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·三位作者均來自同濟大學電子與信息學院CIMS研究中心，多年來從事復雜生產(chǎn)系統(tǒng)建模、數(shù)字化工廠技術的推廣應用以及數(shù)字孿生技術的研究，在智能工廠和企業(yè)應用集成、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺及應用等方面有著豐富的技術積累和實戰(zhàn)經(jīng)驗。
·在分析數(shù)字孿生基本概念的基礎上，以智能制造和智能建造為基本切入點，闡述模型驅動方法和數(shù)據(jù)驅動智能的融合技術，為數(shù)字孿生的構建、設計和實現(xiàn)提供了技術指引。同時，結合典型軟件平臺，給出數(shù)字孿生系統(tǒng)的典型開發(fā)方法和具體實施案例，為國內(nèi)外企業(yè)實施數(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雜生產(chǎn)系統(tǒng)建模、數(shù)字化工廠技術的推廣應用以及數(shù)字孿生技術的研究，有著豐富的技術積累和實戰(zhàn)經(jīng)驗。本書在分析數(shù)字孿生基本概念的基礎上，以智能制造和智能建造為基本切入點，闡述了模型驅動方法和數(shù)據(jù)驅動智能的融合技術，為數(shù)字孿生的構建、設計和實現(xiàn)提供了技術指引。同時，結合典型軟件平臺，給出了數(shù)字孿生系統(tǒng)的典型開發(fā)方法和具體實施案例，為國內(nèi)外企業(yè)實施數(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)字化轉型實施人員，從事智能制造、智能建造、智慧城市、自動化、人工智能領域的工程技術人員，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大學電子與信息學院CIMS研究中心，多年來從事復雜生產(chǎn)系統(tǒng)建模、數(shù)字化工廠技術的推廣應用以及數(shù)字孿生技術的研究，在智能工廠和企業(yè)應用集成、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺及應用等方面有著豐富的技術積累和實戰(zhàn)經(jīng)驗。

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)字孿生的應用
1.5.1數(shù)字孿生應用對象類別
1.5.2數(shù)字孿生應用功能類別
1.5.3數(shù)字孿生典型應用場景
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相關企業(yè)的推動第

第2章 數(shù)字孿生相關技術和一般架構
2.1數(shù)字孿生的技術基礎
2.1.1建模仿真技術
2.1.2虛擬制造技術
2.1.3數(shù)字樣機技術
2.2數(shù)字孿生推動力——新興信息技術
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
2.3.1一般架構設計
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)字孿生應用場景
3.2.2智能生產(chǎn)系統(tǒng)的數(shù)字孿生應用場景
3.2.3供應鏈管理的數(shù)字孿生應用場景
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)的特點與結構
4.3.1工廠數(shù)字孿生系統(tǒng)的特點
4.3.2工廠數(shù)字孿生系統(tǒng)的總體架構
4.4工廠數(shù)字孿生系統(tǒng)的構建
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)實施的重點技術
4.4.3工廠數(shù)字孿生系統(tǒng)的實現(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城市是一個開放的復雜巨系統(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
5.3數(shù)字孿生城市應用案例
5.3.1智慧臨港
5.3.2虛擬新加坡

第6章 數(shù)字孿生的智能化應用
6.1知識及其表達
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)雙驅動的優(yōu)化
6.3基于數(shù)字孿生的機器學習
6.3.1基于模型的生成對抗網(wǎng)絡
6.3.2基于模型和數(shù)據(jù)的遷移學習
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)字孿生體的構建
6.4.3基于知識圖譜的裝配工藝表達及動態(tài)優(yōu)化
6.4.4“操作-狀態(tài)-質量反饋”三層結構下的質量控制過程
6.4.5應用案例
6.5基于數(shù)字孿生的設備維護
6.5.1設備維護理論
6.5.2復雜設備預測性維護方法
6.5.3數(shù)字孿生驅動的設備預測性維護框架
6.5.4應用案例

第7章 數(shù)字孿生系統(tǒng)開發(fā)和應用案例
7.1利用Unity開發(fā)數(shù)字孿生應用的準備
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接口實現(xiàn)
7.1.4Unity中Socket通信
7.2智能車間數(shù)字孿生系統(tǒng)實施案例
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)構建框架
7.2.3智能車間數(shù)字孿生原型系統(tǒng)的具體實現(xiàn)
7.2.4運行結果
7.3數(shù)字孿生生產(chǎn)系統(tǒng)中VR/AR可視化應用
7.3.1生產(chǎn)系統(tǒng)中可視化應用需求分析
7.3.2數(shù)字孿生生產(chǎn)系統(tǒng)AR/VR應用架構
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
7.3.5基于VR的生產(chǎn)管理可視化指導
縮略語
參考文獻

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前言/序言

前言
PREFACE
2013年夏，在一個和上汽大眾（彼時還是“上海大眾”）的技術人員探討數(shù)字化工廠應用發(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)劃技術的應用十分重視，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)過驗證。數(shù)字化工廠通過構建虛擬生產(chǎn)線，對產(chǎn)品進行可制造性分析，并且對工廠規(guī)劃方案進行驗證。數(shù)字化工廠技術廣泛應用后，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術界、工業(yè)界得到重視并加以應用。
產(chǎn)品孿生的概念，最早于20世紀60年代由美國國家航空航天局（NASA）提出，當時的概念是發(fā)射到太空中的飛行器，地面需要有一個“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)，可以設置成與天上一樣的飛行狀態(tài)，來驗證整個飛行程序和操作指令。