傳統(tǒng)的工程優(yōu)化設計主要是指單一的學科的優(yōu)化設計。例如飛行器外形設計優(yōu)化，飛行
器結構設計優(yōu)化。長期以來，結構優(yōu)化、性能優(yōu)化以及系統(tǒng)設計優(yōu)化成了工程優(yōu)化的各個分
支而被割裂開來。在工程設計中，往往先進行性能優(yōu)化，再做結構優(yōu)化，這使許多同時影響
飛機性能和結構的因素被人為地割裂開來，從而不自覺地放棄了極大可能存在的全局最優(yōu)解。
近來，在工程設計領域，正興起一個新的研究領域—多學科設計優(yōu)化（Multidisciplinary
Design Optimization, 簡稱MDO）。其主要思想是在復雜系統(tǒng)設計的整個過程中集成各個學科
（子系統(tǒng)）的知識，應用有效的設計優(yōu)化策略和分布式計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)，來組織和管理飛機
設計過程，通過充分利用各個學科（子系統(tǒng)）之間的相互作用所產生的協(xié)同效應，獲得系統(tǒng)
的整體最優(yōu)解（即產品質量或性能更好），通過實現(xiàn)并行設計來縮短設計周期，從而使研制出
的工程產品在國際市場上更具有競爭力。
二、多學科設計優(yōu)化的定義和內容
由于MDO 正處在形成之中，對MDO 的定義也在不斷變化。目前NASA 對MDO 的定義
是：MDO 是一種通過充分探索和利用系統(tǒng)中相互作用的協(xié)同機制來設計復雜系統(tǒng)和子系統(tǒng)的
方法論。
MDO 的研究內容主要涉及三大方面：
（一）信息管理和信息處理方面
MDO 研究所涉及的信息管理和信息處理方面，主要是指適用于多學科設計優(yōu)化的有效的
信息基礎結構（information infrastructure），具體來說，包括以下內容：
1．產品數(shù)據(jù)模型：能用于不同學科的統(tǒng)一的產品（飛行器）幾何模型及其離散化模型。
2．數(shù)據(jù)和軟件的標準化：包括1）軟件的編制、測試和規(guī)檔的標準化；2）數(shù)據(jù)的定義
和收集的標準化；3）多學科分析軟件集成的標準化。
3．數(shù)據(jù)的管理、貯存和可視化：指多學科分析或設計過程中，數(shù)據(jù)的收集、儲存、管理、
可視化和規(guī)檔的方法及其軟件。
4．人機界面：多學科設計優(yōu)化不是指設計過程完全自動化，而是要體現(xiàn)人如何在設計過
程中充分利用已有的經(jīng)驗和發(fā)揮自己的創(chuàng)造性。因此，設計過程的監(jiān)視、控制以及人在設計
過程中的指導作用十分重要。MDO 人機界面就是研究在計算機環(huán)境下多學科設計過程的監(jiān)
視、控制以及如何發(fā)揮設計人員的能動性。
5．分布式計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)：適用于多學科設計優(yōu)化的分布式計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)和集成框架
的研究。
（二）面向設計的多學科分析
由于各學科不斷深度發(fā)展，其分析模型的精度越來越高，與之相關的計算機程序的功能
更加強大，但這些分析模型和計算機程序往往僅作為一種分析工具。所謂“面向設計”是指
分析工具（軟件）不僅僅具有提供分析結果的功能，而且還具備附加的特性，即這些分析工
具在優(yōu)化設計過程中確實能得到利用。MDO 強調在優(yōu)化過程中盡量利用精度高的分析模型。
但由于精度高的分析模型往往所需的計算時間過多，不利于在優(yōu)化過程中利用。因此必須應
用敏感分析，近似方法，重分析等技術。具體說來，面向設計的多學科分析的研究內容包括
以下幾個方面：
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1．分析模型：由于現(xiàn)代飛機設計不僅包括氣動、結構等傳統(tǒng)的設計要求，而且還包括維
修性、可靠性和成本等新的設計要求。因此，為了在優(yōu)化設計中能反映實際的設計要求，分
析模型不僅應包括氣動、結構分析等傳統(tǒng)學科的分析模型，而且還應包括維修性、可靠性和
成本預算等新的學科分析模型，并且在數(shù)學模型中還要表達各門學科的相互影響的關系。
2．智能重分析（Smart Reanalysis）：它是指通過擾動輸入?yún)?shù)來減少系統(tǒng)分析所需計算
量的有效的重分析技術。
3．近似方法：是指能近似表達分析模型或多學科的系統(tǒng)分析模型的數(shù)學方法，如響應面
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