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从仿真的视角认识数字孪生

智能制造专家赵敏教授认为，数字孪生是指在数字虚体空间中所构建的虚拟事物，与物理实体空间中的实体事物所对应的、在形态和举止上都相像的虚实精确映射关系。这两个定义要表达的意思是相同的，都可以将数字孪生理解为：针对物理实体建立相对应的虚拟模型，并模拟物理实体在真实环境下的行为。其实，无论仿真厂商对数字孪生如何布局与规划，始终离不开物理实体和虚拟模型这两个核心要素。数字孪生和仿真一样，都需要从建立虚拟模型做起，而这正是仿真厂商们的强项，这也不难解释时下仿真厂商为何纷纷投身于数字孪生这一技术。从某种程度上讲，数字孪生代表了最新的仿真技术。数字孪生用于设备运行维护数字孪生是实际运行设备的实时虚拟版本，可用来提供产品的性能与维护信息。工程仿真并不局限于产品研发过程。

来源：e-works

2017-09-30

构筑差异化竞争优势，工业自动化厂商加速布局数字化解决方案

例如，西门子发布了其全集成自动化软件平台最新版本TIA博途V21，能够将所有自动化任务整合于统一环境中，提供开放式接口以支持IT/OT融合，并具备包括数字孪生应用在内的测试与仿真功能。这其中，软PLC与虚拟PLC作为软件定义自动化理念的重要实践形式，以柔性控制破解场景适配难题。虚拟PLC则进一步实现了控制功能的完全虚拟化，通过软件模拟控制器运行环境，无需依赖特定硬件即可完成控制逻辑的部署、调试与迭代，大幅缩短产线部署周期、降低硬件采购与维护成本，尤其适配多品种、小批量的柔性生产场景当前，软PLC与虚拟PLC已成为工业自动化厂商拓展数字化解决方案的关键赛道。例如，倍福正通过TwinCATforLinux拓宽应用边界，让TwinCAT应用程序能够以高效、虚拟化的方式灵活部署。宝信软件于2025中国工博会现场展示的天行虚拟PLC，突破传统PLC对专用硬件的依赖，将控制逻辑、协议等核心功能迁移至通用计算平台运行，实现硬件解耦与软件重构。开放自动化构建协同生态。

来源：e-works

2026-02-04

数字孪生在工艺设计中的应用探讨

数字孪生与实作模型2003年，MichaelGrieves教授提出了“与物理产品等价的虚拟数字化表达”的思想，几易其名后，这一思想在2011年被Grieves正式命名为数字孪生( ；医学研究学者更是参考数字孪生思想，构建“虚拟胎儿”用以筛查家族遗传病。为了使CAPP能够根据工件的实际加工情况做出动态决策，首先需要对工件在加工制造过程中的状态进行实时刻画，因此可以采用数字孪生的思想在虚拟空间建立加工工件的孪生模型，利用该模型实现对加工工件的实时数字化描述其中数字孪生车间实现了物理车间、虚拟车间、车间服务系统的全要素、全流程、全业务数据的集成与融合，可以很好地解决传统工艺设计系统不能动态地考虑车间制造资源约束的问题。（2）技术层。基于数字孪生的工艺知识挖掘流程如图6所示，借助于实作模型和产品数字孪生体，可以将产品全生命周期的数据反馈到虚拟空间，在此基础上，可以通过数据挖掘技术挖掘出隐含的工艺知识，并利用数字线索技术回溯到物理空间对产品的生产制造全过程进行指导

来源：互联网

2025-05-27

工艺数字孪生的种种思考

数字孪生得到了学术界和工业界的广泛重视，数字孪生其实是一种理念或者思想，必须要结合具体的应用场景才能提现，尤其要强调其内部以实时和闭环为特征的CPS思路。产品研制各个环节以及端到端的纵观全生命周期，都可以作为数字孪生的应用场景抓手。本文只说一下工艺数字孪生的种种思考。不管是工艺设计还是工艺执行，其实一直以来都是研究机构重点关注的内容。其实从理念上来说都是数字孪生的范畴，从这个角度来说，数字孪生从来不是平白无故冒出来的概念，而更多的是一种对于既往研究总结基础之上，并带有一定前瞻性的概念而已。所以想说的第1点就是数字孪生不是为了数字孪生而数字孪生的，在应用上必须是与业务的改进优化场景密切结合的，并且有大量之前的研究工作基础和结果是可以利用和集成的。工艺执行数字孪生本质和重要度来说是为装备运行提供了一个优化与决策大脑。德国工业4.0所提的资产管理壳，其实是支持数字孪生自然而然的一种要求。

来源：微信公众号《智能制造随笔》

2025-05-27

数字化时代的产业重构与治理升级

当人形机器人精准完成火炬传递，当智能工厂通过数字孪生技术实现“数字先行”生产，当AI在医疗诊断中将影像识别速度提升百倍，数字化与智能化正以不可逆转之势，重塑产业形态、社会治理与生活方式制造业的“机器换人”浪潮中，AI与机器人技术的应用使用工量减少20%以上，产能提升30%，而数字孪生技术构建的虚拟产线更能降低30%的试错成本，让柔性生产成为可能—&

来源：e-works

2025-12-31

航空发动机制造领域数字孪生技术的应用现状与展望

数字孪生技术通过构建物理实体的虚拟映射，实现实体与虚拟模型之间的实时交互和融合，能够有效解决航空发动机制造过程中的工艺优化、质量控制、装配管理等关键问题。 1.3数字孪生五维模型分析数字孪生中五维模型分别为物理实体、虚拟实体、数据、服务和连接，其中物理实体是数字孪生的基础，通过虚拟实体模拟其运行，在过程中产生的数据为模型提供支撑和更新依据，服务完成对数据和算法封装满足用户需求 2.3装配过程的数字化管理数字孪生技术在航空发动机装配中的虚拟装配与验证环节发挥着关键作用。基于MBD的虚拟装配技术如图4所示，通过构建三维可视化工艺设计平台，可以实现装配工艺设计流程化、结果可视化。该研究基于数字孪生技术的工艺仿真与虚拟制造实现了虚拟模型与物理机床的实时数据映射和仿真预测。利用数据驱动的虚拟模型复现物理生产过程，并通过实时交互实现制造过程的动态优化。未来可加强虚拟模型与物理系统的实时通信，引入深度学习算法，以提升数字孪生在复杂工况下的适应性和控制能力。

来源：航空工程进展

2025-07-14

虚拟现实应用大汇总

其实虚拟现实可以应用到的领域很广泛，如虚拟游戏、视频娱乐、虚拟直播、医疗保健、教育、工程、零售、军事、服装、建筑和旅游等领域，在一些行业虚拟现实甚至深刻影响和改变各个行业的格局。虚拟游戏伴随着技术条件的初步成熟，设备应用的日臻完善，虚拟与游戏的结合率先打开了虚拟市场的蓝海。相比较于其他领域，虚拟游戏的发展有着天然的优势：首先，虚拟游戏开发商基本可以使用现有的游戏开发流程及开发工具进行虚拟现实游戏开发，相对而言，开发成本会大幅降低，过渡也会比较平滑。虚拟现实公司Otoy也和美国冰球联盟进行合作，让观众可以享受全视角的冰球比赛，并允许用户在虚拟世界中随意观看和走动。医疗保健医疗保健一直都是虚拟现实技术的主要应用领域。服装设计：现代虚拟服装设计是服装设计师通过视觉、听觉、触觉运用虚拟现实设计技术，在电脑显示的虚拟现实环境下进行服装设计。

来源：e-works

2025-05-27

虚拟ECU：唤醒传统汽车开发灵魂

2虚拟样机&ECU构建汽车电子系统的虚拟样机，在虚拟样机中进行测试，成为了科技发展日臻完善的必然产物。虚拟样机指在真实的电脑中安装软件，用软件模拟汽车的各个部件。虚拟样机具备以下优点：●可以不受原型限制进行故障注入，验证国际标准ISO26262《道路车辆功能安全》规定的纠正措施；●虚拟样机性价比极高，节能环保，能够在更早的开发阶段投入使用，更早地开始测试；●虚拟样机可以快速实现分布式部署图4驾驶辅助系统3基于SkyEye的虚拟ECU仿真虚拟ECU是汽车电子系统硬件和嵌入式软件对虚拟样机进行建模和测试的关键部分。 ECU和从系统到软件的车辆虚拟样机设计。虚拟ECU使测试可以更早地实现于开发流程中，形成更快的反馈循环，用更低的成本使开发团队具备更高的可扩展性。虚拟ECU是开发复杂车辆电子系统的重要组成部分。

来源：迪捷软件

2023-01-01

操作系统与虚拟化

通过这样的虚拟化，运行在操作系统之上的所有程序都会认为自己是独占一台计算机的硬件运行。 3.虚拟化的好处上面说了计算机硬件以及操作系统，其实计算机系统从诞生的那一天开始，就在不断地进行着虚拟化过程，时至今日，计算机虚拟化进程依然在坛快发展着。硬件逻辑被虚拟化成汇编语句，汇编语句再次被封装，虚拟化成高级语言的语句。程序再被操作系统虚拟成一个可执行文件。其实这个文件代表厂什么呢?到了底层，其实就是一次一次的对CPU的电路信号刺激。也就是说，硬件电路逻辑，一层层的被虚拟化，最终虚拟成一个程序。虚拟化的好处显而易见，虚拟化将下层的复杂逻辑，转变为上层的简单逻辑，方便人类读懂，也就是说“科技。以人为本”。任何技术，部是为了将上层逻辑变得更加简单，而不是越变越复杂。

来源：e-works

2013-04-21

高端数控机床正向设计方法发展研究及建议

虚拟样机和数字孪生是快速预测、验证、调试高端数控机床正向设计结果的重要技术手段，其将机床结构动力学、机电系统耦合动力学、切削动力学有机结合，可在虚拟环境下预测系统在服役过程中的动力学行为、加工轮廓误差、加拿大哥伦比亚大学制造自动化实验室开发了先进加工过程仿真软件（CUTPRO）、虚拟加工过程仿真软件（MACHPRO）及开放式模块化五轴虚拟数控加工系统（VirtualCNC），这些产品被全球机械加工领域超过德国西门子公司开发了VNCK、NX-MCD等软件平台，日本FANUC公司也推出了数字孪生系统，可准确建立机床的CAD/CAE和控制系统数字仿真模型，实现数控系统参数的自整定，显著提高了机床的动态响应性能和轮廓精度美国CGTECH公司开发的数控加工仿真系统（VERICUT），不仅可以精确模拟材料去除过程和多轴机床运动、优化加工路径，也新开发了切削力计算、与数控系统通信等功能模块，由虚拟机床向数字孪生机床方向发展。针对考虑用户多种工艺需求的机床结构布局自动化与智能化优选技术，兼顾静动刚度、几何/热精度及能耗等多种性能要素的整机集成设计技术，高阻尼、高刚度/重量比复合材料制备与复合结构设计技术，以及集整机结构特性、控制品质、加工过程快速仿真、优化与调控于一体的虚拟样机技术和数字孪生技术

来源：中国科学院院刊

2025-12-10

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