在新一轮产业变革背景下，随着制造环境不确定性的日益凸显，贯穿生产系统多运行阶段的快速响应能力提升得到了更多关注。本书聚焦数字孪生技术在智能工厂中的核心作用，针对不确定制造环境下贯穿生产系统多生命周期阶段快速响应能力提升需求，研究并介绍一种面向柔性生产系统多生命周期阶段数字孪生集成建模技术及典型应用，重点围绕集成建模架构下的几何建模、行为建模、流程建模、人机交互建模、虚实映射技术以及生产流程优化、生产过程实时监控等典型阶段的应用展开详细介绍，构建了从体系框架到工程落地的完整体系。 本书兼具体系完整性与工程实用性，能够为数字孪生在生产系统多生命周期阶段的集成建模与应用提供体系框架与工程落地方法，可供从事智能制造类的工程技术人员、管理人员参考，亦可作为高等院校智能制造工程、工业互联网工程、机械制造及其自动化等专业的教学用书。

1 数字孪生概述
1.1 数字孪生发展
1.1.1 数字孪生的起源与发展
1.1.2 数字孪生的成熟度
1.1.3 数字孪生的特征
1.2 数字孪生关键技术
1.3 工业数字孪生的应用
1.3.1 工业数字孪生的应用对象
1.3.2 工业数字孪生典型应用平台
1.3.3 工业数字孪生应用运行场景
1.4 工业数字孪生的发展趋势
1.4.1 产业高质量发展需求驱动
1.4.2 新型信息技术变革推动
参考文献
2 工业数字孪生参考框架与关键技术
2.1 工业数字孪生参考框架
2.2 建模仿真技术基础
2.2.1 建模仿真技术概述
2.2.2 典型建模仿真软件
2.3 新型信息技术
2.3.1 互联互通技术
2.3.2 数据计算技术
2.3.3 工业互联网平台技术
2.3.4 人机交互技术
参考文献
3 面向生产系统多生命周期的数字孪生系统架构设计
3.1 基于数字孪生的生产系统生命周期概述
3.2 整体参考框架设计
3.2.1 需求层次分析
3.2.2 参考框架设计
3.3 柔性生产线示范场景概述
3.3.1 示范场景概述
3.3.2 业务流程分析
3.4 系统详细架构设计
3.4.1 应用架构设计
3.4.2 数据架构设计
3.4.3 技术架构设计
参考文献
4 工业数字孪生系统几何建模
4.1 制造资源几何建模要求与原则
4.1.1 几何模型的需求分析
4.1.2 工业几何模型的质量要求
4.1.3 工业几何模型建模原则
4.2 几何模型构建方法与流程
4.2.1 模型组成
4.2.2 模型构建方法与通用流程
4.3 几何建模工具概述
4.3.1 建模类型
4.3.2 建模工具选择与基础操作
4.4 基于Unity3D的几何模型优化
4.4.1 模型资源导入
4.4.2 模型资源优化
4.4.3 模型资源封装与输出
参考文献
5 工业数字孪生系统行为建模
5.1 行为建模概述
5.1.1 常见行为建模工具对比
5.1.2 行为建模工具选择
5.2 核心生产要素行为建模需求分析
5.3 基于工业仿真软件的行为建模方法
5.3.1 标准工业设备组件基本使用
5.3.2 非标工业设备行为建模基本流程
5.4 典型智能设备行为建模实例
5.4.1 智能拧紧设备
5.4.2 智能视觉检测设备
参考文献
6 工业数字孪生系统生产流程建模与仿真
6.1 生产流程仿真概述
6.2 生产流程的模型构建
6.2.1 生产流程描述
6.2.2 生产流程建模
6.3 流程仿真及数据分析
6.3.1 仿真业务场景描述
6.3.2 仿真数据分析与应用
参考文献
7 工业数字孪生系统的人机交互建模
7.1 人机交互建模概述
7.2 人机交互建模目标与原则
7.2.1 建模目标
7.2.2 建模原则
7.3 人机交互建模方法
7.3.1 人机交互可视化需求分析
7.3.2 人机交互可视化参考形式
7.3.3 基于Unity3D引擎的交互界面设计
7.4 人机交互建模实例
7.4.1 智能压装设备需求与可视化形式分析
7.4.2 智能压装设备人机交互建模
参考文献
8 数据驱动的工业数字孪生系统虚实映射
8.1 工业数字孪生系统虚实映射概述
8.2 实时数据驱动的虚实映射技术
8.2.1 MQTT通信
8.2.2 数据库通信
8.2.3 IP相机视频流通信
8.2.4 OPC UA通信
8.2.5 美擎仿真
参考文献
9 工业数字孪生系统集成建模与应用
9.1 工业数字孪生系统集成建模
9.1.1 集成建模框架
9.1.2 集成建模流程
9.2 生产流程仿真优化应用
9.3 生产过程实时监控应用
参考文献
10 工业数字孪生技术前沿研究
10.1 生产系统可视化实时监控
10.1.1 基于数字孪生的全自动传感器装配线的监测
10.1.2 大型复杂曲面加工数字孪生监控系统
10.2 生产系统仿真与优化
10.2.1 基于数字孪生的机器人焊接仿真系统设计
10.2.2 基于数字孪生的电力变压器碳足迹分析及优化方法仿真
10.3 生产系统虚拟调试
10.3.1 基于数字孪生的数控机床虚拟调试
10.3.2 基于数字孪生技术的生产系统生产装置虚拟调试
10.4 生产系统状态评估与健康诊断
10.4.1 数字孪生模型与智能算法融合驱动的工业设备健康状态评估
10.4.2 基于数字孪生的航空发动机气路系统健康评估
10.5 生产系统预测维护与运营决策
10.5.1 数字孪生驱动风力发电机组的预测和健康管理
10.5.2 利用数字孪生技术实现机器组件剩余使用寿命的预测
参考文献
附录