[关键词] 工程设计

　　工程设计包括产品规划、方案设计、总体设计、施工设计、工艺设计等内容，工程设计的结果对产品的功能、性能、质量、价格、甚至交货期都有着极其重要的影响。据有关资料介绍，产品设计阶段决定了产品制造成本的75-80%，因此，应高度重视设计技术的研究。

　　 所谓设计，是将来自市场的顾客需求，经过设计人员的创造性思维、规划和决策过程，最终形成可以应用于制造的各种信息。所以，为了完成一个设计，首先应了解顾客的需求，顾客需要什么，就设计什么、制造什么CONTROL ENGINEERING China版权所有，只有满足顾客需求的产品才能占领市场，制造者才有利可图。所以，研究顾客需求是工程设计的第一步，或者是作为工程设计系统的信息输入。分析市场需求往往是最困难的，同时也是最重要的一步。市场信息的收集要满足及时性和准确性的原则，不仅要收集来自顾客的信息，还要收集并分析来自竞争对手的信息，这样才能做到知己知彼，心中有数，才能做出新产品开发和投产与否的正确决策。工程设计过程是创造性思维过程，要求设计人员按照设计方法学提供的工具，结合自己的经验和知识，

　　 随着计算机技术的发展，工程设计的范畴不断扩大，从单纯的产品设计扩展到产品规划和工艺设计。工程设计(包括制造)的组织方式也从传统的顺序方式逐渐过渡到并行设计方式。工程设计的手段正在由传统的手工设计向现代化的计算机辅助设计过渡。归纳起来，现代工程设计具有如下特点：

　　 1、设计手段的计算机化：传统的手工设计正逐渐让位于计算机辅助设计的方法。计算机在设计中的应用已从早期的辅助分析计算和辅助绘图，发展到现在的优化设计、并行设计 、三维建模、设计过程管理、设计制造一体化、仿真和虚拟制造等。计算机、特别是网络和数据库技术在设计中的应用，加速了设计过程，提高了设计质量，便于领导对设计过程进行管理，方便了与其他部门及协作企业的信息交换。

　　 2、设计范畴的扩展化：设计范畴正在扩大www.cechina.cn，传统的设计只限于产品设计，而现代设计则将产品设计向前扩展到产品规划，甚至用户需求分析，向后扩展到工艺设计，使产品规划、产品设计、工艺设计形成一个有机的整体。另外，设计范畴的扩展还体现在面向“X”的设计技术，即在设计过程中同时考虑制造、维修、价格、包装发运、回收、质量等因素。

　　 3、设计过程的并行化：并行设计技术是目前最热门的技术之一，由于与产品有关各种过程的并行交叉进行，可以减少各种修改工作量，有利于加速工作进程，提高工作质量。又由于并行设计技术要求团队工作精神CONTROL ENGINEERING China版权所有，要求各方面的专家协同工作，有利于得到整体最优解。在这里需要说明的是，尽管有些学者将面向“X”的设计作为并行设计的主要内容，但实际上它们却并不是一码事，并行设计强调团队工作方式，强调各个过程的并行交叉进行，而面向“X”的设计则强调在设计阶段考虑"X"因素，两者并不完全相同。

 
　　 4、设计手段的拟实化：在传统的设计过程中，产品和零件的外观形状只有在制造后才能看到。由于三维造型技术、仿真和虚拟制造技术，以及快速成形技术的出现，使得人们在零件被制造之前就可以看到它的形状甚至摸到它，可以大大改进设计的效果。

　　 5、设计过程的智能化：在传统的设计过程中，一切创造性的设计都需要设计人员来完成。但在现代设计中，却可以借助于人工智能和专家系统技术，由计算机完成一部分原来必须由设计者进行的创造性工作。

　　 6、强调设计的逻辑性和系统性：传统的设计采用经验法和类比法，现代设计强调设计的逻辑性和系统性控制工程网版权所有，例如设计方法学中的“功能分析法”，以“功能原理结构”框架为模型，从抽象到具体的思维方式，通过框架的横向变异和纵向组合，运用"设计目录"来获得多种设计方案，再通过评价和优化，最终选出最佳方案。

　　 7、进行动态多变量的优化：传统设计过程由于手段的限制，一般只能进行静态分析。而现代设计法却可考虑载荷谱、负载率等随机变量，进行动态多变量最佳化设计。

　　 8、分析手段的精确化：传统设计中，认为载荷和应力是集中的，靠加大安全系数来提高可靠性，但在实际中，载荷和应力却往往是分布性的控制工程网版权所有，并且提高安全系数并不总能提高可靠性。现代设计则可考虑载荷与应力的分布特性，利用有限元等功能强大的分析工具，准确模拟系统的真实工作情况，得到符合实际情况的最佳解。现代设计还运用概率论和统计学方法进行产品的可靠性设计。

　　 9、多种手段综合应用：现代设计利用高速计算机，可以将各种不同目的的设计方法，各种不同的设计手段综合起来，以求得系统