先进制造技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:北京理工大学出版社

作者:黎震

出品人:

页数:234

译者:

出版时间:2012-9

价格:45.00元

装帧:平装

isbn号码:9787564064914

丛书系列:

图书标签:

• 经济学
• 工程学
• 先进制造
• 智能制造
• 工业4
• 0
• 数字化转型
• 工业机器人
• 精密制造
• 绿色制造
• 新材料
• 工艺技术
• 自动化

《数字孪生：从概念到实践的全面指南》 本书旨在为读者提供对数字孪生这一前沿技术的深入理解，全面涵盖其核心概念、关键技术、应用场景以及未来的发展趋势。数字孪生作为物理世界与数字世界的桥梁，正以前所未有的方式改变着工业、城市管理、医疗健康等多个领域。 第一部分：数字孪生的基石 本部分将首先深入剖析数字孪生的定义、核心要素以及其与其他相关概念（如物联网、大数据、人工智能）的区别与联系。我们将探讨数字孪生的三个关键支柱：物理实体、数字模型以及两者之间的连接。读者将了解如何构建一个精确、动态且具有决策能力的数字孪生，以及不同类型的数字孪生（如组件孪生、资产孪生、系统孪生、流程孪生）的特点和适用性。 数字孪生的定义与演进： 从最初的概念萌芽到如今的成熟阶段，梳理数字孪生技术的发展历程。 核心要素解析： 深入分析物理实体、数字模型、数据连接、分析能力、交互界面等构成数字孪生的关键元素。 与其他技术的协同： 探讨数字孪生如何与物联网（IoT）、大数据分析、人工智能（AI）、机器学习（ML）、云计算、边缘计算、增强现实（AR）、虚拟现实（VR）等技术深度融合，实现价值最大化。 数字孪生的分类与层级： 介绍不同粒度和维度的数字孪生，以及它们在复杂系统中的应用。 第二部分：构建与实现数字孪生的关键技术 本部分将详细介绍支撑数字孪生构建与运行的关键技术，为读者提供实际操作的理论基础。我们将涵盖数据采集、建模与仿真、数据管理与集成、分析与可视化以及安全与隐私等各个环节。 数据采集与感知： 探讨传感器技术、物联网平台、数据协议以及数据预处理技术，确保实时、准确的数据流入数字孪生。 建模与仿真技术： 深入讲解三维建模、参数化建模、多物理场仿真、行为建模以及如何基于模型进行性能预测、故障诊断和场景模拟。 数据管理与集成： 讨论如何构建统一的数据平台，实现异构数据的集成、存储、检索和生命周期管理。 分析与智能： 重点介绍如何利用大数据分析、机器学习算法、优化算法等技术，从数字孪生中提取有价值的洞察，支持决策。 可视化与交互： 探索用户界面设计、三维可视化、AR/VR交互技术，实现人与数字孪生的直观、高效互动。 安全性与隐私保护： 关注数字孪生在数据安全、访问控制、隐私合规方面的重要考量和解决方案。 第三部分：数字孪生在各行业的应用探索 本部分将通过大量的真实案例，展示数字孪生在不同行业中的落地应用，帮助读者理解其价值和潜力。我们将深入分析数字孪生如何赋能智能制造、智慧城市、医疗健康、能源管理、建筑与工程等领域。 智能制造： 产品设计与研发： 利用数字孪生进行产品迭代、性能验证、虚拟测试，缩短研发周期。 生产过程优化： 实时监控生产线状态，预测设备故障，优化排程，提高生产效率和质量。 供应链管理： 构建供应链的数字孪生，实现端到端的可视化和协同，提高响应速度。 设备预测性维护： 通过分析设备运行数据，提前预警潜在故障，减少停机时间。 智慧城市： 城市规划与管理： 构建城市运行的数字孪生，模拟交通流量、能源消耗、环境变化，优化城市规划和应急响应。 基础设施监控： 对桥梁、道路、管网等基础设施进行实时监控和健康评估。 能源管理： 优化能源分配和消耗，提高能源利用效率。 公共安全： 模拟突发事件，制定应急预案，提升城市安全水平。 医疗健康： 个性化医疗： 构建患者的数字孪生，辅助医生进行疾病诊断、治疗方案制定和手术规划。 药物研发： 模拟药物与人体的相互作用，加速新药的研发进程。 医院运营管理： 优化医院资源配置，提升患者就医体验。 能源行业： 发电厂与电网监控： 优化能源生产、输送和分配，提高运行效率和稳定性。 新能源管理： 预测风能、太阳能发电量，优化电网接入。 建筑与工程： 建筑全生命周期管理： 从设计、建造到运营维护，贯穿建筑的整个生命周期。 结构健康监测： 实时监测建筑结构的安全性。 智能楼宇： 优化能源消耗、室内环境控制，提升用户体验。 第四部分：数字孪生的挑战、机遇与未来展望 本部分将探讨数字孪生技术发展面临的挑战，以及其未来的发展机遇和趋势。我们将分析技术成熟度、数据治理、标准统一、人才培养等方面的挑战，并展望数字孪生在元宇宙、具身智能、可持续发展等领域的广阔前景。 面临的挑战： 技术壁垒： 高昂的建模、仿真、集成成本。 数据治理： 数据孤岛、数据质量、数据安全与隐私问题。 标准化与互操作性： 缺乏统一的标准，导致不同平台间的兼容性差。 人才缺口： 缺乏既懂技术又懂业务的复合型人才。 投资回报： 如何清晰地衡量和证明数字孪生的投资回报率。 未来发展趋势： 与AI的深度融合： 更智能的预测、决策与自主化。 普惠化与易用性： 降低数字孪生的构建和应用门槛。 跨领域协同： 打破行业界限，实现更复杂的系统级数字孪生。 虚拟与现实的融合： 在元宇宙等场景中的更广泛应用。 可持续发展： 助力实现绿色低碳的社会经济发展。 通过本书的学习，读者将能够深刻理解数字孪生的核心价值，掌握构建与应用数字孪生的关键技术，并洞察其在各个领域的巨大潜力。无论您是技术开发者、行业决策者，还是对前沿科技充满好奇的学习者，本书都将为您提供一条通往数字孪生世界的清晰路径。

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这本书的结构安排极具匠心，它并没有按照传统的“先加工后连接”的线性逻辑来组织内容，而是巧妙地将材料科学、精密加工和自动化控制放在了一个相互作用的动态系统中进行阐述。我个人特别欣赏它对“超精密加工”的论述，那种对误差源的穷尽式分析让人叹为观止。比如，在讨论超精密磨削时，作者不仅分析了刀具几何和进给速度的影响，还细致地考察了环境温度波动、机床导轨的微小蠕变，甚至是冷却液的粘度变化如何综合作用于最终的表面粗糙度和形位公差。这种对“细节决定成败”的深刻理解贯穿始终。再者，书中对“过程质量控制”的探讨也远超一般的SPC（统计过程控制），它引入了基于机器学习的模型来识别和纠正非稳态过程中的异常波动，提供了一种更具适应性的质量保证框架。这本书无疑是为那些追求极致工艺控制的“工匠型”工程师量身定做的，它教会我们如何驯服物理世界中的不确定性，将其控制在可接受的范围内。

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对于一名长期从事研发工作的人员来说，评估一本书的价值关键在于它是否能启发新的研究方向，或者提供解决现有瓶颈的全新视角。这本《先进制造技术》在这方面表现卓越。我对其中关于“柔性制造系统”与“人机协作”的部分印象极为深刻。作者清晰地勾勒出了未来生产线的设计哲学——不再是僵化的流水线，而是能够快速重构和适应小批量、多品种生产需求的模块化单元。书中对协作机器人（Cobots）在复杂装配任务中的应用分析，不仅探讨了力/力矩传感器的数据处理，还触及了认知计算在理解操作员意图方面的最新进展，这使得人机交互从简单的物理隔离转向了智慧的协同。此外，书中关于“绿色制造”和“循环经济”的章节，也并未流于表面，而是具体讨论了如何通过优化切削参数减少能耗、如何设计易于拆解和回收的产品结构，将可持续性真正内化为先进制造的核心竞争力之一。

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这本书给我带来的最大感受是“系统思维”的重塑。它不是简单地介绍了一系列孤立的技术点，比如CAD/CAM、机器人、AI等，而是将它们编织成一个互相依赖、彼此赋能的生态系统。我尤其赞赏它对“数据闭环”概念的强调。以往我们常常将设计、仿真、制造、检测视为串行的步骤，但这本书清晰地展示了如何利用制造过程中产生的海量反馈数据，反哺到最初的设计阶段，形成一个持续改进的螺旋上升过程。这种“制造即学习，学习即优化”的理念，在我看来是真正先进制造的标志。书中的图示非常清晰，那些复杂的工艺流程图和数据流向图，帮助我这位非计算机背景的读者也能迅速抓住核心逻辑。阅读完后，我不再仅仅关注某一个环节的效率提升，而是开始宏观地审视整个产品生命周期中的信息流动与价值创造，这本书无疑是一份极具洞察力的行业蓝图。

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这本《先进制造技术》的深度和广度实在令人惊叹，它不像市面上那些只停留在理论表面的教材，而是真正深入到了现代工业的心脏地带。我记得我刚开始翻阅时，对于其中关于增材制造（3D打印）的章节尤其感兴趣。作者并没有简单地罗列各种打印技术，而是花了大量的篇幅去解析不同材料在快速成型过程中的微观结构演变，以及这如何直接影响到最终部件的机械性能和疲劳寿命。特别是在描述金属激光熔覆技术时，那种对熔池动力学的细致刻画，仿佛带着读者亲身站在那高温的熔融金属前，观察那一瞬间的材料重构。书中的案例研究也非常扎实，比如关于航空航天领域如何利用拓扑优化结合减材和增材制造来设计超轻量化结构，读完后我感觉自己对“为制造而设计”（DfM）的理解提升到了一个新的层次。这本书需要的不仅仅是快速阅读，更需要你在图表和公式前驻足思考，因为它提供的知识密度非常高，每一个公式背后都凝聚着多年的工程实践和科学验证。如果你是希望从“知道”制造工艺，转变为“理解”制造机理的工程师或研究者，这本书无疑是你的最佳伙伴。它成功地搭建起了从基础物理到复杂系统集成的桥梁。

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我是一个对数字化车间和工业物联网非常着迷的读者，所以当我拿到这本厚重的书时，最初的关注点自然落在了信息物理系统（CPS）和智能决策上。坦白说，最初的几章关于传统制造的铺陈我略感乏味，但当我的手指划过那些关于实时数据采集、边缘计算与云计算协同的内容时，我立刻被深深吸引住了。这本书对“智能工厂”的描绘，并非是空泛的口号，而是深入到了传感器融合的算法选择、数据清洗的必要性以及如何构建一个自适应的反馈控制回路。尤其让我印象深刻的是关于数字孪生技术在预测性维护中的应用那一节，它详细解释了如何通过高保真的仿真模型来模拟物理实体的老化过程，从而提前预警潜在的故障点，这种前瞻性的思维在传统教科书中是极为罕见的。作者的叙述风格非常严谨，充满了对系统集成复杂性的敬畏，让人明白，真正的先进制造不仅仅是技术的堆砌，更是跨学科知识的深度融合与高效协同。看完这一部分，我立刻开始思考如何将我们车间现有的MES系统与我们正在试点的小规模传感器网络进行更深层次的集成。

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