基于知识的三维CAD技术及应用

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出版者:科学出版社发行部
作者:杨海成
出品人:
页数:232
译者:
出版时间:2005-1
价格:32.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787030146113
丛书系列:863现代集成制造系统技术丛书
图书标签:
  • 三维CAD
  • 知识工程
  • 计算机辅助设计
  • 产品设计
  • 智能制造
  • 知识库
  • 建模技术
  • 应用开发
  • 工业设计
  • 数字化设计
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具体描述

《基于知识的三维CAD技术及应用》以作者承担的国家“863”重大课题为基础,全面而系统地介绍了基于知识的三维CAD技术,反映了设计知识处理技术的最新研究成果全书共5章。第1章介绍CAD技术的发展和KBE的概念、研究进展和应用现状;第2章为设计领域中的知识处理技术;第3章是基于知识的三维CAD关键技术;第4章介绍基于知识的三维CAD系统结构与开发技术;第5章介绍当前开发的一些基于知识的CAD典型应用系统。《基于知识的三维CAD技术及应用》可供从事数字化设计制造、数据挖掘、人工智能研究的科技人员参考,也可作为机械设计与理论、计算机辅助设计等相关专业研究生的教材。

现代工程中的数字化制造策略与实践 本书聚焦于当前全球制造业转型升级的核心驱动力——数字化制造技术,深入探讨了从产品设计到最终制造全生命周期中的关键技术路径、集成策略以及在不同工业领域的实际应用案例。本书旨在为工程技术人员、研发人员以及相关领域的管理决策者提供一套全面、系统且具有前瞻性的数字化制造知识体系。 第一部分:数字化制造的基础框架与核心理念 本部分奠定了理解现代制造体系的基础。我们首先回顾了工业革命以来制造技术的发展脉络,强调了信息技术与物理实体深度融合的必然趋势。 1.1 数字化制造的内涵与层次结构 详细阐述了数字化制造不仅仅是图纸的数字化,而是涵盖了数据、模型、流程和决策的全面集成。我们将数字化制造的层次结构分解为:感知层(传感器与物联网)、网络层(数据传输与云计算)、平台层(PLM、MES、ERP的集成)和应用层(CAx、仿真优化)。重点分析了当前业界对“智能制造”的理解,并明确了数字化是实现智能化的前提。 1.2 产品全生命周期管理(PLM)的战略地位 PLM被视为贯穿设计、工程、生产、服务和报废全过程的数据主线。本书深入剖析了现代PLM系统的核心模块,包括数据管理、流程管理、知识管理和协作管理。我们着重探讨了如何通过构建统一的数据模型(如基于标准的STEP/ISO 10303的应用协议),实现跨部门、跨地域乃至跨供应链伙伴间的数据无缝共享和版本控制。讨论了面向特定行业的PLM解决方案(如面向汽车、航空航天和高科技电子产品的定制化需求)。 1.3 制造执行系统(MES)与运营优化 MES在连接企业资源计划(ERP)与车间控制系统(Shop Floor Control)之间起着至关重要的作用。本书详细解析了MES的十大核心功能模块,包括生产调度与控制、质量管理、设备管理(EAM)、物料流管理以及绩效分析。特别关注了如何利用MES实现生产过程的实时可视化、可追溯性以及柔性排产,以应对市场需求的快速变化。 第二部分:先进设计与仿真技术的前沿应用 本部分侧重于数字化流程前端的关键技术,即如何利用先进的计算工具来定义、验证和优化产品性能。 2.1 创成式设计与拓扑优化 探讨了人工智能算法在初步概念设计中的应用。创成式设计利用预设的性能目标、载荷条件和制造约束,自动生成数千种潜在设计方案。本书详细介绍了拓扑优化(Topology Optimization)、形貌优化(Topography Optimization)和尺寸优化(Size Optimization)的数学原理及其在轻量化结构设计中的应用,特别指出该技术对增材制造(AM)工艺的驱动作用。 2.2 复杂系统级仿真与多物理场耦合分析 传统的单学科仿真已无法满足现代复杂产品(如新能源汽车、精密医疗设备)的性能验证需求。本书深入研究了多物理场(Multi-physics)仿真的技术路线,包括热-力耦合、流体-结构耦合(FSI)以及电磁-热耦合。重点分析了如何通过高保真度的仿真模型,提前发现集成效应带来的潜在缺陷,从而大幅缩短物理原型迭代周期。 2.3 数字孪生(Digital Twin)的概念、构建与应用 数字孪生是实现虚实映射的关键技术。本书系统阐述了数字孪生的核心要素:物理实体、虚拟模型、连接机制和数据流。我们详细介绍了如何根据不同的应用场景(如产品设计验证、生产线监控、在役设备预测性维护),构建不同粒度和保真度的数字孪生模型。重点讨论了传感器数据、历史工况数据与高精度几何模型的融合技术。 第三部分:智能制造的车间实现与数据驱动 本部分转向实际生产环境,探讨如何利用自动化和数据分析技术实现柔性、高效的生产。 3.1 工业机器人与自动化集成 涵盖了六轴工业机器人、协作机器人(Cobots)在装配、焊接、搬运等任务中的应用拓展。重点分析了机器人离线编程(Offline Programming, OLP)的技术挑战与解决方案,以及如何将机器人的运动控制系统与上层的MES和自动化视觉系统进行高效集成,实现“黑灯工厂”的部分场景应用。 3.2 增材制造(AM)的工艺流程与后处理优化 增材制造正从原型制作迈向直接零件制造。本书对选择性激光烧结/熔化(SLS/SLM)、电子束熔化(EBM)等主流金属AM工艺的物理机制、材料特性和面向制造的设计(DfAM)原则进行了深入阐述。特别关注了制造缺陷(如残余应力、孔隙率)的仿真预测和通过优化打印路径和激光功率实现工艺参数的自适应控制。 3.3 工业物联网(IIoT)与车间数据采集 探讨了如何利用OPC UA、MQTT等工业通信协议,构建低延迟、高可靠性的车间数据采集网络。分析了边缘计算(Edge Computing)在本地化数据预处理、快速响应控制回路中的作用,以及如何将清洗、标准化后的海量设备运行数据安全地传输至云端平台进行深度分析。 第四部分:面向特定行业的数字化集成案例 本部分通过多个典型行业案例,展示了前述技术的综合应用与集成效益。 4.1 航空航天复杂部件的数字化制造链 以大型航空结构件的制造为例,展示了从高性能材料选型、基于约束的参数化建模、复杂曲面加工路径的生成、多工序间的误差传递分析,到最终检验的完整数字化链条。重点剖析了如何利用数字孪生技术对关键热处理和增材制造环节进行过程控制与质量追溯。 4.2 柔性消费电子产品的快速迭代与定制化生产 针对小批量、多品种的特点,分析了如何利用模块化设计方法(Platform-based Design)和快速换型(Quick Changeover)技术,结合MES的动态调度能力,实现客户需求驱动的快速交付。探讨了云端CAD协同设计与本地快速验证反馈的集成模式。 4.3 大型基础设施的数字化交付与运维 聚焦于建筑信息模型(BIM)在大型工程项目中的深化应用,讨论了如何将BIM模型无缝对接于施工进度模拟(4D)和成本控制(5D)系统。深入探讨了项目竣工后,BIM数据如何转化为资产管理系统的数字基础,用于设备健康监测和生命周期维护。 本书总结强调,成功的数字化转型依赖于技术集成、标准统一和组织变革的同步推进。它要求企业构建一个以数据为核心的、高度互联互通的工程生态系统,以实现更快的上市时间、更高的产品质量和更具竞争力的生产成本。

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读后感

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我是一名工业自动化领域的工程师,在工作中经常需要与各种复杂的三维模型打交道,并对其进行分析和优化。我一直觉得,现在的CAD软件虽然功能强大,但在智能性方面还有很大的提升空间。看到《基于知识的三维CAD技术及应用》这本书,我的兴趣瞬间被点燃了。我非常好奇书中是如何将“知识”融入到三维CAD技术中的。是仅仅指数据库中的模型信息,还是包含了更深层次的设计原则、工程常识,甚至是人工智能算法?我希望书中能够阐述清楚“知识”在CAD系统中的具体作用,例如如何利用这些知识来辅助设计、优化模型、或者进行仿真分析。而“应用”部分,我尤其期待书中能够展示一些实际的案例,说明“基于知识”的三维CAD技术是如何在工业自动化领域发挥作用的,比如如何实现智能化的装配、自动化的生产线设计、或者更高效的产品维护。这本书是否能够为我提供一些实用的方法和工具,让我能够在工作中更好地利用三维CAD技术,提升工作效率和质量?

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作为一个CAD领域的初学者,我一直觉得这个领域庞大而复杂,各种术语和概念层出不穷,常常让我感到无从下手。在寻找入门书籍时,我偶然看到了《基于知识的三维CAD技术及应用》。虽然书名听起来有些专业,但我被其中“知识”和“应用”这两个词深深吸引。我理解“三维CAD技术”是基础,而“基于知识”和“应用”则意味着它不仅仅是教我如何操作软件,更是要让我理解其背后的原理和实际用处。我非常好奇书中是如何将抽象的“知识”概念具象化,并与具体的三维建模操作联系起来的。它是否会从最基础的设计原则讲起,然后逐步深入到如何利用这些原则来指导建模?对于“应用”的部分,我希望书中能够通过一些生动形象的例子,向我展示出“基于知识”的三维CAD技术是如何解决实际工程中的难题的。例如,它能否帮助我理解为什么在某些情况下,某个特定的建模方式会比其他方式更有效?或者,它是否能让我了解,工程师是如何通过积累经验来做出更优化的设计决策的?我期待这本书能够为我打下坚实的基础,让我能够更清晰地认识到三维CAD技术的价值,并为我未来的学习和实践提供明确的方向。

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我对人工智能在工程领域的应用一直抱有极大的热情,尤其是在三维CAD这个与实际生产制造紧密相关的领域。我是一名在人工智能研究机构工作的研究员,目前的研究方向是机器学习在产品设计优化中的应用。在过去的研究中,我常常被数据处理和模型构建的复杂性所困扰,如何将人类的工程知识和设计经验有效地融入到AI模型中,始终是一个巨大的挑战。《基于知识的三维CAD技术及应用》这本书名,正是我一直在探索的方向。我非常期待书中能够深入阐述“知识”在三维CAD中的具体表现形式和作用机制。它是否会介绍如何利用本体论、规则引擎、或者其他的知识图谱技术来构建复杂的设计知识库?而“应用”部分,我希望能够看到一些前沿的研究成果,例如基于知识的参数化设计自动化、智能装配规划、甚至是通过机器学习自动生成三维模型等。我希望这本书能够提供一些理论上的启发,也能够提供一些实践上的指导,帮助我更好地理解如何将人工智能技术与三维CAD系统有机结合,从而推动整个领域向着更智能化的方向发展。

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作为一名在教育领域耕耘多年的教师,我一直在思考如何将最新的技术理念引入到课堂教学中,以培养出适应未来社会需求的人才。《基于知识的三维CAD技术及应用》这本书,对我来说无疑是一笔宝贵的财富。我非常好奇书中是如何界定和组织“知识”的,它是否能够提供一个清晰的框架,将三维CAD技术中的各种要素,如几何、拓扑、属性、约束、甚至设计流程等,有效地串联起来?我希望书中能够通过一些易于理解的方式,向学生们展示“基于知识”的设计理念,并引导他们思考如何将这些理念应用于实际的CAD操作中。而“应用”部分,我期待书中能够提供一些具有启发性的案例研究,让学生们能够直观地感受到“基于知识”的三维CAD技术在不同行业中的重要作用,例如如何通过智能化的设计来降低成本、缩短周期、或者提升产品性能。这本书是否能够为我提供一些创新的教学思路和方法,从而帮助我更好地引导学生理解和掌握三维CAD技术,并激发他们对未来技术发展的想象力?

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我是一名资深的CAD技术顾问,为众多企业提供三维CAD系统的咨询和实施服务。我深知,客户在选择和应用CAD技术时,最看重的是其能否带来实际的效益提升。近年来,我一直关注着CAD技术向智能化和知识化的发展趋势。《基于知识的三维CAD技术及应用》这本书的出现,正是我一直在寻找的。我迫切地想知道,书中是如何阐述“知识”在三维CAD中的价值的,它是否能够帮助企业更好地管理和利用设计知识,从而实现设计的标准化、自动化和智能化?书中是否会提供一些切实可行的方案,来帮助企业构建自己的知识库,并将这些知识有效地融入到CAD系统中?而“应用”部分,我非常期待书中能够提供一些成功的企业案例,展示出“基于知识”的三维CAD技术是如何帮助企业解决实际问题,如提高设计效率、降低错误率、加速产品上市等。这本书是否能够为我提供一些新的工具和方法,来更好地为客户提供咨询服务,并推动他们向更高级别的CAD应用迈进?

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作为一名在工业设计领域摸爬滚打多年的老兵,我对三维CAD技术的发展历程可谓是了如指掌,也曾亲身经历过从二维草图到参数化建模的每一次技术革新。当看到《基于知识的三维CAD技术及应用》这本书名时,我的内心就涌起一股强烈的探究欲。虽然我还没有完全深入阅读,但从书的封面设计、排版风格以及我零星翻阅的几页内容来看,这本书并非那种泛泛而谈的理论堆砌,而是真正深入到技术核心,并且紧密结合实际应用。我对书中对于“知识”在三维CAD中的具体体现充满期待,是仅仅指参数、约束,还是包含更深层次的工程经验、设计规则甚至智能算法?这本书能否为我揭示隐藏在复杂建模操作背后的智慧,从而帮助我在面对日益复杂的产品设计需求时,能够更加高效、智能地解决问题?我尤其好奇书中关于“应用”的部分,是否会有一些令人耳目一新的案例分析,能够展示出“基于知识”的三维CAD技术是如何在汽车、航空航天、机械制造等行业中发挥关键作用,甚至颠覆传统的生产模式。这本书是否能提供一些实用的技巧和方法,让我能够将这些先进的理念融入到我的日常工作中,提升我的设计效率和创新能力?我期待它能为我打开一扇通往更高维度设计世界的大门,让我看到三维CAD技术的未来发展趋势,并为我指明前进的方向。我对这本书抱有极大的信心,相信它会是我在职业生涯中一次宝贵的学习机会。

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作为一名在产品研发一线摸爬滚打多年的资深工程师,我深知在日益激烈的市场竞争中,效率和创新是企业生存的根本。传统的三维CAD软件虽然强大,但在面对复杂的设计协同、快速迭代的需求时,常常显得力不从心。我一直关注着CAD技术的最新发展,特别是那些能够提升设计智能化水平的技术。看到《基于知识的三维CAD技术及应用》这本书,我的第一反应是它可能触及了CAD技术发展的核心。《基于知识》这一提法,让我联想到如何将工程师丰富的经验和隐性的设计智慧融入到CAD系统中,从而实现更智能的设计过程。我非常好奇书中是如何定义和表达这些“知识”的,是结构化的数据,还是半结构化的规则,亦或是更深层次的语义信息?它是否能够提供一些具体的方法论,来帮助我们从海量的历史设计数据中提炼出可用的“知识”,并将其转化为指导设计行为的智能引擎?至于“应用”方面,我期待书中能够提供一些具有前瞻性的案例分析,展示出“基于知识”的三维CAD技术在各个行业,如航空航天、汽车制造、高端装备等领域是如何落地生根,并带来显著的效益提升的。这本书是否能为我指明一条优化设计流程、加速产品迭代的有效路径?

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作为一名CAD行业的资深从业者,我见证了三维CAD技术从简单的建模工具演变为如今复杂的设计协同平台。我一直认为,真正能够推动CAD技术向前发展的,是其背后所蕴含的“智慧”。《基于知识的三维CAD技术及应用》这本书名,恰恰点出了这一核心。我非常好奇书中是如何定义和利用“知识”的,是仅仅停留在参数和约束层面,还是已经涉及到更深层次的设计意图、工程规则以及专家经验的提取和应用?书中是否会提供一些具体的实现方法,来将这些隐性的“知识”显性化,并应用于CAD系统的各个环节?例如,在产品设计过程中,如何利用“知识”来辅助用户进行决策,或者自动完成一些重复性的建模任务?而“应用”部分,我期待书中能够提供一些真实世界的案例分析,展示出“基于知识”的三维CAD技术在不同行业,如汽车、机械、模具设计等领域所带来的创新和变革。这本书能否为我们提供一些新的思路和工具,来应对日益复杂的产品设计需求,并提升我们的设计效率和产品质量?我深信,这本书将是CAD领域的一次重要突破,并对行业发展产生深远影响。

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这本书的出现,无疑是为那些在三维CAD技术前沿不断探索的工程师和研究人员注入了一剂强心剂。我是一名专注于产品结构优化的博士生,目前的研究方向正与知识工程、机器学习在设计领域的应用紧密相关。在日常的研究中,我常常面临着如何将海量的设计知识和经验转化为可计算、可应用的智能模型的问题。而《基于知识的三维CAD技术及应用》这个书名,直接点出了我研究的痛点和目标。我非常好奇书中是如何界定“知识”的,它是否涵盖了从基础的几何信息、材料属性,到复杂的装配关系、工艺约束,甚至包括那些难以言传的、依赖于资深工程师经验的设计智慧?书中对于“基于知识”的实现方式,例如采用何种知识表示方法(本体、规则、语义网络等),以及如何将这些知识有效地融入到CAD系统的核心功能中,是我最感兴趣的部分。我希望书中能够提供一些具体的算法模型或者技术框架,让我能够借鉴其思路,并尝试应用于我的研究之中。此外,书中关于“应用”的阐述,我期待它能提供一些高质量的、具有代表性的应用案例,最好能有详细的技术路线图和实施过程,让我能够清晰地理解这项技术是如何在实际工业生产中落地生根,并产生实际效益的。这对于我的研究具有极其重要的指导意义。

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作为一名热爱钻研技术的软件开发者,我对能够提升软件智能化水平的技术总是抱有浓厚的兴趣。在我的职业生涯中,我曾参与过多个CAD软件的开发项目,深知传统CAD系统在处理复杂设计场景时的局限性,以及如何将人工智能技术融入其中所带来的巨大潜力。看到《基于知识的三维CAD技术及应用》这本书,我的第一反应就是它可能是我一直在寻找的那把钥匙。我迫切地想知道,书中是如何阐述“知识”在三维CAD中的角色的,是仅仅局限于数据的管理和检索,还是已经上升到了能够理解设计意图、预测设计结果的层面?我尤其关注书中关于如何从海量设计数据中挖掘出有价值的“知识”,以及如何将这些“知识”转化为驱动CAD系统行为的智能逻辑。例如,书中是否会介绍一些自动化特征识别、智能约束生成、或者基于知识的产品配置技术?而“应用”部分,我期待它能提供一些关于如何将这些先进技术整合到现有CAD平台中的具体方案,或者一些全新的、颠覆性的应用场景的设想。我希望这本书能够为我提供一些可操作的技术路线图,帮助我在未来的软件开发中,能够更好地利用“基于知识”的理念,构建出更加强大、智能的三维CAD解决方案。

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