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出版者:中国电力出版社

作者:何博

出品人:

页数:348

译者:

出版时间:2005-7

价格:35.00元

装帧:

isbn号码:9787508332888

丛书系列:

图书标签:

• Pro/E
• Wildfire
• 机械设计
• CAD
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• 工程制图
• 设计软件

《数字孪生：从理论到实践的关键技术与应用》 内容简介 本书旨在系统、深入地阐述数字孪生（Digital Twin）技术的理论基础、核心构成要素、关键支撑技术及其在现代工业、城市管理、医疗健康等多个领域的实际应用。我们力求突破传统仿真和模型概念的局限，将数字孪生视为一个与物理实体实时、双向交互的动态虚拟映射，为读者提供一个全面、前瞻性的技术认知框架。 第一部分：数字孪生的基石与概念辨析 本部分将首先厘清数字孪生（DT）与传统仿真（Simulation）、虚拟现实（VR）、增强现实（AR）以及物理信息模型（PIM）之间的本质区别与联系。我们将追溯数字孪生的起源，重点剖析美国国家航空航天局（NASA）提出的“多尺度、多物理场、多维度”的概念模型。 核心要素解析： 详细解读数字孪生的五大核心要素：物理实体、虚拟模型、连接（数据流）、服务与决策。特别关注“连接”环节中数据采集、传输、同步的时效性要求。 模型构建的层次性： 阐述数字孪生模型并非单一静态模型，而是由描述性模型、预测性模型、规范性模型构成的多层级体系。深入探讨如何构建不同粒度（部件级、系统级、流程级）的孪生模型。 生命周期管理： 论述数字孪生如何贯穿产品或系统的设计、制造、运行、维护乃至退役的整个生命周期，实现全生命周期的闭环优化。 第二部分：支撑数字孪生的关键技术栈 数字孪生是多学科交叉融合的产物。本部分将聚焦于支撑数字孪生实现的关键使能技术，并分析它们在DT架构中的具体作用。 物联网（IoT）与边缘计算： 探讨如何利用工业物联网（IIoT）传感器网络对物理实体进行高频、海量数据的采集。深入分析边缘计算在数据预处理、低延迟反馈和模型轻量化部署中的关键角色，以应对实时性挑战。 高性能计算与云计算： 阐述云计算和HPC（高性能计算）如何为复杂的物理模型（如CFD、FEA）提供必要的计算资源。讨论云边端协同架构下计算资源的优化分配策略。 大数据与人工智能（AI/ML）： 重点介绍如何利用机器学习和深度学习技术对孪生模型进行“驯化”和优化。包括利用历史数据校准模型偏差（Model Calibration）、基于模型的预测性维护（PdM）算法设计，以及利用强化学习进行自主决策优化。 先进建模与仿真技术： 介绍系统级建模语言（如SysML）在描述复杂系统行为方面的应用。探讨如何将多物理场耦合仿真结果集成到实时数字孪生框架中，实现跨域的精确映射。 信息安全与可信度： 鉴于数字孪生涉及企业核心资产和实时运行数据，本章将专门讨论数据加密、身份认证、模型溯源和抵御对抗性攻击（Adversarial Attacks）的策略，确保孪生数据的可信度。 第三部分：数字孪生的构建流程与方法论 本部分提供了一个从概念到落地的系统性方法论，指导读者如何规划和实施数字孪生项目。 项目启动与需求分析： 如何定义数字孪生的目标（如提高效率、降低故障率）和关键绩效指标（KPIs）。选择合适的物理实体进行试点。 数据采集架构设计： 详细介绍数据模型（Data Model）的设计，包括时序数据、空间数据和模型参数的标准化存储与互操作性要求。 虚拟模型的开发与集成： 讨论如何选择合适的建模工具链，并确保虚拟模型与实时数据流的精确对齐。强调“保真度”（Fidelity）的定义与管理。 双向交互机制的实现： 阐述如何建立从虚拟环境到物理实体的反馈回路（Actuation Loop），实现基于预测或优化的指令下达，从而完成闭环控制。 验证、确认与迭代（V&V）： 介绍在数字孪生部署前后的验证标准和方法，确保孪生体能够准确反映物理实体的当前状态和未来趋势。 第四部分：行业应用与前沿趋势 本部分将通过详实的案例研究，展示数字孪生在不同行业展现出的巨大潜力。 智能制造（工业4.0）： 聚焦于产线孪生、柔性制造单元的优化调度，以及复杂设备的远程诊断与预测性维护。 智慧城市与基础设施： 探讨交通流管理、能源网格优化、建筑性能模拟与应急响应系统的数字孪生应用。 航空航天与国防： 分析如何利用数字孪生进行极端环境下的设备健康监测（PHM）和任务规划。 医疗与生命科学： 介绍“人体数字孪生”（Human Digital Twin）在个性化医疗、药物测试和手术规划中的初步探索。 未来展望： 探讨量子计算、空间互联网（如卫星星座的孪生）对数字孪生技术的潜在颠覆性影响，以及通用数字孪生（General Digital Twin）的发展方向。 本书结构严谨，理论阐述深入浅出，并辅以大量工程实践中的具体案例和技术细节，不仅是工程技术人员、系统架构师深入理解数字孪生的权威参考，也是高校相关专业师生进行前沿学习的优质教材。它将帮助读者构建从宏观理念到微观实现的全方位知识体系，掌握构建和应用下一代智能系统的核心能力。

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这本书的“实用性”从我翻到的“基础设置与环境配置”部分就开始体现出来了。坦白说，每次换一台新电脑或者重装系统，重新配置Pro/E的环境设置都是一件非常繁琐的事情，尤其是那些影响性能的图形设置和系统变量（config.pro）。我非常好奇，这本书是如何处理这部分内容的。它是否提供了一个详尽的配置清单，明确告诉读者哪些变量对提升大型模型的运算速度至关重要？另外，一个经常被忽视但对工作效率影响极大的点是“自定义界面”和“宏录制”。我希望能看到，作者是如何指导读者创建自己的快捷键、工具栏，甚至是如何录制一个简单的操作序列（比如打开特定文件夹、生成某个固定格式的工程图标题栏），并将其绑定到快捷键上。如果这本书能在这方面给出一些“效率黑科技”，让读者从重复劳动中解放出来，那么它的“速成”效果就不是停留在软件功能本身，而是工作流程的优化，这对于职场人士来说价值无可估量。

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作为一名机械装配工程师，我对软件的“装配”和“干涉检查”功能有着近乎苛刻的要求。一套大型设备的设计，零件成百上千，如果装配关系定义不清晰，后期返工的成本是惊人的。我希望看到这本书在“大型装配管理”方面是否提供了超出基础拖拽和定位约束的进阶技巧。例如，如何利用“自适应元件”来简化复杂装配体的性能？或者在定义配合关系时，如何利用“表达式”和“设计表”来实现参数化装配，使得我能快速切换不同配置的版本？此外，我对Pro/E的“爆炸图”和“工程图”模块的讲解也很感兴趣。很多教程的工程图部分做得非常粗糙，只是简单地抛出视图和尺寸标注。我更想知道，如何高效地管理图层、如何自动生成明细表（BOM），以及如何确保生成的工程图符合国标或国际标准，特别是对于那些异形零件的剖视图处理。如果这本书能给出在装配体层面进行优化和验证的流程，那它就不仅仅是一个“建模速成”手册，而更像是一份完整的项目实战指南。

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这本《中文版Pro/E Wildfire速成实用教程》的封面设计倒是挺简洁明了的，一看就知道是面向实战派用户的。我个人对Pro/E这款软件一直抱着一种又爱又恨的情绪，爱它强大的曲面和装配能力，恨它那陡峭的学习曲线。所以，当看到“速成”和“实用”这两个词时，我的心弦还是被拨动了一下。我最关心的其实是它在基础建模部分的讲解是否能真正做到深入浅出。很多教程往往在基础概念上含糊其辞，等你真正遇到复杂的特征建模时，才发现自己的根基不稳。我特别留意了它对草绘器中约束和驱动的解释，如果能用贴近实际工程经验的案例来阐述这些核心逻辑，那对新手来说简直是救命稻草。比如，如何处理那些让人抓狂的几何关系冲突，或者如何通过参数化设计快速调整模型尺寸，这些都是日常工作中耗费我大量时间的环节。如果这本书能在这方面给出一些清晰的“捷径”或“陷阱预警”，那它的价值就立刻体现出来了。我希望能看到大量的截图和清晰的步骤分解，而不是大段的理论堆砌，毕竟，软件学习最有效的还是“动手做”的过程。

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说实话，我对“速成”类的教程向来抱持审慎态度，因为经验告诉我，真正的精通必然需要时间的沉淀。但这次翻阅这本教程，我被它在特定高级功能上的组织方式吸引住了。我日常工作中经常需要处理复杂的曲面造型，尤其是在产品外观设计这块，Pro/E的曲面模块是重头戏，也是很多教程一笔带过的地方。我很期待这本书在“曲面造型”章节的深度。它是否覆盖了从基础的拉伸、扫掠、混成，到更复杂的边界混合（Blend）和自由曲面（Freeform）的精细控制？更重要的是，教程是如何指导读者理解曲面的光顺性（G0、G1、G2连续性）的？如果能结合一些实际的汽车外壳或电子产品外壳的案例，详细剖析如何通过调整控制点和剖面来达到光滑的视觉效果，那简直是太棒了。我关注的不仅仅是“怎么做”，更是“为什么这么做”，即背后的设计意图和公差要求是如何通过软件实现的。如果能提供一些高级曲面修复的技巧，那对我们这些天天和曲面打交道的工程师来说，简直是如获至宝。

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从另一个角度来看待这本书，我非常关注它在“模具设计”或“钣金设计”这两个专业性极强的分支领域是否有涉猎。对于钣金件，难点往往在于展开方式和材料的补偿计算。如果教程能够详细展示如何利用Pro/E的特定工具来精确定义折弯半径和补偿值，并能通过一个实例来验证其展开图与实际下料的吻合度，那就非常专业了。而模具设计方面，虽然完整模具设计非常复杂，但如果它能覆盖到“拔模分析”、“分型面创建”以及“冷却水道布局”的基础操作，对于希望向模具方向发展的用户来说，就是一个很好的敲门砖。我尤其想知道，它在处理“零件的公差分析”时，是采用Pro/E自带的工具，还是会推荐结合其他软件进行更深入的分析。总之，一本真正实用的教程，不应该只停留在零件的几何体生成，而应该延伸到制造和验证的初步环节，让读者在学习软件的同时，也对现代制造业的流程有初步的概念。

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