智能制造的数字孪生模型

智能制造的数字孪生模型

不论是建设新工厂还是对现有工厂进行现代化升级改造，数字化投资总会有所回报。对于计划周期较长的客户来说，数字化能够为其带来特殊效益，包括提高设备可用性和降低生命周期成本。这样，数字化能够为过程工业的所有企业带来决定性竞争优势。数字化孪生模型（Digital Twin）的目标是实现制造业行业内设计制造方式创新、加工制造效率以及产品质量的提升。

数字孪生模型指的是以数字化方式在虚拟空间呈现物理对象，即以数字化方式为物理对象创建虚拟模型，模拟其在现实环境中的行为特征，它是一个应用于整个产品生命周期的数据、模型及分析工具的集成系统。对于制造企业来说，它能够整合生产中的制造流程，实现从基础材料、产品设计、工艺规划、生产计划、制造执行到使用维护的全过程数字化。通过集成设计和生产，它可帮助企业实现全流程可视化、规划细节、规避问题、闭合环路、优化整个系统。

1　概述

1.1　数字孪生模型的概念及定义

数字孪生模型是在美国国防部提出的信息镜像模型（Information Mirroring Model）的基础上发展而来的，利用数字孪生技术可对航空航天飞行器进行健康维护与保障。实现过程是：需要先在虚拟空间中构建真实飞行器各零部件的模型，并通过在真实飞行器上布置各类传感器，实现飞行器各类数据的采集，实现模型状态与真实状态完全同步，这样在飞行器每次飞行后，根据飞行器结构的现有情况和过往载荷，及时分析与评估飞行器是否需要维修，能否承受下次的任务载荷等。

信息镜像模型如图1所示，它是数字孪生模型的概念模型，包括三个部分：

·真实世界的物理产品。

·虚拟世界的虚拟产品。

·连接虚拟和真实空间的数据和信息。