2020年9月18日，中國工程院在機(jī)械運載領(lǐng)域發(fā)布了工程研究前沿（一共9個領(lǐng)域，184個前沿研究與開發(fā)），題目是：數(shù)字孿生驅(qū)動的智能制造。數(shù)字孿生是當(dāng)前的熱點，智能制造走到了現(xiàn)在，數(shù)字孿生已經(jīng)被大家認(rèn)為是一個普遍的抓手。這個還是有道理的。下面筆者就結(jié)合自己的認(rèn)識和理解，對這個題目進(jìn)行一下初步的分析，僅供大家參考。

（1）數(shù)字孿生與智能制造的關(guān)系

對于智能制造，我們有一個普遍的模式概念，就是涵蓋：感知、識別、采集、分析、推理和執(zhí)行，形成這么一個閉環(huán)，其核心的理念就是賽博物理系統(tǒng)（CPS）。

CPS的對象是產(chǎn)品或者制造資源。我們可以建立面向產(chǎn)品的CPS。不管是從產(chǎn)品的功能性能，還是說運行服役，也可以在這個過程當(dāng)中加入產(chǎn)品形成過程所需要的制造資源，甚至現(xiàn)在也有一些直接面向制造資源的，比如設(shè)備狀態(tài)的預(yù)測與維護(hù)等等。這些都是從不同的層次或者維度對CPS各種應(yīng)用形式的一種延伸。

在CPS的各種應(yīng)用方式上來說，其背后的關(guān)鍵都是要構(gòu)建與物理實體相對應(yīng)的或者部分相對應(yīng)的軟件層次的分級推理決策模型。其實這個也不是說，好像數(shù)字孿生是完全全新創(chuàng)造出來的概念，而更多的是一種既有一些應(yīng)用方式的總結(jié)，當(dāng)然了，概念清楚之后，其內(nèi)涵可以得到更大的明確和發(fā)揮可以指導(dǎo)我們后續(xù)的工作。比如我們一直在進(jìn)行的各種獨立的物理場或者多個物理層融合的CAE分析，雖然這個CAE分析，很大程度上，在傳統(tǒng)當(dāng)中是一種離線的或者說是一種脫離了實體所進(jìn)行的（或者結(jié)合對一部分實體的抽象，比如半實物仿真等等），后來進(jìn)一步發(fā)展之后，我們加入了實驗測試來完善我們的CAE析模型，使得結(jié)果能夠更加的準(zhǔn)確或者得到修正。比如我們經(jīng)常對于產(chǎn)品來進(jìn)行一些遙操作，而這種遙操作的本質(zhì)是建立了物理實體產(chǎn)品的行為動作模型，我們可以將我們的指令干預(yù)進(jìn)去，使得實體產(chǎn)品能夠按照模型所表達(dá)的以及與實物相對應(yīng)的行為方式進(jìn)行運行。其實這些也都是CPS的一些傳統(tǒng)應(yīng)用，而其中所見的非物理實體這一部分�，F(xiàn)在將其稱之為數(shù)字孿生體。

其實不管是CPS還是數(shù)字孿生，其表現(xiàn)形式上來說，是基于物理實體附加軟件或者賽博層面的系統(tǒng)進(jìn)行融合，其目的是為了能夠更加精準(zhǔn)精確精細(xì)的描述物理實體的行為內(nèi)涵，也有利于我們對物理實體的功能性能和行為進(jìn)行更加準(zhǔn)確的分析和預(yù)測。

在融合的基礎(chǔ)上，這個鏈條其實是一個閉環(huán)的鏈條。我們可以借助于工業(yè)互聯(lián)或者物聯(lián)來獲得產(chǎn)品或者產(chǎn)品制造過程當(dāng)中的各種狀態(tài)數(shù)據(jù)，并進(jìn)一步的構(gòu)建基于這些狀態(tài)數(shù)據(jù)的分析推理模型，在做出分析推理決策之后，對物理實體或系統(tǒng)進(jìn)行干預(yù)，這是一個完整的閉環(huán)控制過程也是典型的賽博物理系統(tǒng)所追求的要點。而在這個鏈條當(dāng)中，最重要的是所構(gòu)建的分析推理模型。其核心的目的是決策。一般來說這種決策都是比較復(fù)雜的，這種分級推理決策模型也是很難建立的，但這正是我們努力的方向。

智能制造不管是從字面的含義，還是說是從技術(shù)的角度來說，其落腳點都是制造，都是在為制造賦予智能化或者說賦能。而制造的對象就是產(chǎn)品積極制造過程以及產(chǎn)品的服役運行，圍繞著這些來開展GPS或者數(shù)字孿生，是非常貼切的，也是直接面向了問題。

從產(chǎn)品本身來說。這個產(chǎn)品都是對物理規(guī)律的某種運用。我們所做的CAE分析，也是在試圖。主動的掌握產(chǎn)品背后的物理機(jī)理模型。而這些物理機(jī)理模型。目前在實際運用過程當(dāng)中，主要還是掌握在產(chǎn)品設(shè)計人員的頭腦之中的，也就是他們的知識與經(jīng)驗。因此這種物理機(jī)理模型的構(gòu)建一定是需要非常好的專業(yè)背景機(jī)器，多專業(yè)的一種綜合。這是企業(yè)的實際業(yè)務(wù)。如果是簡單的事情，可能大家也會發(fā)現(xiàn)，就沒有必要使用那么多設(shè)計分析人員了，正是因為這些設(shè)計分析人員的知識和經(jīng)驗無可替代或者說難以替代。才為我們的技術(shù)發(fā)展指明了方向，這是與實際業(yè)務(wù)直接密切相關(guān)的。

而對于產(chǎn)品的形成過程來說。最主要涉及到兩個方面，一是管理決策，二是工藝決策。這個一般來說也是企業(yè)的核心競爭優(yōu)勢重點，否則的話，也就無從來區(qū)分各個企業(yè)之間的差別了。數(shù)字孿生的提出，其本意或者說出發(fā)點更多的是面向工藝決策（建立產(chǎn)品形成過程當(dāng)中，各個工藝環(huán)節(jié)的工藝推理決策時間類似自適應(yīng)加工等等典型的智能制造的特點），是對我們之前關(guān)于智能制造或者說CPS更多地關(guān)注于管理層是方面或者說過于關(guān)注管理層次方面的一種糾正。當(dāng)然了，我們也不能走向極端。因為對于制造運行過程來說。管理也是極其重要的。面向管理所構(gòu)建的這種模型與我們傳統(tǒng)的工藝機(jī)理分析決策模型相比來說�？赡茉陲@示度上面要差一些，但是這個也是絕對必要的，比如我們面向產(chǎn)線車間或者工廠運行所構(gòu)建的APS模型，其實也是一種數(shù)字孿生在管理決策方面的一種體現(xiàn)。

通過上面的一些分析和描述，我們可以看到。數(shù)字孿生所關(guān)注的東西與智能制造所應(yīng)該關(guān)注的東西其實是高度契合的。因此將數(shù)字男生當(dāng)做智能制造的抓手是很有必要也是非常正確的。

多說一句，既然大家都接受了數(shù)字孿生這個東西，其實也沒有必要非的糾結(jié)于說數(shù)字孿生與CPS沒有本質(zhì)上的區(qū)別，我們干脆就用CPS來說吧，其實這些都是無所謂的，可能數(shù)字孿生更加平易近人或者這個詞語就能夠比較明要做哪些事情，而賽博物理系統(tǒng)相對來說比較抽象，雖然賽博物理系統(tǒng)更加學(xué)術(shù)化一些或者嚴(yán)謹(jǐn)一些，但不可否認(rèn)，數(shù)字孿生這個詞兒還是比較形象的。