前言

在当今这个信息技术飞速发展的时代，智能制造作为一种革命性的生产模式，以其高效、灵活和智能化的特点，正在深刻重塑传统制造业的格局。信息技术作为智能制造的核心驱动力，推动了智能生产设备的智能化升级、产品生命周期的智能化管理。随着物联网和边缘计算等先进信息技术在制造业中的应用，产品全生命周期已经积累了大量的数据知识。如何挖掘工业大数据并将其运用智能制造系统来统筹管理产品生命周期过程，对于制造业的转型升级和价值创造具有重要意义。

数据驱动设计，作为一种革命性的设计理念，其重要性在当今数据驱动的商业环境中日益凸显。它不仅仅是设计过程中的一个环节，而且是一种深刻理解用户需求、优化产品设计、提升市场竞争力的重要手段。通过数据驱动设计，企业能够将海量的数据转化为有价值的洞察，从而指导产品的迭代和优化，确保每一项设计决策都基于事实而非猜测。数据驱动设计对于提高产品的市场适应性，增强用户体验，减少设计风险，并最终推动企业实现创新驱动和高质量发展具有重要意义。作为研究基础，数据驱动设计对创新概念提出和设计流程优化具有重要影响。

本书全面系统地讲述了与数据驱动设计有关的理论、方法和智能系统的开发技术及应用案例。全书共包括11章内容，第1章是绪论部分，第2章至第10章着重讲述了智能设计有关的最新具体方法，第11章则主要讲述了与智能设计有关的具体案例。

第1章介绍数据驱动设计的基本概念及其研究现状，梳理了数据驱动产品设计的主要研究内容。

第2章以产品设计需求分析为核心，介绍了产品设计需求分析的基本概念。基于物元模型和递归证据推理方法，提出了产品设计需求分析方法。

第3章以产品设计知识数据重构为内涵，介绍了产品设计需求知识本体的定义和语义化表达，基于粗糙集理论，提出了高维产品设计需求知识的粗糙集简化方法。

第4章以产品期望性能感知为核心，介绍了产品期望性能数据感知解析辨识的基本概念。基于数据驱动，构建了产品期望性能闭环感知模型，提出了在不确定条件下的期望性能递推解析度量方法。

第5章以产品设计知识推动为核心，介绍了产品设计知识智能推荐的基本概念。基于奇异值分解，构建了设计知识模型到描述词-设计知识矩阵的转换方法。

第6章以产品性能参数反演为主体，介绍了产品结构多参数关联性能反演的基本概念。基于数据驱动，阐述了多参数关联行为性能反演问题的描述，提出了多参数关联行为性能同伦反演方法。

第7章以产品个性化配置为核心，介绍了产品个性化配置的基本概念。基于模糊评价理论和最小二乘法，提出了一个产品个性化配置的优化模型，并运用改进的非支配排序遗传算法进行优化。

第8章以产品型谱优化为核心，介绍了产品型谱性能分解的基本概念。基于模糊聚类与平台规划进行产品型谱的优化，提出了混合协同进化的产品型谱优化方法。

第9章以产品多源异构数据集成为主题，介绍了产品多源异构数据的基本概念。基于使能性能知识需求集成，提出了组件接口语义描述、系统模型及组件接口的实现方法。

第10章以产品设计质量规划为内涵，介绍了产品质量与供应链构建的组合优化的基本概念，基于多目标优化分析零部件质量规划，提出了面向定制产品的质量优化方法。基于伯努利预测的模糊动态多属性决策模型，提出了面向定制供应商的供应链构建技术。

第11章以数控加工中心的需求分析系统分析建模、数据驱动的大型注塑装备设计系统、复杂锻压装备性能增强设计及工程应用、高速电梯模块配置设计、大型空分设备质量控制系统集成与实现等为例，说明了数据驱动的产品设计在重大装备产品中的应用。

撰写本书各章的作者如下：

第1章，谭建荣、冯毅雄；

第2章，丁力平、洪兆溪；

第3章，魏喆、谭建荣；

第4章，郑浩、冯毅雄；

第5章，许震宇、洪兆溪；

第6章，魏喆、谭建荣；

第7章，李中凯、冯毅雄；

第8章，李中凯、洪兆溪；

第9章，彭翔，谭建荣；

第10章，安相华，洪兆溪；

第11章，谭建荣，冯毅雄；

全书由冯毅雄、谭建荣、洪兆溪修改并统稿。

由于相关的研究工作还有待继续深入，加之受研究领域和写作时间所限，瑕疵和纰漏在所难免，在此恳请读者予以批评指正，并提出宝贵的意见，激励和帮助我们在探索数据驱动的产品设计理论与方法研究之路上继续前进。

作者

2024年6月于求是园