工業(yè)數(shù)字孿生：技術架構·應用場景·行業(yè)實踐
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- 作者：馮方、翁微妮、趙國利 著
- 出版時間：2024/6/1
- ISBN：9787122454140
- 出 版 社：化學工業(yè)出版社
- 中圖法分類：TB-39
- 頁碼：224
- 紙張：
- 版次：01
- 開本：16開
本書立足于“工業(yè)4.0”與“中國制造2025”的時代背景，針對我國當前工業(yè)經濟的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢，全面闡述工業(yè)數(shù)字孿生的概念特征、實現(xiàn)路徑與關鍵技術體系，系統(tǒng)介紹了工業(yè)數(shù)字孿生系統(tǒng)的行業(yè)應用、功能架構與運行模式；詳細梳理了國內外知名工業(yè)數(shù)字孿生平臺及典型案例，分別從設備數(shù)字孿生、生產線數(shù)字孿生、工廠數(shù)字孿生三個層面，深度剖析數(shù)字孿生技術在工業(yè)制造領域的實踐場景；細致分析了工業(yè)數(shù)字孿生與工業(yè)互聯(lián)網、工業(yè)元宇宙之間的關系，以及三者的融合應用，并進一步探討數(shù)字孿生在石油化工、綜合能源、智慧城市、智慧交通等工業(yè)細分領域的落地路徑，深度剖析數(shù)字孿生技術在智能制造領域的融合與創(chuàng)新應用，為傳統(tǒng)制造業(yè)企業(yè)的數(shù)字化轉型升級提供有益的借鑒和參考。
馮方
紹興文理學院元培學院信息與機電工程分院副院長，高級實驗師；主持省部級以上課題3項，出版教材3部，發(fā)表各類期刊論文10余篇，擁有專利10余項；紹興市高端智能裝備行業(yè)專家智庫成員，浙江省"政采云"評標專家?guī)斐蓡T。從事機械CAD、智能制造等領域的專業(yè)教學工作，主講課程包括"三維實體建模技術""工業(yè)機器人仿真與編程""互換性與精度測量"等，主持"機械設計制造及其自動化"專業(yè)培養(yǎng)方案的起草以及智"能制造工程"新專業(yè)的申報等工作。
翁微妮
浙江省智能網聯(lián)汽車創(chuàng)新中心質量專家，六西格瑪黑帶，浙江工業(yè)大學機械學院企業(yè)講座專家，小綠芽精益公益創(chuàng)始人�，F(xiàn)任職于博世電動工具（中國）有限公司，擔任全球新興市場事業(yè)部客戶質量經理，擁有10多年設計質量、生產質量、售后質量以及審核、問題解決等質量技術相關的實踐經驗。
趙國利
高級工程師，浙江工業(yè)大學兼職教授、研究生導師，浙江大學校外導師，小綠芽精益公益創(chuàng)始人。現(xiàn)任職于博世電動工具（中國）有限公司，擔任全球新興市場事業(yè)部精益生產系統(tǒng)設計負責人和工業(yè)4.0負責人；擁有20多年生產質量、精益生產、精益設計和工業(yè)4.0領域的實踐經驗，主持了公司智能制造規(guī)劃、新工廠布局規(guī)劃、自動化生產線設計、智能物流設計等20多個項目。
第1章 工業(yè)數(shù)字孿生概述
1.1 數(shù)字孿生概念特征與實現(xiàn)路徑 2
1.1.1 數(shù)字孿生的內涵與特征 2
1.1.2 數(shù)字孿生相關概念辨析 4
1.1.3 數(shù)字孿生的體系架構 6
1.1.4 數(shù)字孿生的實現(xiàn)路徑 8
1.1.5 數(shù)字孿生技術的未來展望 10
1.2 工業(yè)數(shù)字孿生的關鍵技術體系 12
1.2.1 數(shù)字支撐技術 12
1.2.2 數(shù)字線程技術 13
1.2.3 數(shù)字孿生體技術 14
1.2.4 人機交互技術 17
1.3 數(shù)字孿生賦能制造數(shù)字化轉型 19
1.3.1 數(shù)字孿生賦能智能制造 19
1.3.2 工業(yè)數(shù)字孿生的應用價值 20
1.3.3 工業(yè)數(shù)字孿生的應用場景 22
1.3.4 工業(yè)數(shù)字孿生的實踐案例 24
第2章 工業(yè)數(shù)字孿生系統(tǒng)
2.1 數(shù)字孿生系統(tǒng)的行業(yè)應用 28
2.1.1 城市數(shù)字孿生系統(tǒng) 29
2.1.2 建筑數(shù)字孿生系統(tǒng) 30
2.1.3 電網數(shù)字孿生系統(tǒng) 31
2.1.4 醫(yī)療數(shù)字孿生系統(tǒng) 32
2.2 IDTS 的概念特征和功能架構 33
2.2.1 IDTS 的定義與主要特征 33
2.2.2 IDTS 的架構、功能與構成 35
2.2.3 IDTS 的成熟度模型構建 38
2.3 IDTS 的運行模式與整體架構 40
2.3.1 本地化配置的運行模式 41
2.3.2 基于“云- 端”的運行模式 43
2.3.3 基于“云- 邊- 端”的運行模式 44
2.3.4 基于分布式計算驅動的IDTS 運行模式 46
第3章 工業(yè)數(shù)字孿生平臺
3.1 國外數(shù)字孿生平臺與典型案例 50
3.1.1 亞馬遜：AWS IoT TwinMaker 50
3.1.2 西門子：Simcenter 仿真解決方案 52
3.1.3 達索：3D EXPERIENCE 平臺 53
3.1.4 安賽思：Ansys Twin Builder 54
3.1.5 Altair：One Total Twin 55
3.1.6 IBM：Digital Twin Exchange 56
3.2 國內數(shù)字孿生平臺與典型案例 56
3.2.1 華為：云IoT 解決方案 56
3.2.2 騰訊：數(shù)字孿生云平臺 59
3.2.3 華龍訊達：木星數(shù)字孿生平臺 60
3.2.4 卡奧斯：D3OS 數(shù)字孿生平臺 61
3.2.5 力控科技：ForceCon-DTwIn 數(shù)字孿生平臺 63
3.2.6 同元軟控：MWORKS.TwinSim 數(shù)字孿生平臺 65
第4章 設備數(shù)字孿生
4.1 設備數(shù)字孿生的應用場景與價值 68
4.1.1 總體框架與實施要素 68
4.1.2 設備數(shù)字孿生的應用場景 70
4.1.3 設備數(shù)字孿生的應用價值 73
4.1.4 設備數(shù)字孿生應用成熟度評估模型 76
4.2 設備數(shù)字孿生的數(shù)據(jù)互聯(lián) 79
4.2.1 數(shù)據(jù)采集 79
4.2.2 數(shù)據(jù)傳輸 81
4.2.3 數(shù)據(jù)存儲 82
4.2.4 數(shù)據(jù)處理 83
4.3 基于數(shù)字孿生的設備PHM 系統(tǒng) 84
4.3.1 工業(yè)設備PHM 的技術方法 84
4.3.2 數(shù)字孿生驅動的PHM 應用 87
4.3.3 基于數(shù)字孿生模型的故障診斷預測 88
第5章 生產線數(shù)字孿生
5.1 基于數(shù)字孿生的智能生產線 94
5.1.1 生產線數(shù)字孿生系統(tǒng)優(yōu)勢 94
5.1.2 智能化生產系統(tǒng)規(guī)劃設計 95
5.1.3 數(shù)字孿生與智能生產管控 98
5.1.4 智能生產管控的具體應用 100
5.2 基于數(shù)字孿生的MOM 應用場景 103
5.2.1 可視化實時監(jiān)控 103
5.2.2 智能化生產調度 103
5.2.3 生產裝配輔助 104
5.2.4 倉儲物流優(yōu)化 105
5.2.5 生產能耗精細化管理 106
5.2.6 實時模擬與遠程監(jiān)控 108
5.3 煉鐵生產線數(shù)字孿生解決方案 109
5.3.1 煉鐵生產線數(shù)字孿生體的構建 109
5.3.2 基于3D 交互的虛擬學習空間 112
5.3.3 煉鐵生產過程的協(xié)同優(yōu)化 113
5.3.4 煉鐵設備故障診斷與維護 114
5.3.5 煉鐵過程的管理與決策優(yōu)化 115
第6章 工廠數(shù)字孿生
6.1 工業(yè)數(shù)字孿生賦能智能工廠 118
6.1.1 工廠數(shù)字孿生系統(tǒng)的原理與優(yōu)勢 118
6.1.2 工廠數(shù)字孿生系統(tǒng)的典型特征 120
6.1.3 工廠數(shù)字孿生系統(tǒng)的總體架構 122
6.1.4 工廠數(shù)字孿生系統(tǒng)的應用場景 124
6.2 基于數(shù)字孿生的智能工廠建設 126
6.2.1 兩化融合驅動的智能工廠 126
6.2.2 智能工廠的總體運行體系 127
6.2.3 數(shù)字孿生智能工廠的建設架構 129
6.2.4 基于數(shù)字孿生的虛實系統(tǒng)集成 132
6.3 數(shù)字孿生車間系統(tǒng)的建設實踐 134
6.3.1 數(shù)字孿生車間的總體框架 134
6.3.2 車間數(shù)字孿生的功能需求 137
6.3.3 車間關鍵要素的數(shù)字建模 139
6.3.4 車間設備數(shù)字孿生的實現(xiàn) 141
第7章 數(shù)字孿生與工業(yè)互聯(lián)網
7.1 工業(yè)互聯(lián)網平臺架構與應用場景 146
7.1.1 工業(yè)互聯(lián)網平臺的體系架構 146
7.1.2 工業(yè)互聯(lián)網平臺的構建路徑 149
7.1.3 工業(yè)互聯(lián)網平臺的關鍵技術 150
7.1.4 工業(yè)互聯(lián)網平臺的應用場景 154
7.2 工業(yè)互聯(lián)網的網絡關鍵技術 156
7.2.1 工業(yè)互聯(lián)網網絡技術架構 156
7.2.2 網絡互聯(lián)技術 158
7.2.3 數(shù)據(jù)互通技術 160
7.2.4 系統(tǒng)互操作技術 161
7.2.5 工業(yè)互聯(lián)網網絡發(fā)展趨勢 162
7.3 數(shù)字孿生與工業(yè)互聯(lián)網融合 164
7.3.1 數(shù)字孿生驅動的工業(yè)互聯(lián)網 164
7.3.2 數(shù)字孿生賦能工業(yè)互聯(lián)網發(fā)展 166
7.3.3 基于工業(yè)互聯(lián)網的數(shù)字孿生技術 168
7.3.4 面向工業(yè)物聯(lián)網的數(shù)字孿生應用 170
第8章 數(shù)字孿生與工業(yè)元宇宙
8.1 基于數(shù)字孿生的工業(yè)元宇宙 174
8.1.1 工業(yè)元宇宙的體系架構 174
8.1.2 工業(yè)元宇宙的關鍵技術 176
8.1.3 元宇宙開啟工業(yè)新革命 179
8.1.4 工業(yè)元宇宙的戰(zhàn)略價值 181
8.2 工業(yè)元宇宙的應用場景 183
8.2.1 工業(yè)產品協(xié)同設計 183
8.2.2 生產制造流程優(yōu)化 185
8.2.3 智慧物流供應鏈管理 187
8.2.4 微軟Azure 工業(yè)元宇宙解決方案 188
第9章 數(shù)字孿生在各工業(yè)領域的應用
9.1 數(shù)字孿生在石化工業(yè)中的應用 194
9.1.1 油氣勘探與開發(fā)的數(shù)字化 194
9.1.2 工程裝備全生命周期管理 195
9.1.3 石油鉆井過程可視化監(jiān)測 196
9.1.4 油氣管道的數(shù)字孿生應用 197
9.1.5 石油煉化工藝的智能優(yōu)化 198
9.2 基于數(shù)字孿生的綜合能源系統(tǒng) 200
9.2.1 綜合能源系統(tǒng)架構設計 200
9.2.2 系統(tǒng)規(guī)劃設計應用 203
9.2.3 建模仿真平臺應用 204
9.2.4 運行優(yōu)化控制應用 205
9.2.5 運維故障預警應用 207
9.2.6 城市能源安全應用 209
9.3 數(shù)字孿生在智慧城市中的應用 210
9.3.1 數(shù)字孿生城市的發(fā)展歷程 210
9.3.2 數(shù)字孿生城市的支撐技術 212
9.3.3 基于三維建模的智慧城市 214
9.3.4 數(shù)字孿生城市的實踐策略 216
9.4 數(shù)字孿生在智慧交通中的應用 218
9.4.1 我國智慧交通的發(fā)展歷程 218
9.4.2 數(shù)字孿生交通的發(fā)展現(xiàn)狀 220
9.4.3 基于數(shù)字孿生的智慧交通應用 221
9.4.4 我國智慧交通產業(yè)的實踐策略 223
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