深入淺出數字孿生

前言本書貢獻者第1章　數字孿生概述　11.1　數字孿生簡介　11.2　數字孿生的基本定義　41.3　數字孿生的相關術語　51.4　數字孿生的發(fā)展歷程　51.5　數字孿生的三個應用案例　71.5.1　特斯拉汽車的數字孿生應用　71.5.2　通用電氣可再生能源的數字孿生應用　71.5.3　迪士尼樂園的數字孿生應用　71.6　本章小結　8第2章　數字孿生詳解　92.1　數字孿生的構成要素　92.1.1　從空間角度看數字孿生的構成要素　92.1.2　從對象角度看數字孿生的構成要素　102.1.3　從運行角度看數字孿生的構成要素　112.2　數字孿生的工作原理　112.3　數字孿生的類型　122.3.1　零部件孿生　122.3.2　產品孿生　122.3.3　系統孿生　122.3.4　過程孿生　132.4　數字孿生的特征　132.5　數字孿生的特性　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　有助于產品的生命周期管理　162.5.10　生成數字軌跡　162.6　數字孿生的價值　172.7　本章小結　17第3章　數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　數字孿生視圖建模需要考慮的因素　263.7　數字孿生與物聯網　263.8　數字孿生解決方案架構分層視圖　283.8.1　數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網服務　283.8.3　數字孿生數據和過程模型　293.8.4　數字孿生服務　303.8.5　數字孿生應用程序　313.8.6　貫穿數字孿生的數據流示例　323.8.7　異常情況下的數據流示例　333.8.8　貫穿整個數字孿生應用的數據流示例　343.8.9　數字孿生架構的開發(fā)選擇　353.9　數據存儲的內容、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　網絡安全　383.14　數字孿生服務及其應用場景示例　393.15　本章小結　39第4章　數字孿生的優(yōu)勢、挑戰(zhàn)、研究與應用概述　414.1　數字孿生的優(yōu)勢　414.1.1　監(jiān)控現實物體、產品或過程　424.1.2　預防現實物體、產品或過程中的問題　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　提升安全生產水平　444.1.9　跟蹤與績效相關的數據　454.1.10　縮短產品的上市時間　454.1.11　加速行業(yè)發(fā)展　454.1.12　應用于產品的全生命周期管理　454.1.13　決定未來的工作方向　464.2　數字孿生面臨的挑戰(zhàn)　464.2.1　謹慎處理數字孿生中包含的不同要素　464.2.2　數據采集和傳輸可能失真和延時　464.2.3　創(chuàng)建和使用數字孿生需要足夠的專業(yè)知識　474.2.4　數據安全與隱私　474.3　關于數字孿生應用的研究　474.4　數字孿生應用概述　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　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　數字孿生在醫(yī)療行業(yè)中的應用場景　565.2.1　數字孿生在醫(yī)院工作流程管理方面的應用　575.2.2　數字孿生在醫(yī)療設施方面的應用　585.2.3　數字孿生在醫(yī)療產品制造方面的應用　585.2.4　數字孿生在個性化治療方面的應用　595.2.5　數字孿生在藥物輸送方面的應用　595.2.6　用數字孿生應對心血管疾病　595.2.7　用數字孿生應對多發(fā)性硬化癥　605.2.8　用數字孿生進行手術預先規(guī)劃　605.2.9　用數字孿生進行新型冠狀病毒的篩查與診斷　615.2.10　基于體域網的生物信號和生理參數的分析　635.3　數字孿生在醫(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　數字孿生在建筑行業(yè)中的應用場景　706.3　數字孿生在建筑行業(yè)全生命周期管理中的應用　716.4　數字孿生在建筑行業(yè)人員安全方面的應用　746.5　本章小結　74第7章　數字孿生在智慧城市中的應用　767.1　數字孿生在智慧城市中的作用　767.2　數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　817.2.6　電網　827.3　本章小結　82第8章　數字孿生在結構健康監(jiān)測中的應用　838.1　結構健康監(jiān)測系統簡介　848.1.1　結構健康監(jiān)測系統的重要性和必要性　848.1.2　結構健康監(jiān)測系統的實施策略　858.2　傳感器、數字孿生和結構健康監(jiān)測系統　868.3　本章小結　91第9章　數字孿生在石油和天然氣行業(yè)中的應用　929.1　數字孿生在石油和天然氣行業(yè)中的作用　929.2　數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　油田生產的數據分析和模擬　949.2.4　保障現場人員的安全　949.2.5　預測性維護　949.3　數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)面臨的問題和對數字孿生的相關研究　9710.2　數字孿生在制藥行業(yè)中的作用　9910.3　數字孿生在制藥行業(yè)中的應用場景　10010.3.1　藥品制造過程中的數字孿生　10010.3.2　藥品供應鏈的數字孿生　10010.4　數字孿生在制藥行業(yè)中的應用實例　10110.4.1　支持與醫(yī)學專家進行交流的數字孿生模擬器　10110.4.2　用于醫(yī)療產品的數字孿生　10110.4.3　制藥公司的數字孿生技術　10110.5　數字孿生在制藥行業(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　數字孿生在組織產品開發(fā)和制造中的應用　10411.1　組織與組織中的數字孿生　10411.2　組織關于產品開發(fā)和制造的數字孿生相關研究　10511.3　數字孿生在組織產品開發(fā)和制造中的應用場景　10811.4　數字孿生給組織產品開發(fā)和制造帶來的影響　11011.5　數字孿生在組織產品開發(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　數字孿生在其他行業(yè)中的應用綜述　11312.1　引言　11312.2　數字孿生在農業(yè)中的應用　11512.3　數字孿生在教育行業(yè)中的應用　11512.4　數字孿生在制造業(yè)中的應用　11512.5　數字孿生在航空領域中的應用　11712.5.1　結合數字孿生的航空工程　11712.5.2　航空零部件數字孿生系統的概念　11812.5.3　數字孿生在航空領域的重要性　11812.6　數字孿生在汽車行業(yè)中的應用　11912.6.1　汽車零部件的數字孿生　11912.6.2　汽車整車的數字孿生　11912.6.3　數字孿生促進汽車安全性能提升　11912.7　數字孿生在供應鏈中的應用　12012.8　數字孿生在信息安全中的應用　12112.9　數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　數字孿生的未來展望　12313.1　引言　12313.2　數字孿生是一項戰(zhàn)略性技術　12413.3　數字孿生的重要意義　12613.4　數字孿生與智能制造　12613.5　數字孿生與元宇宙　12813.6　從數字孿生到數字線程　12813.7　數字孿生的未來挑戰(zhàn)　12913.8　本章小結　129參考文獻　130