15世紀(jì)時(shí)，菲利波·布魯涅列斯齊（ Fillippo Brunelleschi）單憑一己之力就完成了佛羅倫薩圣母百花大教堂宏偉穹頂?shù)脑O(shè)計(jì)工作。19世紀(jì)時(shí)，即使像伊桑巴德·金德姆·布魯內(nèi)爾（ Isambard Kingdom Brunel）這樣偉大的工程師，也已經(jīng)需要在工作中借助小型助理團(tuán)隊(duì)的力量。到了設(shè)計(jì)波音747飛機(jī)的時(shí)候，喬·薩特（Joe Sutter）的工程師團(tuán)隊(duì)則由開始的幾百人發(fā)展到最終的4500人。事實(shí)上，如果將那些致力于為飛機(jī)提供動力的發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)也包含在內(nèi)的話，波音747設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的規(guī)模遠(yuǎn)不止這個數(shù)字。隨著所設(shè)計(jì)產(chǎn)品及設(shè)計(jì)過程的日益復(fù)雜，涉及的人力資源需求也在不斷增長。正如格言“一切影響一切”所述，一個現(xiàn)代產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程錯綜復(fù)雜，產(chǎn)品系統(tǒng)的各個部分之間以及它們隱含的抽象數(shù)學(xué)模型之間均存在著非常復(fù)雜的交互耦合。時(shí)至今日，任何一個大型產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，如空客A380和倫敦碎片大廈（London Shard）那樣的建筑物，都是由分布在全球各地的團(tuán)隊(duì)共同完成的，而這種分布式的設(shè)計(jì)模式又進(jìn)一步增加了產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程的復(fù)雜度。
　　在認(rèn)識到有必要發(fā)展一些工具來輔助完成設(shè)計(jì)任務(wù)和設(shè)計(jì)過程之后，工程界為此付出了巨大努力。這也直接引領(lǐng)了產(chǎn)品設(shè)計(jì)相關(guān)學(xué)科的蓬勃發(fā)展，如結(jié)構(gòu)分析、空氣動力學(xué)分析和熱分析等一系列的計(jì)算分析方法。一個全新設(shè)計(jì)理應(yīng)提升既往產(chǎn)品的性能，這就要求每個設(shè)計(jì)工程師或設(shè)計(jì)工程師團(tuán)隊(duì)有能力將上述計(jì)算分析方法及其他輔助設(shè)計(jì)工具通過優(yōu)化策略聯(lián)系起來，并形成一個探尋產(chǎn)品更優(yōu)設(shè)計(jì)方案的有效手段。此外，技術(shù)的快速變革削弱了歷史數(shù)據(jù)的參考價(jià)值，進(jìn)一步增大了設(shè)計(jì)任務(wù)的難度，為了充分考慮各種物理現(xiàn)象和工程學(xué)科之間的交互耦合，工程師們不得不采用一些新的設(shè)計(jì)方法。以多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化（Multidisciplinary De-sign Optimization，MDO）和知識工程（Knowledge Based Engineering，KBE）為代表的先進(jìn)設(shè)計(jì)方法應(yīng)運(yùn)而生，這兩種方法也正是本書主題所在。
　　本書的主要研究對象MDO起源于結(jié)構(gòu)優(yōu)化，當(dāng)然也可能產(chǎn)生于結(jié)構(gòu)一氣動組合優(yōu)化，其在過去的30年間蓬勃發(fā)展已碩果累累。就其目前工作方式而言，MDO主要針對那些無法分開或單獨(dú)處理的學(xué)科及設(shè)計(jì)要求，通過高度交互的方式將優(yōu)化方法和學(xué)科自身的分析工具結(jié)合起來，以達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。最近，總體設(shè)計(jì)任務(wù)的復(fù)雜化使一些新工具和新方法嶄露頭角，相比于MDO范疇內(nèi)的工具和方法，它們能夠支持更廣范圍內(nèi)的設(shè)計(jì)活動，如對設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)過程的捕獲、存儲、檢索以及處理。KBE前景廣闊，其涵蓋設(shè)計(jì)過程的同時(shí)也包括了計(jì)算設(shè)計(jì)工具的具體應(yīng)用，可為那些非專業(yè)的工程師們應(yīng)用MDO方法提供巨大幫助。
　　本書的主要目標(biāo)是通過基本概念的全面介紹，使讀者深刻理解構(gòu)成MDO技術(shù)基礎(chǔ)的優(yōu)化方法。第2~6章涵蓋了這部分內(nèi)容，熟悉優(yōu)化方法和優(yōu)化理論的讀者可略讀或有選擇地閱讀這些章節(jié)。本書通過3章內(nèi)容來介紹MDO的核心知識：第7章闡述了解決假設(shè)問題的靈敏度分析方法；第8章介紹了當(dāng)下最先進(jìn)的MDO框架范例；第11章提供了減少計(jì)算量的方法和途徑。由于成功的設(shè)計(jì)案例均考慮了變量的不確定性，所以第10章介紹了一些典型的致力于控制不確定性的適用工具。
　　以上章節(jié)構(gòu)成了本書的主體，鑒于KBE已開始在MDO方法的應(yīng)用中起到重要作用，本書在第9章和附錄A中對該內(nèi)容進(jìn)行了介紹。在這部分內(nèi)容中，讀者可以了解到如何在設(shè)計(jì)過程中將KBE和其他分析工具融合使用，并借助MDO設(shè)計(jì)方法找到最優(yōu)的設(shè)計(jì)結(jié)果。此外，本書還突破了傳統(tǒng)KBE及MDO的局限性，介紹了如何通過KBE將更寬泛的設(shè)計(jì)因素納入計(jì)算設(shè)計(jì)過程，讀者可藉此形成一種擴(kuò)展KBE應(yīng)用范疇的理念，即KBE可在MDO起關(guān)鍵作用的復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中管理主要設(shè)計(jì)工作。