第1章　智能制造工业仿真与数字孪生内涵 1
1.1 智能制造与数字化转型的时代背景 2
1.1.1 智能制造的概念与发展背景 2
1.1.2 数字化转型的驱动因素 5
1.1.3 智能制造的关键技术 6
1.1.4 数字化转型中的挑战与机遇 7
1.2 工业仿真的概念与应用 8
1.2.1 工业仿真的概念 8
1.2.2 工业仿真的主要技术 9
1.2.3 工业仿真的应用领域 11
1.3 数字孪生的概念与技术架构 13
1.3.1 数字孪生的概念 13
1.3.2 数字孪生技术架构 13
1.3.3 数字孪生的应用实践 14
1.4 工业仿真与数字孪生的融合与发展 16
1.4.1 工业仿真与数字孪生的关系 17
1.4.2 智能制造环境中的协同工作 18
本章小结 20
思考题与习题 20
参考文献 20

第2章 数字孪生技术体系 21
2.1 数字孪生技术基础 22
2.1.1 建模仿真技术 24
2.1.2 虚拟制造技术 33
2.1.3 数字样机技术 37
2.2 数字孪生推动力—新兴信息技术 40
2.2.1 信息物理系统 41
2.2.2 工业互联网与工业互联网平台 51
2.2.3 大数据 61
2.2.4 云计算 68
2.2.5 VR/AR/MR 75
2.2.6 数字主线 83
2.3 数字孪生系统的一般架构 86
2.3.1 一般架构设计 86
2.3.2 数字孪生引擎 91
2.3.3 数字孪生城市 95
本章小结 98
思考题与习题 98
参考文献 98

第3章 数字孪生系统设计与开发 100
3.1 数字孪生系统参考模型 101
3.1.1 标准定义的参考模型 101
3.1.2 数字孪生五维模型 104
3.2 数字孪生系统开发架构 106
3.2.1 ANSYS Twin Builder 106
3.2.2 NX MCD 107
3.2.3 实时数据驱动的开发架构 109
3.3 数字孪生系统开发流程 111
3.3.1 需求分析 111
3.3.2 方案设计 111
3.3.3 功能开发 113
3.3.4 测试与优化 115
3.4 数字孪生系统开发一般要求 115
3.4.1 基本要求 115
3.4.2 模型要求 116
3.4.3 数据要求 117
3.4.4 应用要求 118
3.5 数字孪生系统开发实例 120
3.5.1 虚拟模型构建 120
3.5.2 数据采集与传输模块开发 123
3.5.3 业务功能模块开发 126
本章小结 128
思考题与习题 128
参考文献 128

第4章 SimReal工业仿真软件 129
4.1 SimReal仿真软件功能介绍 130
4.2 功能概述 131
4.2.1 模型库 131
4.2.2 安全检测 132
4.2.3 工艺模块 133
4.2.4 效率分析 133
4.2.5 虚拟调试 134
4.2.6 数字孪生 135
4.2.7 开放式架构 135
4.3 使用界面 136
4.3.1 基础概念 136
4.3.2 视窗介绍 136
4.3.3 工具栏 137
4.3.4 电子目录 137
4.3.5 单元组件类别 137
4.3.6 仿真控制器 138
4.3.7 属性页面 139
本章小结 139
思考题与习题 139
参考文献 140

第5章 机器人仿真 141
5.1 机器人仿真及离线编程 142
5.1.1 机器人模型导入 142
5.1.2 机器人示教编程 143
5.1.3 程序下载和导出 146
5.2 机器人工艺包 148
5.2.1 机器人工艺包介绍 148
5.2.2 焊接工艺 148
本章小结 159
思考题与习题 159
参考文献 159

第6章 智能产线设计与分析 160
6.1 智能产线设计及布局仿真 161
6.1.1 产线布局 161
6.1.2 工艺流动 168
6.2 智能产线效率与产能分析 180
6.2.1 效率分析 180
6.2.2 产能分析 181
本章小结 183
思考题与习题 184
参考文献 184

第7章 PLC虚拟调试 185
7.1 PLC虚拟调试介绍 186
7.1.1 虚拟调试 186
7.1.2 虚拟调试和仿真软件 187
7.2 PLC编程与虚拟调试 187
7.2.1 启用PLC连通性插件 187
7.2.2 启动S7-PLCSIM Advanced 187
7.2.3 在TIA Portal中设置属性 189
7.2.4 创建并下载PLC程序块 192
7.2.5 导出标记表 194
7.2.6 创建仿真布局 195
7.2.7 将SimReal软件连接到PLC 196
7.2.8 配对变量 197
7.2.9 模拟运行 199
本章小结 201
思考题与习题 201
参考文献 201

第8章 数字孪生开发与实践 202
8.1 组件建模与脚本开发 203
8.1.1 机器人工作站 203
8.1.2 仓储物流系统 225
8.2 数字孪生连接与测试 235
8.2.1 测试ping通信 235
8.2.2 启用连通性插件 237
8.2.3 创建PLC接口和配对变量 238
8.2.4 启动产线数字孪生功能 240
本章小结 242
思考题与习题 242
参考文献 242