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

（1）數字孿生與智能制造的關系

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

在CPS的各種應用方式上來說，其背后的關鍵都是要構建與物理實體相對應的或者部分相對應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用方式的總結，當然了，概念清楚之后，其內涵可以得到更大的明確和發(fā)揮可以指導我們后續(xù)的工作。比如我們一直在進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)當中是一種離線的或者說是一種脫離了實體所進行的（或者結合對一部分實體的抽象，比如半實物仿真等等），后來進一步發(fā)展之后，我們加入了實驗測試來完善我們的CAE析模型，使得結果能夠更加的準確或者得到修正。比如我們經常對于產品來進行一些遙操作，而這種遙操作的本質是建立了物理實體產品的行為動作模型，我們可以將我們的指令干預進去，使得實體產品能夠按照模型所表達的以及與實物相對應的行為方式進行運行。其實這些也都是CPS的一些傳統(tǒng)應用，而其中所見的非物理實體這一部分�，F在將其稱之為數字孿生體。

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

在融合的基礎上，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)互聯或者物聯來獲得產品或者產品制造過程當中的各種狀態(tài)數據，并進一步的構建基于這些狀態(tài)數據的分析推理模型，在做出分析推理決策之后，對物理實體或系統(tǒng)進行干預，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。而在這個鏈條當中，最重要的是所構建的分析推理模型。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品積極制造過程以及產品的服役運行，圍繞著這些來開展GPS或者數字孿生，是非常貼切的，也是直接面向了問題。

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

而對于產品的形成過程來說。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（建立產品形成過程當中，各個工藝環(huán)節(jié)的工藝推理決策時間類似自適應加工等等典型的智能制造的特點），是對我們之前關于智能制造或者說CPS更多地關注于管理層是方面或者說過于關注管理層次方面的一種糾正。當然了，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。面向管理所構建的這種模型與我們傳統(tǒng)的工藝機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，比如我們面向產線車間或者工廠運行所構建的APS模型，其實也是一種數字孿生在管理決策方面的一種體現。

通過上面的一些分析和描述，我們可以看到。數字孿生所關注的東西與智能制造所應該關注的東西其實是高度契合的。因此將數字男生當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字孿生這個東西，其實也沒有必要非的糾結于說數字孿生與CPS沒有本質上的區(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)更加學術化一些或者嚴謹一些，但不可否認，數字孿生這個詞兒還是比較形象的。