计算机辅助设计艺术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:湖南大学出版社

作者:李轶南

出品人:

页数:227

译者:

出版时间:2007-7

价格:48.00元

装帧:

isbn号码:9787811132205

丛书系列:

图书标签:

• 计算机辅助设计
• CAD
• 艺术设计
• 数字艺术
• 图形设计
• 创意设计
• 设计软件
• 视觉艺术
• 计算机艺术
• 设计工具

《数字孪生与智能制造的理论与实践》 书籍简介 本书全面深入地探讨了数字孪生（Digital Twin）技术在现代智能制造体系中的核心地位、理论基础、关键技术及其在工业领域的广泛应用。随着工业4.0和“中国制造2025”战略的深入推进，如何实现物理世界与数字世界的实时、精准、双向映射，已成为提升生产效率、优化资源配置和实现柔性制造的关键瓶颈。本书旨在为读者提供一个清晰、系统的知识框架，帮助工程技术人员、研究人员和企业管理者深刻理解数字孪生的内涵与潜力。 第一部分：数字孪生技术的基础理论体系 本部分奠定了数字孪生的概念框架与理论基石。 第一章：数字孪生概念的演进与核心内涵 详细追溯了数字孪生概念从NASA早期的“物理资产的虚拟模型”到当前“集成多源异构数据、支持实时交互与生命周期管理的动态虚拟实体”的发展脉络。重点剖析了数字孪生的三个核心要素：物理实体、虚拟模型和连接它们的数据流。内容涵盖了数字孪生的不同层次（描述型、诊断型、预测型、指导型）及其在产品设计、制造过程和售后服务中的对应关系。同时，本书区分了数字孪生与传统仿真（Simulation）、虚拟现实（VR）和增强现实（AR）的区别与联系，强调了数字孪生在“实时性”和“双向驱动”上的独特优势。 第二章：支撑数字孪生的关键技术栈 数字孪生并非单一技术，而是多学科交叉融合的系统工程。本章系统介绍了支撑数字孪生构建的五大核心技术支柱： 1. 物联网（IoT）与传感器技术： 探讨了边缘计算在数据采集与预处理中的作用，传感器精度、覆盖范围及其在复杂工业环境中的部署策略。 2. 建模与仿真技术（M&S）： 重点解析了多尺度、多物理场耦合的建模方法，包括基于CAD/CAE/PLM的数据集成，以及如何利用有限元分析（FEA）、计算流体力学（CFD）等工具构建高保真度的虚拟模型。 3. 数据科学与人工智能（AI/ML）： 阐述了如何利用机器学习、深度学习算法对海量实时数据进行模式识别、故障预测和性能优化。探讨了数据融合、不确定性量化在提升孪生体预测精度中的应用。 4. 云计算、边缘计算与分布式架构： 分析了不同计算范式在数字孪生生命周期中的职责分配，如何构建低延迟、高可靠性的数据处理与模型运行平台。 5. 数据安全与互操作性： 讨论了工业数据在跨平台、跨系统传输中的安全挑战，以及标准化协议（如OPC UA）在实现不同系统间互操作性的重要性。 第二部分：数字孪生在智能制造中的应用模型 本部分聚焦数字孪生在制造业全生命周期中的具体应用模式和实践案例。 第三章：产品数字孪生（PDT）与协同设计 探讨如何从产品概念阶段开始就建立数字孪生体。内容涉及基于需求驱动的设计优化、材料选择的虚拟验证、以及产品性能在不同工况下的预测。重点分析了如何利用PDT实现跨地域、跨专业的协同设计评审，并通过迭代优化缩短产品上市时间。介绍了知识图谱在产品设计知识沉淀与复用中的作用。 第四章：制造过程数字孪生（MPT）与流程优化 这是本书的核心应用章节。MPT旨在对车间、产线乃至整个工厂的运行状态进行实时映射和优化控制。 生产线布局优化： 如何通过MPT进行生产节拍分析、瓶颈识别和柔性产线动态重构。 设备健康管理（PHM）： 详细介绍基于孪生体的剩余使用寿命（RUL）预测、状态监测与早期故障诊断，实现从预防性维护到预测性维护的转变。 质量控制与追溯： 利用孪生体记录每次加工的关键参数，结合实时传感器数据，构建“过程-质量”的闭环追溯系统，实现零缺陷制造。 第五章：服务与运维数字孪生（SDT）与远程支持 讨论产品交付使用后，数字孪生体如何转化为持续价值的工具。内容包括远程诊断、虚拟调试、操作员的沉浸式培训（结合AR/VR），以及利用历史运行数据对产品进行“软件定义升级”和个性化维护策略制定。 第三部分：数字孪生的实施路径与挑战 本部分着眼于企业落地数字孪生战略的实际路径、面临的挑战以及未来的发展趋势。 第六章：数字孪生系统的集成与部署策略 本书提供了一套分阶段、可落地的数字孪生系统实施路线图。从试点项目的选择（如关键设备或核心产线），到数据治理的规范化，再到系统架构的选择（如集中式还是联邦式）。详细论述了PLM/MES/ERP等现有企业信息系统与数字孪生平台的数据集成标准和接口设计。 第七章：数字孪生面临的挑战与前沿研究方向 系统梳理了当前数字孪生技术成熟度模型（DTMM）中存在的瓶颈： 1. 模型的高效性与准确性矛盾： 如何在保证计算效率的同时，维持足够高的物理保真度。 2. 数据安全与隐私保护： 工业数据的敏感性与互操作性需求之间的平衡点。 3. 标准化的缺失： 缺乏统一的数字孪生建模语言和数据交换协议。 同时，展望了如联邦式数字孪生、跨域数字孪生协同、基于区块链的数字孪生数据信任机制等前沿研究方向。 本书特色 本书不仅提供了丰富的理论支撑，更结合了航空航天、高端装备制造、汽车工业等领域的多个工程案例进行深入剖析。内容结构严谨，逻辑清晰，旨在帮助读者构建从微观的传感器数据到宏观的工厂运营管理的全景视角，是构建下一代智能制造系统的必备参考资料。

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坦率地说，这本书的阅读体验是富有挑战性的，但绝对是值得的。它不是那种可以抱着咖啡轻松翻阅的消遣读物。对于一个已经有几年工作经验的设计师来说，这本书像是一剂强效的“理论梳理剂”。我发现自己过去许多凭直觉完成的设计决策，现在能在书中的理论框架下找到坚实的支撑。书中对“计算机拓扑结构”在三维建模中的应用讲解得非常透彻，特别是关于“NURBS曲面”与“细分曲面”的优劣对比，作者没有使用过于简化的类比，而是从数学基础出发，结合实际应用中的收敛性问题进行阐述。这种深度，使得原本在软件中操作起来有些模糊的概念，一下子变得清晰可控。我甚至因此重新审视了我们团队过去一个失败的复杂结构项目，发现问题可能出在基础的曲面构建阶段，而非后期的渲染优化。这本书的价值在于，它能帮你从“如何做”升级到“为什么这样设计最好”。

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这本《计算机辅助设计艺术》的装帧设计真是让人眼前一亮，封面那种深邃的蓝色调，配上抽象的几何线条构成的图案，立刻就抓住眼球了。初翻阅时，我本来对“计算机辅助设计”这个听起来有些枯燥的技术性词汇抱持着一丝疑虑，担心内容会过于偏重于软件操作的冗长说明，或者充斥着晦涩难懂的算法解析。然而，这本书迅速地颠覆了我的预期。它不像一本典型的技术手册，倒更像是一本精美的艺术画册与理论探讨的完美结合体。我尤其欣赏作者在探讨历史沿革部分的处理方式，他没有简单罗列时间线，而是将早期的图形学探索，如对透视法的计算机模拟，与文艺复兴时期的艺术思潮巧妙地联系起来。书中穿插的案例分析，比如某个著名建筑事务所如何利用参数化设计挑战传统美学边界，讲解得深入浅出，即便是非专业背景的读者也能感受到那种设计思维的跃迁。阅读过程中，我感觉自己不是在学习一个工具的使用方法，而是在探索一种全新的创作哲学——如何让冰冷的二进制代码，孕育出富有生命力的视觉表达。那种对线条、光影和形态在数字化空间中被重新定义的细腻观察，着实令人沉醉。

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从一个纯粹的艺术爱好者角度来看，这本书提供了一个全新的视角来欣赏数字时代的视觉作品。它让我明白，一件看似简单的图标设计或界面布局背后，可能包含了极为复杂的视错觉校正和信息层级排序的计算。我记得书中提到一个关于“动态排版”的案例，探讨设计师如何利用屏幕的刷新率和用户的注视点数据，来动态调整文字的粗细和间距，以达到最佳的可读性。这已经超出了传统平面设计的范畴，完全进入了人机交互与感知心理学的交叉领域。最让我感到震撼的是，作者在结尾部分对“数字化的局限性”进行了深刻反思，他警示我们不要陷入对完美数字形式的盲目崇拜，提醒读者要时刻关注“触感”、“环境光照”以及“非线性的人类情感”这些计算机难以完全模拟的维度。这种带着批判性思维的总结，使得整本书的立意拔高了一层，它不仅教会你如何用技术创造美，更提醒你何时应该放下技术，回归到人类体验的本真。

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这本书的深度远超乎我对“艺术”二字的常规理解，它没有停留在讨论Adobe全家桶或者某个主流三维建模软件的界面功能上，而是将讨论的维度拉升到了哲学层面。书中有一章专门探讨了“数字孪生”的概念如何重塑我们对“真实”的感知，这一点让我深思了很久。作者用极其严谨的逻辑，论证了从达芬奇对手稿的精细描摹到现代BIM模型构建过程中，人类对精确控制和模拟的需求是如何一脉相承的。更让我惊喜的是，它还触及了新兴领域，比如基于生成对抗网络（GANs）的艺术创作。但与其他泛泛而谈的科普文章不同，这本书没有止步于展示那些炫目的AI生成图像，而是深入剖析了艺术家在“训练数据”和“算法引导”中所扮演的、越来越微妙的角色。它提出的观点是，未来的设计师更像是“算法的策展人”而非单纯的“像素的搬运工”。这种前瞻性的视角，让我感觉自己紧跟上了时代脉搏，也激发了我思考自己未来职业发展中，该如何平衡“手工精度”与“计算效率”之间的张力。

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我发现这本书在排版和配图的选择上，体现出一种近乎偏执的匠心。通常讲设计史的书籍，要么是黑白为主，显得过于学术化，要么是彩色泛滥，但色彩管理混乱。《计算机辅助设计艺术》则采用了高分辨率的印刷和严格的色域控制，使得书中的每一张图例——无论是早期的线框渲染图，还是当代复杂曲面体的渲染效果——都呈现出令人愉悦的质感。特别是关于“形式语言”的章节，作者通过对比分析了不同渲染引擎对材质表现的细微差异，比如金属的反光、织物的褶皱，这些细节在其他书籍中往往是一笔带过。但在这里，每一张对比图都配有精炼的文字注释，清晰地指出哪些是光照模型的差异，哪些是纹理贴图精度的结果。这种“眼见为实”的学习方式，极大地提高了理解效率。我甚至忍不住将一些关键的结构图和效果图拓印下来，贴在我的工作台旁，时常拿出来细细品味，它仿佛提供了一种看图的“解码器”，让我能从表象的美感背后，洞察到支撑其存在的计算逻辑。

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