設計は次の２つのフェーズを中心に扱うことが多い．
＊模型化：出力と設計因子の関係を数理的に模型化する．
＊最適化：数理模型を用いて数理計画法により最適化を行う．
しかし科学的設計は良い模型が不可欠のためには実験でデータをとる必要がある．そして実験の良し悪しは実験計画のレベルによるため次の計画化が重要である．
＊計画化：少ない実験数で必要な項を持つ模型が獲得できる直交性が確保された実験を計画．
また最適化では複数の考えに基づいて定式化を行うとその数だけ解が得られるため，最終的にこの中から採用解を特定する必要がある．その際は候補解を総合的に吟味・評価するとともに実際の導入のことを踏まえて候補解に微調整を加えることが少なくない．
＊特定化：候補解から採用解を特定するが必要ならば微調整を行う．
最適化は数理だが特定化は数理に基づくマネジメントである．
以上の4つのフェーズは以下の順番で行われる．
計画化→模型化→最適化→特定化
狭義の設計は最適化のみを指すことが多いが本研究では4つのフェーズを合わせた全体を総合的設計として扱う．以上の設計の議論を超設計という新しい設計方法の枠組みで展開する．