可适应设计方法及应用

第一本关于可适应设计的书，作者是*初提出了这一概念和方法的，并将过去二十年的研究成果写成这本书。可适应设计用于复杂产品和系统的快速设计和产品全生命周期工程包括升级、重用、再制造和回收的有效设计方法。是设计理论和方法以及工业应用的独特参考书。

   在设计中嵌入可适应能力，可以应用已有产品及系统设计，更快更好地完成新产品设计，以满足产品多样化和个性化需求。可适应性强的产品和系统，能够支持产品升级换代、部分模块和关键零部件的重用和再制造，实现全生命周期可持续发展，不但满足工业产品的绿色低碳制造要求，延长复杂和大型工程系统生命周期，而且具有明显的经济效益。自可适应设计提出以来，相关概念、方法和应用一直在不断发展。本书对可适应设计的基本思想、概念以及关键技术进行了概述，对可适应设计的建模、评价与优化方法进行了系统总结，并为不同应用场景提供了技术工具以及应用案例。在总结过去进展的同时，本书旨在促进可适应设计在数字化、智能化、碳中和与工业元宇宙时代中的发展。本书可作为设计领域研究生的专业课程教材，也可以作为工程和设计领域的技术人员的培训教材及参考资料。

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