优化设计基本概念

“

设计

”

作为人类生活行为的共性特征，设计就是设想、运筹、计划与预算，它是人类为

实现某种特定目的而进行的创造性活动。由于设计与特定社会的物质生产与科学技术的联

系，这使得设计本身具有自然科学的客观性特征；

然而设计与特定社会的政治、文化、

艺术

之间所存在的显而易见的关系，又使得设计学在另一方面有着特殊的意识形态色彩。

工程设计是人们运用科技知识和方法，

有目标地创造工程产品构思和计划的过程，

几乎

涉及到人类活动的全部领域。

工程设计的全过程就是不断建立各种模型，

并不断进行综合和

分析的过程，

即反复地创造模型和评价模型的过程。

工程设计的内容大致可分为两类：

一类

是数值计算型的工作，包括大量的计算、分析、绘图、编写说明书和填写各种表格；另一类

是符号推理性的工作，主要是方案设计工作。

在设计方法学中，前者称之为细节设计，

后者

称之为概念设计。

概念设计主要包括功能设计和结构设计两大部分。

其作用主要体现在产品

设计的早期阶段，

把主设计师根据产品功能的需求而萌发出来的原始构思和冲动形成产品的

主体框架，

及它应包括的各主要模块和组件，

以完成整体布局和外型初步设计。

然后进行评

估和优化，

确定整体设计方案。

再由各责任设计师把总设计师的设计思想落实到具体设计中

去，实现细节设计。

现代设计的特点：把设计对象看作一个系统，

同时考虑系统与外界的联

系，用系统工程的概念进行分析和综合，力求系统整体最优。

所谓系统，

可以定义为：

处于一定相互联系中的、

与环境发生关系的各组成部分的总体，

是由若干个相互区别、相互联系、相互作用的要素所组成，它处于一定的环境之中，是为实

现整体目的而存在的有机结合体。

系统具有如下八大特征：

（

1

）集合性；

（

2

）相关性；

（

3

）目的性；

（

4

）整体性；

（

5

）环

境适应性；

（

6

）层次性；

（

7

）综合性；

（

8

）动态平衡性。

从系统论的观点出发，可以认为城市和建筑、

公路、桥梁、隧道等均是世界上存在的无

数系统之中的特殊“社会—经济—自然”复合生态系统。

优化设计（

Optimal Design

）是

20

世纪

60

年代发展起来的一门新的学科，它是最优化

技术和计算机技术在设计领域应用的结果。

所谓“优化设计”