智能設備的數字孿生授課教師：卞化梅數字孿生與產品全生命周期管理數字孿生與云計算數字孿生與大數據2.12.22.3第二章

數字孿生的相關領域2.4數字孿生與工業互聯網數字孿生與車間生產數字孿生與智能制造數字孿生與工業邊界2.52.62.7知識目標：本章學習目標

掌握產品全生命周期管理概念；

理解數字孿生與產品全生命周期管理；

理解大數據與數字孿生的關系；

掌握工業互聯網的概念；

掌握工業互聯網平臺的關鍵名詞；理解車間生產智能化管理和車間生產與數字孿生；了解智能制造標準先行；

了解我國智能制造標準化工作推進情況；

了解數字孿生與工業邊界。本章學習目標能力目標：

能正確的闡述產品全生命周期管理概念；

能清晰描述數字孿生與全生命周期之間的關系；

能正確的闡述產品全生命周期管理概念；

能清晰描述數字孿生與全生命周期之間的關系；

能舉例說明生活中大數據應用的3-4個案例;

能辨別工業互聯的關鍵名詞;

能描述哪些屬于工業互聯網；

能正確描述車間生產智能化哪些場景可以使用數字孿生技術；

能說出1-2個智能制造標準；

能正確描述自動駕駛系統與數字孿生關系；

能描述智能城市數字孿生的特征。本章學習目標素養目標：培養學生自學的方法與途徑。培養學生對知識的聯想能力與舉一反三的能力。

數字孿生賦能全生命周期管理。工業互聯網作為國家的重要基礎設施，我國出臺了很多關于促進工業互聯網的舉措，對我國重要的幾個城市進行工業互聯網的布局。我國智能制造的標準化工作發展及其推進情況，強調了智能制造是我國制造強國建設的主攻方向。通過自動駕駛系統、城市數字孿生、智慧園區管理等與數字孿生的關系，進一步說明數字經濟發展的趨勢。通過智慧園區管理等與數字孿生的關系，進一步說明數字經濟發展的趨勢。數字孿生與工業邊界2.7復習與鞏固工業互聯網與數字孿生的關系車間生產智能制造標準先行我國智能制造標準化工作推進情況2.7數字孿生與工業邊界工業重工業采掘(伐)工業原材料工業加工工業輕工業以農產品為原料的輕工業以非農產品為原料的輕工業2.7數字孿生與工業邊界自動駕駛是汽車產業與人工智能、高性能計算、大數據、物聯網等新一代信息技術以及交通出行、城市管理等多領域深度融合的產物，對降低交通擁堵、事故率，幫助城市構建安全、高效的未來出行結構，對汽車產業變革，以及城市交通規劃具有深遠的影響。01.自動駕駛系統2.7數字孿生與工業邊界自動駕駛系統技術的發展03第三階段基于傳感器數據和計算機視覺技術的自動駕駛系統02第二階段實現高可用性和彈性擴展的游戲服務器01第一階段基于傳感器數據的自適應巡航控制（ACC）系統04第四階段基于深度學習和人工智能的自動駕駛系統2.7數字孿生與工業邊界

2021年12月《“十四五”推動高質量發展的國家標準體系建設規劃》。該規劃明確指出“圍繞智慧城市分級分類建設、基礎設施智能化改造、城市數字資源利用、城市數據大腦、人工智能創新應用、城市數字孿生等方面完善標準體系建設”，明確將城市數字孿生納入智慧城市標準體系的重要組成部分。2.7數字孿生與工業邊界1.城市數字孿生圖2-32城市數字孿生物理空間（保障城市經濟社會發展的重要支撐）·城市時空位置·城市要素·城市生態環境2.7數字孿生與工業邊界1.城市數字孿生圖2-33城市數字孿生概念模型社會空間（用于描述城市社會中個體與個體、個體與群體、群體與群體等關系和活動的總和）數字空間（城市數字孿生的載體）2.7數字孿生與工業邊界2.城市數字孿生典型特征B精準映射C智能推演D動態可視E虛實互動A全面感知F協同演進2.7數字孿生與工業邊界2.城市數字孿生典型特征B精準映射C智能推演D動態可視E虛實互動A全面感知F協同演進

城市數字孿生通過布設覆蓋城市范圍的多種類型傳感器，對城市運行狀態進行多維度、多層次精準監測，實現對城市環境、設備/設施運行等的全方位感知，實時獲取城市全域全量運行數據，為城市數字孿生提供數據基礎。2.7數字孿生與工業邊界2.城市數字孿生典型特征B精準映射C智能推演D動態可視E虛實互動A全面感知F協同演進圖2-34城市數字孿生精準映射2.7數字孿生與工業邊界2.城市數字孿生典型特征B精準映射C智能推演D動態可視E虛實互動A全面感知F協同演進

城市數字孿生具備智慧能力的體現，是實現對物理城市進行科學預測、指導與優化的關鍵。可以依據物理城市的真實運行數據，構建不同場景下的推演模型，進而模擬和分析物理城市的運行狀態和發展趨勢，推演預測物理城市的發展態勢與運行結果，并提出優化建議，輔助城市日常管理、應急指揮和科學決策。2.7數字孿生與工業邊界2.城市數字孿生典型特征B精準映射C智能推演D動態可視E虛實互動A全面感知F協同演進

通過將感知的多源數據進行數字化建模和可視化渲染，城市數字孿生提供了全要素、全范圍、全精度真實的渲染效果，實現全空間信息和城市實時運行態勢的動態展示。2.7數字孿生與工業邊界2.城市數字孿生典型特征B精準映射C智能推演D動態可視E虛實互動A全面感知F協同演進

物理空間與數字空間的互操作和雙向互動，借助物聯網、圖形/圖像、AR/VR、人機交互等領域技術的協同和融合，實現城市級虛實空間融合、控制與反饋等能力。2.7數字孿生與工業邊界2.城市數字孿生典型特征B精準映射C智能推演D動態可視E虛實互動A全面感知F協同演進

協同演進是城市數字孿生具有高階智慧能力的體現。城市數字孿生過程中，物理城市與數字城市在城市運行、數據、技術、機制等方面存在長期協同關系，長期相互反饋、相互影響。物理空間：為實現城市數字孿生，首先需對物理空間以及社會空間中的物理實體對象、事件對象以及關系對象進行數字空間的虛擬表達以及映射。信息基礎設施：提供感知、連接、存儲以及計算能力的數字化基礎設施，其中感知基礎設施包含嵌入式傳感基礎設施、物聯網基礎設施以及測繪基礎設施等。2.7數字孿生與工業邊界3.城市數字孿生技術參考架構圖2-35城市數字孿生技術參考架構數字資源是城市各類數據的總和，是構建城市數字孿生系統的基礎。交互服務：提供多種類型的能力開放界面，通過統一規范的交互界面實現跨系統數據互通以及服務調用，通過提供平臺化、輕量化數據、API、消息、應用等集成能力，第三方應用可以對功能組件進行靈活組合，實現業務邏輯和技術邏輯的分離。通用服務：為城市數字孿生提供基礎共性能力支撐。其中數據服務是對數據資源利用提供的通用支撐服務，包含但不限于數據模型、資產管理以及數據治理。孿生服務：城市數字孿生所需的特性服務，包括但不限于感知互聯、實體映射、多維建模、時空計算、仿真推演及可視化。安全管理：根據城市安全管理制度，開展數據安全、信息系統和網絡安全、安全預警和應急處理等管理工作。