數(shù)字孿生概念與應(yīng)用.docxVIP

1、數(shù)字?jǐn)伾拍钆c應(yīng)用目錄目錄1摘要2概述21. 數(shù)字率生32.1.定義32. 2.本質(zhì)42. 3.數(shù)字?jǐn)伾c傳統(tǒng)仿真的區(qū)別52. 4.數(shù)字?jǐn)伾值艿年P(guān)系5數(shù)字?jǐn)伾?3. 1.建模基本思路63. 2.智能制造數(shù)字?jǐn)伾?2. 3.智慧城市數(shù)字?jǐn)伾?3.4,智慧戰(zhàn)場數(shù)字?jǐn)伾?數(shù)字?jǐn)伾饔?3. 字?jǐn)伾夹g(shù)如何使用？105.1.醫(yī)療保健中的數(shù)字?jǐn)伾?05.2.地產(chǎn)產(chǎn)業(yè)中的數(shù)字?jǐn)伾?05.3.數(shù)字?jǐn)伾皇且粋€(gè)流行語嗎？115.4.數(shù)字?jǐn)伾奈磥硎鞘裁矗?15.5.數(shù)字?jǐn)伾拍罴鞍l(fā)展11數(shù)字?jǐn)伾芰δＰ?24. 數(shù)字?jǐn)伾P(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)13全產(chǎn)業(yè)鏈服務(wù)解決方案的數(shù)字季生核心技術(shù)145. 數(shù)字季生

2、底座技術(shù)架構(gòu)14數(shù)字線與數(shù)字?jǐn)伾母拍钆c應(yīng)用156. 全三維研制模式下產(chǎn)品構(gòu)型管理17數(shù)字?jǐn)伾Ｐ驮诋a(chǎn)品構(gòu)型管理中應(yīng)用1812.1.數(shù)字線與數(shù)字?jǐn)伾母拍钆c應(yīng)用19面的優(yōu)化策略，實(shí)現(xiàn)數(shù)字兄弟的自我優(yōu)化，提高數(shù)字兄弟和實(shí)體兄弟在各自環(huán)境的運(yùn)行品質(zhì)。例如，智慧城市領(lǐng)域中的數(shù)字率生從海量數(shù)據(jù)中挖掘?qū)嶓w城市特征信息，實(shí)施數(shù)字城市自我優(yōu)化，提升城市物質(zhì)資源、智力資源和數(shù)據(jù)資源配置質(zhì)量，提高城市治理質(zhì)量。5. 字?jǐn)伾夹g(shù)如何使用？雖然數(shù)字季生已經(jīng)存在了幾十年，但直到物聯(lián)網(wǎng)迅速崛起的近幾年，它才被廣泛認(rèn)可為是未來發(fā)展必不可少的工具之一。數(shù)字率生逐步走入大眾視野，受到關(guān)注，數(shù)字季生集成了人工智能(AI)和機(jī)器

3、學(xué)習(xí)(ML)等技術(shù)，將數(shù)據(jù)、算法和決策分析結(jié)合在一起，建立模擬，即物理對(duì)象的虛擬映射，在問題發(fā)生之前先發(fā)現(xiàn)問題，監(jiān)控在虛擬模型中物理對(duì)象的變化，診斷基于人工智能的多維數(shù)據(jù)復(fù)雜處理與異常分析，并預(yù)測潛在風(fēng)險(xiǎn)，合理有效地規(guī)劃或?qū)ο嚓P(guān)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)。既然我們已經(jīng)解決了比較難以捉摸的問題一一什么是數(shù)字率生技術(shù)，那么，接下來探索如何使用數(shù)字?jǐn)伾夹g(shù)來改善業(yè)務(wù)流程。在傳統(tǒng)上，數(shù)字季生用于改善單一設(shè)備的性能，例如風(fēng)力渦輪機(jī)或噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。但是，近年來，數(shù)字?jǐn)伾兊酶訌?fù)雜?，F(xiàn)在不僅連接一個(gè)設(shè)備，甚至可連接多個(gè)設(shè)備系統(tǒng)乃至整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。隨著越來越多的設(shè)備為數(shù)字?jǐn)伾桑O(shè)備的工作進(jìn)程和操作員的信息也被結(jié)合了起

4、來，這有助于提高系統(tǒng)解決復(fù)雜問題的能力。5.1.醫(yī)療保健中的數(shù)字率生數(shù)字?jǐn)伾趹?yīng)用層面典型的一個(gè)例子是醫(yī)療保健。通過創(chuàng)建醫(yī)院的數(shù)字?jǐn)伾Ｐ?，醫(yī)院管理員、醫(yī)生和護(hù)士可以實(shí)時(shí)獲取到患者的健康狀況。使用傳感器監(jiān)控患者并協(xié)調(diào)設(shè)備和人員，數(shù)字率生提供了一種更好的方法來分析流程，并會(huì)在正確的時(shí)間針對(duì)需要立即采取行動(dòng)的狀況來提醒相關(guān)的人員。該方案可以提高急診室的利用率并且疏散患者流量，降低操作成本并增強(qiáng)患者體驗(yàn)。據(jù)介紹，一家醫(yī)院在實(shí)施數(shù)字?jǐn)伾夹g(shù)以后，綜合成本節(jié)約了900%。此外，數(shù)字?jǐn)伾梢灶A(yù)測和預(yù)防患者的緊急情況，如心肺或呼吸停止，從而挽救更多的生命。事實(shí)上，一家醫(yī)院在實(shí)施數(shù)字?jǐn)伾夹g(shù)后，醫(yī)療保健網(wǎng)絡(luò)將

5、藍(lán)色代碼(急診)事件減少了61%0地產(chǎn)產(chǎn)業(yè)中的數(shù)字率生數(shù)字率生在應(yīng)用層面產(chǎn)生重大影響的另一例子是地產(chǎn)建筑行業(yè)。數(shù)字?jǐn)伾菇ㄖ\(yùn)營商將先前未連接的系統(tǒng)從安全性、供熱通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)(HVAC)到尋路系統(tǒng)集成在一起，以獲得新的決策，優(yōu)化工作流程并遠(yuǎn)程監(jiān)控。數(shù)字?jǐn)伾€可用于控制房間的工作空間和環(huán)境條件，從而增強(qiáng)住戶體驗(yàn)。通過優(yōu)化系統(tǒng)和連接人員，業(yè)主和運(yùn)營商可以使用數(shù)字?jǐn)伾鷣斫档统杀?，降低后期維修成本，在提高利用率的同時(shí)也提高整體資產(chǎn)價(jià)值。事實(shí)上，數(shù)字?jǐn)伾梢詫⒛承┙ㄖ锏倪\(yùn)營成本降低至每年每平方英尺88美分。5.3.數(shù)字?jǐn)伾皇且粋€(gè)流行語嗎？數(shù)字率生這個(gè)詞在各個(gè)行業(yè)都有出現(xiàn)。但它真的能應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)嗎

6、?事實(shí)上，我們正處于數(shù)字率生爆發(fā)的邊緣。Gartner的研究發(fā)現(xiàn)，在2018年，有48%的物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目在使用或計(jì)劃使用數(shù)字?jǐn)伾夹g(shù)。此外，到2020年，將會(huì)有50%的大型制造商至少推出一項(xiàng)數(shù)字?jǐn)伾美?，以及有關(guān)數(shù)字化的攣生技術(shù)的解決方案將在2022年增加三倍。換句話說，數(shù)字?jǐn)伾鷮⒗^續(xù)存在。重點(diǎn)在于如何實(shí)現(xiàn)數(shù)字?jǐn)伾?。?shù)字?jǐn)伾夹g(shù)正在以新的和更成熟的方式投入應(yīng)用，結(jié)合傳感器、人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)，以便解決物聯(lián)網(wǎng)用例面臨的最大挑戰(zhàn)。為了最大限度地發(fā)揮其實(shí)用性，數(shù)字率生需要由高性能數(shù)據(jù)庫提供支持，這些數(shù)據(jù)庫可以實(shí)時(shí)匯集和處理大量數(shù)據(jù)集。5.4. 數(shù)字?jǐn)伾奈磥硎鞘裁矗吭谥腔鄢鞘薪ㄔO(shè)的過程中，數(shù)字?jǐn)伾峁┝?/p>

7、更多的可能性。例如，在醫(yī)院或地產(chǎn)建筑中使用數(shù)字?jǐn)伾夹g(shù)，不僅可以為建筑行政人員或業(yè)主提供決策參考，而且可以為這些建筑物內(nèi)的人們創(chuàng)造良好的環(huán)境。數(shù)字?jǐn)伾靡匀藶楸镜姆椒▉硭伎紗栴}和背景，最后添加連接設(shè)備到IT系統(tǒng)，以嘗試解決大問題并創(chuàng)造長期價(jià)值?？傊?，對(duì)于已經(jīng)使用數(shù)字率生技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)公司而言，數(shù)字率生是數(shù)字化進(jìn)程的下一步。數(shù)字?jǐn)伾商岣咝省?yōu)化流程，在問題發(fā)生之前預(yù)測問題，并為未來進(jìn)行創(chuàng)新。數(shù)字?jǐn)伾夹g(shù)值得深入探索！5.5.數(shù)字?jǐn)伾拍罴鞍l(fā)展數(shù)字樣機(jī)是數(shù)字?jǐn)伾淖畛跣螒B(tài)。數(shù)字樣機(jī)概念是對(duì)機(jī)械產(chǎn)品整機(jī)或者具有獨(dú)立功能的子系統(tǒng)的數(shù)字化描述。通過這種描述反映產(chǎn)品對(duì)象的幾何屬性，以及產(chǎn)品的功能和性能特

8、性。在產(chǎn)業(yè)實(shí)踐中，數(shù)字樣機(jī)首先在設(shè)計(jì)階段被定義為數(shù)字化產(chǎn)品定義（digitalproductdefinition,DPD,通過DPD來表達(dá)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)信息，構(gòu)建表征物理客體的數(shù)字化模型，此時(shí)的DPD因限定于產(chǎn)品定義階段，所以對(duì)物理客體的全生命周期信息表達(dá)不全面，尤其是制造階段和服務(wù)階段的定義表達(dá)與應(yīng)用管理問題日益突出。因DPD存在對(duì)產(chǎn)品全生命周期信息表述不全面的問題，Grieves教授于2003年提出數(shù)字季生的概念。此時(shí)的數(shù)字率生統(tǒng)稱為狹義數(shù)字季生，其定義對(duì)象就是產(chǎn)品及產(chǎn)品全生命周期的數(shù)字化表征。Grieves將數(shù)字?jǐn)伾ㄎ粸橐惶讖奈⒂^原子級(jí)到宏觀幾何級(jí)全面描述潛在生產(chǎn)或者實(shí)際制造產(chǎn)品的虛擬信息

9、結(jié)構(gòu)。由此可以看出數(shù)字?jǐn)伾母拍钍状卧诙x對(duì)象中明確為產(chǎn)品，在定義內(nèi)容方面，從產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段擴(kuò)展到產(chǎn)品全生命周期。通過數(shù)字樣機(jī)的概念延伸和擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)對(duì)物理產(chǎn)品全生命周期信息的數(shù)字化描述，并有效管控產(chǎn)品全生命周期的數(shù)據(jù)信息。廣義數(shù)字率生在定義對(duì)象方面進(jìn)行了較大延伸，從產(chǎn)品擴(kuò)展到產(chǎn)品之外的更廣泛領(lǐng)域。數(shù)字李生是以數(shù)字化方式創(chuàng)建物理實(shí)體的虛擬模型，借助數(shù)據(jù)模擬物理實(shí)體在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的行為，通過虛實(shí)交互反饋、數(shù)據(jù)融合分析、決策迭代優(yōu)化等手段，為物理實(shí)體增加或擴(kuò)展新的能力。作為一種充分利用模型、數(shù)據(jù)、智能并集成多學(xué)科的技術(shù)，數(shù)字?jǐn)伾嫦虍a(chǎn)品全生命周期過程，發(fā)揮連接物理世界和信息世界的橋梁和紐帶作用，提供更

10、加實(shí)時(shí)、高效、智能的服務(wù)。Gartner在2018年和2019年十大戰(zhàn)略科技發(fā)展趨勢中將數(shù)字?jǐn)伾鳛橹匾夹g(shù)之一，其對(duì)數(shù)字?jǐn)伾枋鰹椋簲?shù)字率生是現(xiàn)實(shí)世界實(shí)體或系統(tǒng)的數(shù)字化表現(xiàn)。由此可見，數(shù)字?jǐn)伾蔀槿魏涡畔⑾到y(tǒng)或數(shù)字化系統(tǒng)的總稱。6. 數(shù)字?jǐn)伾芰δＰ彤?dāng)把數(shù)字?jǐn)伾暈楝F(xiàn)實(shí)世界實(shí)體或系統(tǒng)的數(shù)字化表現(xiàn)時(shí)，更注重架構(gòu)引領(lǐng)、模型驅(qū)動(dòng)、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、虛實(shí)融合要求。為此，從過程演化角度建立數(shù)字?jǐn)伾摹岸x、展現(xiàn)、交互、服務(wù)、進(jìn)化”五維度能力模型。其中，數(shù)據(jù)是整個(gè)能力模型的基礎(chǔ)，五大能力圍繞數(shù)據(jù)來發(fā)揮作用和效能。數(shù)字率生作為現(xiàn)實(shí)世界實(shí)體或系統(tǒng)的數(shù)字化表現(xiàn)，因人類社會(huì)尚有未發(fā)現(xiàn)的真理、未發(fā)明的技術(shù)、未掌握的知識(shí)技

11、能，故對(duì)物理客體的認(rèn)識(shí)本身始終是逐漸逼近真相的過程，因而數(shù)字?jǐn)伾臉?gòu)建能力是模型驅(qū)動(dòng)的基礎(chǔ)，是推動(dòng)對(duì)客體認(rèn)識(shí)的不斷深入，不斷定義的過程。數(shù)字享生的展現(xiàn)能力要求對(duì)數(shù)字空間中定義的客體的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)內(nèi)容進(jìn)行展示。靜態(tài)內(nèi)容包括客體屬性、方法、行為相關(guān)數(shù)據(jù)及其關(guān)聯(lián)，動(dòng)態(tài)內(nèi)容是根據(jù)客體可視化需要?jiǎng)討B(tài)、快速、準(zhǔn)確展不實(shí)時(shí)或準(zhǔn)實(shí)時(shí)的可變信息，最終實(shí)現(xiàn)高逼真、高精度、高動(dòng)態(tài)的信息展現(xiàn)，為更科學(xué)認(rèn)知物理客體提供手段。交互能力是數(shù)字?jǐn)伾袆e于傳統(tǒng)信息化系統(tǒng)和數(shù)字應(yīng)用的關(guān)鍵特性。數(shù)字?jǐn)伾ㄟ^多種傳感設(shè)備或終端實(shí)現(xiàn)與物理世界的動(dòng)態(tài)交互，因?yàn)榫哂辛藙?dòng)態(tài)交互能力才將物理世界與數(shù)字世界連接為整體，從而導(dǎo)致數(shù)字?jǐn)伾梢詫?shí)時(shí)、準(zhǔn)

12、確獲取物理客體的信息，數(shù)字?jǐn)伾罁?jù)定義模型和客體信息進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算與分析，并將分析結(jié)果反饋給物理客體，為物理客體的執(zhí)行提供信息參考，或?yàn)橄鄳?yīng)人員提供決策支持，從而可更準(zhǔn)確、及時(shí)、客觀把握客體狀態(tài)并進(jìn)一步增強(qiáng)與物理客體的耦合時(shí)效。服務(wù)能力是數(shù)字季生對(duì)物理客體賦能的體現(xiàn)，在傳統(tǒng)物理客體基礎(chǔ)上，因?yàn)榫哂辛藬?shù)字?jǐn)伾闹С?，可以具備傳統(tǒng)客體不具備的新的特性和能力，導(dǎo)致物理客體自身伴隨數(shù)字率生發(fā)生實(shí)質(zhì)性變化。數(shù)字率生利用先進(jìn)的大數(shù)據(jù)分析和人工智能等技術(shù)，獲得超出現(xiàn)有認(rèn)知的新的信息，為人類認(rèn)知客體提供更直觀詳實(shí)的佐證和依據(jù)，為人類再設(shè)計(jì)再優(yōu)化客體提供支持，推動(dòng)物理實(shí)體的改進(jìn)和提升。同時(shí)，物理客體通過配備內(nèi)置傳

13、感、物聯(lián)及控制器件，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字?jǐn)伾杏?jì)算、分析的結(jié)果傳遞和信息的接收，使客體在數(shù)字感知、反饋、分析、自主決策水平方面得以提升。進(jìn)化能力指可以隨著客體的發(fā)展存亡，在廣度和深度維度實(shí)現(xiàn)對(duì)物理客體詳盡描述和記錄，廣度上的進(jìn)化指可全面記錄客體全生命周期內(nèi)的狀態(tài)、行為、過程等靜態(tài)或動(dòng)態(tài)信息，具備無限量信息接納能力；深度上的進(jìn)化指可隨時(shí)復(fù)現(xiàn)客體任一時(shí)刻的狀態(tài)，并可根據(jù)認(rèn)知機(jī)理和規(guī)則推演或仿真未來時(shí)刻的“假設(shè)”場景，并預(yù)判其狀態(tài)。另外，數(shù)字?jǐn)伾邆渥詫W(xué)習(xí)、自適應(yīng)能力，可以對(duì)自身的各種能力實(shí)現(xiàn)迭代和優(yōu)化。7. 數(shù)字?jǐn)伾P(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)數(shù)字?jǐn)伾壳霸趯W(xué)術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域依然處于發(fā)展階段，不僅缺乏系統(tǒng)性的數(shù)字率生理論/技術(shù)

14、支撐和應(yīng)用準(zhǔn)則指導(dǎo)，同時(shí)也存在數(shù)字?jǐn)伾鷳?yīng)用中比較優(yōu)勢不明、產(chǎn)品生命周期各階段應(yīng)用不全等問題，這些都有待進(jìn)一步研究和實(shí)踐。在數(shù)字地球相關(guān)研究中，圖6描述了數(shù)字率生涉及到的關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)：jZi算癇S-津數(shù)據(jù)管理4I投影必瓣h!坐標(biāo)必駕il坐標(biāo)系統(tǒng)一快速查詢數(shù)爵管偉出.空間數(shù)據(jù)共曾職據(jù)閔ft扣竺>T阿加拘巾儲(chǔ)技術(shù)p數(shù)據(jù)系列標(biāo)準(zhǔn)一In-術(shù)一其他*,w密學(xué)等軟件平臺(tái).著咬件體系程序is言圖6數(shù)字?jǐn)伾婕暗降年P(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)在智慧企業(yè)應(yīng)用要求下，數(shù)字?jǐn)伾婕暗年P(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)：軟件架構(gòu)技術(shù)一一C/S軟件架構(gòu)、B/S軟件架構(gòu)、SOA軟件架構(gòu)以及微服務(wù)架構(gòu)。全集數(shù)據(jù)管理技術(shù)一一數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)識(shí)別、數(shù)據(jù)融合和數(shù)據(jù)

15、技術(shù)狀態(tài)、數(shù)據(jù)安全等。動(dòng)態(tài)建模及模型驅(qū)動(dòng)技術(shù)復(fù)雜對(duì)象、屬性、關(guān)系的動(dòng)態(tài)表達(dá)、計(jì)算，不同的客體數(shù)據(jù)連接到數(shù)字季生定義模型建立模型驅(qū)動(dòng)業(yè)務(wù)模式。高效數(shù)據(jù)分析計(jì)算技術(shù)和精準(zhǔn)服務(wù)技術(shù)一一數(shù)字率生可以結(jié)合實(shí)際的業(yè)務(wù)類型、環(huán)境等要素快速識(shí)別、獲取并定義場景，快速完成場景畫像，建立獲取專業(yè)服務(wù)的關(guān)鍵輸入；其次基于畫像的快速數(shù)據(jù)處理，根據(jù)識(shí)別后的場景快速組織所需的各類數(shù)據(jù)，依據(jù)對(duì)應(yīng)的領(lǐng)域模型，提供快速分析計(jì)算服務(wù)，并得到計(jì)算結(jié)果。精準(zhǔn)服務(wù)技術(shù)方面需要持續(xù)的知識(shí)自動(dòng)化和智能化技術(shù)，要求不同業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)不斷進(jìn)行知識(shí)積累和沉淀，將各類專業(yè)技術(shù)、專業(yè)技能、專業(yè)流程和專業(yè)服務(wù)數(shù)字化、結(jié)構(gòu)化、軟件化，繼而實(shí)現(xiàn)針對(duì)業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的精

16、準(zhǔn)篩選和推介。虛實(shí)融合的沉浸式體驗(yàn)技術(shù)一一數(shù)字?jǐn)伾鷮⒊浞纸Y(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)和混合現(xiàn)實(shí)(MR)等多種感知技術(shù)，通過多模式多渠道體驗(yàn)來實(shí)現(xiàn)人們與數(shù)字世界的高效連接。8. 全產(chǎn)業(yè)鏈服務(wù)解決方案的數(shù)字?jǐn)伾诵募夹g(shù)工程設(shè)備及工藝數(shù)據(jù)采集一一傾斜攝影技術(shù)、點(diǎn)云技術(shù)、正射影響數(shù)字高程；工程數(shù)據(jù)建模實(shí)景建模技術(shù)、語義建模技術(shù)、場景融合技術(shù)；云計(jì)算數(shù)據(jù)平臺(tái)一一時(shí)空信息平臺(tái)、大數(shù)據(jù)可視化平臺(tái)、語義計(jì)算平臺(tái)。9. 數(shù)字?jǐn)伾鬃夹g(shù)架構(gòu)致?lián)X楔化JS示兆務(wù)£5用仿度成用應(yīng)用層；敷字開故平臺(tái)知iR工程和仿H計(jì)K平臺(tái)ioTa呼臺(tái)存德展&字生，據(jù)層；OMSrnvarMMIOT«

17、;5tBlMiftl；時(shí)空值息云平臺(tái)平臺(tái)層；業(yè)威息疼語義數(shù)據(jù)廊(CIMDB)Gi$WeiS義建模引擎煩心矗圖7數(shù)字?jǐn)伾鬃夹g(shù)架構(gòu)基于數(shù)字?jǐn)伾鬃?3DGIS、BIM、IOT)數(shù)據(jù)，提取影像、點(diǎn)云、傳感器等多種數(shù)據(jù)進(jìn)行三維空間及結(jié)構(gòu)語義化建模，通過數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)構(gòu)建與物理世界的對(duì)應(yīng)數(shù)字世界模型，涵蓋空間信息、業(yè)務(wù)信息的語義數(shù)據(jù)庫(CIMDB),通過面向Server端的統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理平臺(tái)(CIMBuilder)>時(shí)空信息云平臺(tái)(CIMServerGISServer)、知識(shí)工程圖譜和仿真計(jì)算平臺(tái)(SIMHubGraphBuilder)>IOT管理平臺(tái)(loTServer)部署搭建微服務(wù)框架開放

18、平臺(tái)、API等進(jìn)行Client端的數(shù)據(jù)可視化展示、仿真及業(yè)務(wù)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)物理世界數(shù)據(jù)數(shù)字化的全過程流轉(zhuǎn)、整合、計(jì)算、分析及應(yīng)用。10, 數(shù)字線與數(shù)字?jǐn)伾母拍钆c應(yīng)用數(shù)字線最早是由洛克希德-馬工公司提出的，他們?cè)谏a(chǎn)F35中將MBD數(shù)據(jù)直接輸入計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床加工成零件。或通過編程系統(tǒng)完成復(fù)合材料的敷設(shè)，并將這種新的工作模式稱之為“數(shù)字線”?！皵?shù)字線”為F-35的3種構(gòu)型節(jié)省了6000套工裝，還省去了這些工裝的管理和與零件相互配置的時(shí)間，以及工裝的配送和向機(jī)床上裝夾所花費(fèi)的時(shí)間。數(shù)字線產(chǎn)生的背景建立在“模型為中心”的基礎(chǔ)上，這里的模型是具備信息完整豐富、按照統(tǒng)一的開放標(biāo)準(zhǔn)建立的、規(guī)范的和語義化的數(shù)字

19、化模型，并且可被機(jī)器(或系統(tǒng))穩(wěn)定無歧義地讀取。在此基礎(chǔ)上，數(shù)字線集成并驅(qū)動(dòng)現(xiàn)代化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和保障流程，使各環(huán)節(jié)的模型都能夠及時(shí)進(jìn)行關(guān)鍵數(shù)據(jù)的雙向同步和溝通。其原理如圖8所示?？梢钥吹?，在設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的過程中，仿真分析模型的參數(shù)傳遞給產(chǎn)品定義的全三維幾何模型和數(shù)字化生產(chǎn)線加工成真實(shí)的物理產(chǎn)品，然后通過在線的數(shù)字化檢測/測量系統(tǒng)反映到產(chǎn)品定義模型中，進(jìn)而再反饋到仿真分析模型中，從而實(shí)現(xiàn)了一個(gè)數(shù)據(jù)的雙向傳遞過程。數(shù)字線的核心就是如何搭建一個(gè)涵蓋產(chǎn)品研制全過程的協(xié)同環(huán)境，使統(tǒng)一的模型在產(chǎn)品研制各個(gè)階段實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向流動(dòng)、重用和不斷豐富的過程。圖8數(shù)字線原理數(shù)字?jǐn)伾脖环Q為數(shù)字鏡像、數(shù)字雙胞胎和數(shù)

20、字化映射。數(shù)字?jǐn)伾荕BD技術(shù)的深入發(fā)展和應(yīng)用,其根源在于企業(yè)在實(shí)施基于模型的系統(tǒng)工程MBSEfModelBasedSystemEngineering過程中，產(chǎn)生了大量的基于物理的、數(shù)學(xué)的模型被忽視。由此，最早的數(shù)字?jǐn)伾枷胗擅苄髮W(xué)的MichaelGrieves命名為“信息鏡像模型"(InformarionMirroringModel),而后擴(kuò)展為“數(shù)字?jǐn)伾钡男g(shù)語。2012年NASA公布的技術(shù)路線圖中給出了數(shù)字季生的概念描述。數(shù)字孝生是指充分利用物理模型、傳感器、運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多尺度的仿真過程，它作為虛擬空間中對(duì)實(shí)體產(chǎn)品的鏡像，反映了相對(duì)應(yīng)物理實(shí)體產(chǎn)品的全生命周期

21、過程。隨后，美國國防將數(shù)字率生應(yīng)用于航空航天飛行器的健康維護(hù)與保障中。其目的是在數(shù)字空間建立真實(shí)飛機(jī)的模型，并通過傳感器實(shí)現(xiàn)與飛機(jī)真實(shí)狀態(tài)完全同步，這樣每次飛行后，根據(jù)結(jié)構(gòu)現(xiàn)有情況和過往載荷，及時(shí)分析評(píng)估是否需要維修，能否承受下次的任務(wù)載荷等。隨后數(shù)字?jǐn)伾母拍畋粩U(kuò)展到制造領(lǐng)域，美同國防采辦大學(xué)對(duì)數(shù)字?jǐn)伾亩x是充分利用物理模型、傳感器、運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對(duì)應(yīng)實(shí)作產(chǎn)品的全生命周期過程。其中實(shí)作產(chǎn)品(AsbuiltProduct)模型的內(nèi)容可包括物理產(chǎn)品構(gòu)型、材料微觀結(jié)構(gòu)、瑕疵、制造異常等。圖9為飛機(jī)產(chǎn)品的數(shù)字?jǐn)伾纠?/p>

22、。圖9數(shù)字?jǐn)伾x示例可以看到飛機(jī)的數(shù)字?jǐn)伾Ｐ团c飛機(jī)物理產(chǎn)品建立了一對(duì)一的映射，不僅包括傳統(tǒng)的幾何模型，還包括材料屬性、生產(chǎn)、檢驗(yàn)、力學(xué)分析、空氣動(dòng)力、健康維護(hù)以及試飛等物理實(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié)所反饋的一系列數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線建立的雙向通道向研制的上游和下游不斷反饋、解析和利用從而形成可設(shè)計(jì)制造的智能閉環(huán)。也可以說數(shù)字率生是虛擬制造和數(shù)字樣機(jī)技術(shù)的深入和拓展，從定義范同來看，其不僅僅進(jìn)行了產(chǎn)品的數(shù)字化定義，而是擴(kuò)展了包含產(chǎn)品研制的所有實(shí)體裝備的數(shù)字化定義；從涉及范圍來看，其向后延拓至生產(chǎn)研制的終端實(shí)作產(chǎn)品的數(shù)字化定義，兩者的定義和應(yīng)用目標(biāo)如表1所示。表1數(shù)字樣機(jī)與數(shù)字?jǐn)伾膮^(qū)別數(shù)字樣機(jī)數(shù)字事生定義

23、定義日拆描述產(chǎn)品設(shè)計(jì)者對(duì)產(chǎn)品的理想定義(包含幾何/功能/性能)川卜指導(dǎo)產(chǎn)品理想狀態(tài)下產(chǎn)品的定義.功能性能分析和制造過程在虛擬空間反映相對(duì)應(yīng)實(shí)體裝備的數(shù)字化定義過程反映直實(shí)產(chǎn)品系統(tǒng)的準(zhǔn)確情況由此可以看到，數(shù)字?jǐn)伾暮诵膯栴}是如何定義包含產(chǎn)品研制全過程的全要素產(chǎn)品模型，如何為研制全過程提供數(shù)據(jù)準(zhǔn)備或者反饋，從而實(shí)現(xiàn)“基于模型驅(qū)動(dòng)”的產(chǎn)品研制模式。11. 全三維研制模式下產(chǎn)品構(gòu)型管理構(gòu)型管理是一種面向產(chǎn)品全生命周期的，以產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為組織方式，將各階段產(chǎn)品數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)起來并對(duì)其進(jìn)行管理和控制，從而保證產(chǎn)品數(shù)據(jù)一致性和有效性的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)，有些行業(yè)也稱之為技術(shù)狀態(tài)管理和配置管理。構(gòu)型管理通過5個(gè)關(guān)鍵要素，

24、即構(gòu)型管理計(jì)劃、構(gòu)型標(biāo)識(shí)、構(gòu)型更改控制、構(gòu)型紀(jì)實(shí)、構(gòu)型審核和驗(yàn)證，建立起一套科學(xué)的、可靠的產(chǎn)品質(zhì)量保障體系?？偟貋碚f，實(shí)施構(gòu)型管理的主要目的包括以下幾點(diǎn)：(1) 從宏觀上把握大型復(fù)雜產(chǎn)品的整體結(jié)構(gòu)，建立產(chǎn)品整體結(jié)構(gòu)，并充分利用己有的設(shè)計(jì)成果，縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期；(2) 協(xié)調(diào)更改，建立產(chǎn)品完整的更改歷史記錄，進(jìn)行有效的版本管理和控制，維護(hù)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的全部有用版本，確保在各個(gè)階段能夠獲得產(chǎn)品的完整的技術(shù)描述；(3) 控制、檢查、調(diào)整交付狀態(tài)構(gòu)型要求與真實(shí)生產(chǎn)后的構(gòu)型偏差，確保產(chǎn)品的性能、功能特性和物理特性與產(chǎn)品的需求、設(shè)計(jì)和使用信息之間的一致性。目前來看，大多制造企業(yè)在實(shí)施構(gòu)型管理過程中，已經(jīng)改變了

25、原來基于圖紙的構(gòu)型管理模式，逐步建立了基于零件或模塊的構(gòu)型管理模式，即通過產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)建立產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，并以之為主線建立產(chǎn)品各環(huán)節(jié)和各組成部分的關(guān)聯(lián)，進(jìn)行產(chǎn)品的構(gòu)型管理和控制。但在構(gòu)型紀(jì)實(shí)、構(gòu)型驗(yàn)證和審核驗(yàn)證環(huán)節(jié)中，其本質(zhì)和還是沿用了傳統(tǒng)模式下的構(gòu)型管理機(jī)制，尤其是在物理構(gòu)型的審核環(huán)節(jié)，其分為功能構(gòu)型審核和物理構(gòu)型審核，功能構(gòu)型審核是檢查構(gòu)型項(xiàng)是否實(shí)現(xiàn)了需求定義的性能、功能和接口特性要求；物理構(gòu)型審核是檢查物理構(gòu)型項(xiàng)是否與圖紙或模型、技術(shù)規(guī)范、技術(shù)數(shù)據(jù)、質(zhì)保數(shù)據(jù)和試驗(yàn)記錄等的一致性要求。其最終目的是為了保證最終的物理產(chǎn)品構(gòu)型與需求、設(shè)計(jì)、制造和交付整個(gè)生命周期的閉環(huán)。現(xiàn)有的構(gòu)型管理方法往往是通

26、過對(duì)研制過程中的文件、產(chǎn)品和記錄(包括構(gòu)型清單、規(guī)范、二維圖樣、維模型、操作檢驗(yàn)記錄等)的逐項(xiàng)檢查，以及對(duì)各種程序、流程和操作系統(tǒng)的評(píng)估，來檢驗(yàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)是否滿足性能和功能要求，以及產(chǎn)品的狀態(tài)是否已被準(zhǔn)確地記錄在文件之中?；谶@種工作模式，雖然有產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等系統(tǒng)的輔助，技術(shù)人員和構(gòu)型審核人員也需要花費(fèi)大量的時(shí)間聚焦在產(chǎn)品圖紙、產(chǎn)品模型和各種數(shù)據(jù)報(bào)表之間的比對(duì)和維護(hù)當(dāng)中，效率極低且容易出錯(cuò)。隨著全三維研制模式和智能制造技術(shù)的發(fā)展和深入應(yīng)用，對(duì)產(chǎn)品構(gòu)型管理提出了更高的要求：(1) 客戶個(gè)性化需求增強(qiáng)，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)構(gòu)型多變，產(chǎn)品構(gòu)型管理過程需要?jiǎng)討B(tài)響應(yīng)；(2) 智能化設(shè)備的大量采用，要求產(chǎn)品研制過程

27、中構(gòu)型數(shù)據(jù)的快速收集、提取和實(shí)時(shí)反饋；(3) 產(chǎn)品研制的全生命周期過程中，產(chǎn)品構(gòu)型數(shù)據(jù)需要進(jìn)行全面分析和維護(hù)。以改善設(shè)計(jì)和制造工藝過程，改善產(chǎn)品質(zhì)量。顯然傳統(tǒng)的構(gòu)型管理方法己不能適應(yīng)當(dāng)前構(gòu)型管理的高效的動(dòng)態(tài)響應(yīng)要求，因此需要一種高效可控的構(gòu)型數(shù)據(jù)管理和控制機(jī)制，來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品研制全生命周期過程中產(chǎn)品構(gòu)型數(shù)據(jù)的快速收集、提取和高效追溯。12. 數(shù)字?jǐn)伾Ｐ驮诋a(chǎn)品構(gòu)型管理中應(yīng)用基于模型定義MBDfModelBasedDefinition,MBD)技術(shù)是將產(chǎn)品的所有相關(guān)設(shè)計(jì)定義、工藝描述、屬性和管理等信息都附著在產(chǎn)品三維模型中的先進(jìn)的數(shù)字化定義方法?；谀Ｐ投x的技術(shù)自波音787飛機(jī)首次引入并向其他行業(yè)

28、進(jìn)行推廣已經(jīng)日趨成熟，其效益已經(jīng)被國內(nèi)外知名公司和機(jī)構(gòu)反復(fù)驗(yàn)證。目前國外相關(guān)研究的重點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)面向產(chǎn)品生命周期全過程全要素的制造信息集成共享和協(xié)同環(huán)境，最終建立基于模型的企業(yè)MBEfModelBasedEnterpriseo在此基礎(chǔ)上，美國開展了數(shù)字線DTfDigitalThread)技術(shù)研究，進(jìn)而又提出了數(shù)字?jǐn)伾鶧T(DigilalTwin)的概念。數(shù)字?jǐn)伾拍畹漠a(chǎn)生和應(yīng)用是MBD技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，使數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)邁向了一個(gè)新的臺(tái)階，是實(shí)現(xiàn)智能制造的基礎(chǔ)。目前，我圍制造企業(yè)已經(jīng)較好地實(shí)現(xiàn)了二維研制模式下的產(chǎn)品構(gòu)型管理和控制過程，然而，隨著MBD技術(shù)的發(fā)展和深入應(yīng)用，如何實(shí)現(xiàn)全三維模式下的產(chǎn)

29、品構(gòu)型管理又成為產(chǎn)品構(gòu)型管理領(lǐng)域中的新議題，數(shù)字?jǐn)伾嚓P(guān)技術(shù)的產(chǎn)生和應(yīng)用為全三維研制模式下產(chǎn)品構(gòu)型管理提供了一個(gè)可借鑒的技術(shù)方案。12.1,數(shù)字線與數(shù)字?jǐn)伾母拍钆c應(yīng)用數(shù)字線最早是由洛克希德馬工公司提出的，他們?cè)谏a(chǎn)F35中將MBD數(shù)據(jù)直接輸入計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床加工成零件。或通過編程系統(tǒng)完成復(fù)合材料的敷設(shè)，并將這種新的工作模式稱之為“數(shù)字線”?！皵?shù)字線”為F-35的3種構(gòu)型節(jié)省了6000套工裝，還省去了這些工裝的管理和與零件相互配置的時(shí)間，以及工裝的配送和向機(jī)床上裝夾所花費(fèi)的時(shí)間。數(shù)字線產(chǎn)生的背景建立在“模型為中心”的基礎(chǔ)上，這里的模型是具備信息完整豐富、按照統(tǒng)一的開放標(biāo)準(zhǔn)建立的、規(guī)范的和語義化的

30、數(shù)字化模型，并且可被機(jī)器(或系統(tǒng))穩(wěn)定無歧義地讀取。在此基礎(chǔ)上，數(shù)字線集成并驅(qū)動(dòng)現(xiàn)代化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和保障流程，使各環(huán)節(jié)的模型都能夠及時(shí)進(jìn)行關(guān)鍵數(shù)據(jù)的雙向同步和溝通。其原理如圖10所示?？梢钥吹?，在設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的過程中，仿真分析模型的參數(shù)傳遞給產(chǎn)品定義的全三維幾何模型和數(shù)字化生產(chǎn)線加工成真實(shí)的物理產(chǎn)品，然后通過在線的數(shù)字化檢測/測量系統(tǒng)反映到產(chǎn)品定義模型中，進(jìn)而再反饋到仿真分析模型中，從而實(shí)現(xiàn)了一個(gè)數(shù)據(jù)的雙向傳遞過程。數(shù)字線的核心就是如何搭建一個(gè)涵蓋產(chǎn)品研制全過程的協(xié)同環(huán)境，使統(tǒng)一的模型在產(chǎn)品研制各個(gè)階段實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向流動(dòng)、重用和不斷豐富的過程。產(chǎn)品定義模型(MBD)產(chǎn)品實(shí)物(MBD)圖io數(shù)

31、字線原理wors數(shù)字?jǐn)伾脖环Q為數(shù)字鏡像、數(shù)字雙胞胎和數(shù)字化映射。數(shù)字季生是MBD技術(shù)的深入發(fā)展和應(yīng)用,其根源在于企業(yè)在實(shí)施基于模型的系統(tǒng)工程MBSEfModelBasedSystemEngineering過程中，產(chǎn)生了大量的基于物理的、數(shù)學(xué)的模型被忽視。由此，最早的數(shù)字?jǐn)伾枷胗擅苄髮W(xué)的MichaelGrieves命名為“信息鏡像模型"(InformarionMirroringModel,而后擴(kuò)展為“數(shù)字率生”的術(shù)語。2012年NASA公布的技術(shù)路線圖中給出了數(shù)字?jǐn)伾母拍蠲枋?。?shù)字季生是指充分利用物理模型、傳感器、運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多尺度的仿真過程，它作為虛擬空間中

32、對(duì)實(shí)體產(chǎn)品的鏡像，反映了相對(duì)應(yīng)物理實(shí)體產(chǎn)品12.2.全三維研制模式下產(chǎn)品構(gòu)型管理2112.3.基于數(shù)字?jǐn)伾Ｐ偷漠a(chǎn)品構(gòu)型管理2212.4.小結(jié)25基于數(shù)字?jǐn)伾Ｐ偷漠a(chǎn)品構(gòu)型管理2513. 結(jié)束語27摘要本文研究了數(shù)字季生的概念和定義，分析了信息建模作為數(shù)字?jǐn)伾举|(zhì)的基本規(guī)律，探討了數(shù)字率生模型的生成機(jī)理，闡述了智能制造、智慧城市和軍事應(yīng)用等領(lǐng)域中的數(shù)字率生建模與應(yīng)用，并從優(yōu)化決策、縮減工期、降低成本、控制風(fēng)險(xiǎn)和提高質(zhì)量等方面，闡述了數(shù)字模型對(duì)觀察實(shí)體對(duì)象和改造實(shí)體對(duì)象的作用。1. 概述2003年，Grieves教授在美國密歇根大學(xué)產(chǎn)品生命周期管理課上首次提出數(shù)字?jǐn)伾拍睢?shù)字?jǐn)伾缙谥饕糜谲?/p>

33、工及航空航天領(lǐng)域，通過優(yōu)化生產(chǎn)管理流程和生產(chǎn)資源配置等方式，提高軍工產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。目前，數(shù)字季生已在智能制造、智慧城市和軍事應(yīng)用等方面得到廣泛應(yīng)用，己成為新一輪科技革命的核心驅(qū)動(dòng)技術(shù)和國家數(shù)字化轉(zhuǎn)型的抓手。數(shù)字?jǐn)伾陌l(fā)展大致包括以下4個(gè)階段：1）技術(shù)準(zhǔn)備期（19602001年）：主要是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）/計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）建模仿真、傳統(tǒng)系統(tǒng)工程等預(yù)先技術(shù)的準(zhǔn)備；2）概念產(chǎn)生期（20022010年）：預(yù)先技術(shù)繼續(xù)成熟，出現(xiàn)了仿真驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)、基于模型的系統(tǒng)工程等先進(jìn)設(shè)計(jì)范式；3）領(lǐng)先應(yīng)用期（20102020年）：美國航空航天局、美國軍方和美國通用電氣公司等航空航天和國防軍工機(jī)構(gòu)領(lǐng)先應(yīng)

34、用，也是物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、機(jī)器學(xué)習(xí)和云計(jì)算等外圍使能技術(shù)的準(zhǔn)備期，2018年起，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）、國際電工委員會(huì)（IEC）和電氣與電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE）3大標(biāo)準(zhǔn)化組織開始數(shù)字?jǐn)伾夹g(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化工作；4）深度開發(fā)和大規(guī)模擴(kuò)展應(yīng)用期（2020年以后）：從智能制造向智慧城市等領(lǐng)域拓展。隨著云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等IT技術(shù)，以及人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)等智能技術(shù)的持續(xù)發(fā)展和深化應(yīng)用，各行各業(yè)貫徹加快建設(shè)制造強(qiáng)國，加快發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)，推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合。的全生命周期過程。隨后，美國國防將數(shù)字?jǐn)伾鷳?yīng)用于航空航天飛行器的健康維護(hù)與保障中。其目的是在數(shù)字空間建立真實(shí)飛機(jī)的模型，并

35、通過傳感器實(shí)現(xiàn)與飛機(jī)真實(shí)狀態(tài)完全同步，這樣每次飛行后，根據(jù)結(jié)構(gòu)現(xiàn)有情況和過往載荷，及時(shí)分析評(píng)估是否需要維修，能否承受下次的任務(wù)載荷等。隨后數(shù)字季生的概念被擴(kuò)展到制造領(lǐng)域，美同國防采辦大學(xué)對(duì)數(shù)字?jǐn)伾亩x是充分利用物理模型、傳感器、運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對(duì)應(yīng)實(shí)作產(chǎn)品的全生命周期過程。其中實(shí)作產(chǎn)品(AsbuiltProduct)模型的內(nèi)容可包括物理產(chǎn)品構(gòu)型、材料微觀結(jié)構(gòu)、瑕疵、制造異常等。圖11為飛機(jī)產(chǎn)品的數(shù)字?jǐn)伾纠?。機(jī)身數(shù)字華生材料屬性圖11數(shù)字享生定義示例可以看到飛機(jī)的數(shù)字?jǐn)伾Ｐ团c飛機(jī)物理產(chǎn)品建立了一對(duì)一的映射，不僅

36、包括傳統(tǒng)的幾何模型，還包括材料屬性、生產(chǎn)、檢驗(yàn)、力學(xué)分析、空氣動(dòng)力、健康維護(hù)以及試飛等物理實(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié)所反饋的一系列數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線建立的雙向通道向研制的上游和下游不斷反饋、解析和利用從而形成可設(shè)計(jì)制造的智能閉環(huán)。也可以說數(shù)字?jǐn)伾翘摂M制造和數(shù)字樣機(jī)技術(shù)的深入和拓展，從定義范同來看，其不僅僅進(jìn)行了產(chǎn)品的數(shù)字化定義，而是擴(kuò)展了包含產(chǎn)品研制的所有實(shí)體裝備的數(shù)字化定義；從涉及范圍來看，其向后延拓至生產(chǎn)研制的終端實(shí)作產(chǎn)品的數(shù)字化定義，兩者的定義和應(yīng)用目標(biāo)如表2所示。表2數(shù)字樣機(jī)與數(shù)字?jǐn)伾膮^(qū)別由此可以看到，數(shù)字?jǐn)伾暮诵膯栴}是如何定義包含產(chǎn)品研制全過程的全要素產(chǎn)品模型，如何為研制全過程提供數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

37、或者反饋，從而實(shí)現(xiàn)“基于模型驅(qū)動(dòng)”的產(chǎn)品研制模式。數(shù)字樣機(jī)定義描述產(chǎn)品設(shè)計(jì)者對(duì)產(chǎn)品的理想定義(包含幾何/功能/性能)在艱擬空間反映相對(duì)形實(shí)體裝備的數(shù)字化1Z2程目標(biāo)用于指導(dǎo)產(chǎn)品理想狀態(tài)下產(chǎn)品的定義.功能性能分析和制造過程反映氏實(shí)產(chǎn)品系統(tǒng)的準(zhǔn)確情況12.2.全三維研制模式下產(chǎn)品構(gòu)型管理構(gòu)型管理是一種面向產(chǎn)品全生命周期的，以產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為組織方式，將各階段產(chǎn)品數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)起來并對(duì)其進(jìn)行管理和控制，從而保證產(chǎn)品數(shù)據(jù)一致性和有效性的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)，有些行業(yè)也稱之為技術(shù)狀態(tài)管理和配置管理。構(gòu)型管理通過5個(gè)關(guān)鍵要素，即構(gòu)型管理計(jì)劃、構(gòu)型標(biāo)識(shí)、構(gòu)型更改控制、構(gòu)型紀(jì)實(shí)、構(gòu)型審核和驗(yàn)證，建立起一套科學(xué)的、可靠的產(chǎn)品質(zhì)

38、量保障體系。總地來說，實(shí)施構(gòu)型管理的主要目的包括以下幾點(diǎn)：(1) 從宏觀上把握大型復(fù)雜產(chǎn)品的整體結(jié)構(gòu)，建立產(chǎn)品整體結(jié)構(gòu)，并充分利用已有的設(shè)計(jì)成果，縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期；(2) 協(xié)調(diào)更改，建立產(chǎn)品完整的更改歷史記錄，進(jìn)行有效的版本管理和控制，維護(hù)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的全部有用版本，確保在各個(gè)階段能夠獲得產(chǎn)品的完整的技術(shù)描述；(3) 控制、檢查、調(diào)整交付狀態(tài)構(gòu)型要求與真實(shí)生產(chǎn)后的構(gòu)型偏差，確保產(chǎn)品的性能、功能特性和物理特性與產(chǎn)品的需求、設(shè)計(jì)和使用信息之間的一致性。目前來看，大多制造企業(yè)在實(shí)施構(gòu)型管理過程中，已經(jīng)改變了原來基于圖紙的構(gòu)型管理模式，逐步建立了基于零件或模塊的構(gòu)型管理模式，即通過產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)建立產(chǎn)

39、品結(jié)構(gòu)，并以之為主線建立產(chǎn)品各環(huán)節(jié)和各組成部分的關(guān)聯(lián)，進(jìn)行產(chǎn)品的構(gòu)型管理和控制。但在構(gòu)型紀(jì)實(shí)、構(gòu)型驗(yàn)證和審核驗(yàn)證環(huán)節(jié)中，其本質(zhì)和還是沿用了傳統(tǒng)模式下的構(gòu)型管理機(jī)制，尤其是在物理構(gòu)型的審核環(huán)節(jié)，其分為功能構(gòu)型審核和物理構(gòu)型審核，功能構(gòu)型審核是檢查構(gòu)型項(xiàng)是否實(shí)現(xiàn)了需求定義的性能、功能和接口特性要求；物理構(gòu)型審核是檢查物理構(gòu)型項(xiàng)是否與圖紙或模型、技術(shù)規(guī)范、技術(shù)數(shù)據(jù)、質(zhì)保數(shù)據(jù)和試驗(yàn)記錄等的一致性要求。其最終目的是為了保證最終的物理產(chǎn)品構(gòu)型與需求、設(shè)計(jì)、制造和交付整個(gè)生命周期的閉環(huán)。現(xiàn)有的構(gòu)型管理方法往往是通過對(duì)研制過程中的文件、產(chǎn)品和記錄(包括構(gòu)型清單、規(guī)范、二維圖樣、維模型、操作檢驗(yàn)記錄等)的逐項(xiàng)檢

40、查，以及對(duì)各種程序、流程和操作系統(tǒng)的評(píng)估，來檢驗(yàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)是否滿足性能和功能要求，以及產(chǎn)品的狀態(tài)是否己被準(zhǔn)確地記錄在文件之中?；谶@種工作模式，雖然有產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等系統(tǒng)的輔助，技術(shù)人員和構(gòu)型審核人員也需要花費(fèi)大量的時(shí)間聚焦在產(chǎn)品圖紙、產(chǎn)品模型和各種數(shù)據(jù)報(bào)表之間的比對(duì)和維護(hù)當(dāng)中，效率極低且容易出錯(cuò)。隨著全三維研制模式和智能制造技術(shù)的發(fā)展和深入應(yīng)用，對(duì)產(chǎn)品構(gòu)型管理提出了更高的要求：(1) 客戶個(gè)性化需求增強(qiáng)，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)構(gòu)型多變，產(chǎn)品構(gòu)型管理過程需要?jiǎng)討B(tài)響應(yīng)；(2) 智能化設(shè)備的大量采用，要求產(chǎn)品研制過程中構(gòu)型數(shù)據(jù)的快速收集、提取和實(shí)時(shí)反饋；(3) 產(chǎn)品研制的全生命周期過程中，產(chǎn)品構(gòu)型數(shù)據(jù)需要進(jìn)行全

41、面分析和維護(hù)。以改善設(shè)計(jì)和制造工藝過程，改善產(chǎn)品質(zhì)量。顯然傳統(tǒng)的構(gòu)型管理方法己不能適應(yīng)當(dāng)前構(gòu)型管理的高效的動(dòng)態(tài)響應(yīng)要求，因此需要一種高效可控的構(gòu)型數(shù)據(jù)管理和控制機(jī)制，來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品研制全生命周期過程中產(chǎn)品構(gòu)型數(shù)據(jù)的快速收集、提取和高效追溯。12.3.基于數(shù)字?jǐn)伾Ｐ偷漠a(chǎn)品構(gòu)型管理數(shù)字率生通過在虛擬空間中構(gòu)建真實(shí)物理世界中的產(chǎn)品模型，通過物理系統(tǒng)向賽博空間數(shù)字化模型的反饋，實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)的研制過程。數(shù)字率生的關(guān)鍵技術(shù)包括數(shù)字化定義、數(shù)據(jù)檢測與采集、大數(shù)據(jù)分析、多物理場建模等諸多技術(shù)，其中最基礎(chǔ)也是關(guān)鍵的是如何構(gòu)建一個(gè)包含產(chǎn)品全生命周期全過程的全要素的產(chǎn)品模型，這個(gè)產(chǎn)品模型能夠?qū)崿F(xiàn)與物理真實(shí)世界的一一映射

42、。這樣包含了產(chǎn)品物理研制全過程全要素的產(chǎn)品模型，則可以在產(chǎn)品構(gòu)型驗(yàn)證和審核的過程中，建立與相關(guān)研制數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)，省去了原來傳統(tǒng)構(gòu)型紀(jì)實(shí)和構(gòu)型驗(yàn)證審核過程中人工進(jìn)行模型和研制數(shù)據(jù)之間的對(duì)比工作，大大增加了審核效率和一致性判斷。同時(shí)，產(chǎn)品數(shù)字?jǐn)伾Ｐ椭邪水a(chǎn)品的構(gòu)型狀態(tài)數(shù)據(jù)也為構(gòu)型更改控制過程中實(shí)現(xiàn)快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)，預(yù)見產(chǎn)品質(zhì)量和制造過程、推進(jìn)設(shè)計(jì)和制造的高效協(xié)同、確保設(shè)計(jì)和制造的準(zhǔn)確執(zhí)行提供了基礎(chǔ)?；诋a(chǎn)品數(shù)字?jǐn)伾Ｐ偷漠a(chǎn)品構(gòu)型數(shù)據(jù)定義與反饋過程如圖12所示。構(gòu)型項(xiàng)在研制的全生命周期過程中，一般會(huì)經(jīng)歷設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、生產(chǎn)制造、檢驗(yàn)檢測等全過程，相關(guān)的構(gòu)型數(shù)據(jù)會(huì)在產(chǎn)品不斷演變和叼后拓延的過程中，不

43、斷豐富和完善，相應(yīng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和研制數(shù)據(jù)與模型特征建立關(guān)聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)模型驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品研制過程。針對(duì)構(gòu)型管理過程中的構(gòu)型標(biāo)識(shí)、構(gòu)型控制、構(gòu)型紀(jì)實(shí)、構(gòu)型審核與驗(yàn)證而言，也恰恰實(shí)現(xiàn)了模型驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品構(gòu)型數(shù)據(jù)的收集、采集和實(shí)日寸反饋的過程。III11一制造資源|制造匚藝11制造公差I(lǐng)廣檢測計(jì)11.檢驗(yàn)?zāi)Ｐ虸聃躅構(gòu)計(jì)之造一-簫(T.奧聃躅構(gòu)計(jì)之造一-簫(T.奧norns圖12基于數(shù)字?jǐn)伾Ｐ偷臉?gòu)型數(shù)據(jù)定義與反饋過程在基于數(shù)字?jǐn)伾漠a(chǎn)品構(gòu)型數(shù)據(jù)定義與反饋過程中，一個(gè)非常重要的關(guān)鍵技術(shù)就是需要實(shí)現(xiàn)基于語義的產(chǎn)品模型表達(dá)。所謂的本體是為了描述真實(shí)世界中客觀對(duì)象所隱含的語義信息而誕生的。W3C推薦采用OWL語言作為一

44、種本體描述語言，其具有統(tǒng)一語法格式、明確語義。對(duì)于特定領(lǐng)域和應(yīng)用范同，根據(jù)領(lǐng)域知識(shí)，利用OWL本體語言，可以定義OWL類及OWL屬性，實(shí)現(xiàn)領(lǐng)域本體構(gòu)建。在基于本體的產(chǎn)品數(shù)字?jǐn)伾Ｐ徒＿^程中，可以構(gòu)建以設(shè)計(jì)模型為父類、幾何特征和構(gòu)型數(shù)據(jù)為子類的組織形式，其中幾何特征子類用來描述模型的實(shí)體信息和尺寸與公差信息；構(gòu)型數(shù)據(jù)子類描述產(chǎn)品的構(gòu)型技術(shù)狀態(tài)信息。圖13為包含構(gòu)型數(shù)據(jù)的零件數(shù)字?jǐn)伾Ｐ偷谋倔w表達(dá)框架。圖13包含構(gòu)型數(shù)據(jù)的數(shù)字?jǐn)伾Ｐ捅倔w表達(dá)幾何特征子類的本體表達(dá)抽取了5類常見特征作為研究對(duì)象，包括凸臺(tái)(Pad)、凹槽(Pocket)、旋轉(zhuǎn)體(Shaft)、加強(qiáng)筋(Stiffener)和也(Ho

45、le),建立了基于草圖的特征本體分類及數(shù)據(jù)屬性。以“Hole”類為例，可將其分為簡單孔(SimpleHole)與復(fù)雜孔(ComplexHole)o對(duì)于“SimpleHole”類,包括兩個(gè)屬性：孔深度(hasHoledepth)：孔直徑(hasHolediameter)o對(duì)于“ComplexHole”,以沉頭孔(Counterbored一Hole)為例，包括4個(gè)屬性:沉頭直徑(hasBoreddiameter)沉頭深度(hasBoreddepth)孔直徑(hasHolediametet孔深度(hasHoledepth)構(gòu)型數(shù)據(jù)子類包括設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)(Design一Data)、制造數(shù)據(jù)(Manufact

46、ure一Data)和檢測數(shù)據(jù)(Inspection一Data)。以u(píng)Inspection一Data"的檢測反饋(Inspection一Spaceholder)子類為例,可包括3個(gè)屬性：內(nèi)容(hasContent)-鏈接(hasURL),對(duì)象關(guān)聯(lián)(hasreliance)其中內(nèi)容(has-Content)屬性用來描述檢測反饋的數(shù)據(jù)，鏈接(hasURL)用來描述檢測用到的外部鏈接；對(duì)象關(guān)聯(lián)(has-reliance)屬性用來描述特征與構(gòu)型反饋數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。由此，構(gòu)建的基于本體的產(chǎn)品數(shù)字率生模型可以與相應(yīng)的構(gòu)型數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)在一起，實(shí)際的物理產(chǎn)品研制過程中的相關(guān)技術(shù)狀態(tài)數(shù)據(jù)也可以與之建立關(guān)

47、聯(lián)關(guān)系，從而可以基于產(chǎn)品數(shù)字?jǐn)伾Ｐ蛯?shí)現(xiàn)構(gòu)型數(shù)據(jù)的紀(jì)實(shí)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)全三維研制模式下模型驅(qū)動(dòng)的構(gòu)型數(shù)據(jù)快速追溯和快速響應(yīng)。12.4. 小結(jié)全三維研制模式下對(duì)產(chǎn)品的構(gòu)型管理提出了更高的要求和挑戰(zhàn)。產(chǎn)品數(shù)字率生模型能持續(xù)積累產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和檢驗(yàn)全生命周期過程的相關(guān)數(shù)據(jù)和知識(shí)。并可以不斷地實(shí)現(xiàn)重用和改進(jìn)，其通過動(dòng)態(tài)感知、存儲(chǔ)和呈現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期的構(gòu)型信息，從而可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品構(gòu)型數(shù)據(jù)的管理、追蹤和一致性維護(hù)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品構(gòu)型在全生命周期過程中的可視化和透明化。本文目前僅探索了一種包含產(chǎn)品構(gòu)型信息的產(chǎn)品數(shù)字?jǐn)伾Ｐ偷臉?gòu)建框架和基于本體的表達(dá)方式，以期為全三維研制模式下的產(chǎn)品構(gòu)型管理提供一個(gè)可行的技術(shù)解決方案。隨著

48、研究的逐步深入，基于產(chǎn)品數(shù)字率生模型的構(gòu)型管理方法不僅可以高效實(shí)時(shí)地記錄和反映產(chǎn)品的構(gòu)型狀態(tài)，而且可以基于反饋同的產(chǎn)品構(gòu)型數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析，從而改進(jìn)產(chǎn)品研制流程，提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量。7. 基于數(shù)字率生模型的產(chǎn)品構(gòu)型管理數(shù)字?jǐn)伾ㄟ^在虛擬空間中構(gòu)建真實(shí)物理世界中的產(chǎn)品模型，通過物理系統(tǒng)向賽博空間數(shù)字化模型的反饋，實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)的研制過程。數(shù)字率生的關(guān)鍵技術(shù)包括數(shù)字化定義、數(shù)據(jù)檢測與采集、大數(shù)據(jù)分析、多物理場建模等諸多技術(shù)，其中最基礎(chǔ)也是關(guān)鍵的是如何構(gòu)建一個(gè)包含產(chǎn)品全生命周期全過程的全要素的產(chǎn)品模型，這個(gè)產(chǎn)品模型能夠?qū)崿F(xiàn)與物理真實(shí)世界的一一映射。這樣包含了產(chǎn)品物理研制全過程全要素的產(chǎn)品模型，則可

49、以在產(chǎn)品構(gòu)型驗(yàn)證和審核的過程中，建立與相關(guān)研制數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)，省去了原來傳統(tǒng)構(gòu)型紀(jì)實(shí)和構(gòu)型驗(yàn)證審核過程中人工進(jìn)行模型和研制數(shù)據(jù)之間的對(duì)比工作，大大增加了審核效率和一致性判斷。同時(shí)，產(chǎn)品數(shù)字?jǐn)伾Ｐ椭邪水a(chǎn)品的構(gòu)型狀態(tài)數(shù)據(jù)也為構(gòu)型更改控制過程中實(shí)現(xiàn)快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)，預(yù)見產(chǎn)品質(zhì)量和制造過程、推進(jìn)設(shè)計(jì)和制造的高效協(xié)同、確保設(shè)計(jì)和制造的準(zhǔn)確執(zhí)行提供了基礎(chǔ)?；诋a(chǎn)品數(shù)字?jǐn)伾Ｐ偷漠a(chǎn)品構(gòu)型數(shù)據(jù)定義與反饋過程如圖14所示。構(gòu)型項(xiàng)在研制的全生命周期過程中，一般會(huì)經(jīng)歷設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、生產(chǎn)制造、檢驗(yàn)檢測等全過程，相關(guān)的構(gòu)型數(shù)據(jù)會(huì)在產(chǎn)品不斷演變和向后拓延的過程中，不斷豐富和完善，相應(yīng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和研制數(shù)據(jù)與模型特征建立

50、關(guān)聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)模型驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品研制過程。針對(duì)構(gòu)型管理過程中的構(gòu)型標(biāo)識(shí)、構(gòu)型控制、構(gòu)型紀(jì)實(shí)、構(gòu)型審核與驗(yàn)證而言，也恰恰實(shí)現(xiàn)了模型驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品構(gòu)型數(shù)據(jù)的收集、采集和實(shí)時(shí)反饋的過程。圖14基于數(shù)字享生模型的構(gòu)型數(shù)據(jù)定義與反饋過程在基于數(shù)字?jǐn)伾漠a(chǎn)品構(gòu)型數(shù)據(jù)定義與反饋過程中，一個(gè)非常重要的關(guān)鍵技術(shù)就是需要實(shí)現(xiàn)基于語義的產(chǎn)品模型表達(dá)。所謂的本體是為了描述真實(shí)世界中客觀對(duì)象所隱含的語義信息而誕生的。W3C推薦采用OWL語言作為一種本體描述語言，其具有統(tǒng)一語法格式、明確語義。對(duì)于特定領(lǐng)域和應(yīng)用范同，根據(jù)領(lǐng)域知識(shí)，利用OWL本體語言，可以定義OWL類及OWL屬性，實(shí)現(xiàn)領(lǐng)域本體構(gòu)建。在基于本體的產(chǎn)品數(shù)字?jǐn)伾Ｐ徒?/p>

51、過程中，可以構(gòu)建以設(shè)計(jì)模型為父類、幾何特征和構(gòu)型數(shù)據(jù)為子類的組織形式，其中幾何特征子類用來描述模型的實(shí)體信息和尺寸與公差信息；構(gòu)型數(shù)據(jù)子類描述產(chǎn)品的構(gòu)型技術(shù)狀態(tài)信息。圖15為包含構(gòu)型數(shù)據(jù)的零件數(shù)字?jǐn)伾Ｐ偷谋倔w表達(dá)框架。圖15包含構(gòu)型數(shù)據(jù)的數(shù)字?jǐn)伾Ｐ捅倔w表達(dá)幾何特征子類的本體表達(dá)抽取了5類常見特征作為研究對(duì)象，包括凸臺(tái)(Pad)、凹槽(Pocket)、旋轉(zhuǎn)體(Shaft)、加強(qiáng)筋(Stiffener)和也Hole,建立了基于草圖的特征本體分類及數(shù)據(jù)屬性。以“Hole”類為例，可將其分為簡單孔(Simple一Hole)與復(fù)雜孔(Complex一Holejo對(duì)于“SimpleHole”類，包括兩

52、個(gè)屬性：孔深度(hasHoledepth：孔直徑(hasHolediametero對(duì)于“Complex一Hole,以沉頭孔(Counterbored一Hole)為例，包括4個(gè)屬性：沉頭直徑(hasBoreddiameter)沉頭深度(hasBoreddepth)孔直徑(hasHolediametet孔深度(hasHoledepth)構(gòu)型數(shù)據(jù)子類包括設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)(Design一Data)、制造數(shù)據(jù)(Manufacture一Data)和檢測數(shù)據(jù)(Inspection一Data)。以“InspectionData"的檢測反饋(Inspection一Spaceholder子類為例,可包括3個(gè)屬性

53、：內(nèi)容(hasContent鏈接(hasURL)對(duì)象關(guān)聯(lián)(hasreliance其中內(nèi)容(hasContent)屬性用來描述檢測反饋的數(shù)據(jù)，鏈接(hasURL)用來描述檢測用到的外部鏈接；對(duì)象關(guān)聯(lián)(has-reliance)屬性用來描述特征與構(gòu)型反饋數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。由此，構(gòu)建的基于本體的產(chǎn)品數(shù)字享生模型可以與相應(yīng)的構(gòu)型數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)在一起，實(shí)際的物理產(chǎn)品研制過程中的相關(guān)技術(shù)狀態(tài)數(shù)據(jù)也可以與之建立關(guān)聯(lián)關(guān)系，從而可以基于產(chǎn)品數(shù)字?jǐn)伾Ｐ蛯?shí)現(xiàn)構(gòu)型數(shù)據(jù)的紀(jì)實(shí)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)全三維研制模式下模型驅(qū)動(dòng)的構(gòu)型數(shù)據(jù)快速追溯和快速響應(yīng)。8. 結(jié)束語數(shù)字率生是大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)和深度學(xué)習(xí)等蓬勃發(fā)展背景下，在傳統(tǒng)仿真

54、技術(shù)基礎(chǔ)上孕育而生的新技術(shù)，通過構(gòu)建以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)、客觀描述物理空間的數(shù)字空間，采用人工智能計(jì)算能力，實(shí)現(xiàn)物理空間和數(shù)字空間的攣生成長、相輔相成和共同進(jìn)步，從而使數(shù)字空間優(yōu)化、引導(dǎo)和輔助物理空間的發(fā)展。數(shù)字?jǐn)伾鷮B透到國民經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和國防建設(shè)的方方面面，并帶動(dòng)全產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新升級(jí)和產(chǎn)業(yè)模式轉(zhuǎn)型，產(chǎn)生不可估量的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。后續(xù)將針對(duì)智慧空管等新興領(lǐng)域開展數(shù)字?jǐn)伾５确矫娴难芯?，以期?duì)智慧空管體系規(guī)劃、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、技術(shù)研究和應(yīng)用部署等提供指導(dǎo)。全三維研制模式下對(duì)產(chǎn)品的構(gòu)型管理提出了更高的要求和挑戰(zhàn)。產(chǎn)品數(shù)字率生模型能持續(xù)積累產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和檢驗(yàn)全生命周期過程的相關(guān)數(shù)據(jù)和知識(shí)。并可以不斷地實(shí)現(xiàn)重用和

55、改進(jìn)，其通過動(dòng)態(tài)感知、存儲(chǔ)和呈現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期的構(gòu)型信息，從而可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品構(gòu)型數(shù)據(jù)的管理、追蹤和一致性維護(hù)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品構(gòu)型在全生命周期過程中的可視化和透明化。本文目前僅探索了一種包含產(chǎn)品構(gòu)型信息的產(chǎn)品數(shù)字?jǐn)伾Ｐ偷臉?gòu)建框架和基于本體的表達(dá)方式，以期為全三維研制模式下的產(chǎn)品構(gòu)型管理提供一個(gè)可行的技術(shù)解決方案。隨著研究的逐步深入，基于產(chǎn)品數(shù)字率生模型的構(gòu)型管理方法不僅可以高效實(shí)時(shí)地記錄和反映產(chǎn)品的構(gòu)型狀態(tài)，而且可以基于反饋同的產(chǎn)品構(gòu)型數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析，從而改進(jìn)產(chǎn)品研制流程，提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量。圖1形象地描繪了數(shù)字化轉(zhuǎn)型將通過數(shù)字技術(shù)與工業(yè)技術(shù)的融合來推動(dòng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝、制造、測試、交付、運(yùn)維全

56、環(huán)節(jié)的產(chǎn)品研制創(chuàng)新，通過數(shù)字技術(shù)與管理技術(shù)的融合來推動(dòng)計(jì)劃、進(jìn)度、經(jīng)費(fèi)、合同、人員、財(cái)務(wù)、資源、交付、服務(wù)和市場全鏈條的企業(yè)管理創(chuàng)新。數(shù)字?jǐn)伾鳛橹匾闹卫碚摵图夹g(shù)得到更多關(guān)注與認(rèn)可。圖1數(shù)字化轉(zhuǎn)型將通過數(shù)字技術(shù)與工業(yè)技術(shù)的融合來推動(dòng)產(chǎn)品生產(chǎn)本文深入分析了數(shù)字?jǐn)伾膬?nèi)涵與實(shí)質(zhì)，研究了數(shù)字率生主要應(yīng)用領(lǐng)域的建模特點(diǎn)，闡述了數(shù)字?jǐn)伾闹匾饔?，以期為?shù)字?jǐn)伾鷳?yīng)用與發(fā)展提供理論參考。2.數(shù)字?jǐn)伾谝詡鞲衅骱痛髷?shù)據(jù)為主的現(xiàn)代信息技術(shù)蓬勃發(fā)展的背景下，出現(xiàn)了真實(shí)和數(shù)字虛擬2個(gè)新世界。真實(shí)世界里的每一個(gè)真實(shí)物體均可生成與之相近的虛擬體，稱數(shù)字?jǐn)伾w，而其相關(guān)技術(shù)稱數(shù)字?jǐn)伾夹g(shù)。2. 1.定義與其他新興技

57、術(shù)概念一樣，數(shù)字?jǐn)伾母拍钜彩俏寤ò碎T的。不同學(xué)者和機(jī)構(gòu)分別從業(yè)務(wù)、技術(shù)和應(yīng)用等角度定義數(shù)字享生技術(shù)，其中廣泛認(rèn)同的定義為：數(shù)字?jǐn)伾浞掷梦锢砟Ｐ?、傳感器更新和運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度和多概率的仿真過程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相應(yīng)的實(shí)體裝備的全生命周期過程。文獻(xiàn)分析和參考國內(nèi)外研究情況后，給出了數(shù)字季生體的定義：數(shù)字?jǐn)伾w是現(xiàn)有或?qū)⒂械奈锢韺?shí)體對(duì)象的數(shù)字模型，通過實(shí)測、仿真和數(shù)據(jù)分析來實(shí)時(shí)感知、診斷和預(yù)測物理實(shí)體對(duì)象的狀態(tài)，通過優(yōu)化和指令來調(diào)控物理實(shí)體對(duì)象的行為，通過相關(guān)數(shù)字模型間的相互學(xué)習(xí)來進(jìn)化自身，同時(shí)改進(jìn)利益相關(guān)方在物理實(shí)體對(duì)象生命周期內(nèi)的決策。借鑒已有文獻(xiàn)

58、，本文給出數(shù)字?jǐn)伾靖拍钊缦拢簲?shù)字?jǐn)伾么髷?shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、深度學(xué)習(xí)和仿真建模等技術(shù)，從知識(shí)、信息、數(shù)據(jù)和信號(hào)等出發(fā)，通過匯聚、分析、挖掘和仿真等手段靜態(tài)或動(dòng)態(tài)掌握物理世界各類實(shí)體的外在形象、外部行為、內(nèi)部關(guān)系和整體狀態(tài)等，在虛擬世界建立描述物理世界實(shí)體數(shù)字特征的共生數(shù)字模型，構(gòu)建實(shí)體模型與數(shù)字模型良性互動(dòng)環(huán)境，形成實(shí)體模型與數(shù)字模型數(shù)字再生、數(shù)據(jù)同步、精準(zhǔn)映射和共同進(jìn)步的技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)數(shù)字模型向?qū)嶓w模型的深度學(xué)習(xí)，同時(shí)實(shí)體模型接受由數(shù)字模型演化產(chǎn)生的改進(jìn)策略，實(shí)現(xiàn)從精準(zhǔn)可視化到全要素?cái)?shù)字表達(dá)再到智慧成長的全生命周期覆蓋。2.2, 本質(zhì)構(gòu)建一個(gè)可信的和高質(zhì)量的數(shù)字?jǐn)伾Ｐ褪情_展各類數(shù)字?jǐn)伾鷳?yīng)用的核心和基礎(chǔ)。數(shù)字?jǐn)伾谋举|(zhì)是信息建模，旨在為現(xiàn)實(shí)世界中的實(shí)體對(duì)象在數(shù)字虛擬世界中構(gòu)建完