深入淺出數(shù)字孿生

前言本書貢獻者第1章　數(shù)字孿生概述　11.1　數(shù)字孿生簡介　11.2　數(shù)字孿生的基本定義　41.3　數(shù)字孿生的相關術語　51.4　數(shù)字孿生的發(fā)展歷程　51.5　數(shù)字孿生的三個應用案例　71.5.1　特斯拉汽車的數(shù)字孿生應用　71.5.2　通用電氣可再生能源的數(shù)字孿生應用　71.5.3　迪士尼樂園的數(shù)字孿生應用　71.6　本章小結　8第2章　數(shù)字孿生詳解　92.1　數(shù)字孿生的構成要素　92.1.1　從空間角度看數(shù)字孿生的構成要素　92.1.2　從對象角度看數(shù)字孿生的構成要素　102.1.3　從運行角度看數(shù)字孿生的構成要素　112.2　數(shù)字孿生的工作原理　112.3　數(shù)字孿生的類型　122.3.1　零部件孿生　122.3.2　產(chǎn)品孿生　122.3.3　系統(tǒng)孿生　122.3.4　過程孿生　132.4　數(shù)字孿生的特征　132.5　數(shù)字孿生的特性　142.5.1　與原型對象的外觀保持一致　152.5.2　包含原型對象的各種細節(jié)　152.5.3　與原型對象的行為保持一致　152.5.4　鏈接　152.5.5　實時性　152.5.6　多技術融合　162.5.7　同質化　162.5.8　預測將要發(fā)生的問題　162.5.9　有助于產(chǎn)品的生命周期管理　162.5.10　生成數(shù)字軌跡　162.6　數(shù)字孿生的價值　172.7　本章小結　17第3章　數(shù)字孿生解決方案架構　193.1　引言　193.2　前人的研究工作　203.3　需求分析　223.4　解決方案架構需要考慮的因素　233.5　理解實體物理對象　233.6　數(shù)字孿生視圖建模需要考慮的因素　263.7　數(shù)字孿生與物聯(lián)網(wǎng)　263.8　數(shù)字孿生解決方案架構分層視圖　283.8.1　數(shù)字孿生解決方案架構構想　283.8.2　信息基礎設施平臺和物聯(lián)網(wǎng)服務　283.8.3　數(shù)字孿生數(shù)據(jù)和過程模型　293.8.4　數(shù)字孿生服務　303.8.5　數(shù)字孿生應用程序　313.8.6　貫穿數(shù)字孿生的數(shù)據(jù)流示例　323.8.7　異常情況下的數(shù)據(jù)流示例　333.8.8　貫穿整個數(shù)字孿生應用的數(shù)據(jù)流示例　343.8.9　數(shù)字孿生架構的開發(fā)選擇　353.9　數(shù)據(jù)存儲的內容、示例與類型　353.10　信息傳遞　363.11　應用程序接口　373.12　用戶體驗　383.13　網(wǎng)絡安全　383.14　數(shù)字孿生服務及其應用場景示例　393.15　本章小結　39第4章　數(shù)字孿生的優(yōu)勢、挑戰(zhàn)、研究與應用概述　414.1　數(shù)字孿生的優(yōu)勢　414.1.1　監(jiān)控現(xiàn)實物體、產(chǎn)品或過程　424.1.2　預防現(xiàn)實物體、產(chǎn)品或過程中的問題　424.1.3　主動進行預測性維護　434.1.4　快速制作物理原型　434.1.5　有效管理設備和設施等目標物體　434.1.6　減少浪費　434.1.7　減少制造對象的總成本　444.1.8　提升安全生產(chǎn)水平　444.1.9　跟蹤與績效相關的數(shù)據(jù)　454.1.10　縮短產(chǎn)品的上市時間　454.1.11　加速行業(yè)發(fā)展　454.1.12　應用于產(chǎn)品的全生命周期管理　454.1.13　決定未來的工作方向　464.2　數(shù)字孿生面臨的挑戰(zhàn)　464.2.1　謹慎處理數(shù)字孿生中包含的不同要素　464.2.2　數(shù)據(jù)采集和傳輸可能失真和延時　464.2.3　創(chuàng)建和使用數(shù)字孿生需要足夠的專業(yè)知識　474.2.4　數(shù)據(jù)安全與隱私　474.3　關于數(shù)字孿生應用的研究　474.4　數(shù)字孿生應用概述　514.4.1　航空航天　534.4.2　機械行業(yè)　534.4.3　建筑物及其配套系統(tǒng)　534.4.4　制造業(yè)　534.4.5　醫(yī)療行業(yè)　534.4.6　汽車行業(yè)　534.4.7　城市規(guī)劃和建設　534.4.8　智慧城市　544.4.9　工業(yè)應用　544.5　本章小結　54第5章　數(shù)字孿生在醫(yī)療行業(yè)中的應用　555.1　醫(yī)療行業(yè)概述　555.2　數(shù)字孿生在醫(yī)療行業(yè)中的應用場景　565.2.1　數(shù)字孿生在醫(yī)院工作流程管理方面的應用　575.2.2　數(shù)字孿生在醫(yī)療設施方面的應用　585.2.3　數(shù)字孿生在醫(yī)療產(chǎn)品制造方面的應用　585.2.4　數(shù)字孿生在個性化治療方面的應用　595.2.5　數(shù)字孿生在藥物輸送方面的應用　595.2.6　用數(shù)字孿生應對心血管疾病　595.2.7　用數(shù)字孿生應對多發(fā)性硬化癥　605.2.8　用數(shù)字孿生進行手術預先規(guī)劃　605.2.9　用數(shù)字孿生進行新型冠狀病毒的篩查與診斷　615.2.10　基于體域網(wǎng)的生物信號和生理參數(shù)的分析　635.3　數(shù)字孿生在醫(yī)療行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)　655.3.1　對知識培訓的需求　655.3.2　成本因素　655.3.3　信任因素　655.4　數(shù)字孿生在醫(yī)療行業(yè)的未來展望　665.5　本章小結　67第6章　數(shù)字孿生在建筑行業(yè)中的應用　696.1　建筑行業(yè)概述　696.2　數(shù)字孿生在建筑行業(yè)中的應用場景　706.3　數(shù)字孿生在建筑行業(yè)全生命周期管理中的應用　716.4　數(shù)字孿生在建筑行業(yè)人員安全方面的應用　746.5　本章小結　74第7章　數(shù)字孿生在智慧城市中的應用　767.1　數(shù)字孿生在智慧城市中的作用　767.2　數(shù)字孿生在智慧城市中的應用場景　787.2.1　交通管理　787.2.2　建筑工程　787.2.3　建筑物安全監(jiān)測　797.2.4　醫(yī)療部門　807.2.5　排水系統(tǒng)　817.2.6　電網(wǎng)　827.3　本章小結　82第8章　數(shù)字孿生在結構健康監(jiān)測中的應用　838.1　結構健康監(jiān)測系統(tǒng)簡介　848.1.1　結構健康監(jiān)測系統(tǒng)的重要性和必要性　848.1.2　結構健康監(jiān)測系統(tǒng)的實施策略　858.2　傳感器、數(shù)字孿生和結構健康監(jiān)測系統(tǒng)　868.3　本章小結　91第9章　數(shù)字孿生在石油和天然氣行業(yè)中的應用　929.1　數(shù)字孿生在石油和天然氣行業(yè)中的作用　929.2　數(shù)字孿生在石油和天然氣行業(yè)中的應用場景　939.2.1　鉆井過程規(guī)劃　939.2.2　油田績效監(jiān)控　949.2.3　油田生產(chǎn)的數(shù)據(jù)分析和模擬　949.2.4　保障現(xiàn)場人員的安全　949.2.5　預測性維護　949.3　數(shù)字孿生在石油和天然氣行業(yè)中的優(yōu)勢　949.3.1　提升生產(chǎn)效率　959.3.2　有效執(zhí)行預防性維護　959.3.3　開發(fā)新應用場景　959.3.4　監(jiān)控過程　959.3.5　確保合規(guī)　959.3.6　節(jié)省成本　959.3.7　保障工作場所安全　969.4　本章小結　96第10章　數(shù)字孿生在制藥行業(yè)中的應用　9710.1　制藥行業(yè)面臨的問題和對數(shù)字孿生的相關研究　9710.2　數(shù)字孿生在制藥行業(yè)中的作用　9910.3　數(shù)字孿生在制藥行業(yè)中的應用場景　10010.3.1　藥品制造過程中的數(shù)字孿生　10010.3.2　藥品供應鏈的數(shù)字孿生　10010.4　數(shù)字孿生在制藥行業(yè)中的應用實例　10110.4.1　支持與醫(yī)學專家進行交流的數(shù)字孿生模擬器　10110.4.2　用于醫(yī)療產(chǎn)品的數(shù)字孿生　10110.4.3　制藥公司的數(shù)字孿生技術　10110.5　數(shù)字孿生在制藥行業(yè)中的優(yōu)勢　10210.5.1　減少浪費和降低成本　10210.5.2　加快產(chǎn)品上市速度　10210.5.3　流程管理順暢　10210.5.4　遠程監(jiān)控　10310.5.5　打破規(guī)則　10310.6　本章小結　103第11章　數(shù)字孿生在組織產(chǎn)品開發(fā)和制造中的應用　10411.1　組織與組織中的數(shù)字孿生　10411.2　組織關于產(chǎn)品開發(fā)和制造的數(shù)字孿生相關研究　10511.3　數(shù)字孿生在組織產(chǎn)品開發(fā)和制造中的應用場景　10811.4　數(shù)字孿生給組織產(chǎn)品開發(fā)和制造帶來的影響　11011.5　數(shù)字孿生在組織產(chǎn)品開發(fā)和制造中的優(yōu)勢　11111.5.1　有助于合理決策　11111.5.2　能夠避免停機　11111.5.3　有助于產(chǎn)品開發(fā)和制造效率最大化　11111.5.4　有助于節(jié)能降本　11211.6　本章小結　112第12章　數(shù)字孿生在其他行業(yè)中的應用綜述　11312.1　引言　11312.2　數(shù)字孿生在農(nóng)業(yè)中的應用　11512.3　數(shù)字孿生在教育行業(yè)中的應用　11512.4　數(shù)字孿生在制造業(yè)中的應用　11512.5　數(shù)字孿生在航空領域中的應用　11712.5.1　結合數(shù)字孿生的航空工程　11712.5.2　航空零部件數(shù)字孿生系統(tǒng)的概念　11812.5.3　數(shù)字孿生在航空領域的重要性　11812.6　數(shù)字孿生在汽車行業(yè)中的應用　11912.6.1　汽車零部件的數(shù)字孿生　11912.6.2　汽車整車的數(shù)字孿生　11912.6.3　數(shù)字孿生促進汽車安全性能提升　11912.7　數(shù)字孿生在供應鏈中的應用　12012.8　數(shù)字孿生在信息安全中的應用　12112.9　數(shù)字孿生在天氣預報和氣象學中的應用　12212.10　本章小結　122第13章　數(shù)字孿生的未來展望　12313.1　引言　12313.2　數(shù)字孿生是一項戰(zhàn)略性技術　12413.3　數(shù)字孿生的重要意義　12613.4　數(shù)字孿生與智能制造　12613.5　數(shù)字孿生與元宇宙　12813.6　從數(shù)字孿生到數(shù)字線程　12813.7　數(shù)字孿生的未來挑戰(zhàn)　12913.8　本章小結　129參考文獻　130