1.3 現代設計

1.3.1 設計的概念

設計（Design）在漢語中最基本的含義是設想與計劃?！霸O”字作為動詞，有安排、建立、構筑、陳列、假使等含義，可復合為設置、設想、設法、陳設、設施、設計等詞，“計”可動詞與名詞兼用。“計”作名詞有計謀、詭計等含義；“計”作動詞有計劃、計議、計算、策劃、籌劃、計算、審核等含義?！霸O計”一詞綜合了“設”與“計”的所有含義，具有較寬泛的內涵。

英語“Design”來源于拉丁語“Deisgnara”，變成意大利語為“Designarn”、“Designo”，變成法語為“Dessein”?！癉esign”的詞義內涵和重點不斷發生變化。可分為古典、近代、現代三個階段。15世紀前后，意大利語“Designo”表示為“藝術家心中的創作意念”。18世紀Design在《大不列顛百科辭典》的解釋是“藝術作品的線條、形狀，在比例、動態和審美方面的協調。在此意義上，Design與構成同義，可以從平面、立體、結構、輪廓的構成等諸方面加以思考，當這些因素融為一體時，就產生了比預想更好的效果?！?8世紀以后，Design的概念及其語義開始突破美術或純藝術的范疇而趨于寬泛。美國《韋伯特大詞典》對Design的解釋如下。作為動詞：[1] 在頭腦中想象和計劃；[2] 謀劃；[3] 創造獨特的功能；[4] 為達到預期目標而創造、規劃、計算；[5] 用商標、符號等表示；[6] 對實體和景物的描繪、素描；[7] 設計及計劃零件形狀和配置等。作為名詞則表示：[1] 針對某一目的在頭腦中形成的計劃；[2] 對將要進行的工作，預先根據其特征制作的模型；[3] 文字、戲劇構成要素所組成的概略輪廓；[4] 音樂作品的構成和基本骨架；[5] 音樂作品、機械及其他人造物各要素的有機組合；[6] 藝術創作中的線、局部、外形、細部等在視覺上的相互關系；[7] 樣式、紋飾等。

我國《現代漢語詞典》對設計的解釋是“在正式做某項工作之前，根據一定目的和要求，預先制定方法、圖樣等?！比毡尽稄V辭范》將設計解釋為：“在進行某項制造工程時，根據其目的，制定出有關費用、占地面積、材料及構造等方面的計劃，并用圖樣或其他方式明確地表示出來?！盌esign語義的核心所強調的是為實現一定目的而進行的設想、計劃和方案。不僅設計的范疇擴展到一切創造性的、為相關目的而進行的物質生產，如人造物的領域；也包括文字、藝術等精神生產領域，甚至包括經濟規劃、科學技術發展前景、國家政策方針等諸方面的決策和方案等，只要是為了一定目的而從事設想、規劃、計劃、安排、布置、籌劃、策劃等都可以說是“設計”。凡是以將現存情形改變成期望情形為目標而構想行動方案的人都是在搞設計。設計是人類改變原有事物，使其變化、增益、更新、發展的創造性活動，設計是構想和解決問題的過程，它涉及人類一切有目的的價值創造活動。設計是一種針對目標的問題求解活動，是從現存事實轉向未來可能的一種想象躍遷；設計是一種創造性活動——創造前所未有的、新穎而有益的東西。設計像科學那樣與其說是一門學科，不如說是以共同的學術途徑、共同的語言體系、共同的程序，予以統一的一類學科，是觀察世界和使世界結構化的一種方法。

綜合理解設計的含義是為了滿足設計的功能要求，將預定的目標通過人類的創造性思維，經過一系列規劃、分析和決策，產生載有相應文字、數據、圖形等信息的技術文件，以取得最滿意的社會與經濟效益為目的，或通過實踐轉化為某項工程，或通過制造成為產品而造福于人民。

1.3.2 傳統設計與現代設計

設計是一項最古老的技術活動，是人類賴以生存和發展的最基本活動，包含于一切人造物品的形成過程之中。在人類社會發展進程中，設計工作經歷了直覺設計階段、經驗設計階段、半經驗半理論設計階段、現代設計階段。

（1）直覺設計階段

直覺設計是古代設計。人們從自然現象中直接得到啟示或全憑人的直觀感覺來設計制作工具。設計者多為具有豐富經驗的手工藝人。產品制造只是根據制造者本人經驗或在頭腦中構思完成的，設計方案存在于手工藝人頭腦之中。這是一種自發設計。

（2）經驗設計階段

隨著生產的發展，產品逐漸復雜起來，手工藝人相互協作，逐漸出現了圖樣。經驗豐富的人將自己的經驗或構想用圖樣表達出來，之后根據圖樣組織生產。當數學與力學結合后，人們用經驗公式來解決設計中的一些問題，并按圖樣將其構思或經驗記錄下來，傳予他人，以便于用圖樣對產品進行分析、改進和提高，推動設計工作向前發展。利用圖樣進行設計，使人們的設計活動由自發設計進步到經驗設計階段。

（3）半經驗半理論設計階段

20世紀以來，將試驗技術與測試手段迅速應用于設計，對產品采用局部試驗、模擬試驗作為設計輔助手段。通過中間試驗取得較可靠的數據，選擇較合適的結構，縮短產品試制周期，提高了設計可靠性。這個階段稱為半理論半經驗設計階段。這一階段的設計水平在以下幾個方面取得了進展與提高：

[1] 加強了設計基礎理論與各專業產品設計機理的研究；

[2] 加強了關鍵零部件的設計研究，提高了設計速度和成功率；

[3] 加強了“四化”，零件標準化、部件通用化、產品系列化、設計組合化。

依據半經驗半理論設計方法進行機電產品設計稱為傳統設計。傳統設計以經驗總結為基礎，運用數學和力學而形成的經驗公式、圖表、設計手冊等作為設計的依據。通過經驗公式，近似系數或類比等方法進行設計。傳統設計方法基本上是一種以靜態分析、近似計算、經驗設計、手工勞動為特征的設計方法。

（4）現代設計階段

自20世紀60年代末開始，相繼出現一系列新興理論與方法，形成現代設計?，F代設計是傳統設計活動的延伸和發展。繼承了傳統設計方法的精華，吸收了當代科技成果和計算機技術，實現了設計工作自動化，對產品的設計不僅考慮產品本身，而且還要考慮對系統和環境的影響、技術領域的經濟和社會效益、當前與長遠的發展。在設計中把自然科學、社會科學、人類工程學、各種藝術、實際經驗和聰明才智融合在一起用于設計中。

現代設計理論是對產品設計原理和機理的科學總結，設計方法是使產品滿足設計要求以判斷產品是否滿足設計原則的依據。現代設計理論與方法是以研究產品設計為對象的科學，它是以電子計算機為手段，運用工程設計的新理論、新方法，使計算結果達到最優化，使設計過程實現高效化和自動化。

進行現代設計要注意以下問題：

[1] 現代設計應滿足現代生活的實際需要；

[2] 現代設計應體現時代精神；

[3] 現代設計從不斷發展的純美術與純科學中吸取營養；

[4] 現代設計應靈活運用新材料、新技術，并使其得到發展；

[5] 現代設計應通過運用適當的材料和技術手段，不斷豐富產品造型、肌理、色彩等效果；

[6] 現代設計應明確表達對象的意圖，絕不能模棱兩可；

[7] 現代設計應體現使用材料所具備的區別于其他材料的特征與美感；

[8] 現代設計須明確表達產品的制作方法，不能使用表面可行，實際卻不能適應大量生產的制作方法；

[9] 現代設計在實用性、材料、工藝的表現手法上，應給人以視覺的滿足，特別強調整體效果的滿足，呵護人身安全。

[10] 現代設計應給人以單純潔凈的美感，避免煩瑣處理，產品應輕量化、減量化，發展節約型經濟；

[11] 現代設計必須熟悉和掌握機械設備的功能；

[12] 現代設計在追求豪華情調的同時，必須顧及消費者節制的欲望及價格問題，與環境友好，材料回收利用，注意可持續發展。

現代設計與傳統設計相比，主要完成了以下轉變：

[1] 產品結構分析定量化；

[2] 產品工況分析動態化；

[3] 產品質量分析可靠性化；

[4] 產品設計結果最優化；

[5] 產品設計過程高效化和自動化。

現代設計應遵循5項基本原則：

[1] 完整性原則：一件產品不可局部好看好用，而必須具有完整性。

[2] 變化原則：所用的事物都是在不斷變化之中，人的需求、欲望也在不斷改變，設計者應了解人的需求改變，并通過設計來不斷地滿足。

[3] 設計資源原則：資源包括工業方面的材料、能源、工具、運輸等，工業設計師本身也是整個設計活動中的資源，要量力而行，不斷補充自己。

[4] 綜合原則：要充分了解市場、消費、人的需求、工業技術等諸多因素，綜合考慮，在設計中加以體現，以滿足人的需求。

[5] 服務原則：設計師的工作是起協調和銜接作用的，把生產與消費者聯系在一起，為人設計，為人服務。

現代設計的范疇，根據不同的對象，可分為以下五大類：

[1] 現代建筑設計、室內與環境設計；

[2] 產品設計；

[3] 平面設計；

[4] 廣告設計；

[5] 組織與服飾設計。

根據產品、空間、時間、服裝和視覺等，有如下分類。

[1] 產品設計：包括工業產品設計、手工藝產品設計。

[2] 環境設計：包括城市規劃設計、建筑設計、室內設計、裝飾藝術設計、裝飾雕刻、裝飾工藝品等。

[3] 服裝設計：包括成衣設計、時裝設計、首飾設計、箱包設計等。

[4] 視覺傳達設計：包括廣告設計、平面設計、電視設計、CI設計、包裝設計、多媒體設計、動漫設計等。

[5] 服務設計：包括會展設計、活動策劃、儀式設計等。

1.3.3 工業設計

工業設計（Industrial Design, ID）是國際廣泛使用的名稱。我國曾分別稱為“工業美術”、“工業造型”、“產品造型”。1980年國際工業設計協會聯合會對工業設計定義如下：“就批量生產的產品而言，憑借訓練、技術知識、經營及視覺感覺，而賦予材料、結構、形態、色彩、表面加工以及裝飾以新的品種和規格，叫做工業設計。根據當時的具體情況，工業設計師應在上述工業產品全部方面或其中幾個方面進行工作，而且，當需要工業設計師對包裝、宣傳展示、市場開發等問題的解決付出自己的技術知識和經驗以及視覺評價能力時，這也屬于工業設計的范疇?！惫I設計是創造性行為。工業設計涉及工業產品設計、視覺傳達設計、環境設計。其核心內容是工業產品設計，是對工業產品進行材料、結構、加工方法以及工業產品的功能性、合理性、經濟性、審美性的推敲和設計。工業設計是將科學和藝術融為一體，以當代生產的產品為對象，以先進的科學技術、文化藝術和經濟規律為手段，以建立人類更加合理而健康的生活方式、生存環境為宗旨的創造性活動。

工業設計是一項以人為中心的系統工程設計。其實質是探索最優化的設計方案來創造人類更合理、更有效的生存方式。在設計中主要考慮人在使用產品時是否好用、是否愛用、是否安全，主要解決“人與物、物與環境”的關系問題。而一般工程設計主要研究“物與物”的關系，即研究產品內部機械構造及其相互之間的關系。設計時所要考慮的是機構工作性能的問題。在工業設計中，涉及“物與物”的關系時，也要服從“人與物”的關系為主。工業設計以人的需求為中心，站在消費者和市場的更高層次做總體設計、統籌和綜合，更多地表現為人的生活方式的創新，更多地解決產品的外在品質和人的感受，實現產品形式和內容的統一。

1.3.4 現代設計理論與方法的構成

現代設計理論與方法的內容眾多而豐富。既有相對獨立的理論與方法，又有有機聯系的“十一論”方法學構成的理論與方法。“十一論”即功能論、優化論、離散論、對應論、藝術論、系統論、信息論、控制論、突變論、智能論、模糊論?！笆徽摗狈椒▽W的作用如下：

功能論方法學：功能的實現是現代設計的宗旨。

優化論方法學：廣義優化是現代設計的目標。

離散論方法學：離散處理是現代設計的細解。

對應論方法學：相似模糊是現代設計的捷徑。

藝術論方法學：悅心宜人是現代設計的美感。

系統論方法學：系統設計是現代設計的前提。

信息論方法學：信息處理是現代設計的依據。

控制論方法學：動態分析是現代設計的深化。

突變論方法學：突變創造是現代設計的基石。

智能論方法學：智能運用是現代設計的核心。

模糊論方法學：模糊定量是現代設計的發展。

現代設計的主要理論和方法有：[1] 設計方法學；[2] 優化設計；[3] 可靠性設計；[4] 計算機輔助設計；[5] 動態設計；[6] 有限元法；[7] 反求工程設計；[8] 工業藝術造型設計；[9] 綠色設計；[10] 公理化設計；模塊化設計；相似設計；虛擬設計；疲勞設計；智能工程；價值工程；并行設計；三次設計；人機工程；健壯設計；[21] 精度設計；[22] 工程遺傳設計；[23] 設計專家系統；[24] 摩擦學設計；[25] 人工神經元計算方法等?，F代設計理論與方法種類繁多，并不是任何一件產品和一項工程的設計都需要采用全部設計方法。由于產品不同，各有特點，故在設計中需要綜合考慮并有針對性地運用設計理論與方法。

1.3.5 典型的現代設計理論與方法

現代設計方法學是在研究設計過程本質的基礎上，以系統工程的觀點研究設計的一般進程、規律及設計中思維和工作方法的一門綜合性學科。設計方法學研究成果包括設計理論和設計方法。設計理論是研究設計人員在產品設計過程中的思維方式和基本規律；設計方法是產品設計的具體手段，如并行設計、可靠性設計、智能設計等。當前在設計領域形成了若干區域性設計思想流派。典型的現代設計理論與方法有系統設計方法學、公理化設計理論、發明問題解決理論（TRIZ）、通用設計理論（General Design Theory, GDT）、三次設計法和質量功能配置設計（QFD）等。目前，這些設計理論與方法正在逐漸相互滲透、相互融合，形成世界范圍內普遍接受的設計思想，并影響著產品的設計和開發。

（1）系統設計方法學

20世紀70年代，德國積極開展設計知識獲取與運用研究，提出了具有代表性、權威性和系統性的產品設計方法學。將工程設計過程主要分為四個階段：明確任務階段、概念設計階段、具體化設計階段和詳細設計階段。主張將從專業設計人員長期的設計實踐中歸納總結出來的各種方法作為工程設計流程中各個環節的設計手段。同時將歸納和總結出來的大量工程設計知識，經過系統化的整理，以設計目標形式保存、傳遞和運用。系統設計方法學認為產品設計可以看成是有步驟地分析與綜合，不斷地從定性到定量的問題求解過程。它強調原有產品設計的經驗和設計實踐的整理，形成產品設計準則性知識，強調對產品設計階段的劃分，產品設計是不同階段之間知識支撐下的映射和反饋過程，以設計經驗抽象、整理出來的設計知識和準則指導設計和產品開發。這一設計方法為典型的串行產品設計與開發模式。

（2）發明問題解決理論（TRIZ）

TRIZ方法是建立思考問題、解決問題過程的科學化依據。由前蘇聯學者提出設計沖突性理論、標準解、ARIZ算法等。利用TRIZ方法解決設計問題時，設計者首先要將待設計的產品表達為TRIZ問題，然后利用TRIZ方法中的工具求出TRIZ問題的模擬解。TRIZ綜合多學科領域的原理，廣泛研究大量發明專利所遵循的科學準則和方法，建立了一系列科學原理庫、設計知識庫、創新原理模塊、系統改進與預測模塊等。TRIZ理論及其提供的設計原理、知識和準則為產品的設計與創新提供了設計依據，成為國際設計理論界公認的著名學派。

（3）公理化設計理論

公理化設計理論（Axiomatic Design Theory, ADT）是由美國麻省理工學院的Nam P. Suh教授提出的。該理論在產品設計領域有重要的影響。公理化設計理論以科學公理、法則為基礎體系，其目的是在缺乏知識和信息的情況下，采用“公理”作為指導或決策規則，從而對制造系統各種復雜行為進行優化，為設計建立科學基礎，向設計者提供設計的科學依據，以提高產品設計能力，減少設計的隨意性、不合理性及設計錯誤。公理化設計把產品設計理解為：設計者先進行功能分析，明確用戶對產品功能的要求；根據產品功能要求確定產品零部件結構及其設計參數；然后根據產品的零部件結構明確產品的工藝要求；最后確定工藝參數。為了對產品開發過程做明確的闡述，公理化設計把產品開發劃分為四個域：用戶域、功能域、結構域及過程域。產品設計過程就是四個域空間之間交叉“Z字形”的映射過程。設計公理主要是獨立公理與信息唯一公理。公理化設計理論基本上是一種概念表達，離完善的理論體系和實用尚有較大距離。

（4）三次設計法和質量功能配置設計（QFD）

日本學者提出三次設計法與QFD方法。系統設計法、參數設計法和容差設計法統稱為三次設計法。其中參數設計和容差設計為其核心，系統設計是基礎，主要指產品的功能設計，并以實驗技術為基本工具。參數設計是合理確定系統中各參數的最佳組合；容差設計是進一步確定系統參數的波動范圍。在保證質量的前提下，盡可能增大各參數值的公差，以降低成本。三次設計特別適用于產品詳細設計，達到了國際公認的高質量水平。

質量功能配置設計（QFD）方法是一種用戶驅動的產品系統設計方法與工具，是從傳統設計方法（設計—試制—調整）向現代設計方法（主動—預防）的轉變，它是系統工程思想在產品設計過程的具體應用，成為現代設計方法論的運用典范。QFD方法是通過質量屋（House of Quality, HOQ）將用戶需求展開成工程特性，并確定工程特性目標值和展開到下一階段的工程特性。利用HOQ規劃結果，將工程特性展開成零部件特性，從多個設計方案中選擇一個最佳方案；并確定展開到下一階段的零部件特性，再利用HOQ規劃結果，將零部件特性展開到工藝特性，并確定零部件的關鍵工藝特性。利用HOQ規劃結果，將工藝特性展開到生產特性，并確定質量控制參數（生產特性目標值）?？梢奞FD的四個階段，是將用戶需求依次展開到產品開發的各個階段，實現技術與市場有效集成，減少設計更改次數，降低開發成本，縮短開發周期，提高產品質量，最終提高了產品開發的成功率。