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E-Book

Wissenschaftstheoretische Grundlagen für die rechnerunterstützte Konstruktion

AutorRalf-Stefan Lossack
VerlagSpringer-Verlag
Erscheinungsjahr2006
Seitenanzahl325 Seiten
ISBN9783540299479
FormatPDF
KopierschutzDRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis160,00 EUR

Was ist Konstruieren? Dieses Buches gibt die Antwort. Ziel des Autors ist es, eine Grundlage für zukünftige CAD-Systeme zu entwickeln und Potenziale zur Verbesserung von Konstruktionsprozessen aufzuzeigen. Allgemeinverständlich führt er in die Problemstellung ein und entwickelt - anhand zahlreicher Beispiele aus dem historischen Kontext - wissenschaftstheoretische Grundlagen. Plus: Vorschlag einer interdisziplinären Konstruktionstheorie.



Priv.-Doz. Dr.-Ing. habil. Ralf-Stefan Lossack (geb. 1962) studierte und promovierte (1997) an der Universität Karlsruhe. Im Anschluss forschte er an der Universität von Tokio an neuen Modellen für rechnerunterstützte Konstruktionsprozesse. Seit 1998 war Dr. Lossack Oberingenieur und stellvertretender Leiter des Instituts für Rechneranwendung in Planung und Konstruktion an der Universität Karlsruhe und habilitierte sich im Fachgebiet der Rechnerunterstützten Konstruktion. Ab 2004 leitete er in Graz den Bereich Virtuelles Engineering am Kompetenzzentrum - Virtuelles Fahrzeug mbH und ist seit 2005 bei der Magna Steyr Fahrzeugtechnik Projektleiter für Themen der virtuellen Produktentwicklung.

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Inhaltsverzeichnis
Geleitwort6
Vorwort10
Inhaltsverzeichnis12
1 Einleitung16
1.1 Konstruktionstheorie und rechnerunterstütztes Konstruieren18
1.2 Zielsetzung des Buches21
1.3 Aufbau des Buches21
2 Aspekte der Virtualisierung von Konstruktionsprozessen24
2.1 Konstruieren im Produktlebenszyklus25
2.2 Modelle des Konstruktionsprozesses28
2.2.1 Historische Entwicklung28
2.2.2 Präskriptive Konstruktionsprozessmodelle29
2.2.3 Deskriptive Konstruktionsprozessmodelle45
2.3 Methodik der Produktmodellierung45
2.3.1 Modell und Realität46
2.3.2 Produkt und Produktmodell46
2.3.3 Der rechnerunterstützte Produktentwicklungsprozess48
2.3.4 Virtuelle Produktentstehung50
2.3.5 Integriertes Produktmodell51
2.3.6 Methodik der Integration von Produktmodellen56
2.4 Kognitive Systeme und Künstliche Intelligenz59
2.4.1 Kognitionswissenschaft61
2.4.2 Kognitionsbegriff und kognitives System63
2.4.3 Das Konzept der Wissensebene65
2.4.4 Methodologie der Kognitionswissenschaft68
2.4.5 Tektonik kognitiver Systeme75
2.5 Fazit82
3 Wissenschaftstheoretische Grundlagen86
3.1 Logik und Wissenschaft in der Antike87
3.1.1 Aristoteles' Wissenschaftskonzept87
3.1.2 Die Pythagoräische Schule und der Piatonismus95
3.1.3 Wirklichkeit als mathematisches Modell95
3.1.4 Das Ideal der deduktiven Systematisierung96
3.2 Die Newton'sche Methode98
3.2.1 Die axiomatische Methode98
3.2.2 Die Methode der Analyse und Synthese100
3.2.3 Der Newtonian Style100
3.2.4 Analyse und Synthese versus Axiomatik101
3.3 Verschiedene Stile der Axiomatisierung102
3.3.1 Evidentiell-konkreter Stil102
3.3.2 Demokratisch-abstrakter Stil103
3.3.3 Hierarchisch-anwendungsorientierter Stil104
3.4 Die Struktur von Theorien im logischen Empirismus105
3.4.1 Eine Hierarchie von Sprachebenen105
3.4.2 Verknüpfung von Beobachtung und Theorie106
3.4.3 Das deduktive Erklärungsmuster109
3.5 Strukturalistischer Theoriebegriff112
3.5.1 Formalisierung von Theorien114
3.5.2 Mathematische Struktur einer Theorie116
3.5.3 Intendierte Anwendungen einer Theorie118
3.5.4 Bestimmung der Modelle einer Theorie121
3.5.5 Empirische Behauptung einer Theorie122
3.5.6 Theoretische Terme und der epistemologische Zirkel124
3.5.7 Struktur einer Theorie126
3.5.8 Theoriebegriff im Strukturalismus127
3.6 Fazit130
4 Theoriebegriff in den Natur- und Ingenieurwissenschaften136
4.1 Verhältnis von Natur- und Ingenieurwissenschaften138
4.2 Theorien in den Natur- und der Ingenieurwissenschaften141
4.2.1 Substantive und operative Theorien141
4.2.2 Rolle der Theorie in den Natur- und Ingenieurwissenschaften142
4.2.3 Regelwerk einer ingenieurwissenschaftlichen Theorie144
4.2.4 Strukturprinzipien ingenieurwissenschaftlicher Theorien147
4.3 Grundformen wissenschaftlicher Erklärungen für das Konstruieren149
4.3.1 Kausalerklärung150
4.3.2 Funktionalerklärung152
4.3.3 Intentionalerklärung154
4.4 Fazit155
5 Logiken für das Konstruieren160
5.1 Logik und Erfahrung160
5.2 Schlussformen in der Konstruktion165
5.2.1 Aussagenlogik165
5.2.2 Prädikatenlogik167
5.2.3 Modallogik171
5.3 Logisches Schließen in der Konstruktion174
5.3.1 Deduktion174
5.3.2 Induktion177
5.3.3 Abduktion179
5.3.4 Innoduktion181
5.3.5 Innoduktion in Erkenntnis- und Wissenschaftstheorie187
5.4 Logik der Handlung187
5.4.1 Kategorien von Handlungstheorien189
5.4.2 Praktisches Schließen190
5.4.3 Handlung und Logik der Veränderung193
5.4.4 Kalkül einer Handlungslogik195
5.5 Fazit197
6 Ausgewählte Konstruktionstheorieen202
6.1 Situiertes Handeln im Function-Behaviour-Structure Modell203
6.1.1 Function-Behaviour-Structure-Modell (FBS-Modell)203
6.1.2 No-function-in-structure Prinzip204
6.1.3 Konstruktionsprozess im FBS-Modell205
6.1.4 Die Elementarprozesse206
6.1.5 Konstruieren als Zustandsänderung im Konstruktionszustandsraum209
6.1.6 Design Prototypes210
6.1.7 Konstruktionsarten im FBS-Modell211
6.1.8 Emergenz und Situiertheit212
6.1.9 Modell der Situiertheit213
6.1.10 Constructive Memory215
6.1.11 Situiertes FBS-Modell215
6.1.12 Fazit215
6.2 Knowledge Level Theory of Design218
6.2.1 Funktion einer Theorie219
6.2.2 Konstruktionstheorie auf der Wissensebene220
6.2.3 Knowledge Level Theory of Designing (KLD0E)221
6.2.4 Die Grundstruktur von KLD0E222
6.2.5 Die Grundform von KLD0E225
6.2.6 Situatedness of Designing226
6.2.7 KLD0E und Konstruktionsarten227
6.2.8 Theorie, Modell und Verifikation229
6.2.9 Fazit230
6.3 General Design Theory231
6.3.1 Definitionen234
6.3.2 Axiome238
6.3.3 Ideales Wissen241
6.3.4 Reales Wissen243
6.3.5 GDT und CAD-Systeme245
6.3.6 Fazit246
6.4 Eine Logik der Synthese248
6.4.1 Analyse und Synthese251
6.4.2 Rahmenwerk für ein Modell der Synthese254
6.4.3 Wissensoperatoren und Verifikation des Synthesemodells255
6.4.4 Fazit256
6.5 Concept Knowledge Theory257
6.5.1 Elemente und Prinzipien der C-K-Theorie258
6.5.2 Die vier C-K-Operatoren und das „Design Square"261
6.5.3 Fazit263
7 Grundlagen zu einer domänenunabhängigen Konstruktionstheorie266
7.1 Ausgangssituation und Problemstellung266
7.2 Lösungsansatz268
7.3 Architektur und Implementierung der UDT270
7.4 Kern einer domänenunabhängigen Konstruktionstheorie271
7.5 Basiselemente und Elemente272
7.6 Axiome und Theoreme276
7.7 Anforderungen und Anforderungssystem277
7.8 Lösung und Lösungsbereiche282
7.9 Modell des Konstruktionsprozesses283
7.10 Lösungsmuster287
7.10.1 Objektmuster288
7.10.2 Prozessmuster294
7.11 Systemkonzept des Konstruktionsarbeitsraums300
7.11.1 Definitionen zum Begriff Konstruktionsarbeitsraum301
7.11.2 Darstellung der Definitionen303
7.11.3 Konstruktionsarbeitsräume und Lösungsmuster306
7.12 Beispiele aus Domänen außerhalb des Maschinenbaus308
7.13 Vorgehen beim Test einer Konstruktionstheorie312
8 Ausblick314
9 Zusammenfassung318
Literaturverzeichnis324

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