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| 編輯推薦： |
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个性化定制的发展， 需要大数据的支持和数字化分析技术， 本书及时向鞋类行业技术人员介绍推广，为鞋类行业的发展提供帮助。
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| 內容簡介： |
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本书内容有八章，它们分别为：数字化设计概论、鞋类产品生命周期、鞋类大数据研究、鞋类信息平台建设、鞋类数字化设计平台建设、基于有限元的数字化分析技术、计算机辅助制造基础和基于Delcam shoemaker鞋类数字化设计制造实例。
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| 關於作者： |
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本书主编周晋博士学位， 目前就职于四川大学，在鞋楦设计涉及的生物力学领域研究多年；主编徐波就职于四川大学， 在鞋类设计与工艺方面研究并教学多年。
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| 目錄：
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1. 绪论
1.1. 鞋类数字化技术的基础
1.2. 国内外研究现状及趋势
2. 鞋类产品生命周期
2.1. 鞋类产品生命周期的概述
2.2. 鞋类产品的生命周期管理
3. 鞋类大数据的研究
3.1. 鞋类大数据的定义
3.2. 鞋类大数据研究的意义
3.3. 大数据的应用领域
3.4. 大数据（Big Data）及数据挖掘（Data Mining）的基础理论研究
3.5. 数据挖掘的方法
3.6. 鞋业的大数据平台
3.7. 鞋类行业大数据应用的水平和发展趋势
3.8. 鞋类行业大数据的研究内容
3.9. 大数据在鞋类行业的应用一：门店销售终端关注率的研究
3.10. 大数据在鞋类行业的应用二：消费者消费行为的研究
3.11. 大数据在鞋类行业的应用三：主要分析模型及应用
4. 鞋类信息平台的构建
4.1. 信息平台建设的主要内容
4.2. 信息平台的建设思路
4.3. 流行信息
4.4. 设计和开发信息模块设计
4.5. 生产信息
5. 鞋类数字化设计平台
5.1. 鞋类数字化设计平台的定义
5.2. 平台建设的必要性
5.3. 数字化设计平台的构成
5.4. 数字化平台的关键技术
6. 数字化分析技术
6.1. 基础理论
6.2. 有限元建模及分析法简介
6.3. 有限元技术在生物力学分析和鞋类产品评价中的应用
6.4. 足部有限元建模的基本原理
6.5. 足部生物力学的有限元分析
6.6. 有限元法在鞋类评价中的应用
7. 计算机辅助制造基础
7.1. 计算机辅助制造的基本概念
7.2. 3D打印
7.3. 基于互联网的3D打印平台
8. 基于Autodesk footwear的鞋类数字化设计制造实例
8.1. 女鞋设计
8.2. 男鞋设计
8.3. 运动鞋设计
8.4. 休闲鞋设计
8.5. 童鞋设计
8.6. 靴子设计
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| 內容試閱：
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在信息技术及互联网不断发展的今天，数字化设计已经在制造业、建筑、媒体、工业设计等多种行业得到了广泛的应用，同时也衍生出了数字化设计 互联网的发展新动向。传统的手工作业模式，除了少数的一些专业门类尚无法取代外，设计数字化和制造数字化的相关技术已经非常的成熟。数字化的认识、理解和应用是一个循序渐进的过程；同时，数字化的设计概念也已经从单纯的平面CAD设计或是CNC加工中得到延伸，并逐步的进入三维设计、虚拟现实、3D打印等领域。通过数字化设计与互联网结合，使得设计的远程、协调、参与功能得以实现，尤其是在个性化设计和制造日益强调的今天，数字化的新模式为未来的新的商业模式提供了坚实的技术基础。鞋类行业属于时尚与技术并存的行业，既需要制造出消费者喜爱的款式、同时又需要设计的合理性和安全性，这就要求鞋类设计的模块化和制造的精确度。因而，数字化设计为鞋类行业的转型和升级带来了新的发展契机。
在本教材中，我们通过数字化设计的八个方面的内容进行展开，它们分别为：数字化设计概论、鞋类产品生命周期、鞋类大数据研究、鞋类信息平台建设、鞋类数字化设计平台建设、数字化分析技术、计算机辅助制造基础和基于Delcam shoemaker鞋类数字化设计制造实例。首先我们从数字化的定义入手，阐释了鞋类数字化的内涵和研究的范围，并对现有的文献进行全面论述；然后，重点对鞋类产品生命周期及周期中的各个环节进行分析；接下来从大数据的角度诠释鞋类行业的信息化过程，并列举了大数据应用的实际案例。在鞋类信息平台和数字化设计平台建设方面，主要对信息平台和数字化设计平台的架构、主要软硬件系统的逻辑关系、核心技术等方面进行了详细的论述；同时，我们介绍了以有限元为代表的数字化分析技术在科研和生产中的实际应用。最后，在数字化制造方面，重点讲解了3D打印的关键技术和流程，并以Delcam shoemaker为代表，介绍了其在主要鞋类产品的设计应用案例。
主要的编写构成如下：第一、三、五、六章由周晋（四川大学）编写；第二章由徐波（四川大学）完成；第四章由冯雨果（西华大学）编写；第七章由张伟娟（中国皮革工业研究院）编写；第八章由吴建欣（浙江红蜻蜓鞋业股份有限公司）和庞栋（北京Delcam系统集成有限公司）撰写。
本教材系统的对鞋类行业数字化技术的理论方法、特点和应用软件进行归纳总结，并通过理论讲解和应用实践举例的方式，为轻化工程专业学生和制鞋从业人员提供数字化和信息化方面知识学习的素材，从而让他们能够明确鞋类数字化的内涵和特点，了解基本的原理和表现形式，最后通过实际的案例来进行学习和掌握。本教材的编写也将为鞋类行业的数字化改造提供理论支持，也为制鞋行业鞋类数字化转型、升级提供应用参考及人才培训支持。
6.2.有限元技术在生物力学分析和鞋类产品评价中的应用
有限元建模及分析方法在足部生物力学分析中的应用及前景
人体的足部由30块骨骼构成（图61），同时骨骼间包含了错综复杂的韧带、软骨、足底筋膜、软组织及足底脂肪垫（图62），这些特殊的组织和结构保障了足部安全、高效的完成人们在日常生活中各种类型的运动。然而，在不同载荷下足部骨骼之间和骨骼内部的应力和应变都将发生变化，这些应力和应变的改变很难用数学模型来表达。同时，足部在人体运动中既表现出坚固的杠杆作用，同时又表现出柔韧性，而任何微小的足踝结构或者是病理改变都会影响足部吸收运动震荡、缓冲地面反作用力以及维持身体稳定等性能[66]。这些复杂性为足踝生物力学的研究带来很大的困难。因此，有限元方法用于足部生物力学的分析与研究，可有效地了解在不同载荷下足部结构之间应力和应变的变化情况。目前，有限元法已经被用于站立状态下足部生物力学研究、不同高度足弓的生物力学研究、后跟脂肪垫的生物力学分析、外翻足生物力学的分析、高跟鞋对足部生物力学影响的分析、糖尿病足研究[67]等重要方面。
图61足部各骨骼的背面观和趾侧面观
图62足部主要韧带内侧面观[68]
图63早期较为简化的足部有限元模型（a为包括了矫形器和软组织的有限元模型；b为足部的有限元模型）
足部有限元模型的建立方法经历了从简化到解剖学上的仿真，从二维到三维，以及从简单的线性材料到非线性材料的发展过程[66]。早在二十世纪九十年代，Chu等[69]建立了只包含骨、韧带和软组织的简单足部有限元模型，如图63 a；Jacob等[70]建立了含有内、外侧足弓的模拟站立项的足部有限元模型，并计算出了足部压力的分布情况，如图63 b；到二十一世纪，随着医学影像技术的发展，足部模型不仅仅是通过一些手工测量来确定其形态，更多的是根据多种医学影像技术来重建高度仿真的足部模型。Chueng等[71]基于健康人体的右足踝的MRI扫描数据重建了足踝的三维解剖学模型，除了形态的高度仿真以外，还考虑到了非线性问题和接触问题，如图64 a。Yu等[72]利用Chueng等的相似原理建立了足踝三维有限元模型来研究高跟鞋对足踝体统的相关影响，如图64 b。
图64后期基于足踝三维解剖学的有限元模型 （a为包括了足部骨骼和韧带的有限元模型；b为包括了鞋底、足部皮肤的有限元模型）
了解足部生物力学性能的最终目的是为了改善鞋类的穿着舒适性以及为一些足部病变、损伤、畸形的人群提供有效的治疗和矫正手段。主要表现在足部损伤的研究、病态足的研究、医疗器械和鞋垫及大底的设计、不同足底界面中的研究、正常足部结构和功能的研究等领域中[73]。对于足部结构有病理改变的人群，例如：糖尿病足、拇外翻足、扁平足[74]等；以及其他一些疾病引起的足部畸形，例如：脑瘫人群、脊椎裂人群等，将有限元法用于这些特殊人群的足部生物力学分析，能清楚地了解足部结构，为后期矫形鞋及辅具的设计起到有效的作用。有限元法除了应用在对人体生物力学分析之外，还可以用于鞋用材料性质的分析。如功能鞋垫材料弹性、耐磨性、记忆性、减压效果的分析。有限元法的引入为鞋类及其辅具的设计提供了非常有效的辅助作用，主要表现在缩短了设计周期，提高了产品的性能及附加值，大大提升了产品的市场竞争力以及品牌效应。
有限元建模及分析方法在鞋底结构和功能评价方面的应用
鞋从结构上分为大底和帮面，大底被定义为最外层的、地面直接接触的鞋类部件。鞋的功能性主要集中在鞋底，如减压性能、防滑性能等。通过对鞋底的材料性质、软硬程度以及样式外形的研究能够整体提高整鞋的性能。
（1）在鞋底检测方面的应用
鞋底性能的测试主要分为物理机械性能检测和化学性能检测。在物理性能方面：多为对其强度、粘合牢度以及张力等性能的检测，如：耐老化性测试；剥离强度测试；耐曲折测试；检测外底耐磨度的磨耗测试；刺穿性的硬度测试[75]。此外还有防水性能、防滑性能、绝缘性能、防静电性能等方面的测试以及女鞋高跟抗冲击及疲劳检测等。鞋底三个方面的性能对舒适度影响最为显著：鞋的受压形变性（足底与地面接触、受压和形变的状态，与减震和缓冲性能相关），鞋底的防滑性能（鞋底的抓地力，直接影响行进的过程）和鞋底与帮面的曲挠性（每一步行进都会曲折的跖趾位置处，所受力与弯曲角度之间的关系会对前进所需要的反作用力产生影响），这些性能在传统分析中均需要用到多种型号的实验设备，耗时耗力。因而，在有限元分析技术的辅助下，通常基于同一模型能够进行多项测试分析；同时，不需要对实物设备进行维护。
传统测试方法依赖于实体，需要样品、设备和测试人员的协调配合，所以不仅有样品生产的成本，还有一系列设备的购进、安放、维护、保养、校正、标定等相关的成本，此外人员的培训和认证也是其中的开销项目。设备都具有专一性，一台设备只能相应地针对某一项目进行测试，有的甚至根据不同的标准需求，所对应的设备也会有所不同；在传统测试中，如疲劳性测试，需要耗费的时间较长，这类测试往往需要占用设备整天或是数天的时间。因此，建立全面的实体测试实验室对一般企业而言难度高、成本高。
（2）在鞋底设计阶段评价方面的应用
同时，在鞋底的研发过程中，传统的历程为：设计师通过前期的调研，了解到市场的需求，然后判断接下来的流行趋势，以此为依据去开发未来的新产品；在新产品的开发过程中，设计师与工程师配合，将构想形成实物成品。如果产品本身具有某些性能和功能的要求，那产品打样之后就应该进行相关的测试从而获取参数指标。根据测试后得到的数据，与设计要求进行对比，寻找差异和制定解决方案，从而获得与预想较为符合的产品。在传统的流程中，往往设计的好坏只有当实物制作出来才能判断，因为理念的不成熟或说不够完善，导致反复的次数太多，修正的过程漫长，从而致使一系列的损耗增加。
因此，在有限元模拟技术的协助下，我们能够在鞋底的设计阶段进行干预。对模型进行模拟和分析，并调试至最佳性能；然后以此为标准修正，之后再生产出成品。采用有限元法进行模拟，利用有限元模型在理念阶段进行再开发流程，借助有限元的预测性，能够对设计的产品进行模拟测试，得到结果，反向指导修正设计，直至满意再开发出实际的实物产品。
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