基于数字孪生驱动下的产品设计、制造与大数据服务

数字孪生驱动产品设计、制造和服务目录1、理论进展2、实际应用3、技术挑战2/181理论进展1.理论进展什么是数字孪生？4/181.理论进展2003年，美国Grives教授在密歇根大学的产品生命周期管理（PLM)课程上提出，并被定义为三维模型，包括实体产品、虚拟产品以及二者间的连接。2011年，美国空军研究实验室和NASA合作提出了构建未来飞行器的数字孪生体，数字孪生定义为一种面向飞行器或系统的高度集成的多物理场、多尺度、多概率的仿真模型，能够利用物理模型、传感器数据和历史数据等反映与该模型对应的实体的功能、实时状态及演变趋势。5/181.理论进展数字孪生：物理产品，虚拟产品和连接物理和虚拟产品的连接数据。特点：（1）实时映射：超高同步性与保真度。（2）交互融合：各阶段数据相互连接融合。（3）自我进化：实时更新数据并自动比较改进。6/181.理论进展图1美国空军实验室高保真飞机模型图2美国航空部机身数字孪生（ADT）目前，法国达索公司、德国西门子PLM软件公司也开展了数字孪生的研究。7/182实际应用2.1基于数字孪生的产品设计9/18概念设计详细设计虚拟验证传统产品设计：以设计人员的专业知识和经验为中心。现代产品设计：趋于以顾客为中心，增加顾客参与感。数字孪生产品设计2.1.1基于数字孪生的自行车设计案例10/182.2基于数字孪生产品制造11/18物理生产要素虚拟生产要素数字孪生数据资源管理、生产计划、过程控制2.2基于数字孪生的传动轴制造案例12/182.3数字孪生驱动产品服务13/18产品服务使用服务维护服务1.用户管理和行为分析服务2.用户操作指南服务3.智能优化和更新服务1.实时状态监控服务2.能源消耗分析与预测服务3.产品失效分析与预测服务使用服务维护服务1.用户管理和行为分析服务2.用户操作指南服务3.智能优化和更新服务1.实时状态监控服务2.能源消耗分析与预测服务3.产品失效分析与预测服务2.3数字孪生驱动电力变压器服务案例14/181.电力变压器的实时状态监测2.电力变压器本身的能耗3.输出电能质量预测与分析3技术挑战15/183.1技术挑战关键技术未来挑战智能感知和连接技术虚拟建模，运行模拟和验证技术数字孪生数据建设和管理技术数字孪生驱动操作技术智能生产和精准服务技术虚拟空间和物理空间之间的超高同步性和保真度需要虚拟建模技术和超高速传输技术的突破高性能计算和多物理/多学科交叉需要解决和改进，以实现实时智能分析和预测个人、企业、地方、国家和国际层面的监管是阻碍数字孪生驱动产品设计、制造和服务实施，缺乏统一标准。16/183.2技术挑战数字孪生驱动产品设计、制造和服务的相关研究仍属于起步阶段，仍有大量研究工作等着我们去攻克。17/18THANKS!