经典教材 | 《数字孪生及车间实践》一：数字孪生的内涵及研究应用现状（可下载）
数字孪生正从概念阶段走向实际应用阶段，成了产业变革的强大助力。车间是制造活动的执行基础,数字孪生车间是数字孪生在制造中的典型应用。通过建立物理车间的多维、多层级、多领域精准模型，并结合大量车间孪生数据的分析，数字孪生车间可实现对车间当前状态的评估、对过去发生问题的诊断，以及对未来趋势的预测，并给予分析的结果，模拟各种可能性，提供更全面的决策支持，从而解决了车间智能生产过程中面临的“描述车间是什么”“刻画车间正在做什么”“预测车间将会发生什么”的问题。数字孪生车间通过在虚拟环境中对生产全过程进行仿真、优化及重构，能够有序、协调、可控、高效地生产出高质量的产品，从而最大限度地提高生产效率。
今天分享书籍——《数字孪生及车间实践》的PPT课件。作者：陶飞、戚庆林、张萌、程江峰。本书是机械工程学会组织编写的智能制造系列丛书，获评十三五国家重点图书出版规划项目，并且获得国家出版基金资助。
在本书中，作者系统性地回顾、分析和总结了数字孪生的起源、内涵、学术研究和企业应用现状。在此基础上提出了数字孪生五维模型，并基于数字孪生五维模型研究了数字孪生的理论技术体系、工具体系、标准体系以及数字孪生与新一代信息技术的关系。结合数字孪生的理论研究，提出了数字孪生车间的概念，并研究了数字孪生车间中设备故障预测与健康管理、生产过程参数选择决策方法、车间设备动态调度方法和物料准时配送方法，设计了原型系统，开展了案例研究。
本书内容大体可分三个部分：
01.数字孪生内涵及研究应用概况
第一部分研究数字孪生的基本概念、发展历史、相关工作与应用，及建模方法等；
02.数字孪生学术研究现状
第二部分结合数字孪生五维模型，提出数字孪生车间的概念，并对数字孪生车间构建、运行、迭代优化的关键技术，与基于数字孪生的车间设备健康管理、能效分析与优化、动态调度、实时控制、车间信息物理融合等理论方法进行分析与探讨；
03.数字孪生工业应用
第三部分研究构建数字孪生车间原型系统。
Contents目录
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第1篇数字孪生内涵及研究应用概况
第1章数字孪生起源及内涵
1.1哪里来：数字孪生的起源
1.2是什么：数字孪生的概念
1.3新理解：数字孪生的理想特征
1.4紧相关：数字孪生的相近概念
1.4.1数字孪生与CPS
1.4.2数字孪生与虚拟仿真
1.4.3数字孪生与虚拟样机
1.4.4数字孪生与数字线程
1.4.5数字孪生与数字影子
1.4.6数字孪生与平行系统
1.5有何用：数字孪生的应用价值
1.6谁可用：数字孪生的适用准则
本章小结
参考文献
第2章数字孪生学术研究现状
2.1数字孪生国内外学术研究现状分析
2.1.1发文量时间分布统计分析
2.1.2发表论文国家分布统计分析
2.1.3文献出版物分布统计分析
2.1.4发表论文研究机构统计分析
2.1.5发表论文研究方向和高频关键词统计分析
2.2数字孪生论文引用分析
2.3数字孪生白皮书
2.4数字孪生专利发展现状
2.5数字孪生标准发展现状
2.5.1数字孪生国内标准现状
2.5.2数字孪生国际标准现状
2.5.3数字孪生标准体系框架
2.6数字孪生研究演进
2.7数字孪生与智能制造服务学术会议
2.8国内有关科技部门对数字孪生研究资助的情况
本章小结
参考文献
第3章数字孪生工业应用
3.1数字孪生在各领域中的应用概述
3.1.1数字孪生+航空航天
3.1.2数字孪生+汽车
3.1.3数字孪生+电力
3.1.4数字孪生+船舶
3.1.5数字孪生+医疗
3.1.6数字孪生+城市
3.1.7数字孪生+建筑
3.1.8数字孪生+农业
3.1.9数字孪生+轨道交通
3.1.10数字孪生+油气
3.1.11数字孪生+港口
3.1.12数字孪生+环境治理
3.1.13数字孪生+机床
3.1.14数字孪生+煤矿
3.1.15数字孪生+地球
3.2数字孪生在产品全生命周期中的应用
3.2.1数字孪生驱动的产品设计
3.2.2数字孪生驱动的智能制造
3.2.3数字孪生驱动的服务
3.3数字孪生在世界著名企业中的应用实践
3.3.1西门子的数字孪生实践
3.3.2ANSYS的数字孪生实践
3.3.3达索的数字孪生实践
3.3.4PTC的数字孪生实践
3.3.5微软的数字孪生实践
3.3.6空客的数字孪生实践
3.3.7洛克希德·马丁公司的数字孪生实践
3.3.8通用电气公司的数字孪生实践
3.3.9MapleSoft公司的数字孪生实践
3.3.10Bentley公司的数字孪生实践
本章小结
参考文献
第2篇数字孪生理论技术体系
第4章数字孪生五维模型及理论思考
4.1数字孪生五维模型
4.1.1物理实体
4.1.2虚拟模型
4.1.3孪生数据
4.1.4服务
4.1.5交互连接
4.2数字孪生应用准则
4.3基于数字孪生五维模型的十大领域应用探索
4.3.1数字孪生卫星工程
4.3.2数字孪生船舶全生命周期管控
4.3.3数字孪生车辆抗毁伤评估
4.3.4数字孪生电厂智能管控
4.3.5数字孪生飞机起落架结构优化设计
4.3.6数字孪生复杂装备故障预测与健康管理
4.3.7数字孪生立体仓库
4.3.8数字孪生医疗
4.3.9数字孪生架车机
4.3.10数字孪生城市
4.4基于数字孪生五维模型的科学问题思考
本章小结
参考文献
第5章新一代信息技术使能数字孪生
5.1IT技术发展历程与新一代信息技术的内涵
5.2数字孪生与新一代信息技术的融合
5.2.1数字孪生与物联网
5.2.2数字孪生与大数据
5.2.3数字孪生与云雾边
5.2.4数字孪生与人工智能
5.2.5数字孪生与VR/AR/MR
5.2.6数字孪生与5G
5.2.7数字孪生与区块链
本章小结
参考文献
第6章数字孪生理论技术体系
6.1数字孪生的功能和技术体系
6.2数字孪生物理感知与控制技术
6.3数字孪生建模技术
6.3.1数字孪生模型构建准则
6.3.2数字孪生模型构建理论体系
6.4数字孪生数据管理技术
6.5数字孪生服务应用技术
6.6数字孪生连接技术
本章小结
参考文献
第7章数字孪生工具体系
7.1数字孪生中物理实体相关工具
7.2数字孪生中建模相关工具
7.3数字孪生中数据管理工具
7.4数字孪生中服务应用工具
7.5数字孪生中连接相关工具
7.6综合性工具
本章小结
参考文献
第3篇数字孪生车间
第8章数字孪生车间概念
8.1从制造到智造
8.1.1制造的发展历程
8.1.2智能制造战略对比
8.1.3智能制造的核心内涵
8.2制造车间的发展历程
8.3数字化车间的理论及应用研究
8.3.1车间制造物联
8.3.2车间建模仿真
8.3.3车间虚实交互
8.3.4车间数据融合
8.3.5车间智能服务
8.4数字孪生车间的概念、运行机制及关键技术
8.4.1数字孪生车间概念模型
8.4.2数字孪生车间运行机制
8.4.3数字孪生车间的特点
8.4.4数字孪生车间关键技术
本章小结
参考文献
第9章数字孪生车间设备故障预测与健康管理
9.1设备故障预测与健康管理研究概述
9.2设备故障预测与健康管理问题分析
9.3数字孪生增强的设备故障与健康管理方法
9.4数字孪生增强的设备故障预测与健康管理关键技术
9.4.1设备数字孪生虚实交互与进化
9.4.2设备数字孪生虚实不一致原因判断
9.4.3基于孪生数据的设备故障预测与诊断
9.5案例：复材加工车间热压罐设备故障诊断
9.5.1案例描述
9.5.2模型与方法验证
9.5.3结果分析
本章小结
参考文献
第10章数字孪生车间生产过程参数选择决策方法与技术
10.1生产过程参数选择决策研究概述
10.2生产过程参数选择决策问题分析
10.3数字孪生驱动的生产过程参数选择决策方法
10.4数字孪生驱动的生产过程参数选择决策关键技术
10.4.1基于孪生数据的评价指标构建
10.4.2基于虚拟模型仿真的备选方案拟定
10.4.3基于虚实交互的方案实施反馈
10.5案例：复材加工车间热压罐成型工艺过程参数选择决策
10.5.1案例描述
10.5.2模型与方法验证
10.5.3结果分析
本章小结
参考文献
第11章数字孪生车间设备动态调度方法与技术
11.1车间设备动态调度研究概述
11.2车间设备动态调度问题分析
11.3数字孪生驱动的车间设备动态调度方法
11.4数字孪生驱动的车间设备动态调度关键技术
11.4.1基于孪生数据的设备可用性预测
11.4.2基于虚实交互的扰动监测
11.4.3基于虚拟模型仿真的方案评估
11.5案例：液压阀加工车间设备动态调度
11.5.1案例描述
11.5.2模型与方法验证
11.5.3结果分析
本章小结
参考文献
第12章数字孪生车间物料准时配送方法与技术
12.1车间物料配送研究概述
12.1.1物料需求时间预测研究现状
12.1.2物料配送路径规划研究现状
12.2卫星总装车间物料配送问题分析
12.3卫星总装数字孪生车间物料准时配送方法
12.4卫星总装数字孪生车间物料准时配送关键技术
12.4.1物流系统虚拟模型构建
12.4.2物料需求时间预测
12.4.3时间可控的无碰路径规划
12.5案例：卫星总装数字孪生车间物料准时配送
12.5.1案例描述
12.5.2模型与方法验证
本章小结
参考文献
第13章数字孪生车间设备管控系统设计与开发
13.1数字孪生车间设备管控系统设计
13.1.1系统体系结构设计
13.1.2系统总体框架设计
13.1.3系统技术架构设计
13.1.4系统功能组成设计
13.2案例一：基于数字孪生的数控机床管控系统开发
13.2.1系统整体架构
13.2.2数据库设计
13.2.3系统功能模块
13.3案例二：基于数字孪生的热压罐管控系统开发
13.3.1系统整体架构
13.3.2系统功能模块
13.3.3可视化功能模块
本章小结
第14章数字孪生车间原型系统与应用案例
14.1数字孪生车间原型系统设计
14.1.1系统架构设计
14.1.2系统功能设计
14.1.3系统实施流程设计
14.2案例一：数字孪生新能源汽车动力电池生产车间
14.3案例二：数字孪生卫星总装车间
本章小结
参考文献
本文先分享第一篇内容——数字孪生的内涵及研究应用现状，第二/三部分内容详见后续『制造前沿』公众号内容。
下载方式见文末
明日将发布第二篇内容——数字孪生研究体系
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监制/西贝
编辑/荔枝