数实共生：工业化数字孪生实战

第一篇
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 确定第一个数字孪生体 .................................. 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　最终候选者 ..................................................................087
3.5　小结 ............................................................................088
3.6　思考题.........................................................................089
第 4 章 从第一个数字孪生体开始 ............................... 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　评估整个系统中的第一个数字孪生体 ...............................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