方案设计的基本原则

出处：按学科分类—自然科学总论 山东人民出版社《方法大辞典》第298页（1812字）

工程技术研究中，方案设计要考虑的因素很多，概括起来有五项原则应当在设计中遵循：

(1)社会需要和可行性相统一的原则。

工程技术的方案设计有两个目标，一个是满足人类社会直接和间接的、现实和潜在的需要。这个目标是在工程技术选题阶段通过对社会需要的预测、了解以及课题选择中体现的；另一个是根据用户具体要求确定的具体目标。这两个目标的实现离不开现实条件的制约。现实约束条件可以归纳为五类：①理论准备条件；②施工与制造条件；③社会经济条件；④环境条件；⑤法律、道德、安全、社会心理条件。

工程设计要在这些约束条件下创造出最逼近目标的模式。任何一个成功的设计，都是需要和可行性相统一的产物。

(2)功能和形式相统一的原则。功能是方案设计的核心要素。

设计功能要求贯彻高效原则，即在满足各种约束条件下，力求提高工程物的效率和效益。

工程产物的功能是通过它的结构形式实现的。

一般来说，结构形式要服从功能的要求。往往一种功能可以有多种结构形式，究竟选择哪一种形式，既要依据高效原则，又要考虑其他因素，如经济、安全、适用和美观。

功能和形式的完美统一，是良好设计的主要标志。

(3)创新与常规相统一的原则。没有创新，设计工作就失去了价值。在方案设计前，要对已有的产品调查并找出其缺陷和局限，在此基础上改进设计，叫“改编型”设计。

以全新的技术原理代替原有的技术原理来进行设计，叫“发明型”设计。这两种设计都有所创新，但程度不同。

方案设计创新，离不开常规。无论是“改编型”还是“发明型”设计都包含大量常规设计。

一件发明产品，它的技术原理可以是全新的，但它的所有部件、生产工艺等不可能都是全新的。常规技术有技术成熟、生产容易、规格标准和价格便宜的特点。新技术和新产品的设计中，一方面要创新，另一方面又要尽量利用常规设计的零部件、工艺和规范，把创新和常规妥善地统一在设计中。

(4)经济性和适用性相结合的原则。

经济性是方案设计中仅次于功能要素的第二核心要素。因此，方案设计中，要从生产成本、运行费用、维修费用和服务费用几个方面考虑工程产物在整个生命周期的费用。

当然设计工作能够直接影响的只是材料和劳动力费用两项，其他方面作为设计的参考因素。

工程设计的经济因素的考虑，不仅可以从降低生产费用和劳动力费用的方面来考虑，而且可以通过提高产品的适用性，提高其使用价值来实现。

适用性和使用价值与产品的功能并不完全是一回事。存在着具有高功能、高使用价值和高适用性的产品，但也有功能不高，却是适用性高或者使用价值高的产品。在设计中应当把这个问题与设计的经济因素和适用性统一起来，综合权衡，作出抉择。

工程设计的适用性还包括宜人性原则，即工程技术的设计要适合人的生理特性、心理特征和行为规范。

宜人性原则一方面要人们在设计中遵循人类工程学的原理，创造出适合于人的技术；另一方面要重视工程技术对生态、环境和社会生活的影响。

(5)可靠性和简化性相结合的原则。可靠性是工程和产品质量的一个重要指标。可靠性原则要求设计出来的工程和产品在规定的条件和时间内，尽可能少出故障，稳定地发挥其规定的功能。

简化原则就是在设计中要尽可能使用最少的零部件、最简单的结构、最小的重量和尺寸、最简便的工艺过程来实现预定的功能。在工艺上要尽可能地做到容易加工、装配，避免出现大量余料，在使用性能方面，要易于控制操作和维修。

设计的可靠性原则和简化原则有时也会发生矛盾。有时增加可靠性会增加产品的复杂性，过度简化又会降低可靠性。

过于复杂对于产品的可靠性也会产生负作用，同时又不利于维修。可靠性和安全性是相对于简单性更重要的指标，应当在不损失可靠性前提下，尽量减少部件、简化结构。

在简化结构中，还应注意外观设计和美感原则，把这些因素有主有次给以综合考虑，找出最优的设计方案。