數字孿生變革：引爆企業數字化發展

本書較為深入地研究了數位孿生技術及企業數位化變革的發展。在闡述數字孿生基本知識的基礎上，以數字孿生的基本規律、五維模型和基礎架構為切入點，闡述了數字孿生的企業數位化變革及應用，對智慧城市、智慧企業建設及其面臨的挑戰和發展進行了分析。
 
不僅探討了數字孿生的獨特之處，還分析了數字孿生帶來的積極作用與現實意義。同時，結合創新性典型案例，給出了數位孿生系統的應用範疇和實施參考，為國內外企業實施數位孿生技術及數位化變革發展提供了有益的參考。
 
本書可供企業數位化轉型實施人員，從事智慧製造、智慧建造、智慧城市、自動化、人工智慧領域的技術管理人員，以及對數位孿生、工業物聯網、工業4.0、智慧製造、數位化工廠等感興趣的各界人士閱讀參考，也可以作為管理科學、智慧製造、人工智慧、智慧建造相關專業高年級本科生和研究生的參考教材。

第一章　什麼是數字孿生   001
一、數字孿生的內涵   003
（一）全生命週期   004
（二）即時/准即時   004
（三）雙向   005
二、數字孿生的起源   008
三、掌握數字孿生的基本規律   010
（一）多源異構資料融合   010
（二）資料驅動高保真全映射   010
（三）閉環進化協助決策   011
（四）動態化配置   011
（五）只有“相像”而無“相等”   012
（六）數字孿生關係並不止於“雙”   013
（七）需要考慮的特殊對應模式   013

第二章　數位孿生現有技術架構體系   017
一、數位孿生技術架構概述   019
二、基礎技術   020
（一）感知   020
（二）網路   021
三、關鍵技術   022
（一）建模   022
（二）模擬   023
（三）雲計算與邊緣計算   025
（四）大數據與人工智慧   026
（五）物聯網   027
（六）VR、AR、MR   028

第三章　數位孿生五維模型及其應用   031
一、物理實體   033
二、虛擬實體   035
三、孿生數據   036
四、連接   037
五、服務   039
六、十大領域應用探索   040
（一）數位孿生衛星工程   040
（二）數字孿生船舶全生命週期管控   041
（三）數字孿生車輛抗毀傷評估   041
（四）數位孿生電廠智慧管控   042
（五）數位孿生飛機起落架結構優化設計   042
（六）數位孿生複雜機電裝備故障預測與健康管理   042
（七）數字孿生立體倉庫   044
（八）數字孿生醫療   044
（九）數字孿生駕車機   044
（十）數字孿生城市   045

第四章　數位孿生技術面臨的挑戰與發展趨勢   053
一、數位孿生技術的問題   055
二、軟體是驅動數位孿生發展的重要因素   061
（一）數位孿生技術的應用需求   062
（二）數位孿生的發展動力   064
三、數位孿生技術的現狀分析   066
四、數位孿生技術的前景   068
（一）數字孿生應用已滲透到資產、車間、企業各個層級   068
（二）數位孿生應用由虛擬驗證向虛實交互的閉環優化發展   068

第五章　數字孿生的工業應用   071
一、數字孿生賦能各大產業，成為產業新動能   073
（一）製造業   073
（二）零售業   078
（三）醫療業   081
（四）智慧城市   084
（五）工業物聯網   088
二、產品全生命週期管理   089
（一）產品研發階段   089
（二）製造生產階段   093
（三）設備維護階段   094
（四）產品報廢階段   094
三、典型案例分析   096
（一）德國西門子公司：數位孿生體應用模型   096
（二）法國達索公司：強調數位孿生體與物理實體的一致性   098

第六章　數字孿生智慧城市建設   101
一、數字孿生城市建設要素   103
（一）核心要素   103
（二）外部支撐要素   103
二、數字孿生城市建設願景   104
（一）城市生產運行集約高效   105
（二）舒適的居住和城市空間   108
（三）城市生態環境可持續發展   112
（四）智慧城市   113
三、數字孿生城市的實踐   116
（一）城市綜合治理   116
（二）城市規劃建設   117
（三）城市交通管理   119
四、數字孿生城市建設典例   125
（一）中國雄安新區：依託BIM管理平臺實現城市全生命週期數位化監管   126
（二）中國深圳媽灣智慧港：打造數位孿生港口平臺，實現港口運作和港航管理智慧化   129
（三）馬來西亞喬治城：通過數位孿生城市平臺類比推演城市新建專案潛在影響   131

第七章　數字孿生的獨特之處   135
一、數位孿生與模擬模型的區別   137
（一）定義區別   137
（二）需要使用模擬模型的情況   138
二、數字孿生與元宇宙的區別   139
（一）什麼是元宇宙   139
（二）元宇宙的適用範圍   139
三、數字孿生與虛擬實境的區別   142
（一）虛擬實境的內涵   142
（二）虛擬實境的應用圈   143
（三）倫理與法制   145
（四）交互及應用   150
四、數位孿生的創新點   155

第八章　數字孿生的核心價值與現實意義   159
一、數字孿生的發展現狀及前景分析   161
（一）經濟價值   162
（二）社會價值   166
（三）產品價值   168
（四）商業價值   168
二、數字孿生帶來的便利   170
（一）對生活的幫助   170
（二）對社會的貢獻   171
（三）對環境的優化   173
三、數字孿生下的人文關懷   175

馬特，中國大連高級經理學院與東北財經大學聯合培養博士後，副教授，碩士生導師，大連理工大學博士。入選國家文化和旅遊部文旅英才、遼寧省百千萬人才工程千人層次。國家資訊安全技術研究中心研究員，新華社瞭望智庫專家，中國標準化協會行業標準專家，河北省科技智庫專家，大連市委組織部創業訓練營導師，大連市軟體和資訊技術公共服務平臺高級研究員，大連新聞傳媒集團新媒體顧問。惠普公司亞太客戶服務中心顧問。東北大學、東北財經大學研究生導師。大連市總工會專家級講師，大連市高新園區專家級講師，遼寧自貿區顧問，金石灘國家旅遊度假區顧問。《旅遊管理》（Tourism Management）審稿人，《中國人口資源與環境》英文版審稿人。《國際教育與經濟》雜誌（International Journal of Education and Economics）編委，《心理學研究》雜誌（Journal of Psychological Research）編委。曾獲新華社瞭望智庫研究成果獎。