隨著大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和智能控制技術(shù)的迅速發(fā)展，各個(gè)國家分別提出了促進(jìn)本國制造業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略（如工業(yè)4.0、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略、中國制造2025等），為推進(jìn)智能制造提供了契機(jī)，建設(shè)智能車間、實(shí)現(xiàn)智能生產(chǎn)已成為制造業(yè)發(fā)展的目標(biāo)。新一代信息技術(shù)在很大程度上提升了車間的信息化水平。
但是，目前車間物理空間與信息空間相互獨(dú)立，數(shù)據(jù)傳遞存在滯后性，導(dǎo)致虛實(shí)空間無法實(shí)時(shí)交互與融合。鑒于此現(xiàn)狀，數(shù)字孿生作為實(shí)現(xiàn)信息空間與物理空間融合的技術(shù)手段引起了廣泛的關(guān)注。數(shù)字孿生是指一個(gè)集成了多物理量、多尺度、多概率的仿真過程，能夠以數(shù)字化的方式創(chuàng)建物理對象的虛擬模型，模擬和反映物理對象的全生命周期過程。
2003年，美國密歇根大學(xué)的邁克爾·格里菲斯教授首次提出了數(shù)字孿生的概念。后來，美國國防部引入了數(shù)字孿生的概念，并將其作為解決航天飛行器健康維護(hù)等問題的技術(shù)手段。
在數(shù)字孿生模型構(gòu)建與可視化方面，Schroeder等提出了利用WebServices和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生模型可視化的方法。Cai等通過外加傳感器采集機(jī)床數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)信息融合，以構(gòu)建機(jī)床的數(shù)字孿生模型。
數(shù)字孿生作為CPS(cyber-physical system)的核心關(guān)鍵技術(shù)，Uhlemann等提出了依靠實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)獲取與處理技術(shù)以構(gòu)建數(shù)字孿生生產(chǎn)系統(tǒng)的觀點(diǎn)，并闡述利用數(shù)字孿生技術(shù)實(shí)現(xiàn)CPPS(cyber-physical production system)的可行性。
在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用方面，德國西門子公司為實(shí)現(xiàn)數(shù)字化制造的新模式，在其工業(yè)設(shè)備NanoboxPC的生產(chǎn)過程中應(yīng)用了數(shù)字孿生技術(shù)。PTC公司為實(shí)現(xiàn)企業(yè)轉(zhuǎn)型，基于數(shù)字孿生技術(shù)將物理產(chǎn)品與虛擬產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，在虛擬產(chǎn)品中及時(shí)發(fā)現(xiàn)物理產(chǎn)品存在的問題，更好地為客戶實(shí)現(xiàn)售后服務(wù)。
在國內(nèi)，陶飛等闡述了數(shù)字孿生車間的概念、組成與運(yùn)行機(jī)制。莊存波等詳細(xì)地描述了數(shù)字孿生體的內(nèi)涵，建立了數(shù)字孿生體的體系結(jié)構(gòu)，并指出了數(shù)字孿生體的發(fā)展趨勢。Zhang等基于數(shù)字孿生技術(shù)，提出了一種玻璃生產(chǎn)線快速定制設(shè)計(jì)與優(yōu)化的方法。
綜上所述，目前對于數(shù)字孿生車間的系統(tǒng)框架、支撐技術(shù)的研究已有一定的理論成果，但其具體應(yīng)用很少。航天結(jié)構(gòu)件制造過程屬于典型的多品種、小批量的離散制造模式，生產(chǎn)過程復(fù)雜，因此要從“人-機(jī)-物-環(huán)”4個(gè)方面全面考慮航天結(jié)構(gòu)件制造車間的運(yùn)行與優(yōu)化。
傳統(tǒng)的航天結(jié)構(gòu)件制造車間生產(chǎn)方式具有以下局限：
(1)缺乏對制造過程中物理空間數(shù)據(jù)與信息空間數(shù)據(jù)的集成與管理；
(2)車間物理空間與信息空間之間的交互是一個(gè)開環(huán)的過程，即信息空間單向地指導(dǎo)物理空間的生產(chǎn)。
針對以上問題，研究基數(shù)字生的天結(jié)件車間建模技術(shù)。與傳統(tǒng)的建模仿真方法不同，本文提出的產(chǎn)品、工藝與資源數(shù)字孿生模型不只關(guān)注虛擬模型的仿真數(shù)據(jù)，更加強(qiáng)調(diào)虛實(shí)之間的對比分析與交互融合。通過虛擬模型與物理實(shí)體之間的交互，精確地仿真物理車間的生產(chǎn)過程，為生產(chǎn)活動(dòng)提供決策和支持。
1.基于數(shù)據(jù)孿生的車間建模
傳統(tǒng)的航天結(jié)構(gòu)件制造車間的信息集成方式主要為采集車間制造設(shè)備的數(shù)據(jù)，并利用單一的信息系(系)車生產(chǎn)動(dòng)調(diào)控，雖然在一定程度上提高了車間的自動(dòng)化水平，但是車間信息層與物理層相互獨(dú)立、一致性差，管控智能化水平低。基于數(shù)字孿生的航天結(jié)構(gòu)件制造車間依靠產(chǎn)品、工藝、資源數(shù)字孿生模型對車間的生產(chǎn)活動(dòng)進(jìn)行仿真模擬，將其分為4層，如圖1所示。
圖1基于數(shù)字孿生的車間建?？蚣?/p>
(1)物理層。對于制造車間來說，物理層主要指車間“人-機(jī)-物-環(huán)”等客觀存在的實(shí)體集合，它負(fù)責(zé)執(zhí)行車間的生產(chǎn)活動(dòng)，并提供物理空間的數(shù)據(jù)，如設(shè)備數(shù)據(jù)、人員信息、環(huán)境數(shù)據(jù)等。
(2)模型層。模型層是物理層的真實(shí)映射，產(chǎn)品、資源、工藝數(shù)字孿生模型都包含在模型層。整個(gè)模型層具有交互、計(jì)算和控制屬性，各種模型相互關(guān)聯(lián)、協(xié)作，對物理空間中進(jìn)行的各類生產(chǎn)活動(dòng)（如產(chǎn)品加工、物料搬運(yùn)、AGV(automated guided vehicle)調(diào)度等)進(jìn)行分析。對于單個(gè)制造車間來說，生產(chǎn)環(huán)境相對固定，因此數(shù)字孿生制造車間主要關(guān)注資源、工藝和產(chǎn)品3個(gè)方面，采用面向?qū)ο蟮姆椒?，模型層可表示為如下公?1)。
其中：ML為模型層；Prod為產(chǎn)品數(shù)字孿生模型；Re為資源數(shù)字孿生模型；Proc為工藝數(shù)字孿生模型。
資源數(shù)字孿生模型的描述方法為
其中：Re_Tyte為資源類型；Re_Name為資源名稱；Re_Id為資源標(biāo)識(shí)；Re_Loca為資源位置；Re_Para為資源參數(shù)；Re_Sta為資源狀態(tài)；Re_Attr為資源屬性；Re_Rela為資源關(guān)系集；Re_Other為資源其他特征。
為區(qū)分不同的產(chǎn)品和工藝數(shù)字孿生模型，只需用名稱(Name)和標(biāo)識(shí)(Id)來描述產(chǎn)品和工藝模型，其他的詳細(xì)參數(shù)信息可基于MBD(model based definition)技術(shù)定義在三維模型上。
(3)信息層。信息層為車間的信息管理平臺(tái)，物理層的底層數(shù)據(jù)，操作工人的經(jīng)驗(yàn)(如某關(guān)鍵工序的操作方法)，模型層的各類數(shù)據(jù)、模型、知識(shí)、規(guī)則都會(huì)傳輸?shù)叫畔?，并存?chǔ)到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫、模型庫、規(guī)則庫、知識(shí)庫中。信息層中的規(guī)則和知識(shí)可作為系統(tǒng)層的決策參考直接使用，模型經(jīng)過封裝可被直接調(diào)用進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)的仿真優(yōu)化。信息層存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)具有海量、多樣、高速、多源異構(gòu)等大數(shù)據(jù)特征，依靠車間數(shù)據(jù)分析處理平臺(tái)，數(shù)據(jù)會(huì)被分析、整理，作為車間系統(tǒng)層調(diào)控生產(chǎn)活動(dòng)的決策依據(jù)。信息層是實(shí)現(xiàn)物理層和模型層融合互聯(lián)的關(guān)鍵，同時(shí)信息層數(shù)據(jù)的共享機(jī)制可消除系統(tǒng)層各信息系統(tǒng)之間的通信壁壘。
(4)系統(tǒng)層。在數(shù)寧孿生車間內(nèi)，各信息系統(tǒng)不再相互獨(dú)立，而是互聯(lián)協(xié)作，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期數(shù)字化管理。通過分析生產(chǎn)車間的實(shí)際需求，依靠信息層數(shù)據(jù)、模型、規(guī)則、知識(shí)的支撐，系統(tǒng)層進(jìn)行物理層和模型層的運(yùn)行調(diào)控，具體功能包括車間生產(chǎn)流程優(yōu)化、設(shè)備效率分析、產(chǎn)品加工進(jìn)度監(jiān)控等。
綜上所述，基于數(shù)字孿生的航天結(jié)構(gòu)件制造車間可以對產(chǎn)品、資源、工藝實(shí)現(xiàn)虛擬化和集成化的協(xié)同管理，打造一種新的車間生產(chǎn)模式，為車間生產(chǎn)人員和管理人員提供一種高效的決策方法和可靠的分析模式。
2.航天結(jié)構(gòu)件制造車間數(shù)字孿生空間定義
2.1產(chǎn)品數(shù)字化定義
傳統(tǒng)的航天結(jié)構(gòu)件制造車間在產(chǎn)品沒計(jì)階段和制造階段分別需要構(gòu)建不同的模型，且數(shù)據(jù)管理主要集中在產(chǎn)品的沒計(jì)階段，多源模型無法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞與共享。數(shù)字孿生強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品全生命周期數(shù)據(jù)源的一致性，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段定義的模型向后續(xù)階段延伸應(yīng)用，保證數(shù)字孿生模型對產(chǎn)品描述的準(zhǔn)確性。
MBD技術(shù)的興起為數(shù)字孿生提供了產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造與服務(wù)階段的數(shù)寧化制造的信息載體?；跀?shù)字孿生的產(chǎn)品制造生命周期數(shù)字化定義方法如圖2所示。
圖2基于數(shù)字孿生的產(chǎn)品制造生命周期數(shù)字化定義
(1)產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段。對于航天結(jié)構(gòu)件制造車間來說，新產(chǎn)品的開發(fā)很少，因此基于數(shù)字孿生的產(chǎn)品設(shè)計(jì)模式主要目的為已有產(chǎn)品的優(yōu)化和工件檢測效率的提高。根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)性質(zhì)和目的不同，將產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段細(xì)分為產(chǎn)品需求分析、產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)和產(chǎn)品詳細(xì)設(shè)計(jì)3個(gè)階段。
在需求分析階段，設(shè)計(jì)人員會(huì)收集產(chǎn)品的歷史使用數(shù)據(jù)、故障數(shù)據(jù)、工藝人員及制造人員反饋數(shù)據(jù)制訂產(chǎn)品需求分析報(bào)告；在概念設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)人員根據(jù)需求分析報(bào)告確定產(chǎn)品優(yōu)化目標(biāo)，如對產(chǎn)品工藝參數(shù)的調(diào)整；在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)人員在考慮優(yōu)化目標(biāo)和設(shè)計(jì)約束的條件下，利用集成的三維實(shí)體模型定義產(chǎn)品的信息，包括幾何信息、非幾何信息與管理信息；利用該產(chǎn)品模型進(jìn)行虛擬驗(yàn)證，包括應(yīng)力分析、疲勞損傷分析、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析等。
(2)產(chǎn)品制造階段。產(chǎn)品制造模型的構(gòu)建表現(xiàn)為對設(shè)計(jì)模型的重構(gòu)。產(chǎn)品從毛坯到成品需要多道工序，因此產(chǎn)品制造模型是一系列模型的集合，它包括從毛坯模型經(jīng)一系列加工過程最終形成零件模型這一過程中所有的中間模型。
根據(jù)產(chǎn)品加工的工藝路線，在制造階段會(huì)重構(gòu)多個(gè)制造模型，不同的制造模型根據(jù)該道工序的加工需求，定義了不同的加工設(shè)備信息、工裝信息、工藝信息、檢驗(yàn)測試信息等，這些非幾何信息可通過制造BOM(bill of material)與每個(gè)實(shí)體模型進(jìn)行關(guān)聯(lián)。
(3)產(chǎn)品服務(wù)階段。產(chǎn)品服務(wù)階段為產(chǎn)品全生命周期中的最終階段，因此該階段的模型包含上游全部的設(shè)計(jì)信息和制造信息，并添加了產(chǎn)品的安裝數(shù)據(jù)、使用數(shù)據(jù)和維護(hù)數(shù)據(jù)，可結(jié)合車間的信息系統(tǒng)管理這些數(shù)據(jù)。
產(chǎn)品數(shù)字孿生模型具有3種屬性：計(jì)算、交互和控制。模型的可計(jì)算性主要表現(xiàn)為借助仿真工具真實(shí)地反映物理產(chǎn)品的狀態(tài)。模型的交互性包括兩個(gè)方面：一是可通過與物理產(chǎn)品的不斷交互，不斷完善數(shù)字孿生模型，提高模型的精確性；二是與其他數(shù)字孿生模型(如機(jī)床數(shù)字孿生模型)之間的交互，完成產(chǎn)品的加工過程仿真。模型的控制性即通過對產(chǎn)品生命周期中數(shù)據(jù)的分析，控制物理空間中產(chǎn)品的行為和狀態(tài)。
2.2基于數(shù)字孿生的資源建模
制造資源是車間生產(chǎn)活動(dòng)最基本的執(zhí)行單元，基于數(shù)字孿生的資源建模能夠提高車間生產(chǎn)的智能性，為車間的生產(chǎn)人員提供實(shí)時(shí)的、準(zhǔn)確的產(chǎn)品制造生命周期服務(wù)。圖3所示為基于數(shù)字孿生的資源建模。在虛擬車間對資源數(shù)字孿生模型進(jìn)行整合與管理，車資的能控。
圖3基于數(shù)字孿生的資源建模
車間制造資源包括制造人員、數(shù)控機(jī)床、加工中心、AGV、工業(yè)機(jī)器人等。通過在航天結(jié)構(gòu)件制造車間搭建物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)以增強(qiáng)設(shè)備的感知能力，實(shí)時(shí)獲取設(shè)備的狀態(tài)信息。
如通過機(jī)床的PLC(programrnable logic controller)可實(shí)時(shí)獲取溫度、轉(zhuǎn)矩、電流、功率等信息，通過加裝傳感器獲得振動(dòng)信號(hào)、切削力信息；通過RFD(radio frequency identification)可實(shí)時(shí)獲取AGV的位置；通過條形碼可實(shí)現(xiàn)NC(numerical control)程序與加工工件的關(guān)聯(lián)，從而獲得產(chǎn)品的實(shí)時(shí)加工信息。
車間制造資源的泛在感知實(shí)現(xiàn)物理車間資源到數(shù)字孿生模型的映射。工業(yè)總線和數(shù)據(jù)接口是物理制造資源和資源數(shù)字孿生模型之間通信的橋梁，可實(shí)現(xiàn)虛實(shí)之間的互聯(lián)互通。同樣地，資源數(shù)字孿生模型也具有計(jì)算、交互、控制3種屬性。具體描述如下：
(1)可計(jì)算性。通過分析物理設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，預(yù)測、模擬和監(jiān)控物理設(shè)備的加工過程和行為。如通過采集到的機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速、切削力、溫度和功率，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測刀具的使用壽命；通過構(gòu)建設(shè)備模型，在OpenGL中模擬機(jī)床的加工過程。
(2)可交互性。一方面是指資源數(shù)字孿生模型之間的交互，具體表現(xiàn)為模擬設(shè)備之間的協(xié)作行為；另一方面是指資源數(shù)字孿生模型與產(chǎn)品數(shù)字孿生模型之間的交互，在虛擬環(huán)境中仿真零件的加工過程，利用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)生成NC代碼，在車間內(nèi)利用條形碼關(guān)聯(lián)零件制造BOM并連接NC代碼。加工過程中掃描機(jī)床上的條形碼即可獲得零件的制造BOM和NC代碼。
(3)可控制性。當(dāng)車間接收到多個(gè)生產(chǎn)任務(wù)時(shí)，首先要對資源進(jìn)行配置。利用已構(gòu)建的車間資源模型，可根據(jù)設(shè)備的生產(chǎn)能力，仿真任務(wù)的執(zhí)行過程，規(guī)劃任務(wù)的執(zhí)行序列，為任務(wù)分配權(quán)重因子，并不斷迭代優(yōu)化這個(gè)過程?？煽刂菩灾饕憩F(xiàn)為規(guī)劃任務(wù)的執(zhí)行序列，并優(yōu)化資源的配置。
2.3工藝信息的數(shù)字化定義
當(dāng)前的工藝設(shè)計(jì)模式下產(chǎn)品模型與工藝模型分離，產(chǎn)品模型所包含的信息不能有效地傳遞到工藝模型，已不能滿足車間的智能化生產(chǎn)要求。在基于數(shù)字孿生的航天結(jié)構(gòu)件制造車間內(nèi)，工藝信息的數(shù)字化表達(dá)與管理是生產(chǎn)現(xiàn)場工藝設(shè)計(jì)與迭代優(yōu)化的關(guān)鍵。
產(chǎn)品設(shè)計(jì)模型即為零件的最終加工狀態(tài)，因此在制造階段需要根據(jù)工藝路線，創(chuàng)建能夠指導(dǎo)生產(chǎn)現(xiàn)場加工制造的工藝數(shù)字孿生模型，如圖4所示。工藝數(shù)字孿生模型的構(gòu)建同樣依靠MBD技術(shù)，它以工藝信息模型為載體，融合計(jì)算、交互和控制屬性。工藝信息模型包括制造工序模型、工藝屬性信息和資源數(shù)字孿生模型3部分，將其表示為
其中：PIM(process information model)為工藝信息模型；MPMZ(manufacturing produce model)為制造工序模型；RDTr(resource digital twin)為資源數(shù)字李生模型；PAI(process attributes information)為工藝屬性信息；i為第i個(gè)制造工序模型；m為制造工序模型總數(shù)；j為第j個(gè)資源數(shù)字孿生模型；k為資源數(shù)字孿生模型總數(shù)。
圖4工藝數(shù)字孿生模型
如圖4所示，利用UML(unified modeling language)類圖描述工藝數(shù)字孿生模型。工藝信息模型以制造工序模型為載體，加工過程中所需的幾何尺寸、表面粗糙度、加工要求等信息都定義在制造工序模型中。一個(gè)制造工序模型對應(yīng)工件的一個(gè)制造工序和多個(gè)加工特征。加工操作是指對加工特征的一次切削加工過程，加工操作所使用的機(jī)床、刀具等信息與資源數(shù)字孿生模型關(guān)聯(lián)。工藝數(shù)字孿生模型具有交互、控制與計(jì)算屬性。
交互屬性表現(xiàn)為工藝模型與資源模型相關(guān)聯(lián)，在虛擬車間中工序模型與相應(yīng)的刀具、夾具、機(jī)床模型交互以完成仿真過程，保證工件的加工質(zhì)量?？刂茖傩詾楦鶕?jù)生產(chǎn)現(xiàn)場實(shí)時(shí)反饋的加工參數(shù)，進(jìn)行工藝參數(shù)的調(diào)整、工藝問題的預(yù)測等，以驅(qū)動(dòng)加工過程持續(xù)改進(jìn)。計(jì)算屬性表現(xiàn)為工藝數(shù)字孿生模型可以用來仿真分析以反映產(chǎn)品真實(shí)的加工狀態(tài)，并預(yù)測可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題。
3應(yīng)用與分析
本文以某航天企業(yè)結(jié)構(gòu)件加工車間為例，展開基于數(shù)字孿生的航天結(jié)構(gòu)件制造車間的應(yīng)用驗(yàn)證。該車間配有數(shù)控車床5臺(tái)，數(shù)控磨床2臺(tái)，數(shù)控鏜銑床4臺(tái)，臥式加工中心2臺(tái)。車間的加工產(chǎn)品及生產(chǎn)任務(wù)如表1所示。
表1航天結(jié)構(gòu)件制造車間加工產(chǎn)品及生產(chǎn)任務(wù)
根據(jù)車間的生產(chǎn)任務(wù)，進(jìn)行3種結(jié)構(gòu)件的小批量生產(chǎn)。首先根據(jù)車間的布局、設(shè)備生產(chǎn)能力、工藝流程和資源狀態(tài)，利用軟件Plant Simulation進(jìn)行虛擬車間的構(gòu)建，如圖5所示。
圖5航天結(jié)構(gòu)件制造車間虛擬模型
將生產(chǎn)任務(wù)輸入虛擬車間，配置設(shè)備模型的參數(shù)，根據(jù)制訂的生產(chǎn)工藝流程進(jìn)行仿真活動(dòng)。目前車間內(nèi)已有機(jī)床數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控軟件，可實(shí)現(xiàn)對機(jī)床的運(yùn)行時(shí)間、實(shí)時(shí)狀態(tài)、加工工件數(shù)量的監(jiān)測。虛擬車間的設(shè)備利用率統(tǒng)計(jì)分析、產(chǎn)品加工情況等可以以柱狀圖、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、甘特圖的方式實(shí)時(shí)反饋給車間制造人員。通過對比物理車間與虛擬車間的實(shí)時(shí)信息，及時(shí)調(diào)整車間的生產(chǎn)活動(dòng)，保證高效地進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)。
根據(jù)定義的產(chǎn)品模型和工藝模型劃分每種結(jié)構(gòu)件的詳細(xì)制造工序，同時(shí)傳統(tǒng)的粗加工及半精加工采用數(shù)控車床和數(shù)控鏜銑床協(xié)作的模式完成。圖6所示為兩種制造模式下加工9件結(jié)構(gòu)件A的設(shè)備利用率對比。通過統(tǒng)計(jì)分析，可以發(fā)現(xiàn)數(shù)字孿生加工車間設(shè)備利用率有明顯的提升。其中，平均值為車間所有設(shè)備利用率的平均值。
圖6結(jié)構(gòu)件A加工過程設(shè)備利用率對比
在數(shù)字孿生車間中，機(jī)床的分配、零件的加工順序、工藝規(guī)劃已經(jīng)在虛擬車間中經(jīng)過仿真并得到優(yōu)化，所以物料可通過AGV配送到準(zhǔn)確的位置。如圖7所示為結(jié)構(gòu)件A在兩種制造模式下的物流及時(shí)率對比。物流及時(shí)率可以通過物料能否在一定的時(shí)間配送到正確的位置進(jìn)行評價(jià)。其中，平均值為加工9件結(jié)構(gòu)件A的物流及時(shí)率的平均值
圖7結(jié)構(gòu)件A加工過程物流及時(shí)率對比
在數(shù)字孿生制造車間中，結(jié)構(gòu)件A的加工計(jì)劃經(jīng)過模擬，工藝過程得到優(yōu)化。在每道工序完成后，都可以利用高保真的模型對加工質(zhì)量進(jìn)行虛擬驗(yàn)證，因此工件檢測和加工可以同步進(jìn)行，減少了結(jié)構(gòu)件A的加工時(shí)間。
結(jié)構(gòu)件B和結(jié)構(gòu)件C在兩種制造模式下的設(shè)備利用率、物流及時(shí)率、總加工時(shí)間與結(jié)構(gòu)件A的統(tǒng)計(jì)分析方法相同，如表2所示為兩種制造模式下的生產(chǎn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析。相比于傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式，數(shù)字孿生制造車間內(nèi)設(shè)備利用率平均提高了16.6%，物流及時(shí)率提高了16.6%，總加工時(shí)間平均縮短了10.22h。
表2生產(chǎn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析
4.結(jié)語
本文基于數(shù)字孿生技術(shù)，結(jié)合航天結(jié)構(gòu)件制造車間內(nèi)的產(chǎn)品、工藝和資源進(jìn)行建模，提出的數(shù)字孿生模型融合控制、計(jì)算和交互屬性，提高了車間生產(chǎn)能力。通過構(gòu)建航天結(jié)構(gòu)件虛擬制造車間，保證虛實(shí)車間的實(shí)時(shí)交互。通過對比分析物理車間與虛擬車間的數(shù)據(jù)，及時(shí)調(diào)整車間的生產(chǎn)活動(dòng)，有效地提高了車間的設(shè)備利用率、物流及時(shí)率，縮短了產(chǎn)品的加工時(shí)間。未米的研究工作將圍繞產(chǎn)品、工藝、資源數(shù)字孿生模型的互操作展開。
