CollaborativeProductDesignandManufacturingMethodologiesandApplications pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Li, W. D. (EDT)/ Ong, S. K. (EDT)/ Nee, Andrew Y. C. (EDT)/ McMahon, Chris (EDT)

出品人:

页数:308

译者:

出版时间:

价格:159

装帧:HRD

isbn号码:9781846288012

丛书系列:

图书标签:

• 协同产品设计
• 协同制造
• 产品设计方法论
• 制造技术
• 工业工程
• 数字化制造
• 智能制造
• 创新设计
• 工程管理
• 产品生命周期管理

创新制造与协同设计：面向未来的产品开发新范式 图书信息： 本书并非《Collaborative Product Design and Manufacturing Methodologies and Applications》。 --- 导言：工业4.0浪潮下的制造与设计革命 在当前全球制造业向智能化、数字化转型的关键时期，传统的产品开发流程正面临前所未有的挑战。市场需求的瞬息万变、产品生命周期的缩短，以及对更高质量、更低成本的持续追求，要求企业必须采纳更加灵活、高效且以用户为中心的开发范式。本书深入探讨了驱动下一代产品成功的核心理念——集成化、智能化和可持续性，聚焦于如何通过先进的理论模型、创新的技术工具和精益的流程管理，重塑从概念诞生到最终交付的全过程。 本书旨在为工程技术人员、产品经理、研发高管以及相关专业院校的师生提供一套系统化、前瞻性的知识体系，以应对复杂系统的设计与制造难题。我们不关注特定的协同工具集或既有的方法论标准，而是着眼于构建一个适应未来工业生态的敏捷制造与需求驱动设计框架。 第一部分：重塑设计哲学——面向价值的系统化思维 本部分着力于从根本上转变传统“瀑布式”或线性设计思维，引入以价值流为核心的系统工程方法。 第一章：价值链的再定义与需求工程的深化 我们首先探讨当代市场对“价值”的动态理解。价值不再仅仅是功能实现，更包含了用户体验、可持续性指标以及供应链的韧性。本章详细阐述了超越传统规格文档的多维度需求捕获技术，包括情境感知数据分析、隐性需求挖掘，以及如何将这些异构需求转化为可量化的工程约束。重点分析了如何建立需求可追溯性的语义网络模型，而非简单的文档链接，确保设计决策始终与核心业务目标对齐。 第二章：模型驱动设计（MDD）与数字孪生基础理论 本书深入剖析了模型驱动设计（Model-Driven Design, MDD）在复杂产品系统中的应用潜力。我们着重讨论如何利用抽象级别不同的模型——从概念级的功能模型到物理级的仿真模型——来贯穿整个设计周期。核心内容包括多物理场耦合建模的理论框架，以及如何建立稳健的数字孪生体（Digital Twin）的基础架构，侧重于孪生体的生命周期管理、数据同步机制的算法基础，以及如何利用孪生体进行高保真度的“What-if”场景分析，而不是仅仅停留在简单的状态监控层面。 第三章：人机交互的适应性设计与可制造性前瞻 在设计阶段，集成考虑人机交互（HCI）的适应性至关重要。本章探讨了动态用户界面/用户体验（UI/UX）设计原则，特别是针对半自主系统和人机协同环境。此外，我们引入了可制造性设计（Design for Manufacturability, DfM）的预测性算法。这部分内容聚焦于如何利用先进的材料科学数据和加工误差概率模型，在设计迭代的早期阶段，量化不同制造工艺对最终产品性能和成本的影响，从而避免后期的昂贵返工。 第二部分：下一代制造的集成化策略与流程控制 本部分将视野从设计蓝图转向实际生产，探讨如何构建一个高度集成、反应灵敏的制造系统。 第四章：制造过程的深度数据化与边缘计算 现代制造系统必须是数据驱动的。本章详细阐述了面向过程的实时数据采集架构，重点关注如何整合来自传感器、PLC和MES系统的大规模异构数据。我们深入探讨了边缘计算（Edge Computing）在提高制造决策实时性中的作用，包括如何在生产单元本地进行实时异常检测、质量反馈环路的快速闭合，以及如何设计轻量级的、针对特定任务的优化算法，以实现在云端和本地计算资源之间的智能分流。 第五章：柔性制造系统的动态调度与资源优化 面对批量小、品种多的市场趋势，柔性制造系统（FMS）的优化调度成为核心竞争力。本书不拘泥于传统的固定规则调度，而是构建了基于强化学习（Reinforcement Learning, RL）的动态调度框架。该框架能够自主学习最佳的工件路径规划和机床分配策略，以应对突发的设备故障或紧急订单变更。内容涵盖了如何定义有效的奖励函数、处理高维状态空间以及确保调度的安全性和实时可行性。 第六章：先进连接技术在制造网络中的应用 本章探讨了支撑未来智能工厂连接的通信技术。我们分析了高可靠低延迟通信（URLLC）在精密控制应用中的技术要求和挑战，以及时间敏感网络（TSN）在保障确定性通信流中的核心地位。此外，还讨论了工业物联网（IIoT）安全架构的纵深防御策略，侧重于网络分段、身份验证机制和固件的零信任更新流程。 第三部分：可持续性、韧性与产品生命周期管理 最后一部分关注于超越短期性能指标的长期战略，即如何将环境责任和供应链的抗风险能力融入产品开发的核心。 第七章：材料选择与循环经济设计 可持续性不再是附加项，而是设计约束。本章聚焦于面向生命周期评估（LCA）的材料选择工具。我们介绍了一套基于多准则决策分析（MCDA）的框架，用以平衡材料的性能、成本、能源消耗和可回收性。重点内容包括模块化产品架构（Modular Product Architecture）如何促进产品的易于维修和升级，以及如何设计“物质流闭环”的回收再利用路径。 第八章：供应链的韧性与去中心化生产网络 全球供应链的脆弱性日益凸显。本书提出了一种基于多智能体系统的供应链韧性建模方法。该方法模拟了关键节点的冲击（如自然灾害或地缘政治事件），并评估了去中心化或区域化生产网络对降低风险的有效性。内容包括库存策略的动态调整算法，以及如何利用分布式账本技术（DLT）增强供应链信息的透明度和不可篡改性。 第九章：面向服务的制造（M4S）与产品能力交付 未来的产品趋势是从销售“物品”转向销售“能力”或“服务”。本章阐述了面向服务的制造（Manufacturing as a Service, M4S）的商业模式转型所需的工程支撑。这要求产品具备高度的远程诊断和预测性维护能力。我们探讨了如何设计集成传感器和诊断模块的智能产品，以及如何建立支撑服务交付的后市场数据分析平台，确保设计与运营数据的闭环反馈。 结语：构建面向未来的集成化创新体系 本书的最终目标是引导读者超越单一工具或方法的局限，建立一套全面集成、持续学习和高度适应的创新体系。只有当设计、制造和服务的各个环节实现深层次的、基于数据和模型的融合时，企业才能在日益复杂的全球竞争中保持领先地位。本书提供的理论框架和技术路径，是实现这一宏伟目标的坚实基石。

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