什么是设计优化

优化设计（Optimal Design）是近年来发展起来的一门新学科，是最优化技术和计算机计算技术在设计领域应用的结果。优化设计为工程设计提供了一种重要的科学设计方法，使得在解决复杂设计问题时，能从众多的设计方案中寻到尽可能完善的或最适宜的设计方案。在设计过程中，常常需要根据产品设计的要求，合理确定各种参数，例如，重量、成本、性能、承载能力等，以达到最佳的设计目标。这就是说，一项工程设计总是要求在一定的技术和物质条件下，取得一个技术经济指标为最佳的设计方案。优化设计就是在这样一种思想的指导下产生和发展起来的。

目前优化设计方法在结构设计、化工系统设计、电气传动设计、制造工艺设计等各专业中都有广泛的应用。实践证明，在工程设计中采用优化设计方法，不仅可以减轻机械设备重量，降低材料消耗与制造成本，而且可以提高产品的质量与工作性能。因此，优化设计已成成为现代机械设计理论和方法中的一个重要领域，并且越来越受到从事机械设计的科学工作者和工程技术人员的重视。

机械优化设计是使某项机械设计在规定的各种设计限制条件下，优选设计参数，使某项或几项设计指标获得最优值。工程设计上的“最优值”（Optimum）或“最佳值”是指在满足多种设计目标和约束条件下所获得的最令人满意、最适宜的值。它反映了人们的意图和目的，这不同于表示事物本身规律的极值——最大值和最小值，但是在很多情况下，也可以用最大值或最小值来代表最优值。最优值的概念是相对的，随着科学技术的发展及设计条件的变动，最优化的标准也将发生变化。也就是说，优化设计反映了人们对客观世界认识的深化，它要求人们根据事物的客观规律，在一定的物质基础和技术条件之下，充分发挥人的主观能动性，得出最优的设计方案。

最优化技术，是优化设计全过程中各种方法技术的总称。它主要包含两部分内容：优化设计问题的建模技术和优化设计问题的求解技术。如何将一个实际的设计问题抽象成一个优化设计问题，并建立起符合实际设计要求的优化设计数学模型，这是建模技术要解决的问题。建立实际问题的优化数学模型，不仅需要熟悉掌握优化设计方法的基本理论；设计问题抽象和数学模型处理的基本技能；更重要的是要具有该设计领域的丰富设计经验。此外，在进行优化设计求解过程中，要不断地分析实际问题，以及数学模型之间存在的差距，不断地修正优化设计数学模型，只有这样，才能建立起正确的数学模型，求解得到的最优解才具有实际意义。

优化设计的基本思想是搜索、迭代和逼近。首先确定设计变量和目标函数构造优化模型，从某一点x出发，根据目标函数和约束函数在该点的某些信息，确定本次迭代计算的一个方向和适当的步长，去寻找新的迭代点x′，然后用x′代替x，x′点的目标函数值应比原x点的目标函数值小一些。这样一步步的重复迭代，逐步改进目标函数值，直到最终逼近极值点。这样一个逐步寻优的过程，即寻找极小点（无约束或约束极小点）的过程比喻为向“山”的顶峰攀登的过程，始终保持向“高”的方向前进，直至达到“山顶”。当然，“山顶”可以理解为目标函数的极大值，也可以理解为极小值，前者称为上升算法，后者称为下降算法。这两种算法都有一个共同的特点，就是每前进一步都应该使目标函数值有所改善，同时还要为下一步移动的方向提供有用的信息，如图4-22所示。

图4-22　优化设计

优化设计是从多种方案中选择最佳方案的设计方法。

关键工作：以数学中的最优化理论为基础，以计算机为手段，根据设计所追求的性能目标，建立目标函数，在满足给定的各种约束条件下，寻求最优的设计方案。

如何找到一组最合适的设计变量，在允许的范围内，能使所设计的产品结构最合理、性能最好、质量最高、成本最低（即技术经济指标最佳），有市场竞争能力，同时设计的时间又不要太长，这就是优化设计所要解决的问题。

扩展资料

优化步骤

1、建立数学模型。

2、选择最优化算法。

3、程序设计。

4、制定目标要求。

5、计算机自动筛选最优设计方案等。通常采用的最优化算法是逐步逼近法，有线性规划和非线性规划。

第二次世界大战期间，美国在军事上首先应用了优化技术。1967年，美国的R.L.福克斯等发表了第一篇机构最优化论文。1970年，C.S.贝特勒等用几何规划解决了液体动压轴承的优化设计问题后，优化设计在机械设计中得到应用和发展。

参考资料来源：百度百科-优化设计

主要包括结构体系的选择、建筑场地的选择、建筑外形、建筑布局的合理化。要求结构优化设计在确定建筑方案确定阶段就要介入。选择合理的体系，采用尽可能规则的平面形式，避免大开洞和大悬挑，以及立面刚度突变，这些不仅可以大大提高结构的安全性能，也是结构设计、结构优化设计的重中之重，对节省建造成本尤为重要。

二、主要构件的优化设计

主要包括结构的布置、建筑材料的选择、构件尺寸的选择、钢筋配置的合理化。一个合理的结构设计其大部分构件配筋都应该是在合理的构造配筋范围内。一味的加大配筋不是好事。拿强柱弱梁来说，其目的就是让梁先坏来保证柱不坏以防止结构发生整体垮塌。如果设计者不理解规范的意图，通过盲目加大材料用量来解决安全问题，以为结构更安全了，实际上起了反作用，使结构变的更不安全了。

三、细部节点的优化设计

细部节点，如立面线脚、挑檐、圈梁、压顶的设计优化，往往会被设计人员忽视。但其却也是建造成本的重要做成部分。进行严格控制，避免非计算要求之外的额外浪费。

优化设计是从多种方案中选择最佳方案的设计方法。

在建筑设计领域，一种较为普遍的场景是：设计师在局促的设计费和紧迫的时间压力下，将设计规范转换成图纸，只要能按时提交设计，甲方通过，不延误工期即为完成任务，缺失了设计本身的整体规划感和创作感，拿到图纸的开发商亦没有时间比选，开始马不停蹄地建造，投入了大量的成本，却难以成就高品质项目，很可能还会因为选材设备的安排不合理，承担未来高额的运行费用。

优化设计并不是一道算术题，也没有唯一正确的答案。优化是在追求设计水平进一步合理化和进一步提升。清华城市规划设计研究院副院长袁昕如是说。“优化在基础层面抛弃一些不合理的因素，找到更好的解决方案。是否合理的评判不尽相同，但是对于不同的专业，在不同的项目上目标是一致的。对于开发商来讲就是在保证建筑安全与功能的同时节省成本。”

建设单位报请施工图技术性审查的资料应包括以下主要内容：

1、作为设计依据的政府有关部门的批准文件及附件。

2、审查合格的岩土工程勘察文件（详勘）。

3、全套施工图（含计算书并注明计算软件的名称及版本）。

4、审查需要提供的其它资料。

施工图技术性审查应包括以下主要内容

1、是否符合《工程建设标准强制性条文》和其他有关工程建设强制性标准。

2、地基基础和结构设计等是否安全。

3、是否符合公众利益。

4、施工图是否达到规定的设计深度要求。

5、是否符合作为设计依据的政府有关部门的批准文件要求。

参考资料来源：百度百科-优化设计

参考资料来源：百度百科-施工图

建筑工程设计方案，对建设投资有着重要的影响，通过科学的建筑工程设计方案优化，能够有效降低工程造价10%左右，同时还能够对工程施工成本、施工质量起到促进作用，加强建筑工程设计方案的优化已经成为现代工程建设的重要工作，是影响投资收益、建筑施工质量、成本控制的关键。那么，建筑工程设计方案的优化有哪些重点呢？

1、建筑工程设计方案的综合优化

建筑工程设计方案的优化，以工程功能需求出发，以技术先进性、工程造价严谨性、财务审核规范性为重点，科学的进行设计方案优化！通过对施工技术的先进性的设计，科学的应用现代建筑施工技术，提高工程施工效率，达到降低施工成本、降低投资的目的。通过工程造价严谨性控制，达到工程造价对施工的指导目的，为施工成本控制奠定基础。通过财务审核规范性对工程造价、施工资金使用等进行控制，达到工程投资的科学使用，避免职务侵占、偷工减料等情况的发生。同时科学的建筑工程设计方案优化还需要对施工过程材料进场数量、进场时间、堆放场地、堆放方法的进行设计优化。通过科学的进场数量设计减少材料进场过多造成的场地占用、资金占用以及材料管理费用。通过科学的堆放场地设计能够有效减少施工过程二次运输费用，提高施工效率。通过科学的堆放方法设计优化能够有效的避免材料堆放不当造成的材料损失。总之，科学的建筑工程设计方案优化施工对施工全过程各项工作的充分考虑，建立现代化、精细化施工管理，以此达到建筑工程施工设计方案的最终目的。

2、建筑工程设计方案质量管理部分的优化

建筑工程设计方案的优化，对工程施工质量也有着一定影响，因此要加强建筑工程设计方案中关于质量的设计与优化，以此提高工程施工质量。建筑工程质量设计与优化首先要对建筑施工质量管理组织架构进行优化，构建以法人为主的、专业技术人员与专家为主导地位的、基础质量管理人员为管理基础的全方位质量管理架构。同时建立健全的质量管理规章制度体系,结合工程实际情况对质量管理与技术管理规程进行具体化与细化，以此确保质量管理体系的可靠性，做好质量管理工作有章可循，同时要注重质量管理工作的连续性与全过程管理执行力,为确保工程质量奠定基础。

3、建筑工程设计方案的质量优化与管理

建筑工程设计方案的质量优化与管理，对建筑投资企业与施工企业都有着重要的意义，是为了提高工程设计质量、满足设计规范要求、达到高标准工程的关键！建筑工程设计方案的质量优化是通过人员优化、项目设计管理优化以及科学的统筹安排来完成的系统工作。建筑设计人员必须具有较高的专业技术基础，并对每个设计人员的专业项目进行整合，使专业人员的强项得到发挥，以此促进建筑设计方案质量的提高。项目设计管理过程要抓住重点与关键点，对项目设计的方案图、施工图和预算等进行重点控制，以此提高建筑工程设计方案质量。设计过程中还要通过优化统筹安排工作，提高设计效率与各环节的交接，对交叉工作进行统筹安排。通过设计工作的统筹安排提高设计工作效率，缩短设计时间。对于工程设计中需使用新技术、新材料的，还要加强对可行性的分析与验证，对比同类工程中新技术新材料使用情况确保工程质量。建筑设计部门或者企业还要加强自身设计人员综合水平与素质的优化，通过在职学习、交流等方式提高设计人员的综合水平，有针对性的对专长人员进行培训。

建筑设计方案的优化管理对设计项目的方案有着重要的意义，建筑设计方案的确定不仅仅是为了评选好的方案，优化选取方案不是目的，重要的是在建筑设计方案运行中进行优化管理。当建筑设计方案选取后，按专业部分进行优化、细化、量化而后运行。建筑设计方案优化管理，旨在于打破旧的、固定不变的教条，采取积极地动态管理方法。建筑设计质量的优化管理，在于建筑设计质量的优化与管理。建筑设计质量的优化关键在于建筑设计思想目标的确立，建筑设计思想的优化以及专业技术人员的专业水平。因此建筑工程设计部门或者企业必须注重人才的培养，通过人才培养提高建筑工程设计方案质量，提高优化水平，以此提高企业的综合市场竞争力，促进建筑设计行业的发展。

原文参考：http://www.nydsscc.com/

(一)优化设计的方法

优化设计一般是在设计阶段进行的，包括初步设计、技术设计、施工图设计阶段。优化

的内容有整个项目设计方案的优化、项目局部设计方案的优化、项目局部结构设计优化等。

1．初步设计的优化

在初步设计阶段，需要设计优化的工作很多，主要应做好以下工作：

(1)做好总平面设计优化。减少占地面积，提高土地利用率；合理布置主要建筑物

和构筑物及公用设施，做好功能分区；合理规划生产物料运输路线和方式；保证外部运

输、水、电、气供应顺畅及其他外部协作条件协调等；

(2)做好工艺设计，缩短工艺流程。确定合理的技术水平，包括建设规模、标准和

产品方案、工艺流程和主要设备的选型；

(3)合理规划主要原材料和燃料供应；

(4)做到生产与环境保护兼顾；

(5)合理配置辅助设施和公用设施：

(6)确定适当建设标准。

2．施工图设计的优化

施工图设计的优化是初步设计优化工作的延续，主要侧重于项目局部设计方案的优化

和结构设计优化等。施工图设计优化主要应做好以下工作：

(1)核实初步设计确定的总平面、工艺流程及主要设备选型、辅助设施、公用设施、

建设标准是否最优，是否还有进一步优化的可能；

(2)配套的辅助设备尽量选用标准设备、通用设备，兼顾生产运行中的保养和维修；

(3)建筑物和构筑物设计要考虑当地习惯做法，尽量采用标准图和通用图；

(4)材料的选用要考虑当地市场供应情况；

(5)选择合理的建设标准；

(6)充分考虑施工能力和施工方法；

(7)结合当地预制加工能力，合理采用预制构件，尽量工厂化生产。

3．采取各种手段优化设计

设计优化工作要有一定的手段来保证，我们通常通过设计招标、方案竞选等措施优化

设计方案。限额设计是优化设计中的一种方法。

4．技术与经济有机结合优化设计

设计优化包括两个方面，一个方面是技术优化，另一个方面是投资造价控制。这两个

方面应该兼顾，处理好技术与经济的关系才能保证设计的优化，片面地强调技术先进或

节约投资降低造价都是不正确的，要做到技术与经济有机结合。争取做到技术先进与经

济合理统筹兼顾、经济效益与环境保护兼顾、建设标准与投资造价控制兼顾。

(二)造价控制

(1)做好优化设计工作。优化设计是合理控制项目概算投资及工程建设造价水平的

重要手段：

(2)做好设计概预算的编制及管理工作。设计概预算的编制及管理是合理有效地确

定和控制项目投资水平及工程建设造价水平的基础：

(3)做好设计概预算的审查工作。设计概预算的评估审查是合理有效地确定和控制

项目投资水平及工程建设造价水平的保障。

1、优选设计单位、设计方案；

2、实行限额设计；

3、增强设计人员的经济意识；

4、认真组织图纸会审；

5、加强工程设计变更的管理；

6、加强工程项目的前期监理工作。

优化设计是从多种方案中选择最佳方案的设计方法。它以数学中的最优化理论为基础，以计算机为手段，根据设计所追求的性能目标，建立目标函数，在满足给定的各种约束条件下，寻求最优的设计方案。

优化设计：为了追求设计作品的高大上，会审核作品，对作品不足之处，进行技术性的修正，要求作品本身就有一定的档次。作品不上档次，基本没有优化的可能性。只能重新设计。公司里一般都是部门老大审图，优化，安排相关工作。不上档次作品，给改几次几会后，不行就炒掉人另招。