數字孿生的智能制造內涵及其在數控加工的應用

肖文磊，曹 憲，趙 罡，邢宏文，鄭 湃

（1.北京航空航天大學機械工程及自動化學院，北京 100191；2. 上海飛機制造有限公司，上海 200436；3. 香港理工大學，香港 999077）

1 引言

數字孿生在學術界和工業界已經引起了廣泛的研究和應用探索，作為物理世界的數字化映射，數字孿生應該如何助力智能制造的發展是當前該技術發展的關鍵。在某一項技術的廣泛應用之前，需要經過嚴謹的概念定義與確定的實踐驗證過程。但是，在近幾年數字孿生的發展過程中，卻存在概念不統一、解讀不一致、實現有偏差等問題。其原因在于盡管現有研究對數字孿生的架構和組成做了一些抽象的描述，但數字孿生的內涵及其潛在思想并未被論證清楚。2003年，Michael Grieves教授首次提出“鏡像空間模型”的概念，隨后由美國國家航空航天局（NASA）正式命名為“數字孿生”。但這個定義僅說明了數字孿生的表現形式，對其內涵思想、實現方法、適用范圍都未作明確的規定和解釋。造成了后人在解讀數字孿生時，產生了莫衷一是且較為混亂的表達定義。

2017年，Rikard S?derberg等指出數字孿生的作用在于將設計與預生產階段常用的仿真能力拓展到實時運行端，并對產品與生產系統進行優化，這一觀點較為忠實的反映了數字孿生的原始目的；劉檢華、熊輝等在回顧研究Michael Grieves教授的研究中總結了數字孿生體的概念模型的組成主要包括：實體產品、虛擬產品和數據信息交互接口；陶飛等提出數字孿生車間由物理車間、虛擬車間、車間孿生數據和車間服務系統組成，以實現物理融合、模型融合、數據融合與服務融合；……