15世紀時，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計工作。19世紀時，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隊的力量。到了設計波音747飛機的時候，喬·薩特（Joe Sutter）的工程師團隊則由開始的幾百人發(fā)展到最終的4500人。事實上，如果將那些致力于為飛機提供動力的發(fā)動機設計團隊也包含在內(nèi)的話，波音747設計團隊的規(guī)模遠不止這個數(shù)字。隨著所設計產(chǎn)品及設計過程的日益復雜，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)品的設計過程錯綜復雜，產(chǎn)品系統(tǒng)的各個部分之間以及它們隱含的抽象數(shù)學模型之間均存在著非常復雜的交互耦合。時至今日，任何一個大型產(chǎn)品的設計，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隊共同完成的，而這種分布式的設計模式又進一步增加了產(chǎn)品設計過程的復雜度。
　　在認識到有必要發(fā)展一些工具來輔助完成設計任務和設計過程之后，工程界為此付出了巨大努力。這也直接引領了產(chǎn)品設計相關學科的蓬勃發(fā)展，如結(jié)構(gòu)分析、空氣動力學分析和熱分析等一系列的計算分析方法。一個全新設計理應提升既往產(chǎn)品的性能，這就要求每個設計工程師或設計工程師團隊有能力將上述計算分析方法及其他輔助設計工具通過優(yōu)化策略聯(lián)系起來，并形成一個探尋產(chǎn)品更優(yōu)設計方案的有效手段。此外，技術的快速變革削弱了歷史數(shù)據(jù)的參考價值，進一步增大了設計任務的難度，為了充分考慮各種物理現(xiàn)象和工程學科之間的交互耦合，工程師們不得不采用一些新的設計方法。以多學科設計優(yōu)化（Multidisciplinary De-sign Optimization，MDO）和知識工程（Knowledge Based Engineering，KBE）為代表的先進設計方法應運而生，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處理的學科及設計要求，通過高度交互的方式將優(yōu)化方法和學科自身的分析工具結(jié)合起來，以達到優(yōu)化設計的目的。最近，總體設計任務的復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)的設計活動，如對設計數(shù)據(jù)和設計過程的捕獲、存儲、檢索以及處理。KBE前景廣闊，其涵蓋設計過程的同時也包括了計算設計工具的具體應用，可為那些非專業(yè)的工程師們應用MDO方法提供巨大幫助。
　　本書的主要目標是通過基本概念的全面介紹，使讀者深刻理解構(gòu)成MDO技術基礎的優(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章闡述了解決假設問題的靈敏度分析方法；第8章介紹了當下最先進的MDO框架范例；第11章提供了減少計算量的方法和途徑。由于成功的設計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)容進行了介紹。在這部分內(nèi)容中，讀者可以了解到如何在設計過程中將KBE和其他分析工具融合使用，并借助MDO設計方法找到最優(yōu)的設計結(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將更寬泛的設計因素納入計算設計過程，讀者可藉此形成一種擴展KBE應用范疇的理念，即KBE可在MDO起關鍵作用的復雜產(chǎn)品設計過程中管理主要設計工作。