 什么是设计？如果想从文献中给这个问题找一个答案的话，将会发现设计的定义就像设计的物品一样多。其原因可能在于设计过程是人类非常平常的活动。韦伯词典中设计被解释为'计划后的制作'，这一解释却忽略了设计的本质在于创造新事物这一基本事实。当然，工程设计师是按上述定义进行设计的，而艺术家、雕刻家、作曲家、剧作家或社会中众多的从事创造性工作的人员也是如此。 因此，虽然工程师不是从事设计的唯一群体，但专业性的工程实践在很大程度上与设计有关却是一个不争的事实，所以人们常说设计是工程的本质。设计就是把新事物'拉到一起'或将现有物品以新的方式布置来满足社会认知需求。表示'拉到一起'的一个精准的词汇是综合( Synthesis )。 《工程设计》采用下面的描述作为设计的正式定义：“设计是建立和确定以前尚未解决问题的相关结构和解决方案，或采用新方案来解决以前已经以不同途径解决过的问题。” 设计能力包括科学和技能两方面。科学知识可以通过《工程设计》给出的技术和方法获得，而获得技能的最好方式就是做设计。鉴于此，设计体验必须包括一些真实项目的设计经历。 《工程设计》将重点放在新物品的创造上，而没有给读者过多的提示。本书的目的是为学习工程的学生提供训练指导，实现使学生具备熟练的设计能力这一目标。正如哥伦布发现美洲大陆或杰克比尔发明第一个微处理器一样，'发现'是第一次看见或对某些事物的第一次了解和认识。人类可以发现已经存在但并不为其所知的事物，但设计则是规划和工作的产物。因此，不能混淆设计和发现。本章将在第1.5节中给出结构化的设计过程以帮助设计者完成设计。 需要指出的是，设计也可能涉及发明。合法获得一项专利或一项发明需要设计超越已有知识（超越现有技能）。有些设计的确是发明，但大多数则不是。 在词典中查'设计'这个词，它有名词和动词两个词性。作为名词的一个定义是'形态，零件或一个计划的某些细节'，例如，'我的新设计已经准备评审了。'常用的动词定义是'构思或形成计划'，例如，'我必须设计出产品的三个新款式，以满足三个不同的海外市场。'注意，英语中的动词 design 也可写成 designing 。通常，'设计过程'用来强调设计的动词词性（ Design )。理解这些差异并适当使用该词是很重要的。 好的设计既需要分析（ Analysis ）也需要综合（ Synthesis )。求解复杂问题（如设计）的典型做法是将问题分解成可控的子部分。因为需要理解在工作条件下零部件是如何工作的，因此在零部件以真实物理形态存在之前，必须能够应用科学定律、工程科学和必要的计算工具来计算并尽可能多地获知零部件的期望行为。这就是分析。它常常涉及用模型来简化真实世界。综合常常涉及识别产品的设计要素、产品的分解，以及把可选部件组合成一个完整的工作系统。 在你当前的工程教育阶段，你可能更加熟悉和适应'分析'。你所学习的课程也都是学科性的。例如，你不能在材料力学课程中应用热力学和流体力学。课程中所选择的待解决问题能够展示和加深对这些原理的理解。如果能够建立合适的模型，问题往往就会迎刃而解。给出所需的输人数据和属性信息，那么利用模型就会得到正确的答案。然而，极少有简洁且易于表达的实际问题。所设计和希望解决的实际问题可能难以明确，通常需要应用很多技术学科（固体力学、流体力学和电磁理论等）的知识，以及非工程学科知识（经济学、金融学和法律等）来寻求解决方案。输人数据可能是非常零散的，项目的范围也可能会很大，对一个人来说几乎是不可能完成的任务。如果问题难度不大，设计也常常必须在时间和费用的严格限制下进行。同时，设计还会受到与环境和能源法案有关的社会法规限制。最后，在一个典型设计中，几乎无法知道正确的答案。希望的设计能够成功，但你的设计是最好的吗？是在给定条件下最有效的设计吗？只有时间能够证明一切。 希望上述内容已经使读者有了一些关于设计过程和设计所处环境的概念。概括设计情境所产生的挑战的一种方法是考虑设计的'4C'。目前，一个很清楚的事实是工程设计很好地扩展并超越了科学的边界。所扩展的领域和工程任务几乎为工程师创造了无限可能的机遇。在工程师的职业生涯中，他们有机会创造一系列的设计并因设计变为现实而获得满足感。'如果一个科学家的一生中能够对人类知识做出一次创造性的贡献，那么他就是幸运的，因为很多科学家没有这么幸运。科学家可以发现新星球，但不能制造一个星球。科学家只能请工程师为其制造星球。 设计4C 创造性（ creativity )：需要创造未曾存在或未曾在设计师头脑中出现过的事物。 复杂性（ complexity )：需要对很多变量和参数进行决策。 选择性（ choice )：需要在很多可能方案之间，从基本概念到最小形状等细节的各个层次上进行选择。 妥协性（ compromise )：需要平衡多个且时常冲突的需求。 参考文献： [美] 乔治 E. 迪特尔，琳达 C. 施密特. 工程设计[M]. 机械出版社, 2017. |
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