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出版者:石油工业

作者:刁顺

出品人:

页数:714

译者:

出版时间:2007-7

价格:158.00元

装帧:

isbn号码:9787502160401

丛书系列:

图书标签:

• 石油行业
• 计算机技术
• 新技术
• 应用
• 论文集
• 数字化转型
• 智能油田
• 油气勘探
• 油气开发
• 工业互联网

面向未来的信息技术：数字孪生与工业物联网在先进制造业中的深度融合应用 图书简介 本书深入探讨了数字孪生（Digital Twin）技术与工业物联网（IIoT）在当前先进制造业转型升级浪潮中的关键作用及其深度融合的应用实践。面对全球供应链重塑、智能制造加速推进以及对生产效率和产品质量的极致追求，传统的自动化和信息系统已显现其局限性。本书旨在为工程师、技术管理人员、研究人员以及对工业4.0前沿技术感兴趣的专业人士，提供一个全面、系统且极具操作性的知识框架，以应对复杂的工业环境挑战。 核心内容聚焦：超越传统制造范式的革新 本书结构严谨，内容涵盖了从底层数据采集到顶层决策支持的完整技术栈，重点阐述了如何利用新兴信息技术构建高度灵活、自适应且具有预测能力的现代工业系统。 第一部分：工业数据基础设施与边缘智能的基石 本部分首先奠定了构建智能制造系统的基础——高效、可靠的数据采集和处理能力。 1. 工业物联网（IIoT）架构的演进与优化： 详细分析了新一代IIoT架构的层次划分，重点分析了如何设计兼顾低延迟（Low Latency）和高吞吐量（High Throughput）的数据传输协议栈（如MQTT、OPC UA的增强应用）。特别关注了安全通信机制的设计，包括基于零信任模型的工业网络隔离与身份验证。 2. 传感器技术的前沿进展与数据质量保障： 探讨了非接触式测量技术（如激光雷达、高光谱成像）在复杂装配和质量检测中的应用。书中强调了“数据预处理”在边缘侧的重要性，包括时间同步算法、异常值过滤和传感器漂移校正技术，确保输入数字孪生的数据源具有科学的精确性和可靠性。 3. 边缘计算在实时控制中的赋能： 阐述了边缘计算如何从云端剥离出关键的实时任务。书中提供了具体的案例分析，说明如何将AI推理模型部署在边缘网关上，实现毫秒级的设备故障预警和工艺参数的动态调整，有效降低对云端连接的依赖，增强系统的鲁棒性。 第二部分：数字孪生模型的构建、激活与仿真 数字孪生是本书的理论核心，它不仅仅是物理资产的三维模型，而是包含行为、状态、历史和预测信息的动态实体。 1. 多尺度、多物理场数字孪生的建模范式： 介绍了如何构建跨越不同抽象层次的孪生体。这包括： 几何孪生： 基于CAD/BIM数据的精确三维重建技术。 行为孪生： 基于系统级仿真软件（如Modelica、AMESim）建立的机理模型，描述设备的动态响应特性。 状态孪生： 利用历史运行数据和实时传感器数据，通过数据驱动模型（如神经网络）实时映射物理资产的当前健康状态。 2. 孪生体的激活与同步机制： 深入探讨了“物理世界到虚拟世界”与“虚拟世界到物理世界”的双向数据流的闭环机制。书中详细分析了事件驱动（Event-Driven）架构在触发孪生体更新中的应用，以及如何通过模型验证（Model Validation）和校准（Calibration）流程，确保孪生体与物理实体的高度一致性。 3. 仿真与预测性分析的应用： 重点阐述了在虚拟环境中进行“假设分析”（What-If Scenarios）的能力。例如，如何在不影响实际生产的前提下，测试新的生产调度策略、评估不同负载条件下的设备寿命衰减，并利用预测性维护算法（Predictive Maintenance, PdM）精确预测剩余有用的寿命（RUL）。 第三部分：深度融合与高级应用场景 本部分将IIoT和数字孪生相结合，展示其在优化生产流程、提升运营效率中的实际价值。 1. 智能调度与资源优化： 描述了如何利用孪生模型对整个车间或生产线的瓶颈进行实时识别，并结合强化学习算法，自动生成最优的生产计划和物料流路径。书中提供了基于约束编程（Constraint Programming）的求解器在复杂排程问题中的应用实例。 2. 沉浸式人机交互与远程协作： 探讨了增强现实（AR）和虚拟现实（VR）技术如何与数字孪生集成，为现场维护人员提供“所见即所得”的指导。通过AR眼镜叠加虚拟的维修步骤、关键参数或历史故障记录，显著缩短故障排除时间，并支持专家对偏远地点的远程“手把手”指导。 3. 产品全生命周期管理中的应用： 分析了数字孪生如何贯穿产品设计、制造、使用到报废的整个周期。例如，通过记录产品在实际运行中的使用习惯和环境载荷（通过IIoT数据），反馈给设计部门，指导下一代产品的优化，实现真正的闭环反馈设计（Closed-Loop Design）。 第四部分：安全、标准化与未来趋势 最后，本书关注实施过程中必须解决的关键挑战和未来的发展方向。 1. 工业信息安全：从OT到IT的融合挑战： 鉴于OT（操作技术）网络与IT网络的融合，工业控制系统的安全风险被放大。书中讨论了网络分段（Network Segmentation）、深度包检测（DPI）在工业协议解析中的应用，以及针对数字孪生数据源的防篡改技术。 2. 互操作性与行业标准： 评估了当前主要的互操作性标准（如ISA-95, IEC 62264）在支持数字孪生集成方面的现状与不足，并展望了语义互操作性（Semantic Interoperability）在实现跨企业、跨平台数据交换中的潜力。 3. 人工智能赋能的自主系统： 展望了在更高层次上，数字孪生将如何与更高级别的自主决策系统集成，最终迈向完全自适应和自我优化的“黑灯工厂”。 本书力求在理论深度和工程实践之间找到完美的平衡点，为读者提供一套面向未来的、可落地的技术路线图，以驾驭这场深刻影响全球制造业格局的技术变革。

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这本书的学术严谨性达到了极高的水准，这从它对参考文献和方法论的引用规范上就能看出来。它不是那种随便拼凑的行业报告集，而是一套经过严格同行评议的、具有较高参考价值的论文选集。我体验到的另一个显著优点是它的案例深度。例如，在讨论“先进传感技术在深水钻井防碰预警中的应用”时，作者详细描述了传感器数据预处理的流程、滤波算法的选择，以及最终集成到操作系统的接口设计。这种从硬件层到软件层、再到决策层的全景式剖析，对于希望深入理解某一特定技术栈的读者来说，是极其宝贵的。读完这套文集，我感觉自己的知识结构不仅被更新了，更被系统性地重塑了，它强迫你去跳出传统的思维定式，用计算的思维去解决能源领域的百年难题。这套书绝对值得所有希望在未来能源格局中占据一席之地的专业人士收藏。

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这本书的广度令人赞叹，它几乎覆盖了油气行业从上游勘探到下游炼化的所有主要环节中的数字化变革。我特别注意到其中涉及到供应链优化的章节，这对当前全球能源市场波动背景下的企业韧性建设尤为重要。例如，关于利用区块链技术增强原油贸易透明度和可追溯性的讨论，这不仅是提升效率的问题，更是关乎合规和信用的战略选择。这些论文的作者群体看起来非常多元化，既有来自顶尖高校的研究人员，也有来自大型能源企业一线的工程师，这种“学研用”相结合的视角，使得内容既有前瞻性，又不失脚踏实地的可行性。阅读过程中，我一直在思考，如何将其中关于“大数据驱动的非常规油气藏动态流体模拟”的方法论，借鉴到我们公司现有的传统储层评价体系中，这套文集无疑提供了丰富的“工具箱”。

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这本书的装帧设计实在是让人眼前一亮，那种沉稳又不失现代感的封面，拿在手里就感觉分量十足，仿佛触碰到了行业最前沿的脉搏。我特意翻阅了目录，虽然我对技术细节的理解可能还停留在基础层面，但光是看到那些章节标题——“XXX算法在油藏模拟中的革新”、“面向物联网的智能油田数据采集架构”之类的，就已经让人对接下来的阅读充满期待。这套文集显然不是那种浮于表面的综述，而是深入到具体技术点进行探讨的学术结晶。我个人比较关注的是信息安全在能源基础设施中的应用，目录中有一个专门的板块似乎就是讨论这个的，我希望它能提供一些实操性强的案例，而不是空泛的理论陈述。整本书的排版清晰流畅，字体选择也十分考究，即便是像我这样需要长时间阅读技术文档的人，也能保持较高的舒适度。从第一印象来看，这套文集无疑是为业内人士精心准备的深度阅读材料，对提升专业视野和解决实际工程问题，应该有着不可替代的价值。

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我花了周末的时间粗略浏览了这套文集的几个关键章节，感受最深的是它对“跨界融合”这一趋势的捕捉和呈现。以往我们总觉得石油勘探开发是重资产、慢节奏的传统领域，但这本书里讨论的很多内容，比如基于深度学习的地震数据解释、云计算在大规模油气田群优化调度中的应用，都透着一股浓厚的IT基因。这说明，未来石油行业的竞争力已经不仅仅是地质学家和工程师的功劳，更需要是掌握尖端计算能力的复合型人才。尤其令我印象深刻的是其中一篇关于“边缘计算在钻井过程实时监测中的延迟优化”的论文，作者的数据分析非常扎实，用图表展示了处理速度提升对安全性和效率的量化影响，这对于理解前沿技术如何真正落地生产场景至关重要。整体而言，这套文集成功地搭建了一座连接传统能源与现代信息技术的桥梁，让读者能清晰地看到未来十年的技术发展方向。

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作为一名侧重于项目管理和成本控制的专业人士，我更看重的是技术应用带来的经济效益和管理效能的提升。这套文集虽然技术性很强，但优秀的论文总能将技术与商业价值挂钩。我翻到了关于“数字化孪生技术在非常规油气田资产全生命周期管理中的效能评估”的章节，它并没有仅仅停留在描述“孪生”有多酷炫，而是详细对比了引入该技术后，在设备维护周期预测、库存优化以及停工损失降低方面的具体百分比数据。这种实实在在的“ROI”（投资回报率）分析，对于决策层来说，比单纯的技术原理介绍更有说服力。这本书的价值就在于，它提供了一套语言，让技术人员能够用商业的、可量化的方式，去向管理者阐述新技术的必要性和紧迫性。这份文集可以说是技术人员与管理者之间沟通效率的催化剂。

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