| 作者 |
| 方志刚 李斌 张露 梁乃明 李荣跃 高岩松 |
| 丛书名 |
| 数字化转型与智能制造丛书 |
| 出版社 |
| 机械工业出版社 |
| ISBN |
| 9782012111457 |
| 简要 |
| 简介 |
| 内容简介 ---------------------------复杂装备系统数字孪生：赋能基于模型的正向研发和协同创新--------------------------- 本书理论高度和实战经验相结合，阐述新一代主流MBSE方法论，涵盖复杂系统全寿期管理、MBSE（基于模型的系统工程）、多学科建模仿真优化、协同快速迭代平台，构建赋能可持续的正向研发体系的核心，形成基于“数字孪生”系统为核心的新工业生态体系. ---------------------------数字孪生实战：基于模型的数字化企业(MBE)--------------------------- “工业4.0”的必有之路是打造数字化企业，本书着重在满足客户个性化的需求基础上，在产品创意设计、生产制造和运行使用等方面实现数字化和自动化技术，高效、高质量、灵活和快速地交付产品，逐步建立企业知识积累平台，固化知识规则，建立知识自动化能力，提升设计、工艺、制造、质量、服务等业务部门的工作效率，提升产品品质，形成强大的企业可持续发展的竞争能力。 |
| 目录 |
---------------------------复杂装备系统数字孪生：赋能基于模型的正向研发和协同创新--------------------------- 序言一 序言二 前 言 第1章 复杂系统研发模式变革——立本趋时，数济天下 1 1.1 从伽利略到“好奇号” 3 1.1.1 人类太空探索的历史和成就 3 1.1.2 从“好奇号”看现代航天系统的复杂性 7 1.1.3 “好奇号”的成功秘诀 9 1.2 从DBSE到MBSE和iMBSE 11 1.2.1 系统工程及航天系统工程应用 11 1.2.2 航天系统复杂性演进对传统系统工程的挑战 13 1.2.3 复杂系统驱动系统工程转型 14 1.3 从物理试验、建模与仿真到数字孪生 19 1.3.1 物理试验 19 1.3.2 建模与仿真 20 1.3.3 数字孪生 23 1.4 从第一范式到第四范式 27 1.4.1 吉姆·格雷和科学研究的“四个范式” 27 1.4.2 人工智能及其研究领域 28 1.4.3 人工智能在复杂系统研发中的应用 32 1.5 国外对研发体系数字化转型的探索 35 1.5.1 美国数字工程 35 1.5.2 欧盟框架计划项目 40 第2章 创新的三大思维模式——鼎新变通以尽利 46 2.1 设计思维 47 2.1.1 设计思维的发展历程 48 2.1.2 设计思维的应用 49 2.2 系统思维 51 2.2.1 系统思维的起源与发展 51 2.2.2 开展系统思维的步骤 53 2.2.3 钱学森的复杂巨系统理论 58 2.3 数字思维 64 2.3.1 数字思维的体系化：控制论、信息论和计算机 64 2.3.2 数字思维的拓展：工程控制论等 66 2.3.3 数字思维无所不在：当代数据科学和人工智能新进展 67 2.3.4 数字思维在研发体系数字化转型中的应用 68 第3章 iMBSE概述——举其要而用功少 71 3.1 iMBSE定义 72 3.2 基于模型的方法 74 3.2.1 正式模型 74 3.2.2 以模型为中心 75 3.3 iMBSE流程 76 3.3.1 需求工程流程 78 3.3.2 系统工程流程 79 3.3.3 领域工程流程 81 3.4 iMBSE内涵 82 3.4.1 系统模型 84 3.4.2 领域模型 87 3.4.3 系统生命周期管理 88 第4章 产品定义——运行分析与系统建模 89 4.1 系统工程发展演进的四个阶段 90 4.1.1 第一阶段：基于文档或视图的系统工程 90 4.1.2 第二阶段：Harmony-SE/OOSEM+SysML V1 92 4.1.3 第三阶段：ARCADIA+Capella 95 4.1.4 第四阶段：OOSEM/ ARCADIA+SysML V2 98 4.2 新一代MBSE方法和实践：ARCADIA/Capella 99 4.2.1 功能分解 100 4.2.2 系统架构 104 4.3 基于ARCADIA的火星车产品定义 106 4.3.1 火星探索运行分析 106 4.3.2 火星车系统功能定义 107 4.3.3 火星车逻辑架构定义 108 4.3.4 火星车物理架构定义 110 第5章 创成式架构设计、探索和优化 113 5.1 系统架构创成式设计和优化 114 5.1.1 系统架构创成式设计理论 114 5.1.2 火星车案例 119 5.2 电子电气架构创成式设计 123 5.2.1 电子电气架构创成式设计理论 123 5.2.2 火星车案例 126 5.3 领域架构设计 131 5.3.1 多领域仿真架构 131 5.3.2 电子电气系统架构 132 5.3.3 嵌入式软件架构 134 5.3.4 机械系统架构 134 第6章 领域建模与仿真 136 6.1 领域模型概述及研究进展 137 6.2 机械领域模型 142 6.2.1 机械领域模型概述 142 6.2.2 从综合架构设计到DFX设计 146 6.2.3 设计仿真一体化和仿真驱动设计 149 6.2.4 机电系统联合仿真模型 152 6.2.5 从零部件到系统级声学仿真模型 156 6.2.6 高级计算流体动力学性能仿真模型 158 6.2.7 基于模型的系统测试 161 6.2.8 集成行业专家知识的定制化 162 6.2.9 火星车机械领域模型实践 165 6.3 电子器件的实现——PCB设计 171 6.3.1 PCB设计 171 6.3.2 PCB验证 174 6.3.3 火星车电气分配盒的PCB设计 175 6.4 复杂电气系统的创成式设计 176 6.5 互联设备的高效通信——车载网络设计 181 6.5.1 车载网络设计 181 6.5.2 火星车网络设计 184 6.5.3 ECU的软件开发 186 6.6 基于模型的软件架构设计 190 6.6.1 开发流程 191 6.6.2 火星车软件架构设计 194 6.7 多学科仿真和设计空间探索 198 6.7.1 多学科仿真和设计空间探索综述 198 6.7.2 神经网络在系统仿真中的应用 201 6.7.3 多物理场耦合模型 204 6.7.4 设计空间探索 207 第7章 基于数字线程的系统全生命周期管理 211 7.1 数字线程释放价值链潜能 212 7.2 研发设计资源及模型定义 214 7.2.1 研发设计资源建模及共享面临的困境 215 7.2.2 研发设计资源集成与共享平台的建设 217 7.2.3 复杂装备系统相关模型空间的表达 219 7.3 模型生命周期管理的要素 220 7.3.1 模型生命周期管理及模型定义 221 7.3.2 模型生命周期管理要素 223 7.3.3 模型存储、通信和安全技术 225 7.4 需求管理 227 7.4.1 复杂系统的需求管理 227 7.4.2 需求管理的业务流程和方法 228 7.4.3 参数管理 233 7.5 模型生命周期管理 235 7.5.1 模型生命周期管理需求 235 7.5.2 模型生命周期管理系统 236 7.5.3 仿真模型生命周期管理 238 7.5.4 试验模型生命周期管理 244 7.6 模型连续的IVVQ流程和管理 246 7.6.1 基于连续IVVQ的业务流程 247 7.6.2 基于连续IVVQ的数字孪生思想 248 7.6.3 基于连续IVVQ的验证管理方案 249 7.6.4 基于连续IVVQ的设计、仿真、试验一体化管理 250 7.7 基于模型的质量工程 252 7.7.1 智能复杂装备系统质量的新需求 252 7.7.2 基于模型的安全可靠性建模分析技术 254 7.7.3 基于数字线程的安全可靠性管理 265 第8章 闭环数字孪生——依于数字，智周万物 268 8.1 Hackrod：游戏化的工业4.0 269 8.2 数据探索时代工业的特点 273 8.3 数据探索中的先进技术 274 8.3.1 智能网络 274 8.3.2 基于模型的先进制造 277 8.3.3 数据闭环 279 8.4 从芯片到城市 283 参考文献 285 ---------------------------数字孪生实战：基于模型的数字化企业(MBE)--------------------------- 序 前言 技术篇 第1章 数字孪生推进装备制造业转型与升级 2 1.1 数字孪生技术成为企业转型的关键驱动力 2 1.2 西门子的最新数字孪生技术应用 4 1.3 数字孪生关键技术说明 9 第2章 数字孪生助力打造基于模型的数字化企业 19 2.1 全球基于模型的数字化企业最新应用 19 2.2 西门子MBE解决之道 25 2.3 西门子MBE：数字孪生技术支撑企业关键业务 29 2.4 西门子MBE：数字孪生技术的价值定位 40 方案篇 第3章 基于模型的系统工程解决方案 42 3.1 业务挑战 42 3.2 解决方案 43 3.3 价值体现 55 第4章 基于模型的三维设计与仿真解决方案 57 4.1 基于模型的三维产品设计 57 4.2 基于模型的设计分析 73 第5章 基于模型的电子电气系统工程 83 5.1 基于模型的电气架构解决方案 89 5.2 基于模型的电气设计解决方案 105 5.3 基于模型的电气分析解决方案 115 5.4 基于模型的线束制造解决方案 120 5.5 基于模型的电气和机械的协同设计解决方案 140 5.6 基于模型的电气智能维修文档解决方案 148 5.7 基于模型的自动驾驶的电气设计解决方案 157 5.8 基于电气设计平台的集成和扩展解决方案 163 第6章 基于模型的产品型谱化和模块化管理方案 168 6.1 业务挑战 168 6.2 解决方案 168 6.3 价值体现 177 第7章 基于模型的软件全生命周期管理方案 179 7.1 业务挑战 179 7.2 解决方案 180 7.3 价值体现 185 第8章 基于模型的产品成本管理方案 186 8.1 业务挑战 186 8.2 解决方案 187 8.3 价值体现 189 第9章 基于模型的工艺与虚拟验证解决方案 191 9.1 基于模型的零件工艺 191 9.2 基于模型的增材制造 201 9.3 基于模型的质量检测 205 9.4 基于模型的装配工艺 215 9.5 基于模型的虚拟验证 221 9.6 基于模型的作业指导书 225 第10章 基于模型的闭环制造解决方案 233 10.1 从MES到MOM的闭环制造应用演变 233 10.2 数字化闭环制造系统总体架构 235 10.3 闭环制造之一：高级排产 238 10.4 闭环制造之二：制造执行管理 244 10.5 闭环制造之三：质量管理系统 264 10.6 闭环制造之四：设备数据采集 272 第11章 基于模型的MBE数字化服务管理 277 11.1 业务挑战 277 11.2 解决方案 277 11.3 价值体现 282 实践篇 案例一 西门子EWA数字化工厂 286 案例二 BSH公司PLM应用实践 293 案例三 长城汽车电气系统工程案例 300 案例四 昆山沪光汽车电气系统工程案例 307 案例五 西门子增材制造数字工厂 311 缩略语 314 参考文献 316 |