数实共生:工业化数字孪生实战

**篇 定义数字孪生体 第 1 章 数字孪生体简介............................................ 003 1.1　数字孪生体的历史.........................................................004 1.1.1　数字孪生体概念的起源 ........................................................005 1.1.2　数字孪生体的定义 ...............................................................008 1.1.3　数字孪生体的类型 ...............................................................011 1.1.4　数字孪生体的特征 ...............................................................015 1.1.5　模型和数据..........................................................................017 1.1.6　数字主线.............................................................................018 1.2　数字孪生体的行业用途 ..................................................020 1.2.1　数字孪生体利益相关者 ........................................................020 1.2.2　行业数字孪生体应用............................................................022 1.3　数字孪生体的价值主张 ..................................................025 1.3.1　降低复杂性以增强理解 ........................................................025 1.3.2　转型价值 .............................................................................028 1.3.3　潜在价值 .............................................................................029 1.4　识别机会......................................................................031 1.5　小结............................................................................034 第 2 章 数字孪生体规划............................................ 035 2.1　关键标准......................................................................036 2.2　预期的业务成果 ............................................................038 2.2.1　制造业.................................................................................038 2.2.2　供应链管理..........................................................................045 2.3　实现数字孪生体的先决条件 ............................................047 2.4　组织因素......................................................................050 2.4.1　数字技术和人才...................................................................052 2.4.2　生态系统和联盟...................................................................052 2.4.3　组织结构和文化...................................................................053 2.4.4　组织敏捷性的成果 ...............................................................053 2.5　技术需求......................................................................054 2.5.1　框架和模型..........................................................................054 2.5.2　连接性.................................................................................055 2.5.3　数据采集和存储...................................................................056 2.5.4　边缘计算 .............................................................................057 2.5.5　算法和分析..........................................................................057 2.5.6　平台和应用..........................................................................058 2.5.7　可视化.................................................................................058 2.5.8　信息和行动..........................................................................058 2.5.9　反馈....................................................................................059 2.5.10　软件开发范式和低代码 ......................................................059 2.6　小结 ............................................................................060 2.7　思考题.........................................................................060 第二篇 构建数字孪生体 第 3 章 确定**个数字孪生体 .................................. 063 3.1　评估数字孪生体候选者 ..................................................064 3.1.1　工业集团 .............................................................................064 3.1.2　单一行业领域的大型企业.....................................................069 3.1.3　公共部门实体 ......................................................................071 3.1.4　大型软件公司或云服务提供商..............................................072 3.1.5　独立软件供应商...................................................................073 3.1.6　大型系统集成商...................................................................074 3.1.7　小型服务公司 ......................................................................074 3.2　角色和职责...................................................................075 3.3　试验和交互 ..................................................................080 3.3.1　敏捷宣言 .............................................................................080 3.3.2　版本....................................................................................082 3.3.3　史诗....................................................................................082 3.3.4　故事....................................................................................083 3.3.5　冲刺....................................................................................084 3.3.6　每日例会 .............................................................................084 3.3.7　测试用例 .............................................................................086 3.3.8　演示和用户验收...................................................................086 3.3.9　迭代....................................................................................087 3.4　*终候选者 ..................................................................087 3.5　小结 ............................................................................088 3.6　思考题.........................................................................089 第 4 章 从**个数字孪生体开始 ............................... 091 4.1　规划框架......................................................................092 4.1.1　项目规划框架 ......................................................................092 4.1.2　解决方案规划框架 ...............................................................099 4.2　验证问题陈述和预期结果 ...............................................101 4.3　探索数字孪生体开发的业务流程......................................102 4.4　考虑技术因素 ...............................................................103 4.4.1　资产管理壳..........................................................................104 4.4.2　数字孪生体定义语言............................................................108 4.5　探索数字孪生体的数字平台............................................113 4.5.1　物联网平台..........................................................................113 4.5.2　业务流程管理平台 ...............................................................115 4.5.3　分析和数据平台...................................................................116 4.5.4　应用平台.............................................................................116 4.6　小结............................................................................117 第 5 章 设置数字孪生体原型...................................... 119 5.1　确定数字孪生体平台......................................................119 5.1.1　资产所有者的视角 ...............................................................120 5.1.2　所需的物联网功能 ...............................................................121 5.1.3　构建与购买功能...................................................................123 5.2　为数字孪生体评估公共云、物联网和专业平台...................124 5.2.1　微软 Azure　Digital　Twins...............................................125 5.2.2　AWS 物联网平台 ................................................................126 5.2.3　甲骨文公司的物联网应用.....................................................129 5.2.4　PTC ThingWorx ................................................................131 5.2.5　XMPro ...............................................................................132 5.3　配置和设置 ..................................................................134 5.4　Azure 数字孪生体的数据考量 ........................................146 5.5　解决方案架构 ...............................................................148 5.6　小结............................................................................149 5.7　思考题.........................................................................149 第 6 章 构建数字孪生体原型...................................... 151 6.1　技术要求......................................................................152 6.2　数字孪生体的开发过程 ..................................................152 6.2.1　作为数字孪生体原型的风力涡轮机.......................................152 6.2.2　风力涡轮机的基础知识和高级数据模型 ................................153 6.2.3　使用本体定义数字孪生体模型..............................................156 6.2.4　将模型上传到 Azure　Digital　Twins 实例.........................165 6.2.5　为风电场和风力涡轮机配置数字孪生体实例 .........................166 6.3　测试框架......................................................................171 6.3.1　创建应用程序以通过代码更新数字孪生体原型......................171 6.3.2　以低代码方式创建应用程序并更新数字孪生体原型...............176 6.4　技术评估注意事项.........................................................180 6.5　业务验证和理解............................................................182 6.6　小结............................................................................185 6.7　思考题.........................................................................185 第 7 章 部署和价值跟踪............................................ 187 7.1　数字孪生体的功能测试 ..................................................188 7.1.1　测试数字孪生体基础设施.....................................................188 7.1.2　测试数字孪生体应用程序.....................................................191 7.2　试点运行......................................................................195 7.2.1　试点实施范围 ......................................................................197 7.2.2　试点阶段的成功标准............................................................199 7.2.3　试点解决方案的时间表和阶段..............................................200 7.2.4　展示试点结果 ......................................................................201 7.3　全面部署......................................................................207 7.3.1　全面实现方法 ......................................................................208 7.3.2　大爆炸方法..........................................................................208 第三篇 增强数字孪生体 第 8 章 强化数字孪生体............................................ 221 8.1　定义孪生体的孪生体......................................................222 8.1.1　标准的作用..........................................................................224 8.1.2　设定发展愿景 ......................................................................226 8.2　评估整个系统中的**个数字孪生体 ...............................226 8.2.1　分阶段方法的理由 ...............................................................228 8.2.2　收益量化 .............................................................................229 8.3　识别相关的数字孪生体 ..................................................231 8.4　规划复合孪生体............................................................233 8.4.1　水电数字孪生体...................................................................235 8.4.2　太阳能发电厂的数字孪生体 .................................................237 8.4.3　太阳能光伏和风力涡轮机混合发电厂....................................241 8.4.4　可再生能源发电的创新 ........................................................242 8.5　增强功能和后续步骤......................................................244 8.5.1　企业级数字孪生体解决方案推广所涉及的主要系统...............244 8.5.2　数字孪生体卓越中心............................................................246 8.6　小结............................................................................247 8.7　思考题.........................................................................247 附录 ......................................................................... 249 联实数字公司首席执行官威廉的数字孪生体主题专访记录 ................249 通用电气可再生能源公司的数字服务首席技术官安瓦尔·艾哈迈德的数字 孪生体主题专访记录........................................................................252