从数字孪生从概念、系统构成、系统构建方法、应用方法及应用案例方面，对制造系统数字孪生技术进行了全面讲解。可用于高年级本科生或研究生的教材或科普读物，也可为其他行业数字孪生系统的构建提供参考。主要包括：数字孪生技术的概念、起源、发展历史，制造系统数字孪生系统的构成、制造系统数字孪生模型、数字孪生虚实映射机制、数字孪生应用技术、数字孪生应用案例分析。本教材共11章，：绪论；数字孪生制造系统架构；制造系统数字孪生机理建模方法；制造系统数字孪生数据系统；数字孪生虚实一致性保持技术；应用导向的数字孪生系统开发方法；制造系统多孪生体理论与协同应用方法；数字孪生驱动的车间调度；数字孪生驱动的制造工艺决策；数字孪生驱动的制造装备控制；数字孪生驱动的制造系统维护。

第 1 章 绪 论

1.1 数字孪生的起源 …………… 2

1.2 数字孪生的概念 …………… 2

1.3 数字孪生的基础理论方法 … 4

1.4 数字孪生与相关技术的区别与

联系 ………………………… 9

1.5 本章小结 …………………… 10

第 2 章 数字孪生制造系统架构

2.1 数字孪生与制造系统 ……… 13

2.2 数字孪生制造系统的总体架构

……………………………… 13

2.3 数字孪生制造系统的组成要素

……………………………… 15

2.4 数字孪生制造系统的应用场景

……………………………… 16

2.5 本章小结 …………………… 23

第 3 章 制造系统数字孪生机理建

模方法

3.1 概 述 …………………… 26

3.2 数 字 孪 生 机 理 模 型 构 建 原 则

……………………………… 26

3.3 数字孪生机理模型统一表达

范式 ………………………… 27

3.4 数字孪生机理模型的构建流程

……………………………… 28

3.5 制造装备数字孪生机理模型

构建方法 …………………… 30

3.6 制造系统数字孪生机理模型系

统集成方法 ………………… 34

3.7 制 造 系 统 机 理 模 型 构 建 实 例

……………………………… 35

3.8 本章小结 …………………… 48

第 4 章 制造系统数字孪生数据

系统

4.1 概 述 …………………… 51

4.2 数 字 孪 生 数 据 系 统 总 体 架 构

……………………………… 51

4.3 制造系统资源信息规范化建模

……………………………… 53

4.4 数 字 孪 生 数 据 的 传 感 与 接 入

……………………………… 64

4.5 数字孪生数据的融合处理 … 70

4.6 数字孪生数据的柔性存储 … 74

4.7 数字孪生数据的深度使用 … 79

4.8 本章小结 …………………… 86

第 5 章 数字孪生虚实一致性保持

技术

5.1 概 述 …………………… 89

5.2 制造系统数字孪生一致性保持

方法框架…………………… 89

5.3 数字孪生机理模型虚实一致性

保持………………………… 90

5.4 数字孪生数据模型虚实一致性

保持………………………… 95

5.5 本章小结 ………………… 101

第 6 章 应用导向的数字孪生系统

开发方法

6.1 概 述 …………………… 104

6.2 应用导向的数字孪生系统设计

…………………………… 105

6.3 面向应用需求的制造系统数字

孪生模型开发 …………… 112

6.4 基于数字孪生的制造系统智能

应用开发方法及举例 …… 120

6.5 本章小结 ………………… 128

第 7 章 制造系统多孪生体协同方法

7.1 概 述 …………………… 131

7.2 多孪生体系统总体架构 … 131

7.3 多孪生体系统实现方式 … 135

7.4 多孪生体系统协同应用

案例——以人机协作制造

场景为例 ………………… 141

7.5 本章小结 ………………… 165

第 8 章 数字孪生驱动的车间调度

8.1 概 述 …………………… 168

8.2 实现方法 ………………… 168

8.3 运行流程 ………………… 175

8.4 应用成效分析 …………… 176

8.5 本章小结 ………………… 176

第 9 章 数字孪生驱动的制造工艺

决策

9.1 概 述 …………………… 179

9.2 实现方法 ………………… 179

9.3 运行流程 ………………… 184

9.4 应用成效分析 …………… 185

9.5 本章小结 ………………… 186

第 10 章 数字孪生驱动的制造装备

控制

10.1 概 述 ………………… 189

10.2 实现方法 ………………… 189

10.3 运行流程 ………………… 197

10.4 应用成效分析 …………… 198

10.5 本章小结 ………………… 199

第 11 章 数字孪生驱动的制造系统

维护

11.1 概 述 ………………… 202

11.2 实现方法 ………………… 202

11.3 运行流程 ………………… 210

11.4 应用成效分析 …………… 212

11.5 本章小结 ………………… 213

参考文献 ……………………… 215