64、基于数字孪生定义（DTBD）的产品生命周期管理与优化建模技术

基于数字孪生定义（DTBD）的产品生命周期管理与优化建模技术

1. 引言

智能制造正随着当前技术的发展而兴起，生产模式已从大规模生产转向定制化生产。它也是一种实现资源最优分配的制造范式，具备实时分析、智能化、精细化以及对市场和客户实时状态的敏捷感知等特点。美国、德国、中国、日本和法国等国家，虽背景不同，但都在提出智能制造和工业 4.0 相关战略，其共同目标是抓住物理空间与虚拟空间融合带来的机遇。

数字孪生（DT）是工业 4.0 时代智能产品制造的关键技术，它能构建一个与物理实体镜像的虚拟模型，并基于反馈数据及其分析结果，使产品的物理模型实现更可靠、低能耗的运行。然而，建模可说是数字孪生的基石，它为产品设计、分析、数控加工、质量检测、生产管理等提供信息表示。传统的基于模型定义（MBD）方法实现了产品的三维无纸化设计，能为产品设计和制造阶段的建模提供技术支持，但无法满足产品生命周期管理的需求，且与数字孪生技术、工业物联网（IIoT）和云存储技术等的兼容性不足。

目前，虽有学者在数字孪生建模使能技术领域进行了探索，但数字孪生仍迫切需要统一的建模框架、更多样化的建模工具和更先进的使能技术。近年来，数字孪生的研究主要集中在智能制造车间、复杂产品的智能装配、数字驱动的信息物理系统、故障预测和信息管理技术等方面，而关键的产品建模技术却较少受到关注。同时，数字孪生模型之间的信息交互技术和通信机制、数字孪生产品在企业中的应用模型以及基于数字孪生模型技术的产品生命周期管理方法等都有待研究和探索，且缺乏基于数字孪生的产品建模方法。

本文提出了基于数字孪生定义（DTBD）的产品设计框架，为产品设计师、车间加工人员和企业产品运营人员提供必要的技术支持，以创建、优化和管理产品的物理模型及