可适应设计方法及应用

本书提供了适应性设计（AD）的全面研究，从构思概念、开发方法和应用到AD的真实世界产品设计，通过扩展AC的设计和物理产品的实用性，可以实现实质性的益处。AD的主要元素包括合理化的功能结构、可适应的产品架构、可适应接口和适应性评估。AD原则的关键方面是适应性，包括设计适应性、产品适应性、一般适应性和特定适应性，以及适应性的建模和评估。对这些方面的详细讨论是为了理解AD。还描述了在软件中实现AD和设计应用的方法、工具和技术。包括AD的应用示例，以说明如何在实际产品设计中使用AD。*后，强调了人工智能、大数据、物联网、云技术等先进技术以及元宇宙和Web3.0时代AD的未来发展。

2017年顾佩华入选McMaster大学150杰出工程校友 (Top 150 Alumni of Engineering, McMaster University)；他连续多年入选ELSVIER高引中国研究者并在工业工程和制造工程领域连续3年排名第一;他2004年入选加拿大工程院（Fellow, Canadian Academy of Engineering）和国际生产工程院 (Fellow, International Academy of Production Engineering – CIRP)，是*早入选加拿大工程院的华人之一。 顾佩华1995年和2000年两次成为加拿大自然科学和工程研究委员会（国家自然基金委）工业和工程设计讲席教授（NSERC Industrial Chair and NSERC Design Chair）、广东省领军人才 (2011年）。获2009年英国机械工程师协会颁发的Joseph Whitworth优秀论文奖、2011年CIRP设计年会的*佳论文奖、第九届设计与制造前沿国际会议优秀论文奖、美国制造工程师学会（SME）制造教育杰出进步奖, 优秀大学校长奖等。2005年他将当时国际上先进工程教育框架CDIO引入中国，并用CDIO在汕头大学工学院5个专业实施结果导向的工程教育改革（EIP-CDIO和OBE-CDIO）。他是CDIO联盟的创始主席，并且获得了广东省教学一等奖和国家教学二等奖。

第1章可适应设计简介/1 1.1产品生命周期和工程设计/2 1.1.1产品生命周期/2 1.1.2工程设计/5 1.1.3设计方法和工具/6 1.1.4可适应设计需求/9 1.2可适应设计原则/10 1.2.1可适应设计/10 1.2.2可适应设计中效用的扩展/12 1.2.3可适应设计中的关键问题/13 1.3可适应设计的益处/16 1.3.1用户效益/16 1.3.2生产商效益/17 1.3.3大型系统可适应性给用户和生产商带来的好处/18 1.3.4环境效益/18 1.4可适应设计的应用/19 1.5可适应设计和其他设计方法之间的差异/21 1.6本书的结构/22 1.7总结/23 本章参考文献/23 第2章可适应设计建模/34 2.1可适应设计的合理化功能结构/34 2.1.1可适应设计的功能建模/35 2.1.2可适应设计的结构建模/38 2.1.3功能组件和结构组件之间的关系/44 2.2可适应设计的产品架构/45 2.2.1模块化产品/45 2.2.2平台与产品族/46 2.2.3开放式架构产品/47 2.3可适应接口/50 2.4可适应产品的装配和拆卸/53 2.4.1产品装配建模/53 2.4.2拆卸操作建模/57 2.5总结/59 本章参考文献/59 可适应设计方法及应用目录第3章可适应设计评价方法/64 3.1工程设计评价方法/64 3.2可适应性的评估方法/65 3.2.1具体产品可适应性/68 3.2.2具体设计可适应性/75 3.2.3一般产品可适应性/76 3.2.4一般设计可适应性/79 3.3可适应性在设计评估中的作用/80 3.4基于信息熵的可适应性评估/86 3.4.1可适应产品的功能、结构和参数/86 3.4.2用于可适应性评估的信息熵/86 3.5总结/91 本章参考文献/91 第4章可适应设计的流程和方法/93 4.1可适应设计流程/93 4.1.1产品可适应性的设计流程/93 4.1.2设计可适应性的设计流程/95 4.2可适应设计的要素/95 4.2.1设计需求/95 4.2.2候选设计方案/99 4.2.3设计评估/104 4.2.4设计优化/105 4.3稳健可适应设计/108 4.3.1考虑需求和参数变化的稳健可适应设计/108 4.3.2考虑产品配置变化的稳健可适应设计/119 4.3.3开放式架构产品的稳健可适应设计/126 4.4可适应产品的操作规划/133 4.4.1可适应产品的装配规划/133 4.4.2可适应产品的拆卸顺序规划/137 4.5大规模个性化产品的可适应设计/138 4.5.1开放式架构产品的模块规划/139 4.5.2开放式架构产品的详细设计/140 4.5.3产品个性化/142 4.6总结/143 本章参考文献/143 第5章可适应设计的工具和技术/147 5.1模块化设计工具/147 5.1.1可适应产品模块化规划方法/147 5.1.2模块分类方法/159 5.2优化工具/164 5.2.1有约束优化/164 5.2.2多目标优化/167 5.2.3多级优化/169 5.2.4全局优化/172 5.3基于网络的可适应设计工具/179 5.3.1简介/179 5.3.2基于网络的可适应设计工具/180 5.3.3基于网络的可适应设计工具应用/183 5.4用于可适应产品设计和评价的虚拟现实系统/185 5.4.1简介/185 5.4.2基于VR技术的交互设计系统/187 5.4.3应用案例1——食品流动餐车/191 5.4.4应用案例2——房车设计/196 5.4.5结论/198 5.5总结/199 本章参考文献/199 第6章可适应设计的应用/204 6.1数控机床的可适应设计/204 6.1.1装备结构的重新设计流程/204 6.1.2重新设计过程的评估标准/206 6.1.3整机改进/211 6.1.4新一代YH605齿轮切削机的研制/213 6.1.5设计结果分析与讨论/214 6.2重型龙门铣床可适应产品平台的设计/215 6.2.1可适应产品平台的设计/215 6.2.2应用可适应产品平台建造重型龙门铣床/223 6.3用可适应设计方法规划大规模个性化产品生产/226 6.3.1简介/226 6.3.2背景介绍/227 6.3.3大批量个性化产品设计方法/230 6.3.4案例研究/230 6.3.5个性化分析/237 6.3.6总结/238 6.4工业涂布机的可适应设计/239 6.5开放式架构纸袋折叠机/244 6.5.1开放式接口的初步设计/244 6.5.2纸袋折叠机开放式接口的改进设计/248 6.6发电机测试可适应设备的设计/250 6.6.1设计问题/250 6.6.2*佳可适应设计/251 6.6.3比较研究/257 6.7工业折袋机旋转工作台的可适应设计/261 6.7.1装配建模/262 6.7.2模块的装配顺序规划/264 6.7.3模块内零件装配顺序规划/264 6.7.4模块装配顺序规划/264 6.8总结/266 本章参考文献/267 第7章结束语和发展趋势/269 7.1结束语/269 7.2发展趋势/270 7.3总结/276 本章参考文献/276