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出版者:清华大学出版社

作者:金磊

出品人:

页数:212

译者:

出版时间:2003-10-1

价格:24.0

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787302074557

丛书系列:

图书标签:

• 奥运安全
• 体育安全
• 公共安全
• 危机管理
• 安保
• 风险评估
• 大型活动安保
• 国家安全
• 反恐
• 应急管理

好的，这是一本名为《数字孪生：赋能工业元宇宙的构建与实践》的图书简介，字数约1500字。 --- 数字孪生：赋能工业元宇宙的构建与实践 引言：迈向智能制造的全新纪元 在信息技术日新月异的今天，工业界正经历着一场深刻的变革。从工业4.0到智能制造的深入推进，核心挑战在于如何实现物理世界与数字世界的无缝融合，从而构建出更具弹性、效率和可持续性的生产系统。《数字孪生：赋能工业元宇宙的构建与实践》正是立足于这一时代背景，深入剖析支撑未来工业生态的基石技术——数字孪生（Digital Twin）的权威著作。 本书并非泛泛而谈的概念普及，而是聚焦于数字孪生技术在复杂工业场景中的落地应用、关键使能技术以及构建工业元宇宙的系统化路径。我们旨在为工程师、技术管理者、研究人员以及决策者提供一份详尽的操作手册和前瞻性的战略指南，帮助他们理解、设计并部署下一代智能工厂和工业系统。 第一部分：数字孪生的理论基石与核心概念 本部分致力于为读者打下坚实的理论基础，厘清数字孪生的本质、演进历程及其与相关概念（如仿真、模拟、物联网IoT）的区别与联系。 1.1 数字孪生的起源、定义与层次结构 我们将追溯数字孪生的概念源头，并采纳国际公认的权威标准，精确界定其内涵。重点阐述数字孪生的五个核心要素：物理实体、虚拟模型、连接机制、数据流与生命周期管理。深入剖析从L1级（仅可视化）到L5级（完全自主运营）的数字孪生成熟度模型，帮助企业评估自身的数字化转型阶段。 1.2 关键技术栈的深度解析 数字孪生的实现依赖于多项前沿技术的协同作用。本书详细拆解了支撑数字孪生的关键技术栈： 高保真建模技术： 涵盖基于CAD/CAE的几何建模、基于物理定律的机理模型（First Principles）构建、以及面向大规模系统集成的语义建模方法。 数据融合与实时同步： 探讨如何利用工业物联网（IIoT）采集海量、异构的实时数据，并运用边缘计算（Edge Computing）技术确保数据传输的低延迟和高可靠性。 人工智能与机器学习（AI/ML）： 阐述AI如何驱动孪生体从描述性（发生了什么）向预测性（将发生什么）和规范性（应该怎么做）演进，特别是用于故障诊断、剩余寿命预测（RUL）和工艺优化。 高性能计算与可视化： 介绍云计算、HPC（高性能计算）在支撑复杂模型运行中的作用，以及沉浸式技术（AR/VR/MR）在人机交互界面中的应用。 第二部分：工业应用场景的深度剖析 数字孪生并非单一解决方案，而是一种跨越产品生命周期的使能技术。本部分将聚焦于其在现代工业中的具体实践案例和效益分析。 2.1 产品全生命周期孪生（PLM-DT） 详细论述数字孪生如何在产品设计、制造、运营和服务阶段发挥作用： 设计与验证阶段： 利用“虚拟调试”（Virtual Commissioning）技术，在物理设备制造前对控制逻辑和系统集成进行彻底验证，大幅缩短项目周期。 制造与运营阶段： 构建“生产线孪生”和“工厂孪生”，实现对能源消耗、物料流转、设备健康状态的实时监控、瓶颈分析和动态调度优化。 2.2 基础设施与大型复杂系统的孪生 本书拓展了数字孪生的应用边界，涵盖了对传统上难以数字化的复杂系统： 能源系统孪生： 以电网或风电场为例，探讨如何构建跨越物理距离的能源系统孪生体，用于电能质量预测、负荷平衡及设备预防性维护。 城市与供应链孪生： 探讨宏观尺度的数字孪生如何支持城市交通流管理、应急响应规划，以及全球供应链的韧性增强。 第三部分：迈向工业元宇宙的路径规划 数字孪生是构建工业元宇宙（Industrial Metaverse）的底层逻辑和核心模型。本部分将探讨如何基于成熟的数字孪生系统，向上构建沉浸式、协作式、可交互的工业元宇宙平台。 3.1 工业元宇宙的架构与挑战 定义工业元宇宙不仅仅是3D可视化，而是多实体、跨组织、实时交互的数字共享空间。分析实现这一愿景所面临的关键挑战，包括： 互操作性标准（Interoperability）： 跨供应商、跨平台的数据和模型交换标准缺失问题。 安全性与可信赖性： 在共享空间中如何保障核心工业数据和知识产权的安全。 时空同步难题： 如何在高保真数字世界中维持与物理世界的精确时间同步。 3.2 协同与协作：人机共生的未来 工业元宇宙的核心价值在于增强人类的决策能力和协作效率。 沉浸式远程专家指导： 阐述如何利用数字孪生作为锚点，结合AR眼镜，实现现场工人与全球专家的实时、空间感知型协作。 “数字伙伴”的培养： 探讨AI驱动的虚拟代理（Digital Agent）如何在元宇宙中辅助人类进行复杂的优化决策和流程模拟。 第四部分：实施路线图与风险管理 成功部署数字孪生系统需要清晰的战略规划和对风险的有效控制。 4.1 分阶段实施策略 本书提供了一套务实的、由点及面的分阶段实施路线图： 1. 试点项目（Use Case Selection）： 如何选择投资回报率高、数据基础较好的初始应用场景。 2. 数据治理先行： 强调构建统一的数据湖和元数据管理体系是孪生成功的先决条件。 3. 从小模型到大系统： 从单个设备孪生逐步扩展到生产单元孪生，最终实现全生命周期系统集成。 4.2 风险评估与可持续发展 对实施过程中可能遇到的技术（模型漂移、数据孤岛）、组织（技能短缺、变革阻力）和经济（高昂的初始投入）风险进行系统性评估，并提出相应的缓解措施。强调数字孪生系统需具备自我优化和迭代能力，以适应不断变化的工业环境和技术标准，确保长期投资的价值。 --- 目标读者： 企业数字化转型部门负责人与CIO/CTO 自动化、控制系统和制造工程领域的高级工程师 从事工业软件、仿真建模和数据科学的研究人员 对未来智能制造和工业互联网感兴趣的行业决策者 《数字孪生：赋能工业元宇宙的构建与实践》不仅是技术的集合，更是面向未来工业生产范式转变的战略蓝图。通过本书，读者将获得将理论转化为实际生产力所需的深度知识、前瞻视野和实践工具。

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