可重用设计

信息技术和制造技术相融合，是过去几十年来先进制造技术重要的特征之一。学术界和产业界一直致力于将信息技术应用于设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节，旨在提高制造业质量、效益和核心竞争力。在过去，由于缺乏足够的信息和案例，一度制约了制造业信息系统的成功应用和推广普及。然而，随着信息技术的普及，尤其是互联网技术的应用，另外一个问题随之而来。正如著名的未来学家约翰·奈斯比特（John Naisbitt）在其经典著作《大趋势》中所言“我们被信息淹没，却渴望知识。”如何从浩如烟海的信息中，获取有用的知识，以支持解决新的问题，是实现制造经验重用的关键。
在产品设计阶段，研发人员希望充分利用现代先进的科学信息技术，提升计算机模拟人的行为和思维进行自我深度学习的能力，以协助人类完成多样化、庞大的设计工作任务。在产品开发的数据、信息与知识的统一管理的基础上，充分地重复利用已有的、经过生产实践验证的产品设计信息、工艺信息与制造信息的可重用设计，无疑是缩短开发周期和提高产品质量，从而快速反应市场需求的重要手段。
可重用设计就是在工程需求与现有设计局限的背景下提出来的，它是指能够被重复利用的设计信息、设计规则和设计方法，以及利用这些信息、规则与方法解决新的设计问题的过程。
本书的编写团队在多年围绕可重用设计研究的基础上，参考了大量国内外相关文献，遵循对于“智能制造系列教材”所倡导的编写精神，对可重用设计的相关知识进行了系统梳理，旨在教授学生可重用设计的基本知识，引导学生能够兼顾工程、环境等因素进行综合设计，培养学生建立具有跨学科智能制造系统思维和可持续发展观。
本书由华中科技大学张国军、北京工业大学程强以及汕头大学张健编著。其中： 张国军负责第1章、第2章、第7章的编写，并完成整体规划与统稿； 程强完成了第3章、第4章、第6章的编写； 张健完成了第5章、第8章和第9章的编写。
由于编者水平有限，书中难免存在不足和错误，恳请广大读者批评指正。
作者2022年4月

本书全面系统地介绍了可重用设计的基础理论及关键技术。围绕着可重用设计的基本过程，研究并介绍了多种可重用设计知识的表示方法、获取方法及管理方法。在基础理论介绍的基础上，结合国家863项目、国家科技重大专项项目和国家自然科学基金项目，通过应用案例介绍了基于参数化的可重用设计、基于模块化的可重用设计、基于成组技术的可重用设计、基于实例推理的可重用设计、基于开放式架构的可重用设计等可重用设计关键技术。

张国军，博士、华中科技大学教授、博士生导师、长江学者特聘教授、国家重点领域智能终端精密构件制造装备创新团队负责人。现任广东华中科技大学工业技术研究院院长、制造装备数字化国家工程研究中心副主任。长期从事数字化智能化工艺与装备、制造信息技术的基础研究与应用开发。发表SCI/EI论文100余篇，授权发明专利20余件。获得国家科技进步二等奖、科技进步一等奖、中国高校科技进步一等奖等奖励多项。

第1章可重用设计简介

1．1可重用设计概要

1．1．1工程背景介绍

1．1．2可重用设计定义

1．1．3可重用设计原理

1．2可重用设计的结构、原则与特点

1．2．1可重用设计总体结构

1．2．2可重用设计基本原则

1．2．3可重用设计的特点

1．3可重用设计的基本过程

1．3．1产品可重用设计的基本过程

1．3．2工艺可重用设计的基本过程

1．3．3制造系统可重用设计的基本过程

1．4可重用设计的关键技术

参考文献

第2章可重用设计知识的表示方法

2．1知识表示方法简介

2．1．1产生式表示法

2．1．2框架式表示法

2．1．3语义网络表示法

2．2本体表示法

2．2．1本体

2．2．2本体构建

2．2．3本体映射

2．2．4本体推理

2．3基于三表的知识表达方式

2．3．1信息表

2．3．2决策表

2．3．3控制表

2．4基于三表的工艺设计知识表示实例

2．4．1产品信息的获取

2．4．2工艺信息表与工艺决策表的生成

2．4．3基于决策表的工艺设计规则的获取

参考文献

第3章可重用设计知识的获取方法

3．1显性知识的获取方法

3．1．1显性知识的特点

3．1．2显性工程设计知识的数据资源

3．1．3显性知识的获取机制

3．2隐性知识的获取方法

3．2．1隐性知识的概述

3．2．2基于粗糙集理论的隐性知识获取机制

3．2．3基于神经网络的隐性知识获取方法

参考文献

第4章可重用设计知识的管理

4．1知识管理的概念

4．2可重用知识的组织技术

4．2．1可重用知识检索技术

4．2．2可重用知识导航技术

4．2．3可重用知识推送技术

4．2．4可重用知识的共享与安全管理

4．3可重用知识管理技术的种类划分

4．4可重用知识发现

4．4．1知识发现与数据挖掘

4．4．2数据挖掘方法

4．4．3数据挖掘方法的比较与选择

参考文献

第5章基于参数化的可重用设计

5．1参数化设计技术

5．1．1参数化设计原理

5．1．2参数化设计的关键技术

5．2基于参数化的可重用设计流程

5．3典型应用案例

参考文献

第6章基于模块化的可重用设计

6．1模块化设计技术

6．1．1模块化设计的发展背景及应用

6．1．2模块化设计原理

6．1．3模块划分方法

6．2QFD背景下的可重用设计

6．2．1产品用户需求分析

6．2．2基于QFD的需求功能映射

6．2．3基于QFD的功能结构映射

6．2．4典型应用案例

参考文献

第7章基于成组技术的可重用设计

7．1成组技术 

7．1．1成组技术的基本概念

7．1．2相似性原理简介

7．1．3机械零件分类与编码

7．2基于成组技术的零件可重用设计

7．2．1零件的可重用设计步骤

7．2．2零件的相似系数计算

7．2．3零件的参数化

7．3典型应用案例

参考文献

第8章基于实例推理的可重用设计

8．1实例推理技术 

8．1．1实例推理技术的基本概念

8．1．2实例推理求解问题的基本步骤

8．2基于实例库的可重用设计

8．3典型应用案例

8．3．1减速器实例库的建立

8．3．2实例检索

8．3．3参数化变型设计

8．3．4实例更新

参考文献

第9章基于开放式架构的可重用设计

9．1产品架构的内涵

9．1．1产品架构的定义

9．1．2不同类型架构

9．2基于开放式架构的可重用设计主要特点

9．2．1开放式架构主要特征

9．2．2开放式架构与可适应设计、可重用设计之间的关系

9．3基于开放式架构的可重用设计过程与设计要点

9．4基于开放式架构的可重用设计方法

9．4．1开放式架构的设计建模方法

9．4．2开放式架构设计评价方法

9．4．3开放式架构设计方案优选方法

9．5应用案例

参考文献

本书全面系统地介绍了可重用设计的基础理论及关键技术。围绕着可重用设计的基本过程，研究并介绍了多种可重用设计知识的表示方法、获取方法及管理方法。在基础理论介绍的基础上，结合国家863项目、国家科技重大专项项目和国家自然科学基金项目，通过应用案例介绍了基于参数化的可重用设计、基于模块化的可重用设计、基于成组技术的可重用设计、基于实例推理的可重用设计、基于开放式架构的可重用设计等可重用设计关键技术。

张国军，博士、华中科技大学教授、博士生导师、长江学者特聘教授、国家重点领域智能终端精密构件制造装备创新团队负责人。现任广东华中科技大学工业技术研究院院长、制造装备数字化国家工程研究中心副主任。长期从事数字化智能化工艺与装备、制造信息技术的基础研究与应用开发。发表SCI/EI论文100余篇，授权发明专利20余件。获得国家科技进步二等奖、科技进步一等奖、中国高校科技进步一等奖等奖励多项。