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数据驱动设计 
定 价：168 元 丛书名：工业智能与工业大数据系列
9 7 4 8 2 7 8 1 8 2 3 1 8 读者对象:相关专业科技人员，以及相关专业师生。 
数据驱动的产品设计主要指的是，围绕产品交互数据进行建模和分析，从而挖掘事物的相关性和隐藏 模式以协助产品设计的过程。随着大数据时代的到来，在整个产品生命周期中已经生成了许多有价值的数 据。收集的产品数据包含大量的设计知识，有助于提高生产效率和产品竞争力。数据驱动的产品设计是一 种有效且流行的设计方法，可以支持设计师做出明智的决策。本书将围绕数据驱动的产品设计，介绍设计 知识数据的获取建模、挖掘和可拓派生技术，同时结合智能优化算法，分析数据驱动产品设计过程中的数 据感知解析辨识、约束传递模糊适配、鲁棒学习可信评估、协同推理决策、多参数关联性能反演、多目标 拓扑优化及异构设计数据集成技术等，为工程设计领域的从业人员了解相关数据驱动技术提供参考。
冯毅雄，浙江大学机械工程学院教授，工学博士，博士生导师，浙江大学设计工程研究所副所长，国家优秀青年基金(优青)获得者，浙江省杰出青年基金获得者，浙江省新世纪151人才，隶属于浙江大学谭建荣院士学术团队，浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室固定科研人员，"机电液系统基础研究”国家自然基金创新研究群体学术骨干。
第 1 章 绪论 ............................................................................................................................. 001?
1.1 引言 ............................................................................................................................ 001 ? 1.2 数据驱动产品设计的基本概念 ................................................................................ 002? 1.2.1 产品数据的概念和特征 ................................................................................ 002? 1.2.2 数据驱动的产品设计过程 ............................................................................ 002 ? 1.3 数据驱动产品设计的发展概述 ................................................................................ 003 ? 1.3.1 数据驱动的需求分析偏好感知 .................................................................... 003? 1.3.2 数据驱动的概念设计 .................................................................................... 004? 1.3.3 详细设计中的数据建模 ................................................................................ 006? 1.3.4 设计知识支持工具 ........................................................................................ 007? 1.4 本书的篇章结构 ........................................................................................................ 008? 第 2 章 产品设计知识获取建模技术 ..................................................................................... 010? 2.1 引言 ............................................................................................................................ 010? 2.2 产品设计实例知识的分解 ........................................................................................ 011? 2.3 产品设计实例知识的形式化描述 ............................................................................ 012? 2.3.1 产品设计实例的一般描述方法 .................................................................... 012? 2.3.2 物元理论及其形式化方法 ............................................................................ 014? 2.3.3 产品设计实例物元模型的建立 .................................................................... 017? 2.4 产品设计实例的封装 ................................................................................................ 022? 2.4.1 产品设计事物元 ............................................................................................ 022 ? 2.4.2 关联信息的建立 ............................................................................................ 028? 第 3 章 产品设计知识数据挖掘技术 ..................................................................................... 030? 3.1 引言 ............................................................................................................................ 030? 3.2 数据挖掘与产品知识信息 ........................................................................................ 031? 3.2.1 数据挖掘的基本概念与主要技术 ................................................................ 031? 3.2.2 可挖掘的产品知识信息 ................................................................................ 033? 3.3 基于粗糙集理论的产品设计规则知识挖掘 ............................................................ 034? 3.3.1 粗糙集理论与数据挖掘 ................................................................................ 034? 3.3.2 产品设计规则知识的挖掘过程 .................................................................... 039? 3.4 产品设计规则知识综合 ............................................................................................ 043? 第 4 章 产品设计知识可拓派生技术 ..................................................................................... 044? 4.1 引言 ............................................................................................................................ 044? 4.2 产品构造模型知识的可拓集合 ................................................................................ 044? 4.2.1 产品构造模型的共轭特性 ............................................................................ 045? 4.2.2 基于共轭视图的产品基本构造模型描述 .................................................... 046? 4.2.3 产品构造模型的知识拓展 ............................................................................ 048? 4.3 产品设计过程知识的可拓变换 ................................................................................ 057? 4.3.1 产品设计过程知识蕴含系统的建立 ............................................................ 057? 4.3.2 基于蕴含系统的变换派生 ............................................................................ 062? 4.4 产品设计过程知识的递归 ........................................................................................ 064? 第 5 章 产品期望性能数据感知解析辨识技术 ....................................................................... 066? 5.1 引言 ............................................................................................................................ 066? 5.2 产品期望性能闭环感知模型构建 ............................................................................ 067? 5.3 不确定条件下的期望性能递推解析度量 ................................................................ 070? 5.3.1 不确定性能语义分析与量化表达 ................................................................ 070? 5.3.2 期望性能正向重要度解析与度量 ................................................................ 072? 5.4 状态感知反馈的期望性能综合辨识计算 ................................................................ 074? 5.4.1 期望性能服役状态感知反馈分析 ................................................................ 074? 5.4.2 基于性能损失的反向重要度确定 ................................................................ 075? 5.4.3 考虑互补关系的期望性能融合辨识 ............................................................ 077? 第 6 章 产品结构性能约束传递模糊适配技术 ....................................................................... 079? 6.1 引言 ............................................................................................................................ 079? 6.2 结构性能的约束空间分析 ........................................................................................ 080? 6.2.1 性能约束的分类与表征 ................................................................................ 080? 6.2.2 基于粗糙集的约束空间约简 ........................................................................ 081? 6.3 约束传递下关联相似度确定及设计空间缩减 ........................................................ 084? 6.3.1 功能—结构模糊相似度分析及度量 ............................................................ 084? 6.3.2 性能约束传递下设计空间过滤缩减 ............................................................ 086? 6.4 基于离散差分进化算法的性能适配模型求解 ........................................................ 087? 6.4.1 结构性能适配的数学模型构建 .................................................................... 088? 6.4.2 基于约束水平关系的离散差分进化算法 .................................................... 089 ? 6.4.3 约束满足偏差最小的方案排序筛选 ............................................................ 092? 第 7 章 产品预测性能鲁棒学习可信评估技术 ....................................................................... 094? 7.1 引言 ............................................................................................................................ 094? 7.2 产品多元设计变量降维 ............................................................................................ 096? 7.2.1 互信息估计的多元设计变量筛选 ................................................................ 096? 7.2.2 局部近邻分析的异常误差点判别 ................................................................ 097? 7.3 基于鲁棒学习的产品预测性能回归拟合 ................................................................ 099? 7.3.1 试验样本随机采样构建 ................................................................................ 099? 7.3.2 基于最小二乘支持向量回归机的预测性能回归拟合 ................................ 100? 7.3.3 回归模型鲁棒学习修正 ................................................................................ 103 ? 7.4 基于区间估计的预测性能可信评估分析 ................................................................ 104? 7.4.1 可信性能区间估计的数学描述 .................................................................... 105? 7.4.2 基于 Bootstrap 的预测性能可信度计算 ....................................................... 105? 7.4.3 预测性能全局灵敏度分析 ............................................................................ 106? 第 8 章 产品概念方案协同推理决策技术 ............................................................................. 108? 8.1 引言 ............................................................................................................................ 108? 8.2 产品概念方案模糊积分评价 .................................................................................... 111? 8.2.1 透平膨胀机质量控制方案评价的基本问题描述 ........................................ 111? 8.2.2 基于模糊 Choquet 积分的透平膨胀机方案质量耦合评价模型 ................. 112? 8.3 产品概念方案集合的优劣排序 ................................................................................ 115? 8.4 产品概念方案证据推理团队协同评价 .................................................................... 116? 8.4.1 证据理论的基本概念 .................................................................................... 117? 8.4.2 透平膨胀机质量控制方案的团队一致性决策模型 .................................... 118? 第 9 章 产品结构多参数关联性能反演技术 ......................................................................... 120? 9.1 引言 ............................................................................................................................ 120? 9.2 产品结构多参数关联性能反演问题描述 ................................................................ 121? 9.2.1 多维几何空间行为性能反演坐标系 ............................................................ 121? 9.2.2 多参数关联行为性能反演目标分析 ............................................................ 125? 9.3 多参数关联行为性能同伦反演算法 ........................................................................ 127? 9.3.1 多参数混合反演系统的建立 ........................................................................ 127? 9.3.2 几何同伦行为性能反演实现 ........................................................................ 127? 9.4 同伦两段分步的行为性能参数修正 ........................................................................ 130? 第 10 章 产品结构多目标拓扑优化技术 ............................................................................... 133? 10.1 引言 .......................................................................................................................... 133? 10.2 产品结构多目标优化算法及其改进 ...................................................................... 134? 10.2.1 基本 TLBO 算法及其流程 .......................................................................... 134? 10.2.2 TLBO 算法自信度权重的改进设计 ........................................................... 135? 10.2.3 TLBO 算法动态调整教学因子的设计 ....................................................... 136? 10.2.4 算法数值算例及对比 .................................................................................. 136? 10.3 产品结构拓扑优化数学模型 .................................................................................. 139? 10.3.1 拓扑优化问题变量描述 .............................................................................. 139? 10.3.2 拓扑优化数学模型与约束处理 .................................................................. 139? 10.4 不确定性拓扑优化模型建立与求解 ...................................................................... 141? 10.4.1 可靠性拓扑优化模型构建 .......................................................................... 141? 10.4.2 可靠性拓扑优化模型求解流程 .................................................................. 143? 10.4.3 稳健性拓扑优化模型构建 .......................................................................... 145? 10.4.4 稳健性拓扑优化模型求解流程 .................................................................. 145? 第 11 章 产品多领域异构设计数据集成技术 ....................................................................... 148? 11.1 引言 .......................................................................................................................... 148? 11.2 产品设计使能性能知识集成需求 .......................................................................... 150? 11.2.1 使能性能知识多领域数据表现形式 .......................................................... 150? 11.2.2 使能性能知识多领域数据集成约束 .......................................................... 151? 11.3 使能性能知识多领域数据接口 .............................................................................. 152? 11.3.1 使能性能知识多领域数据组件接口语义描述 .......................................... 152? 11.3.2 使能性能知识多领域数据组件接口系统模型 .......................................... 155? 11.4 使能性能知识的多领域数据集成 .......................................................................... 156? 11.4.1 使能性能知识多领域数据组件接口实现 .................................................. 156? 数据驱动设计 XIV 11.4.2 使能性能知识多领域数据组件接口访问 .................................................. 158? 第 12 章 大数据驱动的产品设计应用案例 ........................................................................... 160? 12.1 电除尘器设计知识演化管理系统 .......................................................................... 160? 12.1.1 引言 .............................................................................................................. 160? 12.1.2 系统的应用背景与实施策略 ...................................................................... 160? 12.1.3 系统的体系结构与功能模块 ...................................................................... 162? 12.2 数据驱动的大型注塑装备设计系统 ...................................................................... 180? 12.2.1 引言 .............................................................................................................. 180? 12.2.2 大型注塑装备结构性能建模与结构设计实现 .......................................... 181? 12.2.3 大型注塑装备行为性能反演与目标性能优化 .......................................... 188? 12.2.4 大型注塑装备设计系统与使能性能数据集成 .......................................... 202? 12.3 复杂锻压装备性能增强设计及工程应用 .............................................................. 213? 12.3.1 引言 .............................................................................................................. 213? 12.3.2 系统的应用背景与体系架构 ...................................................................... 213? 12.3.3 系统集成平台主要功能模块设计与实现 .................................................. 215? 12.3.4 在 150MN 双动充液拉深液压机装备设计中的应用验证 ........................ 226? 12.4 大型空分设备质量控制系统集成与实现 .............................................................. 232? 12.4.1 引言 .............................................................................................................. 232? 12.4.2 系统的应用背景与实施策略 ...................................................................... 232? 12.4.3 HY-ASEQCS 系统的体系与功能模块 ....................................................... 235?
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