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上篇： 原理技术篇

第1章数字孪生概念及发展

1.1数字孪生的起源和概念定义

1.1.1数字孪生的起源

1.1.2数字孪生的概念详解

1.2数字孪生的关键特征

1.2.1实时性： 数据的实时更新与反馈

1.2.2互动性： 与物理实体的动态交互

1.2.3精确性： 高精度仿真

1.2.4可扩展性： 模型与系统的可适应性

1.2.5模块性： 系统组件的独立与协作

1.2.6互操作性： 不同系统间的协同工作能力

1.3数字孪生的发展历程

1.3.1初始阶段和关键发展

1.3.2各国的政策和技术发展

1.3.3企业在数字孪生推动中的作用

第2章数字孪生体系架构

2.1数字孪生平台设计

2.1.1数字孪生平台设计理念

2.1.2数字孪生平台设计方法

2.2数字孪生系统架构

2.2.1概念与体系架构设计

2.2.2参考功能架构

2.2.3参考技术架构

2.2.4参考接口定义

2.3数字孪生平台功能设计

2.3.1场景构建工具

2.3.2自动拓扑工具

2.3.3模型资产管理

2.3.4三维可视化能力

2.3.5运行规则管理

2.4数字孪生系统设计实现

2.4.1设备孪生场景

2.4.2空间孪生场景

2.4.3人员孪生场景

第3章数字孪生相关技术

3.1虚拟现实技术详细介绍

3.1.1虚拟现实定义

3.1.2虚拟现实技术发展历史

3.1.3虚拟现实技术分类

3.1.4虚拟现实技术特征

3.1.5虚拟现实关键技术

3.1.6虚拟现实技术应用

3.1.7虚拟现实技术挑战

3.2人工智能与机器学习技术

3.2.1机器学习的概念

3.2.2机器学习的原理

3.2.3机器学习的分类

3.2.4机器学习关键算法

3.3大数据挖掘技术

3.3.1数据挖掘的一般过程

3.3.2数据挖掘的对象

3.3.3数据挖掘的任务

3.3.4数据挖掘的方法

3.3.5数据挖掘工具与平台

3.3.6大数据挖掘与分布式学习

3.4区块链技术

3.4.1区块链定义

3.4.2区块链的发展历史

3.4.3区块链分类

3.4.4区块链关键技术

3.4.5区块链架构

3.4.6区块链应用场景

第4章面向智能制造的数字孪生

4.1数字孪生与智能制造

4.1.1新一轮智能制造浪潮的兴起

4.1.2数字孪生产生背景

4.1.3智能制造与数字孪生

4.2面向智能制造的数字孪生生态

4.2.1智能制造与智能工厂

4.2.2基于数字孪生的智能制造

4.2.3制造数字孪生生态

4.3生产制造情境下的数字孪生方法

4.3.1制造体系中与数字孪生相关的关键概念

4.3.2面向制造的数字孪生实践环

4.3.3基于数字孪生实践环构建数字孪生工厂

4.3.4工厂不同阶段的数字孪生构建重点

4.4规划阶段的数字孪生

4.4.1一种基于数字孪生的规划框架

4.4.2基于IIoT和仿真的数字孪生方法设计

4.5生产控制阶段的数字孪生

4.5.1面向智能制造的生产控制数字孪生构成讨论

4.5.2设计基于IoT和机器学习的数字孪生方法

4.5.3生产控制数字孪生的组成要素分析

4.6流程再造阶段的数字孪生

4.6.1生产流程再造的数字孪生方法

4.6.2基于数字孪生改进的VSM方法

第5章面向智慧城市的数字孪生

5.1智慧城市与数字孪生城市

5.1.1智慧城市的定义

5.1.2数字孪生城市的内涵及特征

5.2数字孪生城市架构及生态

5.2.1数字孪生城市的整体架构

5.2.2数字孪生城市生态体系

5.3面向智慧城市的数字孪生技术体系

5.3.1GIS、BIM、IoT、CIM、大数据、AI、区块链、5G等技术

5.3.2数字孪生城市的技术体系架构

5.4智慧城市数字孪生建设路径

5.4.1智慧城市的顶层设计体系

5.4.2数字孪生城市的建设路径

5.5典型案例

5.5.1国内智慧城市案例分析

5.5.2国外智慧城市案例分析

第6章面向智慧能源的数字孪生

6.1智能电网中数字孪生的定义及发展

6.2智能电网数字孪生架构

6.3数字孪生在智能电网中的作用

6.3.1智能调度与优化

6.3.2新能源接入与并网运行

6.3.3电网安全与稳定

6.3.4电力设备预测性维护与故障诊断

6.3.5微电网与能源互联网发展支持

6.3.6智能电表与用电信息管理

6.3.7电力系统规划与优化

6.4数字孪生在电力行业的应用典型案例

6.4.1新能源发电预测

6.4.2输变电设备状态评估和故障诊断

6.5数字孪生在电力行业存在的问题及发展展望

6.5.1数字孪生在能源互联网综合评价中的应用难点

6.5.2展望与发展

第7章数字孪生的挑战与趋势

7.1数字孪生技术面临的主要挑战

7.1.1数据采集与集成的挑战

7.1.2建模与仿真的复杂性

7.1.3计算能力与存储容量需求

7.1.4安全性和隐私保护

7.2数字孪生技术的发展趋势

7.2.15G/6G和边缘计算推动

7.2.2人工智能与机器学习的融合

7.2.3数字孪生与物联网的融合

7.2.4数字孪生与元宇宙的融合

7.2.5开源生态系统的建立与发展

7.3数字孪生技术在各行业的应用前景

7.3.1制造业

7.3.2能源与公用事业

7.3.3医疗与健康

7.3.4智能城市

7.3.5其他新兴领域

下篇： 应用实践篇

第8章数字孪生软件介绍

8.1数字孪生软件概述

8.1.1数字孪生软件的重要性

8.1.2数字孪生软件的工作流程

8.1.3常见数字孪生软件简介

8.1.4数字孪生软件的国产化发展

8.2Tecnomatix软件介绍

8.2.1Tecnomatix的优势

8.2.2Process Designer组件介绍

8.2.3Process Simulate组件介绍

8.2.4Tecnomatix主要功能

8.3FlexSim软件介绍

8.3.1FlexSim的优势

8.3.2FlexSim主要功能

8.4Miot.VC软件介绍

8.4.1Miot.VC的优势

8.4.2Miot.VC主要功能

第9章实验案例

9.1实验案例一工厂物料运输场景仿真

9.1.1案例需求分析

9.1.2案例操作流程

9.1.3案例完成界面演示

9.2实验案例二机器人与机床交互加工仿真

9.2.1案例需求分析

9.2.2案例操作流程

9.2.3案例完成界面演示

参考文献