1.3 现代设计

1.3.1 设计的概念

设计（Design）在汉语中最基本的含义是设想与计划。“设”字作为动词，有安排、建立、构筑、陈列、假使等含义，可复合为设置、设想、设法、陈设、设施、设计等词，“计”可动词与名词兼用。“计”作名词有计谋、诡计等含义；“计”作动词有计划、计议、计算、策划、筹划、计算、审核等含义。“设计”一词综合了“设”与“计”的所有含义，具有较宽泛的内涵。

英语“Design”来源于拉丁语“Deisgnara”，变成意大利语为“Designarn”、“Designo”，变成法语为“Dessein”。“Design”的词义内涵和重点不断发生变化。可分为古典、近代、现代三个阶段。15世纪前后，意大利语“Designo”表示为“艺术家心中的创作意念”。18世纪Design在《大不列颠百科辞典》的解释是“艺术作品的线条、形状，在比例、动态和审美方面的协调。在此意义上，Design与构成同义，可以从平面、立体、结构、轮廓的构成等诸方面加以思考，当这些因素融为一体时，就产生了比预想更好的效果。”18世纪以后，Design的概念及其语义开始突破美术或纯艺术的范畴而趋于宽泛。美国《韦伯特大词典》对Design的解释如下。作为动词：[1] 在头脑中想象和计划；[2] 谋划；[3] 创造独特的功能；[4] 为达到预期目标而创造、规划、计算；[5] 用商标、符号等表示；[6] 对实体和景物的描绘、素描；[7] 设计及计划零件形状和配置等。作为名词则表示：[1] 针对某一目的在头脑中形成的计划；[2] 对将要进行的工作，预先根据其特征制作的模型；[3] 文字、戏剧构成要素所组成的概略轮廓；[4] 音乐作品的构成和基本骨架；[5] 音乐作品、机械及其他人造物各要素的有机组合；[6] 艺术创作中的线、局部、外形、细部等在视觉上的相互关系；[7] 样式、纹饰等。

我国《现代汉语词典》对设计的解释是“在正式做某项工作之前，根据一定目的和要求，预先制定方法、图样等。”日本《广辞范》将设计解释为：“在进行某项制造工程时，根据其目的，制定出有关费用、占地面积、材料及构造等方面的计划，并用图样或其他方式明确地表示出来。”Design语义的核心所强调的是为实现一定目的而进行的设想、计划和方案。不仅设计的范畴扩展到一切创造性的、为相关目的而进行的物质生产，如人造物的领域；也包括文字、艺术等精神生产领域，甚至包括经济规划、科学技术发展前景、国家政策方针等诸方面的决策和方案等，只要是为了一定目的而从事设想、规划、计划、安排、布置、筹划、策划等都可以说是“设计”。凡是以将现存情形改变成期望情形为目标而构想行动方案的人都是在搞设计。设计是人类改变原有事物，使其变化、增益、更新、发展的创造性活动，设计是构想和解决问题的过程，它涉及人类一切有目的的价值创造活动。设计是一种针对目标的问题求解活动，是从现存事实转向未来可能的一种想象跃迁；设计是一种创造性活动——创造前所未有的、新颖而有益的东西。设计像科学那样与其说是一门学科，不如说是以共同的学术途径、共同的语言体系、共同的程序，予以统一的一类学科，是观察世界和使世界结构化的一种方法。

综合理解设计的含义是为了满足设计的功能要求，将预定的目标通过人类的创造性思维，经过一系列规划、分析和决策，产生载有相应文字、数据、图形等信息的技术文件，以取得最满意的社会与经济效益为目的，或通过实践转化为某项工程，或通过制造成为产品而造福于人民。

1.3.2 传统设计与现代设计

设计是一项最古老的技术活动，是人类赖以生存和发展的最基本活动，包含于一切人造物品的形成过程之中。在人类社会发展进程中，设计工作经历了直觉设计阶段、经验设计阶段、半经验半理论设计阶段、现代设计阶段。

（1）直觉设计阶段

直觉设计是古代设计。人们从自然现象中直接得到启示或全凭人的直观感觉来设计制作工具。设计者多为具有丰富经验的手工艺人。产品制造只是根据制造者本人经验或在头脑中构思完成的，设计方案存在于手工艺人头脑之中。这是一种自发设计。

（2）经验设计阶段

随着生产的发展，产品逐渐复杂起来，手工艺人相互协作，逐渐出现了图样。经验丰富的人将自己的经验或构想用图样表达出来，之后根据图样组织生产。当数学与力学结合后，人们用经验公式来解决设计中的一些问题，并按图样将其构思或经验记录下来，传予他人，以便于用图样对产品进行分析、改进和提高，推动设计工作向前发展。利用图样进行设计，使人们的设计活动由自发设计进步到经验设计阶段。

（3）半经验半理论设计阶段

20世纪以来，将试验技术与测试手段迅速应用于设计，对产品采用局部试验、模拟试验作为设计辅助手段。通过中间试验取得较可靠的数据，选择较合适的结构，缩短产品试制周期，提高了设计可靠性。这个阶段称为半理论半经验设计阶段。这一阶段的设计水平在以下几个方面取得了进展与提高：

[1] 加强了设计基础理论与各专业产品设计机理的研究；

[2] 加强了关键零部件的设计研究，提高了设计速度和成功率；

[3] 加强了“四化”，零件标准化、部件通用化、产品系列化、设计组合化。

依据半经验半理论设计方法进行机电产品设计称为传统设计。传统设计以经验总结为基础，运用数学和力学而形成的经验公式、图表、设计手册等作为设计的依据。通过经验公式，近似系数或类比等方法进行设计。传统设计方法基本上是一种以静态分析、近似计算、经验设计、手工劳动为特征的设计方法。

（4）现代设计阶段

自20世纪60年代末开始，相继出现一系列新兴理论与方法，形成现代设计。现代设计是传统设计活动的延伸和发展。继承了传统设计方法的精华，吸收了当代科技成果和计算机技术，实现了设计工作自动化，对产品的设计不仅考虑产品本身，而且还要考虑对系统和环境的影响、技术领域的经济和社会效益、当前与长远的发展。在设计中把自然科学、社会科学、人类工程学、各种艺术、实际经验和聪明才智融合在一起用于设计中。

现代设计理论是对产品设计原理和机理的科学总结，设计方法是使产品满足设计要求以判断产品是否满足设计原则的依据。现代设计理论与方法是以研究产品设计为对象的科学，它是以电子计算机为手段，运用工程设计的新理论、新方法，使计算结果达到最优化，使设计过程实现高效化和自动化。

进行现代设计要注意以下问题：

[1] 现代设计应满足现代生活的实际需要；

[2] 现代设计应体现时代精神；

[3] 现代设计从不断发展的纯美术与纯科学中吸取营养；

[4] 现代设计应灵活运用新材料、新技术，并使其得到发展；

[5] 现代设计应通过运用适当的材料和技术手段，不断丰富产品造型、肌理、色彩等效果；

[6] 现代设计应明确表达对象的意图，绝不能模棱两可；

[7] 现代设计应体现使用材料所具备的区别于其他材料的特征与美感；

[8] 现代设计须明确表达产品的制作方法，不能使用表面可行，实际却不能适应大量生产的制作方法；

[9] 现代设计在实用性、材料、工艺的表现手法上，应给人以视觉的满足，特别强调整体效果的满足，呵护人身安全。

[10] 现代设计应给人以单纯洁净的美感，避免烦琐处理，产品应轻量化、减量化，发展节约型经济；

[11] 现代设计必须熟悉和掌握机械设备的功能；

[12] 现代设计在追求豪华情调的同时，必须顾及消费者节制的欲望及价格问题，与环境友好，材料回收利用，注意可持续发展。

现代设计与传统设计相比，主要完成了以下转变：

[1] 产品结构分析定量化；

[2] 产品工况分析动态化；

[3] 产品质量分析可靠性化；

[4] 产品设计结果最优化；

[5] 产品设计过程高效化和自动化。

现代设计应遵循5项基本原则：

[1] 完整性原则：一件产品不可局部好看好用，而必须具有完整性。

[2] 变化原则：所用的事物都是在不断变化之中，人的需求、欲望也在不断改变，设计者应了解人的需求改变，并通过设计来不断地满足。

[3] 设计资源原则：资源包括工业方面的材料、能源、工具、运输等，工业设计师本身也是整个设计活动中的资源，要量力而行，不断补充自己。

[4] 综合原则：要充分了解市场、消费、人的需求、工业技术等诸多因素，综合考虑，在设计中加以体现，以满足人的需求。

[5] 服务原则：设计师的工作是起协调和衔接作用的，把生产与消费者联系在一起，为人设计，为人服务。

现代设计的范畴，根据不同的对象，可分为以下五大类：

[1] 现代建筑设计、室内与环境设计；

[2] 产品设计；

[3] 平面设计；

[4] 广告设计；

[5] 组织与服饰设计。

根据产品、空间、时间、服装和视觉等，有如下分类。

[1] 产品设计：包括工业产品设计、手工艺产品设计。

[2] 环境设计：包括城市规划设计、建筑设计、室内设计、装饰艺术设计、装饰雕刻、装饰工艺品等。

[3] 服装设计：包括成衣设计、时装设计、首饰设计、箱包设计等。

[4] 视觉传达设计：包括广告设计、平面设计、电视设计、CI设计、包装设计、多媒体设计、动漫设计等。

[5] 服务设计：包括会展设计、活动策划、仪式设计等。

1.3.3 工业设计

工业设计（Industrial Design, ID）是国际广泛使用的名称。我国曾分别称为“工业美术”、“工业造型”、“产品造型”。1980年国际工业设计协会联合会对工业设计定义如下：“就批量生产的产品而言，凭借训练、技术知识、经营及视觉感觉，而赋予材料、结构、形态、色彩、表面加工以及装饰以新的品种和规格，叫做工业设计。根据当时的具体情况，工业设计师应在上述工业产品全部方面或其中几个方面进行工作，而且，当需要工业设计师对包装、宣传展示、市场开发等问题的解决付出自己的技术知识和经验以及视觉评价能力时，这也属于工业设计的范畴。”工业设计是创造性行为。工业设计涉及工业产品设计、视觉传达设计、环境设计。其核心内容是工业产品设计，是对工业产品进行材料、结构、加工方法以及工业产品的功能性、合理性、经济性、审美性的推敲和设计。工业设计是将科学和艺术融为一体，以当代生产的产品为对象，以先进的科学技术、文化艺术和经济规律为手段，以建立人类更加合理而健康的生活方式、生存环境为宗旨的创造性活动。

工业设计是一项以人为中心的系统工程设计。其实质是探索最优化的设计方案来创造人类更合理、更有效的生存方式。在设计中主要考虑人在使用产品时是否好用、是否爱用、是否安全，主要解决“人与物、物与环境”的关系问题。而一般工程设计主要研究“物与物”的关系，即研究产品内部机械构造及其相互之间的关系。设计时所要考虑的是机构工作性能的问题。在工业设计中，涉及“物与物”的关系时，也要服从“人与物”的关系为主。工业设计以人的需求为中心，站在消费者和市场的更高层次做总体设计、统筹和综合，更多地表现为人的生活方式的创新，更多地解决产品的外在品质和人的感受，实现产品形式和内容的统一。

1.3.4 现代设计理论与方法的构成

现代设计理论与方法的内容众多而丰富。既有相对独立的理论与方法，又有有机联系的“十一论”方法学构成的理论与方法。“十一论”即功能论、优化论、离散论、对应论、艺术论、系统论、信息论、控制论、突变论、智能论、模糊论。“十一论”方法学的作用如下：

功能论方法学：功能的实现是现代设计的宗旨。

优化论方法学：广义优化是现代设计的目标。

离散论方法学：离散处理是现代设计的细解。

对应论方法学：相似模糊是现代设计的捷径。

艺术论方法学：悦心宜人是现代设计的美感。

系统论方法学：系统设计是现代设计的前提。

信息论方法学：信息处理是现代设计的依据。

控制论方法学：动态分析是现代设计的深化。

突变论方法学：突变创造是现代设计的基石。

智能论方法学：智能运用是现代设计的核心。

模糊论方法学：模糊定量是现代设计的发展。

现代设计的主要理论和方法有：[1] 设计方法学；[2] 优化设计；[3] 可靠性设计；[4] 计算机辅助设计；[5] 动态设计；[6] 有限元法；[7] 反求工程设计；[8] 工业艺术造型设计；[9] 绿色设计；[10] 公理化设计；模块化设计；相似设计；虚拟设计；疲劳设计；智能工程；价值工程；并行设计；三次设计；人机工程；健壮设计；[21] 精度设计；[22] 工程遗传设计；[23] 设计专家系统；[24] 摩擦学设计；[25] 人工神经元计算方法等。现代设计理论与方法种类繁多，并不是任何一件产品和一项工程的设计都需要采用全部设计方法。由于产品不同，各有特点，故在设计中需要综合考虑并有针对性地运用设计理论与方法。

1.3.5 典型的现代设计理论与方法

现代设计方法学是在研究设计过程本质的基础上，以系统工程的观点研究设计的一般进程、规律及设计中思维和工作方法的一门综合性学科。设计方法学研究成果包括设计理论和设计方法。设计理论是研究设计人员在产品设计过程中的思维方式和基本规律；设计方法是产品设计的具体手段，如并行设计、可靠性设计、智能设计等。当前在设计领域形成了若干区域性设计思想流派。典型的现代设计理论与方法有系统设计方法学、公理化设计理论、发明问题解决理论（TRIZ）、通用设计理论（General Design Theory, GDT）、三次设计法和质量功能配置设计（QFD）等。目前，这些设计理论与方法正在逐渐相互渗透、相互融合，形成世界范围内普遍接受的设计思想，并影响着产品的设计和开发。

（1）系统设计方法学

20世纪70年代，德国积极开展设计知识获取与运用研究，提出了具有代表性、权威性和系统性的产品设计方法学。将工程设计过程主要分为四个阶段：明确任务阶段、概念设计阶段、具体化设计阶段和详细设计阶段。主张将从专业设计人员长期的设计实践中归纳总结出来的各种方法作为工程设计流程中各个环节的设计手段。同时将归纳和总结出来的大量工程设计知识，经过系统化的整理，以设计目标形式保存、传递和运用。系统设计方法学认为产品设计可以看成是有步骤地分析与综合，不断地从定性到定量的问题求解过程。它强调原有产品设计的经验和设计实践的整理，形成产品设计准则性知识，强调对产品设计阶段的划分，产品设计是不同阶段之间知识支撑下的映射和反馈过程，以设计经验抽象、整理出来的设计知识和准则指导设计和产品开发。这一设计方法为典型的串行产品设计与开发模式。

（2）发明问题解决理论（TRIZ）

TRIZ方法是建立思考问题、解决问题过程的科学化依据。由前苏联学者提出设计冲突性理论、标准解、ARIZ算法等。利用TRIZ方法解决设计问题时，设计者首先要将待设计的产品表达为TRIZ问题，然后利用TRIZ方法中的工具求出TRIZ问题的模拟解。TRIZ综合多学科领域的原理，广泛研究大量发明专利所遵循的科学准则和方法，建立了一系列科学原理库、设计知识库、创新原理模块、系统改进与预测模块等。TRIZ理论及其提供的设计原理、知识和准则为产品的设计与创新提供了设计依据，成为国际设计理论界公认的著名学派。

（3）公理化设计理论

公理化设计理论（Axiomatic Design Theory, ADT）是由美国麻省理工学院的Nam P. Suh教授提出的。该理论在产品设计领域有重要的影响。公理化设计理论以科学公理、法则为基础体系，其目的是在缺乏知识和信息的情况下，采用“公理”作为指导或决策规则，从而对制造系统各种复杂行为进行优化，为设计建立科学基础，向设计者提供设计的科学依据，以提高产品设计能力，减少设计的随意性、不合理性及设计错误。公理化设计把产品设计理解为：设计者先进行功能分析，明确用户对产品功能的要求；根据产品功能要求确定产品零部件结构及其设计参数；然后根据产品的零部件结构明确产品的工艺要求；最后确定工艺参数。为了对产品开发过程做明确的阐述，公理化设计把产品开发划分为四个域：用户域、功能域、结构域及过程域。产品设计过程就是四个域空间之间交叉“Z字形”的映射过程。设计公理主要是独立公理与信息唯一公理。公理化设计理论基本上是一种概念表达，离完善的理论体系和实用尚有较大距离。

（4）三次设计法和质量功能配置设计（QFD）

日本学者提出三次设计法与QFD方法。系统设计法、参数设计法和容差设计法统称为三次设计法。其中参数设计和容差设计为其核心，系统设计是基础，主要指产品的功能设计，并以实验技术为基本工具。参数设计是合理确定系统中各参数的最佳组合；容差设计是进一步确定系统参数的波动范围。在保证质量的前提下，尽可能增大各参数值的公差，以降低成本。三次设计特别适用于产品详细设计，达到了国际公认的高质量水平。

质量功能配置设计（QFD）方法是一种用户驱动的产品系统设计方法与工具，是从传统设计方法（设计—试制—调整）向现代设计方法（主动—预防）的转变，它是系统工程思想在产品设计过程的具体应用，成为现代设计方法论的运用典范。QFD方法是通过质量屋（House of Quality, HOQ）将用户需求展开成工程特性，并确定工程特性目标值和展开到下一阶段的工程特性。利用HOQ规划结果，将工程特性展开成零部件特性，从多个设计方案中选择一个最佳方案；并确定展开到下一阶段的零部件特性，再利用HOQ规划结果，将零部件特性展开到工艺特性，并确定零部件的关键工艺特性。利用HOQ规划结果，将工艺特性展开到生产特性，并确定质量控制参数（生产特性目标值）。可见QFD的四个阶段，是将用户需求依次展开到产品开发的各个阶段，实现技术与市场有效集成，减少设计更改次数，降低开发成本，缩短开发周期，提高产品质量，最终提高了产品开发的成功率。