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第一章　绪论1

1.1　引言1

1.2　知识与企业竞争力2

1.2.1　什么是知识2

1.2.2　知识与竞争优势2

1.2.3　知识发展与企业变革3

1.2.4　知识对企业成功的贡献4

1.3　设计知识4

1.3.1　设计知识的内涵5

1.3.2　设计知识的表达6

1.3.3　设计知识的运用7

1.4　基于知识的设计10

1.4.1　机械制造企业产品设计的特点11

1.4.2　现代设计制造环境下设计过程模式的演变14

1.4.3　计算机辅助产品设计的研究现状15

1.4.4　典型的基于知识设计方法20

1.4.5 国内外著名的产品设计系统25

第二章　产品广义功能需求模糊知识获取技术29

2.1　功能需求信息获取与描述方法概述29

2.2　基于功能需求信息元的GFRRM模型31

2.2.1　功能需求信息元的定义31

2.2.2 GFR-TCM的层次模型33

2.2.3 GR-TCM的关联模型35

2.3　基于多粒度本体的功能需求语义信息模型38

2.3.1　功能需求信息本体的概念38

2.3.2　功能需求信息本体的多粒度视图42

2.4　面向领域应用的GFRRM模型实现45

2.4.1 基于知识表达的FRIC实现45

2.4.2　基于XML的功能需求语义模型试验47

第三章　产品需求知识到结构知识的转换50

3.1　基于规则的产品需求知识到结构知识的转换50

3.1.1 结构映射规则的表达与匹配50

3.1.2 关系约束规则的表达与匹配53

3.2　基于相似特征的产品需求知识到结构知识的转换54

3.2.1　基于相似特征的实例检索算法54

3.2.2　相似匹配模板57

3.3　基于混合推理的产品结构知识提取59

3.3.1　需求特征值提取59

3.3.2　产品级的结构知识原型提取59

3.3.3　模块级的结构知识优化60

3.3.4　模块关系的约束检验61

第四章　产品运动方案的形式化表达技术62

4.1 运动方案设计的层次模型62

4.2 运动功能的形式化表达63

4.2.1 机构运动特性形式化表达63

4.2.2 机构运动关系形式化表达64

4.3 运动功能的形式化分解规则65

4.3.1 串联运动关系的形式化分解规则65

4.3.2 并联运动关系的形式化分解规则66

4.3.3 反馈运动关系的形式化分解规则67

4.4 基于运动关系的运动功能求解68

4.5 运动特性到机构的映射69

4.6 机构运动关系到机构组合关系的映射69

4.7 运动方案的评价70

4.7.1 运动方案直观化表达70

4.7.2 多目标综合评价71

第五章　基于定性推理的产品信息符号建模技术73

5.1 形体符号73

5.1.1 形体符号的定义与分类73

5.1.2 形体符号的性质与操作74

5.1.3 形体符号的描述76

5.2　概念设计中零件结构的符号造型76

5.2.1 形体符号的定量拼合运算76

5.2.2 形体符号的定性拼合运算77

5.2.3 符号模型的建立78

5.2.4 符号零件的构造图和局部构造树79

5.2.5 零件符号化的一般过程80

5.2.6 符号零件的结构图81

5.2.7 零件符号化的基本形式和准则81

5.2.8　典型结构零件的符号表示实例82

5.3　符号零件结构的定性模型84

5.3.1 定性几何约束84

5.3.2 定性几何约束图86

5.3.3 符号结构约束的标注准则和顺序86

5.3.4 符号零件结构的定性模型88

5.4　符号零件结构的约束局部相容性维护89

5.4.1 基本复合运算89

5.4.2 约束局部相容性推理算法90

5.4.3 约束局部相容性推理实例91

第六章　基于公理设计的产品功构映射技术92

6.1　产品功构模型的公理化原理92

6.1.1　产品公理化概述92

6.1.2　产品公理化的基本原理94

6.2　基于公理域的功构单元粒度划分95

6.2.1　产品功构模型的公理化处理95

6.2.2　产品功能结构抽象和分解96

6.2.3　基于模糊C均值算法的功构单元粒度划分97

6.2.4　功构单元粒度划分评价99

6.3　公理域映射的功构设计求解100

6.3.1　公理化功构单元类型的形式化表示100

6.3.2　基本功构单元的多层次公理域映射关系模型101

6.3.3　基于HMMF模型的公理域映射功构设计求解102

6.4　功能驱动的产品功构模型优化104

6.4.1　功能驱动的产品功构模型104

6.4.2　功能驱动的产品功构模型优化算法105

6.4.3　产品功构模型优化分析107

第七章　类产品结构的配置知识建模与求解技术108

7.1　基于类产品结构的产品配置模型108

7.1.1 类产品结构的建立108

7.1.2 GPCM模型的建立109

7.1.3 GPCM模型中的配置单元111

7.2　配置设计规则的知识表达114

7.2.1　配置设计知识规则定义114

7.2.2　配置设计规则的特征115

7.3　配置设计中知识求解和知识模板115

7.3.1 配置设计中客户需求约束的规范115

7.3.2　配置设计的求解策略116

7.3.3　配置设计的知识模板117

7.3.4　配置设计的知识实例118

第八章　产品设计信息可重用技术119

8.1　产品设计信息的可重用性119

8.1.1 重用的概念119

8.1.2 可重用性的概念120

8.1.3 影响产品设计信息可重用性的主要因素120

8.1.4 产品设计信息的基本可重用性属性121

8.2　多视图、多粒度的产品设计信息可重用模型123

8.2.1 产品设计信息模型的概念模型123

8.2.2 产品设计信息模型的UML描述124

8.2.3 产品设计信息可重用模型的STEP表示130

8.3　基于RBF网络的离线式特征信息识别132

8.3.1 神经网络应用于信息识别的优势132

8.3.2 RBF网络的结构及其主要算法133

8.3.3 可重用特征信息单元及其特征编码方法134

8.3.4 RBF网络的结构设计和训练136

8.3.5 相交特征信息单元的信息识别138

8.4　基于AFGT模型的在线式可重用功构信息识别140

8.4.1 装配特征图树模型的描述140

8.4.2 设计功能特征信息的识别142

8.4.3 装配特征信息的识别145

第九章　基于可拓推理的产品设计知识派生技术150

9.1　产品构造模型知识的可拓集合150

9.1.1　产品构造模型的共轭特性150

9.1.2　基于共轭视图的产品基本构造模型描述151

9.1.3　产品构造模型的知识拓展152

9.2　产品设计过程知识的可拓变换158

9.2.1　产品设计过程知识蕴含系统的建立158

9.2.2　基于蕴含系统的变换派生162

9.2.3　产品设计过程知识的递归164

9.3　产品设计知识的优度评价165

9.3.1　优度的概念165

9.3.2　设计知识优度评价的具体步骤166

9.3.3　设计知识优度评价的优点168

第十章　基于知识导航的产品零部件进化技术169

10.1　装配语义的关联表示169

10.1.1 装配语义及其蕴含的约束信息169

10.1.2 装配语义的定义和描述170

10.1.3 语义约束信息的建立173

10.1.4 装配语义的约束规则集描述174

10.1.5 装配语义的映射转化176

10.2　零件概念结构间的联结约束177

10.2.1 零件概念结构抽象和分解177

10.2.2 联结语义及其蕴含的约束信息177

10.2.3 联结语义的定义与描述178

10.2.4 联结单元的进化运算181

10.3　支持装配进化模型的语义关联与驱动184

10.3.1 装配进化模型的装配语义关联图184

10.3.2 多层次语义关联的映射式进化算法186

10.3.3 语义装配驱动的映射式进化算法187

10.4　基于联动式进化的零件结构进化模型动态编辑188

10.4.1 联结语义信息的继承188

10.4.2 结构进化模型重构的联动式进化算法189

10.4.3 结构进化设计过程与设计实例190

第十一章　基于数值与几何相结合的复杂装备多参数关联分析技术192

11.1　电除尘器装备产品结构192

11.1.1 电除尘器总体结构192

11.1.2 电除尘器功能模块组成193

11.1.3 电除尘器客户需求特征194

11.2　电除尘器装备产品物元描述196

11.2.1 电除尘器产品设计实例物元模型196

11.2.2 电除尘器阴极系统构造模型建立与拓展198

11.2.3 电除尘器设计过程蕴含系统及物元派生200

11.2.4　电除尘器设计物元的优度评价分析201

11.3　电除尘器装备多参数关联分析204

11.3.1 电除尘器除尘效率影响因素分析205

11.3.2 电除尘器除尘效率决策表206

11.3.3 电除尘器关键技术性能规律性曲线208

11.3.4　电除尘器多技术领域知识综合210

第十二章　基于知识的产品设计应用案例212

12.1　工业汽轮机设计知识在结构进化设计中的应用212

12.1.1 工业汽轮机产品基于知识的结构进化设计应用背景212

12.1.2　工业汽轮机汽缸结构进化设计原理213

12.1.3　工业汽轮机汽缸事物特性表的构建214

12.1.4　工业汽轮机汽缸结构进化设计实现214

12.1.5　工业汽轮机转子结构进化设计原理218

12.1.6　工业汽轮机转子事物特性表的构建219

12.1.7　工业汽轮机转子结构进化设计实现220

12.1.8　应用效果分析223

12.2　注塑机产品基于知识的模块划分优化223

12.2.1　应用背景简介223

12.2.2　注塑机产品零部件知识的公理化处理223

12.2.3　注塑机产品模块划分的实现224

12.2.4　注塑机产品模块划分优化分析225

12.2.5　应用效果分析227

12.3　电梯产品功能知识获取系统的实现及工程应用227

12.3.1 电梯产品知识获取系统应用背景227

12.3.2 电梯产品功能知识的形式化表达227

12.3.3 电梯产品功能知识的综合统计分析229

12.3.4　功能驱动的电梯产品功构单元聚类过程分析230

12.3.5 电梯产品功构单元粒度划分有效性评价232

12.3.6　基于知识的电梯产品参数配置232

12.3.7　应用效果分析235

12.4　叉车产品异构知识的语义描述的实现235

12.4.1　应用背景介绍235

12.4.2　叉车产品数据知识结构235

12.4.3　基于OWL语言的叉车产品知识语义描述236

12.4.4　基于语义模型的叉车产品知识XML描述237

12.4.5　叉车产品知识的匹配238

12.4.6　叉车产品设计文档知识的特征项抽取240

12.4.7　决策支持向量机的文档知识分类241

12.4.8　应用效果分析242

12.5　转辙机产品知识配置系统的实现及工程应用242

12.5.1　转辙机产品知识配置的应用背景242

12.5.2　转辙机产品的结构和设计特点243

12.5.3　转辙机产品族模型的建立244

12.5.4　基于CBR的转辙机产品知识配置过程分析244

12.5.5　应用效果分析247