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·三位作者均來自同濟(jì)大學(xué)電子與信息學(xué)院CIMS研究中心，多年來從事復(fù)雜生產(chǎn)系統(tǒng)建模、數(shù)字化工廠技術(shù)的推廣應(yīng)用以及數(shù)字孿生技術(shù)的研究，在智能工廠和企業(yè)應(yīng)用集成、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺及應(yīng)用等方面有著豐富的技術(shù)積累和實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)。
·在分析數(shù)字孿生基本概念的基礎(chǔ)上，以智能制造和智能建造為基本切入點(diǎn)，闡述模型驅(qū)動方法和數(shù)據(jù)驅(qū)動智能的融合技術(shù)，為數(shù)字孿生的構(gòu)建、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)提供了技術(shù)指引。同時(shí)，結(jié)合典型軟件平臺，給出數(shù)字孿生系統(tǒng)的典型開發(fā)方法和具體實(shí)施案例，為國內(nèi)外企業(yè)實(shí)施數(shù)字孿生系統(tǒng)提供有益的參考。

內(nèi)容簡介

本書作者多年來從事復(fù)雜生產(chǎn)系統(tǒng)建模、數(shù)字化工廠技術(shù)的推廣應(yīng)用以及數(shù)字孿生技術(shù)的研究，有著豐富的技術(shù)積累和實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)。本書在分析數(shù)字孿生基本概念的基礎(chǔ)上，以智能制造和智能建造為基本切入點(diǎn)，闡述了模型驅(qū)動方法和數(shù)據(jù)驅(qū)動智能的融合技術(shù)，為數(shù)字孿生的構(gòu)建、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)提供了技術(shù)指引。同時(shí)，結(jié)合典型軟件平臺，給出了數(shù)字孿生系統(tǒng)的典型開發(fā)方法和具體實(shí)施案例，為國內(nèi)外企業(yè)實(shí)施數(shù)字孿生系統(tǒng)提供有益的參考。
本書可供生產(chǎn)制造企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型實(shí)施人員，從事智能制造、智能建造、智慧城市、自動化、人工智能領(lǐng)域的工程技術(shù)人員，以及對數(shù)字孿生、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)4.0、智能制造、數(shù)字化工廠等感興趣的各界人士閱讀參考，也可以作為智能制造、人工智能、智能建造相關(guān)專業(yè)高年級本科生和研究生的教材。

作者簡介

三位作者均來自同濟(jì)大學(xué)電子與信息學(xué)院CIMS研究中心，多年來從事復(fù)雜生產(chǎn)系統(tǒng)建模、數(shù)字化工廠技術(shù)的推廣應(yīng)用以及數(shù)字孿生技術(shù)的研究，在智能工廠和企業(yè)應(yīng)用集成、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺及應(yīng)用等方面有著豐富的技術(shù)積累和實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)。

目錄

目錄
CONTENTS
前言
第1章 數(shù)字孿生的發(fā)展
1.1物理孿生和數(shù)字孿生
1.2數(shù)字孿生的概念
1.3數(shù)字孿生的特征
1.4數(shù)字孿生體的生命周期
1.5數(shù)字孿生的應(yīng)用
1.5.1數(shù)字孿生應(yīng)用對象類別
1.5.2數(shù)字孿生應(yīng)用功能類別
1.5.3數(shù)字孿生典型應(yīng)用場景
1.6數(shù)字孿生的發(fā)展
1.6.1各國的政策和發(fā)展
1.6.2相關(guān)企業(yè)的推動第

第2章 數(shù)字孿生相關(guān)技術(shù)和一般架構(gòu)
2.1數(shù)字孿生的技術(shù)基礎(chǔ)
2.1.1建模仿真技術(shù)
2.1.2虛擬制造技術(shù)
2.1.3數(shù)字樣機(jī)技術(shù)
2.2數(shù)字孿生推動力——新興信息技術(shù)
2.2.1信息物理系統(tǒng)
2.2.2工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺
2.2.3大數(shù)據(jù)
2.2.4云計(jì)算
2.2.5VR/AR/MR
2.2.6數(shù)字主線
2.3數(shù)字孿生系統(tǒng)的一般架構(gòu)
2.3.1一般架構(gòu)設(shè)計(jì)
2.3.2數(shù)字孿生引擎

第3章 面向智能制造的數(shù)字孿生生態(tài)
3.1智能制造與智能工廠
3.1.1智能制造的內(nèi)涵與定義
3.1.2智能制造特征
3.1.3智能制造系統(tǒng)
3.1.4智能工廠是智能制造的載體
3.2基于數(shù)字孿生的智能制造
3.2.1智能產(chǎn)品的數(shù)字孿生應(yīng)用場景
3.2.2智能生產(chǎn)系統(tǒng)的數(shù)字孿生應(yīng)用場景
3.2.3供應(yīng)鏈管理的數(shù)字孿生應(yīng)用場景
3.3制造數(shù)字孿生生態(tài)
3.3.1面向智能制造的數(shù)字孿生系統(tǒng)
3.3.2多域融合的數(shù)字孿生生態(tài)系統(tǒng)
3.3.3基于生態(tài)的模型治理與協(xié)同演化

第4章 數(shù)字化工廠和數(shù)字孿生工廠
4.1數(shù)字化工廠規(guī)劃與管控
4.1.1工廠全生命周期與數(shù)字化工廠的概念
4.1.2數(shù)字化工廠規(guī)劃
4.1.3工廠數(shù)字模型4.1.4數(shù)字交付
4.1.5數(shù)字化工廠管控
4.2工廠數(shù)字孿生系統(tǒng)中的模型和數(shù)據(jù)
4.2.1基于模型的定義（MBD）和基于模型的企業(yè)（MBE）
4.2.2數(shù)字孿生與MBE的關(guān)系
4.2.3工廠數(shù)字孿生系統(tǒng)中的模型
4.3工廠數(shù)字孿生系統(tǒng)的特點(diǎn)與結(jié)構(gòu)
4.3.1工廠數(shù)字孿生系統(tǒng)的特點(diǎn)
4.3.2工廠數(shù)字孿生系統(tǒng)的總體架構(gòu)
4.4工廠數(shù)字孿生系統(tǒng)的構(gòu)建
4.4.1工廠數(shù)字孿生系統(tǒng)生命周期
4.4.2工廠數(shù)字孿生系統(tǒng)實(shí)施的重點(diǎn)技術(shù)
4.4.3工廠數(shù)字孿生系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法

第5章 基于數(shù)字孿生的智能建造與智慧城市
5.1基于數(shù)字孿生的智能建造
5.1.1BIM與智能建造
5.1.2智能建造與數(shù)字孿生
5.2基于數(shù)字孿生的智慧城市
5.2.1城市是一個(gè)開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)
5.2.2城市模型和城市信息模型
5.2.3智慧城市與數(shù)字孿生
5.2.4城市數(shù)字孿生系統(tǒng)架構(gòu)
5.3數(shù)字孿生城市應(yīng)用案例
5.3.1智慧臨港
5.3.2虛擬新加坡

第6章 數(shù)字孿生的智能化應(yīng)用
6.1知識及其表達(dá)
6.1.1數(shù)據(jù)和知識
6.1.2知識表示
6.1.3知識推理
6.2模型和數(shù)據(jù)雙驅(qū)動的優(yōu)化
6.3基于數(shù)字孿生的機(jī)器學(xué)習(xí)
6.3.1基于模型的生成對抗網(wǎng)絡(luò)
6.3.2基于模型和數(shù)據(jù)的遷移學(xué)習(xí)
6.4基于數(shù)字孿生的裝配優(yōu)化
6.4.1背景
6.4.2裝配產(chǎn)品數(shù)字孿生體的構(gòu)建
6.4.3基于知識圖譜的裝配工藝表達(dá)及動態(tài)優(yōu)化
6.4.4“操作-狀態(tài)-質(zhì)量反饋”三層結(jié)構(gòu)下的質(zhì)量控制過程
6.4.5應(yīng)用案例
6.5基于數(shù)字孿生的設(shè)備維護(hù)
6.5.1設(shè)備維護(hù)理論
6.5.2復(fù)雜設(shè)備預(yù)測性維護(hù)方法
6.5.3數(shù)字孿生驅(qū)動的設(shè)備預(yù)測性維護(hù)框架
6.5.4應(yīng)用案例

第7章 數(shù)字孿生系統(tǒng)開發(fā)和應(yīng)用案例
7.1利用Unity開發(fā)數(shù)字孿生應(yīng)用的準(zhǔn)備
7.1.1Unity開發(fā)環(huán)境配置
7.1.2AR和VR環(huán)境配置
7.1.3Unity中WebService接口實(shí)現(xiàn)
7.1.4Unity中Socket通信
7.2智能車間數(shù)字孿生系統(tǒng)實(shí)施案例
7.2.1智能車間數(shù)字孿生系統(tǒng)功能需求分析
7.2.2智能制造單元數(shù)字孿生原型系統(tǒng)構(gòu)建框架
7.2.3智能車間數(shù)字孿生原型系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)
7.2.4運(yùn)行結(jié)果
7.3數(shù)字孿生生產(chǎn)系統(tǒng)中VR/AR可視化應(yīng)用
7.3.1生產(chǎn)系統(tǒng)中可視化應(yīng)用需求分析
7.3.2數(shù)字孿生生產(chǎn)系統(tǒng)AR/VR應(yīng)用架構(gòu)
7.3.3基于AR的生產(chǎn)管理模塊
7.3.4基于AR的裝配可視化指導(dǎo)
7.3.5基于VR的生產(chǎn)管理可視化指導(dǎo)
縮略語
參考文獻(xiàn)

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前言/序言

前言
PREFACE
2013年夏，在一個(gè)和上汽大眾（彼時(shí)還是“上海大眾”）的技術(shù)人員探討數(shù)字化工廠應(yīng)用發(fā)展的內(nèi)部會議上，第一次聽到了西門子提出的“數(shù)字化雙胞胎”的概念。德國大眾對數(shù)字化工廠規(guī)劃技術(shù)的應(yīng)用十分重視，在2009年前后就提出所有新車型在被真正制造前需要在數(shù)字化工廠中經(jīng)過驗(yàn)證。數(shù)字化工廠通過構(gòu)建虛擬生產(chǎn)線，對產(chǎn)品進(jìn)行可制造性分析，并且對工廠規(guī)劃方案進(jìn)行驗(yàn)證。數(shù)字化工廠技術(shù)廣泛應(yīng)用后，工廠數(shù)字模型如何繼續(xù)利用好并且發(fā)揮更大的作用，一個(gè)思路就是“數(shù)字化雙胞胎”，現(xiàn)在更廣泛的叫法是“數(shù)字孿生”。
以“數(shù)字孿生”為名在國內(nèi)公開發(fā)表的第一個(gè)成果是在2014年。而在2016年年底，世界著名咨詢公司Gartner將數(shù)字孿生列入2017年十大戰(zhàn)略性科技之一，數(shù)字孿生的概念開始在學(xué)術(shù)界、工業(yè)界得到重視并加以應(yīng)用。
產(chǎn)品孿生的概念，最早于20世紀(jì)60年代由美國國家航空航天局（NASA）提出，當(dāng)時(shí)的概念是發(fā)射到太空中的飛行器，地面需要有一個(gè)“物理孿生”，以便模擬各類指令的操作，保障太空飛行器各類動作的正確性和安全性。這個(gè)思想沿用至今。2021年4月29日，我國發(fā)射的天和核心艙，在地面上有一模一樣的裝備同步運(yùn)行，它被形象地稱作“地面空間站”，地面工作站通過接收在軌的遙測數(shù)據(jù)，可以設(shè)置成與天上一樣的飛行狀態(tài)，來驗(yàn)證整個(gè)飛行程序和操作指令。