传统的工程优化设计主要是指单一的学科的优化设计。例如飞行器外形设计优化，飞行
器结构设计优化。长期以来，结构优化、性能优化以及系统设计优化成了工程优化的各个分
支而被割裂开来。在工程设计中，往往先进行性能优化，再做结构优化，这使许多同时影响
飞机性能和结构的因素被人为地割裂开来，从而不自觉地放弃了极大可能存在的全局最优解。
近来，在工程设计领域，正兴起一个新的研究领域—多学科设计优化（Multidisciplinary
Design Optimization, 简称MDO）。其主要思想是在复杂系统设计的整个过程中集成各个学科
（子系统）的知识，应用有效的设计优化策略和分布式计算机网络系统，来组织和管理飞机
设计过程，通过充分利用各个学科（子系统）之间的相互作用所产生的协同效应，获得系统
的整体最优解（即产品质量或性能更好），通过实现并行设计来缩短设计周期，从而使研制出
的工程产品在国际市场上更具有竞争力。
二、多学科设计优化的定义和内容
由于MDO 正处在形成之中，对MDO 的定义也在不断变化。目前NASA 对MDO 的定义
是：MDO 是一种通过充分探索和利用系统中相互作用的协同机制来设计复杂系统和子系统的
方法论。
MDO 的研究内容主要涉及三大方面：
（一）信息管理和信息处理方面
MDO 研究所涉及的信息管理和信息处理方面，主要是指适用于多学科设计优化的有效的
信息基础结构（information infrastructure），具体来说，包括以下内容：
1．产品数据模型：能用于不同学科的统一的产品（飞行器）几何模型及其离散化模型。
2．数据和软件的标准化：包括1）软件的编制、测试和规档的标准化；2）数据的定义
和收集的标准化；3）多学科分析软件集成的标准化。
3．数据的管理、贮存和可视化：指多学科分析或设计过程中，数据的收集、储存、管理、
可视化和规档的方法及其软件。
4．人机界面：多学科设计优化不是指设计过程完全自动化，而是要体现人如何在设计过
程中充分利用已有的经验和发挥自己的创造性。因此，设计过程的监视、控制以及人在设计
过程中的指导作用十分重要。MDO 人机界面就是研究在计算机环境下多学科设计过程的监
视、控制以及如何发挥设计人员的能动性。
5．分布式计算机网络系统：适用于多学科设计优化的分布式计算机网络系统和集成框架
的研究。
（二）面向设计的多学科分析
由于各学科不断深度发展，其分析模型的精度越来越高，与之相关的计算机程序的功能
更加强大，但这些分析模型和计算机程序往往仅作为一种分析工具。所谓“面向设计”是指
分析工具（软件）不仅仅具有提供分析结果的功能，而且还具备附加的特性，即这些分析工
具在优化设计过程中确实能得到利用。MDO 强调在优化过程中尽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计算时间过多，不利于在优化过程中利用。因此必须应
用敏感分析，近似方法，重分析等技术。具体说来，面向设计的多学科分析的研究内容包括
以下几个方面：
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1．分析模型：由于现代飞机设计不仅包括气动、结构等传统的设计要求，而且还包括维
修性、可靠性和成本等新的设计要求。因此，为了在优化设计中能反映实际的设计要求，分
析模型不仅应包括气动、结构分析等传统学科的分析模型，而且还应包括维修性、可靠性和
成本预算等新的学科分析模型，并且在数学模型中还要表达各门学科的相互影响的关系。
2．智能重分析（Smart Reanalysis）：它是指通过扰动输入参数来减少系统分析所需计算
量的有效的重分析技术。
3．近似方法：是指能近似表达分析模型或多学科的系统分析模型的数学方法，如响应面
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