7 工程设计的原则及方法文档格式.docx
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工程设计要受到很多条件的约束与限制。
受科学技术条件的限制；
受资金、物力、人力等经济条件的限制；
受主管部门、建设单位、当地文化风俗、社会意识等社会条件的限制等。
因此，工程设计既要尊重科学，又要注重实践。
由于工程设计涉及的领域宽广并具有其独特的性质，因此在介绍工程设计的原则和方法之前，首先介绍工程设计的一般流程。
7.2工程设计的一般程序
工程设计从提出设计要求到完成设计，一般需要经历以下几个阶段：
a．提出设计要求
这是设计工作的第一步。
设计要求通常由用户以设计任务书形式或订货合同形式提出。
如果该任务书是一个更大项目的一部分，则由大项目的总体设计者提出。
设计要求中应包括项目内容、设计目的和用途，各项性能指标、使用环境、使用条件等，一般还要包括相关设备的情况及彼此之间的配合关系和信息交换方式等项内容。
b．初步分析研究
设计者根据设计要求研究可能的各种设计方案，拟定可行的设计方向和路线。
在这一阶段，要充分运用设计者所掌握的基础理论知识及设计者具有的多方面的实践经验，通过分析、综合、组合，还要通过一定的想象和创造。
设计中如得出多个方案，对每个方案的利弊应有基本的分析。
c．调查研究
要想在可能的方案中确定一个最合理和可行的方案，或证实某一方案是否可行，通常必须进行调查研究。
调查研究一般可从两个方面进行：
一是检索文献资料（已有的设计档案、期刊杂志、专利文献等）；
二是对同类工程或产品进行考察和研究，对完成的工程项目或产品实物进行调查研究。
d．提出初步设计
在调查研究的基础上，对原设计的各种方案，与调查研究时得到的各种方案做进一步的比较分析，对其中的一些方案加以修正和综合，从中选出最适当的方案作为设计的基础，并进行工程的概预算。
e．建模与计算分析
在初步设计的基础上，进行更详细和更确切的论证。
在这一阶段，应就基本方案的主要参数进行分析和计算。
为此，往往要为设计对象建立计算模型。
通常用计算机仿真的方法，必要时也可采用实物模型。
与此同时，要对所提出的设计进行性能分析。
如果性能指标达不到要求，应对所提出的设计进行修改。
f．详细的设计计算
在基本设计方案被证明可行后，可转入结构尺寸、结构材料和加工等方面参数的设计计算。
g．绘图与编制技术文件
包括绘制完整的图纸，编制各种有关的技术文件。
这一步和上面两步都有大量的工作要做，最便于计算机发挥作用。
h．施工图设计
施工图设计也称详细设计，它是工程设计最终的设计阶段。
施工图是工程建设或产品试制的实施依据。
完整的施工图包括全部工程内容的图样、尺寸、结构、形状、构造、设备等，并备齐施工安装的图纸、说明书、计算书和预算书。
施工图是为施工建设服务的，要求详尽、细致、准确、齐全、简明、清晰，以保证设计意图从技术上、经济上、施工方法上均能合理实现。
工程设计是一个不断完善和经过反复多次的过程，往往需花费很多的时间和人力才能完成。
上述的工程设计流程可以概括为图7.1所示。
7.3工程设计的原则
工程建设的目的，从总体讲是为了增强国家或地区的综合实力，它是社会发展、经济发展的基础之一。
因此，工程设计师必须把社会效益、经济效益、环境效益等作为设计工作的原则。
一般来讲，工程设计的原则包括以下几个方面。
（1）实事求是原则
工程设计工作是严肃的科学技术工作。
尊重科学，尊重事实，按客观规律办事是工程设计师起码的职业道德。
要坚持实事求是的原则，就不能随心所欲，人云亦云，视而不见，见而不闻。
坚持实事求是的原则，就要认真进行调查研究，要有刻苦耐劳的精神，要勇于排除阻力和干扰，要有扎实的基本功，能透过现象看到本质。
（2）精益求精原则
工作认真负责，精益求精是工程设计工作的重要原则之一。
工程设计是工程建设的灵魂。
要创造性地完成某项工程的设计，在设计中采用的技术路线、设计方法、设计技巧以及完成的设计图纸等无处不体现出工程设计师的工作态度和综合素质。
衡量设计质量的一个重要指标是看设计图纸中的错误率，错误率愈高质量愈差，反之亦然。
严格地说，世界上没有完美无缺找不出意识差错的工程，更不存在没有差错的设计。
但是通过努力，精益求精，可以使设计的出错率减少到最低限度，提高工程设计的质量。
（3）安全可靠性原则
工程的安全性与可靠性是确保人们生命财产安全的重要问题，也是工程设计的重要原则之一。
我国一直十分重视安全生产，并把安全生产作为基本方针确定下来。
要做到安全生产，除了加强生产管理，工程设计与工程建设也要提供有利条件和可靠保证。
搞矿井设计要考虑矿工的生命安全，搞水库设计要把下游人民群众的生命财产放到首位，搞工厂设计要把防火、防爆、防污染等安全措施考虑周全……总之，工程设计中要把安全性与可靠性贯穿到每个设
计阶段和每个环节，不管搞哪类工程设计，在以正常使用情况下的安全可靠性为设计依据外，还要留有一定的安全裕度，考虑非常情况下的安全措施，并全面考虑非常情况下的安全问题。
（4）经济性原则
降低成本、厉行节约是我国优良的传统作风和基本国策，工程设计师必须坚持这一原则。
工程建设中的浪费现象，有一半是工程设计造成的，工程设计师在图纸上增加或减少一个线条，少注或注错一个数字，就可能导致严重浪费。
为了强调所谓的安全，宁可多打出保险系数，也不肯多做两次计算或论证，在设备选型上，造成“大马拉小车”的后果不计其数。
降低成本、厉行节约并不是指工程设计搞得越简陋越好，这是一种错误观点。
降低成本、厉行节约要建立在方便使用、安全可靠的基础上。
经济性原则应全面理解为：
在确保安全可靠性及方便使用的基础上，要求用最短的建设时间、耗费最少的人力、物力、土地，使工程发挥最大的效益。
（5）可持续发展性原则
工程设计必须立足现代，考虑未来，工程设计师要有远见卓识，设计的工程项目要遵循可持续发展的原则。
值得注意的是，这些年我国在经济飞速发展的同时，自然环境也遭到了空前的破坏。
只注重眼前的经济效益而不顾长远的社会效益和环境效益的现象不是个别项目，也不是个别地区，一定要引起工程设计师的高度重视。
这种现象的出现，不是偶然的，也不都是设计师们造成的，原因很复杂，有历史的背景也有现实的社会问题，但不能排除工程设计师应负的责任。
因此，工程设计师要首先端正工作态度，树立正确的设计思想，在自己的设计活动中，从每个项目的可行性研究开始，就要注意设计项目的经济效益、社会效益和环境效益。
综合地、客观地、科学地评价工程项目。
对那些不该建的工程项目，设计师要敢于抵制。
作为科技工作者不能搞实用主义，也不能单纯图谋本单位或个人的利益，要从长远的观点出发，要把祖国的兴旺富强与全民族的未来牢记在心。
（6）方便使用的原则
广义地讲，工程建设就是为了使用，尽管使用的功能和性质有区别，但使用的目的无非是物质的和精神的两个方面。
例如，建造生产厂房、公用基础设施等，其使用价值主要体现的是物质的效果。
而修筑纪念碑、公园等，其使用价值主要体现的是精神的效果。
绝大多数工程是既体现物质使用价值又体现精神观赏价值。
要想抓住方便使用这个设计活动的本质并不困难，主要是工程设计师要学会换位思维，站在用户的角度考虑问题。
有位从事土木工程教育的老教授曾经说过，假如你设计的东西就是你自己去用，你就知道该怎么设计了。
这句话虽然讲得很通俗，但含义很深。
（7）观赏性原则
美观大方能否作为设计师的工作原则，这个问题值得探讨。
对于建筑学专业、装饰装修专业来讲，是容易理解和承认的。
而对于如工程设计、采暖通风、电气工程、结构工程等专业来讲，就不容易被接受和认可。
现代工程建设，更加重视工程的综合效益，其中它的观赏价值已被普遍重视。
工程建设是百年大计，它不同于一般商品生产那样不断更新换代，要特别引起每位设计师的高度重视。
在满足使用、节省资金的条件下，要从整体上、局部配套上全面体现观赏性原则。
工程设计中的观赏性原则包含三层含义：
一是尽量将工程与艺术有机地结合起来；
二是其美观不单纯指外形设计，而强调它的整体美；
三是美的工程，不一定要增加造价，也不一定需要豪华的装饰。
因此，要求工程设计师既要把工程设计当作科学技术的创作，也要把它看作艺术的创造。
工程设计师运用材料、结构、绿化等物质手段，把人类社会的生活和生产活动对工程建设的要求转化成为具体的有一定形状、大小、且彼此有机联系的“产品”。
7.4工程设计中的分工与协作
工程设计中的分工与协作是伴随着每一项工程设计的。
每项工程的设计，都是由分工不同的工程设计师组成的群体来完成的。
每位设计师的设计生涯中，都有可能扮演各种角色。
设计项目的工程设计师群体是一个有机的整体，每个设计师由于分工的不同，承担的任务和责任不同，但他们都不同程度地影响着整个项目的设计。
设计师树立正确的职业观，并自觉地扮演好自己所担当的角色，是非常重要的问题。
工程设计中一般有四种分工：
项目负责人（总设计师）是工程设计的第一责任人；
专业负责人（专业设计师）是工程设计的第二责任人；
设计人是制作具体设计工作的设计师；
校审人是工程设计质量的最后把关人。
不同的分工，其工作任务和职责各不相同，每一位工程设计师必须明白自己的分工及其工作内容和职责，按照设计原则完成自己所要承担的任务，在整个设计过程中应具有团结协作的团队精神。
7.4.1项目负责人
项目负责人又称总设计师，是工程设计的第一责任人，对于工程设计的进度、质量、效益和服务等起决定作用。
项目负责人由业务能力、组织能力、社交能力强，并有多年设计经验的设计师担任。
项目负责人的主要工作内容有以下几个方面。
（1）组织工作
项目负责人首要的工作任务是组建设计团队。
由于要设计的工程项目性质不同、规模不同、地区不同，人员构成的数量不同，配备的力量强弱不等，涉及的专业也不相同，所以设计组织的形式、方法也各具特色。
但是，就其组织原则、组织措施来说也有很多共性。
组织工作一定要得力。
项目负责人必须具有一定权威性，要使参加设计的每个人产生信任感。
所谓权威性和信任感是一个综合的概念。
项目负责人除了自身的业务和技术要过硬，还要有以身作则、关心他人、吃苦耐劳的品德与精神。
组织工作一定要得法。
项目负责人既要勇于组织，还要善于组织，讲究工作的方式与方法，使每位参与设计的设计师都能自愿地服从领导与管理。
一谈到组织工作，有不少承担项目负责人的设计师总是强调客观条件，要求把与自己性格相近、语言相投、年龄相仿、脾气相似的人组织到一起，只有这样才能干好，否则就认定无法组织。
其实，理想化的人员构成几乎不可能实现。
重要的是项目负责人要学会把不同层次、不同性格、不同年龄的人组织到一起，甚至要敢于和那些曾经与自己闹过矛盾的人打交道，并能把他们紧密地组织起来与自己同甘共苦，这才是客观实际的工作态度和应有的风格。
（2）协调关系
项目负责人的另一重要任务是协调各方面的关系。
协调工作是十分复杂的工作，有内部的也有外部的，有技术的也有事务的。
实践证明，有些设计师不具备项目负责人的基本条件，并非技术水平和专业能力低，而是不善于协调，这样的没计师主持工程设计很吃力。
相比之下，有的设计师技术水平和业务能力都很一般，但是他善于协调，有一套处理各种关系的方法，善于调动群体的工作积极性。
实践证明，大量的工作矛盾和技术难题往往是依靠成功的协调方法，集中大家的智慧解决的。
协调工作的主要内容有两个方面：
一是内部协调；
二是外部沟通。
内部协调就是解决设计过程中的配合问题，主持召开有关设计进度与技术的协调会议，随时处理设计过程中的工作矛盾与技术矛盾。
内部协调既是项目负责人的本职工作，又是一门工作艺术，项目负责人在协调过程中，首先是发现问题，然后才是解决问题。
如果对设计中的问题视而不见，胸中无数，就谈不上主动协调，发现问题是协调工作的前提，解决问题是协调工作的中心。
外部沟通，
是指沟通设计人员与建设单位、主管部门以及施工单位之间的关系。
主动征求他们的意见，领会他们的意图，通过自己的努力与他们沟通思想，统一观点。
项目负责人尤其要带头建立和保持与项目设计有关单位或部门的良好关系。
（3）制定计划
项目负责人的工作性质既有技术性，又有管理性，制定项目设计计划就是项目管理的重要组成部分。
制定计划首先必须了解工作内容，掌握第一手资料，落实设计人员。
在此基础上制定的计划才符合实际，才具有权威性和实效性。
设计计划宜细不宜粗，注意抓几个主要工序与主要环节。
例如：
提出作业图时间、返提资料时间、个人出手时间、校审完备时间、会审图纸时间等都应有确切的日期。
制定计划还要把每一道工序中各专业应做的工作内容明确下来。
这样才能使计划起到指导与控制作用。
项目设计计划制定出来，要向设计管理部门或有关领导汇报，要得到主管领导的认可和批准。
经主管领导批准后，要严格按照计划顺序组织设计。
推行设计计划，要遵照全面质量管理循环的方法步步深入，使计划、执行、检查、总结几个环节在每道工序中都能充分体现。
（4）控制
控制是设计计划的执行过程，设计的过程就是控制的过程。
控制也是管理，就是对设计活动的指挥与输导。
控制的目的是要使全部工作达到预期目标，即保证各阶段、各专业、各单项设计都能实现既定的计划要求，同步到位。
控制的关键是抓住主要环节，也叫关键性控制点，只要抓住了重点，也就发挥了控制作用。
项目负责人必须树立控制意识、具备控制能力、讲究控制艺术。
在推行上一道工序时，就要想到下一道工序。
每进行一道工序之前首先要做好安排，在进行的过程之中要检查、督促、调整。
在进行控制过程中，要将组织、协调、计划等手段与控制手段结合起来，综合发挥项目设计的管理效益。
（5）事务性工作
项目负责人还有一项繁琐的工作，就是事务性工作。
可以说事务性工作在工程设计中是无休止的。
有些是可预见的，还有许多是无法预见的。
比如，要到工程现场去调研，就有订票、托运、住宿、联系接触单位与有关人员等，这是预见性事务。
还有一些突发事件，如设计人员突然生病、运算过程中计算工具出现故障，或者设计图纸被损坏等等，这类问题就是不可预见事务。
无论是可预见事务，还是不可预见事务，都需要有人处理，这些事物绝大部分要落实到项目负责人身上。
项目负责人必须具有很强的应变能力和处事能力，否则很难开展工作。
项目负责人要学会用最短的时间、最快的速度处理事务，再从事务圈子中尽快解脱出来，投入正常的设计工作中。
对于事务性工作既不能推诿，也不能拖拉，推诿和拖位都会给工作带来困难或造成损失。
有些问题不及时解决，就会引起连锁反应，形成恶性循环。
在任何时候、任何情况下，也不能放松对事务问题的处理。
（6）检查
项目负责人要经常检查每个设计人员的工作，这是保证设计进度与设计质量的重要措施。
但是，也要注意检查的策略，注意发挥各专业负责人的作用，调动他们的积极性和主动性，就可使检查、监督的工作按层次分解开来，有利于发挥检查的作用，提高工作的效率，达到检查的目的。
（7）设计
项目负责人不仅是项目的主持管理者，也是项目的主要设计人。
由主导专业设计师承担的项目负责人，要尽量亲自做总体设计。
这样有利于设计的组织管理、质量控制、进度协调。
项目负责人带头设计，不只是指手划脚，这也是身教重于言教的工作方法。
只有自己深入到设计之中，才能更加有发言权，也才能发现问题和解决问题。
（8）总结
当好项目负责人，不是轻而易举的事。
要善于总结，不断提高自己的工作能力。
每项工程、每个设计阶段完成以后，要全面认真地总结。
总结的内容为两项：
一是技术工作总结；
二是管理工作总结。
通过总结，找出差距，改进工作，克服不足，发扬成绩，以利再战。
7.4.2专业负责人
专业负责人是工程设计中的第二责任人。
由于每项工程设计，都由不同专业的设计师组成各专业应有一个领头人，也就是专业负责人。
专业负责人是各专业设计的组织者和协调人，也是设计质量的把关人。
专业负责人要由具备一定的技术业务能力、并有一定工作经验的设计师承担。
作为专业负责人，应做到以下几点。
（1）主动配合
专业负责人在项目设计中，对整个项目来说他是配角，而对本专业的设计来讲他又是主角。
全面完成这一任务首先要当好配角，主动与项目负责人配合，服从项目负责人的领导，维护项目设计组全体成员的团结。
另外，也要唱好主角，要为本专业设计人员创造好条件，主动沟通各专业之间的信息，并及时向项目负责人汇报工作，尽量为项目负责人出谋划策、解难分忧。
（2）统一协调
在工程设计初始阶段，专业负责人就应制定本专业设计的技术原则，统一技术措施，安排和确定各单项工程的设计人员，制定本专业设计计划，协调专业内部的工作与关系，并沟通与其他各专业的关系。
（3）进度控制
作为专业负责人，要保证本专业设计在整个项目设计进程中不延误时间，做到与计划进度一致、与其他专业同步。
主要控制三个环节：
第一个环节是设计人进入设计角色的时间，即根据设计发展的需要，及时配合其他专业的设计；
第二个环节是相互提供作业图或设计条件的时间，一是要求并催促其他专业向本专业按时提供作业图与设计条件，二是监督本专业设计人员及时向其他专业提供作业图与设计条件；
第三个环节是各单项设计的完成时间，即采取一切措施，保护设计的最终完成日期与计划相一致。
（4）质量控制
质量控制是专业负责人的主要职责。
专业负责人对设计的质量控制一定要体现到设计过程之中。
比如，重大的专业技术问题，专业负责人要及时组织参加设计的设计师一起讨论，统一技术观点，完善技术方案。
重要项目的设计，应组织技术方案评审会。
专业负责人，一般情况下又是主要设计人，在设计过程中要比别的设计师先行一步，这样有利于总结经验，指导本专业的设计。
7.4.3设计人
设计人是指在某个项目中不担当别的职务、只做具体设计工作的设计师。
不管什么设计项目，设计师在工作中处于被支配地位。
但也不能理解成设计人就没有一点主动权。
实际上，设计人是工程设计中的主力军。
设计人的情绪、态度、主动性、积极性如何，直接关系到全部设计的进度与质量。
扮演设计人这个角色也有一定难度，在两种情况下不好扮演：
一种是业务能力强的设计师，具体说就是某个设计人的业务能力超过专业负责人，甚至超过项目负责人；
另一种情况正好相反，就是业务能力弱的人，具体说就是独立承担设计有困难。
前者，只要能放下架子，正确对待设计中的角色问题，担当项目负责人、专业负责人或设计人只是分工不同，不能把这种分工当作技术排队、等级划分；
后者，只要虚心向项目负责人、专业负责人或经验丰富的设计人学习，主动请求得到他们的指导与帮助，并注意观察和分析别人的设计，就会由弱变强。
扮演设计人角色，要做到下面几点。
（1）了解整体
只扮演设计人的设计师，一般只做单项设计，对于整体设计参与不多或根本不参与。
但是，为了使单项与整体的协调一致，达到统一标准、统一参数、统一风格、统一构造等要求与目的，设计人必须了解工程的整体概况，对本专业的整体要更加清楚。
这样不仅是对整个工程设计有利，也可提高自己的设计效率和设计质量，减少重复劳动，达到事半功倍的效果。
（2）服从与服务
设计人在设计过程中要服从于整个项目和本专业整体的要求与规定。
不能各行其事，片面突出个人的设计而喧宾夺主。
要自觉地执行统一的标准与措施。
在设计进度上，也要服从项目的整体计划，防止只顾自己埋头设计，不知与其他专业的配合。
设计也是服务，就内部而言，设计的上道工序要服务于下道工序，要及时向其他专业提供作业图和设计条件。
内部的服务，也叫配合，所以服务是相互的。
设计人要学会群体工作的方法和共同做事的本领。
除了技术业务上的配合，还要与其他设计人、项目负责人、专业负责人搞好人际关系，共同创造良好的工作环境，树立团结协作的工作作风。
（3）设计与沟通
设计人承担的设计工作要独立完成，这是起码的要求和条件。
设计人要尽量发挥自己的聪明才智，精心计算，精心设计，创造性地进行工作。
必要的基础资料，要亲自搜集与整理。
设计人所做的设计是否满足工作条件，往往由校审人做出结论。
假若设计人的图纸让校审人一口否定，这种局面对任何人都不利，当然也不能简单归纳为设计人水平低，这往往是由于设计人没有及时与专业负责人和校审人沟通意见。
只要设计人的设计方案事先征求了专业负责人和校审人的意见，就可避免上述过失。
7.4.4校审人
校审人是工程设计质量的最终把关人。
校审人一般由两人承担，其中一人为校核人，另一人为审核人。
有些项目设计的技术很成熟，规模也不大，设计人的业务能力又很强，工作经验也比较多，这种情况下可将校与审并为一人承担。
作为校审人，应作到以下几点。
（1）事先参与
从工程程序看，校审工作已经是最后的工序了。
但是要想使校审工作起到应有的作用，校审人要事先进入角色，与设计人一起研究方案，全面了解设计的有关内容和过程，这就能提高校审的效率，也不容易出现大的“翻车”现象，使设计人与校审人便于保持良好的关系。
（2）全面校审
校审人对设计质量问题应负有更大的责任。
对设计内容应进行全面校审，包括验证设计原则，复核设计依据，查看基础资料，核准计算数字，核对图纸尺寸等等。
（3）讲究策略
校审人弄不好要得罪设计人。
特别是当发现设计中的重大错误时，往往要全部重新设计，这样使设计人很难接受。
当然，许多人要尽量避免这种情况，但无论如何设计中的错误总会有的。
为了使设计人心服口服地接受校审意见，就要讲究方式，比如不要当着别人的面，指责设计中的错误；
又比如，不仅发现问题，还要和设计人一起商议解决问题的办法等。
工程设计中的分工还远远不止上述这四个方面。
大型工程项目设计中会构成一个设计人员分工网络或角色系统。
什么样的角色发挥什么作用，应该怎样扮演，还要根据自己的实际角色自我总结，自我完善。
7.5工程设计的方法
工程设计师把自己的专业知识转化为设计产品，要通过一定的表现形式和实际方法来实现。
因此，科学的设计方法是设计师的基本功，不仅要学习它、应用它，更重要的是不断总结新经验、新方法，使工程设计方法不断完善与发展。
7.5.1创造性思维的方法
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