二、现代设计方法
现代设计方法，就是将现代设计的观念、技术和计算机结合起来进行设计。它是现代社
会提高设计质量和市场竞争力必备的设计手段。
现代设计方法，
已发展成为纵模交
**
的学科，
具有显著的综合性。现代设计的范围广，方法很多，常用的有可
**
性设计、优化设计、比较
设计和计算机辅助设计（
CAD
）等。
现代设计方法，最早应用于一些高科技领域，如航空、航天工业等。随着计算机技术的
广泛普及，现代设计方法逐步在建筑、机械、石油化工、电子及广告影视等领域开始应用，
目前，尚处于发展阶段。
1
、可
**
性设计
可
**
性设计是指设计的“客体”
，在规定的条件和使用寿命内，完成其使
用功能的能力。简而言之，就是指设计“客体”的使用寿命。可
**
性包括功能、条件、时间
和完成规定功能的能力四个基本要素。主要体现在正常使用时所具有的良好性能、应具备的
各项使用条件以及反映在使用期限上所应有的耐久性。
可
**
性设计的根本目的是：在满足前提条件（造价、功能、
=
面积、重量）下，最大限度
地提高设计物的可
**
性。
一般来说，
影响设计可
**
性的因素分别为：
设计占
50%
、
材料占
35%
、
技术工艺占
15%
。从以上比例可以看出，设计因素所占的份额是相当大的。设计者不但要把
握好设计环节、还要处理好其它各个环节，避免可能出现某一环节的问题，否则，将造成无
法挽回的巨大损失。
2
、优化设计
优化设计能使设计出的客体，在结构和造型上更加合理、材料更加节省，
功能更加优良。在商品经济社会，优化设计更能体现投资少、质量高、取得最佳经济效益。
优化设计所采用的是数学规划优化方法，也就是数值计算法，由最优化计算法给出迭代
公式，通过迭代运算，寻找目标函数
?
（
х
）的极值。这个在一定条件下寻求极值的问题，称
为最优化问题，寻求极值的过程，就是最优化过程。
由设计变量、目标函数和约束条件所构成的数学模型，是在工程（产品）设计的过程中
建立起来的。设计变量是优化设计中需要优选的独立参数，其数值是变化的。优化设计的基
本程序是：
将一般设计转变为数学规划→选取设计变量、建立目标函数→确定约束条件、制定设计
要求与设计准则→根据数学模型选择一个或几个最优化计算方法→按算法编制迭代程序→利
用计算机选出最优化设计方案→对优选出的最优方案进行分析，
判断是否符合工程实际需要。
3
、比较设计
“比较”是人们长期使用的逻辑推理方法，经常被运用到自然科学、社会
科学各个领域。比较方法是根据已经掌握的经验，进行比较分析找出正确的方案。在政治、
军事、科研加工程技术的实践中，人们正是用所掌握的经验进行比较分析，得出最佳对策，
从而获得巨大成功。进行过绘画训练的人都知道，完成绘画的过程，实际上就是反复比较的
过程。另一方面，进行比较，就需要进行判断，比较的过程也是判断的过程。随着社会的发
展，比较主法已由传统的经验式，逐步地发展为一门完整的科学方法。
从实际工作中知道，人们对各种设计作品会有不同的看法和评价，这些评价有确定性和
不确定性两种。以建筑和装修设计为例，常常听到诸如“造型美观”
、
“装饰性强”等的不确
定性评价，这些均属于模糊数学的范畴。我们在运用比较设计方法进行方案优化时，应当采
用恰当的方法、运用准确资料进行确定性的分析和统计。对工程设计的分析比较，应建立在
详细、准确的基础上，从工程设计的等级、标准、造价、使用材料、施工方法以及空调、水
电、消防等，一一列出单独评价。在进行充分的分析比较后，得出该工程的总评价。
在采用比较法进行方案设计时，
应特别注意所比较的对象应为条件较为相近的设计作品，
也可以参照评价较高的优秀设计作品。进行全面衡量，综合把握，才能真正确定设计优秀的
方案。
4
、计算机辅助设计（
CAD
）
计算机辅助设计，也就是
CAD
（
Compwter-aided Design
）
，
最早由美国麻省理工学院提出来，并率先运用于数控机床的设计，
60
年代中期进而应用于汽
车、航空航天领域。随着计算机应用技术的迅速发展，以微机为主要的
CAD
系统已经成熟，
与大型计算的集中型相比，微机
CAD
体积小巧、灵活方便，并可置于设计者的身边。极大地
推动了
CAD
的普及应用，并可置于设计者的身边。极大地推动了
CAD
的普及应用，从而使
CAD
广泛使用于机械、石油化工电子工业的工程设计和影视媒体等领域。
计算机
CAD
上个月速度快、效率高、不疲劳、不遗忘、准确可
**
、存储量大等优点。并
将人的思维推理与机器的高效率完善有机地结合起来。计算机辅助设计的运用，完全改变了
设计师已往伏案劳作绘图的传统模式，将其大部分时间和精力投入到设计的深度上，而大量
的绘图、出图均由计算机来完成。因而，计算机辅助设计具有划时代的意义，它代表着世界
设计发展的方向，使设计的手段和过程都发生了根本性的改变。
CAD
是与一般微机的显著区别，在于它不仅具有数据、符号、表格等交流信息，还能进
行复杂的图形处理。从平面到立体，从内空间到外空间，从设计施工图到彩绘图、效果图等
无所不能。由此可见，处理的优越功能，是
CAD
的最大特征。此外，
CAD
还可根据设计者
的构想和草图，经过计算机的自动处理，可绘制出正式的设计图，并可以贮存大量的设计图
形和构想资料，
能为设计者随时调出、
修改或重新组合成新的设计。
在实际应用中，
常将
CAD
系统是否具有人机对话功能，分为会话型和非会话型两大类。
会话型
CAD
该系统可以根据设计者的构想，
通过输入指令，
把所需要的图形通过显示器
进行显示。设计者可面对显示屏与计算机对话，将初步形成的设计草图反复进行修改，直至
满意为止，这是目前使用较普遍，同时也是
CAD
系统中比较完善的一种类型。
非会话型
CAD
又称为自动设计系统
（
Automated Design
）
，
有检索型和试行型两种。
这是
一种以计算机为中心，在其工作过程中，不需要设计人员的操纵干预，由计算机根据已存贮
的大量信息和资料，按既定的程序完成设计各个步骤，最后绘制出设计图和需要的数据。这
种系统虽然具有自动完成、效率较高的优点，但其存贮的图形档案是固定的，只能在这些既
定的内容中选择使用，并且仅限于设计目标能用明确的目标函数来定量描述的条件下使用，
其应用范围受到很大限制。
现代设计方法，就是将现代设计的观念、技术和计算机结合起来进行设计。它是现代社
会提高设计质量和市场竞争力必备的设计手段。
现代设计方法，
已发展成为纵模交
**
的学科，
具有显著的综合性。现代设计的范围广，方法很多，常用的有可
**
性设计、优化设计、比较
设计和计算机辅助设计（
CAD
）等。
现代设计方法，最早应用于一些高科技领域，如航空、航天工业等。随着计算机技术的
广泛普及，现代设计方法逐步在建筑、机械、石油化工、电子及广告影视等领域开始应用，
目前，尚处于发展阶段。
1
、可
**
性设计
可
**
性设计是指设计的“客体”
，在规定的条件和使用寿命内，完成其使
用功能的能力。简而言之，就是指设计“客体”的使用寿命。可
**
性包括功能、条件、时间
和完成规定功能的能力四个基本要素。主要体现在正常使用时所具有的良好性能、应具备的
各项使用条件以及反映在使用期限上所应有的耐久性。
可
**
性设计的根本目的是：在满足前提条件（造价、功能、
=
面积、重量）下，最大限度
地提高设计物的可
**
性。
一般来说，
影响设计可
**
性的因素分别为：
设计占
50%
、
材料占
35%
、
技术工艺占
15%
。从以上比例可以看出，设计因素所占的份额是相当大的。设计者不但要把
握好设计环节、还要处理好其它各个环节，避免可能出现某一环节的问题，否则，将造成无
法挽回的巨大损失。
2
、优化设计
优化设计能使设计出的客体，在结构和造型上更加合理、材料更加节省，
功能更加优良。在商品经济社会，优化设计更能体现投资少、质量高、取得最佳经济效益。
优化设计所采用的是数学规划优化方法，也就是数值计算法，由最优化计算法给出迭代
公式，通过迭代运算，寻找目标函数
?
（
х
）的极值。这个在一定条件下寻求极值的问题，称
为最优化问题，寻求极值的过程，就是最优化过程。
由设计变量、目标函数和约束条件所构成的数学模型，是在工程（产品）设计的过程中
建立起来的。设计变量是优化设计中需要优选的独立参数，其数值是变化的。优化设计的基
本程序是：
将一般设计转变为数学规划→选取设计变量、建立目标函数→确定约束条件、制定设计
要求与设计准则→根据数学模型选择一个或几个最优化计算方法→按算法编制迭代程序→利
用计算机选出最优化设计方案→对优选出的最优方案进行分析，
判断是否符合工程实际需要。
3
、比较设计
“比较”是人们长期使用的逻辑推理方法，经常被运用到自然科学、社会
科学各个领域。比较方法是根据已经掌握的经验，进行比较分析找出正确的方案。在政治、
军事、科研加工程技术的实践中，人们正是用所掌握的经验进行比较分析，得出最佳对策，
从而获得巨大成功。进行过绘画训练的人都知道，完成绘画的过程，实际上就是反复比较的
过程。另一方面，进行比较，就需要进行判断，比较的过程也是判断的过程。随着社会的发
展，比较主法已由传统的经验式，逐步地发展为一门完整的科学方法。
从实际工作中知道，人们对各种设计作品会有不同的看法和评价，这些评价有确定性和
不确定性两种。以建筑和装修设计为例，常常听到诸如“造型美观”
、
“装饰性强”等的不确
定性评价，这些均属于模糊数学的范畴。我们在运用比较设计方法进行方案优化时，应当采
用恰当的方法、运用准确资料进行确定性的分析和统计。对工程设计的分析比较，应建立在
详细、准确的基础上，从工程设计的等级、标准、造价、使用材料、施工方法以及空调、水
电、消防等，一一列出单独评价。在进行充分的分析比较后，得出该工程的总评价。
在采用比较法进行方案设计时，
应特别注意所比较的对象应为条件较为相近的设计作品，
也可以参照评价较高的优秀设计作品。进行全面衡量，综合把握，才能真正确定设计优秀的
方案。
4
、计算机辅助设计（
CAD
）
计算机辅助设计，也就是
CAD
（
Compwter-aided Design
）
，
最早由美国麻省理工学院提出来，并率先运用于数控机床的设计，
60
年代中期进而应用于汽
车、航空航天领域。随着计算机应用技术的迅速发展，以微机为主要的
CAD
系统已经成熟，
与大型计算的集中型相比，微机
CAD
体积小巧、灵活方便，并可置于设计者的身边。极大地
推动了
CAD
的普及应用，并可置于设计者的身边。极大地推动了
CAD
的普及应用，从而使
CAD
广泛使用于机械、石油化工电子工业的工程设计和影视媒体等领域。
计算机
CAD
上个月速度快、效率高、不疲劳、不遗忘、准确可
**
、存储量大等优点。并
将人的思维推理与机器的高效率完善有机地结合起来。计算机辅助设计的运用，完全改变了
设计师已往伏案劳作绘图的传统模式，将其大部分时间和精力投入到设计的深度上，而大量
的绘图、出图均由计算机来完成。因而，计算机辅助设计具有划时代的意义，它代表着世界
设计发展的方向，使设计的手段和过程都发生了根本性的改变。
CAD
是与一般微机的显著区别，在于它不仅具有数据、符号、表格等交流信息，还能进
行复杂的图形处理。从平面到立体，从内空间到外空间，从设计施工图到彩绘图、效果图等
无所不能。由此可见，处理的优越功能，是
CAD
的最大特征。此外，
CAD
还可根据设计者
的构想和草图，经过计算机的自动处理，可绘制出正式的设计图，并可以贮存大量的设计图
形和构想资料，
能为设计者随时调出、
修改或重新组合成新的设计。
在实际应用中，
常将
CAD
系统是否具有人机对话功能，分为会话型和非会话型两大类。
会话型
CAD
该系统可以根据设计者的构想，
通过输入指令，
把所需要的图形通过显示器
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满意为止，这是目前使用较普遍，同时也是
CAD
系统中比较完善的一种类型。
非会话型
CAD
又称为自动设计系统
（
Automated Design
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，
有检索型和试行型两种。
这是
一种以计算机为中心，在其工作过程中，不需要设计人员的操纵干预，由计算机根据已存贮
的大量信息和资料，按既定的程序完成设计各个步骤，最后绘制出设计图和需要的数据。这
种系统虽然具有自动完成、效率较高的优点，但其存贮的图形档案是固定的，只能在这些既
定的内容中选择使用，并且仅限于设计目标能用明确的目标函数来定量描述的条件下使用，
其应用范围受到很大限制。
