结构设计师到底该如何利用计算机2

软件开发商经常被要求改进结构分析和设计软件，以使用户在不详细了解技术细节的情况下就能够使用软件。例如，这些用户要求开发商创造出不用阅读使用手册的环境。因为高质量的结构工程软件的用户参考手册包括软件的技术细节，限制范围，以及计算所依据的理论和假设，结构工程师们不愿意使用这样的高质量软件。现实是，结构工程师们不希望了解细节。他们所希望又愿意购买的是窗口界面，这种界面能让他们处理信息见得到，然后把结果以彩色图表形式展示。最好还有动画功能，还可以用漂亮的图表打印数值结果。而对于是否能可靠地检测重特征值；或在用反映谱进行分析时是否用了足够的模态；或非线性索单元的理论是否正确；或分析结果对网格的形状和单元的选择是否敏感；或部分固定端刚度是否确切等等方面，如今使用计算机的工程师表示，他们几乎不考虑这些细节问题。

不少人认为他们没有时间，或没人付给他们费用去关心细节。越来越多的结构工程师都持这样的看法。但是，他们确实相信，依靠计算机他们的设计能够达到顾客要求。为什么不能如此简单地相信???/!!!输入数据，然后击键，就有了结果。而且，这种方式几乎没有人力消耗。

当然，计算机技术本身并不坏。然而，问题的核心是结构工程计算中计算机的使用方法，以及滥用计算机不断增加的趋势。在道义上资深工程师和工程管理人员有义务特别强调工程实践中知识，专业技能，以及经验的重要性，而非计算机使用者的“性别”。在结构工程实践中，仅仅关心“怎样”使用计算机是不够的，了解“为什么”这样设计才是关键。专业的结构工程师必须重视手工求解的原理，基本原则和提炼模型，识别计算结果中的错误，解决问题的其他方法，判断计算结果的有效性。对计算机要又敬又畏，对计算结果应持批评态度，尊重工程实践经验，通过工程实践（而不是通过“世界的有限元分析”，或是靠过分的简化去满足那些不合格的结构工程软件的限制条件）学习工程。强调从那些资深的或更有经验的结构工程师（即数量急剧减少，但仍记得不依赖计算机，怎样解决工程问题的真正的工程师）那里学习结构工程。只有通过训练专业工程师，而不是通过训练技术员（即计算机操作员），结构工程界将完全能担负起服务大众的责任和义务。

到底该不该如此担心计算机的不当使用？担心那种怠惰？担心工程界默许这种危险作法？虽然计算机对人类有很大的应用价值，但如果结构工程师们继续象现在这样破坏性地使用计算机，这些价值就得不到实现。

有什么办法才能使结构工程界改变过分依赖计算机的情况？不再滥用计算机？这些都没有简单的答案。然而，所有称职的，经验丰富的资深工程师都有机会用危险的计算机这一思想去影响年轻人。一个真正的工程师所需要的是不依赖计算机解决工程问题的能力。经常怀疑计算机；在没有深入的论证以前决不使用计算机的结果。在被工程师证实正确之前，假设计算机提供的结果是错误的。在用计算机求解之前，必须先“知道”答案。不崇拜计算机，而崇尚知识和经验；提倡全面了解工程理论和实践中的所有细节；避免为那样的雇主工作，他们仅有的学习机会是通过计算机学，而不是通过有实践经验的真正工程师的深入训练。

计算机不可能，而且永远不可能，成为人类知识，经验，远见，灵感，创造力，独立思维，以及自古以来的勤奋的替代品。虽然在结构工程实践中计算机是非常有价值的工具，但是结构工程师必须认识到对工程学的细节（即原理，方法，标准，道德等等）的全面了解，比懂得怎样在计算机屏幕上游逛不知道要重要多少。警告实际工程师，如果没有计算机他们的结构工程知识不足以胜任工作，他们也没有资格使用计算机（如若不然，那不仅是不道德，而是犯罪）。

所有称职的，经验丰富的工程师都意识到，好的计算机程序造就不出称职的结构工程师，而只有称职的工程师才能使用好的计算机程序。可悲的是，虽然上面的结论似乎是不言而喻的，但它并不是今天计算机应用的现实。因此需要让危险曝光，并实现和完善保护措施。

不幸的是，计算机时代的现实是，所有（即无一例外）商业应用的计算机和计算机软件都受制于许多因素，这些因素在不同程度上影响了工程软件作出结构工程问题的正确解答的能力。更值得注意的是，当不正确的结果产生时，它们通常并没有“错”到立即被识别出来的地步。更进一步，有时结果有重大错误，但如果工程师对“正确”的结果是什么直觉也没有（无论是因为无知，还是缺乏经验），也就不可能意识到结果的错误。计算机的危险在于，很多工程师假设（并且几乎所有的工程师确实希望）计算机总是产生“正确”的结果。这样的假设和希望常常会使工程师对潜在的和经常的错误放松警惕性和敏感性！

虽然对软件的质量和可靠性存在着严重的忧虑，但你会吃惊地发现很多结构工程师对这些忧虑表现得多么天真、无知或不负责任。这些天真、无知或不负责任在许多结构工程师购买和使用软件时表现得最突出。例如，选择结构工程软件的最基本标准包括：软件广告出现的频率；肆意宣扬超凡技术能力的大幅精美广告；低售价；用引人注目的可视性窗口菜单和生动的界面形式来衡量的易用性；用结构系统自动建模的简单性来衡量的易用性；只需很少或根本不用学习；简单的使用说明和手册（一两本使用说明就够了，而9本10本使用说明简直是糟糕透顶！）；五彩缤纷的包装。而下面的标准却鲜见。例如，软件开发者和其技术支持者的技术资质证明；软件质量的保证；软件开发商的质量保证（QA），质量控制（QC）QA/QC过程的严格评价；软件中所用技术的理论依据的严格评价；简单和复杂例题测试结果的严格评价及其与其他独立求解结果的比较；通过专职技术核查员和经验丰富的结构工程师的一系列独立和规范性核查制订工程软件国际标准，并按一个或多个工程软件国际标准定期地对软件进行校核。

在软件的实际应用方面，那些只有极少经验，极少学识，最年轻的结构工程师被赋予依靠计算机软件来解决极度复杂的结构分析和设计问题的主要责任。而那些经验丰富的资深工程师正忙于经营和管理自己的公司。经常可以看到，缺乏经验的年轻工程师在使用计算机时对所用的结构力学基本原理和设计规范的背景知识了解甚少。这些工程师最困难的地方在于判断程序的算法所蕴含的假设和步骤；接下来判断计算机运算结果的质量和其他方方面面。他们的困难还在于怀疑计算机作出的所有结果，以及用独立的例题校验结果。由于受到挫折或一知半解，缺乏经验的的工程师宁愿相信计算机程序产生的任何结果都是正确的。我们令人难堪地观察到，结构工程师多么频繁多么容易，有意识或下意识地把自己的无知藏进计算机的黑匣子里。