本书以Digital Twin Factory（DTF）软件操作为核心，结合物联网、大数据、云计算等理念，讲解数字孪生技术基础及应用。本书通过案例教学，全面展示数字孪生技术的实现过程，培养读者对数字孪生应用的认知和技能。　　通过理论讲解及实操过程，本书逐步指导DTF 软件操作，包括场景搭建、工艺设计与自定义建模，着力降低读者的学习门槛，实现灵活运用。本书提供丰富实例，结合真实开发项目，展示技术的实际应用并提供应用软件的操作窍门。　　本书专注于智能制造中数字孪生的开发应用，不仅深化读者对DTF 软件功能的理解，而且展望其在智能制造未来发展的潜力。本书理论与实践相结合的教学法旨在让读者掌握技能，激发读者对科技前沿发展方向的思考。扫描书中二维码可观看视频讲解。本书还提供课件、习题答案、教学大纲等资源，读者可在机械工业出版社教育服务网（www.cmpedu.com）下载。　　本书既适合初学者也适合专业人士，可以作为高等院校相关专业的教材或行业人士的参考资料。

本书遵循教指委相关指导文件和高等院校学生学习规律编写而成。践行四新理念，融入思政元素，注重理论与实践相结合。

前　　言本书从介绍数字孪生技术相关概念及原理、掌握数字孪生系统搭建、应用数字孪生技术这一目标出发，对数字孪生实现平台Digital Twin Factory（DTF） 软件进行详细全面的介绍，内容涉及机械设计、自动化、计算机、工业控制等领域。内容组织和选材说明：1） 数字孪生作为一种前沿技术，正在以前所未有的方式改变着我们的世界，目前在数字孪生实施过程中遇到的较大问题就是没有一个合适的平台。DTF 软件由VisualComponents 发展而来，根据需求进行定制化二次开发，是一款国际领先的全方位智能制造数字孪生工厂仿真软件，软件将工业机器人、机械及自动化设备、PLC、电气及周边设备进行3D 虚拟仿真与数字孪生，它向用户提供工程规划、工程验证、工艺分析、逻辑验证等全流程数字化工厂解决方案，帮助企业在研发前期进行产能确认，提升行业竞争力。2）DTF 软件操作涉及机械、电气、自动化、计算机等多门学科，对操作人员知识综合性要求较高，而目前市面上关于DTF 软件的图书较少，并且不系统、不适于教学实践任务。因此本书由浅入深地介绍在DTF 软件中搭建数字孪生系统的操作，帮助读者更好地开发数字孪生项目。带给读者的收获：1） 了解数字孪生技术原理、发展历程、应用领域，掌握使用DTF 软件搭建数字孪生系统的方法，能够利用数字孪生技术为实际工作中的设备研发、维护等工作提供帮助。2） 帮助相关专业人员更好地了解、使用DTF 软件，利用DTF 软件对实际生产过程进行工艺设计、优化，更快捷地规划产线布局、设备搭建等项目。内容概述：第一章由数字孪生技术概念、应用等相关技术理念，引出DTF 软件，并简单介绍DTF 软件的使用领域。第二章先对DTF 软件功能界面进行了详细介绍，接着搭建了一个简单的虚拟仿真数字孪生技术及应用项目。第三章对DTF 软件的工艺功能进行由浅入深的讲解，搭建了一个较为复杂的生产线，展现DTF 软件在工艺设计领域的应用。第四章介绍数字孪生实现过程中的前期操作建模，对在软件中处理简单和复杂的模型分别进行讲解。第五章对DTF 软件在工业机器人编程领域的应用进行讲解，搭建一个机器人拆垛码垛工作站。第六章介绍DTF 软件实现数字孪生时所用到的功能连通性，详细展示了软件与外部设备连接以及信号交互的操作方法。第七章结合实际数字孪生开发案例，详细介绍了开发、调试自定义非标设备数字孪生系统的详细过程。由于编者水平有限，书中不妥之处在所难免，恳请读者批评指正。编 者

高等院校教师

前言二维码索引第一章　数字孪生基础简介 1第一节　虚拟仿真基础知识 1一、虚拟仿真的定义 1二、虚拟仿真技术前景 3第二节　认识数字孪生 . 3一、简述数字孪生 . 4二、数字孪生的应用 8第三节　数字孪生平台软件Digital Twin Factory 13一、Digital Twin Factory 概述 . 13二、Digital Twin Factory 关键技术 . 14三、Digital Twin Factory 应用 . 17章节练习 17第二章　Digital Twin Factory 应用基础 18第一节　软件主界面简介 . 18一、Digital Twin Factory 运行环境 . 18二、Digital Twin Factory 主界面介绍 20三、Digital Twin Factory 工作区介绍 40四、Digital Twin Factory 辅助功能介绍 43第二节　软件功能选项 . 45一、打开页面 . 46二、清除所有按键 46三、存储管理 . 46四、打印管理 . 47五、选项设置 . 48第三节　简单仿真场景设计 50一、认识电子目录 . 50二、简单场景搭建 . 54第四节　项目运行控制及文件处理 59一、运行项目 . 60二、调试及排除故障 60三、项目文件处理 . 60章节练习 61第三章　Digital Twin Factory 工艺应用 62第一节　工艺模块简介 . 62一、工艺模块意义 . 62二、工艺模块页面 . 63三、工艺项目模型 . 65第二节　工艺场景搭建 . 66一、工艺项目示例简介 66二、场景布局 . 67第三节　工艺流程编辑 . 77一、工艺节点设定 . 77二、驱动器连接 . 80三、工艺流程编辑 . 83章节练习 100第四章　Digital Twin Factory 建模应用 101第一节　建模页面功能简介 101一、建模功能作用 . 101二、建模页面菜单栏 102第二节　简单建模 . 107一、制作组件发生器 108二、制作输送线 . 114三、制作机器人地轨 116第三节　复杂建模 . 124一、制作三色灯 . 124二、模拟发动机运行 136第四节　程序脚本建模 . 148一、制作推料气缸 . 148二、制作三轴机构取放物料 157章节练习 167第五章　Digital Twin Factory 机器人应用 168第一节　机器人程序页面功能简介 168第二节　机器人编程指令简介 174一、程序编辑器 . 174二、程序指令介绍 . 174第三节　机器人工作信号编辑 176一、系统信号功能 . 176二、系统信号配置 . 176第四节　机器人拆码垛工作站应用案例 . 177一、案例演示 . 178二、编程详解 . 178章节练习 184第六章　Digital Twin Factory 数字孪生应用 185第一节　连通性功能配置 . 185一、连通性页面 . 185二、连通性支持类型 185第二节　服务器对象连接 . 187一、FANUC 机器人连接 . 187二、西门子PLC 连接 188三、OPC UA 服务器连接 189第三节　信号对应连接 . 190一、FANUC 机器人运动轴数据读取 . 190二、西门子PLC 中变量读取 . 193三、OPC UA 服务器变量读取 . 194章节练习 194第七章　Digital Twin Factory 典型应用案例 195第一节　工业控制综合实训平台数字孪生开发 . 195一、模型导入及初步处理 195二、虚拟设备定义 . 198三、实现数字孪生 . 212第二节　指尖陀螺智能制造柔性产线数字孪生开发 213一、模型导入及初步处理 213二、AGV 定义 . 217三、双向输送线定义 221章节练习 226附录　快捷键说明 228参考文献 230