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出版者:机械工业出版社

作者:扎罕

出品人:

页数:447

译者:

出版时间:2003-4

价格:49.0

装帧:平装

isbn号码:9787111118091

丛书系列:

图书标签:

• 软件过程
• 软件工程
• 软件工程
• 软件质量
• 过程改进
• CMMI
• 软件开发
• 项目管理
• 敏捷开发
• 软件测试
• 软件生命周期
• 最佳实践

图书简介：聚焦前沿技术与跨学科应用 书名：《数字孪生：构建虚拟与现实的无缝桥梁》 内容概述： 本书深入探讨了数字孪生（Digital Twin）技术的理论基础、核心架构、关键使能技术及其在多个垂直领域的创新应用。我们旨在为读者提供一个全面、系统且极具前瞻性的视角，理解如何利用实时数据、高级建模、人工智能与物联网（IoT）的深度融合，构建与物理实体保持高度一致性的虚拟副本，从而实现预测性维护、优化运营效率、加速产品设计迭代乃至驱动复杂的系统级决策。 第一部分：数字孪生的基石与理论框架 本部分着重奠定数字孪生技术的概念基础，区分其与传统仿真、模型化之间的本质差异。 第一章：数字孪生的定义、演进与战略价值 我们将追溯数字孪生的起源，从早期的概念雏形到工业4.0背景下的战略定位。重点解析数字孪生不仅仅是一个静态的三维模型，而是一个动态、生命周期伴随的虚拟实体。讨论其在提升企业敏捷性、降低风险和实现可持续发展目标方面的不可替代的战略价值。我们将深入剖析数字孪生生命周期模型（DTTL）：从产品定义、制造、运行到报废的各个阶段如何通过孪生体进行有效管理和反馈。 第二章：核心要素与架构设计 数字孪生体的构建需要多个关键要素的协同工作。本章详细分解了支撑数字孪生的五大核心组件：物理实体、虚拟模型（几何、物理、行为模型）、连接机制（数据传输协议与安全）、数据处理与分析层，以及用户交互界面。重点介绍当前主流的数字孪生参考架构模型，例如Purdue模型或特定行业标准，并分析不同架构在数据延迟、模型复杂度和可扩展性上的权衡。 第三部分：关键使能技术深度解析 数字孪生并非单一技术，而是多种尖端技术集成应用的结晶。本部分将对支撑数字孪生实现的关键技术进行详尽的技术剖析。 第三章：物联网（IoT）与边缘计算：实时数据流的保障 数字孪生的“实时性”依赖于高质量的、低延迟的数据输入。本章细致讲解了工业传感器、边缘设备的数据采集、预处理和安全传输机制。探讨边缘计算在靠近数据源一端进行初步分析、减轻云端负荷、并确保关键控制回路响应速度中的关键作用。分析不同网络协议（如MQTT, OPC UA）在构建高效数据管道中的适用场景。 第四章：高级建模与仿真技术：构建精确的虚拟副本 虚拟模型的精确性是孪生体价值的核心。本章涵盖参数化几何建模、基于第一性原理的物理场仿真（如流体力学CFD、有限元分析FEA）以及系统级行为建模（如基于事件的仿真）。特别关注如何将传统的、耗时的离线仿真模型转化为可在线、增量更新的“轻量化”模型，以适应实时数据驱动的需求。 第五章：人工智能与机器学习在孪生体中的应用 AI/ML是赋予数字孪生“智能”的关键。本章阐述如何利用历史和实时数据训练模型，实现对物理实体未来状态的精准预测（预测性维护）、故障诊断和性能优化。探讨强化学习在孪生环境内进行复杂策略测试与优化的潜力，以及因果推断在解释仿真结果和指导现实世界干预中的应用。 第四部分：跨行业创新应用与实践案例 本部分将数字孪生的理论知识转化为实际生产力，通过具体的案例展示其颠覆性的应用潜力。 第六章：智能制造与工业4.0的落地实践 在离散和流程制造领域，数字孪生正在重塑生产线的规划、调度和质量控制。我们将展示如何构建整条生产线的“数字孪生”，用于吞吐量优化、瓶颈分析和虚拟调试（Virtual Commissioning）。重点分析设备健康管理（PHM）系统如何通过孪生体驱动，从被动维修转向主动干预。 第七章：智慧城市与基础设施管理 本书探讨了宏观尺度下数字孪生的应用，特别是在城市规划、交通管理和能源网格优化中的角色。分析如何整合建筑信息模型（BIM）、地理信息系统（GIS）和实时传感器数据，创建城市级数字孪生，用于应急响应、碳排放模拟和资源分配优化。 第八章：产品生命周期管理（PLM）的革命 介绍数字孪生如何在产品设计和工程阶段发挥作用。讨论“设计孪生”如何通过集成仿真结果和早期用户反馈，实现设计迭代的加速。重点分析“服务孪生”如何伴随产品交付给客户，持续收集运行数据，为下一代产品的研发提供闭环反馈。 结论：数字孪生的未来趋势与挑战 本书的最后将展望数字孪生领域的前沿研究方向，包括元宇宙与数字孪生的融合（Metaverse Integration）、跨组织数据共享的安全挑战（如联邦学习在孪生数据中的应用），以及对新一代计算范式（如量子计算）对未来仿真能力的影响。我们还将讨论人才结构转型和标准化进程对行业普及的制约因素。 目标读者： 本书适合于工业自动化工程师、系统架构师、产品研发人员、大数据科学家，以及对工业互联网、智能制造、智慧城市等前沿技术领域有深入研究兴趣的高级院校学生和研究人员。它不仅提供了理论深度，更注重工程实践的可操作性。

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这本书的叙事口吻非常接地气，作者似乎并不急于炫耀深奥的学术背景，而是更像一位经验丰富的前辈，坐在你身边，用一种不疾不徐的语调，娓娓道来这些年在项目管理一线踩过的“坑”与趟过的“河”。我特别喜欢其中关于“人”与“流程”关系论述的章节。它没有陷入传统流程改进中“工具至上”的窠臼，而是深刻地探讨了组织文化、团队成熟度以及个体抗拒心理对流程落地的微妙影响。有一处论述提到，一个再完美的流程设计，如果不能融入到工程师日常的工作习惯中，最终只会成为束之高阁的文档，这番话击中了太多组织在推行变革时的痛点。作者的论述逻辑严密，层层递进，从宏观的战略层面，逐渐聚焦到微观的操作层面，每一次理论的提出都伴随着实际操作层面的建议和警示，这让理论不再是空中楼阁，而是可以被立即应用到日常工作中的行动指南。这种“知行合一”的写作风格，极大地增强了这本书的实用价值和说服力。

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我最近在整理部门的交付标准，急需一本能提供系统性框架参考的书籍。翻阅这本著作后，我最大的感受是其结构的完整性和知识体系的闭环性。它不是零散地介绍各种工具或术语，而是构建了一个从“评估现状”到“定义目标”、“设计改进”、“实施试点”直至“持续监控”的完整生命周期。尤其是它对流程成熟度模型的解读，非常具有启发性。书中对不同成熟度等级下团队的思维模式差异进行了细致的对比分析，这帮助我更清晰地认识到，我们当前处于哪个阶段，以及下一阶段的关键突破口在哪里。书中对风险管理在流程改进中的嵌入点的强调也十分到位，很多组织只在项目执行阶段谈风险，而这本书却教导我们如何在流程设计之初就预埋风险规避机制。这种系统性的思维导图，对我梳理部门未来三年的改进路线图起到了关键性的指导作用，感觉像是获得了一份高质量的“战略蓝图”。

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阅读这本书的过程，就像是在解一个层层加密的谜题，每一章的深入都会解锁新的认知维度。作者在讲解某些复杂概念时，惯用类比手法，将原本晦涩难懂的理论，比喻成日常生活中的场景。比如，他将软件开发流程比作一次复杂的烹饪过程，其中需求是食材的选择，设计是食谱的拟定，编码是烹饪技法的运用，而测试，则是味道的最终把关。这种生动的比喻极大地降低了理解门槛，使得即便是对管理学概念不甚熟悉的工程师也能迅速捕捉到其精髓。我注意到，书中对“度量”的讨论尤为深刻，它并没有简单地停留在“收集数据”的层面，而是深入探讨了“哪些数据真正有价值”、“如何避免指标异化”以及“如何将度量结果转化为可操作的反馈循环”。这种对指标背后的“意图”的挖掘，远超出了我对一般管理书籍的预期，它促使我重新审视自己团队当前所追踪的那些“老旧”KPIs，思考它们是否真的在为改进服务。

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这本书最吸引我的一点是，它清晰地展现了技术实践与管理哲学之间的辩证统一关系。作者在论述诸如迭代开发、持续集成等技术实践时，并非孤立地讲解技术细节，而是将其置于一个更广阔的组织适应性和响应能力的大背景下进行讨论。书中对“技术债务”与“流程僵化”之间的相互作用机制进行了精妙的分析，指出过度强调流程的“完美”与技术上的“快速修补”同样会造成系统的脆弱性。这种将技术视角与管理视角无缝融合的处理方式，非常符合现代软件工程的复合型人才需求。此外，书中对知识管理的重视也令我印象深刻，它提供了一套结构化的方法来确保流程改进的经验能够沉淀下来，而不是随着人员流动而流失。阅读完毕后，我感觉自己的思维框架被重新校准了，不再是碎片化地学习各种“最佳实践”，而是有了一套可以用来审视和指导任何改进活动的“内功心法”，对于指导未来团队的成长方向，无疑是极有裨益的。

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这本书的装帧设计着实让人眼前一亮，那种深邃的藏青色调配上烫金的标题，散发出一种沉稳而专业的质感，拿在手里分量十足，让人立刻感受到这不是一本泛泛而谈的普及读物，而是蕴含真材实料的工具书。我尤其欣赏作者在排版上的用心，字体大小适中，段落间距处理得恰到好处，即便是阅读篇幅较长的章节，眼睛也不会感到过分疲劳。章节标题的设置也颇具匠心，往往寥寥数语就能精准概括其后内容的精髓，引导性极强。更值得称道的是，书中引入了大量的图表和模型示意，这些视觉辅助工具并非简单的装饰，而是巧妙地将复杂、抽象的管理理论具象化，比如关于流程基线确定的那张流程图，我用了不到五分钟就清晰地把握了其内在逻辑，这对于初学者来说无疑是巨大的福音。书中的案例分析部分选材也极为广泛，从早期的瀑布模型困境到敏捷实践中的Scrum落地挑战，每一个案例都剖析得鞭辟入里，仿佛亲身参与了一次企业级的流程诊断。这种对细节的关注，使得阅读体验从“学习”上升到了“体验”，让人愿意沉浸其中，细细品味。

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