数字孪生驱动的智能建造全生命周期管理与实践应用 习题答案.docx

ADDINCNKISM.UserStyle第一章数字孪生的基础知识

一、单选题

1.D2.C3.C4.D5.C

二、多选题

1.ABCD2.BCD3.ABCD4.ABC5.BCD

三、简答题

1.数字孪生是指通过数字模型来模拟和优化物理系统，然后通过模拟结果来指导实际生产和运营，同时通过数字模型来预测和优化物理系统的运行效果。（答案合情合理即可）

2.数字孪生技术架构主要包含四大技术层级。从数字化物理实体到最终的应用分别为标识感知层、数据互动层、建模仿真层和交互控制层。标识感知层主要涵盖感知、控制、标识等技术，承担孪生体与物理对象间上行感知数据的采集和下行控制指令的执行。数据互动层承担各实体层级之间的数据互通和安全保障职能。建模仿真层依托通用支撑技术，实现模型构建与融合、数据集成、仿真分析、系统扩展等功能，是生成孪生体并拓展应用的主要载体。交互控制层主要以可视化技术和虚拟现实技术为主，承担人机交互的职能。

3.多个部门协调困难比较难，数据采集门槛比较高，信息基础设施建设不均衡等基础问题，在应用层次和深度不够；是数字孪生城市涉及到5G、大连接物联网技术、海量数据加载技术、云便计算协同技术、模拟仿真技术、网络与信息安全技术等，目前技术成熟度不高，平台模型标准化滞后；目前数字孪生城市设计软件大部分由国外企业主导，BIM软件基本上都是国外的，CIM的软件现在比较少，国产的GP与U/FPGA芯片很少有国产的，有也基本上市场占有率很低。三维渲染的时候都要用到GPU这些技术。操作系统基本上也是国外的。人工智能软件框架等市场占比都比较低。传感器国内的传感器从技术到成本，尚不能满足全域感知部署需求；数字孪生城市数据来源面广，接入点多，数据集中度高，集中到这个大脑上，城市的基础设施高度依赖这些数据的运行，一旦入侵，这个地方安全危害就很大，整个城市的运行会瞬间瘫痪。另外城市很多的数据涉及到公民隐私，需要有效保护；城市的组织架构和管理体制需要适应数字孪生城市的需要，改革城市治理职能和服务模式，要重视数字孪生城市人才的培养。（答案合情合理即可）

第二章数字孪生架构

一、单选题

1.B2.D3.C4.D5.A

二、多选题

1.ABC2.ABCD3.ABCD4.BCD5.ABCD

三、简答题

1.从各国的先进制造业国家发展战略演变角度来看，无论是美国从“去工业化”到“再工业化”，到“以软带硬”的“工业互联网”战略，再到美国国家先进制造战略计划；德国从机械化、电气化、信息化，到“以硬带软”的“工业4.0”的制造业创新发展战略；还是中国从“信息化带动工业化，工业化促进信息化”，到两化融合和两化深度融合，再到“中国制造2025”的“融合演进”的制造强国发展战略，都期望通过信息物理融合来实现智能制造。综上可知，智能制造是当前世界制造业的共同发展趋势。而如何实现制造信息世界和物理世界的互联互通与集成共融，是迈向智能制造的瓶颈之一。数字孪生是实现信息物理融合的有效手段。一方面，数字孪生能够支持制造的物理世界与信息世界之间的虚实映射与双向交互，从而形成“数据感知-实时分析-智能决策-精准执行”实时智能闭环；另一方面，数字孪生能够将运行状态、环境变化、突发扰动等物理实况数据与仿真预测、统计分析、领域知识等信息空间数据进行全面交互与深度融合，从而增强制造的物理世界与信息世界的同步性与一致性。（答案合情合理即可）

2.数字孪生在制造和相关领域的实践应用过程中，存在着系列科学问题和难点。围绕数字孪生五维模型：

①在物理实体维度，如何实现多源异构物理实体的智能感知与互联互通，实时获取物理实体对象多维度数据，从而深入认识和发掘相关规律和现象，实现物理实体的可靠控制与精准执行；②在虚拟模型维度，如何构建动态多维多时空尺度高保真模型，如何保证和验证模型与物理实体的一致性/真实性/有效性/可靠性，如何实现多源多学科多维模型的组装与集成等；③在孪生数据维度，如何实现海量大数据和异常小数据的变频采集，如何实现全要素/全业务/全流程多源异构数据的高效传输，如何实现信息物理数据的深度融合与综合处理，如何实现孪生数据与物理实体、虚拟模型、服务/应用的精准映射与实时交互等；④在连接与交互维度，如何实现跨协议/跨接口/跨平台的实时交互，如何实现数据-模型-应用的迭代交互与动态演化等；⑤在服务/应用维度，如何基于多维模型和孪生数据，提供满足不同领域、不同层次用户、不同业务应用需求的服务，并实现服务按需使用的增值增效等。

3.（答案合情合理即可）

第三章智能建造全生命周期管理

单选题

1.D