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138千字
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2025-02-01
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主编推荐语
本书结合数字孪生在各行业的应用来阐述其基本知识和运行方式。
内容简介
本书基于工业4.0背景，阐述了数字孪生作为一种科学范式，为物理对象/系统及其数字对应体提供了非凡的优势和灵活性。
本书首先介绍了数字孪生的基本定义、相关概念、发展历程、构成要素、工作原理、类型、特性、解决方案架构等内容；其次介绍了数字孪生的优势、挑战、研究与应用；然后介绍了数字孪生在医疗、建筑、石油和天然气、制药等行业以及智慧城市、结构健康检测、组织产品开发和制造等方面的应用；最后对数字孪生的未来进行了展望。
目录
- 版权信息
- 前言
- 本书贡献者
- 第1章 数字孪生概述
- 1.1 数字孪生简介
- 1.2 数字孪生的基本定义
- 1.3 数字孪生的相关术语
- 1.4 数字孪生的发展历程
- 1.5 数字孪生的三个应用案例
- 1.5.1 特斯拉汽车的数字孪生应用
- 1.5.2 通用电气可再生能源的数字孪生应用
- 1.5.3 迪士尼乐园的数字孪生应用
- 1.6 本章小结
- 第2章 数字孪生详解
- 2.1 数字孪生的构成要素
- 2.1.1 从空间角度看数字孪生的构成要素
- 2.1.2 从对象角度看数字孪生的构成要素
- 2.1.3 从运行角度看数字孪生的构成要素
- 2.2 数字孪生的工作原理
- 2.3 数字孪生的类型
- 2.3.1 零部件孪生
- 2.3.2 产品孪生
- 2.3.3 系统孪生
- 2.3.4 过程孪生
- 2.4 数字孪生的特征
- 2.5 数字孪生的特性
- 2.5.1 与原型对象的外观保持一致
- 2.5.2 包含原型对象的各种细节
- 2.5.3 与原型对象的行为保持一致
- 2.5.4 链接
- 2.5.5 实时性
- 2.5.6 多技术融合
- 2.5.7 同质化
- 2.5.8 预测将要发生的问题
- 2.5.9 有助于产品的生命周期管理
- 2.5.10 生成数字轨迹
- 2.6 数字孪生的价值
- 2.7 本章小结
- 第3章 数字孪生解决方案架构
- 3.1 引言
- 3.2 前人的研究工作
- 3.3 需求分析
- 3.4 解决方案架构需要考虑的因素
- 3.5 理解实体物理对象
- 3.6 数字孪生视图建模需要考虑的因素
- 3.7 数字孪生与物联网
- 3.8 数字孪生解决方案架构分层视图
- 3.8.1 数字孪生解决方案架构构想
- 3.8.2 信息基础设施平台和物联网服务
- 3.8.3 数字孪生数据和过程模型
- 3.8.4 数字孪生服务
- 3.8.5 数字孪生应用程序
- 3.8.6 贯穿数字孪生的数据流示例
- 3.8.7 异常情况下的数据流示例
- 3.8.8 贯穿整个数字孪生应用的数据流示例
- 3.8.9 数字孪生架构的开发选择
- 3.9 数据存储的内容、示例与类型
- 3.10 信息传递
- 3.11 应用程序接口
- 3.12 用户体验
- 3.13 网络安全
- 3.14 数字孪生服务及其应用场景示例
- 3.15 本章小结
- 第4章 数字孪生的优势、挑战、研究与应用概述
- 4.1 数字孪生的优势
- 4.1.1 监控现实物体、产品或过程
- 4.1.2 预防现实物体、产品或过程中的问题
- 4.1.3 主动进行预测性维护
- 4.1.4 快速制作物理原型
- 4.1.5 有效管理设备和设施等目标物体
- 4.1.6 减少浪费
- 4.1.7 减少制造对象的总成本
- 4.1.8 提升安全生产水平
- 4.1.9 跟踪与绩效相关的数据
- 4.1.10 缩短产品的上市时间
- 4.1.11 加速行业发展
- 4.1.12 应用于产品的全生命周期管理
- 4.1.13 决定未来的工作方向
- 4.2 数字孪生面临的挑战
- 4.2.1 谨慎处理数字孪生中包含的不同要素
- 4.2.2 数据采集和传输可能失真和延时
- 4.2.3 创建和使用数字孪生需要足够的专业知识
- 4.2.4 数据安全与隐私
- 4.3 关于数字孪生应用的研究
- 4.4 数字孪生应用概述
- 4.4.1 航空航天
- 4.4.2 机械行业
- 4.4.3 建筑物及其配套系统
- 4.4.4 制造业
- 4.4.5 医疗行业
- 4.4.6 汽车行业
- 4.4.7 城市规划和建设
- 4.4.8 智慧城市
- 4.4.9 工业应用
- 4.5 本章小结
- 第5章 数字孪生在医疗行业中的应用
- 5.1 医疗行业概述
- 5.2 数字孪生在医疗行业中的应用场景
- 5.2.1 数字孪生在医院工作流程管理方面的应用
- 5.2.2 数字孪生在医疗设施方面的应用
- 5.2.3 数字孪生在医疗产品制造方面的应用
- 5.2.4 数字孪生在个性化治疗方面的应用
- 5.2.5 数字孪生在药物输送方面的应用
- 5.2.6 用数字孪生应对心血管疾病
- 5.2.7 用数字孪生应对多发性硬化症
- 5.2.8 用数字孪生进行手术预先规划
- 5.2.9 用数字孪生进行新型冠状病毒的筛查与诊断
- 5.2.10 基于体域网的生物信号和生理参数的分析
- 5.3 数字孪生在医疗行业面临的挑战
- 5.3.1 对知识培训的需求
- 5.3.2 成本因素
- 5.3.3 信任因素
- 5.4 数字孪生在医疗行业的未来展望
- 5.5 本章小结
- 第6章 数字孪生在建筑行业中的应用
- 6.1 建筑行业概述
- 6.2 数字孪生在建筑行业中的应用场景
- 6.3 数字孪生在建筑行业全生命周期管理中的应用
- 6.4 数字孪生在建筑行业人员安全方面的应用
- 6.5 本章小结
- 第7章 数字孪生在智慧城市中的应用
- 7.1 数字孪生在智慧城市中的作用
- 7.2 数字孪生在智慧城市中的应用场景
- 7.2.1 交通管理
- 7.2.2 建筑工程
- 7.2.3 建筑物安全监测
- 7.2.4 医疗部门
- 7.2.5 排水系统
- 7.2.6 电网
- 7.3 本章小结
- 第8章 数字孪生在结构健康监测中的应用
- 8.1 结构健康监测系统简介
- 8.1.1 结构健康监测系统的重要性和必要性
- 8.1.2 结构健康监测系统的实施策略
- 8.2 传感器、数字孪生和结构健康监测系统
- 8.3 本章小结
- 第9章 数字孪生在石油和天然气行业中的应用
- 9.1 数字孪生在石油和天然气行业中的作用
- 9.2 数字孪生在石油和天然气行业中的应用场景
- 9.2.1 钻井过程规划
- 9.2.2 油田绩效监控
- 9.2.3 油田生产的数据分析和模拟
- 9.2.4 保障现场人员的安全
- 9.2.5 预测性维护
- 9.3 数字孪生在石油和天然气行业中的优势
- 9.3.1 提升生产效率
- 9.3.2 有效执行预防性维护
- 9.3.3 开发新应用场景
- 9.3.4 监控过程
- 9.3.5 确保合规
- 9.3.6 节省成本
- 9.3.7 保障工作场所安全
- 9.4 本章小结
- 第10章 数字孪生在制药行业中的应用
- 10.1 制药行业面临的问题和对数字孪生的相关研究
- 10.2 数字孪生在制药行业中的作用
- 10.3 数字孪生在制药行业中的应用场景
- 10.3.1 药品制造过程中的数字孪生
- 10.3.2 药品供应链的数字孪生
- 10.4 数字孪生在制药行业中的应用实例
- 10.4.1 支持与医学专家进行交流的数字孪生模拟器
- 10.4.2 用于医疗产品的数字孪生
- 10.4.3 制药公司的数字孪生技术
- 10.5 数字孪生在制药行业中的优势
- 10.5.1 减少浪费和降低成本
- 10.5.2 加快产品上市速度
- 10.5.3 流程管理顺畅
- 10.5.4 远程监控
- 10.5.5 打破规则
- 10.6 本章小结
- 第11章 数字孪生在组织产品开发和制造中的应用
- 11.1 组织与组织中的数字孪生
- 11.2 组织关于产品开发和制造的数字孪生相关研究
- 11.3 数字孪生在组织产品开发和制造中的应用场景
- 11.4 数字孪生给组织产品开发和制造带来的影响
- 11.5 数字孪生在组织产品开发和制造中的优势
- 11.5.1 有助于合理决策
- 11.5.2 能够避免停机
- 11.5.3 有助于产品开发和制造效率最大化
- 11.5.4 有助于节能降本
- 11.6 本章小结
- 第12章 数字孪生在其他行业中的应用综述
- 12.1 引言
- 12.2 数字孪生在农业中的应用
- 12.3 数字孪生在教育行业中的应用
- 12.4 数字孪生在制造业中的应用
- 12.5 数字孪生在航空领域中的应用
- 12.5.1 结合数字孪生的航空工程
- 12.5.2 航空零部件数字孪生系统的概念
- 12.5.3 数字孪生在航空领域的重要性
- 12.6 数字孪生在汽车行业中的应用
- 12.6.1 汽车零部件的数字孪生
- 12.6.2 汽车整车的数字孪生
- 12.6.3 数字孪生促进汽车安全性能提升
- 12.7 数字孪生在供应链中的应用
- 12.8 数字孪生在信息安全中的应用
- 12.9 数字孪生在天气预报和气象学中的应用
- 12.10 本章小结
- 第13章 数字孪生的未来展望
- 13.1 引言
- 13.2 数字孪生是一项战略性技术
- 13.3 数字孪生的重要意义
- 13.4 数字孪生与智能制造
- 13.5 数字孪生与元宇宙
- 13.6 从数字孪生到数字线程
- 13.7 数字孪生的未来挑战
- 13.8 本章小结
- 参考文献
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出版方
机械工业出版社
机械工业出版社是全国优秀出版社，自1952年成立以来，坚持为科技、为教育服务，以向行业、向学校提供优质、权威的精神产品为宗旨，以“服务社会和人民群众需求，传播社会主义先进文化”为己任，产业结构不断完善，已由传统的图书出版向着图书、期刊、电子出版物、音像制品、电子商务一体化延伸，现已发展为多领域、多学科的大型综合性出版社，涉及机械、电工电子、汽车、计算机、经济管理、建筑、ELT、科普以及教材、教辅等领域。
