基于数字孪生的复杂产品设计制造一体化开发框架与关键技术

来源：计算机集成制造系统杂志2019年第6期北京时间：

作者：李浩,陶飞,王昊琪,宋文燕,张在房,樊蓓蓓,武春龙,李玉鹏,李琳利,文笑雨,张新生,罗国富

单位：1.郑州轻工业大学河南省机械装备智能制造重点实验室2.北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院3.北京航空航天大学经济管理学院4.上海大学机电工程与自动化学院5.河北工业大学国家技术创新方法与实施工具工程技术研究中心6.中国矿业大学矿业工程学院7.浙江大学机械工程学院浙江省先进制造技术重点实验室8.西门子(中国)有限公司郑州分公司9.机械工业第六设计研究院有限公司

摘要：数字孪生是实现物理信息深度融合的一个重要抓手,复杂产品设计和制造信息物理融合是其中最重要的环节,为最终智能制造的落地提供了有效途径。当前,针对数字孪生技术的研究与应用主要集中在车间运行和产品运维等方面,而将数字孪生技术应用于复杂产品设计与制造融合的研究较少。产品设计是智能制造的第一个环节,也是产生数字孪生体的第一个环节,研究基于数字孪生的复杂产品设计制造一体化开发对实现后续的智能加工、装配和运维等具有重要影响。为此,分析了基于数字孪生的复杂产品设计制造一体化开发内涵,提出了基于数字孪生的复杂产品环形设计框架;基于所提出的框架,从需求分析、概念设计、个性化配置设计、虚拟样机、多学科融合设计和数据管理等方面,探索了基于数字孪生的复杂产品设计制造一体化开发中的关键技术;通过两个典型应用案例,展示了数字孪生关键技术在复杂产品设计制造一体化开发中的应用场景。

关键词：数字孪生,智能制造,复杂产品设计,设计制造一体化,虚拟样机,个性化设计

基金资助：国家自然科学基金资助项目(51775517);河南省科技创新人才计划资助项目(184100510007);北京市科技计划资助项目(Z181100003118001)。