孙元亮，马文茂，张 超，宋永杰，崔 晶

（中国航空规划设计研究总院有限公司，北京 100120）

传统的生产管理往往面临着较为严重的“黑盒”问题，现场的设备状态、计划执行进度、物料周转的实时位置、产品质量状态等信息的获取，对生产管理者来说至关重要，但又一直缺乏直观、有效的手段。如何对现场信息进行采集，并基于实时数据建立一种直观、可视化监控系统，成为实现生产透明化管理过程中亟待解决的关键问题。

近年来兴起的数字孪生技术是解决上述问题的有效途径，数字孪生概念在工业界及学术界形成了广泛讨论[1–4]。究其内涵，数字孪生是指综合运用感知、计算、建模等信息技术，通过软件定义对物理空间进行描述、诊断、预测、决策，进而实现物理空间与赛博空间的交互映射[5]。

在生产运营阶段，智能生产线的数字孪生价值体现在： （1）监控分析。在生产线运行过程中，过程数据会实时反映在虚拟空间中，从而可以得到生产线实时可视化的过程监控。（2）问题诊断。通过对生产线运行过程中的历史数据进行分析，诊断生产线运行指标偏差甚至是错误的原因，实现对物理生产线的故障诊断、定位。（3）仿真预测。在生产过程中，将最新的检验和测量数据、进度数据、设备状态及工艺参数实测值等关联映射至虚拟生产线，在虚拟空间中进行实时模拟仿真，从而提前预测生产线的未来状态，通过仿真能够帮助决策者和工程师预测运营策略的变化对系统性能的影响[6]。……