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目录1

第1章　绪论1

1.1　现代设计概述1

1.1.1　产品设计概述1

1.1.2　现代设计的定义及一般过程的描述2

1.1.3　现代设计过程的特点3

1.1.4　现代设计的基本特征和发展趋势4

1.2　全生命周期工程设计（LCED）5

1.2.1 LCED概述5

1.2.2　质量驱动产品设计方法（QDPD）6

1.2.3　LCED中与QDPD有关的几个研究领域及研究进展7

1.3　虚拟产品开发与虚拟原型逼真设计（VPRD）11

1.3.1　概述11

1.3.2 虚拟原型逼真设计所涉及的相关领域与技术12

1.3.3　虚拟产品开发13

1.3.4　虚拟现实14

1.4　质量驱动的虚拟原型逼真设计方法、特点及研究意义15

1.4.1 虚拟原型逼真设计现状及进展15

1.4.2　我国仪器仪表行业发展现状17

1.4.3 质量驱动的虚拟原型逼真设计思想17

1.5　本书的目的18

2.1　虚拟原型逼真设计的概念及特点20

2.1.1 虚拟原型逼真设计的概念20

第2章　虚拟原型逼真设计的概念与原理20

2.1.2 虚拟原型逼真设计的特点21

2.2　虚拟原型逼真设计的原理21

2.3　虚拟原型逼真设计的主要研究内容23

2.3.1　关键技术层23

2.3.2　原型系统层24

2.3.3　开发环境层24

2.4　虚拟原型逼真设计模型24

2.5　虚拟原型逼真设计的体系结构25

2.5.1 虚拟原型逼真设计的体系结构25

2.5.2　虚拟原型逼真设计流程27

2.5.3　虚拟原型逼真设计的主要功能27

3.1.1 现代质量的定义及QDPD的实现策略31

第3章　质量驱动的虚拟原型逼真设计体系结构、关键技术31

3.1　质量驱动产品设计方法（QDPD）及进展31

3.1.2 QDPD的国内外研究进展及方向34

3.1.3 目前在QDPD研究中存在的问题和不足37

3.2　质量驱动的虚拟原型逼真设计基本原理38

3.2.1 质量驱动虚拟原型逼真设计的内涵和技术路线38

3.2.2　质量驱动的虚拟原型逼真设计基本思想39

3.2.3　质量驱动的虚拟原型逼真设计的主要研究内容41

3.3　质量驱动的仪表产品虚拟原型逼真设计体系结构和软件框架41

3.3.1 质量驱动的仪表产品虚拟原型逼真设计体系结构41

3.3.2 智能支持的全生命周期质量驱动产品开发模型（LC-QDPDS）44

3.3.3　仪表产品虚拟原型逼真设计软件框架模型46

3.4　质量驱动的虚拟原型逼真设计模型（QD-VPRD）的八大重要组成模块及关键技术47

第4章　QD-VPRD产品设计支撑环境关键技术51

4.1　基于STEP的信息交换模型与产品模型的建立51

4.1.1 STEP标准和产品数据管理PDM51

4.1.2　产品信息交换模型的建立54

4.1.3　产品功能特征模型58

4.2 QD-VPRD模型的知识处理技术62

4.2.1 面向对象的产品设计知识表达62

4.2.2 基于STEP的产品知识表达63

4.3　分布式协同设计模型及相关技术67

4.3.1 分布式协同工作平台67

4.3.2　应用资源共享技术68

4.3.3 基于黑板控制系统的分布式并行处理协同求解及产品过程管理模型71

第5章　基于Meta模型的虚拟原型建模技术73

5.1 概述73

5.2　虚拟原型的概念74

5.3　虚拟原型的功能要求74

5.4　虚拟原型的特性76

5.5　基于Meta模型实现多模型管理的一体化76

5.5.1　产品信息描述的多样性和灵活性76

5.5.2　Meta模型77

5.6　虚拟原型的信息组织79

5.7　基于虚拟原型四个机制实现主动信息服务80

5.7.1　管理机制80

5.7.2　决策机制81

5.7.4　控制机制82

5.7.3　调度机制82

5.8　基于虚拟原型、面向产品族的设计83

第6章 VOC获取与分析综合工具开发关键技术85

6.1 VOC获取与分析综合工具的系统结构及关键技术85

6.1.1 用户VOC获取工具的系统结构及关键技术85

6.1.2 产品VOC分析综合工具的系统结构及关键技术86

6.2　用户VOC模板框架推理生成技术88

6.2.1　基于CBR-WSC模型的用户VOC模板推理生成技术88

6.2.2　基于ANN的VOC模板推理生成模型92

6.2.3 ANN模型与CBR-WSC模型的比较95

6.3.1 基于模糊C-平均法模型的VOC聚类分析模型96

6.3　VOC聚类分析和综合技术96

6.3.2 应用实例98

第7章 智能计算机辅助质量功能配置（ICAQFD）实现技术99

7.1 ICAQFD的系统结构及关键技术99

7.1.1 ICAQFD的基本思想及关键技术99

7.1.2 ICAQFD的系统结构100

7.2 QFD瀑布式分解过程及HOQ模糊信息的建模方法102

7.2.1　QFD瀑布式分解过程102

7.2.2 HOQ中模糊信息建模的核心思想103

7.2.3 VOC的模糊建模和VOC模糊综合技术104

7.2.4 用户竞争性评估模型106

7.2.5 产品质量特征（PQC）重要度评估模型107

7.3.1 HOQ框架自动生成的技术基础108

7.3　HOQ框架自动生成关键技术108

7.3.2 HOQ中PQC自动配置的模糊决策方法109

7.3.3　应用实例111

7.4　ICAQFD中HOQ模糊多目标规划模型112

7.4.1 基于HOQ信息的PQC技术先进度的FLP模型113

7.4.2 基于模糊回归分析的PQC目标值模糊线性规划（FLP）模型115

7.4.3 应用实例118

第8章　计算机辅助的QDPD可靠性分析121

8.1　失效模式、影响及危害度分析（FMECA）121

8.1.1 概述121

8.1.2 FMEA的格式123

8.1.3　危害度分析（CA）124

8.2.1　概述125

8.1.4 计算机辅助的FMECA125

8.2　可靠性预计125

8.2.2　元件计数法126

8.1.3　成本性能预计127

8.3　FMEA可靠性分析工具的系统结构及关键技术128

8.3.1 FMEA可靠性分析工具的系统结构128

8.3.2　计算机辅助FMEA数学模型的建立方法130

第9章　基于QD-VPRD方案的智能设计技术132

9.1　产品方案设计概述132

9.2　计算机辅助QDPD方案设计系统的系统结构133

9.3　基于GA的产品功能结构方案推理机模型关键技术134

9.3.2　GA求解功能模块组合方案设计问题的流程135

9.3.1 产品功能结构单元编码方法135

9.3.3　GA求解功能模块组合方案设计的关键技术136

9.3.4　应用实例141

9.4　产品功能方案设计技术142

9.4.1 功能设计阶段的主要研究内容142

9.4.2　功能分析方法143

9.4.3　功能项的转换技术143

9.4.4　功能结构生成144

9.4.5　功能重要度评估144

9.4.6　功能可靠度分配147

9.5　方案构型设计技术154

9.5.1　求解的组合方法154

9.5.2　结构方案设计155

第10章　全生命周期设计方案评价模型的建立与评估方法157

10.1 全生命周期设计方案评估方法与评价模型建立的基本思想157

10.2　生命周期设计方案多目标多级模糊综合决策模型158

10.2.1　模糊多目标多级综合决策模型的系统结构158

10.2.2　设计方案多目标评价的模糊数学模型159

10.2.3　产品设计方案多目标多级模糊综合决策模型160

10.2.4 方案决策矩阵的确定162

10.2.5 因素重要度系数的确定方法162

10.2.6　灵敏度分析163

10.2.7　应用实例163

10.3　基于功能结构分解的产品设计质量模糊综合评价模型164

10.3.2 　应用实例1165

10.3.1　设计质量模糊综合评价模型165

10.3.3 应用实例2167

10.4　产品设计方案的神经网络多目标评价模型169

10.4.1　设计方案多目标评价神经网络模型的建立169

10.4.2　样本预处理171

10.4.3 应用实例172

10.5 基于改进BP算法的产品方案RQ评估模型173

10.5.1 基于QFD的用户需求满意度计算模型174

10.5.2　基于改进BP算法的产品方案RQ评估模型175

第11章　仪表虚拟使用过程关键技术179

11.1 仪表产品造型设计概述179

11.1.1　仪表产品造型设计的目的与任务179

11.2.1　仪表三维造型及效果图制作180

11.1.2　人机工程在造型设计中的研究应用180

11.2　基于AutoCAD 2000的仪表造型及渲染技术180

11.2.2　仪表外观造型设计子系统的开发182

11.3 基于VPRD的仪表产品造型虚拟使用子系统的关键技术184

11.3.1　基于VPRD的仪表造型设计系统特色184

11.3.2 系统开发平台中的关键技术188

11.3.3 基于I-DEAS的仪表三维造型技术191

11.3.4　仪表造型设计系统的开发193

第12章　仪表虚拟工作过程关键技术195

12.1 LabVIEW功能仿真子系统195

12.1.1 功能仿真的基本原理195

12.1.2 LabVIEW概述196

12.1.3 集成功能仿真设计和过程平台197

12.2.1 CAE综述200

12.2.2 CAE的基本结构与功能200

12.2 仪表CAE分析子系统200

12.2.3 CAE融入设计全过程201

12.2.4　CAE在仪表设计中的应用202

第13章　QD-VPRD应用实例205

13.1 工业智能仪表LC-QDPDS软件系统实现205

13.1.1 工业智能仪表LC-QDPDS软件的层次结构图及功能模块说明205

13.1.2 LC-QDPDS总控模块208

13.1.3 VOC获取与分析综合工具208

13.1.4 ICAQFD质量目标规划子系统211

13.1.7 全生命周期产品设计方案评价与决策子系统216

13.1.5 FMEA可靠性分析子系统216

13.1.6　产品结构方案设计子系统216

13.1.8 电子CAD设计子系统222

13.2　基于VPRD的仪表产品造型系统设计222

13.2.1 基于VPRD的仪表产品造型原型系统分析及结构224

13.2.2　软件系统简介226

13.3　仪表虚拟原型逼真设计系统237

13.3.1　原型系统需求分析及结构237

13.3.2　原型系统简介239

附录A　产品方案设计工具系统的建模示例244

附录B　主要英汉缩略语对照表250

参考文献253