一、工程设计的定义与行业地位
工程设计是根据建设工程的要求，对建设工程所需的技术、经济、资源、环境等条件进行综合分析、论证，编制建设工程设计文件的活动。在现代社会工业文明中，工程设计起着至关重要的作用，是工业创新的核心环节，也是现代社会生产力的。
工程设计的费用往往只占终产品成本的一小部分（8 ~15%），它对产品的先进性和竞争能力却起着决定性的影响，并往往决定70 ~ 80% 的制造成本和营销服务成本。工程设计的水平和能力是一个国家和地区工业创新能力和竞争能力的决定性因素之一。
工程设计是建设项目生命期中的重要环节，是建设项目进行整体规划、体现具体实施意图的重要过程，是科学技术转化为生产力的纽带，是处理技术与经济关系的关键性环节，是确定与控制工程造价的重点阶段。工程设计是否经济合理，对工程建设项目造价的确定与控制具有十分重要的意义。
工程设计涵盖了总图、工艺设备、建筑、结构、动力、储运、自动控制、技术经济等多个工作领域，几乎涉及到人类活动的全部领域。其应用领域广泛，包括建筑、交通、能源、环保、医疗等多个领域。市场调查机构预测，未来几年，全球工程设计市场规模持续增长，到2025 年市场规模达到 2,500 亿美元。其中，亚洲地区成为工程设计市场大的增长点，预计到 2025年，亚洲地区的市场规模占全球市场的 40%。
二、工程设计的分类
（一）按工程进展分类
工程设计一般分为方案设计、初步设计和施工图设计三个阶段。大型基础设施、复杂工业项目等工程在方案设计之前通常进行可行性研究，必要时进行预可行性研究，并在初步设计和施工图设计之间增加扩大初步设计或招标设计阶段。
建设工程设计按照工程进展分阶段实施，不同行业由于惯例差异，工程设计阶段划分不同。大部分行业设计阶段起始于总体设计或者方案设计，终结于施工图设计。例如，化工、石油、冶金行业一般分为初步设计（或基础设计）和施工图设计两个阶段，技术比较复杂、缺乏设计经验的项目，增加技术设计阶段；行业通常分为可行性论证、方案设计、初样设计和正样设计阶段，初样设计类似初步设计，正样设计类似施工图设计；机械行业一般分为计划阶段、方案设计、技术设计、技术文件编制等阶段，技术文件编制类似于施工图设计；公路行业一般采用两阶段设计，即初步设计和施工图设计，技术复杂、基础资料缺乏和不足的建设项目或建设项目中的特大桥、长隧道、大型地质灾害治理等，必要时采用三阶段设计，即初步设计、技术设计和施工图设计。
某些行业如煤炭、电力行业，将设计阶段向前延伸，规定预可行性研究报告、可行性研究报告归入设计阶段。某些行业如海洋行业，将设计阶段向后延伸，规定设计阶段包括生产设计、完工设计等后期工作。
（二）按项目类型分类
工程设计分为工业项目设计和民用项目设计两个类型。
工业设计工程是研究和实施建筑、城市、景观设计与工业产品（建筑属于工业）、造型设计、功能性设计、结构设计、可靠性设计、生产工艺设计、生产系统集成设计等的工程技术领域。其工程硕士学位授权单位培养从事大到城市设计、景观设计，细微到机械、电子、服装、家具、科学和人体工程学与艺术的研究、产品的创新设计、装饰设计等工程技术与设计人才。
民用项目设计要求众多。民用建筑是指非生产性的居住建筑和公共建筑，一般由基础、墙或柱、楼底层、楼梯、屋顶、门窗等构配件组成。民用建筑设计应符合适用、经济、绿色、美观的建筑方针，满足安全、卫生、环保等基本要求，除应执行国家有关法律、法规、标准外，还应按可持续发展的原则，正确处理人、建筑和环境的相互关系；保护生态环境，防止污染和破坏环境；以人为本，满足人们物质与精神的需求；贯彻节约用地、节约能源、节约用水和节约原材料的基本国策；满足当地城乡规划的要求，并与周围环境相协调，宜体现地域文化、时代特色；综合采取防火、抗震、防洪、防空、抗风雪和雷击等防灾安全措施；在室内外环境中提供无障碍设施，方便行动有障碍的人士使用；涉及历史文化名城名镇名村、历史文化街区、文物保护单位、历史建筑和风景名胜区、自然保护区的各项建设，应符合相关保护规划的规定。
民用建筑设计要从安全性、舒适性、环保性、美学性等多个角度考虑。安全性是首要要求，包括结构安全、防火安全、防灾安全等方面。舒适性要求考虑采光、通风、隔音等性能以及空间布局、色彩搭配等细节，还要考虑不同人群需求。环保性要求考虑能源效率、材料选择、废弃物处理等，如采用节能设计、环保材料、雨水收集系统等。美学性要求通过创新设计手法将功能性和美学性完美融合。
三、工程设计的流程
（一）准备阶段
在工程设计的准备阶段，进行工程评估。根据业务经理提供的《项目信息技术协同表》搜集整理项目信息，仔细阅读协同书里的信息，核对技术参数、布置形式、设备件数、成本价格等，做到心中有数。接着进行项目设计评估，将初步评估反馈给业务经理，通过与经理及客户的协商完善评估。评估提交主管经理组织开会讨论其可行性，修改后提交审核。
完成工程评估后，进入设计基础资料收集环节。依照评估内容收集相关设备及材料的技术资料、采购价格、生产厂商、运输等资料，为后续设计工作提供充分的依据。
（二）工程设计阶段
初步设计
已有浴室新 /改建项目初步设计流程及要点：对于此类项目工程，先查找相关资料，查看原有设计中需要改进或可留用以及值得借鉴的地方。确定设计思路后，与其他部门人员讨论制定初步方案，统计主要设备及工程数量，初步计算工程预算。将初步方案提交经理审核，改进不正确的地方后，与业务经理及客户联系征求意见，终完成方案。
新建浴室项目初步设计的步骤和方法：根据评估结果进行项目立项，收集整理资料后交给设计院设计建筑图。开会讨论，根据资料和建筑图纸制定初步方案，统计主要设备及工程数量，初步计算工程投资预算。交由经理和业务部门审核，修正不足之处，必要时征求客户意见，形成建设初步方案并按方案进行。
技术设计阶段
由项目负责人组织开会讨论初步方案，邀请其他部门参加。通过沟通讨论提出存在的问题或技术难点，调整方案后重新评估，调整所需设备和工程数量，重新计算工程预算，后提交审核。
施工图设计阶段
设计团队在项目负责人带领下，根据已批准的初步设计方案优化设计。编制设计说明、统计设备及材料表，优化施工图纸并校对、审核，细化细节加入技术要求，制定详细施工图纸。根据方案和图纸分配人员工作，制定施工进度时间计划表，编制施工预算清单，后提交审核。
（三）项目建设阶段
建设阶段
主管部门召开会议，组织各相关部门对施工图纸进行会审和必要的设计审核复查，及时修正发现的问题。将修正好的图纸交由建设部门，建设部门依据图纸及方案要求开始对项目进行新建/改建。设计团队派人到施工工地，对建设不合适或不符合要求的地方及时提出修改意见，协助施工单位处理现场技术问题，保证工程质量符合技术标准。
竣工阶段
组织团队对工程进行审核，主要对各设备、建设质量进行测试验收，记录测试结果并进行分析存档。根据测试结果和方案确定保修期限、保修范围及保修方式。后组织团队审核整理资料。
四、工程设计的主要内容
（一）方案设计
方案设计是工程设计的重要开端。在这个阶段，设计人员需要充分了解设计要求，包括建设工程的功能需求、规模、预算、时间表等。通过收集必要的设计数据，绘制出各层主要平面、剖面和立面图。这些图纸应标注房屋的主要尺寸、面积、高度、门窗位置和设备位置等，以充分表达出设计意图、结构形式和构造特点。
例如，在建筑设计中，方案设计可能会涉及到对建筑使用功能的明确要求，如确定建筑是用于居住、商业还是工业等用途。要考虑总体布局和功能分区，合理规划不同区域的用途，如办公区、休息区、储存区等。对于外观设计，要注重建筑的造型及立面处理，使其既具有美观性，又能与周围环境相协调。
方案设计阶段还需要对建筑消防安全措施进行规划，确保在发生火灾等紧急情况时，人员能够安全疏散。要对建筑物的技术经济指标进行分析，如建筑面积、建筑造价、使用年限等，以便为后续的设计和决策提供依据。
在与业主的沟通中，设计人员要充分听取业主的意见和需求，对方案进行不断调整和优化。只有当方案确定后，才能进入下一步的技术设计阶段。
（二）技术设计
技术设计是在方案设计的基础上进行的更深入的设计工作。这个阶段主要是协调各工种之间的关系，为后续的施工图设计打好基础。
在建筑设计中，技术设计需要和其他建筑工种互相提供资料，提出要求。例如，与结构工程师协调，确保建筑结构的稳定性和安全性；与水电工程师协调，保证水电系统的合理布局和正常运行；与暖通工程师协调，提供舒适的室内温度和空气质量；与电气工程师协调，满足建筑的照明、通信和电力需求等。
在协调过程中，需要标明与其他技术工种有关的详细尺寸，并编制建筑部分的技术说明。这些技术说明应包括建筑结构的设计依据、材料选择、施工方法等；水电系统的设计参数、设备选型、管道布置等；暖通系统的设计标准、设备配置、气流组织等；电气系统的设计容量、线路布置、插座位置等。
通过技术设计，可以解决各工种之间的技术矛盾和问题，确保整个工程的顺利进行。
（三）施工图绘制
施工图绘制是工程设计的后一步，也是劳动量大的一步。在这个阶段，设计人员需要绘制出满足施工要求的施工图纸，确定全部工程尺寸、用料和造型，完成建筑施工图的全套图纸。
施工图应包括建筑平面图、剖面图、立面图、节点详图、设备布置图、电气原理图等。这些图纸应标注详细的尺寸、材料规格、施工工艺等信息，以便施工人员能够准确理解和执行设计要求。
例如，建筑平面图应清晰地标注出房间的布局、尺寸、门窗位置等；剖面图应展示建筑的内部结构和高度变化；立面图应表现建筑的外观造型和装饰细节；节点详图应详细说明建筑构件的连接方式和施工方法；设备布置图应标明各种设备的位置和安装要求；电气原理图应展示电气系统的线路连接和控制方式等。
在绘制施工图的过程中，设计人员要严格按照国家和地方的相关标准和规范进行设计，确保施工图纸的质量和准确性。要注重图纸的可读性和可操作性，使施工人员能够轻松理解和执行设计要求。
五、工程设计的重要性
（一）具有社会效应
工程设计除了满足使用功能外，其美观性以及与周围环境的协调性具有重要的社会效应。例如，北京的鸟巢和水立方，不仅是体育比赛的场所，更因其新颖、美观的外观成为了北京市的标志性建筑，吸引着国内外游客前来参观，提升了城市的度和文化魅力。桂林作为旅游城市，限制高层及超高层建筑的建造，这一决策使得城市的整体风貌与自然景观更加和谐统一，为游客营造了更加宜人的旅游环境。浙江大学华家池校区入口借助自然景观的设计，让人们一进入校园就能感受到自然山水的美丽，为师生提供了一个宁静、舒适的学习和生活环境。西藏民族大学新校区的设计充分体现了西藏的民族特色，外墙一至二层采用内收斜墙，颜色采用赭黄与白色结合，窗户为窄高窗，屋顶采用坡屋面挂琉璃瓦，不仅为师生提供了良好的学习和生活环境，也传承和弘扬了西藏的民族文化。而苏州东方之门大楼由于造型像秋裤而被人们称为“秋裤楼”，这一设计在一定程度上引起了人们的关注，但也被认为是过分追求新颖的失败设计，其社会效应并不理想。
（二）影响工程使用功能
工程设计的优劣直接关系到工程使用功能的实现程度。以住宅工程项目为例，的工程设计能为人们提供便捷、舒心的生产、生活环境。在户型设计时，合理组织人流、动静分离、保证卧室的私密性，选择合理的开间、进深尺寸方便家具、器具的摆放及保证采光需要，插座的布置位置方便家用电器的使用。在小区设计时，不同高度的楼错落有致，楼间距、容积率、绿化率等指标的选取为小区创造优美、舒心的居住环境。的住宅设计不仅可以提高房子的经济价值，还能让销售变得更加容易。而设计上的缺陷则会给业主的二次装修带来较大的麻烦，如砸墙、改水电等现象，这不仅增加了业主的成本，也影响了业主的居住体验。
（三）影响工程投资
工程设计对工程投资有着重要的影响。结构设计有多种结构形式可以选择，如砖混结构、框架结构、钢结构等，不同结构形式的造价也不相同。例如，作者曾根据领导指示按框架结构与底框砖混结构两种结构形式设计了秦岭电气公司的大学生公寓楼，并分别做了这两种结构形式的预算，经过经济、技术对比终选择了底框砖混结构形式。建筑设计对造价的影响也较大。墙体材料可以选择混凝土砌块、砂加砌块、预制空心板等；外装饰可以选择涂料、瓷砖、石材、玻璃幕墙等；地面可以选择地砖、木地板、毛毯等；防水材料可以选择防水砂浆、SBS防水卷材等。建筑设计选择不同的材料对工程造价也影响较大。工程设计水平低下还会造成返工、窝工现象，造成施工成本和工程投资增加。的工程设计应是在保证功能、质量、安全、美观的前提下投资为节省、。
（四）影响工程进度
在工程项目实施阶段，工程设计水平对工程进度将会产生较大的影响。在全面性上，按照工程建设程序，应待设计全部完成后方可开始施工。但有些工程为加快工程进度，在设计还未全部完成即开始施工，施工常常因缺少设计图纸而停顿，欲速则不达。如作者参与建设的富平330kv 变电站工程项目因地沟图纸未出具就开始施工，造成基础部分的施工延误约 15天。在协调性上，工程设计的土建部分与安装部分须充分沟通、协调，以使土建能够保证安装，安装不影响土建，否则就会矛盾造成工程施工停顿或返工。如西藏民族大学新校区图书馆工程项目，因吊装管道会造成走道净高不够问题而停工，影响工期5 天；在餐饮中心工程项目中，因结构图与建筑图纸的集水井布置不相符，造成返工，影响工期 7天。在设计深度上，设计如不能够保证据图施工亦将会影响工程施工进度。如西藏民族大学新校区双语师资楼工程项目，因缺少构造柱布置图问题而延误工期4 天；浙江康恩贝大厦因幕墙预埋件图纸延误出具，使工期延误了 10天。高水平的设计图纸是保证工程顺利施工进行、实现工期目标的关键。
（五）对工程管控的帮助
掌握工程设计知识对工程管控有着重要的帮助。工程施工主要的依据是工程设计图纸、标准图集和工程施工规范。以我国目前的施工水平而言，还普遍达不到严格按图纸或规范进行施工。掌握工程设计知识可以更好地理解施工图纸和规范要求，从而更好地进行工程管控。例如，在施工过程中，可以及时发现施工与设计不符的地方，并及时进行纠正，避免造成更大的损失。掌握工程设计知识还可以更好地与设计人员进行沟通和协调，解决施工过程中出现的问题，保证工程的顺利进行。