描述
开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 平装是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787122264855
编辑推荐
1内容新：创新是机械行业的主题，基于知识工程的机械创新设计方法是核心研究方向之一，技术新颖。
2实例结合：本书内容通过实例介绍基于知识的计算机辅助机械产品创新设计，有较强的实用性。
2实例结合：本书内容通过实例介绍基于知识的计算机辅助机械产品创新设计，有较强的实用性。
内容简介
本书围绕知识工程与机械创新设计,重点介绍借助知识资源提升机械产品的设计能力,实现基于知识的机械产品创新设计的关键技术。综述了机械产品创新设计的基本概念、基本方法与技术;阐述了基于知识的计算机辅助产品创新设计技术:产品设计知识的本体表达、产品设计知识系统建立、设计知识更新、基于知识的产品设计与创新设计;给出了基于知识的计算机辅助机械产品创新设计系统框架及应用实例。
本书可供从事数字化设计与制造等领域研究的科研人员以及从事计算机集成制造的企业界科技工作者阅读,也可作为高等院校机械工程、自动化及计算机应用等专业高年级本科生和研究生的参考用书。
本书可供从事数字化设计与制造等领域研究的科研人员以及从事计算机集成制造的企业界科技工作者阅读,也可作为高等院校机械工程、自动化及计算机应用等专业高年级本科生和研究生的参考用书。
目 录
第1章 绪论
1.1 创新设计 1
1.1.1 创新的概念 1
1.1.2 创新设计 2
1.2 机械产品创新设计 4
1.2.1 机械系统设计 4
1.2.2 机械产品设计理论 7
1.2.3 机械产品设计方法 9
1.3 计算机辅助产品创新设计 11
1.3.1 计算机辅助设计技术 11
1.3.2 计算机辅助创新设计 13
第2章 创新思维与创新技法
2.1 创新思维 15
2.1.1 思维的概述 15
2.1.2 思维的类型 16
2.2 创新法则 19
2.3 创新技法 21
2.3.1 系统分析法 21
2.3.2 群体集智法 23
2.3.3 类比创新法 24
2.3.4 联想法 26
2.3.5 仿生法 27
2.3.6 组合创新法 28
2.3.7 移植创新法 29
第3章 机械创新设计的技术基础
3.1 功能原理设计 31
3.1.1 功能分解方法 32
3.1.2 原理求解法 34
3.1.3 功能综合方法 36
3.1.4 方案的评价与决策 37
3.2 运动方案设计 41
3.2.1 机械运动系统 41
3.2.2 机械运动机构 42
3.2.3 机械运动控制 45
第4章 基于知识的计算机辅助创新设计技术基础
4.1 产品设计知识 50
4.2 产品设计知识表达 52
4.2.1 规则表示法 52
4.2.2 逻辑表示法 53
4.2.3 框架表示法 53
4.2.4 语义Web 表示法 55
4.2.5 本体表示法 57
4.3 设计知识本体建模 58
4.3.1 本体建模基元 58
4.3.2 建立本体的方法 59
4.3.3 本体开发工具 61
4.4 设计知识获取 63
4.4.1 知识获取 63
4.4.2 知识获取方法 64
4.5 设计知识检索 66
4.5.1 知识检索的概念 66
4.5.2 基于本体的知识检索与推理 67
第5章 机械产品设计知识建模
5.1 设计知识模型 72
5.2 基于模糊动态聚类的功能模块划分 73
5.2.1 功能相关性分析 73
5.2.2 建立产品的功能结构 74
5.2.3 构造功能相关矩阵 74
5.2.4 功能模块动态划分 77
5.2.5 实例分析 78
5.3 设计知识建模 81
5.3.1 设计知识表示 82
5.3.2 设计知识模型 84
5.4 产品设计知识系统 88
第6章 基于变型空间MFBS本体映射的产品创新设计
6.1 MFBS 本体映射 90
6.1.1 功能-模块映射 92
6.1.2 功能－行为映射 92
6.1.3 行为－结构映射 93
6.2 本体映射策略 93
6.3 基于Jena 的MFBS 本体映射与实例分析 94
6.3.1 本体映射算法 95
6.3.2 SPARQL 查询 97
6.3.3 基于Jena 的MFBS 本体映射与实例分析 100
6.4 基于变型空间本体映射的产品创新设计 104
6.4.1 基于变型空间的概念学习 104
6.4.2 基于变型空间本体映射的产品创新设计 106
第7章 基于语义块相似匹配的设计知识更新
7.1 本体异构与匹配分析 108
7.2 本体元素的抽取 110
7.2.1 创建本体模型 110
7.2.2 获取本体中的类 112
7.2.3 获取本体中的属性 113
7.2.4 获取本体中的实例 113
7.2.5 实例分析 114
7.3 待匹配概念对 115
7.3.1 基于元素级的本体匹配 116
7.3.2 基于结构级的本体匹配 117
7.4 建立概念语义块 121
7.4.1 概念语义的表示 122
7.4.2 建立概念语义块 123
7.5 基于语义块相似性匹配的设计知识更新 125
第8章 基于结构全生命周期评价基因模型的设计方案生成
8.1 设计方案生成 129
8.2 结构全生命周期评价基因模型 130
8.2.1 全生命周期评价指标体系 130
8.2.2 结构全生命周期评价基因模型与编码 130
8.3 遗传操作及设计 133
8.3.1 选择操作及设计 133
8.3.2 交叉操作及设计 133
8.3.3 变异操作及设计 134
8.4 基于结构全生命周期评价基因模型的设计方案生成 135
8.4.1 构造适应度函数 135
8.4.2 基于结构全生命周期评价基因模型的设计方案生成算法 139
第9章 基于知识的计算机辅助创新设计系统
9.1 基于知识的计算机辅助创新设计系统 141
9.1.1 系统的框架 142
9.1.2 各模块的设计与实现 142
9.2 特种机器人设计知识系统 143
9.2.1 特种机器人的功能结构 145
9.2.2 特种机器人的设计知识建模 146
9.2.3 特种机器人的设计知识系统 146
9.3 多绳金刚石串珠绳锯计算机辅助创新设计 152
9.3.1 设计知识系统的建立 153
9.3.2 设计知识的更新 156
9.3.3 基于知识的计算机辅助产品创新设计 156
参考文献 161
1.1 创新设计 1
1.1.1 创新的概念 1
1.1.2 创新设计 2
1.2 机械产品创新设计 4
1.2.1 机械系统设计 4
1.2.2 机械产品设计理论 7
1.2.3 机械产品设计方法 9
1.3 计算机辅助产品创新设计 11
1.3.1 计算机辅助设计技术 11
1.3.2 计算机辅助创新设计 13
第2章 创新思维与创新技法
2.1 创新思维 15
2.1.1 思维的概述 15
2.1.2 思维的类型 16
2.2 创新法则 19
2.3 创新技法 21
2.3.1 系统分析法 21
2.3.2 群体集智法 23
2.3.3 类比创新法 24
2.3.4 联想法 26
2.3.5 仿生法 27
2.3.6 组合创新法 28
2.3.7 移植创新法 29
第3章 机械创新设计的技术基础
3.1 功能原理设计 31
3.1.1 功能分解方法 32
3.1.2 原理求解法 34
3.1.3 功能综合方法 36
3.1.4 方案的评价与决策 37
3.2 运动方案设计 41
3.2.1 机械运动系统 41
3.2.2 机械运动机构 42
3.2.3 机械运动控制 45
第4章 基于知识的计算机辅助创新设计技术基础
4.1 产品设计知识 50
4.2 产品设计知识表达 52
4.2.1 规则表示法 52
4.2.2 逻辑表示法 53
4.2.3 框架表示法 53
4.2.4 语义Web 表示法 55
4.2.5 本体表示法 57
4.3 设计知识本体建模 58
4.3.1 本体建模基元 58
4.3.2 建立本体的方法 59
4.3.3 本体开发工具 61
4.4 设计知识获取 63
4.4.1 知识获取 63
4.4.2 知识获取方法 64
4.5 设计知识检索 66
4.5.1 知识检索的概念 66
4.5.2 基于本体的知识检索与推理 67
第5章 机械产品设计知识建模
5.1 设计知识模型 72
5.2 基于模糊动态聚类的功能模块划分 73
5.2.1 功能相关性分析 73
5.2.2 建立产品的功能结构 74
5.2.3 构造功能相关矩阵 74
5.2.4 功能模块动态划分 77
5.2.5 实例分析 78
5.3 设计知识建模 81
5.3.1 设计知识表示 82
5.3.2 设计知识模型 84
5.4 产品设计知识系统 88
第6章 基于变型空间MFBS本体映射的产品创新设计
6.1 MFBS 本体映射 90
6.1.1 功能-模块映射 92
6.1.2 功能－行为映射 92
6.1.3 行为－结构映射 93
6.2 本体映射策略 93
6.3 基于Jena 的MFBS 本体映射与实例分析 94
6.3.1 本体映射算法 95
6.3.2 SPARQL 查询 97
6.3.3 基于Jena 的MFBS 本体映射与实例分析 100
6.4 基于变型空间本体映射的产品创新设计 104
6.4.1 基于变型空间的概念学习 104
6.4.2 基于变型空间本体映射的产品创新设计 106
第7章 基于语义块相似匹配的设计知识更新
7.1 本体异构与匹配分析 108
7.2 本体元素的抽取 110
7.2.1 创建本体模型 110
7.2.2 获取本体中的类 112
7.2.3 获取本体中的属性 113
7.2.4 获取本体中的实例 113
7.2.5 实例分析 114
7.3 待匹配概念对 115
7.3.1 基于元素级的本体匹配 116
7.3.2 基于结构级的本体匹配 117
7.4 建立概念语义块 121
7.4.1 概念语义的表示 122
7.4.2 建立概念语义块 123
7.5 基于语义块相似性匹配的设计知识更新 125
第8章 基于结构全生命周期评价基因模型的设计方案生成
8.1 设计方案生成 129
8.2 结构全生命周期评价基因模型 130
8.2.1 全生命周期评价指标体系 130
8.2.2 结构全生命周期评价基因模型与编码 130
8.3 遗传操作及设计 133
8.3.1 选择操作及设计 133
8.3.2 交叉操作及设计 133
8.3.3 变异操作及设计 134
8.4 基于结构全生命周期评价基因模型的设计方案生成 135
8.4.1 构造适应度函数 135
8.4.2 基于结构全生命周期评价基因模型的设计方案生成算法 139
第9章 基于知识的计算机辅助创新设计系统
9.1 基于知识的计算机辅助创新设计系统 141
9.1.1 系统的框架 142
9.1.2 各模块的设计与实现 142
9.2 特种机器人设计知识系统 143
9.2.1 特种机器人的功能结构 145
9.2.2 特种机器人的设计知识建模 146
9.2.3 特种机器人的设计知识系统 146
9.3 多绳金刚石串珠绳锯计算机辅助创新设计 152
9.3.1 设计知识系统的建立 153
9.3.2 设计知识的更新 156
9.3.3 基于知识的计算机辅助产品创新设计 156
参考文献 161
前 言
21世纪的经济发展呈现出信息化、知识化的特征, 产品设计过程中知识的增值成为主宰新产品竞争力的决定性因素, 基于知识的设计方法已经成为实现设计制造自动化, 增强企业竞争力的一项重要高新技术。创新是产品设计的本质和灵魂。在产品设计阶段, 对产品功能求解的设计过程, 富创新性。当前, 新产品开发设计中所需要的知识越来越多, 涉及不同领域的不断变化的知识资源。开展以设计知识获取、表达及运用为核心的计算机辅助创新设计, 是提高我国制造型企业的创新能力和核心竞争力的重要途径, 也符合《国家中长期科学和技术发展规
划纲要(2006~2020) 》中“数字化与智能化设计制造” 优先主题中“智能化创新设计方法及技术” 研究内容。
本书围绕知识工程与机械创新设计, 重点介绍了借助知识资源提升机械产品的设计能力,实现基于知识的机械产品创新设计的关键技术。以设计过程模型为基础的设计知识建模, 注重设计知识共享、重用, 是实现基于知识的产品设计的基础, 有利于实现基于知识的机械产品创新设计。产品设计是从功能空间到结构空间的复杂映射过程, 设计知识的检索与推理是实现这个过程的关键技术。采用适当的设计方案生成技术获得完整的产品设计方案是产品创新设计的又一关键环节。本书既立足于可持续应用、基于知识的计算机辅助产品创新设计的实际需求,又为基于知识的产品开放式创新设计提供实现途径, 具有重要的理论研究意义和实际应用价值。
全书共分9章。第1章综述了创新设计、机械产品创新设计、计算机辅助产品创新设计的基本概念、基本方法与技术; 第2章阐述了创新设计的创新思维与创新技法; 第3章从功能原理设计和运动方案设计两个方面, 论述了机械创新设计的技术基础; 第4章阐述了基于知识的计算机辅助创新设计技术基础———设计知识、设计知识表达、设计知识本体建模、设计知识检索等;第5章提出了MFBS的产品设计过程模型, 建立了产品设计知识的MFBS本体表达模型和产品设计知识系统; 第6章综合利用本体概念自身的语义和概念间的层次结构, 提出了基于本体语义块
相似性匹配的设计知识更新方法; 第7章系统地研究Jena编程实现MFBS本体知识检索与映射推理算法, 进行基于知识的产品设计, 提出了基于变型空间本体映射的产品创新设计方法; 第8章建立结构的全生命周期评价基因模型, 设计遗传操作算法, 实现基于结构全生命周期评价基因模型的功能模块设计方案的自动生成; 第9章结合前几章提出的理论和方法, 开发基于知识的计算机辅助创新设计系统, 包括系统框架设计、各模块详细流程, 并应用于特种机器人设计知识系统、多绳金刚石串珠绳锯计算机辅助创新设计。
本书的研究成果是在山东大学张进生教授的悉心指导下完成的, 山东大学的王经坤教授、王志副教授、黄波副研究员, 山东建筑大学张明勤、张瑞军、王晓伟、宋现春、于复生、董明晓等多位教授也给出了宝贵的建议, 在此笔者向导师和各位专家表示衷心的感谢。同时, 感谢山东建筑大学机电工程学院、山东省机械工程创新技术高校重点实验室、山东省绿色建筑协同创新中心的大力支持。
鉴于笔者学术水平有限, 一些学术观点的不妥之处恳请专家、学者指正。书中文法的欠妥之处, 恳请读者指正。
本书承蒙国家自然科学基金项目(NO.61303087), 山东省高等学校科技计划项目(NO.J14LB04), 山东省绿色建筑协同创新中心团队建设科研基金(NO.LSXT201513) 的资助。
划纲要(2006~2020) 》中“数字化与智能化设计制造” 优先主题中“智能化创新设计方法及技术” 研究内容。
本书围绕知识工程与机械创新设计, 重点介绍了借助知识资源提升机械产品的设计能力,实现基于知识的机械产品创新设计的关键技术。以设计过程模型为基础的设计知识建模, 注重设计知识共享、重用, 是实现基于知识的产品设计的基础, 有利于实现基于知识的机械产品创新设计。产品设计是从功能空间到结构空间的复杂映射过程, 设计知识的检索与推理是实现这个过程的关键技术。采用适当的设计方案生成技术获得完整的产品设计方案是产品创新设计的又一关键环节。本书既立足于可持续应用、基于知识的计算机辅助产品创新设计的实际需求,又为基于知识的产品开放式创新设计提供实现途径, 具有重要的理论研究意义和实际应用价值。
全书共分9章。第1章综述了创新设计、机械产品创新设计、计算机辅助产品创新设计的基本概念、基本方法与技术; 第2章阐述了创新设计的创新思维与创新技法; 第3章从功能原理设计和运动方案设计两个方面, 论述了机械创新设计的技术基础; 第4章阐述了基于知识的计算机辅助创新设计技术基础———设计知识、设计知识表达、设计知识本体建模、设计知识检索等;第5章提出了MFBS的产品设计过程模型, 建立了产品设计知识的MFBS本体表达模型和产品设计知识系统; 第6章综合利用本体概念自身的语义和概念间的层次结构, 提出了基于本体语义块
相似性匹配的设计知识更新方法; 第7章系统地研究Jena编程实现MFBS本体知识检索与映射推理算法, 进行基于知识的产品设计, 提出了基于变型空间本体映射的产品创新设计方法; 第8章建立结构的全生命周期评价基因模型, 设计遗传操作算法, 实现基于结构全生命周期评价基因模型的功能模块设计方案的自动生成; 第9章结合前几章提出的理论和方法, 开发基于知识的计算机辅助创新设计系统, 包括系统框架设计、各模块详细流程, 并应用于特种机器人设计知识系统、多绳金刚石串珠绳锯计算机辅助创新设计。
本书的研究成果是在山东大学张进生教授的悉心指导下完成的, 山东大学的王经坤教授、王志副教授、黄波副研究员, 山东建筑大学张明勤、张瑞军、王晓伟、宋现春、于复生、董明晓等多位教授也给出了宝贵的建议, 在此笔者向导师和各位专家表示衷心的感谢。同时, 感谢山东建筑大学机电工程学院、山东省机械工程创新技术高校重点实验室、山东省绿色建筑协同创新中心的大力支持。
鉴于笔者学术水平有限, 一些学术观点的不妥之处恳请专家、学者指正。书中文法的欠妥之处, 恳请读者指正。
本书承蒙国家自然科学基金项目(NO.61303087), 山东省高等学校科技计划项目(NO.J14LB04), 山东省绿色建筑协同创新中心团队建设科研基金(NO.LSXT201513) 的资助。
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