机械工程学报，2004,40(4)：1-9 现代设计理论和方法的研究 谢友柏 (教育部现代设计及制造网上合作研究中心上海200030) 1、前言 设计理论和方法并不是新课题，但是要对它们做一个综合的评述，却十分不易。自从人 类以制造工具使自己区别于其它动物，人就开始设计，也就逐渐萌生设计理论和方法的研究。 例如，《天工开物》就是一本讲了许多关于设计问题的书。目前，设计理论和方法的研究 主要在两个方面。一方面，人的设计活动涉及到智能科学前沿，所以吸引了大量研究兴趣， 人们希望通过对设计过程和任务建模，使计算机能代替人进行设计。因为学说之繁杂，致使 有人专门来研究如何对这些学说进行整理以；另一方面，由于制造业当前设计产品的需要， 也促使许多解决实际问题的研究结果问世四，例如杭州气轮机厂在上一世纪70年代从德国 维塞尔工厂引进工业气轮机制造技术，用的是模块化设计，就是设计方法学中的一个派别。 这一类针对某特定实际问题而进行的研究，有可靠性设计，优化设计、极限应力设计、动力 学设计、摩擦学设计、绿色设计、全生命周期设计等等，名目繁多，难以穷举。如果考虑有 大量研究是把两个方面交织在一起进行的，再加上不同作者对表达研究意图和研究结果的名 词，常常有不同的理解，以及由于主观和客观（如希望达到的目标最后没有达到等）原因， 有些名词又名不副实。这就使得不能用很短的篇幅把设计理论和方法整理出一个头绪。 提出现代设计理论和方法的命题，是因为设计在制造业中的作用已经比以前任何时期都 更加突出，因而设计理论和方法的研究，不能再停留在学术讨论和实际问题的个别解决上。 有人说，现在制造业竞争的焦点，就是设计的竞争。完成一项设计任务所涉及的知识领域（如 全生命周期设计)，也比以前任何时期都更为复杂、更为广泛。出于形势的要求，现代设计 理论和方法，必须既不同于上述的第一方面研究，这类研究受目前计算机能力的限制，在可 见的将来很难真正控制实际的设计全过程，也应当不同于上述的第二方面研究，仅仅解决设 计某一个局部的问题，而不能统帅整个设计，在全局上指导设计的进行。局部问题的解法固 然不可或缺，但是如果没有全局的安排，局部解法往往难以集成在一起工作，甚至会妨碍集 成。 需要对设计理论作进一步发展，还与以下事实有关： 以量产为特征的制造业，设计主要是针对一种或一类产品（包括比较复杂的产品或系 统)，每一次设计对创新程度的要求往往不高，允许比较长的开发时间和比较大的资金投入， 而最重要的一点是它所依赖的资源，主要是属于企业内部。 随着市场竞争日益激烈和经济全球化，用户对产品要求的个性化和多样化，产品创新的 空间空前扩大，对于创新程度的要求越来越高，同时产品（或系统）的复杂程度越来越大， 涉及的技术和科学领域越来越多，竞争压力迫使制造业对新创意、新技术更为强烈的追求。 新创意和新技术的实施，意味着需要更多的知识和更多对资源的依赖。而产品开发的周期却 被迫大大减少，不允许有足够的时间来为新开发项目建设所需要的新资源。而产品更新频率 的加快，建设起来的资源又可能在开发完成以后（对一个企业）不再有用。投入的资金不仅 不能增加，对于单个项目而言往往越来越少，就是说，既没有足够的时间，又没有足够的资 国家自然科学基金资助重大项目(59990470)。20040202收到初稿，20040320收到修改稿机械工程学报, 2004, 40(4):1-9 现代设计理论和方法的研究 谢友柏 （教育部现代设计及制造网上合作研究中心 上海 200030） 1、前言 设计理论和方法并不是新课题，但是要对它们做一个综合的评述，却十分不易。自从人 类以制造工具使自己区别于其它动物，人就开始设计，也就逐渐萌生设计理论和方法的研究。 例如，《天工开物》就是一本讲了许多关于设计问题的书[1]。目前，设计理论和方法的研究 主要在两个方面。一方面，人的设计活动涉及到智能科学前沿，所以吸引了大量研究兴趣， 人们希望通过对设计过程和任务建模，使计算机能代替人进行设计。因为学说之繁杂，致使 有人专门来研究如何对这些学说进行整理[2]；另一方面，由于制造业当前设计产品的需要， 也促使许多解决实际问题的研究结果问世[3][4]，例如杭州气轮机厂在上一世纪 70 年代从德国 维塞尔工厂引进工业气轮机制造技术，用的是模块化设计，就是设计方法学中的一个派别。 这一类针对某特定实际问题而进行的研究，有可靠性设计，优化设计、极限应力设计、动力 学设计、摩擦学设计、绿色设计、全生命周期设计等等，名目繁多，难以穷举。如果考虑有 大量研究是把两个方面交织在一起进行的，再加上不同作者对表达研究意图和研究结果的名 词，常常有不同的理解，以及由于主观和客观（如希望达到的目标最后没有达到等）原因， 有些名词又名不副实。这就使得不能用很短的篇幅把设计理论和方法整理出一个头绪。 提出现代设计理论和方法的命题,是因为设计在制造业中的作用已经比以前任何时期都 更加突出，因而设计理论和方法的研究，不能再停留在学术讨论和实际问题的个别解决上。 有人说，现在制造业竞争的焦点，就是设计的竞争。完成一项设计任务所涉及的知识领域（如 全生命周期设计）,也比以前任何时期都更为复杂、更为广泛。出于形势的要求，现代设计 理论和方法，必须既不同于上述的第一方面研究，这类研究受目前计算机能力的限制，在可 见的将来很难真正控制实际的设计全过程，也应当不同于上述的第二方面研究，仅仅解决设 计某一个局部的问题，而不能统帅整个设计，在全局上指导设计的进行。局部问题的解法固 然不可或缺，但是如果没有全局的安排，局部解法往往难以集成在一起工作，甚至会妨碍集 成。 需要对设计理论作进一步发展，还与以下事实有关： 以量产为特征的制造业，设计主要是针对一种或一类产品（包括比较复杂的产品或系 统），每一次设计对创新程度的要求往往不高，允许比较长的开发时间和比较大的资金投入， 而最重要的一点是它所依赖的资源，主要是属于企业内部。 随着市场竞争日益激烈和经济全球化，用户对产品要求的个性化和多样化，产品创新的 空间空前扩大，对于创新程度的要求越来越高，同时产品（或系统）的复杂程度越来越大， 涉及的技术和科学领域越来越多，竞争压力迫使制造业对新创意、新技术更为强烈的追求。 新创意和新技术的实施，意味着需要更多的知识和更多对资源的依赖。而产品开发的周期却 被迫大大减少，不允许有足够的时间来为新开发项目建设所需要的新资源。而产品更新频率 的加快，建设起来的资源又可能在开发完成以后（对一个企业）不再有用。投入的资金不仅 不能增加，对于单个项目而言往往越来越少，就是说，既没有足够的时间，又没有足够的资 ____ 国家自然科学基金资助重大项目（59990470）。20040202 收到初稿，20040320 收到修改稿 1