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

被引：146

作者：

李浩 ^{[1
]}

陶飞 ^{[2
]}

王昊琪 ^{[1
]}

宋文燕 ^{[3
]}

张在房 ^{[4
]}

樊蓓蓓 ^{[4
]}

武春龙 ^{[5
]}

李玉鹏 ^{[6
]}

李琳利 ^{[7
,8
]}

文笑雨 ^{[1
]}

张新生 ^{[9
]}

罗国富 ^{[1
]}

机构：

[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

来源：

计算机集成制造系统 | 2019年 / 25卷 / 06期

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;

D O I：

10.13196/j.cims.2019.06.002

中图分类号：

TB472 [产品设计];

学科分类号：

1403 ;

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。

引用

页码：1320 / 1336

页数：17

共 21 条

[1]

基于数字孪生的车间管控系统的设计与实现.[D].张新生.郑州大学.2018, 01

[2]

Suitability of virtual prototypes to support human factors/ergonomics evaluation during the design.[J].Susanna Aromaa;Kaisa Väänänen.Applied Ergonomics.2016,

[3]

An assessment of pictographic instructions derived from a virtual prototype to support construction assembly procedures.[J].B. Johnston;T. Bulbul;Y. Beliveau;R. Wakefield.Automation in Construction.2016,

[4]

Collaborative Engineering: An Airbus Case Study.[J].F. Mas;J.L. Menéndez;M. Oliva;J. Ríos.Procedia Engineering.2013,

[5]

Reengineering Aircraft Structural Life Prediction Using a Digital Twin.[J].Eric J. Tuegel;Anthony R. Ingraffea;Thomas G. Eason;S. Michael Spottswood;Nicholas Bellinger.International Journal of Aerospace Engineering.2011,

[6] Virtual prototype and experimental research on gear multi-fault diagnosis using wavelet-autoregressive model and principal component analysis method [J].