羅印升 俞洋 陶為戈 劉曉杰 宋偉

摘 要：在闡述工程設(shè)計內(nèi)涵、特點的基礎(chǔ)上，以工程設(shè)計方法及其應(yīng)用為核心，歸納總結(jié)了工程設(shè)計的基本流程及其各環(huán)節(jié)的任務(wù)和分析評價方法，為工科大學(xué)生學(xué)習(xí)和運(yùn)用好工程設(shè)計方法提供了方法上的指導(dǎo)，從而使工科大學(xué)生在學(xué)校教育階段能夠熟練掌握工程設(shè)計的基本方法，培養(yǎng)初步的工程設(shè)計能力，為走上工作崗位后通過工程項目的歷練、持續(xù)提升工程設(shè)計能力奠定堅實基礎(chǔ)，為我國實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略提供強(qiáng)大的人才支撐。

關(guān)鍵詞： 設(shè)計；工程設(shè)計；工程設(shè)計方法；人才培養(yǎng)

中圖分類號：C969 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-7394（2017）02-0073-07

當(dāng)前我國正在加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式，由要素驅(qū)動轉(zhuǎn)變?yōu)閯?chuàng)新驅(qū)動發(fā)展，確保到中國共產(chǎn)黨成立100年時全面建成小康社會，建國100年時基本實現(xiàn)現(xiàn)代化。以設(shè)計促進(jìn)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新是現(xiàn)代工業(yè)化國家的共同戰(zhàn)略，提升創(chuàng)新設(shè)計能力，推動中國制造向中國創(chuàng)造轉(zhuǎn)變，不僅能夠提升產(chǎn)品的功能、市場競爭力和附加值，還可以創(chuàng)造和引領(lǐng)新的產(chǎn)業(yè)。因此，貫徹實施系統(tǒng)化的工程設(shè)計方法并不斷創(chuàng)新，對工程科技人才培養(yǎng)意義重大。

1 設(shè)計與工程設(shè)計

辭海[1]對“設(shè)計”一詞的內(nèi)涵解釋是：“根據(jù)一定的目的要求，預(yù)先制定方案、圖樣等，如廠房設(shè)計”。也就是說，設(shè)計是有目的性的、基于某種需求，需要有創(chuàng)意構(gòu)思和設(shè)想計劃，是一種創(chuàng)造性活動。根據(jù)工作對象，設(shè)計可分為工程設(shè)計、工業(yè)設(shè)計、環(huán)境設(shè)計、視覺傳達(dá)與媒體設(shè)計、信息與交互設(shè)計和手工藝設(shè)計等。工程設(shè)計注重于功能、性能、結(jié)構(gòu)、材料、環(huán)境、成本、程序和工藝設(shè)計等。工程設(shè)計的內(nèi)涵通常是指對工程項目的周密計劃。“在工廠、礦山、鐵路、橋梁及其建筑工程建設(shè)之前，按照國家標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合生產(chǎn)實踐、科學(xué)技術(shù)及經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況，經(jīng)過調(diào)查研究和科學(xué)分析，進(jìn)行周密思考及其計算繪圖工作，最后提供出作為建設(shè)施工依據(jù)的設(shè)計文件及圖紙的過程。一般分為初步設(shè)計和施工圖設(shè)計兩個階段進(jìn)行。對技術(shù)特別復(fù)雜的工程項目，有時采取三階段設(shè)計（初步設(shè)計、技術(shù)設(shè)計和施工圖設(shè)計）的方式”[1]。辭海中關(guān)于工程設(shè)計概念的含義側(cè)重于建造性工程設(shè)計，實際上除建造性工程設(shè)計外，還有大量的不斷延伸和拓展的制造性工程設(shè)計。所謂制造性工程設(shè)計就是需要將多種源材料經(jīng)過多個復(fù)雜的加工處理過程，從而做出一種新的復(fù)合材料或者產(chǎn)品、設(shè)備、裝置、裝備和系統(tǒng)來的工程設(shè)計工作。美國工程和技術(shù)認(rèn)證委員會（ABET）在教學(xué)大綱中對工程設(shè)計的定義是：為滿足目標(biāo)需求而創(chuàng)造某種系統(tǒng)、部件和方法的過程[2]。這樣，工程設(shè)計的內(nèi)涵就可以概括為，工程設(shè)計本質(zhì)上是求解一個工程問題的構(gòu)思和實現(xiàn)構(gòu)思的過程。也就是在一定的初始狀態(tài)和各種約束條件下，經(jīng)過構(gòu)思和創(chuàng)造，以解決有關(guān)系統(tǒng)參數(shù)的選擇與優(yōu)化問題、設(shè)備工具與工序的選擇、各種界面的銜接與匹配問題、工程組織管理問題，效率、效力和功能的提升與優(yōu)化問題等，從而確立一個能夠從初始狀態(tài)、經(jīng)過一系列中間環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實目標(biāo)的設(shè)計結(jié)果的活動過程。該設(shè)計結(jié)果可以是工程設(shè)計圖紙、運(yùn)作方案、工程規(guī)劃（計劃）、工程規(guī)范和工程標(biāo)準(zhǔn)等，更為顯著的是在工程實踐中依據(jù)這些工程設(shè)計結(jié)果可以建造出人造物來[3]。伴隨著人類社會文明的發(fā)展，工程設(shè)計進(jìn)程大體可分為傳統(tǒng)工程設(shè)計、現(xiàn)代工程設(shè)計和創(chuàng)新設(shè)計三個階段[4]。工程設(shè)計方法的教授與學(xué)習(xí)就成為了高等工程教育培養(yǎng)工程科技人才的最重要的核心內(nèi)容。

2 工程設(shè)計的特點

工程設(shè)計要求設(shè)計者（工程師）以工程可實現(xiàn)性為前提，為具體的工程問題提供切實可行的、可操作性的實施方案。它是工程師的職業(yè)核心能力，也是現(xiàn)代工程教育的核心內(nèi)容。工程設(shè)計把工程和科學(xué)明顯的區(qū)分開來了，工程教育和科學(xué)教育是有區(qū)別的，工程設(shè)計方法和科學(xué)方法之間的比較見表1。George E. Dieter在《工程設(shè)計》文獻(xiàn)中用四個“C”概括了工程設(shè)計的顯著特點：創(chuàng)造性（Creativity）。工程設(shè)計需要創(chuàng)造出先前不存在的、甚至不存在于人們觀念中的新東西；復(fù)雜性（Complexity）。工程設(shè)計總是涉及多變量、多參數(shù)、多目標(biāo)和多重約束下的復(fù)雜問題求解；選擇性（Choice）：在不同的層次和范圍上，工程設(shè)計都必須在多個不同的解決方案中做出合理選擇；妥協(xié)性（Compromise）。工程設(shè)計者常常需要在多個相互沖突的目標(biāo)及約束條件之間進(jìn)行權(quán)衡、協(xié)調(diào)和折中[3]。

3 工程設(shè)計方法

從工程活動的全過程看，工程設(shè)計是其中一個影響全局的關(guān)鍵性階段或者環(huán)節(jié)，工程設(shè)計方法本身有其科學(xué)合理的基本流程，工程設(shè)計的結(jié)果應(yīng)該是明晰和規(guī)范的圖紙、程序或者操作流程等。雖然不同的工程領(lǐng)域、不同的產(chǎn)業(yè)，在設(shè)計方法上各有特點，但是綜合各個方面的共性，在一般意義上討論工程設(shè)計的基本環(huán)節(jié)、內(nèi)容要求，對工程設(shè)計教育特別是我國實施的創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略是有重大意義的。工程設(shè)計教育可使工科大學(xué)生獲得工程設(shè)計的專門訓(xùn)練，遵循一個系統(tǒng)化的方法來完成工程設(shè)計活動。一般的工程設(shè)計過程須包括：需求調(diào)查與分析、制定設(shè)計方案、模型制作、方案測試評估與優(yōu)化和編制用戶手冊等基本環(huán)節(jié)，是一個反復(fù)的動態(tài)過程。工程師在進(jìn)行工程設(shè)計時，在不同環(huán)節(jié)之間需要不斷反復(fù)循環(huán)，改進(jìn)和完善各環(huán)節(jié)的局部方案，最終才能獲得一個比較滿意的全局設(shè)計結(jié)果?；镜墓こ淘O(shè)計方法流程如圖1所示[5]，其各個環(huán)節(jié)的內(nèi)容要求如下。

3.1 需求調(diào)查與分析

即就是獲取設(shè)計任務(wù)，發(fā)現(xiàn)與明確工程設(shè)計問題。工程設(shè)計是求解一個工程問題的思維和實踐過程，工程設(shè)計是以需求為驅(qū)動力。從需求調(diào)查開始，進(jìn)行信息分析、發(fā)現(xiàn)與明確需要解決和值得解決的工程設(shè)計問題，進(jìn)而準(zhǔn)確明晰的描述設(shè)計任務(wù)，將設(shè)計任務(wù)轉(zhuǎn)化為設(shè)計要求，形成設(shè)計要求說明書。

（1）發(fā)現(xiàn)問題的途徑與方法。問題來源于人們的生存、生產(chǎn)和生活之中，可以是人們面臨的共同問題，也可以是需求者（或者稱客戶）提出的問題，也可以是對已有設(shè)計的升級改進(jìn)、形成系列化產(chǎn)品的設(shè)計問題，也可以是設(shè)計者本人有針對性的發(fā)現(xiàn)的問題等等。這些都需要我們獨具慧眼去觀察、發(fā)現(xiàn)。發(fā)現(xiàn)問題的方法和途徑包括：我們?nèi)粘Ｉ钪械囊粋€偶然事件、一個器物和一個偶然現(xiàn)象都能夠啟發(fā)激勵一個問題的發(fā)現(xiàn)，有目的、有計劃地長期觀察也能夠發(fā)現(xiàn)問題；有目的性通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)挖掘和分析或者其他途徑以問卷調(diào)查法、詢問法，或者文獻(xiàn)分析法等方法作為基本方法，收集并分析信息也能夠發(fā)現(xiàn)有意義的問題；此外，有目的性的技術(shù)研究與技術(shù)試驗也是發(fā)現(xiàn)問題的重要途徑和方法。

（2）準(zhǔn)確明晰描述問題。即就是要給出發(fā)現(xiàn)問題的定性界定和定量描述，包括明確問題的具體內(nèi)容、研究的必要性與可行性、受到的約束和限制等，以確立具體的設(shè)計要求，進(jìn)而形成工程設(shè)計計劃。設(shè)計的問題是否清晰、具體和明確，可以從三個方面來進(jìn)一步考察和確認(rèn)。問題本身表述是否清楚，產(chǎn)生問題的原因是否明確，解決問題的目標(biāo)是否明確；問題研究的必要性與可行性，通?？梢酝ㄟ^如下幾個方面進(jìn)行判斷：問題是否符合基本的科學(xué)原理和工程倫理道德？該問題目前已經(jīng)解決的程度和技術(shù)水平如何？（市場信息）現(xiàn)有技術(shù)條件能否解決該問題？解決該問題的各方面成本是多少？性價比如何？投入產(chǎn)出比是否可以接受？等等；設(shè)計問題所受的約束和限制主要有兩方面：一是設(shè)計對象的特點和問題解決的標(biāo)準(zhǔn)。對不同的設(shè)計對象而言，其功能、性能、結(jié)構(gòu)、材料、大小、外觀、安全性、可靠性、可維護(hù)性、耐用性、制造工藝等方面的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)也不同，還有成本和環(huán)境的限制。二是工程師（設(shè)計師）所擁有的能力和條件。這些包括，工程師（設(shè)計師）是否具有解決問題所需要的工程知識和技能，及一定的材料、資料、儀器、設(shè)備和空間作支撐的人力、物力、財力與時間條件。若這些條件不具備，再有價值的設(shè)計也難以實現(xiàn)。

在完成上述需求調(diào)查與分析的基礎(chǔ)上，工程師就可以根據(jù)設(shè)計任務(wù)提出具有一定可行性的具體的設(shè)計要求，主要內(nèi)容包括：設(shè)計對象的總體目標(biāo)、功能要求，性能要求（技術(shù)指標(biāo)或總體技術(shù)水平的要求），結(jié)構(gòu)外觀要求，環(huán)境目標(biāo)要求、安全性、可靠性要求，成本要求和時限要求等等。

為了保證設(shè)計工作有目的、有計劃的進(jìn)行，必須制定設(shè)計進(jìn)程計劃表。設(shè)計進(jìn)程計劃表典型方式是采用甘特圖（Gantt chart），如表2所示[2]。一維以設(shè)計工作各個環(huán)節(jié)的任務(wù)為序，即需求調(diào)查與分析→制定設(shè)計方案→模型制作→方案測試、評估和優(yōu)化→編制用戶手冊。另一維以時間片為單位（天、周、月等），在此二維表中并行或者連續(xù)的安排各項任務(wù)及其所需要的時間片段。

3.2 制定設(shè)計方案

設(shè)計方案是實現(xiàn)工程設(shè)計要求的總體思路和概要，是全局性概念設(shè)計（Conceptual design）的開始。因此，必須緊緊圍繞上述工程設(shè)計要求說明書，收集設(shè)計所需要的信息并進(jìn)行歸納與分析——設(shè)計分析；抓住設(shè)計的主要因素，發(fā)現(xiàn)那些最能取得希望效果的構(gòu)思，提出盡可能多的設(shè)計構(gòu)思并以合理方式呈現(xiàn)出來——方案構(gòu)思與呈現(xiàn)；進(jìn)而對各種構(gòu)思進(jìn)行篩選，最終決策出比較滿意的設(shè)計方案。

（1）設(shè)計分析。設(shè)計的最終目標(biāo)是為了滿足人的需求，合理的設(shè)計分析可以使得設(shè)計工作少走彎路。因此，必須以人、物和環(huán)境之間的關(guān)系作為工程設(shè)計的大背景，以上述形成的設(shè)計要求中各個要素為中心，如：功能要求，性能要求，結(jié)構(gòu)外觀要求，環(huán)境目標(biāo)要求、安全性、可靠性要求，成本要求和時限要求等，詳盡分析并提出盡可能多的實現(xiàn)各項功能的解決辦法。這是設(shè)計分析的主要內(nèi)容和任務(wù)。形態(tài)結(jié)構(gòu)圖[6]是一個很好的以功能要求來描述實現(xiàn)方法的工具，實際上是一個二維圖表。一維（左列）的內(nèi)容是設(shè)計要求中確定的每一項功能要求，另一維（首行）的內(nèi)容是對應(yīng)左列每一項功能要的可能的解決方法，通常保持在5個左右。解決辦法可以采用草圖+文字說明或者文字描述方式填寫，如表3所示。這樣，這張形態(tài)結(jié)構(gòu)圖就包含了本次設(shè)計中理論上的各種可行辦法的基本信息。

（2）方案構(gòu)思與呈現(xiàn)。在設(shè)計分析的基礎(chǔ)上，每次從表3的一行中選取一個解決辦法，然后結(jié)合成合集，這些合集就組成了完整的方案信息。理論上實現(xiàn)方案數(shù)是相當(dāng)大的，但是大部分的方案是不可行的。進(jìn)一步將主要功能、性能等要求實現(xiàn)方法轉(zhuǎn)化為不同的實體結(jié)構(gòu)，然后將設(shè)計分析中的各要素按照一定的規(guī)律架構(gòu)起來，就會形成一個抽象的人造物。進(jìn)而采用功能結(jié)構(gòu)圖、模型、語言和文字等方式表達(dá)出來，從而產(chǎn)生比較具體的方案。此即為設(shè)計方案的構(gòu)思與呈現(xiàn)過程。在方案構(gòu)思過程中，啟發(fā)方案構(gòu)思的方法有構(gòu)思草圖法、仿形和組合模仿法、聯(lián)想法和奇思妙想構(gòu)思法等。構(gòu)思草圖是有效的技術(shù)設(shè)計交流語言，它以具體圖形的形式記錄和描繪設(shè)計師的想法，能夠?qū)⒃O(shè)計構(gòu)想比較明確的表達(dá)出來，并可以激發(fā)靈感。仿形和組合模仿法是在已有構(gòu)思方案的基礎(chǔ)上重組、改進(jìn)或者基于仿生技術(shù)構(gòu)建新的設(shè)計方案。聯(lián)想構(gòu)思法需要工程師（設(shè)計師）有豐富的實踐經(jīng)驗和想象力由彼及此、廣泛聯(lián)系。奇思妙想構(gòu)思法可能會產(chǎn)生當(dāng)前條件下無法實現(xiàn)的構(gòu)思，但是對開闊構(gòu)思是非常有用的。此外，也常常采用綜合創(chuàng)造性技術(shù)法幫助尋找思路，如頭腦風(fēng)暴法、5W-2H提問法等等。其中5W2H 提問法[5]的主要要義是：Why——為什么要研究該問題？為什么要采用這個原理、結(jié)構(gòu)和方法？What——研究什么問題？任務(wù)是什么？目的是什么？方法是什么？約束是什么？問題與哪些要素有關(guān)？Who——誰來決策？誰來組織實施？Where——工程系統(tǒng)邊界和環(huán)境約束在哪里？何處可做？何處最適宜？When——分析的是何時的狀況？何時開始？何時完成？何時最適宜？How to——如何實現(xiàn)工程設(shè)計的目標(biāo)？怎樣做效果好？怎樣改進(jìn)？How much——需要多少人力、物力和財力？成本多少？有多少功能？有多少利益？有多大效率？

初步的構(gòu)思方案需要進(jìn)行綜合和以視覺形象呈現(xiàn)。技術(shù)圖樣是將工程設(shè)計構(gòu)思用圖樣的方式呈現(xiàn)出來的設(shè)計交流語言，適合于較復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計方案的呈現(xiàn)和詳細(xì)說明。圖表包括相關(guān)表格、草圖和效果圖，也是呈現(xiàn)構(gòu)思方案的有效方式。通過草圖、功能結(jié)構(gòu)圖、效果圖呈現(xiàn)設(shè)計的構(gòu)思方案，通過表格對各種方案進(jìn)行比較分析。當(dāng)前計算機(jī)輔助設(shè)計系統(tǒng)已經(jīng)成為工程師進(jìn)行工程設(shè)計強(qiáng)有力的助手，它能夠準(zhǔn)確表達(dá)設(shè)計師的設(shè)計意圖、修改方便、工作效率高，已經(jīng)深入到各個設(shè)計領(lǐng)域和設(shè)計的各個環(huán)節(jié)，是工程設(shè)計的發(fā)展方向。

（3）方案篩選。經(jīng)過構(gòu)思形成多個概念設(shè)計方案后，需要進(jìn)行方案篩選，以設(shè)計要求說明書（設(shè)計任務(wù)中的要素）和設(shè)計中遵循的基本原則為核心，采用表格的方式對各方案進(jìn)行比較和評價。由上述形態(tài)結(jié)構(gòu)圖所產(chǎn)生的概念設(shè)計方案的數(shù)量是很大的，設(shè)計師根據(jù)自身的工程經(jīng)驗需要否定一些技術(shù)難以實現(xiàn)的概念設(shè)計方案，方案數(shù)可以精簡。在此基礎(chǔ)上選擇出5～6個概念設(shè)計方案，然后采用決策矩陣法產(chǎn)生一個比較滿足的方案。決策矩陣是一個二維表，一維是設(shè)計要求說明書中的各個要素，由設(shè)計師或者團(tuán)隊成員根據(jù)重要性程度賦予1～10的權(quán)重（1：最不重要或最不需要的；3：較不重要或較不需要的；5：中等重要或中等需要的；8：很重要或很需要的；10：最重要或最需要的；等等）；另一維是備選的概念設(shè)計方案。設(shè)計師或者團(tuán)隊成員必須選擇基準(zhǔn)概念，可以是可用的產(chǎn)品或者早期的產(chǎn)品或者問題的明顯解決方案。這樣，判斷概念設(shè)計方案對應(yīng)于設(shè)計要求的各項要素的優(yōu)劣情況，也就是判斷它是好于基準(zhǔn)或者大體相當(dāng)或者比基準(zhǔn)差。若好于基準(zhǔn)，則標(biāo)記為+分；若大體相當(dāng)，則標(biāo)記為0分；若比基準(zhǔn)差，則標(biāo)記為-分。計算總分：加分?jǐn)?shù)（總計+）=標(biāo)記為+分?jǐn)?shù)之和（Σ+分?jǐn)?shù)），減分?jǐn)?shù)（總計-）=標(biāo)記為-分?jǐn)?shù)之和（Σ-分?jǐn)?shù)），總分?jǐn)?shù)=加分?jǐn)?shù)-減分?jǐn)?shù)，加權(quán)總計=Σ每一個分?jǐn)?shù)乘以權(quán)重系數(shù)。然后，把當(dāng)前最好的概念設(shè)計方案作為基準(zhǔn)，重新迭代。如表4所示[2]。

其中方案的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)可行性分析要素作為項目要素是需要的。技術(shù)分析是對方案中采用技術(shù)的先進(jìn)性（就是使實現(xiàn)給定任務(wù)的技術(shù)水平處于該技術(shù)領(lǐng)域的前沿。注意，設(shè)計中的使用的技術(shù)常常是多項組合集成的）、實用性（實現(xiàn)給定任務(wù)所采用的技術(shù)既符合需求方的具體條件又能取得最大的效果）和可靠性（指產(chǎn)品在規(guī)定時間內(nèi)和規(guī)定條件下無故障工作時間）；經(jīng)濟(jì)分析就是經(jīng)濟(jì)可行性，看經(jīng)濟(jì)效果。從生產(chǎn)規(guī)模、價格和投資等要素做出大略估算。綜合上述迭代結(jié)果，最后選出比較滿意的方案或者集中各個方案的優(yōu)點進(jìn)行改進(jìn)、產(chǎn)生新方案。

3.3 模型（原型）制作

方案篩選完成后，下一步的工作是模型（原型）制作或者開發(fā)原型機(jī)環(huán)節(jié)。該環(huán)節(jié)是發(fā)展構(gòu)思的創(chuàng)造性過程，通過該環(huán)節(jié)來檢驗產(chǎn)品的造型、結(jié)構(gòu)以及零部件的裝配關(guān)系，對產(chǎn)品的設(shè)計進(jìn)行調(diào)整和修改，主要工作包括圖樣繪制和制作模型兩個階段。

圖樣繪制，包括工作原理圖、整體和局部結(jié)構(gòu)圖（包括加工要求）、裝配圖等等，可以使用計算機(jī)輔助制圖工具軟件完成。對于簡單、小型的產(chǎn)品設(shè)計可以在圖樣的基礎(chǔ)上直接制作原型。原型可以是產(chǎn)品本身，也可以是與產(chǎn)品大小相同、功能一致的實體。復(fù)雜、大型的產(chǎn)品需要先制作模型，模型是根據(jù)構(gòu)思、設(shè)計圖樣，按比例、生態(tài)或其他特征制作的與實物相似的實體。模型制作的主要步驟有：選擇合適的材料，裝備合適的使用工具和加工設(shè)備，按設(shè)計圖樣劃線，對材料進(jìn)行加工，裝配，模型表面處理，對外觀、造型和色彩進(jìn)行評價、對產(chǎn)品功能性能進(jìn)行檢測和試驗，對設(shè)計方案進(jìn)行修改、做成展示模型。在不同的設(shè)計階段實體模式的種類有：草模、概念模型、結(jié)構(gòu)模型、功能模型和展示模型等，它們的主要用途如表5所示?，F(xiàn)代設(shè)計技術(shù)使用計算機(jī)輔助設(shè)計制造技術(shù)，模型或原型、連接、裝配和試驗全部在計算機(jī)系統(tǒng)中完成，制造業(yè)的網(wǎng)絡(luò)化、智能化是發(fā)展方向。

3.4 方案測試、評估與優(yōu)化

模型或者原型制作完成后，一方面需要對其進(jìn)行測試以檢驗產(chǎn)品在操作、使用過程中，在結(jié)構(gòu)、功能和技術(shù)性能等方面是否達(dá)到了預(yù)定的設(shè)計要求；另一方面對設(shè)計方案和產(chǎn)品進(jìn)行全面的評估。長期以來的工業(yè)生產(chǎn)中，一直是通過一定的訓(xùn)練，強(qiáng)求工人適應(yīng)他所處的環(huán)境，這種狀況隨著工程設(shè)計水平的提高將改觀。工程設(shè)計是為人服務(wù)的，因此，工程設(shè)計中要充分考慮到人的能力，進(jìn)而設(shè)計環(huán)境適應(yīng)人的能力，使人機(jī)之間協(xié)調(diào)一致。此外，也要聽取制造、銷售人員、客戶和潛在客戶的意見，以便進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計方案。統(tǒng)計資料顯示，設(shè)計成果質(zhì)量的60%-70%是由設(shè)計過程的質(zhì)量決定的，必須加強(qiáng)設(shè)計過程評價。設(shè)計過程評價的主要內(nèi)容有：設(shè)計過程是否完備，分工是否合理，采用的方法是否合理，各個環(huán)節(jié)的任務(wù)是否完成，其中間結(jié)果是否符合要求，全過程是否有質(zhì)量控制和監(jiān)督改進(jìn)措施等。設(shè)計的一般原則包括：創(chuàng)新性原則，實用性原則，經(jīng)濟(jì)性原則，美觀性原則，道德性原則（產(chǎn)品設(shè)計必須以人為本），技術(shù)規(guī)范性原則（設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、規(guī)則等，有關(guān)設(shè)計開發(fā)、生產(chǎn)技術(shù)的知識、領(lǐng)域、方法和規(guī)定的總和），可持續(xù)發(fā)展原則。設(shè)計是一項綜合創(chuàng)新活動，各項原則之間相互制約、相互影響，必須針對不同的產(chǎn)品合理定位各項原則的地位，在綜合分析的基礎(chǔ)上采取折中或妥協(xié)的辦法加以平衡。

最終工程設(shè)計評價需要將設(shè)計的一般原則和設(shè)計任務(wù)結(jié)合起來進(jìn)行評價。在設(shè)計的最后階段需要根據(jù)設(shè)計規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、公式、算法、手冊進(jìn)行大量的認(rèn)真細(xì)致的計算、制圖和審核，避免失誤和遺漏。

3.5 編制用戶手冊

產(chǎn)品說明書也稱為用戶手冊，是由生產(chǎn)單位編寫的向消費者介紹產(chǎn)品性能、結(jié)構(gòu)、使用方法、操作方法、維護(hù)和保養(yǎng)等方面知識，以及產(chǎn)品部件名稱、數(shù)量、材料成分等，以幫助消費者正確使用、保養(yǎng)產(chǎn)品，有效發(fā)揮產(chǎn)品使用價值的文書。產(chǎn)品說明書一般由標(biāo)題，正文和標(biāo)記等組成。要求語言準(zhǔn)確、通俗、簡潔、內(nèi)容條理清楚。

4 在人才培養(yǎng)中實施

目前我國仍然處在工業(yè)化建設(shè)、邁向現(xiàn)代化的關(guān)鍵階段，仍然迫切需要大量的工程科技人才，工程設(shè)計方法是工程科技人才必須掌握的第一重要的方法，工程設(shè)計能力是工程科技人才永恒的第一位的實踐能力。在學(xué)校工程教育階段必須把工程設(shè)計理論、知識和方法很好的貫徹到工程科技人才培養(yǎng)過程中。

（1）以“工程設(shè)計方法”導(dǎo)論課程為先導(dǎo)，結(jié)合典型的工程項目和產(chǎn)品制造過程，將一般意義系統(tǒng)化的工程設(shè)計理論和方法教授給學(xué)生，授人以漁。

（2）以掌握現(xiàn)代工程設(shè)計理論、方法、工具和手段為核心內(nèi)容，結(jié)合專業(yè)領(lǐng)域的設(shè)計知識，設(shè)置由基礎(chǔ)實踐技能、初步設(shè)計能力、綜合創(chuàng)新設(shè)計等組成的逐層深化的工程設(shè)計實踐訓(xùn)練體系。突出系列化課程設(shè)計、科技創(chuàng)新訓(xùn)練、畢業(yè)設(shè)計等的設(shè)計特色。在系列化課程設(shè)計中，通過明晰需求、設(shè)計優(yōu)選方案、硬軟件設(shè)計與制作、安裝（裝配）、綜合調(diào)試、撰寫設(shè)計報告與匯報交流等環(huán)節(jié)，以掌握工程設(shè)計方法與現(xiàn)代設(shè)計工具，培養(yǎng)工程實踐能力與創(chuàng)新意識；在畢業(yè)設(shè)計中綜合運(yùn)用多方面知識、技術(shù)方法和工具，提出并實現(xiàn)解決實際工程問題的滿意方案，撰寫規(guī)范的設(shè)計總結(jié)報告，答辯和交流。

（3）在工程設(shè)計方法的實施過程中，著力培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力、工程設(shè)計能力和創(chuàng)新設(shè)計能力。在設(shè)計滿足任務(wù)的系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、流程、控制單元（部件）技術(shù)方案中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，并綜合考慮社會、健康、安全、法律、文化及環(huán)境等因素。

5 結(jié)語

本文以如何掌握和運(yùn)用工程設(shè)計方法為主要內(nèi)容，在介紹工程設(shè)計內(nèi)涵、特點的基礎(chǔ)上，歸納和概括了工程設(shè)計方法的基本流程及其各環(huán)節(jié)的任務(wù)和分析評價方法，為工科大學(xué)生學(xué)習(xí)和運(yùn)用工程設(shè)計方法提供了方法上指導(dǎo)，為培養(yǎng)實現(xiàn)中國制造向中國創(chuàng)造轉(zhuǎn)變的工程科技人才提供了有效途徑。

參考文獻(xiàn)：

[1] 辭海[M]. 上海：上海辭書出版社，1989.

[2] HAIK Y. 工程設(shè)計過程[M].李熠，譯.北京：清華大學(xué)出版社，2005.

[3] 殷瑞鈺， 汪應(yīng)洛，李伯聰.工程哲學(xué)[M]. 2版.北京：高等教育出版社，2013.

[4] 路甬祥. 設(shè)計的進(jìn)化與面向未來的中國創(chuàng)[J].全球化，2014（6）：5-13.

[5] 顧建軍.技術(shù)與設(shè)計1[M].3版.//普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書.南京：江蘇教育出版社， 2009.

[6] 馮厚植，平申.工程設(shè)計方法導(dǎo)論[M]. 北京：航空工業(yè)出版社，1988.