工业数字孪生数据建模在钢铁行业中的应用研究

目的 工业数字孪生技术在钢铁行业的应用展现了其显著的潜力,成为工厂数字转型的核心技术之一,尤其在数据建模方面。本文梳理工业数字孪生中数据建模技术在钢铁行业中的应用。方法 通过梳理相关文献,重点分析四种数据建模方法,即基于知识的方法、基于机理的方法、基于传统机器学习的方法和基于深度学习的方法,详细介绍这些方法的优势、局限性和具体应用案例。探索了这些方法在数字物理实体融合的工业数字孪生系统构建中的潜力,以及未来模型的可扩展性设计,特别是针对大模型技术的应用。结论 通过这一综述,梳理钢铁行业现有工业数字孪生数据建模技术,为钢铁行业的数字化转型提供有价值的见解,并为未来的研究和实践提供方向。     

基于数字孪生的产品生产质量管理方法研究

针对现阶段质量管理过程缺少反馈机制、管理存在滞后性等问题,在传统质量管理模式基础上,提出一种基于数字孪生的产品质量管理方法.构建了物理生产车间、虚拟生产车间、车间质量孪生数据和车间质量管理系统相协同的产品质量数字孪生模型,并对数字孪生模型的运行机制进行了阐述.通过对数据采集融合的方法进行设计形成车间质量孪生数据,并利用...     

面向智能发电的数字孪生技术及其应用模式

发电过程作为电力系统的重要组成部分,其智能化建设是推进我国能源电力转型发展的重要方向。结合数字孪生技术的研究发展现状及发展趋势,剖析了智能发电的概念与体系,并给出面向智能发电的数字孪生定义,通过功能映射,构建了智能发电系统的数字孪生架构。提出了在智能发电系统中部署数字孪生技术的一般性方法,对数字孪生技术的应用领域和应用模式进行了归纳,分析了应用过程中面临的主要技术挑战。研究结果可为数字孪生技术在发电领域产业化发展提供理论和方法参考。     

新一代建造质量安全管理发展研究

建筑工程施工是一个复杂的"人–机–环"系统工程,施工过程中的质量安全管理仍面临诸多挑战,在新一代信息技术的支持下,数字孪生技术为解决工程质量安全问题、助力建筑业高质量发展、实现智能建造提供了新思路和技术手段。研究认为,在工程建造中,数字孪生技术的应用是以整个建造过程的可计算、可控制为目标,通过先进感知、计算等技术与方法应用,实现对实体工地的数字化管控。为此,基于数字孪生技术在建造质量管理中的应用需求,本文分析了数字孪生技术在工程质量安全管理方面的研究现状与存在问题,提出了涵盖面向工程质量安全控制的产品智能设计、工程质量安全状态智能感知与分析、数据驱动的工程质量安全控制、工程质量治理与动态监管的新一代工程智能质量安全管理与控制体系,从管理、技术、标准与规范3个方面提出了我国在工程建造中应用和发展数字孪生技术的对策建议。     

数字孪生视域下的非物质文化遗产设计转化研究

目的 根据当前国内中小型非遗专门类博物馆数字展陈设计发展滞后问题,探索数字孪生视域下的非物质文化遗产数字设计转化方法,为非遗的数字设计保护与传播提供借鉴。方法 以数字孪生技术为基础,梳理数字孪生的起源、发展、相关理论模型和其在文化与设计领域中的应用,在此基础上提出适用于非物质文化遗产的双循环五维结构的数字设计转化模型,针对该模型的虚拟数字文化设计部分,从过去、现在与未来三个时间维度和象态、拟态与意态三个空间层级递进,分析了非遗数字设计转化机制。结果 利用非物质文化遗产数字设计转化模型和非遗数字设计转化机制,得出针对中小型专门类非遗博物馆的数字情景展示设计转化策略,以提升参观者体验,加强对非遗文化的理解。结论 以非遗十里红妆民俗的博物馆情景展示设计为例,基于数字孪生理论使用倾斜摄影测量法,对非遗数字文化设计转化进行实践验证,设计十里红妆博物馆数字展示系统。该实践拓展了非遗数字设计转化的理论思路,并提升了参观者对非遗文化内涵的理解和认同,为中小型非遗专门类博物馆的文化活动空间数字化保护与传播提供了方法参考。     

面向货到人拣货机器人系统的数字孪生系统

采用数字孪生技术对货到人拣货机器人系统RMFS(the robotic mobile fulfillment systems)进行研究,提出了针对RMFS系统的数字孪生模型构建方法并给出了数字孪生实例。实验数据表明,所构建的数字孪生系统可更好地描述RMFS系统AV(automatic vehicle)死锁和冲突的规律,可方便地随物理RMFS系统重构而重构,实现系统共生。数字孪生系统可为更好地理解RMFS系统内在规律,指导电商企业更好地使用RMFS系统提供帮助。     

大数据与数字孪生驱动的智慧校园集成设计研究

目的 为解决智慧城市集成化设计中仍存在数据孤岛与智慧决策的相关问题,因此设计了一套以智慧校园创新服务生态为导向的园区集成设计方案,为大数据与数字孪生驱动的智慧城市构建提供建设新思路。方法 研究通过建立智慧校园数据的标准信息模型,采用结构化数据为主的物联网传感器进行部署,并利用大数据与深度学习方法实现校园的智慧大脑,开发了基于Web 3D与数字孪生驱动的人机共融可视化平台,从可操作性角度制定了可执行、可落地的智慧校园设计。结果 从大数据特点切入对智慧校园的构建状况进行分析,建立智慧校园数据的标准化模型,设计了基于GRU-CNN深度学习智慧大脑的Web 3D与数字孪生驱动可视化平台。实验表明该系统具有数据可视化与智能决策功能,能提供给用户沉浸式、多维动态的人机共融交互体验。结论 利用大数据驱动的数字孪生可视化平台可以实现校区一体化运行,增强校园结构的智能化、高效化和人性化,提高使用效率。智慧校园集成平台设计同时可以推动现代化城市进一步完成数据互通互联、数据可视化、智慧服务管理新模式。为当前智慧城市的建设提供技术及理论参照。     

数字孪生技术在医疗健康领域的应用及研究进展

数字孪生技术在医疗健康领域应用日益广泛,本文介绍了数字孪生的基本原理,总结了数字孪生技术在医疗健康领域的发展现状与应用,即患者状况实时获取、安全环境提供、全方位的创新服务平台搭建等,指出了数字孪生技术在医疗健康领域的两大发展趋势,并提出在医疗健康领域使用数字孪生技术可能产生的问题。     

面向智慧能源系统的数字孪生技术及其应用

智慧能源战略为能源行业转型提供互联互通、透明开放、互惠共享的能源共享平台,数字孪生技术将助力解决智慧能源发展所面临的技术与市场壁垒问题。当前数字孪生技术在智慧能源行业应用仍处于起步阶段,相关的技术拓展和应用场景研究仍不充分,尚未形成系统性的研究框架。本文旨在总结国内外面向智慧能源系统的数字孪生技术的发展经验并探讨其未来发展思路,以期促进数字孪生技术在智慧能源行业中的深化应用。通过比较国内外不同领域对数字孪生技术的定义和应用,探讨了面向智慧能源系统的数字孪生技术的定义,对其通用架构、关键技术和生态构建分别进行了阐述。据此进一步分析了数字孪生技术在智慧能源行业的部署和应用案例。从技术发展、生态构建和政策建立三方面给出了对策建议,以期为数字孪生技术在智慧能源行业的工程应用提供参考。     

基于数字孪生的畲族文创设计研究

目的 结合数字孪生原理来辅助文创产品的设计过程,借由智能图像处理技术发散更多艺术创意,从而减少文创产品设计的艺术内耗,提升设计效率,并从数字孪生角度审视文创产品效果,辅助产品的孵化。方法 在数字孪生原理的指导下,以数据处理技术提取文化特征,丰富畲族文化资源数据库,并从中选取畲族设计元素以智能数字图像处理方法进行批量化图像生成,最后在keyshot中对概念产品的数字孪生模型进行数字图像的UV映射,以构建文创产品的仿真造型效果。结果 获取畲族文化图像孪生数据,组成畲族纹样文化资源库,构建数字孪生辅助的畲族文创设计方法。结论 基于数字孪生的文创产品设计中,借助了多种人工智能和数字图像处理手段,对文创中的图像设计工作起到了有效的辅助产出作用。为文创与科技融合的设计方法提供了新思路。     

基于设计形态学的军事仿生机器人研究现状与进展

目的 对设计形态学在军事仿生机器人设计领域的研究现状进行梳理、归纳和分析,为设计服务于国防建设和军事装备提供思路和参考。方法 首先从设计形态学的内涵出发,结合仿生设计理论,详细解读设计形态学,如何能够通过融合多学科知识,来辅助新型军事仿生机器人研制;其次,根据军事仿生机器人作战域的不同,从陆地、水下和空中（间）军事仿生机器人3个方面展开,论述了国内外设计形态学助力军事仿生机器人发展的现状,归纳并阐述了不同类型军事仿生机器人设计的特点;最后,总结并分析了设计形态学在军事仿生机器人设计领域进行应用的发展趋势,对设计形态学助力军事装备的研究方法及研究重点进行了展望。结论 设计形态学是一种强调系统的理论体系,是融合仿生学方法的生物激励模式下的设计形态创新,能够有效地支持军事仿生机器人领域的融合创新。随着人工智能技术的不断发展,设计形态学在军事仿生机器人领域的应用将逐步向人机共融智能设计方向演化。     

新时代军品包装的发展方向

目的 针对现代战争对装备物资器材的保障需要,系统研究论证新时代军品包装发展方向,为下一步军品包装发展提供借鉴参考.方法 通过需求论证和对比分析,厘清装备(器材)物资保障和现代军事物流建设对军品包装的需求,结合现代战争新样式新特点,按照不同需求、不同领域、不同层次,提出未来一段时期内军品包装的关注重点和发展动向.结果 军品包装要适应新时代军事战略方针,聚焦实战要求,坚持创新驱动,向综合防护、现代军事物流包装、智能化、功能性、绿色方向发展.结论 军品包装与装备(器材)物资效能发挥、战斗力提升息息相关,要紧扣需求、紧贴战场、紧盯前沿,大力推动军品包装新质保障力生成.     

基于战场时空信息一体化的战斗机智能座舱

目的 针对未来战斗机座舱面对复杂空天地一体化信息战场环境,剖析战役级OODA环中重要节点及相关态势感知信息认知模型若干概念,理清其中座舱信息通道和OODA环流程场景下飞行员具体需求,为飞行员在空中获得一体化信息态势感知快速切入敌方OODA环,实施打击并取得战场优势提供指导。方法 从战斗机迭代发展出发,分析座舱的演变过程,探讨当下技术发展对未来座舱的信息结构和整体布局产生的影响及带来的趋势。通过文献查阅提出了飞行员在OODA环各作战环下态势感知信息需求。通过一体化模型整合在不同阶段和场景下的战斗机作战信息,形成座舱内作战一体化体系,并通过概念设计平衡战斗机座舱中飞行员动作需求与信息空间布局,达成初步验证和表达理论框架。结论 通过分析OODA环结合态势感知模型进行战斗机智能座舱信息系统一体化设计研究,以飞行员的战斗流程中动作需求为中心,通过一体化框架进行战斗机智能座舱设计整合了多源、多层、多量信息,构建了以飞行员在OODA环作战流程中作战任务动作为中心的信息一体化的战斗机座舱设计,对未来战斗机设计具有指导意义。     

基于数字孪生与深度学习技术的制造加工设备智能化方法研究

针对传统制造加工设备在生产加工过程中存在设备与数据信息联系不紧密,设备使用维护多依赖于人工经验等问题,提出了一种新的设备智能化方法。首先,在信息层建立能反映制造加工设备真实状态的数字孪生体;其次,基于历史加工大数据,通过数字孪生体对加工过程的行为进行建模及深度学习和训练,并利用训练好的人工神经网络根据采集到的实时数据来预测制造加工设备下一时刻的状态,使制造加工设备实现物理层与信息层数据的深度融合,拥有自我感知、自我预测的能力,最终实现智能化;最后,以浆料微流挤出成型设备挤出结构系统的智能化实施过程为例,验证了所提出方法的可行性。实例结果表明该设备智能化方法可有效地对挤出结构系统的运行状态进行监测及预测,为后续提高挤出成型精度提供了有效的数据信息。研究表明数字孪生和深度学习技术能够提升制造加工设备的智能化程度,可为未来智能制造的发展提供理论支撑。     

基于五轴加工中心智能生产线的数字孪生应用研究

智能制造是我国近年来大力倡导的重点发展方向之一。随着智能制造试点的不断建立、发展和完善,数字孪生技术逐步得到应用。基于此,以五轴加工中心智能生产线为例,对数字孪生技术的应用情况进行总结。基于数字孪生技术,按1∶1的比例构建五轴加工中心智能生产线上实体设备的数字模型并配置对应的物理属性,使得数字模型具有与实体设备相同的动作状态。然后,对数字模型进行信号点设置并与外部控制信号进行映射与连接,实现对建成前五轴加工中心智能生产线的虚拟调试,并通过不断迭代获得最优的建设方案。实践结果表明,利用数字孪生可实现智能生产线组合、调试和生产的虚拟仿真;基于数字孪生的虚拟仿真功能,可实现产品物理属性参数和设计精准度的可视化展示,使得产品在设计阶段就能通过适应性验证,实现快速更新;在智能生产线建成后,利用数字孪生可实现对生产线上实体设备的管理及其工作状态的实时监控,以更好地了解各设备的运行状态。综上,数字孪生技术贯穿了智能生产线的全生命周期,可在智能制造领域推广应用。     

军用特种车辆工业设计研究综述

目的 探究影响军用特种车辆造型的功能因素和技术因素;总结军用特种车辆的设计方法及评价方法;分析军用特种车辆造型的设计趋势.方法 通过对车辆基础形态、结构布局、外表面造型及涂装的变化研究,归纳国内外军用特种车辆的造型演变规律及影响因素;针对军用特种车辆的功能属性、用户及使用场景,结合设计项目实践总结车辆造型的设计及评价方法;通过对未来陆军作战模式及创新型国防应用技术的调研,总结未来军用特种车辆的造型优化方向及设计趋势.结论 工业设计方法与技术手段在军用特种车辆上的设计应用能有效提高车辆造型美观度,优化造型的形态功能,同时构建合理高效的设计流程.工业设计与多学科领域的交叉融合,能赋予军用特种车辆造型创新的功能与性能表现.未来军用特种车辆的造型设计趋势将遵循模块化、高机动性、优良隐身性的设计理念.伴随着技术产业的不断发展,军用特种车辆的造型将会匹配新的驱动模式、驾驶控制模式、供能模式,形成体系化的军用特种车辆设计平台.     

国防和军队现代化建设背景下军品智能包装的理论研究

目的 介绍军品智能包装的发展趋势和类型,为国防和军队现代化建设背景下军品智能包装的发展提出建议。方法 分析军品智能包装的防护多重性、标准统一性和封存长效性的发展趋势;阐述军品智能包装在储存包装和物流包装2种途径上的具体应用。结果 利用活性包装材料和现代信息技术,能够实现军品包装储存的智能化;利用物联网、大数据、人工智能、区块链等核心数字技术,能够实现军品包装物流的智能化。结论 加快了我军军品智能包装建设军民一体化、绿色生态化的发展道路。     

数字化技术下文博场域设计构建与发展延伸

目的 在我国文博事业发展向好的背景下,研究将数字化技术应用于文博场域,促进文博事业有创新、长久的实质性提升与发展。方法 通过文献研究法,掌握文博发展现状和发展困境,将文博场域从前、中、后,以及全过程的游览角度进行分析,避免研究主体的空泛、不落地;通过理论分析法,立足于数字孪生技术,对文博场域的管理和应用展开设计,提出数字化技术文博场域设计的三要素,进而将数字孪生技术融于文博场域游览的全过程,更好地打造精准、一体化的体验,以智能化技术改善和提升文博场域的管理和应用。结论 在精神需求与日俱增的背景下,文博场域与数字化技术手段的结合具有极高适配性,也是发展的必然结果。借助数字孪生技术推进文博场域物理和虚拟空间的融合,为观者带来更加沉浸、长远的体验和感悟。打造文博场域的数字化管理和游览全过程,提出未来的发展方向,为文博事业的发展提供实践性参考。     

提高军用ATE战时保障能力的一些技术途径

战时保障能力是用于评价装备战时表现的新概念.本文分析了这个概念的内涵,并从防止新装备的扩散、抢修性、机动性、智能化、信息化、系统开放性、并行测试技术6个方面给出了提高军用ATE(Automatic Testing Equipment)战时保障能力的技术途径.     

航战座舱显控交互研究进展与人机协同发展趋势

目的 为了应对态势信息急速增长的复杂空战环境,人机协同作战应运而生,座舱显控交互是实现人机协同方式的通道,对快速取得战场优势,完成作战目标有着重要影响。方法 梳理了航战座舱显控系统的发展、相关代表人物与研究成果;基于人机协同作战环境中面临的挑战,探究座舱显控的研究现状与趋势;从座舱显控界面信息表征设计和交互的实现形式方面归纳梳理人机协同作战下的座舱显控交互设计研究热点;提出未来座舱显控交互的发展趋势。结论 航战座舱显控交互与人机协同作战密切相关。在智能技术支持与人机协作需求的共同驱动下,人机协同作战下的座舱显控交互向着任务相关、信息呈现、认知融合的界面设计与多通道的交互手段相结合的方向发展。