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本書先介紹了數(shù)字孿生的興起與發(fā)展，給出了數(shù)字孿生的定義及功能架構(gòu)；其次分析了數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢(shì)；再次從供給側(cè)與應(yīng)用側(cè)分析了我國(guó)數(shù)字孿生的發(fā)展現(xiàn)狀，以及目前在技術(shù)、產(chǎn)業(yè)、應(yīng)用方面面臨的瓶頸；末尾介紹了產(chǎn)業(yè)供給側(cè)解決方案、應(yīng)用側(cè)案例及第三屆中國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大賽工業(yè)互聯(lián)網(wǎng) 數(shù)字孿生專業(yè)賽優(yōu)秀案例。

這是一本系統(tǒng)闡述數(shù)字孿生的圖書，涵蓋從技術(shù)、產(chǎn)業(yè)到應(yīng)用的各個(gè)層面；

作者依托中國(guó)信息通信研究院在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)及智能制造領(lǐng)域的深厚積淀；

在書中針對(duì)數(shù)字孿生的演進(jìn)脈絡(luò)、宏觀定義、理論體系、產(chǎn)業(yè)體系以及發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行全面論述

并輔以大量案例說明，觀點(diǎn)鮮明，案例詳實(shí)，對(duì)于產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域推動(dòng)數(shù)字孿生發(fā)展建設(shè)大有裨益。

劉陽 中國(guó)信息通信研究院工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新研究部副主任，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟數(shù)字孿生特設(shè)組負(fù)責(zé)人，主要從事工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)數(shù)字孿生政策產(chǎn)業(yè)研究。參與《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃（20212023）》《十四五信息化和工業(yè)化深度融合發(fā)展規(guī)劃》等政策文件的編制，牽頭編寫《工業(yè)數(shù)字孿生白皮書（2021）》《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)白皮書（平臺(tái)價(jià)值篇）》，牽頭編制多份地方工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃，發(fā)表多篇工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)數(shù)字孿生相關(guān)文章。 趙旭 中國(guó)信息通信研究院信息化與工業(yè)化融合研究所工程師，目前從事信息化與工業(yè)化融合、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)工作。曾參與撰寫《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)白皮書2019》等政策支撐文件，組織籌辦工業(yè)數(shù)字孿生大賽等。 朱敏 中國(guó)信息通信研究院黨委委員，中國(guó)信息通信研究院信息化與工業(yè)化融合研究所總支書記、所長(zhǎng)，正高級(jí)工程師，專注于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能制造、數(shù)字化轉(zhuǎn)型的政策、規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用研究，牽頭支撐編制了《關(guān)于深化新一代信息技術(shù)與制造業(yè)融合發(fā)展的指導(dǎo)意見》等多份政策文件，主持建設(shè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)創(chuàng)新與測(cè)試驗(yàn)證工業(yè)和信息化部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)為行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供技術(shù)服務(wù)。 劉默 中國(guó)信息通信研究院信息化與工業(yè)化融合研究所副所長(zhǎng)，正高級(jí)工程師，主要從事工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能制造等方面研究�！蛾P(guān)于深化互聯(lián)網(wǎng) 先進(jìn)制造業(yè)發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導(dǎo)意見》《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（20212023）》《智能制造工程實(shí)施指南（20162020年）》等政策的主要執(zhí)筆人，發(fā)布《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)》《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)白皮書》等研究成果。 田洪川 中國(guó)信息通信研究院信息化與工業(yè)化融合研究所副所長(zhǎng)，正高級(jí)工程師，主要從事工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能制造等方面研究�！豆I(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)1.0》起草者，曾主持新一代信息技術(shù)與新產(chǎn)業(yè)革命、智能制造發(fā)展生態(tài)體系、智能制造實(shí)施路徑研究等課題。曾參與承擔(dān)國(guó)家跨行業(yè)、跨領(lǐng)域平臺(tái)遴選，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展工程和集成應(yīng)用試點(diǎn)示范等工作。 劉棣斐 中國(guó)信息通信研究院信息化與工業(yè)化融合研究所智能制造研究部主任，高級(jí)工程師。主要從事信息化與工業(yè)化融合、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字孿生及重大裝備等方面的研究工作。支撐《關(guān)于深化互聯(lián)網(wǎng) 先進(jìn)制造業(yè)發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導(dǎo)意見》《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)建設(shè)及推廣指南》《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)評(píng)價(jià)方法》等政策制定，參與《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)白皮書》《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)2.0》等編寫。 孫紹銘 中國(guó)信息通信研究院信息化與工業(yè)化融合研究所工程師，主要從事工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字孿生領(lǐng)域研究和支撐工作。參與編制《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)白皮書（應(yīng)用價(jià)值篇）》、IEEE標(biāo)準(zhǔn)《工業(yè)數(shù)字孿生成熟度模型和評(píng)價(jià)方法》等。支撐實(shí)施《江蘇省制造業(yè)智能化改造和數(shù)字化轉(zhuǎn)型三年行動(dòng)計(jì)劃（20222024年）》。

第1章 工業(yè)數(shù)字孿生概述 / 001

1.1　工業(yè)數(shù)字孿生的發(fā)展脈絡(luò) /　002

1.2　工業(yè)數(shù)字孿生的定義及功能架構(gòu) /　002

1.3　發(fā)展工業(yè)數(shù)字孿生的意義 /　004

1.4　工業(yè)數(shù)字孿生技術(shù)體系架構(gòu) /　005

1.4.1　數(shù)字支撐技術(shù) /　006

1.4.2　數(shù)字線程技術(shù) /　006

1.4.3　數(shù)字孿生體技術(shù) /　008

1.4.4　人機(jī)交互技術(shù) /　010



第2章　數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢(shì) /　013

2.1　數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展范式 /　014

2.2　數(shù)字孿生的典型應(yīng)用場(chǎng)景 /　017

2.3　垂直行業(yè)的應(yīng)用特點(diǎn) /　018

2.3.1　流程行業(yè)分析 /　018

2.3.2　多品種小批量離散行業(yè)分析 /　022

2.3.3　少品種大批量離散行業(yè)分析 /　025

2.4　工業(yè)數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)體系分析 /　029

2.4.1　數(shù)字線程工具供應(yīng)商呈現(xiàn)兩極分化特點(diǎn) /　030

2.4.2　建模工具供應(yīng)商加快布局 /　030

2.4.3　孿生模型服務(wù)供應(yīng)商構(gòu)筑創(chuàng)新型數(shù)字孿生應(yīng)用模式 /　031

2.5　多類主體構(gòu)建深層次數(shù)字孿生應(yīng)用 /　032

2.5.1　建模工具服務(wù)商與平臺(tái)企業(yè)合作，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和模型的匯聚打通 /　032

2.5.2　建模工具服務(wù)商與新一代信息技術(shù)企業(yè)合作，優(yōu)化數(shù)字孿生建設(shè)及應(yīng)用 /　033

2.5.3　建模工具服務(wù)商與垂直行業(yè)合作，提升數(shù)字孿生解決方案實(shí)施能力 /　033

2.6　巨頭企業(yè)打造數(shù)字孿生核心競(jìng)爭(zhēng)力 /　034

2.6.1　西門子構(gòu)建虛實(shí)互動(dòng)的工廠級(jí)數(shù)字孿生解決方案 /　034

2.6.2　達(dá)索公司構(gòu)建閉環(huán)優(yōu)化的產(chǎn)品數(shù)字孿生解決方案 /　034

2.6.3　施耐德電氣公司打造行業(yè)專屬的全套解決方案 /　035

2.7　美國(guó)全方位布局?jǐn)?shù)字孿生 /　035

2.8　德國(guó)加快打造數(shù)字孿生競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì) /　037

2.9　中國(guó)數(shù)字孿生市場(chǎng)活躍 /　038

2.10　其他國(guó)家尚未形成體系布局 /　039

2.11　工業(yè)數(shù)字孿生趨勢(shì)展望 /　039



第3章　供給側(cè)解決方案 /　041

3.1　數(shù)字線程工具供應(yīng)商的MBSE平臺(tái)工具 /　042

3.1.1　PTC-MBSE解決方案 /　042

3.1.2　數(shù)設(shè)科技的MODELWORX /　046

3.1.3　世冠科技的GCAir /　050

3.2　數(shù)字線程工具供應(yīng)商的管理殼平臺(tái)工具 /　053

3.2.1　東軟集團(tuán)的管理殼平臺(tái)工具 /　053

3.2.2　菲尼克斯的電氣管理殼平臺(tái)工具 /　054

3.2.3　中國(guó)科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所的管理殼平臺(tái)工具 /　056

3.3　建模工具供應(yīng)商的產(chǎn)品研發(fā)工具 /　060

3.3.1　PTC-Creo/CAE工具 /　060

3.3.2　艾迪普的iArtist 3D實(shí)時(shí)建模工具 /　062

3.3.3　云道智造的Simdroid /　065

3.3.4　普漢科技的多行業(yè)幾何建模工具 /　069

3.3.5　數(shù)洋智慧的流體仿真平臺(tái)DO-CFD /　071

3.3.6　英特仿真的INTESIM-MultiSim多物理場(chǎng)仿真及優(yōu)化平臺(tái) /　074

3.3.7　遠(yuǎn)算科技的格物仿真云平臺(tái) /　077

3.3.8　中汽數(shù)據(jù)的基于深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的有限元網(wǎng)格自動(dòng)劃分工具軟件 /　080

3.4　建模工具供應(yīng)商的事件仿真工具 /　083

3.4.1　傲林科技的事件網(wǎng)絡(luò)技術(shù) /　083

3.4.2　北京航天智造的虛擬工廠服務(wù)套件 /　086

3.4.3　東軟集團(tuán)的連續(xù)系統(tǒng)仿真工具 /　090

3.4.4　明材教育科技的數(shù)字孿生應(yīng)用開發(fā)系統(tǒng) /　091

3.4.5　華龍訊達(dá)的木星數(shù)字孿生開發(fā)平臺(tái) /　094

3.4.6　英特仿真的數(shù)字人軟件 /　098

3.4.7　中冶賽迪的鐵水鐵路調(diào)度仿真庫 /　100

3.4.8　中冶賽迪的StreamDEM /　101

3.5　建模工具供應(yīng)商的數(shù)據(jù)建模工具 /　102

3.5.1　寄云科技的大數(shù)據(jù)分析建模平臺(tái)DAStudio /　102

3.5.2　數(shù)碼大方的CAXA 3D實(shí)體設(shè)計(jì) /　107

3.5.3　東軟集團(tuán)的數(shù)據(jù)建模工具 /　110

3.5.4　朗坤的蘇暢工業(yè)數(shù)據(jù)智能平臺(tái) /　111

3.5.5　沈陽自動(dòng)化研究所的數(shù)據(jù)建模工具 /　116

3.5.6　震兌工業(yè)的白澤數(shù)字孿生管理系統(tǒng) /　120

3.5.7　智模軟件的供應(yīng)鏈優(yōu)化大師 /　123

3.6　建模工具供應(yīng)商的業(yè)務(wù)流程建模工具 /　125

3.6.1　大通惠德的設(shè)備狀態(tài)智能監(jiān)測(cè)與故障診斷平臺(tái) /　125

3.6.2　朗坤的設(shè)備機(jī)理建模平臺(tái) /　128

3.7　孿生模型服務(wù)供應(yīng)商產(chǎn)品研發(fā)模型服務(wù)商 /　132

3.7.1　PTC的產(chǎn)品研發(fā)模型服務(wù) /　132

3.7.2　北京航天智造的航空航天行業(yè)工業(yè)機(jī)理模型托管平臺(tái) /　134

3.7.3　格物致道的設(shè)備研發(fā)運(yùn)維數(shù)字孿生平臺(tái) /　138

3.7.4　忽米網(wǎng)絡(luò)的忽米瑤光 /　140

3.7.5　鳴啟數(shù)字科技的Factory Building /　143

3.8　孿生模型服務(wù)供應(yīng)商裝備機(jī)理模型服務(wù)商 /　147

3.8.1　博華科技的基于數(shù)字孿生的高價(jià)值裝備智能運(yùn)維平臺(tái) /　147

3.8.2　宜視智能的ARS數(shù)字孿生解決方案 /　152

3.9　孿生模型服務(wù)供應(yīng)商生產(chǎn)工藝模型服務(wù)商 /　153

3.9.1　優(yōu)倍自動(dòng)化的優(yōu)倍云MES /　153

3.9.2　上海優(yōu)也的數(shù)字孿生模型與數(shù)據(jù)集成分析綜合解決方案 /　157

3.9.3　今天國(guó)際的數(shù)字孿生管控系統(tǒng)2.0 /　160

3.9.4　火星視覺的工廠數(shù)字孿生智慧監(jiān)管平臺(tái) /　163



第4章　應(yīng)用側(cè)典型案例 /　169

4.1　海爾的全流程數(shù)字孿生平臺(tái) /　170

4.1.1　優(yōu)勢(shì)分析 /　170

4.1.2　實(shí)施步驟及路徑 /　172

4.1.3　案例推廣應(yīng)用價(jià)值 /　172

4.1.4　實(shí)施效果 /　173

4.2　湃�？萍嫉钠�?yán)走_(dá)數(shù)字孿生虛擬監(jiān)控系統(tǒng) /　173

4.2.1　優(yōu)勢(shì)分析 /　175

4.2.2　實(shí)施步驟及路徑 /　176

4.2.3　案例推廣應(yīng)用價(jià)值 /　176

4.2.4　實(shí)施效果 /　177

4.3　摩爾公司的摩爾數(shù)字孿生智能工廠 /　178

4.3.1　優(yōu)勢(shì)分析 /　178

4.3.2　實(shí)施步驟及路徑 /　180

4.3.3　案例推廣應(yīng)用價(jià)值 /　181

4.3.4　實(shí)施效果 /　181

4.4　石化盈科的基于數(shù)字孿生的ProMACE平臺(tái) /　182

4.4.1　優(yōu)勢(shì)分析 /　183

4.4.2　實(shí)施步驟及路徑 /　184

4.4.3　案例推廣應(yīng)用價(jià)值 /　185

4.4.4　實(shí)施效果 /　185

4.5　ANSYS/阿里巴巴的電力變壓器設(shè)備數(shù)字孿生 /　185

4.5.1　優(yōu)勢(shì)分析 /　185

4.5.2　實(shí)施步驟及路徑 /　186

4.5.3　案例推廣應(yīng)用價(jià)值 /　188

4.5.4　實(shí)施效果 /　189

4.6　戰(zhàn)未科技的數(shù)字孿生風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng) /　189

4.6.1　優(yōu)勢(shì)分析 /　189

4.6.2　實(shí)施步驟及路徑 /　191

4.6.3　案例推廣應(yīng)用價(jià)值 /　191

4.6.4　實(shí)施效果 /　191

4.7　恒力石化的基于數(shù)字孿生的流程行業(yè)產(chǎn)線應(yīng)用 /　192

4.7.1　優(yōu)勢(shì)分析 /　194

4.7.2　實(shí)施步驟及路徑 /　194

4.7.3　案例推廣應(yīng)用價(jià)值 /　195

4.7.4　實(shí)施效果 /　196

4.8　機(jī)械九院的紅旗HE焊裝工廠 /　196

4.8.1　優(yōu)勢(shì)分析 /　196

4.8.2　實(shí)施步驟及路徑 /　197

4.8.3　案例推廣應(yīng)用價(jià)值 /　197

4.8.4　實(shí)施效果 /　198

4.9　朗坤智慧科技的智能化設(shè)備健康管理與故障診斷系統(tǒng) /　198

4.9.1　優(yōu)勢(shì)分析 /　199

4.9.2　實(shí)施步驟及路徑 /　201

4.9.3　案例推廣應(yīng)用價(jià)值 /　202

4.9.4　實(shí)施效果 /　202

4.10　朗坤智慧科技的上海KSB遠(yuǎn)程精準(zhǔn)運(yùn)維平臺(tái) /　203

4.10.1　優(yōu)勢(shì)分析 /　204

4.10.2　實(shí)施步驟及路徑 /　205

4.10.3　案例推廣應(yīng)用價(jià)值 /　206

4.10.4　實(shí)施效果 /　206

4.11　安世亞太的空調(diào)系統(tǒng)數(shù)字孿生應(yīng)用案例 /　207

4.11.1　優(yōu)勢(shì)分析 /　207

4.11.2　實(shí)施步驟及路徑 /　208

4.11.3　案例推廣應(yīng)用價(jià)值 /　211

4.11.4　實(shí)施效果 /　212

4.12　西奧電梯的先進(jìn)制造數(shù)字孿生應(yīng)用案例 /　212

4.12.1　優(yōu)勢(shì)分析 /　213

4.12.2　實(shí)施步驟及路徑 /　213

4.12.3　案例推廣應(yīng)用價(jià)值 /　216

4.12.4　實(shí)施效果 /　216

4.13　上海及瑞的福田汽車數(shù)字孿生應(yīng)用案例 /　217

4.13.1　優(yōu)勢(shì)分析 /　217

4.13.2　實(shí)施步驟及路徑 /　218

4.13.3　案例推廣應(yīng)用價(jià)值 /　218

4.13.4　實(shí)施效果 /　219

4.14　軌道交通的工藝仿真與工廠仿真綜合應(yīng)用 /　219

4.14.1　優(yōu)勢(shì)分析 /　220

4.14.2　實(shí)施步驟及路徑 /　220

4.14.3　案例推廣應(yīng)用價(jià)值 /　222

4.14.4　實(shí)施效果 /　223

4.15　通力的科研生產(chǎn)一體化平臺(tái) /　223

4.15.1　優(yōu)勢(shì)分析 /　223

4.15.2　實(shí)施步驟及路徑 /　224

4.15.3　案例推廣應(yīng)用價(jià)值 /　227

4.15.4　實(shí)施效果 /　228

4.16　盈趣科技的消費(fèi)電子產(chǎn)品智能生產(chǎn)線 /　228

4.16.1　優(yōu)勢(shì)分析 /　228

4.16.2　實(shí)施步驟及路徑 /　229

4.16.3　案例推廣應(yīng)用價(jià)值 /　230

4.16.4　實(shí)施效果 /　230

4.17　互時(shí)科技的管道數(shù)字孿生施工管理 /　232

4.17.1　優(yōu)勢(shì)分析 /　232

4.17.2　實(shí)施步驟及路徑 /　233

4.17.3　案例推廣應(yīng)用價(jià)值 /　234

4.17.4　實(shí)施效果 /　234

4.18　中科輔龍的流程工業(yè)數(shù)字車間 /　235

4.18.1　優(yōu)勢(shì)分析 /　235

4.18.2　實(shí)施步驟及路徑 /　236

4.18.3　案例推廣應(yīng)用價(jià)值 /　237

4.18.4　實(shí)施效果 /　237



第5章　第三屆中國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大賽工業(yè)互聯(lián)網(wǎng) 數(shù)字孿生專業(yè)賽案例 /　239

5.1　算法賽 /　240

5.1.1　北京大學(xué)針對(duì)錫膏印制技術(shù)的缺陷預(yù)測(cè)與改進(jìn)方案 /　240

5.1.2　海河大學(xué)錫膏性狀對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響因素分析 /　244

5.1.3　南京航空航天大學(xué)基于LightGBM的SMT分類模型及改進(jìn)方案 /　247

5.1.4　安徽大學(xué)錫膏印制質(zhì)量影響因素的數(shù)學(xué)建模 /　251

5.1.5　安徽工程大學(xué)錫膏印制質(zhì)量與生產(chǎn)率提升方案 /　255

5.1.6　安徽信息工程學(xué)院絲印全連接神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型 /　262

5.1.7　哈爾濱工程大學(xué)基于機(jī)器學(xué)習(xí)的SMT錫膏印制質(zhì)量研究 /　267

5.1.8　中國(guó)民用航空局錫膏印制過程的質(zhì)量預(yù)測(cè)及優(yōu)化 /　271

5.1.9　中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所SMT絲印工藝質(zhì)量預(yù)測(cè)與優(yōu)化 /　275

5.2　創(chuàng)意賽 /　280

5.2.1　新奧集團(tuán)油氣管道數(shù)字孿生體解決方案 /　280

5.2.2　海爾基于COSMOPlat工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的數(shù)字孿生應(yīng)用解決方案 /　288

5.2.3　共生物流/安徽師范大學(xué)/安徽工程大學(xué)基于數(shù)字供應(yīng)鏈孿生的智慧物流解決方案 /　293

5.2.4　美云智數(shù)M.IoT數(shù)字孿生燈塔工廠 /　298

5.2.5　南方電網(wǎng)面向新型電力系統(tǒng)的新基建 /　302

5.2.6　容知日新基于預(yù)測(cè)性維護(hù)的設(shè)備智能運(yùn)維平臺(tái)解決方案 /　305

5.2.7　中國(guó)民航大學(xué)清洗設(shè)備運(yùn)維的數(shù)字孿生解決方案 /　309

5.2.8　中鐵設(shè)計(jì)數(shù)字中心面向鐵路工程設(shè)計(jì)的數(shù)字孿生解決方案 /　313