与物美价廉的特点。
三、结语
地球是我们人类共有的家园，减少“白色污染”是我们每一位公民义不容辞的责任。21世纪，低碳环保的设计理念不仅局限在工业、农业生产的设计领域，其已经如雨后春笋般滋生于每一个社会的发展领域。环保购物袋的使用标志着人们对低碳环保意识的提高，符合现代人的生活理念、生活节奏和价值观，因此，根据不同消费人群设计出多种风格的环保购物袋是时代赋予设计师的使命，而使用低碳环保购物袋更是我们为低碳环保的生活理念所贡献的一分力量。
作者：刘阳 单位：黑龙江财经学院
设计理论论文:自润滑关节轴承设计理论论文
本新型结构关节轴承的技术解决方案是：一种双半外圈整体结构自润滑关节轴承，有可轴向分离的两个半外圈、内圈，两个半外圈内表面与内圈外表面球面配合，其特征在于：在所述两个半外圈轴向对接处设有沿圆周方向均布的3~4个环形槽，环形槽内匹配安装有锁环。在所述两个半外圈内表面均粘结有与半外圈内表面吻合的复合材料球碗。这种关节轴承结构简单、加工容易、安装方便、结合牢固，可有效避免因轴承压盖没有压紧而出现轴承偏载或卡死的现象，延长了轴承的使用寿命；外圈内表面粘接复合材料球碗，其粘接工艺简单、牢固，承载能力强，滑动表面为复合材料，摩擦系数低、自润滑效果显著。
一、轴承设计
（一）轴承种类的选择
新型结构自润滑关节轴承性能优异，具有广泛的适应性，可满足水利工程各种工况条件的使用要求，并且具有很高的性。1、弧形闸门支铰具有很高的承载能力，很好的减摩性、耐磨性（在有泥沙的工况条件下使用，应能保持较好减摩性和耐磨性）以及很高的性；新型结构自润滑关节轴承具有很好的减摩性，脂润滑摩擦系数为0.03-0.04，可降低启闭力，同时，由于该轴承动静摩擦系数极为接近，可使闸门运行平稳。对于希望价格较低的需求者，是一种理想的选择。2、平面闸门定轮由于平面闸门定轮轴承大多要求较低的摩擦系数，因此，新型结构自润滑关节轴承应为。3、液压启闭机液压启闭机支座轴承应选用具有较低的摩擦系数，很高的承载能力和很好的耐磨性能，因此，新型结构自润滑关节轴承应为。
（二）轴承的规格的选择
1、当量载荷的确定弧形闸门支铰轴承、平面闸门滚轮轴承在承受径向载荷的同时，还承受轴向载荷。弧形闸门支铰轴承的轴向载荷主要是由于支臂的斜角布置及变形引起的，平面闸门滚轮轴承的轴向载荷主要是由于门的变形引起的。在有轴向载荷时，我们应先求出当量载荷，然后再进行选择计算。在其中，我们也需要明确一个问题，对于平面闸门滚轮轴承、弧形闸门支铰轴承、液压起闭机支座轴承来说，它们都属于低速重载。并且由于滑动累计过于较短。例如：对于弧形闸门支铰轴承来说，在五十年当中所累计滑动的距离也达不到1000m。所以，我们就需要从静载考虑轴承的计算，而在上述的（4）、（5）式当中，轴承的许用静载就可以选用P0。另外，在计算的基础是正常的荷载。
二、润滑
自润滑关节轴承自身的自润滑性能良好，当存在润滑条件的时候，其自身的性能也能够得到一定程度的提高。所以，将润滑条件加以改善，就能够延长其使用寿命。另外，润滑脂也具备一定的防腐性能，也能够提高密封性。对于轴承来说，具备理想的便捷润滑的特性，而润滑的有效是非常必要的。而本文设计的轴承所带的润滑脂有10年到12年的使用周期。
三、密封
做好密封工作能够防止泥沙与水的深入，避免了润滑介质的流失。其中，尤其需要注意在从事水下工作的时候，轴承的正常工作是非常关键的。而自润滑关节轴承的本身就带有较好的密封性，并且、简单，但是承载面积会一定程度的减少。
设计理论论文:噪音控制设计理论论文
1齿形误差产生的原因和控制改善方法：
如果齿形误差大，渐开线齿面就会不平滑，就会有波谷与峰谷的产生，这样在啮合线就会不连续的产生冲击。可见，由于齿形误差而产生的噪声音调比较尖，频率也比较高。齿圈径向跳动和齿形误差在轮齿每次啮合中通常能引起多次冲击振动,特别是在直齿啮合时噪声会更大。磨齿，剃齿和滚齿的正常加工得到的齿形形状不同，它们产生的噪音也不同。剃齿是现在比较常见的齿轮加工方法。剃齿容易产生中凹齿形的危害，啮齿过程中的啮合系数在1到2之间变化，齿形中凹造成的冲击和噪音是很明显的，而想要解决中凹齿形需要对剃齿刀进行修形。由于齿轮中部被过切的中凹现象是由各接触点分压力的变化产生的，所以需要将刀具齿形进行修型成中凹，从而得到齿轮的中凸齿形。一般情况下，齿形中凸量在0.002到0.005mm之间。此外，当剃齿刀齿数和被加工齿轮齿数得比为奇数时，可以有效避免累计的误差。
2接触精度和运动精度对噪音的影响：
齿向误差影响齿长方向的接触，基节和齿形影响齿高方向的接触，它们都会产生高频噪音，而齿圈径向跳动和周节累计误差会产生低频噪音。齿轮传动受安装与制造的误差,齿轮在传递功率时有变形的发生,造成载荷沿齿宽方向的分布不均匀,使偏载的现象出现。想要使齿轮的接触精度提高，使轮齿的承载能力增加，使齿面负荷均匀,可以使用齿向修形的办法。一般情况下，为了方便加工，提高接触精度，减少噪音，通常使用齿端修薄的方法,做成鼓形的齿向,使轮齿在啮合的时侯在中部接触渐进向两边延展。齿向修形就是为了使齿面形状理论上的齿形有差距，而有意识地沿着齿线的方向对齿面做小量的修削,齿向修型分为鼓形修整与齿端修薄。齿端修薄就是在一小段齿宽范围内，对轮齿的一端或者是两端,根据越接近齿端削薄量要越大的规定,削薄齿厚。鼓形修整就是为了使轮齿和相啮合齿面在齿面中部区域接触，将齿廓修形和齿向修形并用。此外，需要注意的是在剃齿加工的过程中，可以通过利用工作台摇摆机构或利用成形剃齿刀实现。鼓形量根据齿宽来确定，一般情况下控制在0.01到0.025之间。齿向修形图如下所示：（其中标明了设计齿向，设计齿形，理论齿向和理论齿形）
3减速箱体孔精度对噪音的影响：
孔的尺寸精度、中心距误差和同轴度误差都会对噪声产生影响。孔与轴承的配合公差的选择对整机噪音的影响也是非常大的，一般情况下孔与轴承外圈的间隙在0.01mm左右时，可以有效地降低轴承对整机的噪音影响，此外选择适当的润滑油品对降低噪音也有好处。齿轮箱体是一个典型的弹性结构系统，它会在轴承动载荷作用下产生振动，辐射噪声，可见，想要降低噪音，需要合理的设计箱体的振动特性与结构。为了减少噪音，使在动态激励作用下的箱壁振动达到最小，应当做好几何约束，应力约束和频率约束等相关的约束条件。此外，为了减少系统的振动，需要注意在箱体结构设计中让箱体支点和轴承支承座之间的结构联系保持足够的刚度。为了减少振动噪声的幅度，对于较大面积的薄壁，需要设置加强筋。
4装配精度对噪音的影响：
装配精度同样会对噪声产生影响，比如一些意外的齿轮端面的振摆，敲击不当还有传动部件的磕碰等。所以，在整机装配中需要注意，保持各级齿轮传动正常，保障啮合侧隙，齿面啮合良好，以较大限度的减少噪音。为了避免齿轮端面的振摆等情况的发生，注意固定好轴套等零件。在安装轴承时要避免控制不当的敲击，在轴承运输以及装配的过程中避免碰撞等情况的发生。此外，按要求对减速器传动部件进行清洗，保持传动部件的干净，还要避免在装配的过程中磕碰传动部件。
设计理论论文:局域网建设设计理论论文
内设办公室、技术地测部、生产建设部、人力资源部、经营管理部、财务审计部、监察部、机电部、通防部、环保部、法律事务部、调度指挥中心、安全监察局等职能部门及党委工作部等组织机构。公司下设煤炭运销公司；宁武、原平、河曲、保德四个直属安监分局及原平工业园区。并与忻州市煤炭设计研究院、地质队、救护队进行了紧密型整合。2011年成为中国矿大校企联合董事会成员单位，与“三一重工”形成资金、管理、技术战略合作伙伴关系。下属河曲高石崖煤炭发运站、宁武华茂煤炭发运站，已于2011年投入运营；原平工业园区500万吨选煤化工厂将于2012年建成投产；河曲梁家碛500万吨选煤厂也开始筹备建设。中长期目标：向下拉长产业链条，建设112244工程（即建设一个煤化工工业园区；一个120万吨焦化厂；两个电厂；两条铁路专用线；四个配套洗煤厂，四个煤炭发运站），形成煤焦、煤电、煤化、运销的产业布局，实现经济循环发展，最终实施“煤—电、煤—焦—化、煤—运—销一体化”战略。
1网络解决方案
经过深入分析该企业网需求，在设计过程中应充分考虑以下因素：企业网的层次结构问题。核心和汇聚交换机为多层交换机，有足够的、丰富的端口可以进行网络互连。背板带宽、多层交换性能、VLAN支持数要满足企业所有人员对网络系统的访问需要，并保持在相当时期内的先进性。其它各交换机也需要根据不同情况进行设计与选型，保障整个企业网络系统的先进性。服务器及网络服务系统。要求能够实现现有网站,所属15个煤业公司和6个其它子公司、一个环境监测站、四个安全监察分局没有网站，15个煤业公司有内部安全监测监控系统、产量监测系统、人员定位系统联网专线。同时考虑视频会议系统、安全监测监控系统、产量监测系统、人员定位系统、调度系统、网上办公及审批系统等，考虑信息安全。综合网络管理。要求能够实现对网络设备、服务器、部分工作站以及应用系统的网络与系统管理。的系统安全应对企业网进行的系统安全设计，包括防火墙等[4]。
2企业网结构
企业网网络系统从结构上分为接入层、汇聚层和核心层；从功能上分为企业网络中心、分公司子网络等。分层思想使网络是网络结构有一个结构化的设计，从而针对每个层次进行模块化的分析，这对管理和维护网络非常有帮助。现在，分层式的设计已经成为一个潮流。如图2所示为分层网络结构示意图。在该企业网网建设中，核心设备放置在网络中心，在其他各个汇聚节点放置三层交换机。接入层节点放置二层交换机。第三层交换主干网具有这些优点：1、需要的路由器数量较少；2.、可以进行Vlan之间的通信；3、可以有效控制广播信息；4、具有良好的扩展性[5]。结合该企业特点，设计出下面方案[5]。
3企业网设备选型
在确定网络拓扑结构和了解各个企业网设备的功能、原理、作用之后，根据局域网的需求，确定设备具体的型号。
3.1确定交换机的型号和数量
3.1.1接入层交换机-Cisco1948、Cisco2948交换机
C1948交换机可以提供48个100M端口，其中100M端口支持全双工，可以提供高达200Mbps的端口带宽。机器的背板带宽是320Mbps。还支持ISLTrunking和VLAN,最多支持四个VLAN。C2948较大的特点是速度增加，它的背板速度较高达3.2G，最多48个10/100M自适应端口，所有端口均支持全双工，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系列有了显著的提高。比如，C2900的MAC地址表容量达到16K，可以划分1024个VLAN，支持ISLTrunking协议等。
3.1.2汇聚层交换机Cisco3500交换机
Cisco3500交换机的基本特性达到下列标准：背板带宽高达10Gbps，转发速率7.5Mpps，250个VLAN，支持ISLTrunking，支持IEEE802.1Q支持CGMP网/千兆以太网交换机等。然而Cisco3500的较大特性在于方便管理和支持千兆。Cisco3500系列实现了集群交换技术，可以将多个Cisco1900，Cisco3500系列的交换机进行互联，并通过一个IP地址进行管理。利用Cisco3500内的CiscoVisualSwitchManager(CVSM)软件可以方便地通过www对交换机进行配置管理。Cisco3500系列支持千兆接口卡(GBIC)[6]。
3.1.3核心层交换机Cisco6000交换机
Catalyst6000支持超级引擎、接口模块。支持多达400个100/1000BaseTx自适应以太网口，200个千兆以太网端口(GBIC插槽)，300个100BaseFX光纤快速以太网口。C6500的交换背板可扩展到400Gbps，多层交换速度可扩展到400Mpps。C6000的交换背板带宽320Gbps，多层交换速率300Mpps。支持多达18个快速/千兆以太网口利用以太网通道技术(FastEtherChannel，FEC或GigabitEtherChannel，GEC)连接,从而在逻辑上实现了30Gbps的高速端口速率，还支持跨模块进行端口聚合技术。C6000系列的多层交换模块可以进行线速的IP，IPX和andIP-multicast路由。C6000系列带有冗余负载均衡电源、冗余超级引擎、冗余风扇、冗余上连，冗余的交换背板(仅对C6500系列)，实现了系统的高可用性。C6000软件支持丰富的协议，包括NetFlow、HSRP(HotStandbyRouterProtocol)、VTP(VLANTrunkingProtocol)、VQP(VLANQueryProtocol)、ISLTrunking、PortSecurity、TACACS、CGMP(CiscoGroupManagementProtocol)、IGMP等[7]。
3.2路由器选型
Cisco4500系列是模块化路由器，可提供各种密度的广域网连接及LAN连接。很多可供选择的LAN/WAN连接模块，使4700/4500系列路由器可以满足复杂网络环境接入的需求，灵活的模块化设计从而可以适应网络环境的不断增长，有效利用客户投资。高性能的CPU可为客户提供高效、高速的连接，因此广泛应用于大中企业分支机构的骨干接入。产品特性IDT100MHz/133MHz（CISCO4500-M/CISCO4700-M）RISCCPU。3个模块插槽。局域网支持快速以太网、以局域太网、令牌环、FDDI等。广域网提供同步串口、HSSI高速串口、ISDNBRI、ISDNPRI及ATM，支持ChannelizedE1、G.703等。支持多种网络协议，包括AppleTalk、DECnet、IP、NovellIPX和一系列的路由协议。多重交通优先技术和数据压缩确保重要数据的整体性。而按需拨叫（DDR）和按需带宽（BOD）等技术也确保服务耗费低。GMP、RSVP、PIM、WFQ、SMRP和VLAN，使Cisco4000系列（Cisco4500-M/4700-M）能够支持音频和视频服务应用[8]。
3.3防火墙选型
CiscoSecurePIX525防火墙是世界经验丰富的CiscoSecurePIX防火墙系列中的可以为当今的网络客户提供无与伦比的安全性、性和性能一款的防火墙。它可以所提供的防火墙保护以及虚拟专网（VPN）能力IP安全（IPsec）使其特别适合于保护企业总部的边界。PIX525实现了在所有IP网络上的安全保密通信。主要是因为它集成了VPN的主要功能-隧道、数据加密、防火墙、安全性，能够提供一种可扩展的平台来更好、安全、更经济高效地使用公共数据服务来实现远程办公、远程访问和外部网连接[9]。
4局域（企业）网规划总体描述
4.1网络综合布线
所谓综合布线系统，就是按照统一的标准技术规范。运用结构化方法系统和科学原理，共同考虑、布置、设计和铺设建筑物内之间各种系统的通信线路。它包括数据网络系统、电话网系统以及其他弱电系统线路等，从而形成一种标准的通用的信息传输系统。综合布线系统是建筑工程与通信技术密切结合的产物。所谓智能建筑、智能大厦和智能小区等概念，是指在建筑小区的新建或改造中，加入综合布线系统，以便于在将来的应用中不至于因铺设通信线路而反复对建筑物和建筑群“动手术”。自从上个世纪90年代以来，综合布线系统世已经相当长时间了。随着计算机网络技术的发展，开发出来很多新的方案和布线系统。垂直子系统是建筑物内综合布线系统的主干部分，是指从主配线架到楼层配线架之间的线缆及配套设施组成的系统。水平子系统局限于同一楼层的布线系统，指每个楼层配线架至工作区信息插座之间的线缆、信息插座、转接点及配套设施组成的系统[3]。
4.2IP地址分配
4.2.1地址表示形式
Ip地址有两中表示形式：点分十进制表示和二进制表示。现在所使用的IPv4地址长度均为32位，由4个8位域组成，称为八位体。八位体由句号分开，表示位一个0～255之间的四进制数据。IP地址的32个“位”分别分配给了网络号和主机号。
4.2.2合法IP地址分类
所谓合法IP地址，是指由IP管理部门统一分配的、管理的、能够访问Internet、并且在Internet中是确定的，可以被网络中其它主机访问到的IP的地址。
4.3光纤
4.3.1光纤简介
由于光线在传输信息时不是电信号，而是使用光信号。从而，光纤传输的信息不会受到电磁干扰的影响。此外，传输衰减小、保密性强、光纤功率损失少，并有极大的传输带宽，广泛的应用在综合布线的建筑群主管布线子系统和建筑物主干布线子系统。与双绞线相比，光纤通信具有其无法比拟的优点。频带宽、通信容量大；损耗低、中继距离长；适应恶劣环境、抗电磁干扰能力强、。
4.3.2光纤的分类
根据不同的标准，光纤可分为单模光纤和多模光纤。其中单模光纤应用于楼宇之间的连接，多模光纤用于交换机之间以及交换机与服务器之间的连接[7]。
作者：刘浩
设计理论论文:机械产品快速设计理论论文
随着经济的全球化发展，市场竞争格局更加激烈，用户的产品个性化和多样性需求日益增加，产品的规模化、大型化和集聚化等向极端方向延伸，从而造成产品的创新空间越来越宽、复杂程度越来越高，涉及的技术和学科领域越来越多，整体设计的困难度增加;而产品更新频率却越来越快，开发周期越来越短。这些都使得传统设计方法在理论和实践上面临着巨大的挑战，需要有更先进的现代设计理论与方法体系来支撑产品的整个设计，在全局上指导设计过程高质、高效地进行。现代设计理论与方法在其漫长的发展过程中形成了多种理论学说，按其思想内涵可概括为以Pahl和Beitz理论为代表的系统化设计学派、以公理化设计为代表的公理化设计学派、以TRIZ理论为代表的创新性设计学派、以通用设计理论为代表的通用性设计学派和以泛设计理论为代表的全局性设计学派［1］。无论什么学派，在快速创新设计方面，具典型的设计理论与方法有:模块化设计、参数化设计、产品族设计，以及可重构设计;在快速设计方法使能技术方面，具代表性的技术有:并行工程和虚拟样机技术。
1快速创新设计理论与方法
1．1模块化设计理论与方法
模块化是指采用具有相对固定结构和功能作用的模块对产品或系统进行组织和规划;通过对产品在某种范围内按照不同功能、相同功能的不同性能或者不同规格进行分析，规划出不同的功能模块，通过不同模块的选择和组合，配置出系列产品，以满足用户的不同需求的设计方法［2］。模块化设计是适应性设计、快速配置设计和可重构设计等现代设计的重要设计方法和核心技术，通过功能模块的配置组合能够实现产品的标准化和个性化设计。模块化设计已在现代产品设计中广泛应用，其理论基础是Suh［3］提出的独立公理理论，即“一个设计必须保持功能需求的独立性”。20世纪50年代，欧美一些发达国家提出了模块化设计［4］的概念，随着计算机技术的发展，这一概念越来越得到设计界的广泛关注和深入研究。人们在模块化设计概念的定义、模块的划分与组合、实现过程，以及基于模块化设计的产品平台规划与设计等方面都有相当多的研究。Suh［3］从“功能-设计参数”映射的角度给出了模块化设计的定义:模块化设计是将产品、过程和系统以一定的形式表现，满足预定的客户需求，采用的方法是选择恰当的设计参数，完成从功能需求域到设计参数域的映射。Ulrich等人［4］从设计学角度指出了影响模块化设计程度的两个基本因素:1)产品功能域与物理结构域之间的对应程度。2)产品物理结构间相互关联程度的最小化。PAHL等人［5］仍然认为模块化设计是完成从功能需求域到模块功能域的映射，再考虑模块特性参数(如尺寸、重量等)，完成从模块的功能域到模块的结构域映射，并按照不同的模块功能，在设计域内(功能域和结构域)进行模块分类与定义。在模块化设计的方法研究中，模块划分技术是关键技术之一。ERIXON等人［6］提出了产品某项功能成为独立模块需要满足的11个条件，并将其作为模块划分的普遍原则，根据子功能结构建立模块识别矩阵，然后对模块识别矩阵进行聚类分析。STONE等人［7］考虑产品的各个子功能与能量流、物流和信号流的关联性，将一种功能模型定量化建模方法用于产品架构开发，并以客户需求重要度为度量标准，建立需求与功能数据库，将功能与需求的关系定量化作为模块划分与模块发展的主要依据。GU等人［8］提出了一种基于产品全生命周期技术的多目标(可回收设计、可升级设计、可重用设计和重构设计)模块划分方法，并将模糊数学中权重的概念应用于功能结构分析，为定量化模块划分提供了依据。模块组合技术是模块化设计的另一关键技术。O’GRADY等人［9］针对网络设计环境下分布协同设计，研究了其模块组合方法，即建立一个基于面向对象的模块化产品设计环境，根据用户的需要，将不在一个地区的各个模块制造商生产的模块快速组合成模块化产品。TSAI等人［10］考虑产品设计、加工和装配等复杂性，基于并行工程思想，按产品功能在设计过程中的不同类型接口关系进行模块的不同类型划分，并从中选择模块，根据模块包含的相关信息，对模块中的各个功能进行优先权排序，以此作为产品规划设计的原则。另外，在模块化设计中，模块接口的匹配是模块组合的重要条件，即一个零/部件结构能够成为模块的条件是零/部件的功能、结构以及其接口特征不能超出模块化产品给定的标准接口所允许的范围［11］。HILLSTROM［12］基于公理化设计原理，并结合面向装配和制造的设计方法，对模块化设计的接口进行了系统分析。
1．2参数化设计理论与方法
参数化设计是产品设计规格化、系列化的一种简单、高效和快速的方法，通过改变结构特征某一部分或某几部分的尺寸，基于参数化驱动技术，实现对特征中相关部分的自动改动。参数化设计是CAD的一个重要理论和方法，它包括两个基本要素:参数化图元和参数化修改引擎。CAD中的图元都是以对象特征的形式表现，并通过参数的调整变化驱动图元的变化，参数包含作为数字化对象图元的所有信息。参数化修改引擎所使用的参数驱动技术，使设计者对设计对象所做的全部改动都可以在其他相关联的部分自动反映出来，并采用智能结构单元、视图和注释符号，通过一个变更和约束驱动引擎使每一个图元都可互相关联。对象特征尺寸的改动、移动或者删除所引起的参数变化，会引起相关对象特征参数产生相应的变化，不同视图下所发生的改变都能以参数化的、双向的方式扩散到所有其他视图，以保障所有设计对象的一致性，不必对所有视图逐一进行修改，从而显著提高设计效率和设计质量。1963年由Sutherland［13］在SketchPad系统中提出参数化设计方法，Light等人［14］在1982年提出变量几何和几何约束思想。为提高零件生成的智能化，在20世纪80年代将人工智能技术(AI)应用到参数化设计中，如神经网络和几何推理等技术，更重要的是将参数化技术应用到实体造型并形成了特征造型技术。产品开发之初，零件形状和尺寸都具有一定的不确定性，因此希望零件模型具有柔性修改的能力。参数化设计可将零件模型中固定的参数变量化，使之成为可以在一定范围内修改的参数，根据不同设计要求，对变量化参数赋予不同数值，就可获得不同形状和规格的零件模型。约束是CAD中参数化模型的重要内容，包括零件图形的几何约束和工程约束。几何约束分为尺寸约束和结构约束。尺寸约束是指通过指定特征尺寸参数描述的约束，如长度尺寸、角度尺寸以及直径尺寸等;结构约束是指几何元素间的拓扑约束关系，如垂直、平行、相等、同心和相切等。工程约束是指尺寸之间的函数约束关系，即根据工程设计知识，通过定义尺寸各变量之间在参数值或者逻辑上的关联关系来表示。
1．3产品族设计理论与方法
产品族设计是通过基本特征、组件或子系统的共享，以满足不同市场需求的多产品设计方法，是实现规模化产品制造的有效手段。对于产品族的定义，许多学者给出了不同的描述。Ulrich［4］将产品族定义为由某种参数化数据结构确定的一组产品，当所有参数赋予某一具体数值时，就表现为一个具体产品。Erens等人［15］认为产品族是具有相同内部接口的一组产品，并且在设计的各个领域(功能域、技术域和物理域)中产品族接口为标准化接口，能够实现产品部件的互换。McAdams等人［16］将产品族定义为具有相同功能流的一组产品。Simpson等人［17］定义的产品族是建立在通用产品平台之上的一组相关产品，并共享平台通用特征、部件和子系统，以此满足市场的多样化需求。其中，参数化产品族(scale-basedproductfamily)在平台公共变量不变的基础上，通过可调节变量的值来满足不同性能要求的系列化产品，是产品族设计的一个具体方法，平台通用性的考虑和实例产品性能选择是参数化产品族设计的关键问题［18］。产品族结构体系(ProductFamilyArchitecture，PFA)是现代大规模定制设计方法(DesignforMassCustomization，DFMC)的核心部分，它为制造企业内的不同部门协同工作提供一个公共平台，同时作为一个类产品以实现产品变型设计来满足客户多样化需求。目前研究的产品族模型主要有通用物料清单(GenericBill-of-Material，GBOM)模型、三视图模型和产品族主结构模型等。Tseng等人［19］给出的产品族三视图体系结构模型，包括功能视图、行为视图和结构视图及其相互之间的映射关系。其中，功能视图表达产品的总体功能及其子功能结构图;行为视图从技术角度描述产品功能的技术原理;结构视图则描述产品的零/部件组成与装配模型。Hegge等人［20］提出GBOM定义，以产品族将GBOM定义为一组变量，并通过一组参数指定具体值来确定这些变量，现在GBOM已成为表达产品族结构及其构型的基本模型。在国内也开展了产品族的大量研究。祁国宁等人［21］提出了面向大批量定制(MassCustomization，MC)的产品事物特性表建模技术。由描述产品构成的产品族主结构以及描述零/部件的主模型和主文档组成模块化产品族。其中，产品族主结构描述了一个可配置的模块化产品系统的组成情况，并包括所有标准零/部件。基于产品族的主结构、构件主模型和主文档，结合客户的个性化需求，采用配置设计或变型设计方法，可以进行产品的快速定制设计。此外，Jiao等人［22］在面向对象方法和语义网络的基础上，建立了通用产品族信息模型，其多视图产品族结构采用树形结构、多样化变量值和配置规则进行表达，以此生成不同特殊需求的产品变型，同时减少各视图间的数据冗余。Nomaguchi等人［23］根据标准建模语言(UnifiedModelingLanguage，UML)，提出了关于产品族体系结构的知识表达模型，该模型记录了设计的整个过程的详细步骤和设计结果，方便设计过程的跟踪查看;为便于设计者进行、无冗余的知识获取，模型还将用户需求、产品功能、结构和成本等不同层面的产品信息进行了集成。目前，本体技术开始应用于产品族模型的建立，Nanda等人［24］构建了基于本体的产品族设计方法，在表达产品族结构时使用网络本体语言，应用规范化的概念分析(FormalCon-ceptAnalysis，FCA)方法寻找设计特征间的共性元素，在此基础上，建立了产品族多视图模型的一般表达方式;高鹏等人［25］也基于本体的方法提出了本体之间的映射法则，构建了本体映射、知识映射和模型映射三层映射模式，并以此为核心搭建了产品配置模型的建模框架。Siddique等人［26］研究了产品族设计体系结构的开发过程，给出了产品族体系结构的数学模型、评价指标和有效性推理规则，并对产品组件、模块和体系结构进行了构建，给出了装配过程的描述方案。朱斌等人［27］则对传统设计方法学和面向产品族设计的差异进行了研究，从产品设计的需求模型、功能原理模型和结构设计模型等三个方面，论述了关于产品族设计模型的构建方法。
1．4可重构设计理论与方法
来源于可重构制造系统的可重构性的概念出现于20世纪90年代。1997年美国Michigan大学的Ko-ren等人［28］首次提出可重构制造系统的概念。可重构制造系统(ReconfigurableManufacturingSystem，RMS)指系统能根据生产的需要，地构建出需要的生产功能和生产能力。在1999年国际生产工程研究学会(CIRP)上，Koren等人［29］又对可重构制造系统进行了重新定义，即可重构制造系统是一种预先设计为可快速改变结构、硬件与相应软件的制造系统，并能实现在一个零件族内快速调整生产能力和生产功能，以满足市场或客户需求的突然变化;因此，RMS的主要特点是:1)将加工零/部件控制在一个零件族内;2)突出生产能力和生产功能变化而驱动的重构;3)以可重构机床(ReconfigurableMachineTools，RMT)为基础进行重构。随着可重构性及可重构制造系统的研究发展，其重要性日益显现。美国国家研究委员会(NRC)于1998年在《2020年制造挑战的设想》报告中，就明确地将可重构技术列入21世纪的六大挑战与十大关键技术中，而且排在十大关键技术的及时位。随着制造领域的研究应用，可重构思想开始从制造系统逐步发展到组织体系、制造装备以及产品设计等各种领域，形成了可重构性的概念。Setchi等人［30］基于可重构性的用途，从较为宏观的角度给出了可重构性的定义，他们认为可重构性是一种重复变更或重排系统中构件的能力，且具有继承性、定制性、可转换性、可诊断性和产品化等特征，以此实现产品多样性、重用性、快速性、低成本、高效率、性和简化性等要求。英国剑桥大学的Siddiqi等人［31］给出了需要驱动的可重构的主要因素，并提出了可重构系统建模方法。我国在最近几年也开展了可重构性理论相关研究。清华大学的罗振璧等人［32］针对传统可重构的局限性，提出了基于面向用户需求与使用变化的和基于拓扑相似性“广义组合理论”的可重构性定义。梁福军等人［33］综合运用相似性分析、图论和集合论等理论，研究了制造系统的逻辑重构设计;楼洪梁等人［34-35］利用图论研究了机床的可重构性。在可重构算法方面，王素欣等人［36］运用粒子群算法解决了关于制造系统单元可重构的问题。刘溪涓等人［37］研究了零件配置过程中约束的不同类型，利用“有效可选域”的概念，建立了最小损失函数算法，该算法不仅考虑了构件约束，还考虑了零件重构约束。刘世平等人［38］研究并建立了重构目标模型，利用两个聚类定量指标给出聚类的目标函数，并采用遗传算法对重构进行求解。在可重构设计方面，各国学者主要研究了机床、机器人和其他新产品的可重构设计。在机床方面，Tilbury等人［39］对机床的组成原理进行了研究。冯宁等人［40］结合可重构机床的特征，运用矩阵结构化方法建立机床各组成部分的运动学方程，并提出了由所选择的构件组成机床的所有拓扑结构的方法。许虹等人［41］基于并行工程思想，提出了一种考虑加工工艺与机床配置同时完成的可重构机床设计方法。在可重构机器人方面，Hui等人［42］研究了一种产品化、可重构和可扩展的机器人系统(IntegratedRasterImagingSystem，IRIS)。Paredis等人［43］研究了可重构机器人及其可产品化系统(ReconfigurableModularManipula-torSystem，RMMS)。赵广涛等人［44］基于树状拓扑结构研究了产品化机器人的重构规划设计问题。于海波等人［45］结合图论原理方法，给出了一种比较简单有效的可重构机器人构型综合方法。魏延辉等人［46］采用两级计算(遗传算法和迭代算法)优化了机器人构形组合设计。李树军等人［47］研究了可重构机器人产品的结构，总结并设计了七种具有功能独立性的产品。李国喜等人［48-49］提出了基于功能-原理-行为-结构的产品模块化可重构设计方法和基于可拓理论的变形设计与配置方法。
2快速设计方法使能技术
快速设计方法离不开其使能技术的支撑，这其中最重要的使能技术有并行工程和虚拟样机技术。
2．1并行工程
并行工程(ConcurrentEngineering，CE)不仅是一种设计思想，更重要的是一种方法论，是现有先进设计制造和管理模式的理论基础［50］。美国防御分析研究院于1988年给出了并行工程的定义［51］:对产品设计及其相关过程，包括设计过程、制造过程和市场营销等过程，进行并行、一体化设计的系统化工作模式。这种工作模式要求产品设计开发者在开始设计时，要考虑产品生命周期中的各个阶段因素，其中包括用户需求、产品质量、生产成本与阶段进度。传统的企业组织结构会带来部门之间的分割与封闭，并行工程打破了这种各自独立的工作局面，站在产品全生命周期整个过程的高度，突出参与者集群协同工作的效应，对产品开发过程进行重构，结合先进的设计方法学，并在产品设计的初期将后期的所有因素进行综合考虑，力争实现产品设计和制造一次成功，从而极大地缩短了开发周期，降低了产品成本，增强了企业的竞争能力［52］。传统的产品设计制造模式为串行工程(SequentialEngineering，SE)模式，其产品开发过程是顺序完成，各个过程之间基本上是独立的，每一过程的开始是以上一个过程的结束作为前提，彼此缺乏信息交流。并行工程的关键是以系统集成为基础对产品及其过程实施并行设计，即是通过多学科产品开发人员的协调与合作，整合产品的开发流程，以缩短开发周期、提高产品质量、降低成本和增强企业竞争能力为目标的设计［53］。当然，并行设计的产品开发周期也分为不同阶段，每一阶段都有自己相对独立的时间段，不过时间段之间有一部分相互交叉重叠，而这部分重叠时间表示开发过程是同时进行的，因此，并行设计开发的时间远小于串行设计所用的时间。与传统线形的、顺序的且部门相对独立的过程相比，并行设计要求在设计的各个阶段，企业的相关部门应以互相合作、交互和平行的方式进行产品开发。当然，并行工程必须以先进的信息技术和产品设计技术为支撑，如以产品数据管理平台作为支持产品开发的环境，采用工作流来实现设计流程重组与流程管理，采用产品的数字化描述、面向制造的设计(DFM)、面向装配的设计(DFA)和质量功能配置(QFD)等技术来提高产品的设计水平［54］。
2．2虚拟样机技术
在激烈的市场竞争环境下，企业要想占据市场的主动地位，必须比同类企业提前设计并生产出满足用户需求的具有较高质量的新产品，由于物理样机存在成本高、生产周期长等不足，难以支撑企业的快速生产需求，成为企业保持竞争优势的一大技术瓶颈。越来越多的企业和研究机构开始研究采用何种方法取代物理样机从而突破这一瓶颈，正是在这样的技术背景下虚拟样机技术应运而生。虚拟样机技术(VirtualPrototypingTechnology，VPT)是一种基于数字化样机的虚拟设计方法，是计算机辅助/面向设计(CAx/DFx)技术在各个领域的发展和应用。对于虚拟样机的定义［55-56］，从20世纪90年代以来，国内外的研究人员根据各自的研究领域特点，给出了不同的概念。文献［57］中定义虚拟样机技术是“一种崭新的产品开发方法，它是一种基于产品的计算机仿真模型的数字化设计方法”，这里的数字模型指的就是虚拟样机。一个虚拟样机融入了不同工程领域物理模型数据，从产品的功能、技术原理、外观形态到产品的运行管理均模拟真实产品，并支持并行设计等方法学。虚拟样机技术的最核心优势是技术和信息的集成，即基于并行工程思想，应用计算机技术将计算机辅助设计(CAD)技术、系统运动学和动力学、数值计算方法和有限元技术，以及计算机辅助工艺等现代先进设计制造技术结合在一个系统中，迅速高效地解决问题。利用计算机辅助设计建立产品几何结构模型，在计算机技术和专业技术的支撑下，进行虚拟仿真产品的运动学和动力学分析，在此基础上，采用有限元技术进行数值计算分析，验证产品的强度等性能需求，将分析的结果通过动画显示、图表等方式直观表达，这样设计者可以方便快捷地对模型进行修改，在同一模型上赋予各种物理特性，取代物理样机，实现产品功能、结构、制造和试验等全过程的仿真分析，由此将设计意图通过计算机实时地表现出来。王栋［58］指出，虚拟样机技术是基于先进建模/仿真技术、信息技术、先进设计制造技术和企业管理技术，并将这些技术应用于复杂产品全生命周期和全系统的设计，并对它们进行集成管理，因此与传统产品设计支撑技术相比，虚拟样机技术更强调系统的集成，集成的思想将覆盖产品整个生命周期，通过不同领域的虚拟化协同设计，实现对产品的多方位测试、分析与验证。随着虚拟样机技术的研究和应用，产品设计开发新模式“设计-虚拟样机-产品样机”逐渐替代了传统模式“设计-样机制造-试验分析”，这对于增强产品设计创新、提高产品设计质量、缩短生产周期和降低产品成本具有重要意义［59］。虚拟样机的应用主要针对大型复杂机械产品，如飞机、车辆和轮船等。最典型的实例为波音公司无纸化研发777飞机［60-61］，整个设计过程全部运用虚拟样机技术，研制费用减少94%，模具设计精度提高10倍，研制周期缩短50%，更重要的是确保了产品一次制造成功。基于虚拟样机技术，德国宝马汽车公司(BMW)研究开发了在三维虚拟环境中的交互碰撞仿真系统，通过改变汽车物理参数(如几何、拓扑结构等)，进行碰撞仿真分析，快速获得碰撞仿真结果，并实时对结果进行动态显示和分析［62-63］。德国大众汽车公司从1994年开始将虚拟样机技术成功用于新产品开发，开发过程中以实时交互的方式进行，以连续和逼真的方式获得产品的设计结果，明显地提高了产品的质量，缩短了产品的开发周期，产品的开发成本也大大降低［64］。国内在20世纪末开始了对虚拟样机技术的跟踪与研究，并取得了初步的研究进展。在21世纪之初，随着我国市场化机制的日渐成熟，产品在市场中的竞争更加激烈，对虚拟样机技术的需求明显增加，社会逐渐形成了这样一个共识，企业要提高产品竞争力，必须应用虚拟样机这一关键技术。清华大学依托985学科重大项目“轿车数字化工程”［65-67］，在国内率先开展了虚拟样机技术的应用。随后，在武器装备［68］、航空发动机和机车车辆等复杂机械产品中也采用了虚拟样机技术，以提高产品的性价比［69-70］。可以预见，在国内复杂产品的设计制造行业中，虚拟样机技术必将成为设计、制造、试验和运行等阶段的技术分析与评价的重要手段之一。
3设计需求与发展趋势
上述每种设计理论都有其各自提出的背景和积极意义，并以解决其应用背景和特定范围内的设计问题为目标，侧重点不尽相同，并无简单的孰高孰低之分。一个好的设计理论应当能适合自身的时代、背景的需求和技术的支持(包括约束)，同时集成现有设计方法的可取之处，运用相关领域的先进研究手段创造性地提出自身的解决方案，并且具备可操作的支持工具与相对完善的评价体系。针对复杂机械系统设计，笔者认为上述设计方法有待从以下几方面进一步完善。1)模块化设计:信息技术、先进制造技术等的不断发展，给产品模块化设计理论和应用研究提出了更多新的课题，融合、利用其他现代设计方法、制造和管理技术已成为现代模块化设计的特点，模块化设计是快速设计、产品族设计和可重构设计等设计理论的基础。但是，复杂机械产品系统内部模块间物理相互作用的非线性、过程之间的耦合性，将造成任何环节或过程出现问题都会导致产品的设计出现问题，因此，基于智能知识的用户需求和功能的整理是模块化设计研究的重点。2)参数化设计:经过几十年的发展，参数化技术在设计中应用越来越广泛，不仅极大地扩展了图形的修改模式，增强了设计的弹性空间，在产品设计的各个阶段，包括概念设计、结构设计、实体造型设计、装配与公差分析以及数值仿真、设计优化等，均显示出强大的生命力，发挥的作用越来越大。对于复杂机械产品，产品设计具有层次性、尺度间的耦合性和参数的模糊性，不可能通过零/部件尺度参数简单的放大与缩小来满足多用户环境的需求，因此，多学科、多参数优化设计是复杂产品设计的必然趋势。3)产品族设计:参数化产品族主要关注于产品设计变量取值的合理共享，是参数化和模块化设计的进一步延伸。复杂机械在结构设计上表现为递归性，即迭代性和反复性，一般需要借助性能仿真系统，因此，要获得具有平台常量和可调节变量集的数学模型。4)可重构设计:相对传统的设计方式，可重构设计方法较好地解决了继承性和创新性两个设计问题，具有显著的优越性。可重构设计在重用已有的各种设计资源和设计经验知识的基础上，实现了产品的创新设计，能够快速响应竞争激烈的市场多样化和个性化需求，符合未来的发展方向。但传统的可重构性设计的理论基础是独立公理设计理论，强调“设计的明智”和“过程的合理”，强调发散性思维带来的设计创新，而复杂结构机械系统的耦合性和模糊性，则很难满足这一条件。借助模糊集理论研究模糊可重构设计理论和方法是发展趋势之一。
4结语
现代社会的高效率对产品开发设计带来了极大的影响，在日趋激烈的市场竞争环境下，产品开发周期也被极大地缩短，从而促使模块化设计、参数化设计、产品族设计和可重构设计等理论与方法迅速地发展，并取得了很好的应用效果。由于复杂产品具有性能驱动型需求，设计内容具有多源性、层次性和模糊性，设计过程具有递归性、耦合性和智能化等特点，因此上述方法仍需要不断地研究与发展。
作者:胡光忠 柳忠彬 肖守讷 单位:四川理工学院
设计理论论文:宜居城市园林规划设计理论论文
1在宜居城市营建中园林的作用
1.1园林对宜居城市自然环境的作用
城市自然环境保包括生态环境与人工环境2方面。在建设城市自然环境的过程中，园林的营建能够实现生态环境与人工环境之间的协调，实现园林环境的舒适宜人。在宜居城市营建的过程中，园林系统包含有经济、社会与环境等多个方面的效益，同时还能够对城市的面貌进行塑造。
1.2园林对宜居城市文化的作用
城市文化中包括历史文化、现代文化等，在园林进行营建的过程中，要在园林结构中融入城市的自然景观风貌与历史文脉特征，一方面要体现城市的精神内涵与文化内涵，另一方面要体现城市的文脉。此外，园林还能够实现对城市历史遗迹的保护，使其能够在城市文化精神中进行延续。
1.3园林对宜居城市安全的作用
在宜居城市进行营建的过程中园林能够发挥防灾减灾的作用：一方面城市中的绿地能够作为应急避难场所，能够在出现紧急情况之后为市民的居住、医疗、生活、防疫、传播等提供便利条件；另一方面通过园林能够实现居民建筑及街道、广场等环境安全性的提高。
1.4园林对宜居城市生活的作用
在宜居城市营建的过程中，园林在居住环境与社会氛围营造的过程中发挥着重要作用。园林能够充分发挥自身自然条件方面的优势，为宜居城市居住环境与社会氛围的营造提供物质支持，充分发挥自身蕴含的文化与历史，为宜居城市居住环境与社会氛围的营造提供精神支持。
1.5园林对宜居城市经济的作用
城市的经济发展水平决定着城市绿化的水平，园林作品质量的提高需要有非常雄厚的经济基础。而城市园林同样具有经济效益，能够多方位地对城市经济发展进行协助：首先，园林能够改善城市景观，创造良好的投资环境；其次，园林能够促进城市旅游业的发展；，绿化植被带动了园艺产业的发展。
2宜居城市园林规划设计理论
2.1在城市自然条件的基础上实现城市绿地的架构
在宜居城市营建的过程中，在城市绿地分布的架构过程中，要将城市的自然条件作为依据，实现绿地分布规划与架构的合理性。城市的自然环境要素包括山川、河流、湖泊等，依据这些城市中已有的自然环境实现对城市中公园、道路、广场等绿色空间的设置，实现城市绿色空间与城市郊区自然环境实现连通与融合，从而形成城市绿地的层次分明与合理布局。
2.2对城市内部与城市郊区的绿地进行总体规划
在营建宜居城市的过程中，不能够仅仅依靠城市范围之内的绿地，还需要对城市郊区的绿地进行充分利用。园林营建的过程中要将城市内部与城市郊区的绿地从整体上进行整体规划，从整体上实现城市园林建设，充分发挥园林在宜居城市建设过程中的重要作用。
2.3实现区域绿地系统框架之间的相互联系
随着城市的快速发展，城市建筑面积不断扩大。在这种情况之下，很多城市在生态环境保护的过程中都过多依赖城市周边的自然区域，通过这些区域来实现对城市生活环境质量的提高。在城市快速扩张的过程中，已经对城市周边的自然环境造成了一定破坏，而对郊区环境过多的依赖则会进一步加重城市周边自然环境的破坏。及时，要对城市郊区的自然景观进行设法保护，使其能够维持其原有的景观结构，真正实现城市内部景观与郊区自然景观之间的相互融合与连接。第二，城市周边的绿地空间被视为是城市绿地的延伸，要实现周边绿地空间较大限度的引入到城市中，实现城市绿地系统与周边生态环境之间的高度统一。
2.4实现城市园林规划设计理论的系统化
在城市空间中包含多种要素及要素之间的复杂联系，在宜居城市营建的过程中不仅要对各种要素进行考虑，同时还要考虑要素之间关系的处理。在城市园林规划设计理论的过程中，要在城市环境实际情况的基础上进行系统规划，对城市环境的发展进行引导与限制；要将城市自然特征保护与恢复作为宜居城市营建的出发点，实现各个要素的相互融合。
3总结
在城市发展过程中，园林在城市与自然关系进行协调的过程中发挥着非常重要作用，在园林规划设计理论过程中包含了与宜居城市营建各个要素之间的关系，研究内容非常广泛。本文将宜居城市的园林规划设计理论作为研究点，对园林与宜居城市营建之间的关系，并提出了园林构建的方法，通过园林的构建进一步促进宜居城市的发展。
作者：吴凡 单位：湖北工程学院
设计理论论文:公路中小桥设计理论论文
在公路中小桥的建设与使用过程中，由于桥梁承受车辆、超载、地震、风等因素的作用，桥梁自身的材料也处于不断退化中，桥梁结构的各部分会受到损伤，影响桥梁安全与交通通行。在影响桥梁安全、使用的诸多因素中，桥梁设计上的缺陷是影响结构耐久性的决定性因素。因此，应改进桥梁结构设计，选择合适的设计方案，确保桥梁的安全、耐用，满足可持续发展、环境保护的要求。
1实际地勘察与调研工作
公路中小桥的设计涉及诸多因素，设计者、建设者需要对各个因素把握，掌握公路中小桥的具体情况，以此制订合理的设计计划，拟定正确的计划任务书。对于桥梁的规划设计而言，需要有关人员收集相关资料，对实施地点进行实地勘察，提出合理的设计建议。首先，对公路中小桥的具体指标进行调查研究，例如，调查研究通行车辆的荷载等级、人行道要求、车道数目、交通流量等，结合公路中小桥上的交通种类及其具体要求，设定桥梁承载力、宽度、走向等。其次，对桥的位置进行选定，对于中桥而言，应根据路线的总方向，并结合公路与桥梁的综合因素选择桥位。对于小桥涵而言，桥位的选定应遵循公路的路线走向，如果施工场地的水文、地质、地形条件不适合，可采取适当的施工技术，但不应改变桥涵路线。然后，调查测定施工点附近的河流水文情况，在桥梁设计时，以此为依据确定桥梁的跨径、桥面高程、基础埋深等。再者，调查测量桥位附近的地质地形情况，在此基础上绘制地形图、地址剖面图，为桥梁的设计与施工提供参考。，对与公路中小桥建设有关的其他情况进行调查，如附近旧桥的使用情况、当地桥梁施工材料的来源与供应情况、施工场地的运输状况、当地有关部门及群众对桥梁的要求等。通过对公路中小桥施工地点的勘测调查，收集、记录资料数据，根据资料拟定不同的桥梁设计方案。桥梁设计方案的比选、确定步骤包括:确定桥梁高程的要求、拟定桥型方案草图、详绘桥梁方案、筛选方案、编制概算、选定方案、汇总文件等，认真执行各个步骤，选定最为合理的公路中小桥设计方案。
2公路中小桥的设计
2.1中小桥平面设计
确定桥位是公路中小桥设计的首要任务，应依据公路工程设计标准的要求，在符合线路总走向的基础上确定小桥的线形与位置，在符合桥路需求、路线走向的基础上确定中桥桥位。在桥梁平面设计的过程中，应满足桥梁自身的稳定性与经济性的要求，将桥梁位置选择在河面较窄、水流稳定、冲刷较小、地质良好、河道顺直的河段上，这样不仅可防止因冲刷过大引起的桥梁倒塌现象，而且能使桥梁的造价与养护费用降低。此外，还应从整个路桥网方面着手，减少车辆绕道，使交通更加方便，同时还应尽量避免桥梁、河流的斜交，以此减少桥梁长度。对于桥梁的变速车道、平曲线变径、缓和曲线、平曲线加宽与超高设置等，均需使其符合相应的路线规定。同时，应保持桥梁桥头与线形的平顺，保障车辆平稳通过，桥梁与公路的衔接等也应严格按照路线的要求设计。
2.2桥梁横断面设计
不同桥跨结构的横断面形式与桥面宽度影响着桥梁横断面的设计，桥面的宽度直接影响行人、车辆的通行状况。因此，在公路中小桥的设计中，应确保桥梁的交通服务水平，尽量保持桥面宽度与所在路线路基宽度一致。对于城市交通的公路桥梁而言，根据城市交通的状况与工程规划要求，可适度加宽桥面宽度。对于弯道上的桥梁而言，在横断面设计时，应根据路线的具体要求，设置合适的宽度。同时，应根据车辆、行人量的需求，结合前后路线的布置，设计人行道、自行车道的横断面，并增加适当的分隔设施。一般情况下，人行道的宽度在0.75一1.0m，而未设人行道的桥梁应设置安全带。
2.3桥梁纵断面设计
影响桥梁纵断面的设计因素诸多，包括基础的埋置深度、桥道的高程、桥梁的总跨径、桥头与桥上引导的纵坡、桥梁的分孔等。对于桥梁高程的确定，应根据桥下通车净空的需要、设计水位，结合桥梁跨径、桥型因素而确定，其中自设计通航水位算起的净空高度应低于通航孔桥跨架构下缘的高程，而桥梁结构地缘的高程不应低于设计所规定的车辆净空高度。应根据水文计算确定桥梁总跨径，同时要确保洪水顺利宣泄，避免桥梁总跨度缩短而引起浅埋基础不稳定等问题。应根据地质地形情况、通航交通、技术紧急等条件确定桥梁分孔。同时，由于公路中小桥的总造价直接受桥梁分孔的影响，桥梁孔数与跨径不同，桥梁墩台与上部结构的总造价也会发生改变。例如，桥墩较高时，增加了基础工程的复杂度，工程造价增加，桥梁跨径加大。而桥梁的分孔还应满足桥下的通航要求，应在航行最方便的河流处布置中小桥的通航孔，当河流的变迁性较强时，可根据具体情况增加通航孔的数量。在一些体系中，为了加大桥梁跨径可采用悬臂施工法，因此，山区地区的公路中小桥桥梁跨度往往较大。
3公路中小桥质量加固方法
3.1上部结构的加固
加固桥梁的上部结构，常用的方法有增大截面与配筋、改变结构受力体系、增加横向联系、桥面层补强等。其中，增大截面与配筋加固法主要是通过增大构件截面面积、提高配筋率来提高钢筋混凝土的稳定度、刚度和强度，如加大桥梁侧面或梁底面的尺寸，在桥梁中增加主筋的配置，从而提高主梁截面的高度，提高其承载力。而桥面层补强加固法多在主梁刚度不够时运用，通过在桥梁顶部增加一层钢筋混凝土层，将梁顶与主梁相连接，使主梁的有效高度增加，其抗压截面的强度也随之增加。
3.2下部结构的加固
对于桥梁下部结构的加固，常用的方法有扩大基础、防治墩台和基础冲刷等。其中桥梁基础扩大底面积的方法适用于基础埋置太浅、基础承载力不足的情况，当结构基础发生不均匀沉降时，可利用扩大基础的方法进行加固。但如果在扩大部分基础时，出现地基承载力不足的问题，可通过将一定数量的桩打人扩大部分基础中的方法提高其承载力，而装桩的参数应根据地基的具体变形计算确定。
3.3质量加固的具体方法
以某公路跨河桥为例，由于该桥已建设多年，且维修较少，需要进行质量加固。对于中小桥而言，质量加固的重点是提高桥的结构承载力，并保障车辆通行顺畅，加强表面病害维修，提高桥的耐久性、使用性。首先，可进行拱肋加固，对桥梁局部开裂、锈蚀现象进行整顿维修，并借助外包混凝土增大截面加固法对拱肋进行加固，绑扎钢筋网、浇筑混凝土。其次，对于桥梁人行道部位的缺陷，可清除处理混凝土表面，用混凝土防锈浸渍剂保护钢筋，用水泥浆涂刷修补区外表面，使其结实、美观。
4结语
当前我国的公路中小桥的耐久性、安全性较差，应不断提高、完善桥梁设计方法，保障设计前的实地勘察与调研，在此基础上对桥梁的平面设计、横断面设计、纵断面设计进行完善，确保桥梁安全性、经济性、耐久性，同时保障其美观，满足可持续发展的要求。
作者：赵军 蔡晓芳 单位：江西省公路科研设计院
设计理论论文:数字图书馆界面情感化设计理论论文
数字图书馆（digitallibraries）的定义目前并没有一个非常明确的概念，如(Fuhretal.，2007)提到的，对数字图书馆最宽泛的定义是它需要具备“一个各种网络服务的基础设施、一个结构化的数字对象集合以及一个有不同用户角色和人类交互形式的组织。”有调查显示，在用户已掌握某一种检索方式之后通常不愿意再学习另一种，一来是目前国内数字图书馆几乎还未有可以为不同用户量身定制的个性化交互界面，其次用户在不同系统界面检索同一概念得到不同结果所产生的不通用性，这就要求设计师设计一款良好的通用性交互界面。
在一篇题为“FactorsAffectingUniversityLibraryWebsiteDesign”（2011）的文章中，Kim意识到用户使用商业网站资源的频率远远高于大学数字图书馆资源。因此尽管很多理论研究能够帮助建立一个好用的数字图书馆，但由于缺少了用户情感化体验，很难让使用者对某一产品产生信任感，事实上，在通常情况下，由于电脑精密和隐秘（多数用户看不到）的计算方式，用户在使用时经常感到失去了控制。随着社会的发展，人与人之间关系的转变，电子设备的日新月异，人们对情感的诉求更加强烈。Chapman（2009）也呼吁产品设计要从情感角度出发，以建立起人与物之间的情感联系，以此来延长产品的使用周期。由产品激发的情感也可以激励用户去重点考虑那些有意义的、长期的目标，或者避免短期的眼下利益，情感化设计理论运用于数字图书馆有利于用户获得长远的效益和幸福感，其最终的目的在于两点：1.提高用户检索、分辨和获取信息的效率；2.满足用户的情感诉求，通过建立用户-产品情感以提升用户的使用频次。
那么什么是情感化设计，DonaldNorman在《EmotionalDesign》（2005）一书中有着非常形象化的叙述，通过对大脑加工的三种水平（本能的、行为的、反思的）的划分作为理论基础，情感化设计理论提出：美的物品更好用。美的事物能够影响人们的情感系统中的情绪状态，从而改变人的认知系统的运行过程。我们都有放松愉悦的时刻与他人更容易产生头脑风暴，而紧张状态下只能专注于应付一项事物的体验，说明当人们感觉良好即拥有了正面的情绪时，也就能够更具创造性地去思考。
Norman又把大脑加工的三种水平对应到产品特点中：
本能水平的设计——外形
行为水平的设计——使用的乐趣和效率
反思水平的设计——自我形象、个人满意、记忆
作为视觉动物，人们本能上会更倾向于外形美观的物品，好的本能水平的设计能够符合人们的视觉要求；而行为水平的设计注重效用和效率，同时还有使用过程中的乐趣；人类长期进化区别于其他生物的反思行为，要求所设计的产品能够表达用户的自我形象，体现使用者的身份、生活环境、文化背景等。比如日本当代平面设计大师原研哉举办的“Redesign”展上，建筑师坂茂对卷筒卫生纸的再设计，区别于普通圆柱形卷筒卫生纸的常规思维，设计师将内芯做成了立方形，将卫生纸裹卷后形成有倒角的立方柱，这种造型不但有利于运输，而且在使用时由于抽动的阻力增加而减少了卫生纸的用量，这种绿色环保的设计让用户在使用时意识到环保理念从而产生自我肯定的积极情绪，衍生出用户—产品情感，是一个的情感化设计产品。
对数字图书馆的评估标准一般集中在内容、网页结构、页面表现、人机交互和网络性上，其中“网页结构和页面表现”要求数字图书馆界面设计具有一致性、逻辑性、新颖性和实用性。所谓界面的一致性即不同页面之间表达相同功能的区域需要一致，以避免用户怀疑自己跳转到不同的网站；界面的逻辑性要求页面内容主次分明，网页结构清晰合理且在导航的设计上方便用户获得自己所处的网站位置信息；界面的新颖性需要在满足用户的功能需求的基础上，即实用性上，保留用户的使用习惯同时又能突破现有页面形式。此外，数字图书馆界面设计的相关理论也都涉及到以上几点，例如享誉全球的认知心理学家Norman（1988）提出的人机行为理论中的执行-评估循环模式，美国建筑师Wurman（1976）提出的IA（InformationArchitecture）理论，即“信息构建”理论，以及可用性专家Nielsen（1993）的可用性理论。而如今，我们更应该考虑如何把情感化设计理论运用于数字图书馆。
数字图书馆作为时代的产物，学生、教师、研发人员以及其他社会人士正在频繁且广泛地使用它获取科研信息，我们在设计时应充分利用不同用户特点——比如大学数字图书馆的用户是学生、研究生和教师，设计具有能唤起人类普遍情感的交互界面。只有让使用者与产品从内心产生共鸣，认同产品的形态、功能，在使用时影响到自我形象、满意度和记忆等，才能达到品牌效应，获得愉悦的使用体验。
作者：徐一凡 单位：上海交通大学
设计理论论文:火电机组规划模型设计理论论文
1、风电并网快速响应火电机组规划模型
1.1不确定性分析
我国目前面临确定备用容量克服风电机组出力的间歇性和波动性影响，支持消纳大规模风电并网的问题。合理确定快速响应火电机组规模，过多火电机组备用容量会增加运行成本，因此需要考虑到系统的经济性。本文的研究基础是新建快速响应火电机组来解决面临的风电并网及消纳问题，不考虑对现有火电机组升级改造的情形。大规模风电并网背景下快速响应火电机组的规划面临2种不确定性：1）快速响应火电机组参数的不确定性，包括燃料可用性、碳排放成本、折现率、投资成本等；2）系统调度水平的不确定性，包括随机停运(机组、输电线路等)、负荷和风速预测误差等。本文假定发电商向调度机构提出快速响应火电机组建设申请，调度机构结合规划模型最终确定快速响应机组规划方案，因此，快速响应机组参数的不确定性可以不用考虑。同时，假定电力系统的随机性与系统元件停运相关，负荷和风速预测误差与发电备用容量水平相关。同时，本文采用蒙特卡罗模拟方法来仿真电力系统的随机特性。假定风速服从威布尔分布[17]，由于风速预测误差的存在，蒙特卡罗仿真将设定大量情景，并得到每个情景下每小时的风力发电量。考虑到发电机组和输电线路的随机性停运，在蒙特卡罗仿真中引入2个向量X和Y。其中，Xmht=1表示第m个发电机组在第t年时段h时运行，Xmht=0则表示停运；Ynht=1表示第n条输电线路在第t年时间段h时可用，Ynht=0则表示不可用。本文将年尖峰负荷预测表示为基本负荷与年增长率的乘积[18]。年增长率包括年平均增长率和随机增长率2部分，随机部分反映了不确定的经济增长或天气变化对负荷预测的影响。每个节点的每小时负荷是基于年系统尖峰负荷在使用既定负荷分布因素的情况下得出的。每个情景都有一定的发生概率，由生成的情景数目分布得到。情景总数对基于情景的优化模型的计算工作量影响很大。因此，对于大型计算系统，采用有效的情景精简方法对提高计算效率是十分重要的。精简技术要求在尽量与原始系统接近的情况下得到最少的情景。因此，本文设定情景子集采用基于该子集的概率测度方法，该方法在概率度量方面与初始概率分布最为接近。另外，本文利用通用代数建模系统(generalalgebraicmodelingsystem，GAMS)中的SCENRED工具提供的精简代数式设定情景子集，并对情景进行概率分配。
1.2基于Benders分解算法的规划模型
大规模风电并网时，系统调度机构的目标是在满足规划和运行约束条件的前提下实现规划总成本最小，如式(1)所示。式中：t为规划年，t=1,2,…,T；h为时段，h=1,2,…,H；m为发电机组序号，m=1,2,…,M；k为情景，k=1,2,…,K；Cmt()为第t年机组m的投资成本；Gmts为k情境下第t年机组m的安装状态，1为已完成安装，否则为0；d为贴现率；pk为情景k发生的概率；Omht为第t年的h时段发电机组m的运行成本；Sht为相应的运行小时数；Pmhtk为k情境下第t年h时段机组m的调度电量。根据大规模并网背景下系统的不确定性及目标函数的特点，本文利用Benders分解法将快速响应火电机组规划问题分解成1个主问题和2个子问题：主问题是不考虑性的投资规划问题，2个子问题是性和运行问题。其中，性子问题的可行域受主问题影响，而运行子问题受性子问题可行域的影响，也就是说性子问题的约束中除含有自身决策变量还包括主问题的决策变量，同样，运行子问题约束中除含有自身决策变量还包括性子问题决策变量。在图1中，发电商向系统调度机构提供快速响应机组的候选集，考虑规划限制情况下，调度机构以新机组投资总成本最小为目标，确定新机组的投资方案。其中，规划限制因素包括机组较大数量和候选机组的建设时间等。其中主问题同样确定了目标函数的下界，并用该下界检验规划的性。除了规划限制因素，子问题中产生的Benders割也作为主问题附加约束条件。主问题中包含所有的变量，而且所有的限制条件是线性的。主问题是一个混合整数线性规划问题。通过子问题提供的性和运行对主问题的组合优化状态进行修正。性检查子问题对主问题提出的规划中涉及到的系统性限制因素的可行性进行检测。该子问题不仅保障每个节点是电力平衡的，而且满足输电安全和发电机组物理限制因素的要求。在可行性不允许的情况下，会形成性割，用以分析主问题中规划问题的派生情况。直到确定的规划后该派生过程才会停止。一旦满足了系统性，运行的子问题将考虑规划方案的性，直到满足给定的收敛标准，该问题的派生过程才会停止。具体计算步骤如下：
1）系统调度机构
最初获得的信息包括投资候选快速响应火电机组的经济性和技术性数据、机组断电数据、输电线路数据以及负荷和风速预测误差数据。然后利用蒙特卡罗模拟法设定一系列情景。随机长期规划问题本质上很复杂。本文用代数建模系统(GAMS)对情景进行精简。
2）本文模型
包括1个混合整数线性规划主问题和2个线性规划子问题。主问题研究投资规划，子问题进行性检查并确定市场运行状态。主问题确定投资规划，其目标是新确立的快速响应发电机组的投资成本最小，如式(2)所示。式中：Bm为快速响应机组m的建设时间；Mmht为第t年发电机组m启停状态，1为开机，0为停机。其中，式(3)—(5)分别为建设时间约束条件、装机情况约束条件、快速响应机组的组合优化状态约束条件。主问题的解包括投资规划、新机组的组合优化状态和规划目标函数的下界。在第1派生阶段，对机组的组合优化状态没有系统限制约束，因此变量赋有随机值。但是，在接下来的派生过程中，来自于性检查和优化运行子问题中的Benders割为机组状态设定了限制因素。如果出现意外情况(如图1所示主问题求解环节出现无解的情况)，则调度机构需要采取一系列预防措施，如切负荷、激励市场参与者提供额外的容量作为快速响应备用等。
3）主问题确定
第t年发电机组m的安装状态mtG及其在h时段的启停状态mhtM后，性检查子问题基于主问题的解将系统偏差降到最小。在电力平衡变量中引入松弛变量，目标函数(6)即是将松弛变量最小化。式中：Vitk为k情境下第t年的松弛变量；,1ijhtkL为第i次迭代k情境下第t年h时段j母线上的预期发电缺口；,2ijhtkL为第i次迭代k情境下第t年h时段j母线上的发电剩余；Phjtk为k情境下第t年h时段j母线上的调度电量；Dnjtk为k情境下第t年输电线路n上来自母线j的有功潮流；Qjhtk为k情境下第t年h时段母线j上的负荷；Mmhtk为k情境下第t年发电机组m在h时段的开停机状态；Pmhtk为k情境下第t年h时段机组m的调度电量；Pmin,m为机组m的最小出力限制；Mmht为第t年h时段机组m的启停状态；Xmthk为k情境下第t年h时段机组m的发电机可用状态，0为处于停机状态，否则为1；Pmax,m为机组m的最小出力限制；Dnhtk为k情境下第t年h时段输电线路n上的有功潮流；Ynhtk为k情境下第t年h时段输电线路n的输电可用状态；I为从线路n上某点注入的注入功率；θnchtkθndhtk为k情境下第t年h时段输电线路n两端电压的相角差；xn为输电线路n的电抗；Rm、Rm为机组m爬坡加速/减速极值。其中，式(7)为目标函数的节点电力平衡约束条件，式(8)为发电机组安装状态，式(9)为主问题确定的组合优化状态，式(10)为发电限制，式(11)为直流电力潮流，式(12)为输电线路限制，式(13)(14)为爬坡加速/减速限制。随机规划解将满足长期性指数，如电量不足停电损失率η。当第t年第h小时的η值比其目标值大时，第r次迭代时产生Benders割，相应的性信号会反馈给主问题。将η作为约束条件限制未供给的每小时负荷数。年度负荷总数满足年度η要求。但是，使用基于小时指标的优点在于能够阻止某些时段发生大规模甩负荷的情况。第t年h时段的η由式(6)中的预期发电缺口Lijhtk,1除以第t年第h小时的预测负荷所得。式(15)所示的性限制会使发电剩余Lijhtk,2为0。如果式(15)中有任何一个式子不能满足，则会产生Benders割。式中：αits和βihts分别为优化过程中对应于各约束的拉格朗日乘子值，均为常量；Fhtk为k情景下第t年h时段的负荷；ηht为第t年h时段电量不足的概率。式(16)的Benders割表示现有机组组合优化状态和候选机组安装状态的耦合信息。割表示在t年通过调整投资规划无法减轻电网受到的扰乱程度。
4）运行
子问题的目标是基于提交的竞标发电量和用电需求使社会福利较大化。社会福利定义为基于竞标值的电力消费支付额和生产成本之间的差额。该子问题的构建基于安全约束的经济调度模型，并检查所求解的性。当电力需求没有弹性时，目标函数是基于给定的投资规划和机组组合优化状态使系统成本最小，如式(17)所示。在一些情景下，发电机组和输电线路断电会导致无可行解。为了计算此种情况下的价格，假设原发电机组由虚拟发电机组以更高的价格提供所需电量。利用电量不足期望值来表示虚拟发电机组提供的电能。(1)111(1)111min(1)(1)THKqhtmhtmhtkktthkTHJhtjhtjhtktthjSOPWdSCPd(17)s.t.111MJJmhjtkjhtkjhtkmjjPPQ(18)UPEQ+PAD(19)0,jhtkPj(20)式中：Wqk为系统运行成本；jhtkP为k情境下第t年h时段母线j上虚拟机组的可调度容量；jhtC为第t年h时段母线j上虚拟机组的成本；U为母线机组关联矩阵；E为母线负荷关联矩阵；P为虚拟机组可调度容量向量；A为母线支路关联矩阵；D为有功潮流矩阵；P为有功功率向量；Q为负荷向量。类似于性检查子问题，运行的目标函数受到物理因素限制，如式(8)—(14)所示。该子问题的解为主问题目标函数提供了上界，用于检查解的性。如果提出的投资规划方案不是的，会产生如式(21)所示的Benders割现象，并会添加到下一迭代过程中的主问题中。(1)(1)1111111111()(1)()()KTMqmtmtkmtkkktktmKTMkmtkmtkmtktmKTHMkmhtkmhtkmhtkthmCGGZpWdpGGpMM(21)Benders分解法的重要特点是可以在每一迭代阶段为解提供上下界，从而提供了收敛标准。收敛标准如式(22)所示。YZYZ(22)式中是最小的正数，表示接受解的临界值。
2、算例分析
本文通过一个6节点系统的算例来分析集中式和分布式风电扩张情形，如图2所示。本文研究给定风电并网水平情况下快速响应火电机组的规划问题。基于风速预测数据，该系统分为3个区域，其风电容量参数分别为31%、38%和49%。风电容量参数是1a内实际风力发电量与装机容量全部投入使用时的发电量的比值。本文研究的快速响应火电机组安全经济规划期和年峰负荷预测期均为10a。表1列出了系统数据，图3给出了基准案例情况下年尖峰负荷预测情况。节点2、4和5的负荷比例分别为50%、30%和20%。假设负荷在该段时期内拥有相同的分布参数。年尖峰负荷预测值是基准负荷(如307MW)与年增长率(如2.5%)的乘积。假定尖峰负荷随机部分增长率和风速预测误差服从正态分布[19]，中值为0，标准差为0.01，每小时负荷参数和每小时风力发电系数借鉴伊利诺伊理工大学提供的6节点系统小时数据。表2所示为候选发电机组数据。风电每小时成本忽略不计。风电容量为150MW，在情形I中是集中式，情形II—IV分布式。5种情形如下：1）情形I，风电机组集中在节点3的规划问题。2）情形II，风电机组分布在节点2、3和6的规划问题。3）情形III，风电机组分布在节点2、3和6，但是在第8年线路4-5部分停运的规划问题。4）情形IV，风电机组分布在节点2、3和6，但是在第8年机组2停运的规划问题。5）情形V，风电机组分布在节点2、3和6，但是在第8年线路4-5部分和机组2同时停运的规划问题。情形I：在该情形下，风电机组全部安置在区域C的节点3处，因为此处风速预测最为理想。第1年该节点接入装机容量为150W、容量参数为49%的风电机组。但是，这样的规划导致无法用其他机组降低节点3较大风速误差带来的影响。表3列出了各机组投入使用的年份。机组3一直投入使用，机组1在尖峰投入时使用以满足负荷需求，将运行成本降到最小。总的投资和运行成本为1336元/MW，其中运行成本为553元/MW。起初，机组3在节点3，机组2在节点2(系统较大的负荷中心)。表3中的其他机组在以后年份风电容量和负荷增加时逐步投入使用。风电集中安装情况下没有足够多的输电通道。情形II：图2显示了风电机组在3个区域分布式安装的结果。风电机组装机容量50MW，区域A和B的容量参数小于区域C的容量参数。表4给出了候选机组的安装年份。与情形I类似，机组1在第5年安装，机组2在第1年安装。但是，在第7年机组3才在节点1安装。节点3处的风电机组WG3年发电容量为12.5MW(容量参数为25%)，线路2和3没有阻塞。低成本的WG3在某些时候低于其容量参数运行是因为系统慢加速限制因素。因此，在第7年接入快速响应机组后，WG3平均发电量上升到22.5MW，容量参数为45%，仍然低于WG3的容量参数49%，这是由于输电和运行条件限制(如火电机组低发电量限制、系统慢加速限制、开关限制等)。与情形1相比，总投资和运行成本降低至1072元/MW，其中运行成本上升到了601元/MW。在情形II中，由于区域A和B较低的容量参数，总风电机组利用率与情形I相比降低了28%，这将导致更多的昂贵的火电机组的使用，并增加运行成本。如果区域A和B的容量参数与区域C相同(49%)，则运行成本将降低至540元/MW。图4把运行和总成本描述为风电容量参数的函数。初始值是现有的风电并网水平。图4显示随着快速响应机组投资额的增加，运行成本降低。由社会成本可以看出，容量参数的增长为20%，此时社会成本低。尽管区域A和B的风电容量参数较低，但是风电在3个区域的分布降低了总成本，提高了机组使用率。这是因为一个区域的风力间歇可以由其他区域来补充，同时，快速响应机组投入减少。情形III：该情形考虑在第8年尖峰时段4-5线路停运的情况。与情形II类似，机组2在第1年投入使用，机组1在第5年投入使用，机组3在第7年投入使用，如表5所示。另外，作为预防措施，机组4在第8年投入使用，机组6在第10年投入使用。线路4-5的停运减少了区域A和区域B的输电通道，因此有必要在区域B接入机组4和6。与情形2相比，总成本增加至1227元/MW。情形IV：第8年尖峰时段机组1的停运将改变情形II中的规划方案。机组2在第1年投入使用，机组1在第5年投入使用，机组3在第7年投入使用，如表6所示。另外，机组6在第8年投入使用，作为机组2停运的补充。该预防措施使规划成本上升至1162元/MW，运行成本升至601元/MW。情形V：在第8年，线路4-5和机组2同时停运，如表7所示。此处考虑尖峰和非尖峰时段2种情况。同之前情形类似，机组3在第1年投入使用，机组4和6在第8年投入使用作为停运的补充。总成本升至1232元/MW，是所有情形中较高的，但是运行成本和情形4和5相比变化不大。
3、结论
虽然本文的扩张规划模型是针对快速响应机组，但该方法同样适用于其他发电机组或输电线路的容量扩张规划。本文运用蒙特卡罗模拟仿真法和情景精简技术来分析发电机组和输电线路的随机停运、负荷和风速预测误差，研究结果表明：1）快速响应机组能够提高大规模风电并网电力系统的性；2）输电线路设置对发电扩张方案有重大影响，特别是在大规模风电并网时，因此发电输电协调规划对风电的大规模并网消纳极为重要。具体到我国风电发展的现实情况，风电并网消纳过程中面临辅助服务补偿及区域负荷消纳能力不足的问题，考虑到“两个细则”已经制定了火电机组深度调峰和启停调峰的补偿机制，目前亟需解决2方面的问题：1）利用本文提出的模型和方法实现快速响应火电机组的有序建设；2）我国西部及东北等地区当地负荷消纳风电能力有限，应通过风电和外送通道的协调规划实现风电的异地消纳，从而提高风电的并网率，现实情况是输电外送通道建设滞后于风电等能源基地的建设，因此需要加快西部和东北地区的特高压输电通道，提高这些地区清洁能源的输送率。
作者：王致杰 韩蕊 曾鸣 王跃锦 薛松 单位：华北电力大学 经济与管理学院 冀北电力有限公司
设计理论论文:人与物设计理论论文
设计在当前时代的高歌猛进使设计基础理论的研究显得复杂而急迫。一方面，汹涌而来的人造物已经彻底地改变了人类的生存，另一方面，迄今仍没有一个系统独立的设计理论。一方面，设计为我们带来了一个多彩多姿的新世界，另一方面，生态危机、环境污染、生物体变异等实际上都是现代设计的结果。无数的例证说明，资本集团、消费社会与现代设计的结盟是当今世界诸多噩梦的罪魁祸首。我们不可能不要设计，但是同时如何规范设计乃至如何批判分析设计，迄今为止仍然缺乏基本的分析参照理论。理论家们极力追踪当前设计的新动向，力图描画出一个可以分析、规范设计行为的思想坐标，但设计无定向、无限度的高速发展使捕捉设计的诸理论常常来不及完善就已经被突破。设计就像一个百变的魔鬼，让企图掌握这个世界的理论家常常尴尬回避或者束手无策。设计本身并不神秘，它就是我们身边触手可见的一切器物的智力来源。它远不如海德格尔的“存在”那样虚玄，它甚至不是意识、物自体、人性那样的抽象之物，可是它似乎恰恰应了那句老话:离我们最近的东西在思想上离我们最远。如果谈论系统的设计理论还为时太早，那么，可不可以先探讨一下设计的规范性基础? ———这就是本文的缘起。因为无论怎么忽视理论，这一点都是必须的。因为如果没有一个在设计之上的总体性观照的思想视野———至少，如果没有可以批判、推动设计良性发展的规范性基础，我们真的不知道设计会把人类带往何方。
一、以西蒙为例:设计理论的困境
著名的赫尔伯特•西蒙说，设计是“创造人造物的科学”(106)，这是我见过的对设计最简洁的定义。西蒙的《人造物的科学》被认为是“产生了不可估量的影响”的“激发人们对设计科学进行讨论和研究的最基本的文本”(第亚尼 5)，可以说是关于一个统一的设计理论的最杰出的成果。西蒙说:一门完整的设计科学是关于设计过程的学说体系，它是知识上硬性的、分析性的、部分可形式化的、部分经验性、可讲授的。(司马贺 105)在西蒙看来，“这样一种设计科学不仅是可能的，而且现在已经真的出现了。它已经开始渗透到工程学院(主要是通过电脑科学和‘系统工程’程序)和商业学院(主要是通过管理科学)。”西蒙甚至宣称:“此时此刻，我们已经能够看到它的相当清晰的形状，由此出发，我们就能够预言，明日的工程院与物理系之间、明日的商学院与经济系和心理学系之间，究竟有哪些重要的不同”(司马贺109)。西蒙是如此自信，他所说的设计对象远远超出了我们一般所说的人工物品，是包括诸如社会、艺术、符号、科学、农场种植等等在内的一切“人工”领域。可是如果我们深究下去，就会发现西蒙的逻辑很难自圆其说。首先是设计的广阔度和居间性。这是创建统一设计理论的根本困难之所在。对此，西蒙有充分的意识。《人造物的科学》一书的副标题就是“复杂性面面观”，他所谓人工物的“复杂性的系统”包括社会系统、生物系统、物质系统和符号系统。除了大自然的无机界，一切都已经包括在他的“设计系统”之中。他在论述设计与人的关系的时候说:人造世界恰恰就位于内部和外部环境之间的界面上，它关心的主要是通过使内部环境适应外部环境这一中心目标。那些关心人造物的人所要研究的，就是找到使手段适应环境的方法，而这一过程的关键就是设计本身。(西蒙109)设计是通联各个领域的居间活动。在社会、物质与符号之间，艺术、科学、自然与生活之间，经济、技术和心灵之间，内在世界与外部环境之间，设计是聚集、通连各个界面并实现其界面转换的中介性活动。这意味着，设计是关涉领域最广阔的活动。由于这种广阔性、居间性，设计一直没有作为一个独立的研究领域被提上议事日程。在现代知识体系中，在知、情、意的划分之外没有设计单独的知识空间，并没有一个独立的认知性的设计的科学。尽管设计实际上包含了知、情、意三大领域的综合性运用和转换，但是它只能被打散、分割到诸如艺术、建筑、环境、工业制造等学科之中，去作为应用教育的附属物。长期以来，设计被看作是一种不登大雅之堂的实用性知识。“我们以往所知的多数(如果不是全部的话)设计和人造科学，在学术上都是软性的(具有弹性和灵活性)、直觉的、非正式的和食谱性(就像是边看食谱边烹调一样随意)的”(西蒙 108)。中国传统的设计知识，诸如《天工开物》、《营造法式》，一直就是工匠的操作术累积。在现代西方，虽然自工业革命以来设计早已成为显学，但是相比于其他种种学科，一种有影响力的、统一的设计理论并未产生。对一个几乎纳入并包括了人类精神活动的各个领域和人类生活一切方面的巨大对象，统一设计理论的困难在于:无法形成一个总体的、有切实分类学根据的逻辑陈述。我们说什么似乎都是以偏概全。但是，研究的前提首先就是要确认研究的对象和范围，并要有一种超越其上的思想视野。同时，决定设计的参照因素不断变化，每次的参照因素都有所不同，这就是西蒙所说的设计的“权变性”———它使统一的设计理论看起来意义非常有限。这就是设计虽然重要但并无统一理论的逻辑根源。它使得设计虽然已经被无数次定义，但没有一种得到公认;虽然有种种从属于各门知识的二级设计学科，但设计究竟是一种什么样的学科仍然含混不清;虽然前赴后继的设计大师实际上已经彻底地改变了这个世界，但是全世界似乎都没有设计学博士;虽然今天设计对经济、文化、时代、人类发展的意义已经举世公认，但是一些杰出的设计大师，包括国内的一些首屈一指的设计家，还是要拼命说自己是艺术家。设计的身份危机在于它无法获得一个分类学背景的定位。设计是科学吗? 是技术吗? 还是艺术? 或者是包括科学、技术、艺术乃至其他经济人文因素融为一体的综合性实践活动? 如果是综合性的活动，那么对这样的活动总体，我们该用什么样的理论来描述呢? 是行为理论、社会理论、企业管理学、经济学理论还是西蒙所说的统筹学、系统论? 这就决定了，即使我们抱着对科学最宽泛的理解，也会对西蒙的说法感到迟疑，因为哪怕我们把设计勾勒为一个含义最宽泛的学科，也会远远延伸到科学之外———比如艺术设计，比如设计通过物序和人际秩序的塑形而楔入的社会体制机制和意义机制，甚至包括物序的伦理、经济—市场无穷无尽的变动性要求等等。西蒙所谓“设计科学”的实际内容是对如何展开设计行为的知识总结。他根据设计作为一种精神活动的要素、程序、操作模型和评价方法将设计行为的展开归结为 6 个层次:1)寻找设计的逻辑;2)通过手段—目标的分析确定目标和解决问题的步骤;3)设计“最小消耗”的资源分配;4)从设计—生产—检验到再修改选择的过程;5)设计中的替代();6)设计的评估与理论总结(西蒙 110-28)。西蒙的方式是将设计理论做成对一些当代设计操作术的经验总结，即一种操作模块、操作规程意义上的“科学”。这使西蒙更深地陷入了理论混乱和科学主义的泥潭。及时，他混淆了设计理论和设计行为之间的质性差异。一种设计行为理论的研究或许可以向科学的方向努力，但设计活动本身因为居间性实践的缘故，无法被看成是科学。就像电影理论可以向科学努力，但是电影不能说是科学。第二，西蒙太相信数据程序和设计模块的力量，不惜因为比如作曲之类可以在电脑上操作，就把一切设计领域都视为计算性操作的产物。尽管西蒙宣称他的理论可以适用于一切设计，但是对许多设计尤其是艺术设计而言，西蒙的模块只是讲到了一些众所周知的常识。他忽视了几乎对所有设计来说最关键的一环:作为断裂性飞跃或连续性思维中断的创造。我们很难想象，一个富于现代形式感的设计师仅通过这样的训练就可以培养出来。所谓电脑自动设计出动人的音乐更是痴人说梦。第三，最重要的是，在思想视野上西蒙的设计理论是科学主义的产物。如果仅仅分析那些急功近利的设计术本身的环节、模型和构成，我们就无法超越设计的局部性实践而去打量设计之于人类的整体意义。如果将包括社会世界、精神文化、农作耕种在内的整个人类生活都看成是科学系统设计的产物，我们就会从根本上漠视世界的开放性、不可预知性并剥夺社会多元参与、选择的自由。这将是科学系统对生活世界真正彻底的殖民化。如此，世界就会以一种总体系统的理性强制去取代公民个体自由选择的权利，取代对设计师和全社会的作为参与主体的“设计的良知”的呼唤和培养，并最终取消阿切惠斯(Hans Achterhuis)所说的“人造物的道德”问题。在那些具体模块的操作摆弄中，我们看不到更纵深的思想视野的关联性敞开。这也几乎是国内外一些设计理论和教材的通病。
二、设计中人与物居间性展开的三个维度
实际上，不管是设计本身的广阔关涉度，还是今天已病入膏肓的生态危机、现代性危机都表明，设计绝不能够仅仅是科学，而是必须将自然、社会、文化、人类的生存前景等一体性纳入其中的综合性创造。换言之，作为现代生产之一往无前的智力发动机，在设计背后的智力坐标决不能只要科学，而是要有文化、思想和良知———借用存在主义者的话，要有对人类生存价值及其前途的考量，尤其是在所谓“技术的批判理论”已经有深度展开的当代语境下。由于设计活动的广阔性、居间性和分类学基础的缺乏，目前在短期之内要设想一个独立的通用设计理论还很困难。那么，在此种情形下，我们该如何打量设计呢? 本文认为，统一设计理论的不成熟，并不妨碍我们将设计作为一种人类独特的生存活动来打量。设计所关涉的基本要素是人与物，是生成着的人与物的居间性展开。在这一独特的视野下，我们是可以深度思考设计的。从现象学的观点看，研究人与物的关系就是观察“物”以何种方式被给予，但是在设计中，“物”并不是静观地被给予，相反，它开启和建立物被给予的方式。一个条桌或方桌再加上方位的习俗，比如中国人通行的“坐北朝南”，围坐者之间就有了等级秩序，可是一张圆桌则不同，“一张圆桌并没有‘头儿’，它带给围坐其周边的人以平等的地位”(Verbeek 207)。因此，设计之于物并不是现成的被给予，而是行动着的人与物的关系的打开和建立。这就决定了，人与物居间性的研究实际上就是人与物居间性展开的维度研究，这些不同的维度延伸于人际、社会、交换、生存，延伸为时间和文化，延伸为海德格尔所说的世界性———本文认为，这就是我们打量一切设计得以可能的思想视野。那么，人与物的居间性展开究竟有哪几个维度呢?首先是一个打量物的总体性视野。我们知道，在现代思想史上，这一视野最初是从海德格尔奠基的，他对物的研究首先为诸维度的考察奠定了一个整体的存在论视野:物是从世界之映射游戏的环化中生成、发 生 的。唯 当———也 许 是 突 兀地———世界作为世界而世界化，圆环才闪烁生辉;而天、地、神、人的环化从这个圆环中脱颖而出，进入其纯一性的柔和之中。(1183)在海德格尔看来，物不是一个孤离的片断，而是天地人神之“环化”结构中的一环。海氏将人与物的居间性展开概括为:“唯有作为终有一死者的人才栖居着通达作为世界的世界。唯从世界中结合自身者，终成一物”(1183)。因此物必然通向环化展开着的世界性。由此，打量物的视野就从自然物、有用性向存在性即生存、社会、神圣等世界性结构敞开。在此视野下，海德格尔将物所展开的维度分为三种:1)现代科学技术下的“促逼”之物;2)作为居留于天地人神“四重整体”中的被看护之物，比如传统的农作与培植;3)作为居留于天地人神“四重整体”中的被“建立”(筑造)的物，比如传统时代广义的建筑和设计。此一物在“居”的意义上同时意味着人的生存，意味着时间和开放的未来。海德格尔理论的关键在于，他通过“世界性”，揭示了技术、设计的存在尺度。正是基于这一尺度，我们才能看到现代技术的僭妄:现代技术对物的有用性的强力“促逼”打破了天地人神的自由嬉戏即世界结构的平衡，让技术这一摄取有用性的维度片面地突进并遮蔽了其他维度。这就是海德格尔所说的诸神隐匿而人道僭妄的时代。海氏之后，不同的理论家对物的诸维度及其关系的研究有如下纵深的展开:及时，物的社会—符号性维度。这一维度的突破性探索从巴塔耶、列斐伏尔、罗兰•巴特到波德里亚早期，演变为现代消费社会理论的基础。实际上，只要一提出物的社会—符号性维度，就已经意味着两个维度之间的区分:物的功能—技术维度与社会—符号性维度。在此，波德里亚的突出贡献是强有力地区别了功能—技术物与物符码维度的差异。技术物所对应的是物的功能系统。技术哲学家西蒙顿曾以气缸为例说明物的体系结构，他说在当代研发的气缸里，由于在能量交换的过程中每一个重要零件都和其他零件紧紧相扣，使得每一个零件都无可取代，比如汽缸盖以其形式及金属材质和其他爆炸循环的元素相互作用，制造出火花塞电极所需要的温度;而反过来，由此产生出来的温度又作用到点火及整个爆炸过程。整个工业世界就是这样由功能—技术所构成。波德里亚指出，西蒙顿的分析只是涉及了功能物的维度。“科技向我们诉说物的一部严谨历史，其中，功能的冲突在更广阔的结构中得到辩证性的解决。每一系统演变朝向一个更好的整合”(布西亚 4)。科技就是实用功能的系统解决。由此，西蒙顿和波德里亚实际上已揭示了物的功用—技术维度的基本内涵。但是，如果我们认为仅用物的技术—功能体系“便足以说尽真实物品构成的世界”，那就“只是一个梦想”。功能解释“会马上在物品真实生活中的心理学和社会现实上遇到困难，因为后者在物品的感官物质性之外，形成了一个有约束性的整体，并使得科技体系的合理一致性持续受到改变和干扰”(布西亚 6)。在实际生活中，波德里亚说:我们的实用物品都参与到一到数个结构性元素，走向一个二次度的意义构成，逃离技术体系，走向文化体系［……］更有甚者，形式和技术的引申义 还会增益功能上的不和谐，也就是整个需要体系———社会化或潜意识的需要、文化或实用的需要———一整个生活体验的非本质()体系反过来影响技术的本质体系，并损害了物品的客观身份。(布西亚 6)因此:如果我们排除纯粹的技术物品，［……］我们便可观察到两个层次:客观本义和引申义层次，透过后者，物品被心理能量所投注、被商业化、个性化、进入使用，也进入了文化意义［……］(布西亚 7)功能物是世界结构的物质性基础，这是物的“客观本义”，而它的“文化意义”则是属于物的政治、文化、美学———简言之，社会、人际的意义关系范畴，是“一个二次度的意义构成”。在波德里亚看来，这正是物组建成消费社会体制的秘密:诸物围绕日常生活的家居、交往、休闲、运动等结成生活“空间”，组成一种可自主选择和自由调节的情调、氛围，进入模板化组合的“氛围的游戏”;通过古物、艺术品、珠宝、圣像、手稿等等成为身份的“物质性记号”，组成一个“私人帝国主义”之流行时髦中的“超卓的领域”，从而承担起拥有者自我突出的标志性记号功能。由此，物品组合最终发展成为一种新的社会地位的能指，组成一个巨大的符号系统并操纵着社会全体向着更高社会地位的模范团体攀升。因此，在消费社会，物变成了波德里亚所说的另一种物:物符码。关于波氏所述的物符码如何形成消费社会的符号—体制机制已众所周知，此不赘述。同时，他对消费社会物序建构的开放性和正义性、伦理性也存在着深重的误解。尽管如此，波氏早期的物理论毫无疑问为深入展开物的社会—符号维度的研究奠定了思想基础。第二，物的感性—美学的维度。波氏早期的物理论可以看作是对海德格尔物的世界性维度的具体展开，他克服了海德格尔总体论的形而上学倾向，将对物的社会性维度的探索推进到消费社会符号系统的深度结构性解剖，由此，物的文化维度不再只是一种主观性，而是一种体制性的建构力量。但同时，波德里亚早期物理论的缺陷也非常明显:1)他对物的社会—文化维度的理解过于狭窄，2)他还从根本上遗漏了一个维度:直接物感的审美性维度，而这正是列维纳斯、利奥塔、梅洛-庞蒂等人———包括波德里亚本人晚期———的物理论和现代设计家们所关注的重点。威廉•荷加斯的《美的分析》一直被认为是艺术设计学的奠基性著作，该书几乎全部是论物的形式:适应、多样、统一、线条、构型、明暗、色彩、姿态、动作。但是在列维纳斯看来，物的出场并不在于形式，而就是物本身。具有艺术感的物也不是天地人神之世界结构中的物，它就是赤裸裸的“物”。比如现代抽象艺术，它去除了任何再现和符号的因素，我们凝视这样的画，找不到任何可以做“意义理解”的缝隙或参照，而只能沉浸于画面的直接物感之中，从而“物”本身便从时空、世界中脱落出来。由于没有任何再现性和符号因素的理解参照，抽象艺术变成了纯粹的、赤裸裸的“物”:它就是那些纯粹的立方体、色块、色团。列维纳斯将这种物称之为“对世界的去形式化”。诸物，作为一种被目光自设背景的普世秩序中的要素，已经无足轻重。一些裂缝从各个方向撕裂天地的连贯性，个体在它存在的赤裸()中凸显出来。这种对世界的去形式化()———也就是这种赤裸化的过程———在这种绘画对质料的表现中，以一种特别引人注目的方式实现了。事物表面连贯性的断裂，对断线的偏好，对透视和事物“真实”比例的蔑视，这些都宣告了对几何曲线之延续性的反叛。在一个没有视阈的空间里，一些将其自身强加于我们的片断。一些碎块、立方体、平面、三角形摆脱了束缚，向我们迎面扑来，互相之间不经过过度。(列维纳斯 60-61)列维纳斯以惊人的敏感性揭示了另外一种人与物的深度存在性关连:在现代世界中物的“质料”的凸显，在建筑、服装、家具、生活景观和艺术中那些充满品质感的物，那些简约极简的物，那些击穿心物阻隔、让人感动的直接的物。在这些物中，人不是与“意义”(海德格尔所谓“世界结构的因缘联络”)打交道，而是与物本身相互交融和激荡，或者说物本身的质感变成了意义。列维纳斯说，“这是一些赤裸、单纯、的元素，是存在之脓肿!”“在万物坠落在我们头上的过程中，它们证明了其作为物质客体的力量，而且似乎达到了其物质性的极点。尽管绘画中的形式从其本身看来是合理而光亮的，但绘画所实现的，却是它们的存在(”existence“)本身的‘自在’(“l'en-soi)”(60-61)。它们在一种奇特的“无世界”的视野中显示为“存在那非形式的攒动(“grouillement informe”)。”“一切存在者，通过形式的光亮而指向我们的内部，而在这些形式的光亮背后———物质就是‘il ya’的事实本身”( 列维纳斯 61 ) 。这种物我们曾在许多现代设计大师和艺术家的作品中看到过。在这里，物就是本质，就是存在，就是艺术。列维纳斯要深度揭示的是人与物关系的本源状态和在世界化状态中人与物的阻隔:在现代性状态中人与物关系的另一面。自从物被看作理性的客体———看作符号、有用性、财富、资源、研究对象等等，物就变成了手段，物本身、物的自足性消失了，有意义的只是物的功效。所以不是在天地人神的世界结构中，恰恰相反，只有在“对世界的去形式化”即纯粹物的涌现中，人才有返回存在本源的希望。在此种状态下，人才能打破心物阻隔，向创造力的本源之域返回。列维纳斯的洞见揭示了世界的开放性之源:那是更深层、更根本意义上人与物的原始存在性关联，在艺术与生活中，它以打破世界性的方式源源不绝地产生世界的新质、异域和未来，让世界走向新生。这就决定了，现代艺术的核心不是在文化构架下某种符号意义的追逐，而是原初物感的断裂性呈现。艺术创造的核心不是某种形式的度量，而是内感觉活性物感的萌动，是物从身体深处的击中和涌现，就像洪荒进入这个世界。用利奥塔的话，在现代艺术中物的闯入是理性的他者，“是一个意识的陌生者，而非由意识来构成”，“它是离开意识、涣散意识的那种东西，是意识无法意识到的，甚至是意识必须忘掉才能构成自己的东西”(“Lyotard 90)”。显然，这才是真正的现代审美之域:物之审美或艺术的维度，是真正世界的开放性维度。同时，这也是现代新感性的自我创造和自我确证的维度，是审美和艺术之所以能够矫正现代性危机、实现创造力植入的至深根源。在技术哲学中，功能、审美、符号三个维度实际上已成为考察设计的理论基础。在《设计中的秩序 和 意 义》 一书中，维姆•缪勒尔详审地分析了设计中的三个维度之间的关系。他把物的实用功能看作是物的及时级功能，物的社会—文化功能看作是第二级功能。社会文化功能即所谓语言符号功能。比如买一只游艇，并不仅仅是为了航海，它还要表示使用者的身份、情趣、生活喜好等等，在这一点上，缪勒尔与波德里亚的观点并无二致。他们都共同指出在传统社会、现代社会和后现代社会，设计的功能结构发生了重要的变迁。在传统社会，物的第二级功能是权力的象征，比如传统家庭以父权为核心的家居布置、中国古代对住宅规模形制的详细规定。波德里亚将此种文化功能物称之为“象征物”。但是在现代社会，权力的象征性符号被抹去，而代之以以实用功能为核心，此时的装饰被减到最少，产生了一种纯形式本身的美感，此谓之“形式跟随功能”()。正是此一时期的设计，大规模凸显了现代设计对物的品质感、物感美本身的探索，决定了现代世界基本的生活景观。而在后现代时期，由于对千变万化的生活风格的强调，社会—文化的功能得到极大的提升，又反过来形成了“形式跟随趣味”的浪潮。各种风格的极端化发展与强调形成了令人眼花缭乱的设计风潮。而实际上我们知道，后现代社会物品的审美形式与符号功能的凸显还基于一个更重要的社会经济运行的原理:在消费社会激烈经济竞争之下社会购买动员的需要。由于全球化市场体制下的自由购买与大规模的产能过剩、各类型产品的高度趋同，任何一种产品都要通过审美—符号的特异性将自己从众多同类产品中凸现出来，由此决定了趣味性在形式设计中的决定作用。同时，缪勒尔指出，设计物的实用功能也要靠物品的指示功能才能进入使用，比如一张椅子的形状要显示出它能够拿来坐，有方便于坐下、站起来的空间，这是设计物的实用指示功能。这样，物的符号功能就分为两个层次:身份显示即意涵功能(connotative)和实用指示功能(indicative)。而审美形式功能是与符号功能相对独立的功能。缪勒尔用图表显示如下:使用者———产品功能———产品实用功能 语言功能符号功能 形式审美功能指示功能 意涵(象征)功能(Muller 299)
三、人与物的交互性视野与设计的规范性基础
实际上，功能、审美与社会—符号性维度已经涉及人与物的交互性问题。物从来就不是单方面地被利用，而是人与物的相互形塑和交互构成。因此，维贝克提出要在人与设计物之间“超越主客体”。人造物是我们遭遇世界的媒介，但是“作为媒介，它决不能仅仅看作是‘在主体和客体之间’，它是主体与客体交互组织的具体构成”(Verbeek 130)。“媒介是主体和客体具体组织关系的交互形塑”，它总是超出了主客关系本身。比如我戴一副眼镜，与没有带眼睛的世界是迥然不同的。没有这副眼镜，我不能弹钢琴，不能开车，字也写不好。因此，“我的世界和我存在的方式已经被眼镜深刻形塑了”(Verbeek 130)。正是基于人与物的交互形塑，维贝克质疑了缪勒尔的图表。他认为，如图所示，缪勒尔是从符号学的角度去理解物的社会功能的，但是物形 塑 人 与 世 界 的 实 际 展 现 要 从 后 现 象 学(postphenomenological)的视野才能描述:然而对物品，用符号学的方式和后现象学的方式考察是不同的。如上所述，符号学的考察并没有凸显桌子的秩序对围坐者关系的形塑，它只是讲述了这些关系中存在的文化。但后现象学的视野却凸显了桌子如何形塑这种文化，因为它显示了桌子对围坐者之间究竟是平等的还是与“头儿”之间的关系的积极组建。(Verbeek 207)所谓后现象学是去除了现象学的先验倾向而着眼于经验描述的现象学。一个符号学者对物的中介作用并无初始兴趣，他只是关心物品拥有者对物品的态度:他如何看待使用物品。而物品之成为身份的标志则是在与其他人使用物品的等级相比较中存在的。由此可见，“物品的第二或社会文化功能由其参照因素所组成”，但显然，“这并不是中介功能的角色”(Verbeek 208)。维贝克认为，为了形成关于物品中介作用的概念，不能将其视为所谓“第二功能”或社会文化功能的一种类型。“与确实可以表述为指意性或象征性功能的产品的符号特征相反，物品的中介性不能被设想为一种功能的手段。符号可以看做是某个目的的手段:一辆轿车不仅是交通工具，也表示人的身份;一只咖啡壶不仅生产咖啡，也表示一个人的情趣习性。可是物的中介，与其说是产品的功能，还不如说是其功能性的副产品(byproduct)”(Verbeek 208)。“在完成其功能的过程中，产品比完成功能做得更多———它们形塑了人和世界之间的联系”(Verbeek 208)。只有当东道主出于某种餐饮文化而刻意选择“平等的”或“有的”的桌子来表达某种意图的时候，桌子对客人之间关系的组织才可以描述为某种目的的手段。但是描述一张桌子怎样中介餐饮文化，关键不是描述其功能，而是描述基于其功能性基础而发生的一种现象:桌子将人们组合进吃饭活动中，从而使一种存在的经验成为可能———从座位上桌子中介了围坐者之间的关系。因此，维贝克强调，“中介并不是发生在产品的第二功能或社会文化功能领域，而是在更原初的功能或物质性作用领域”( Verbeek208)。“物的中介不是以语言的方式而是以物质的方式来形塑人与世界的关系”(Verbeek 209)。同一棵树在显微镜下观察与太阳镜中观看产生不同的解释，部分是因为解释的框架不同，但部分也是因为感觉接触的方式不同。比如行人当看见一个飞快抛来的物体时停下来，他是出于一个具体情境中的本能反应，在瞬间的感觉状态中完成了动作———显然，飞来的物体不是符号，飞来物的作用也不是社会性、文化性的。行人的理解力和动作是与现实感觉紧密相关的。因此与此相应，“这样的中介也不是发生在解释的水平上，而是发生在感觉的水平上(a sensorial level)”(Verbeek209) 。我们用直接的物感觉与世界打交道。物与人的关联是物质性的形塑———显然，这样一种对物与人在物质性原初层面关系维度的揭示极其重要。长期以来，我们的设计研究都主要是在实用功能与社会文化功能两个层面展开，符号学是我们研究物的社会文化维度的基本方法。但物质性形塑的中介作用显示，物形塑人存在世界的作用不同于符号示意，它在符号学的视野之外，甚至也不能被归结为文化，它比符号、文化的维度更基础。在这个意义上，物既是他者，又是人存在的根据和构成，它既外在于世界，又是人与社会、世界关系组织的具体形塑。我们既利用物、使用物，又被物所决定和操纵。物的形塑作用实际上体现在广义的物的功能的所有维度中:在审美中，陌生物进入精神的创造力激发形塑了生活世界的景观、品质和生存感觉的构成;在实用功能中，人造物决定了人的生活方式和对生活时空的塑造;在社会中，人造物序具有对人际秩序的构型、塑造以及对促进社会解放、物的解放与人的自由的巨大作用———这些都决定了，必须超越主客体而在人与物交互形塑的视野当中，才能够真正描述物与人的居间性展开。那么，对设计而言，描述物的中介形塑究竟为我们提供了什么呢? 答曰:它在对人与物关系的正确揭示下显示了设计所迫切需要的规范性基础。具体地说，在技术的层面它显示出人与物的本源关系及其危机，这里有提出设计伦理学的根据;在审美的层面，它显示出物作为感性世界的广阔范围，这里有提出物美学的根据;在社会—符号的层面，它显示物序结构与社会自由的关系问题，这里有提出设计的政治或设计政治学的根据。而设计的伦理学、物美学、设计政治学共同呈现出一个前景:人类在没有统一的设计学或在所谓设计的科学尚不成熟的条件下，仍然可以超越科学主义或实利主义而对汹涌而来的设计风潮做出深刻的人文反思和价值评判。设计伦理学可以在宏观和微观两个层面展开。宏观而言，后现象学视野关注技术设计对生态、人类生存环境的整体的形塑和影响，这远远不只包括限制杀伤性武器、核电站、动物植物保护等内容，还包括节能、环保、无碳、节约资源等。由于今天地球的物变态归根到底是来源于人对物的设计、操弄以及为使用而开展的强制性开发，如今，一系列人与自然关系的危机已经积聚、演化为物质变———生态、环境、土地污染、空气污染、水污染以及转基因和生物体变异。由于全球性物变态的升级，今天，物与人的关系已经发生敌对性的转变。当此之际，可以说考虑设计对生态、人类生存环境的影响已经成为所谓设计良知的首要内容。对物的看护已上升为对所有设计者的首要道德要求。在晚期波德里亚看来，在克服现代性危机的种种方位中，唯有物才是打破无所不在的理性、无所不在的意义统治的希望之所在。“物是一个无法溶解的谜，因为它不是它自己，也不知道它自己”(Baudrllard 172)。它既没有目的，也没有意义，既不是主体，也不是客体，既没有表象，也没有深度。物就是一个大写的他者。在当前语境下，物本身已经成为一个有希望翻转主客体关系的诱惑。设计的任务首要的不是在物中寻找诗意，而是要看护非人性的物和保护物的非人非世界性。在微观的层面，设计必须具体而微地考量产品使用、操作过程中与生命安全、舒适感等等的交互影响。正如阿切惠斯对轿车保险带设计的分析，开车如果不栓保险带车子就发不燃或者就发出让人讨厌的嘟嘟声，这是一个典型的人车互动的案例。实际上自发明以来，这一富于道德性的设计已经挽救了无数人的生命。物美学是维贝克力图在设计上用后现象学视野取代后现代设计文化研究的主要内容。在他看来，由于后现代风潮对产品差异性、独特风格的强调，所谓的艺术设计或“美学”已经极大地窄化了真正美学所包含的内容。美学已经变成了关于物的美丑的关注:一种仅仅局限于视觉感官性的研究。可是美学(Aesthetics)原本是来自古希腊词“aesthésis”，原意是“感觉的领悟”，因而美学应该定位于包括人与世界之间的所有感觉联系，简言之即整个感性世界的感知互动领域。这样，物美学就包括了物对于人与其世界关系形塑的所有方面，它不仅关涉视觉，也关涉听觉、触觉以及整个身体、氛围等等的调节与互动。而在本文看来，在今天设计的物美学维度更重要的是还担负着在整个生活世界抵抗系统理性统治、实现现代性分化的解分化使命。后现代世界无处不在的审美性渗透实际上已成为生活处处软化、转移、和解理性强制的重要力量。设计政治学是关注设计延伸于人际的结构性关系调节。前述方桌和圆桌对人际平等与否的调节显然是政治性的。国内一些县政府、法院大楼的夸张和飞扬跋扈、动车座位的刻板、学生食堂的粗糙、住院病房的等级等等都是政治性的。设计政治学考量的是设计之于人际结构性关系的形塑和影响。自远古以来，物品的设计就一直不仅是审美性、道德性的，尤其是政治性的。所有人对人的监管、强制、压迫其实都是通过物的中介来实现的，物的系统实际上形塑和对应着整个社会的严密等级秩序。在此意义上，人的自由首先是社会物序的开放和自由，甚至可以说，人类社会最终解放的标志就是物序的解放和自由。比如当代西方，在政治上已经是一个权利约法下的公民社会，自由和权利平等已经是系列政治法律体制的基本内涵，但是严重的贫富分化仍然导致了牢不可破的等级物序。物序的解放比政治的解放更迟缓和艰难。由于现代社会体制，等级身份的政治垄断和强制已经被取消———它体现在设计上就是传统强制性等级符号系统的解体和实用设计的大规模兴起。但是按波德里亚的分析，一种新的等级物序———物符码系统的统治又在消费社会呈现。因此，在消费社会背景下，如何协调两种追求———既追求普遍物序的开放和自由，又追求产品质量的提高成了摆在当代思想界面前的难题。买东西，我们总是要求更好，然而物与物之间，只要形成系统，就必然出现好和不好的差异，而一个有序的市场经济必然会形成物品等级的系统编码，否则市场的价格体系就会崩溃。这样的悖谬人类如何走出? 这是笔者现在仍未想清楚的———或者它干脆就是一个无解的难题?
总之，联系本文的前后讨论，人与物居间性展开的诸维度实际上已经敞开了我们深度批判、思考现代设计的规范性基础。人与物相互形塑的展现为我们确认此规范性基础提供了现象学根据。依据于此，一种超越科学主义的、批判的现代设计理论将不会为期太远。
作者：吴兴明
