產(chǎn)品智能優(yōu)化設(shè)計技術(shù) 郝佳
定 價：58 元
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- 作者：郝佳
- 出版時間：2025/4/1
- ISBN：9787111772811
- 出 版 社：機(jī)械工業(yè)出版社
- 中圖法分類：TB21
- 頁碼：
- 紙張：膠版紙
- 版次：
- 開本：16開
當(dāng)前，我國正處于由制造大國向制造強(qiáng)國轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時期，先進(jìn)的產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)已成為新時代工程師知識體系中的重要組成部分。本書從產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)的發(fā)展歷史切入，圍繞優(yōu)化設(shè)計的核心理念，系統(tǒng)地構(gòu)建了產(chǎn)品智能優(yōu)化設(shè)計技術(shù)的體系框架，旨在幫助讀者建立產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計所需的基本知識體系。
本書共8 章，內(nèi)容安排循序漸進(jìn)。第1 章概述產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)的發(fā)展歷史及相關(guān)的設(shè)計理論基礎(chǔ)；第2 章深入探討實驗設(shè)計方法，為設(shè)計數(shù)據(jù)的有效獲取提供堅實支撐；第3 章介紹代理模型構(gòu)建方法，為產(chǎn)品關(guān)鍵性能的預(yù)測提供實用的手段和工具；第4 章闡述優(yōu)化模型的基本概念與經(jīng)典算法，奠定優(yōu)化設(shè)計的理論基礎(chǔ)；第5 章聚焦于智能優(yōu)化算法，詳細(xì)解析遺傳算法、粒子群算法等仿生算法，賦予讀者全局優(yōu)化求解的能力；第6 章探討多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計方法，闡述其基本框架及經(jīng)典策略，拓寬讀者的優(yōu)化設(shè)計視野；第7 章介紹設(shè)計方案決策方法，講解經(jīng)典的多屬性決策方法，支持讀者在設(shè)計過程中進(jìn)行綜合平衡選擇；第8 章簡要展示解決實際問題的應(yīng)用方法，增強(qiáng)讀者的實踐能力。整體而言，本書以產(chǎn)品智能優(yōu)化設(shè)計的知識體系為主線，通過豐富的案例，對基本概念、模型和算法進(jìn)行生動描述，旨在幫助讀者更直觀、更深入地理解幵掌握相關(guān)知識體系。
本書可作為高等院校機(jī)械工程、智能制造工程、工業(yè)工程等專業(yè)的本科生或研究生的主干課程教材，也可作為企業(yè)管理人員、一線設(shè)計工程師、設(shè)計軟件開發(fā)工程師等專業(yè)人士的寶貴參考書。本書配有以下教學(xué)資源：教學(xué)課件、研究課題、源代碼與教學(xué)視頻，參考MOOC 課程鏈接為：https://smartcourse.zhihuishu.com/course/index/1710493280095047680？mapVersion=1。歡迎選用本書作教材的教師登錄www.cmpedu.com 注冊后下載，或發(fā)郵件至jinacmp@163.com 索取。
本書遵循教指委相關(guān)指導(dǎo)文件和高等院校學(xué)生學(xué)習(xí)規(guī)律編寫而成。踐行四新理念，融入思政元素，注重理論與實踐相結(jié)合。
前言
當(dāng)前，我國制造業(yè)正處于由規(guī)模擴(kuò)張向質(zhì)量提升轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時期。在這一轉(zhuǎn)型過程中，“創(chuàng)新設(shè)計”被視為核心驅(qū)動力。作為實現(xiàn)創(chuàng)新設(shè)計的重要方法和工具，產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用范圍廣泛，涵蓋了設(shè)計思維、人工智能、運(yùn)籌優(yōu)化和工業(yè)軟件等多個領(lǐng)域，旨在促進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計方案的生成與優(yōu)化。產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)包含多個分支，如創(chuàng)新設(shè)計方法、優(yōu)化設(shè)計方法、可靠性設(shè)計方法和可制造性設(shè)計方法等，它們共同構(gòu)成了一個復(fù)雜而豐富的設(shè)計體系。
特別地，優(yōu)化設(shè)計技術(shù)在當(dāng)前的發(fā)展中占據(jù)了舉足輕重的地位，其應(yīng)用范圍已廣泛擴(kuò)展到航空、航天、汽車、電子等諸多領(lǐng)域，成為產(chǎn)品設(shè)計不可或缺的組成部分。隨著數(shù)據(jù)驅(qū)動和智能學(xué)習(xí)等技術(shù)的快速發(fā)展，優(yōu)化設(shè)計技術(shù)正展現(xiàn)出更加廣闊的應(yīng)用前景和潛力。
在此背景下，本書以智能優(yōu)化設(shè)計為核心視角，致力于為讀者構(gòu)建優(yōu)化設(shè)計知識體系，并助力其掌握優(yōu)化設(shè)計的基本原理和技能。全書共8章，第1章從宏觀層面介紹了設(shè)計技術(shù)的發(fā)展脈絡(luò)，旨在幫助讀者形成對設(shè)計技術(shù)整體發(fā)展格局的認(rèn)識，并理解優(yōu)化設(shè)計的基本技術(shù)框架。第2章~第7章深入探討了與優(yōu)化設(shè)計相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)，包括實驗設(shè)計方法、代理模型構(gòu)建方法、經(jīng)典優(yōu)化算法、智能優(yōu)化算法、多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計方法、設(shè)計方案決策方法等，旨在幫助讀者全面理解并掌握這些關(guān)鍵技術(shù)。最后一章通過具體的應(yīng)用案例，展示了如何將這些技術(shù)應(yīng)用于解決工程實際問題，實現(xiàn)了理論與實踐的有機(jī)結(jié)合。
本書采用了案例教學(xué)方法，結(jié)合具體的算法和模型，通過案例分析引導(dǎo)讀者深入理解基本概念和原理。同時，本書還提供了相應(yīng)的程序代碼（Python），旨在幫助讀者將理論知識轉(zhuǎn)化為實際操作能力。
編者
高等院校教師
前言
第1章產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計概述
1.1產(chǎn)品設(shè)計的發(fā)展歷史
1.1.1產(chǎn)品設(shè)計方法的分類
1.1.2產(chǎn)品設(shè)計理念的變遷
1.1.3產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)的變遷
1.2典型的產(chǎn)品設(shè)計理論
1.2.1系統(tǒng)設(shè)計理論
1.2.2公理設(shè)計理論
1.2.3創(chuàng)新設(shè)計理論
1.2.4通用設(shè)計理論
1.2.5C-K設(shè)計理論
1.3產(chǎn)品智能設(shè)計方法
1.3.1現(xiàn)代產(chǎn)品的典型特征
1.3.2產(chǎn)品設(shè)計的一般過程
1.3.3智能設(shè)計技術(shù)的特點(diǎn)
1.3.4智能設(shè)計技術(shù)的分類
1.4產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計的框架
1.4.1優(yōu)化設(shè)計的基本概念
1.4.2優(yōu)化設(shè)計的總體框架
1.4.3優(yōu)化設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)
本章小結(jié)
本章習(xí)題
第2章實驗設(shè)計方法
2.1實驗設(shè)計概述
2.1.1案例介紹
2.1.2實驗設(shè)計的基本概念
2.1.3實驗設(shè)計的基本原則
2.1.4實驗設(shè)計的一般步驟
2.1.5實驗設(shè)計的案例
2.2隨機(jī)實驗設(shè)計
2.2.1案例介紹
2.2.2完全隨機(jī)設(shè)計
2.2.3隨機(jī)區(qū)組設(shè)計
2.2.4平衡不完全區(qū)組設(shè)計
2.2.5裂區(qū)設(shè)計
2.3拉丁方實驗設(shè)計
2.3.1案例介紹
2.3.2拉丁方實驗設(shè)計的原理
2.3.3標(biāo)準(zhǔn)拉丁方表格及變形
2.3.4拉丁方設(shè)計的基本步驟
2.3.5拉丁方設(shè)計案例的求解
2.4正交實驗設(shè)計
2.4.1案例介紹
2.4.2正交表及正交設(shè)計
2.4.3箱體優(yōu)化的正交設(shè)計
2.4.4有交互作用的正交設(shè)計
2.4.5水平不等的正交設(shè)計
本章小結(jié)
本章習(xí)題
第3章代理模型構(gòu)建方法
3.1認(rèn)識代理模型
3.1.1代理模型的基本概念
3.1.2代理模型的構(gòu)建步驟
3.2線性回歸模型
3.2.1案例介紹
3.2.2線性回歸模型的原理
3.2.3結(jié)果分析
3.3多項式響應(yīng)面代理模型
3.3.1案例介紹
3.3.2多項式模型原理
3.3.3代碼實現(xiàn)
3.3.4結(jié)果分析
3.4神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)代理模型
3.4.1案例介紹
3.4.2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理
3.4.3結(jié)果分析
3.5高斯過程代理模型
3.5.1案例介紹
3.5.2高斯過程原理
3.5.3結(jié)果分析
3.6混合代理模型
3.6.1案例介紹
3.6.2混合代理模型原理
3.6.3結(jié)果分析
3.7多保真度代理模型
3.7.1案例介紹
3.7.2多保真度代理模型原理
3.7.3結(jié)果分析
3.8融合知識代理模型
3.8.1案例介紹
3.8.2知識的表征
3.8.3知識與數(shù)據(jù)融合
3.8.4結(jié)果分析
本章小結(jié)
本章習(xí)題
第4章典型的優(yōu)化算法
4.1認(rèn)識算法
4.1.1優(yōu)化算法的基本原理
4.1.2優(yōu)化算法的分類
4.1.3經(jīng)典極值問題
4.2線性規(guī)劃的單純形法
4.2.1問題描述
4.2.2單純形法原理
4.2.3算法步驟
4.2.4結(jié)果分析
4.3線性目標(biāo)規(guī)劃算法
4.3.1問題描述
4.3.2線性目標(biāo)規(guī)劃原理
4.3.3算法步驟
4.3.4結(jié)果分析
4.4最速下降法
4.4.1案例描述
4.4.2最速下降法原理
4.4.3算法步驟
4.4.4結(jié)果分析
4.5牛頓法
4.5.1案例描述
4.5.2牛頓法原理
4.5.3算法步驟
4.5.4結(jié)果分析
4.6變尺度法
4.6.1問題描述
4.6.2變尺度法原理
4.6.3算法步驟
4.6.4結(jié)果分析
本章小結(jié)
本章習(xí)題
第5章智能優(yōu)化算法
5.1認(rèn)識智能優(yōu)化算法
5.2禁忌搜索算法
5.2.1案例描述
5.2.2基本原理
5.2.3算法步驟
5.2.4參數(shù)設(shè)置
5.2.5結(jié)果分析
5.3模擬退火算法
5.3.1案例描述
5.3.2基本原理
5.3.3算法步驟
5.3.4參數(shù)設(shè)置
5.3.5結(jié)果分析
5.4遺傳算法
5.4.1案例描述
5.4.2基本原理
5.4.3算法步驟
5.4.4參數(shù)設(shè)置
5.4.5結(jié)果分析
5.5蟻群算法
5.5.1案例描述
5.5.2基本原理
5.5.3算法步驟
5.5.4參數(shù)設(shè)置
5.5.5結(jié)果分析
5.6粒子群算法
5.6.1案例描述
5.6.2基本原理
5.6.3算法步驟
5.6.4參數(shù)設(shè)置
5.6.5結(jié)果分析
本章小結(jié)
本章習(xí)題
第6章多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計方法
6.1認(rèn)識多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計
6.1.1MDO的基本思想
6.1.2MDO的關(guān)鍵技術(shù)
6.1.3多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化（MDO）系統(tǒng)的變革
6.2MDO策略分類
6.2.1MDO的一般性模型
6.2.2典型的MDO策略
6.3同時分析與優(yōu)化算法
6.3.1模型原理
6.3.2案例分析
6.4并行子空間優(yōu)化算法
6.4.1模型原理
6.4.2案例分析
6.5協(xié)同優(yōu)化算法
6.5.1模型原理
6.5.2案例分析
6.6兩層綜合集成算法
6.6.1模型原理
6.6.2案例分析
6.7目標(biāo)級聯(lián)法（ATC）
6.7.1模型原理
6.7.2案例分析
本章小結(jié)
本章習(xí)題
第7章設(shè)計方案決策方法
7.1認(rèn)識設(shè)計方案決策
7.1.1案例介紹
7.1.2模型構(gòu)建
7.1.3求解步驟
7.1.4結(jié)果分析
7.2網(wǎng)絡(luò)分析法
7.2.1案例介紹
7.2.2模型構(gòu)建
7.2.3求解步驟
7.2.4結(jié)果分析
7.3逼近理想解排序法
7.3.1案例介紹
7.3.2模型構(gòu)建
7.3.3求解步驟
7.3.4結(jié)果分析
7.4灰色關(guān)聯(lián)分析法
7.4.1案例介紹
7.4.2模型構(gòu)建
7.4.3求解步驟
7.4.4結(jié)果分析
7.5模糊決策方法
7.5.1案例介紹
7.5.2模型構(gòu)建
7.5.3求解步驟
7.5.4結(jié)果分析
7.6擇優(yōu)排序方法
7.6.1案例介紹
7.6.2模型構(gòu)建
7.6.3求解步驟
7.6.4結(jié)果分析
7.7證據(jù)理論
7.7.1案例介紹
7.7.2模型構(gòu)建
7.7.3求解步驟
7.7.4結(jié)果分析
本章小結(jié)
本章習(xí)題
第8章綜合應(yīng)用案例
8.1風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片優(yōu)化設(shè)計案例
8.1.1問題描述
8.1.2實現(xiàn)步驟
8.1.3結(jié)果分析
8.2隧道掘進(jìn)機(jī)刀盤優(yōu)化設(shè)計案例
8.2.1問題描述
8.2.2實現(xiàn)步驟
8.2.3結(jié)果分析
本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)
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