本書基于增材制造技術，結合智能設計的先進技術和創新方法，引入注重因果關系和完整設計流程的正向式設計思想和方法——創成式正向設計方法。本書闡述了創成式體系和方法，創新設計方法論和系統工程基本方法；講授了包括CAD/CAE工具的設計、仿真、優化、制造一體化的解決方案，倡導用知識工程管理學、信息論、控制論等方法將高密度、多維度的學科知識應用于多類型的設計活動。
本書旨在通過知識框架建設，實現啟發式教學，幫助學生沿正向設計的流程掌握增材制造技術與設計思維，TRIZ科學創新方法論，MBSE系統工程基本方法，機械設計、工業設計、設計仿真優化一體化，常用CAD/CAE創成式軟件操作技能，仿生學與AI算法，社區化設計理念和生成式編程設計思想。本書得到國家自然科學基金11932017支持。
本書可作為機械設計制造及自動化、增材制造技術、智能制造裝備技術及工業設計等專業教材，也適合開發創新思維的工程師、設計師閱讀并作為深造的參考用書。
為便于教學，本書配套有電子課件、微課視頻、習題答案等教學資源，凡選用本書作為授課教材的教師可登錄www.cmpedu.com，注冊后免費下載。
本書遵循職業教育教材編寫規律和職業院校學生學習規律，配套齊全。
創造力是人類與生俱來的天賦，孩童時代創造力如同一顆種子，慢慢通過科學思想和教育的滋養培育長大。創造力是一種理性與感性的交匯，一種規范和拓展的融合，也是發散思維和科學執行的并舉。培養創造力是國家新產業能夠脫離桎梏，積極進取的關鍵因素。
增材制造技術正處于一個關鍵的歷史進程階段，其廣泛的適用性，使它從科學基礎、工程化應用到產業化開發生產、質量控制、數字化實現等方方面面都進行著升級。在思考如何用好這些先進技術和市場上紛繁的工具載體時，可能需要有一個總體可規劃的設計思想和方法。這個思想一方面要有堅實的自然科學基礎，并且實踐多學科的協同創新，另一方面在掌握先進工具的多元法則中蘊含著共性的正向設計流程。增材制造技術在快速發展的同時，仍缺乏增材制造產品的質量標準和體系，這是限制增材制造技術發展的重要因素。增材制造技術的發展和充分應用，需要多學科協同的應用型專業人才，這就要求把握人才培養的中心思想與精髓，著力于不斷創新培養模式，拓寬人才培養途徑，優化人才知識結構，提高人才培養的質量和水平，努力形成各類人才輩出、創新人才不斷涌現的局面。
創成式正向設計是以系統工程的科學方法，研究創新產品和系統改進升級、技術研發和原創設計，是一種注重因果關系和完整設計流程的設計思想和方法。本書從源頭解析設計意圖和方法，通過創成式體系和方法，使用軟件工具生成潛在的可行性設計方案的數學模型或工程模型，對比、篩選后得到最終設計方案與決策。
本書亮點：幫助學生沿正向設計的流程掌握增材制造技術與設計思維，TRIZ科學創新方法論，MBSE系統工程基本方法，機械設計、工業設計、設計仿真優化一體化，常用CAD/CAE創成式軟件操作技能，仿生學與AI算法，社區化設計理念和生成式編程設計思想。本書具備創新理論的深度，通過相關專業課程的學習結合企業實踐，配合企業云平臺教育生產一體化方案，能夠幫助使用者提高產品設計能力和產品優化能力。
本書可以采用模塊化組合（見下圖），方便任課教師自由組合課程學時。五大模塊采用系統工程方法整合了產品設計
開發的一體化流程，建模過程吸收后現代主義思想，實現自然科學、信息科學與結構藝術的結合，同時兼顧復雜產品設計開發、仿真驅動設計、新型機構概念設計等內容。
本書由安世亞太公司具有豐富教學經驗和實踐能力的專業教師、企業工程師共同編寫。在編寫過程中，編者參閱了國內外出版的有關教材和諸多科研文獻，并得到安世亞太公司從事創成式正向設計的張效軍老師、河北科技大學楊光教授等業內專家的指導，在此一并表示衷心感謝！
由于編者水平有限，書中不妥之處在所難免，懇請讀者批評指正。
編者
職業院校教師
前言
二維碼清單
緒論
0.1增材制造技術簡介
0.2增材制造的優勢
0.3增材制造在生產領域的典型應用
0.4增材制造顛覆全球供應鏈系統
0.5增材制造技術引發的設計發展
習題
第1章現代設計方法概述
1.1自然科學影響下的現代設計風格
1.2產品開發設計方法
習題
第2章基于增材思維的創成式正向設計
2.1新的設計方法——創成式正向設計
2.2創成式正向設計方法的應用及前景
習題
第3章從需求到產品概念
3.1需求分析
3.2用戶需求獲取
3.3調查問卷分析法
3.4需求分析方法
3.5建立功能結構模型
3.6面向子功能的概念設計
3.7概念的模型化表達
3.8概念的系統性組合
3.9概念的選擇及驗證
3.10子功能表達的系統規則
習題
第4章基于規則的設計和制造
4.1知識工程模型
4.2復雜產品的設計方法論和策略
4.3形式化方法分類
4.4確定關鍵參數及重要關系
4.5確定優化設計的原則
習題
第5章結構設計—仿真—優化
5.1一體化結構
5.2結構里的數學
5.3仿生結構和算法
5.4功能集成結構
5.5不同材料的分布和優化
5.6計算機輔助設計
5.7結構的設計—仿真—優化一體化選擇
習題
第6章創成式正向設計軟件工具的使用
6.1Rhino操作與文件處理
6.2GH工具組件用法
習題
第7章典型的創成式正向設計方法及優化方法
7.1機構設計
7.2仿生設計
7.3基礎行為自組織
7.4拓撲優化
7.5材料優化設計
7.6設計模式和目標驅動優化算法
習題
第8章增材制造案例分析
案例：數字化紋理設計——鞋模咬花解決方案
8.1胞元結構
8.2輕量化點陣設計——基于3-matic晶格
結構設計
參考文獻
新書資訊