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提取碼：zCV4

當(dāng)前，人類社會(huì)正在經(jīng)歷第四輪工業(yè)革命，快速演進(jìn)到工程學(xué)科和數(shù)字科技大融合的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)新時(shí)代。中國(guó)制造企業(yè)要搶占先機(jī)成為引領(lǐng)者，就必須進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型，由逆向工程為主轉(zhuǎn)型到真正的正向研發(fā)和創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)。而實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新快速迭代的關(guān)鍵就是在數(shù)字虛擬世界里快速試錯(cuò)、快速學(xué)習(xí)——追求日臻完美的產(chǎn)品系統(tǒng)“數(shù)字孿生”。
懷著加速中國(guó)從制造大國(guó)轉(zhuǎn)型為制造強(qiáng)國(guó)的夢(mèng)想，西門子數(shù)字化工業(yè)軟件大中華區(qū)技術(shù)團(tuán)隊(duì)依托科技部“網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造和智能工廠”重點(diǎn)專項(xiàng)，組織30多位資深技術(shù)專家，歷時(shí)兩年多，研究了大量世界頂級(jí)大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)和創(chuàng)新型企業(yè)的有關(guān)理論和實(shí)踐，并總結(jié)多年來(lái)工業(yè)領(lǐng)域的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，編寫了本書。

本書從復(fù)雜裝備系統(tǒng)研發(fā)模式變革和創(chuàng)新思維模式出發(fā)，創(chuàng)造性地提出了新一代集成的基于模型的系統(tǒng)工程（iMBSE）的先進(jìn)理念，將系統(tǒng)模型、領(lǐng)域模型和系統(tǒng)生命周期管理（SysLM）三者有機(jī)地統(tǒng)一起來(lái)，繪制了構(gòu)建復(fù)雜裝備系統(tǒng)數(shù)字孿生的基本框架，并以“火星車2030”為案例，展示了基于數(shù)字孿生的iMBSE的關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)過(guò)程，為復(fù)雜裝備系統(tǒng)正向研發(fā)和協(xié)同創(chuàng)新提供了初步的理論指導(dǎo)和切實(shí)可行的實(shí)現(xiàn)途徑。

內(nèi)容簡(jiǎn)介

本書理論高度和實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，闡述新一代主流MBSE方法論，涵蓋復(fù)雜系統(tǒng)全壽期管理、MBSE（基于模型的系統(tǒng)工程）、多學(xué)科建模仿真優(yōu)化、協(xié)同快速迭代平臺(tái)，構(gòu)建賦能可持續(xù)的正向研發(fā)體系的核心，形成基于“數(shù)字孿生”系統(tǒng)為核心的新工業(yè)生態(tài)體系。

參與本書策劃和編寫的30余位專家都是數(shù)字孿生的實(shí)戰(zhàn)派，在系統(tǒng)工程、產(chǎn)品生命周期管理、機(jī)電軟等不同領(lǐng)域擁有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)復(fù)雜裝備系統(tǒng)數(shù)字孿生及其實(shí)現(xiàn)具有一流的洞見(jiàn)。

作者簡(jiǎn)介

方志剛

西門子數(shù)字化工業(yè)軟件大中華區(qū)副總裁兼CTO，聯(lián)合出版《數(shù)字孿生實(shí)戰(zhàn)》《智能制造之路》與《工業(yè)4.0實(shí)戰(zhàn)》等書。

精彩書評(píng)

特別值得一提的是，作者深厚的理論功底和他在世界制造業(yè)/軟件行業(yè)巨頭西門子公司的供職，使得此書成為同類著作中的佳作……此書的一大亮點(diǎn)便是豐富的案例，包括西門子公司在數(shù)字孿生等方面的探索和實(shí)踐。這些都是值得學(xué)術(shù)界和工業(yè)界讀者學(xué)習(xí)和借鑒的。
中國(guó)欲從制造大國(guó)轉(zhuǎn)型為制造強(qiáng)國(guó)，要點(diǎn)之一當(dāng)是從產(chǎn)品逆向工程轉(zhuǎn)型為正向研發(fā)，而數(shù)字孿生的應(yīng)用又是其關(guān)鍵。相信本書將對(duì)數(shù)字孿生技術(shù)在中國(guó)工業(yè)界的應(yīng)用以及推動(dòng)中國(guó)企業(yè)的產(chǎn)品正向研發(fā)和協(xié)同創(chuàng)新產(chǎn)生重大影響！
—— 李培根
中國(guó)工程院院士
中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)
華中科技大學(xué)教授

第四次工業(yè)革命的核心技術(shù)特征是眾多工程學(xué)科和數(shù)據(jù)科技的大融合，在這個(gè)信息繁雜的時(shí)代，本書能夠幫助讀者快速鳥(niǎo)瞰全貌，建立清晰的知識(shí)層次結(jié)構(gòu)。
—— 梁乃明　
西門子數(shù)字化工業(yè)軟件全球高級(jí)副總裁
兼大中華區(qū)董事總經(jīng)理

目錄

序言一

序言二

前　言

第1章　復(fù)雜系統(tǒng)研發(fā)模式變革——立本趨時(shí)，數(shù)濟(jì)天下 1

1.1　從伽利略到“好奇號(hào)” 3

1.1.1　人類太空探索的歷史和成就 3

1.1.2　從“好奇號(hào)”看現(xiàn)代航天系統(tǒng)的復(fù)雜性 7

1.1.3　“好奇號(hào)”的成功秘訣 9

1.2　從DBSE到MBSE和iMBSE 11

1.2.1　系統(tǒng)工程及航天系統(tǒng)工程應(yīng)用 11

1.2.2　航天系統(tǒng)復(fù)雜性演進(jìn)對(duì)傳統(tǒng)系統(tǒng)工程的挑戰(zhàn) 13

1.2.3　復(fù)雜系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工程轉(zhuǎn)型 14

1.3　從物理試驗(yàn)、建模與仿真到數(shù)字孿生 19

1.3.1　物理試驗(yàn) 19

1.3.2　建模與仿真 20

1.3.3　數(shù)字孿生 23

1.4　從第一范式到第四范式 27

1.4.1　吉姆·格雷和科學(xué)研究的“四個(gè)范式” 27

1.4.2　人工智能及其研究領(lǐng)域 28

1.4.3　人工智能在復(fù)雜系統(tǒng)研發(fā)中的應(yīng)用 32

1.5　國(guó)外對(duì)研發(fā)體系數(shù)字化轉(zhuǎn)型的探索 35

1.5.1　美國(guó)數(shù)字工程 35

1.5.2　歐盟框架計(jì)劃項(xiàng)目 40

第2章　創(chuàng)新的三大思維模式——鼎新變通以盡利 46

2.1　設(shè)計(jì)思維 47

2.1.1　設(shè)計(jì)思維的發(fā)展歷程 48

2.1.2　設(shè)計(jì)思維的應(yīng)用 49

2.2　系統(tǒng)思維 51

2.2.1　系統(tǒng)思維的起源與發(fā)展 51

2.2.2　開(kāi)展系統(tǒng)思維的步驟 53

2.2.3　錢學(xué)森的復(fù)雜巨系統(tǒng)理論 58

2.3　數(shù)字思維 64

2.3.1　數(shù)字思維的體系化：控制論、信息論和計(jì)算機(jī) 64

2.3.2　數(shù)字思維的拓展：工程控制論等 66

2.3.3　數(shù)字思維無(wú)所不在：當(dāng)代數(shù)據(jù)科學(xué)和人工智能新進(jìn)展 67

2.3.4　數(shù)字思維在研發(fā)體系數(shù)字化轉(zhuǎn)型中的應(yīng)用 68

第3章　iMBSE概述——舉其要而用功少 71

3.1　iMBSE定義 72

3.2　基于模型的方法 74

3.2.1　正式模型 74

3.2.2　以模型為中心 75

3.3　iMBSE流程 76

3.3.1　需求工程流程 78

3.3.2　系統(tǒng)工程流程 79

3.3.3　領(lǐng)域工程流程 81

3.4　iMBSE內(nèi)涵 82

3.4.1　系統(tǒng)模型 84

3.4.2　領(lǐng)域模型 87

3.4.3　系統(tǒng)生命周期管理 88

第4章　產(chǎn)品定義——運(yùn)行分析與系統(tǒng)建模 89

4.1　系統(tǒng)工程發(fā)展演進(jìn)的四個(gè)階段 90

4.1.1　第一階段：基于文檔或視圖的系統(tǒng)工程 90

4.1.2　第二階段：Harmony-SE/OOSEM+SysML V1 92

4.1.3　第三階段：ARCADIA+Capella 95

4.1.4　第四階段：OOSEM/ ARCADIA+SysML V2 98

4.2　新一代MBSE方法和實(shí)踐：ARCADIA/Capella 99

4.2.1　功能分解 100

4.2.2　系統(tǒng)架構(gòu) 104

4.3　基于ARCADIA的火星車產(chǎn)品定義 106

4.3.1　火星探索運(yùn)行分析 106

4.3.2　火星車系統(tǒng)功能定義 107

4.3.3　火星車邏輯架構(gòu)定義 108

4.3.4　火星車物理架構(gòu)定義 110

第5章　創(chuàng)成式架構(gòu)設(shè)計(jì)、探索和優(yōu)化 113

5.1　系統(tǒng)架構(gòu)創(chuàng)成式設(shè)計(jì)和優(yōu)化 114

5.1.1　系統(tǒng)架構(gòu)創(chuàng)成式設(shè)計(jì)理論 114

5.1.2　火星車案例 119

5.2　電子電氣架構(gòu)創(chuàng)成式設(shè)計(jì) 123

5.2.1　電子電氣架構(gòu)創(chuàng)成式設(shè)計(jì)理論 123

5.2.2　火星車案例 126

5.3　領(lǐng)域架構(gòu)設(shè)計(jì) 131

5.3.1　多領(lǐng)域仿真架構(gòu) 131

5.3.2　電子電氣系統(tǒng)架構(gòu) 132

5.3.3　嵌入式軟件架構(gòu) 134

5.3.4　機(jī)械系統(tǒng)架構(gòu) 134

第6章　領(lǐng)域建模與仿真 136

6.1　領(lǐng)域模型概述及研究進(jìn)展 137

6.2　機(jī)械領(lǐng)域模型 142

6.2.1　機(jī)械領(lǐng)域模型概述 142

6.2.2　從綜合架構(gòu)設(shè)計(jì)到DFX設(shè)計(jì) 146

6.2.3　設(shè)計(jì)仿真一體化和仿真驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì) 149

6.2.4　機(jī)電系統(tǒng)聯(lián)合仿真模型 152

6.2.5　從零部件到系統(tǒng)級(jí)聲學(xué)仿真模型 156

6.2.6　高級(jí)計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)性能仿真模型 158

6.2.7　基于模型的系統(tǒng)測(cè)試 161

6.2.8　集成行業(yè)專家知識(shí)的定制化 162

6.2.9　火星車機(jī)械領(lǐng)域模型實(shí)踐 165

6.3　電子器件的實(shí)現(xiàn)——PCB設(shè)計(jì) 171

6.3.1　PCB設(shè)計(jì) 171

6.3.2　PCB驗(yàn)證 174

6.3.3　火星車電氣分配盒的PCB設(shè)計(jì) 175

6.4　復(fù)雜電氣系統(tǒng)的創(chuàng)成式設(shè)計(jì) 176

6.5　互聯(lián)設(shè)備的高效通信——車載網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) 181

6.5.1　車載網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) 181

6.5.2　火星車網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) 184

6.5.3　ECU的軟件開(kāi)發(fā) 186

6.6　基于模型的軟件架構(gòu)設(shè)計(jì) 190

6.6.1　開(kāi)發(fā)流程 191

6.6.2　火星車軟件架構(gòu)設(shè)計(jì) 194

6.7　多學(xué)科仿真和設(shè)計(jì)空間探索 198

6.7.1　多學(xué)科仿真和設(shè)計(jì)空間探索綜述 198

6.7.2　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用 201

6.7.3　多物理場(chǎng)耦合模型 204

6.7.4　設(shè)計(jì)空間探索 207

第7章　基于數(shù)字線程的系統(tǒng)全生命周期管理 211

7.1　數(shù)字線程釋放價(jià)值鏈潛能 212

7.2　研發(fā)設(shè)計(jì)資源及模型定義 214

7.2.1　研發(fā)設(shè)計(jì)資源建模及共享面臨的困境 215

7.2.2　研發(fā)設(shè)計(jì)資源集成與共享平臺(tái)的建設(shè) 217

7.2.3　復(fù)雜裝備系統(tǒng)相關(guān)模型空間的表達(dá) 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義 221

7.3.2　模型生命周期管理要素 223

7.3.3　模型存儲(chǔ)、通信和安全技術(shù) 225

7.4　需求管理 227

7.4.1　復(fù)雜系統(tǒng)的需求管理 227

7.4.2　需求管理的業(yè)務(wù)流程和方法 228

7.4.3　參數(shù)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統(tǒng) 236

7.5.3　仿真模型生命周期管理 238

7.5.4　試驗(yàn)?zāi)Ｐ蜕芷诠芾?244

7.6　模型連續(xù)的IVVQ流程和管理 246

7.6.1　基于連續(xù)IVVQ的業(yè)務(wù)流程 247

7.6.2　基于連續(xù)IVVQ的數(shù)字孿生思想 248

7.6.3　基于連續(xù)IVVQ的驗(yàn)證管理方案 249

7.6.4　基于連續(xù)IVVQ的設(shè)計(jì)、仿真、試驗(yàn)一體化管理 250

7.7　基于模型的質(zhì)量工程 252

7.7.1　智能復(fù)雜裝備系統(tǒng)質(zhì)量的新需求 252

7.7.2　基于模型的安全可靠性建模分析技術(shù) 254

7.7.3　基于數(shù)字線程的安全可靠性管理 265

第8章　閉環(huán)數(shù)字孿生——依于數(shù)字，智周萬(wàn)物 268

8.1　Hackrod：游戲化的工業(yè)4.0 269

8.2　數(shù)據(jù)探索時(shí)代工業(yè)的特點(diǎn) 273

8.3　數(shù)據(jù)探索中的先進(jìn)技術(shù) 274

8.3.1　智能網(wǎng)絡(luò) 274

8.3.2　基于模型的先進(jìn)制造 277

8.3.3　數(shù)據(jù)閉環(huán) 279

8.4　從芯片到城市 283

參考文獻(xiàn) 285

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精彩書摘

序言一

中國(guó)制造必須從逆向工程為主轉(zhuǎn)型到正向研發(fā)為主

快速瀏覽方志剛博士的新著，便深為此書所吸引。