工程师们为所有这些活动奔忙。但是我想集中讨论的是标准工程¹，即执行一个新项目时，在已知可接受的原则下聚集方法和设备的过程。有时这个过程被称作“设计和建造（construction）”，有时则被称为“设计和制造（manufacture）”。但无论怎样称呼，它们都是对已有技术的新的计划、试制和集成过程。它不是指斜拉桥或者飞行器的“发明”，而是指设计和建造一个新版的斜拉桥，比如日本的多多罗大桥或者新版的空中客车。方便起见，我将这种活动简称为“设计”。

几乎所有的设计项目都是在规划和建造某个已知技术的新版本。这就像几乎所有的科学活动实际上都是将已知的概念和方法应用于新问题一样。当然，这并不意味着标准工程是简单的。我们可以按照困难程度列出一个谱系：从应用惯例和标准组件的传统项目，到那些需要实践或实验的项目，再到那些拥有真正难以突破的界限并需要应对一些特殊挑战的项目。在后面的例子中，我会着重讨论这个谱系中更具挑战性的一端。

标准工程或曰设计项目，到底应该包括什么？其基本任务是需要找到一个形式（form），或者说一套已建构好的程序集（architected assemblies）来实现目的。这意味着要用一些可用的概念框架和目的进行匹配，然后再进行现实的集成。这是一个过程，而且经常是一个冗长的过程。教科书里通常会讲到三个阶段：先从一个总体概念出发，然后细化出可以完成这个概念的集成件，最后实行制造或建造（这个过程中会伴随一些必要的反馈）。这里我们可以再次借用递归性来描述标准工程这种沿层级演进的过程，即从总体概念层次到单个集成件，再到次级集成件，再到它们各自的零部件，接下来每一个部分的构成也是上述过程的重复性进行。

事情大致来讲就是这样，但仅仅是大致来讲。设计过程在沿着层级向下演进的同时，也会从需求特点或者需求物（desiderata）向外演进。目的本身决定总体概念的样式，总体概念又决定着需要什么样的核心集成件，核心集成件决定需要何种次级集成件来支撑它们，次级集成件又决定它们所需的组件。20世纪60年代末，波音747的总工程师约瑟夫·萨特（Joseph Sutter）的一段描述正可以说明这个过程²：我们想要设计一种搭载350名乘客的飞机。我们设想建造一个宽阔的单甲板。由于在载客区会有9~10人并肩而坐，因此机身的长度也就被大致确定了。我们试图优化机翼使其达到我们需要的吊装能力、飞行里程以及燃油效率。而机翼跨度首先要满足空气动力学的要求，还要达到初始巡航高度的要求，以及保持合理的降落速度以便飞行员有足够的时间着陆。

注意一下这里的顺序，需求作为飞机的主要目的开始显现——要搭载350名乘客，然后向外扩展构成集成件，每个集成件的需求决定了下一步要做什么，每个层次的集成件又需要互相匹配和相互支撑。

可以设想，这个过程有时可以进行得如同预先计划好的一样完美。有些项目确实如此。但是在难度谱系中具有挑战性的那一端，就不一定那样利落清晰了。通常整体概念不一定是一个，有可能存在好几个整体概念，而且有一些概念还是直到实验阶段或者甚至细节设计阶段才发现是不可行的。即使一个概念被选中了，它也必须被转译成集成件或者工作组件，而其中许多组件都需要特别设计。设计者不可能总是事先就预测出它们的实际性能。先前的版本也可能表现出某些未预料到的小毛病：可能不如期望的那样好，可能根本不运作，或者可能耗用了更多的质量、能量和成本。为了获取更好的解决方案或者原材料，必须对其进行修改。在一个集成过程中，不可预知的低效率必须通过调整其他部分得以提高。可以说，一项设计就是一系列折中的过程。

要使过程进行下去，除了需要大量的支持者之外，还要对理念、集成件和单元组件进行测试和平衡，并克服不断被揭示出来的困难。³只要一个核心集成件不好用，就有可能需要重新开始整个计划。如果项目特别复杂（例如，登月计划）则可能需要分步骤进行不同版本的实验，每种技术都分别建构在之前技术的基础之上。

一个项目一旦进入到一个未知领域，许多小问题的出现就变得不可避免了。比如，1965年的波音747还处于构思阶段，那时，它的巨大的重量要求一个比以往任何时候都要强大的动力系统来支撑。这不仅要求更大的涡轮风扇，而且要求更高的涵道比（从风扇吹出的风与从发动机流出的燃气之比要从以往的1:1达到几乎6:1）。为此，普拉特（Pratt）和惠特尼（Whitney）打算重新设计JT9D引擎。一个巨大的涡轮风扇被安装在压缩机前面，其直径为8英尺，能提供77%的推力。新的动力装置使性能实现了一个飞跃式的进步，但是它的创新性特征又引发了另外一系列困难。它的变容量定子（用来帮助控制通过压缩机叶片的气流）本来是由可移动的链接控制的，但是这些改进会产生周期性的卡停（解决的办法是自由使用WD–40），而要使这个装置产生更高的压缩温度，则又需要一个更好的涡轮机冷却手段。

最糟糕的问题是将发动机安装在机翼上选择何种方式。当发动机高速运转时，它会被向前推动并产生“弯曲”，引起外壳产生轻微的椭圆化变形。“根本原因在于引擎太大、太重，导致它起飞时会弯曲。”JT9D项目副经理罗伯特·罗萨蒂（Robert Rosati）解释道。发动机高速运转造成的挠度并不大，大约是0.04英寸，但这却足以引起高压压缩机叶片的底部与外壳之间的摩擦。这类问题并不危险，一定量的摩擦也是可以接受的。不可接受的是由此带来的效率和可靠性上的损失。普拉特和惠特尼尝试了几种修正的方法，如加固外壳、使用抗磨损椭圆形封条，但都没有成功。最终的解决方案是安装一个反向的Y型锚固件，这在本质上是一种转移推力、减少弯曲的手段。挠度因此减小到80%，足以应付上述问题，但是这个小挫折使整个747的研发进程受到了拖延与阻碍。对于这样顶尖级的项目，类似的挫折并不常见。

在开发747的年代，实现新的设计需要手动完成庞大的计算量，手绘大量的明细图以及手工制作许多实体模型。现在，计算机接替了这些工作。计算机可以在瞬间将设计理念转换成明细图和部件要求，可以创造虚拟模型，有时甚至可以指导零部件的制造。但是即使有计算机辅助，这个过程也必须要有人的参与。这是因为过程进行中需要决策，而决策是不能依赖机器的。设计者必须对概念、结构、材料、强度、比例和容量的适合程度作出评价和判断。而像这样在一个项目的许多层级都要做恰当匹配就一定需要人的协调。

但是对于规模较大的项目来说，协调通常是很困难的。大规模项目的组件可能是由不同团队甚至不同公司设计的，这样一来，他们之间就需要进行平衡。一个团队的解决方案对于另一个团队来说可能反而是障碍，因此需要充分讨论来加以协调。从这个角度看，标准工程成了一种社会组织形式，一切都变得不那么清晰理性了。历史学家托马斯·休斯（Thomas Hughes）强调，一项新项目成功与否，它是否能形成可见的设计物，很大程度上依赖于围绕其周围的利益关系网：工程团队、融资系统、投资者以及其他参与者，他们从项目中获得或失去的包括权力、安全、威望等东西。因此，设计与发展是与人高度相关的组织和行动过程。