智能制造概論 課件 第4章 智能制造技術(shù)融合

第4章

智能制造技術(shù)融合CONTENTS目錄01智能制造與工業(yè)大數(shù)據(jù)02智能制造與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)智能制造與

智能制造與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)03智能制造與工業(yè)大數(shù)據(jù)智能

智能制造與數(shù)字孿生網(wǎng)0405智能制造時(shí)代工程師的倫理責(zé)任01智能制造與工業(yè)大數(shù)據(jù)4.1.1?什么是工業(yè)大數(shù)據(jù)4.1.2?工業(yè)大數(shù)據(jù)分析與類型4.1.3?工業(yè)大數(shù)據(jù)在智能制造領(lǐng)域的應(yīng)用4.1智能制造與工業(yè)大數(shù)據(jù)4.1.1?什么是工業(yè)大數(shù)據(jù)1.智能工序

在智能制造領(lǐng)域，大數(shù)據(jù)的主要來(lái)源有兩個(gè)，第一個(gè)數(shù)據(jù)來(lái)源于智能設(shè)備。在智能制造工廠，工人可以帶普適感應(yīng)器等智能設(shè)備來(lái)參加生產(chǎn)和管理。第二個(gè)數(shù)據(jù)來(lái)源于人類軌跡產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，包括在采購(gòu)、生產(chǎn)、物流與銷售市場(chǎng)的內(nèi)部流程以及外部互聯(lián)網(wǎng)信息等產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。通過(guò)行為軌跡數(shù)據(jù)與設(shè)備數(shù)據(jù)的結(jié)合，大數(shù)據(jù)可以幫助我們實(shí)現(xiàn)對(duì)客戶的分析和挖掘。2.數(shù)據(jù)的關(guān)系

數(shù)據(jù)必須要放到相應(yīng)的環(huán)境中一起分析，才能了解數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，分析出問(wèn)題的根本原因。例如，每一款新機(jī)型在交付給航空公司之前都會(huì)接受一系列殘酷的飛行測(cè)試。極端天氣測(cè)試就是多項(xiàng)嚴(yán)酷的測(cè)試之一。該測(cè)試的目的是為了確保飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)、材料和控制系統(tǒng)能在極端天氣條件下正常運(yùn)行。3.數(shù)據(jù)的收益

大數(shù)據(jù)不僅要關(guān)注實(shí)際數(shù)據(jù)量的多少，更要關(guān)注大數(shù)據(jù)的處理方法在特定場(chǎng)合的應(yīng)用，讓數(shù)據(jù)產(chǎn)生創(chuàng)新價(jià)值。如果離開(kāi)了收益考慮或投資回報(bào)的設(shè)計(jì)，一味尋求大數(shù)據(jù)，既無(wú)法落地，也無(wú)法為企業(yè)創(chuàng)造價(jià)值。4.1.2工業(yè)大數(shù)據(jù)分析與類型1.工業(yè)大數(shù)據(jù)分析

生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)（MES）與飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理系統(tǒng)如出一轍。我們可以從工廠的生產(chǎn)中，實(shí)時(shí)采集到海量的流程、變量、測(cè)量結(jié)果等數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)都是在制造環(huán)境中設(shè)備或資產(chǎn)連接后所產(chǎn)生的。然而基于大量數(shù)據(jù)集而生成的報(bào)表，或是基礎(chǔ)統(tǒng)計(jì)的分析并不足以稱之為制造業(yè)的大數(shù)據(jù)分析。

當(dāng)代大數(shù)據(jù)處理技術(shù)的價(jià)值在于技術(shù)進(jìn)步，這也使得大數(shù)據(jù)成為商業(yè)中有價(jià)值的核心驅(qū)動(dòng)因素。作為智能制造的“三駕馬車”之一，工業(yè)大數(shù)據(jù)分析已經(jīng)被多數(shù)的制造企業(yè)所認(rèn)知并接受。2.工業(yè)大數(shù)據(jù)類型

大數(shù)據(jù)不僅僅是大量的數(shù)據(jù)的堆積。大數(shù)據(jù)的重要屬性之一就是不斷變化的數(shù)據(jù)類型。如果只是大量采集同一類型的數(shù)據(jù)，再大的數(shù)據(jù)量都不能稱之為大數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)必須包括高度可變性和種類多樣性。制造工廠中存在無(wú)數(shù)的大數(shù)據(jù)應(yīng)用，但并不包括簡(jiǎn)單的分類和展示一連串的流程測(cè)量結(jié)果，因?yàn)檫@些工作由基本的統(tǒng)計(jì)展現(xiàn)就可以完成。4.1.3工業(yè)大數(shù)據(jù)在智能制造領(lǐng)域的應(yīng)用1.工業(yè)大數(shù)據(jù)的應(yīng)用范圍

工業(yè)大數(shù)據(jù)覆蓋工業(yè)生產(chǎn)的全流程和產(chǎn)品的全生命周期，典型應(yīng)用包括產(chǎn)品創(chuàng)新、產(chǎn)品故障診斷與預(yù)測(cè)、工業(yè)生產(chǎn)線物聯(lián)網(wǎng)分析、工業(yè)企業(yè)供應(yīng)鏈優(yōu)化、產(chǎn)品精準(zhǔn)營(yíng)銷、生產(chǎn)計(jì)劃與排程和產(chǎn)品質(zhì)量管理與分析等諸多方面。它所表現(xiàn)出來(lái)的核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在采集與預(yù)處理、存儲(chǔ)與管理、分析與挖掘、展現(xiàn)與應(yīng)用上。2.工業(yè)大數(shù)據(jù)的應(yīng)用場(chǎng)景

工業(yè)大數(shù)據(jù)能夠參與到從工廠內(nèi)部的縮短研發(fā)和設(shè)計(jì)周期、生產(chǎn)工藝與流程優(yōu)化、生產(chǎn)設(shè)備維護(hù)預(yù)警、能源消耗管控到外部的供應(yīng)鏈體系優(yōu)化、個(gè)性化定制、助力企業(yè)服務(wù)化轉(zhuǎn)型等各個(gè)環(huán)節(jié)，可以在不同應(yīng)用場(chǎng)景下發(fā)揮著核心的驅(qū)動(dòng)作用。沈陽(yáng)機(jī)床：“終端+云端+商業(yè)模式”帶動(dòng)行業(yè)發(fā)展智能制造裝備成為我國(guó)高端裝備制造重點(diǎn)發(fā)展方向之一。機(jī)床是裝備制造業(yè)的工作母機(jī)，是先進(jìn)制造技術(shù)的載體和裝備工業(yè)的基本生產(chǎn)手段。沈陽(yáng)機(jī)床集團(tuán)作為我國(guó)機(jī)床行業(yè)骨干企業(yè)，肩負(fù)著我國(guó)機(jī)床制造業(yè)從傳統(tǒng)向現(xiàn)代、從中低端向高端發(fā)展的重要使命。02智能制造與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)4.2.1

什么是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)4.2.2

智能制造與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的特征、側(cè)重點(diǎn)4.2.3

智能制造與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的聯(lián)系4.2智能制造與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)4.2.1什么是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)1.創(chuàng)新發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力

在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是一種通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)連接和集成生產(chǎn)系統(tǒng)和企業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部和外部資源的共享和協(xié)同，提高生產(chǎn)效率和資源利用率的生產(chǎn)方式。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)包括傳感器技術(shù)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)分析、人工智能等。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是5G時(shí)代新一代信息通信技術(shù)與工業(yè)經(jīng)濟(jì)深度融合的新型基礎(chǔ)設(shè)施、應(yīng)用模式和工業(yè)生態(tài)，是數(shù)字經(jīng)濟(jì)的重要組成部分以及中國(guó)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和創(chuàng)新發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力。2.推動(dòng)傳統(tǒng)制造業(yè)向高端智能制造轉(zhuǎn)型升級(jí)

智能制造和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)字化、智能化和自動(dòng)化，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，提升產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力，并且可以滿足市場(chǎng)的多樣化需求。同時(shí)，智能制造和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展也對(duì)制造企業(yè)提出了新的要求，即要具備更高的技術(shù)能力和管理能力，要推動(dòng)傳統(tǒng)制造業(yè)向高端智能制造轉(zhuǎn)型升級(jí)。3.中國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)快速成長(zhǎng)

近年來(lái)，中國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)快速成長(zhǎng)，已全面融入45個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)大類。截至2023年上半年，中國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)規(guī)模已超1.2萬(wàn)億元，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系及關(guān)鍵技術(shù)已成為基礎(chǔ)設(shè)施要素升級(jí)和集成創(chuàng)新的重要支撐，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)資源配置能力顯著增強(qiáng)，重點(diǎn)平臺(tái)工業(yè)設(shè)備連接數(shù)量大幅增長(zhǎng).4.2.2智能制造與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的特征、側(cè)重點(diǎn)1.智能制造系統(tǒng)的特征

智能制造系統(tǒng)能夠在實(shí)踐中不斷地充實(shí)知識(shí)庫(kù)，具有自學(xué)習(xí)功能。同時(shí)，在運(yùn)行過(guò)程中自行診斷故障，并具備對(duì)故障自行排除、自行維護(hù)的能力，能夠自我優(yōu)化并適應(yīng)各種復(fù)雜的環(huán)境。2.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的特征

以嶄新的方法將現(xiàn)實(shí)世界中的機(jī)器、設(shè)備、團(tuán)隊(duì)和網(wǎng)絡(luò)通過(guò)先進(jìn)的傳感器、控制器和軟件應(yīng)用程序連接起來(lái)。

使用基于物理的分析法、預(yù)測(cè)算法、自動(dòng)化和材料科學(xué)、電氣工程及其他關(guān)鍵學(xué)科的深厚專業(yè)知識(shí)來(lái)理解機(jī)器與大型系統(tǒng)的運(yùn)作方式。

建立員工之間的實(shí)時(shí)連接，連接各種工作場(chǎng)所的人員，以支持更為智能的設(shè)計(jì)、操作、維護(hù)以及高質(zhì)量的服務(wù)與安全保障。3.智能制造和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的側(cè)重點(diǎn)

智能制造側(cè)重于工業(yè)制造，是信息技術(shù)與制造技術(shù)的深度融合和集成，通過(guò)對(duì)市場(chǎng)用戶的數(shù)據(jù)收集，優(yōu)化制造產(chǎn)業(yè)鏈過(guò)程，最大程度提升效率，提高生產(chǎn)的靈活性和高質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)工廠智能自動(dòng)化，是全球工業(yè)的終極目標(biāo)。4.2.3智能制造與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的聯(lián)系1.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是智能制造的基礎(chǔ)

智能制造的基礎(chǔ)是生產(chǎn)和產(chǎn)品數(shù)據(jù)的采集、傳輸、處理、分析及應(yīng)用，上述數(shù)據(jù)操作需要一個(gè)端到端的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)作為管道和載體，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)就是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，在結(jié)構(gòu)上位于產(chǎn)線級(jí)和車間級(jí)之間。2.智能制造與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相輔相成、相互促進(jìn)

網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)、安全是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的重要內(nèi)容，“網(wǎng)絡(luò)”支撐工業(yè)系統(tǒng)互聯(lián)和工業(yè)數(shù)據(jù)交換，“數(shù)據(jù)”驅(qū)動(dòng)工業(yè)智能化，“安全”保障網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)在工業(yè)中的應(yīng)用，同時(shí)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)反饋的應(yīng)用效果能夠優(yōu)化智能制造的設(shè)計(jì)，進(jìn)而促進(jìn)企業(yè)通過(guò)智能制造實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)目標(biāo)。

智能制造是制造業(yè)追求實(shí)現(xiàn)的結(jié)果與目標(biāo)，致力于實(shí)現(xiàn)整個(gè)制造業(yè)價(jià)值鏈的智能化，是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，需要先實(shí)現(xiàn)制造的自動(dòng)化、信息化，再借助數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化，最終走向智能化，也是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)落地的方式之一。而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)智能制造的發(fā)展模式和有效途徑，是傳統(tǒng)工業(yè)變革的一種工具，也是智能制造的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，或者說(shuō)是關(guān)鍵的使能技術(shù)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是工業(yè)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的核心生產(chǎn)要素和推動(dòng)力，智能制造需要借助工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)打造全新的工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。智能工廠系統(tǒng)架構(gòu)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)智能制造的支撐作用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)智能制造的支撐作用

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)智能制造的支撐作用體現(xiàn)在商業(yè)模式創(chuàng)新、生產(chǎn)模式創(chuàng)新、運(yùn)營(yíng)模式創(chuàng)新和決策模式創(chuàng)新等方面，具體內(nèi)容如圖4-3所示。03智能制造與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)4.3.1

什么是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)4.3.2

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的安全問(wèn)題4.3.3

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)與智能制造的聯(lián)系4.3智能制造與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)4.3.1什么是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)1.工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)概念

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IndustrialInternetofThings，IIoT）是物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，它將具有感知、監(jiān)控能力的各類采集、控制傳感器或控制器，以及移動(dòng)通信、智能分析等技術(shù)不斷融入工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程各個(gè)環(huán)節(jié)。其目的是提高生產(chǎn)制造效率，提高工業(yè)管理水平，在改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)降低生產(chǎn)損耗，實(shí)現(xiàn)真正意義上的“降本增效”。2.工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在技術(shù)架構(gòu)

1）感知層：主要由傳感器、視覺(jué)感知和可編程邏輯控制器等器件組成。感知層一方面可以主動(dòng)采集生產(chǎn)環(huán)境中各種類型的信號(hào)，如圖像、溫度、磁場(chǎng)、聲波、電能量等。

2）通信層：主要由各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和線路組成，也就是物聯(lián)網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò)載體，包括有線網(wǎng)絡(luò)通信和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信兩種主要形式。

3）平臺(tái)層：作用是提供公共的數(shù)據(jù)、知識(shí)和技術(shù)能力。當(dāng)?shù)讓咏K端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)關(guān)聯(lián)和結(jié)構(gòu)化解析之后，沉淀為平臺(tái)數(shù)據(jù)，并可從中不斷提煉出有價(jià)值的專業(yè)知識(shí)。

4）應(yīng)用層：主要根據(jù)不同行業(yè)、領(lǐng)域的具體數(shù)字化需求，落地為垂直化的應(yīng)用軟件。4.3.2工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的安全問(wèn)題工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的安全問(wèn)題

隨著物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的普及和數(shù)據(jù)的不斷收集，如何保障數(shù)據(jù)的安全性和完整性成為當(dāng)前智能制造過(guò)程中的重要課題。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的安全問(wèn)題主要有以下3點(diǎn)。1）許多企業(yè)仍在使用傳統(tǒng)的系統(tǒng)和流程，這使得工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)集成變得異常困難。采用新技術(shù)可能會(huì)使現(xiàn)有設(shè)備變得更為復(fù)雜，并留下更大的出錯(cuò)空間。2）網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題。任何網(wǎng)絡(luò)都可能遭黑客入侵。為防止重大違規(guī)事件和停工發(fā)生，使用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)必須采取新方法來(lái)安全地管理設(shè)備和數(shù)字組件。3）設(shè)備管理和更新。采用更多的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備意味著需要有一種有效的方式進(jìn)行追蹤。此外，設(shè)備必須保持更新才能正常運(yùn)行。設(shè)備和軟件需要接收定期更新，需要安裝另一個(gè)系統(tǒng)來(lái)追蹤這些更新并確保其正確安裝。4.3.3工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)與智能制造的聯(lián)系1.融合

通過(guò)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，企業(yè)可以對(duì)供應(yīng)鏈進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和優(yōu)化。結(jié)合5G技術(shù)，企業(yè)可以實(shí)現(xiàn)更快速的數(shù)據(jù)傳輸和處理，提高供應(yīng)鏈的透明度和效率。因此，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)與智能制造融合能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)智能化，如數(shù)碼設(shè)計(jì)、虛擬空間設(shè)計(jì)、多媒體設(shè)計(jì)及遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)等，并且在產(chǎn)品中融入現(xiàn)代信息技術(shù)，使產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)更多的智能化功能，滿足消費(fèi)者的多樣化需求。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)可以實(shí)時(shí)獲取并分析生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的當(dāng)前數(shù)據(jù)，將生產(chǎn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)展示在圖表中，使得數(shù)據(jù)間的關(guān)系清晰可見(jiàn)。2.互動(dòng)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過(guò)各種設(shè)備、傳感器和系統(tǒng)的連接，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過(guò)程中數(shù)據(jù)的采集、傳輸、處理和應(yīng)用，為智能制造提供了數(shù)據(jù)支持。同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以提供各種智能設(shè)備和系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)各種設(shè)備和系統(tǒng)的互通互聯(lián)，為智能制造提供網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。以智能生產(chǎn)線為例，在生產(chǎn)線的每個(gè)環(huán)節(jié)都安裝傳感器和監(jiān)控設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和產(chǎn)品的質(zhì)量。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)異常時(shí)，系統(tǒng)可以自動(dòng)發(fā)出警報(bào)并通知維修人員進(jìn)行處理。同時(shí)，通過(guò)對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析，可以及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。04智能制造與數(shù)字孿生4.4.1

數(shù)字孿生概述4.4.2

數(shù)字孿生的概念模型4.4.3

數(shù)字孿生的成熟度模型4.4.4

數(shù)字孿生的關(guān)鍵技術(shù)4.4.5

數(shù)字孿生在智能制造領(lǐng)域的應(yīng)用4.4智能制造與數(shù)字孿生4.4.1數(shù)字孿生概述1.工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)概念

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IndustrialInternetofThings，IIoT）是物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，它將具有感知、監(jiān)控能力的各類采集、控制傳感器或控制器，以及移動(dòng)通信、智能分析等技術(shù)不斷融入工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程各個(gè)環(huán)節(jié)。其目的是提高生產(chǎn)制造效率，提高工業(yè)管理水平，在改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)降低生產(chǎn)損耗，實(shí)現(xiàn)真正意義上的“降本增效”。2.工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在技術(shù)架構(gòu)

1）感知層：主要由傳感器、視覺(jué)感知和可編程邏輯控制器等器件組成。感知層一方面可以主動(dòng)采集生產(chǎn)環(huán)境中各種類型的信號(hào)，如圖像、溫度、磁場(chǎng)、聲波、電能量等。

2）通信層：主要由各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和線路組成，也就是物聯(lián)網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò)載體，包括有線網(wǎng)絡(luò)通信和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信兩種主要形式。

3）平臺(tái)層：作用是提供公共的數(shù)據(jù)、知識(shí)和技術(shù)能力。當(dāng)?shù)讓咏K端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)關(guān)聯(lián)和結(jié)構(gòu)化解析之后，沉淀為平臺(tái)數(shù)據(jù)，并可從中不斷提煉出有價(jià)值的專業(yè)知識(shí)。

4）應(yīng)用層：主要根據(jù)不同行業(yè)、領(lǐng)域的具體數(shù)字化需求，落地為垂直化的應(yīng)用軟件。4.4.1數(shù)字孿生概述數(shù)字孿生是充分利用物理模型、傳感器更新、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(guò)程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對(duì)應(yīng)。的實(shí)體裝備的全生命周期過(guò)程。數(shù)字孿生是一種超越現(xiàn)實(shí)的概念，可以被視為一個(gè)或多個(gè)重要的、彼此依賴的裝備系統(tǒng)的數(shù)字映射系統(tǒng)。2002年，美國(guó)密歇根大學(xué)成立了一個(gè)PLM（產(chǎn)品生命周期管理）中心。邁克爾·格里夫斯（MichaelGrieves）教授面向工業(yè)界發(fā)表《PLM的概念性設(shè)想（ConceptualIdealforPLM）》，首次提出了PLM概念模型，在這個(gè)模型里提出“與物理產(chǎn)品等價(jià)的虛擬數(shù)字化表達(dá)”，出現(xiàn)了現(xiàn)實(shí)空間、虛擬空間的描述，并且用一張圖介紹了從現(xiàn)實(shí)空間到虛擬空間的數(shù)據(jù)流連接，以及從虛擬空間到現(xiàn)實(shí)空間和虛擬子空間的信息流連接，如圖4-4所示。4.4.2數(shù)字孿生的概念模型數(shù)字孿生為使數(shù)字孿生進(jìn)一步在更多領(lǐng)域落地應(yīng)用，北京航空航天大學(xué)數(shù)字孿生技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)對(duì)已有三維模型進(jìn)行了擴(kuò)展，并增加了孿生數(shù)據(jù)和服務(wù)兩個(gè)新維度，創(chuàng)造性提出了數(shù)字孿生五維模型的概念，表達(dá)式如下：MDT=（PE，VE，Ss，DD，CN）式中：PE表示物理實(shí)體，VE表示虛擬實(shí)體，Ss表示服務(wù)，DD表示孿生數(shù)據(jù)，CN表示各組成部分間的連接。數(shù)字孿生五維模型結(jié)構(gòu)如圖4-5所示。4.4.3數(shù)字孿生的成熟度模型數(shù)字孿生不僅僅是物理世界的鏡像，也要接受物理世界實(shí)時(shí)信息，更要反過(guò)來(lái)實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)物理世界，而且進(jìn)化為物理世界的先知、先覺(jué)甚至超體。這個(gè)演變過(guò)程稱為成熟度進(jìn)化，即數(shù)字孿生的生長(zhǎng)發(fā)育將經(jīng)歷數(shù)化、互動(dòng)、先知、先覺(jué)和共智等幾個(gè)過(guò)程，如圖4-6所示。4.4.4數(shù)字孿生的關(guān)鍵技術(shù)數(shù)字化建模技術(shù)起源于20世紀(jì)50年代，建模的目的是將我們對(duì)物理世界或問(wèn)題的理解進(jìn)行簡(jiǎn)化和模型化。數(shù)字孿生的目的或本質(zhì)是通過(guò)數(shù)字化和模型化，消除各種物理實(shí)體、特別是復(fù)雜系統(tǒng)的不確定性。所以建立物理實(shí)體的數(shù)字化模型或信息建模技術(shù)是創(chuàng)建數(shù)字孿生、實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生的源頭和核心技術(shù)，也是“數(shù)化”階段的核心。4.4.5數(shù)字孿生在智能制造領(lǐng)域的應(yīng)用1.數(shù)字孿生的應(yīng)用領(lǐng)域

生產(chǎn)過(guò)程仿真與優(yōu)化是數(shù)字孿生技術(shù)在制造業(yè)中的重要應(yīng)用之一。通過(guò)建立數(shù)字孿生模型，制造企業(yè)可以對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行全面的仿真和優(yōu)化，以提高生產(chǎn)效率、質(zhì)量和資源利用率。2.數(shù)字孿生技術(shù)的核心功能與優(yōu)勢(shì)

數(shù)字孿生技術(shù)為企業(yè)提供了數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的決策支持，賦予管理層更好的資源分配和設(shè)備規(guī)劃能力。通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和分析，企業(yè)能夠優(yōu)化維修策略和生產(chǎn)調(diào)度，進(jìn)一步提高運(yùn)營(yíng)效率和業(yè)務(wù)績(jī)效。通過(guò)提前發(fā)現(xiàn)故障、提供精確的維修指導(dǎo)和優(yōu)化建議，提高設(shè)備的可靠性和使用壽命，從而降低生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)，提高生產(chǎn)效率，為企業(yè)創(chuàng)造更大的價(jià)值。3.數(shù)字孿生技術(shù)在智能制造領(lǐng)域的商業(yè)價(jià)值

數(shù)字孿生技術(shù)作為信息共享和協(xié)作平臺(tái)，促進(jìn)不同部門之間的溝通與合作。設(shè)計(jì)師、工程師、生產(chǎn)人員等可以通過(guò)數(shù)字孿生模型實(shí)時(shí)共享信息，協(xié)同工作，共同解決問(wèn)題和優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程。這種協(xié)作與知識(shí)共享有助于加速問(wèn)題的解決、促進(jìn)創(chuàng)新和持續(xù)