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数字化工厂架构解读生产数字李生

工艺是设计到制造的纽带；在数字化工厂中，结构化工艺更是中枢神经，定义与驱动数

字化工厂高效作。制造企业在MBD全三维数字化环境中，定义与验证结构化工艺，

为现场生产系统中的人和机器传递一次性准确的工艺信息，最终支撑智能制造。

本篇将重点阐述基于当前数字化工厂规划(大工艺)技术和结构化工艺设计与仿真技术，

如何深入开展生产制造的数字挛生建设，以及数字李生当前的能力状

态。

一、生产制造数字挛生的定义

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数字学生的官方定义

按照官方定义，数字李生(DigitalTwin)：是充分利用物理模型、传感器更新、

行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空

间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。数字李生是一种

超越现实的概念，可以被视为一个或多个重要的、彼此依赖的装备系统的数字映

射系统。针对制造企业来说，该装备系统既可指代企业交付给客户的产品，也可

指代企业的生产工厂，甚至整个企业。

在必威体育精装版2020年工业与信息化部指导编写的《信息物理系统建设指南(2020)》中，

对数字字生的组成进行了细致定义，如下图所示：

数字挛生(DigitalTwin)包括：

1，物理实体：真实世界的实物产品。

2,信息虚体(数字季生体(DigitalTwins))：即虚拟世界的虚拟产品，包括数

字模型、挛生数据、挛生主线、数字挛生服务等。

3,交互对接：虚拟和实物产品间的数据和信息交互。

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西门子数字学生总体定义

西门子总体愿景是为制造企业打造数字字生，全面覆盖整个企业的全业务流程和

产品的全生命周期。鉴于制造企业的复杂度和数字挛生技术的状态，西门子首先

从产品、生产和维三个阶段来分别打造数字李生，然后通过数据主线（Digital

Thread进）行这些数字李生贯通，最后随着技术的成熟去构建制造企业的全面综

合的一体化数字季生。

1.产品（Product）数字李生：指真实产品与虚拟产品对（产品结构组成的模型化表

达、对产品本身内在机理的虚拟表达）组成的相互作用系统。

2.生产（Production）数字李生：指真实生产与虚拟生产（虚拟的制造产品/对象，

虚拟的艺、虚拟的厂/生产系统）组成的相互作用系统。

3.运维（Performance）数字李生：指真实产品与虚拟产品对（产品运行环境、运行

状态、运行功效的虚拟表达）组成的相互作用系统。

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西门子生产数字学生的界定

在生产数字李生的系统中，主要包含制造产品、制造艺、制造厂这三个方面

要素进行物理与虚拟的对应。

L制造产品：包含原材料、采购件、过程件/在制品、半成品、成品等被加制

造对象物（料）实物以及虚拟表达。（虚拟产品表达更多是对产品变形/组合过

程及制造特性）

2.制造艺：包含产品制造过程中所采用的各种艺过程机（加/锁金/焊接/喷涂、

装配/维修/调试、热表/锻铸/特种加等）的完整表达。制（造艺在企业中是无

形非实物的智力资产，制造艺的虚拟表达更多就是艺知识的全数字/结构化

表达）

3.制造厂：包含制造企业车间现场的所有生产设备、设施、仪器、装等生产

资源的实物及虚拟表达。虚（拟厂不仅只是厂外形的表达，更多是厂的

作逻辑、生产逻辑、运行状态的全面表达）

正如前面文章的阐述，MBD技术发展，使得制造产品、制造艺、制造厂的

数字化虚拟表达的技术日益成熟；数字化厂的发展使得生产制造系统实物硬件

更加数字化；实物更加易于数字化虚拟表达而且易于与数字化虚体进行交互。由

真实和虚拟的制造产品、制造艺、制造厂〃组成的生产制造系统的数字李生，

开展虚拟生产和真实生产，以及相互指导