近日，东南大学机械工程学院刘晓军教授团队在国际权威学术期刊《Journal of Manufacturing Systems》发表了题为“A generic digital twin model construction strategy for cross-field implementations with comprehensiveness, operability and scalability”（用于跨领域实施的通用数字孪生模型构建策略，具有全面性、可操作性和可扩展性）的研究论文。该研究针对不同的应用场景，以五维数字孪生概念模型的结构组成为基础，介绍了基于物理实体、孪生服务要求、物理数据和实体要求的构建流程。这一策略适应不同的业务环境，为开发复杂的数字孪生模型提供了可行的构建方法。
数字孪生技术促进了物理世界和数字世界的融合，建立了一个闭环通道，实现了物理空间和信息空间之间的数据交互。目前，许多大型公司正在利用数字孪生技术来识别问题并提高效率。然而，在跨越各个领域构建数字孪生模型的过程中仍存在重要的建模挑战，缺乏普遍全面的方法、标准或指南来引导数字孪生模型的发展。鉴于此，本文提出了一个全面、可操作和可扩展的策略，将数字孪生模型的构建策略根据不同的构建场景和服务期望分为四种类型：
基于物理实体的构建策略适用于需要为现有生产线或车间构建孪生实体的场景。考虑到目标是现有生产线，意味着物理实体已经存在、运行，并生成了相应的数据，整个五维模型的构建从物理实体和数字孪生数据开始。
基于孪生服务需求的构建策略适用于基于虚拟调试结果辅助物理生产线建设的场景。该策略的目标是虚拟调试，表明孪生模型已经存在，需要与生产线功能要求集成，以完成整个五维模型的构建。因此，整个五维模型的构建从虚拟模型和服务应用开始。
基于实体需求的构建策略适用于基于虚拟运行状态指导产品设计、制造或装配过程优化的场景。该策略旨在优化产品设计，在这种情况下，虚拟实体已经设计完成，需要物理实体进行样品生产，随后进行数据收集和设计优化，从虚拟实体开始构建整个五维模型。
基于实体数据的构建策略适用于传统工厂智能转型的场景。针对已经拥有完整物理实体的传统工厂的智能转型，该策略涉及构建虚拟实体、进行数据收集、构建服务应用，并从物理实体开始构建整个五维模型。
东南大学机械工程学院刘晓军教授为论文的第一作者兼通讯作者。该研究得到国家自然科学基金与南京市重大科技专项等项目资助。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jmsy.2025.02.020
供稿：王崇鑫
审核：王乾乾