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出版者:Renouf Pub Co Ltd

作者:Central Computer & Telecommunications Agency

出品人:

页数:323

译者:

出版时间:2000-3

价格:$ 229.96

装帧:Pap

isbn号码:9780113300150

丛书系列:

图书标签:

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好的，这是一份关于《Service Support》之外的图书简介，聚焦于一个虚构的、内容详尽的非服务支持主题。 --- 《数字孪生：构建与运维的艺术》 内容提要 《数字孪生：构建与运维的艺术》是一部深入探讨数字孪生（Digital Twin）技术从概念萌芽到实际部署、再到长期运维的权威性专著。本书超越了对数字孪生概念的表面介绍，着重于阐述构建一个高保真、高动态性的数字孪生模型所涉及的复杂工程挑战、跨学科知识整合，以及随之而来的运营和治理策略。 全书结构严谨，分为四个核心部分：基础理论与建模范式、数据采集与融合架构、实时仿真与交互界面、以及孪生体的生命周期管理。 旨在为系统架构师、高级软件工程师、工业物联网（IIoT）专家以及决策制定者提供一套完整的、可操作的技术蓝图。 --- 第一部分：基础理论与建模范式 本部分奠定了理解和构建数字孪生的理论基石。我们首先追溯了从物理学仿真到当代高精度数字孪生概念的演变历程，明确区分了传统的仿真模型、虚拟模型与真正的“孪生体”之间的本质区别——即实时、双向连接和持续演化能力。 1.1 建模的数学哲学： 详细剖析了描述复杂物理系统所需的数学框架，包括但不限于偏微分方程（PDE）求解器在结构力学和流体力学中的应用，以及如何利用随机过程理论来模拟环境不确定性。重点讲解了如何选择合适的抽象层次（Level of Abstraction），以平衡模型的保真度与计算的可行性。 1.2 拓扑结构与语义关联： 构建数字孪生的核心在于其对物理资产的精确映射。本章深入探讨了本体论（Ontology）在数字孪生建模中的关键作用。我们介绍了一种基于资源描述框架（RDF）和Web本体语言（OWL）构建的多尺度、多维度资产本体模型，该模型确保了不同来源、不同粒度的数据和模型组件之间能够建立起语义一致的关联。内容覆盖了如何标准化组件的几何描述、功能属性和行为逻辑。 1.3 行为驱动的模型构建： 区别于静态CAD模型，数字孪生必须具备动态行为。本节聚焦于如何将基于规则的逻辑、状态机模型与连续域模型集成。引入了“事件-驱动的同步机制”，阐述了如何设计算法以确保孪生体在接收到新的物理世界输入时，能够以最小延迟、最高精度更新其内部状态，并能反向预测物理系统的潜在行为。 --- 第二部分：数据采集与融合架构 数字孪生的“生命线”在于数据。本部分是全书技术实现的核心，详细规划了从物理传感器到云端处理平台的数据管道。 2.1 异构传感器网络与边缘计算： 探讨了工业现场广泛使用的不同类型传感器（如声学、振动、热成像、电磁感应）的数据特性、采样频率和噪声水平。重点介绍了边缘计算（Edge Computing）在数据预处理中的关键作用，包括本地化的数据清洗、异常值检测和协议转换（如OPC UA到MQTT的桥接）。 2.2 数据湖与时序数据库设计： 面对TB/PB级别的实时工业数据流，传统的关系统数据库无法胜任。本章详细设计了一种“时间序列优先”的数据湖架构，对比了InfluxDB、TimescaleDB等专业时序数据库的优劣，并提供了一套用于历史数据回溯和模型训练的Schema设计标准。 2.3 多源数据融合与不确定性量化： 纯粹的数据流不足以构成孪生体。本节探讨了贝叶斯方法在融合来自不同精度传感器、不同时间戳数据时的应用。内容包括卡尔曼滤波的扩展形式（如无迹卡尔曼滤波 UKF）如何在复杂非线性系统中实时估计状态变量，以及如何量化模型与实际数据之间的不确定性区间。 --- 第三部分：实时仿真与交互界面 数字孪生的价值在于其预测和交互能力。本部分关注如何高效地运行复杂的仿真并在用户友好的界面上展示洞察。 3.1 高性能计算（HPC）策略： 实时仿真要求极高的计算资源。本章深入分析了如何利用GPU加速（CUDA/OpenCL）来并行化求解大型有限元分析（FEA）和计算流体力学（CFD）模型。讨论了“增量求解”技术，避免每次状态更新都从头开始完全重新计算，从而大幅缩短反馈延迟。 3.2 预测性洞察与“假设情景”分析： 数字孪生不仅仅是当前状态的镜像。本节介绍了如何利用已建立的仿真模型，结合机器学习算法（如强化学习的探索策略），在孪生体内部运行“假设情景”（What-If Scenarios）。这包括模拟极端负载、预测潜在故障点，并评估不同干预措施的长期效果。 3.3 沉浸式可视化与人机交互（HMI）： 复杂的数据需要直观的呈现。本章介绍了如何利用虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术，将数字孪生体以三维沉浸式方式展示给现场工程师。重点介绍了“基于上下文的反馈机制”，即系统应根据用户的物理位置和当前关注的设备，动态调整显示的数据层级和可视化细节。 --- 第四部分：孪生体的生命周期管理与治理 数字孪生是一个持续演进的实体，而非一次性部署的项目。本部分聚焦于其长期的可持续性、安全性和演化路径。 4.1 模型版本控制与漂移管理： 随着物理资产的磨损、升级或环境变化，数字孪生模型会逐渐与物理实体产生“漂移”。本章提出了“模型健康度指标”（Model Health Index, MHI），并介绍了一套自动化的校准和版本迭代流程。内容包括如何标记模型“过时”的时间点，并触发模型的自动重构或人工干预。 4.2 安全性、隐私与可信赖性： 连接OT（操作技术）和IT（信息技术）带来了巨大的安全风险。本节详细阐述了在数字孪生架构中实施零信任模型（Zero Trust Architecture）的实践，包括双向通信的加密认证机制、数据访问权限的精细化控制，以及针对篡改模拟数据或注入错误指令的防御策略。 4.3 跨域孪生体的集成： 现代工业场景往往需要多个系统（如生产线、供应链、能源管理系统）的孪生体协同工作。本书最后探讨了“联邦式孪生体架构”，即如何在不完全共享底层敏感数据的前提下，通过定义清晰的接口和交换协议，实现多个独立孪生体之间的协同优化和信息共享。 --- 目标读者 本书适合以下专业人士深入研读： 试图从传统SCADA/MES系统向下一代智能运营平台迁移的工业架构师。 负责高价值资产预测性维护（PdM）和优化控制的工程技术人员。 从事复杂系统建模、仿真软件开发的高级软件工程师。 需要理解工业数字化转型核心技术栈的高层管理者和项目负责人。 《数字孪生：构建与运维的艺术》不仅是技术的参考手册，更是指导企业利用这一颠覆性技术，实现运营效率飞跃和创新商业模式的战略指南。

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这本书的章节结构和逻辑安排真是太有条理了，让我感觉作者是一个非常善于组织和规划的人。从整体上看，这本书的脉络清晰可见，每一部分都像是为最终的目标服务，循序渐进，环环相扣。我特别欣赏作者在引入新概念或新观点时的方式，他总是能先从一个读者熟悉或者容易理解的角度切入，然后逐步深入，引出核心内容。这种“由浅入深”的教学方法，极大地降低了阅读的门槛，让我能够自信地跟随作者的思路，而不会感到茫然。更让我惊喜的是，作者在不同章节之间，或者在同一个章节的不同论点之间，都做得非常好的过渡和衔接。他会巧妙地回顾之前的内容，或者预告接下来将要讲到的部分，这样就形成了一个有机的整体，让整本书读起来有一种“一气呵成”的感觉。我感觉自己仿佛在一条精心铺设的道路上行走，每一步都踏实可靠，最终能够顺利地到达目的地，对整个主题有了全面而深刻的理解。

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这本书的语言风格实在令人赞叹，它不是那种刻意堆砌辞藻、卖弄学问的生硬文字，而是充满了温度和智慧的表达。作者的文字有一种独特的魅力，既有严谨的逻辑和深刻的洞察力，又不失轻松幽默的笔触，读起来让人感觉非常舒服。我尤其喜欢作者在描述一些复杂情境时，能够用非常生动形象的比喻，仿佛在我脑海中构建出一幅幅鲜活的画面，让我能够感同身受，切身体验到作者所要传达的情感和思想。有时候，我会因为某一句精辟的论断而会心一笑，有时候，又会因为某个触动心灵的细节而陷入沉思。这种文字的感染力，让我觉得作者不仅仅是在传递信息，更是在分享他的人生感悟和智慧。它没有使用太多专业术语，即使是初学者也能轻松理解，但同时又充满了深度，能够引发读者深入的思考。这种介于通俗与深刻之间的平衡，让这本书成为了一本真正有价值的读物，我感觉自己不仅仅是在阅读，更是在接受一次心灵的洗礼。

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这本书的插图和图表运用得真是太绝了，简直是点睛之笔！它们不仅仅是为了美观而存在，而是真正地起到了辅助理解、加深记忆的作用。我之前读过很多书，虽然内容也很好，但往往在遇到一些抽象的概念时，会感觉有些吃力，需要反复揣摩。但这本书不同，每当作者提到一个关键点，或者需要解释一个复杂的理论时，总会有与之匹配的精美插图或清晰的图表适时出现。这些插图风格统一，画风细腻，而且非常贴合内容，一看就能明白作者想要表达的意思。图表的设计更是简洁明了，数据可视化做得非常到位，让我能够快速地抓住关键信息，甚至比纯文字的解释更加直观有效。它们就像是作者为我准备的“视觉化笔记”，帮助我更深入地理解和记忆书中的内容。我甚至觉得，即使不看文字，只看这些插图和图表，也能对这本书的主题有一个大致的了解。这种图文并茂的呈现方式，极大地提升了阅读的趣味性和效率，让学习的过程不再枯燥，而是充满了探索的乐趣。

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这本书的包装和装帧设计真的让我眼前一亮。封面色彩的搭配既稳重又不失活力，那是一种看了就让人心生好感的色调，让人忍不住想要翻开它。封面的字体设计也很考究，清晰易读，而且有一种独特的艺术感，仿佛为内容奠定了某种基调。拿在手里，纸张的质感也非常棒，厚实且光滑，没有廉价感，印刷清晰，字迹墨色饱满，阅读起来是一种享受，不会因为纸张泛黄或印刷模糊而影响体验。书脊的装订也很牢固，无论是平放在桌上还是捧在手里，都感觉很舒适，这点对于经常阅读的人来说尤为重要。我特别喜欢它内页的留白设计，恰到好处的留白让文字更加突出，也让眼睛在阅读过程中得到很好的休息，不会感到拥挤和压抑。整体而言，这本书在外观和触感上都给我留下了非常深刻的印象，从拿到手的那一刻起，就充满了期待，感觉这不仅仅是一本书，更像是一件精心雕琢的艺术品，光是这一点就值回票价了。

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这本书的排版方式给了我一种前所未有的阅读体验，让我深深地沉浸其中。首先，章节的划分非常清晰，逻辑性极强，每一章都像是一个独立的故事，但又与前后章节紧密相连，层层递进，让人很容易跟随作者的思路。我尤其欣赏它在处理长句和复杂段落时的技巧，作者似乎有一种魔力，能将晦涩的概念化繁为简，用通俗易懂的语言娓娓道来，即使是那些我之前一直觉得难以理解的知识点，在这本书里也变得豁然开朗。段落之间的过渡自然流畅，没有生硬的跳跃感，仿佛作者在悄悄地引导着我的思绪，让我毫不费力地从一个话题跳到另一个话题。更难得的是，作者在适当的地方运用了加粗、斜体或者列表等排版技巧，有效地突出了重点，让我在阅读时能够迅速抓住核心信息，而不会被大量文字淹没。这种对细节的极致追求，让这本书的阅读体验达到了一个新的高度，我感觉自己不仅仅是在“读”这本书，更是在与作者进行一场深入的交流，每一点进步都让我倍感欣喜。

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