徐 鵬，陳衛(wèi)彬，廖良闖，張 政，封雨生

(1. 中船重工第七一六研究所，江蘇 連云港 222061；2. 中船重工信息科技有限公司，江蘇 連云港 222061)

0 引 言

隨著世界各國對于制造業(yè)的重視，中國制造的生存能力和發(fā)展空間遭遇“雙向擠壓”，面對前所未有的挑戰(zhàn)。在此背景下，我國提出了“中國制造2025”戰(zhàn)略白皮書，將互聯(lián)網(wǎng)和傳統(tǒng)制造工業(yè)相融合，借助數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化技術(shù)創(chuàng)新、結(jié)合經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整及供給側(cè)改革措施，實現(xiàn)制造業(yè)由原本粗放式發(fā)展到精細(xì)化、集約化、技術(shù)化方向的轉(zhuǎn)型升級。轉(zhuǎn)型升級過程中，供給側(cè)競爭的加劇、營運成本的提升以及盈利能力的下降，迫使企業(yè)追求生產(chǎn)的自動化、數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化。目前，大部分企業(yè)完成了自動化能力升級及初步的數(shù)字化能力建設(shè)[1-3]。

然而，自動化生產(chǎn)車間存在生產(chǎn)狀態(tài)即時管控能力缺失、制造全流程數(shù)據(jù)鏈路斷裂、單點數(shù)字化孤島等問題現(xiàn)象，制約了企業(yè)實現(xiàn)基于數(shù)據(jù)的產(chǎn)品質(zhì)量控制、生產(chǎn)周期縮短，競爭力提升的發(fā)展需求。大部分企業(yè)的數(shù)字化能力建設(shè)聚焦于獨立的信息系統(tǒng)搭建，旨為實現(xiàn)特定的功能目標(biāo)，如資源的調(diào)配、物料的管控、生產(chǎn)排程的下發(fā)等，信息的片面性、直觀性、可用性限制了數(shù)據(jù)在生產(chǎn)制造流程中的價值彰顯。

數(shù)字孿生是用數(shù)字技術(shù)鏡像物理車間，基于數(shù)據(jù)驅(qū)動直觀有效地完成對車間對象的監(jiān)控、分析，實現(xiàn)對當(dāng)前的生產(chǎn)管控、對未來的仿真預(yù)判、對過去的直觀追溯的目標(biāo)，在成本、資源、周期等多維度幫助企業(yè)快速發(fā)展[4-7]。數(shù)字化解決方案是以產(chǎn)品全生命周期的相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的智能制造解決方案。在虛擬環(huán)境下將生產(chǎn)制造過程壓縮和提前，并得以評估與檢驗，從而縮短產(chǎn)品設(shè)計到生產(chǎn)的轉(zhuǎn)化的時間，并且提高產(chǎn)品的可靠性與成功率，能夠為企業(yè)帶來巨大價值，達(dá)到互聯(lián)智能技術(shù)出現(xiàn)以前無法企及的水平。數(shù)字孿生是數(shù)字化解決方案中一種新的概念，具體為物理實體或流程的準(zhǔn)實時數(shù)字化鏡像，有助于企業(yè)實現(xiàn)績效提升。之前由于數(shù)字技術(shù)能力有限，且計算、存儲和寬帶成本過于高昂，數(shù)字孿生及其海量數(shù)據(jù)處理對于多數(shù)企業(yè)來說仍是一個難以掌控的領(lǐng)域。但近年來，隨著物聯(lián)網(wǎng)，高速通信，人工智能等技術(shù)的不斷成熟，這些不利因素已大大減少。成本的大幅降低和能力的顯著提升引發(fā)了巨大變化。

船舶管系加工是船舶加工過程中重要的一環(huán)，近幾年來，在自動化和信息化建設(shè)方面取得了長足的進(jìn)步。然而在后續(xù)發(fā)展上，仍然面臨著現(xiàn)有的管理手段、技術(shù)手段和生產(chǎn)裝備無法滿足當(dāng)前的船舶智能制造形勢，迫切需要轉(zhuǎn)型升級。通過信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化技術(shù)，引進(jìn)先進(jìn)的管理理念，優(yōu)化工藝流程，對現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行數(shù)字化升級，同時引進(jìn)產(chǎn)品制造、物流、在線檢測等高端智能裝備，進(jìn)行裝備的工業(yè)互聯(lián)，結(jié)合數(shù)字孿生系統(tǒng)，以管加智能制造為核心，實現(xiàn)工藝與高端裝備相結(jié)合的集成創(chuàng)新，促進(jìn)跨業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的綜合集成，推進(jìn)跨部門的業(yè)務(wù)協(xié)同與創(chuàng)新，實現(xiàn)船舶管系加工的管理信息化、設(shè)計制造數(shù)字化、決策智能化，將大力提升管系產(chǎn)品制造管理的智能化水平，所形成的全新智能制造模式將會全面提高我國船舶行業(yè)的核心競爭力。

1 基于數(shù)字孿生的數(shù)字化車間運行模式

傳統(tǒng)車間管控架構(gòu)主要由現(xiàn)場執(zhí)行單元、車間制造執(zhí)行系統(tǒng)、企業(yè)資源管理系統(tǒng)組成，主要實現(xiàn)生產(chǎn)的自動化和管理的信息化[8-9]。在傳統(tǒng)的生產(chǎn)管控流程下，MES 系統(tǒng)在ERP 系統(tǒng)與生產(chǎn)控制系統(tǒng)之間進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)指令的下達(dá)與生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)的上傳。隨著智能制造技術(shù)發(fā)展的要求，傳統(tǒng)車間管控架構(gòu)主要存在的不足有：制造過程的數(shù)據(jù)展示以二維圖表為主，生產(chǎn)過程可視化程度不高；主要的分析、決策仍依賴人工和經(jīng)驗，缺少仿真分析和自主決策機(jī)制。

數(shù)字孿生系統(tǒng)加入到車間管控架構(gòu)后，改變了車間傳統(tǒng)的運行流程。數(shù)字孿生等同于在ERP 系統(tǒng)和MES 系統(tǒng)之間增加1 個虛擬的生產(chǎn)制造執(zhí)行仿真系統(tǒng)，基于數(shù)字孿生的數(shù)字化車間運行新流程如圖1 所示。

圖 1 基于數(shù)字孿生的新型車間運行流程Fig. 1 New workshop operation process based on digital twin

ERP 系統(tǒng)將生產(chǎn)計劃訂單任務(wù)下發(fā)給數(shù)字孿生系統(tǒng)，數(shù)字孿生系統(tǒng)基于已有的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)、物料數(shù)據(jù)、生產(chǎn)參數(shù)、優(yōu)化目標(biāo)等進(jìn)行虛擬制造和仿真優(yōu)化分析。數(shù)字孿生系統(tǒng)將仿真結(jié)果反饋給ERP 系統(tǒng)的同時，也下發(fā)給MES 系統(tǒng)，由MES 系統(tǒng)按照優(yōu)化后的訂單任務(wù)組織生產(chǎn)。數(shù)字孿生系統(tǒng)實時收集實際生產(chǎn)過程中的物料消耗數(shù)據(jù)、質(zhì)量數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)等相關(guān)生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，并持續(xù)完善內(nèi)部的仿真分析模型，從而完成基于數(shù)字孿生的數(shù)字化車間運行新流程。

2 數(shù)字孿生系統(tǒng)總體架構(gòu)及集成

數(shù)字孿生是用數(shù)字技術(shù)鏡像物理車間，基于數(shù)據(jù)驅(qū)動直觀有效地完成對車間對象的監(jiān)控、分析，實現(xiàn)對當(dāng)前的生產(chǎn)管控、對未來的仿真預(yù)判、對過去的直觀追溯的目標(biāo)，在成本、資源、周期等多維度幫助企業(yè)快速發(fā)展。之前由于數(shù)字技術(shù)能力有限，且計算、存儲和寬帶成本過于高昂，數(shù)字孿生及其海量數(shù)據(jù)處理對于多數(shù)企業(yè)來說仍是一個難以掌控的領(lǐng)域。但近年來，隨著物聯(lián)網(wǎng)，高速通信，人工智能等技術(shù)的不斷成熟，這些不利因素已大大減少，成本的大幅降低和能力的顯著提升引發(fā)了巨大變化[10-11]。

2.1 數(shù)字孿生系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計

數(shù)字孿生系統(tǒng)采用基于B/S 架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，將系統(tǒng)核心功能集中到服務(wù)器上，用戶可以通過辦公電腦、移動終端等方式對系統(tǒng)進(jìn)行靈活訪問。采用模塊化設(shè)計理念進(jìn)行系統(tǒng)總體設(shè)計，基于模塊化分系統(tǒng)架構(gòu)及分系統(tǒng)拓?fù)潢P(guān)系的建立，使得各個模塊具有相對獨立的特點，在不對原系統(tǒng)進(jìn)行較大改動前提下，可以按照定制需要快速搭建新的模塊分系統(tǒng)，并接入數(shù)據(jù)及觸發(fā)流程；同時，對于任何一個模塊分系統(tǒng)的維護(hù)都不會對其他分系統(tǒng)模塊的運行產(chǎn)生較大影響。

數(shù)字孿生系統(tǒng)按功能主要劃分為系統(tǒng)管理模塊、數(shù)據(jù)接口單元、數(shù)據(jù)管理模塊、監(jiān)控視角模塊、運動驅(qū)動模塊及狀態(tài)匹配模塊等模塊，其中，系統(tǒng)管理模塊通過接口調(diào)用、觸發(fā)信號傳遞等方式實現(xiàn)6 個模塊之間任務(wù)協(xié)調(diào)及控制。數(shù)字孿生系統(tǒng)總體架構(gòu)圖如圖2所示。

圖 2 數(shù)字孿生系統(tǒng)總體架構(gòu)圖Fig. 2 Digitaltwin system overall architecture diagram

此外，數(shù)字孿生系統(tǒng)提供了開放的二次開發(fā)和集成接口。提供基于Web Service 的接口，用于和其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)的集成；提供OPC 工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口，用于和智能化系統(tǒng)的集成。

系統(tǒng)實際工作流程如下：

1）在系統(tǒng)啟動之初，系統(tǒng)管理模塊調(diào)用狀態(tài)匹配模塊依據(jù)實時數(shù)據(jù)進(jìn)行虛實狀態(tài)匹配；

2）數(shù)據(jù)傳輸模塊從系統(tǒng)外采集數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)管理模塊進(jìn)行管理；

3）數(shù)據(jù)可視化模塊發(fā)送請求給系統(tǒng)管理模塊，通過數(shù)據(jù)管理模塊提供的數(shù)據(jù)列表進(jìn)行數(shù)據(jù)查找；

4）運動驅(qū)動模塊依照更新的數(shù)據(jù)調(diào)用相應(yīng)的運動驅(qū)動方法；

5）通過調(diào)用監(jiān)控視角模塊，可以切換虛擬相機(jī)角度方位，得到不同的觀察角度車間圖像；

6）系統(tǒng)支持VR 設(shè)備和AR 設(shè)備的接入，實現(xiàn)基于VR 設(shè)備的車間漫游、設(shè)計評審，實現(xiàn)基于AR 的作業(yè)指導(dǎo)和設(shè)備檢修。

2.2 數(shù)字孿生系統(tǒng)的信息集成

數(shù)字孿生系統(tǒng)需要與生產(chǎn)企業(yè)內(nèi)的產(chǎn)品研發(fā)系統(tǒng)、企業(yè)資源計劃管理系統(tǒng)、制造執(zhí)行系統(tǒng)、現(xiàn)場控制系統(tǒng)、仿真分析系統(tǒng)等業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)及接口集成。集成的數(shù)據(jù)類型包括：現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、三維模型幾何數(shù)據(jù)及三維模型業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)等。采用的集成接口技術(shù)依據(jù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)類型和交換數(shù)據(jù)的格式而不相同。數(shù)字孿生系統(tǒng)與其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)集成的接口技術(shù)如圖3 所示。

圖 3 數(shù)字孿生系統(tǒng)信息集成接口技術(shù)Fig. 3 Digitaltwinsystem information integration interface technology

數(shù)字孿生系統(tǒng)與企業(yè)管理信息系統(tǒng)通過企業(yè)信息服務(wù)總線（ESB）進(jìn)行集成，數(shù)據(jù)語言采用XML 或JSON 格式；與仿真分析系統(tǒng)通過ESB 或WebService（部署在云端）進(jìn)行系統(tǒng)集成；與制造執(zhí)行系統(tǒng)和現(xiàn)場控制系統(tǒng)采用OPC UA 通信進(jìn)行集成。

2.3 現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)驅(qū)動的虛擬車間運行

1）現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集及處理

在充分考慮技術(shù)成熟性的同時，采用先進(jìn)、可靠、標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)手段，構(gòu)建車間現(xiàn)場采集服務(wù)系統(tǒng)，通過設(shè)備底層控制進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，將采集的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、分類、編碼等邊緣處理，形成標(biāo)簽化的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行本地壓縮存儲。同時，數(shù)據(jù)可以通過企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)、4G 網(wǎng)絡(luò)、MQTT 等協(xié)議與企業(yè)信息系統(tǒng)進(jìn)行集成或上傳至云端?，F(xiàn)場數(shù)據(jù)采集服務(wù)系統(tǒng)層次圖如圖4 所示。

數(shù)據(jù)采集層。該部分是數(shù)據(jù)采集服務(wù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)部分，主要通過協(xié)議轉(zhuǎn)換器（網(wǎng)關(guān)）實現(xiàn)底層工業(yè)通信協(xié)議（OPC，PROFINET，PROFIBUS，HART，TCP/IP 等）的互通。

邊緣處理層。車間采集的原始數(shù)據(jù)類型繁雜、數(shù)據(jù)量大，需要進(jìn)行邊緣處理后，再進(jìn)行存儲及上傳。邊緣處理主要包括數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)編碼、數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)冗余處理及數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)化等內(nèi)容。

圖 4 現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集服務(wù)系統(tǒng)Fig. 4 Field data collection service system

數(shù)據(jù)存儲層。為避免存儲空間的浪費，提升存儲性能，對經(jīng)過邊緣處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮，通過SQLite，MySQL 等數(shù)據(jù)庫進(jìn)行本地存儲，做到分布式運行，集中管理，共享處理。

數(shù)據(jù)傳輸層。該部分是數(shù)據(jù)采集服務(wù)系統(tǒng)上層應(yīng)用接口的關(guān)鍵部分，對外提供主流的數(shù)據(jù)接口OPC UA，WebService，MQTT 中間件等接口，同時支持與企業(yè)服務(wù)總線（ESB），適應(yīng)各種系統(tǒng)和平臺的數(shù)據(jù)接口。

2）數(shù)據(jù)驅(qū)動的虛擬車間運行

開發(fā)數(shù)字孿生系統(tǒng)外部數(shù)據(jù)交互管理模塊，建立虛擬車間運動機(jī)構(gòu)單元與實際設(shè)備的數(shù)據(jù)映射關(guān)系，系統(tǒng)內(nèi)核以輪詢方式不斷刷新數(shù)據(jù)映射區(qū)，確保虛擬車間以高于30 Hz 的頻率得到生產(chǎn)線設(shè)備和傳感器的實時數(shù)據(jù)。數(shù)字孿生系統(tǒng)內(nèi)部借助數(shù)據(jù)映射，再通過事件驅(qū)動的方式，調(diào)用相應(yīng)的設(shè)備運動腳本控制虛擬單元執(zhí)行動作；當(dāng)用戶按照指定規(guī)則及約束，通過系統(tǒng)界面對虛擬設(shè)備進(jìn)行操作時，數(shù)據(jù)映射區(qū)的數(shù)據(jù)同時發(fā)生變化，進(jìn)而通過數(shù)據(jù)采集服務(wù)系統(tǒng)將控制指令發(fā)送給實際產(chǎn)線控制系統(tǒng)，從而真正實現(xiàn)“以實映虛，以虛控實，虛實共生”。

3 基于數(shù)字孿生的車間信息模型

數(shù)字孿生系統(tǒng)實施的關(guān)鍵在于車間信息建模?；跀?shù)字孿生的車間信息模型包括：產(chǎn)品信息模型、生產(chǎn)線信息模型、過程信息模型。

產(chǎn)品信息模型通常包括產(chǎn)品組件構(gòu)成、材質(zhì)信息、工藝裝備、過程工藝參數(shù)、物料清單以及工時定額等信息數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)通常在產(chǎn)品設(shè)計和工藝設(shè)計階段產(chǎn)生，并以BOM 的形式在PLM/PDM 系統(tǒng)中進(jìn)行存儲和管理。數(shù)字孿生系統(tǒng)通過與PLM/PDM 系統(tǒng)進(jìn)行集成獲得產(chǎn)品信息模型，并為生產(chǎn)模擬分析和制造執(zhí)行提供數(shù)據(jù)輸入。

生產(chǎn)線信息模型是基于數(shù)字孿生車間信息模型的關(guān)鍵組成部分，它是物理產(chǎn)線在孿生空間的完整映射，主要集中在企業(yè)數(shù)字化車間要素的幾何模型構(gòu)建，包括廠房布局模型、生產(chǎn)線工藝設(shè)備模型及輔助設(shè)備模型。這些模型的外觀、大小和位置信息應(yīng)與物理產(chǎn)線完全相同。生產(chǎn)線信息模型需要定義屬性信息，包括編碼、名稱、型號規(guī)格、分類、關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)等，對于核心生產(chǎn)設(shè)備，還需要定義其行為信息，如設(shè)備的物理運行參數(shù)、工藝參數(shù)、生產(chǎn)能力和生產(chǎn)特征等。

過程信息模型是純數(shù)據(jù)模型，主要用于對物理產(chǎn)線的工藝流程、加工過程、物流路徑、信息輸入和輸出等進(jìn)行定義，需要以生產(chǎn)線信息模型為載體。針對離散制造企業(yè)多元、異構(gòu)、關(guān)系復(fù)雜等的數(shù)據(jù)特性，過程信息模型涉及生產(chǎn)要素數(shù)據(jù)、工位數(shù)據(jù)、資源數(shù)據(jù)等大數(shù)據(jù)模型，其通常是以插件的形式在生產(chǎn)線信息建模的軟件上進(jìn)行二次開發(fā)。

船舶直管制造流程涉及大量的結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化類型的實時數(shù)據(jù)，制造過程中涉及零部件加工和裝配的大量圖樣、計劃表、零部件采購單、物料清單、派工單、更改單等圖文資料。在建立數(shù)字孿生系統(tǒng)的產(chǎn)品信息模型、生產(chǎn)線信息模型、過程信息模型時，還需進(jìn)一步對所建立的模型進(jìn)行評估和驗證，以保證模型的正確性和有效性。在此基礎(chǔ)上將三類模型進(jìn)行關(guān)聯(lián)、組合與集成，從而形成一個完整的、具備高忠實度的虛擬車間模型。

4 船舶管加工數(shù)字孿生車間系統(tǒng)實現(xiàn)

目前，武昌造船集團(tuán)有限公司已經(jīng)建成了國內(nèi)首條全自動化直管柔性智能加工生產(chǎn)線，如圖5 所示。該生產(chǎn)線通過自動倉儲、切割、打磨、貼標(biāo)、刻碼、組對、焊接等高端智能裝備，并與全生命周期管理、綜合管控、產(chǎn)線控制、企業(yè)信息空間工程管理等軟件系統(tǒng)集成開發(fā)，實現(xiàn)船舶直管件在制品自動出入倉儲立體庫和自動物流轉(zhuǎn)運、自動對心下料、端部外圓自動打磨、表面條碼信息追蹤、管法蘭/套管的四工業(yè)機(jī)器人自動協(xié)同組對與焊接，實現(xiàn)船舶直管件產(chǎn)品的生產(chǎn)全過程的智能化加工與管控，整條產(chǎn)線真正實現(xiàn)了無人化、高柔性化、智能化，徹底改變了原有落后的以人工操作為主的生產(chǎn)模式。

圖 5 船舶直管柔性智能加工生產(chǎn)線Fig. 5 Ship straight pipe flexible intelligent processing production line

圖 6 船舶直管制造數(shù)字孿生系統(tǒng)Fig. 6 Ship straight pipe manufacturing digital twin system

結(jié)合船舶直管柔性智能加工生產(chǎn)線及相關(guān)信息系統(tǒng)，利用數(shù)字孿生技術(shù)，實現(xiàn)產(chǎn)線實際生產(chǎn)過程信息可視化展示與產(chǎn)能仿真，如圖6 所示。通過與PLM、MES、設(shè)備采集系統(tǒng)的深度集成，將現(xiàn)場設(shè)備實時加工數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理，實現(xiàn)真實工廠中整個產(chǎn)品過程數(shù)據(jù)可視化管控，有利地提升了車間的管理水平。系統(tǒng)與視頻監(jiān)控、聯(lián)動控制相結(jié)合，通過攝像頭對設(shè)備狀態(tài)及運用情況進(jìn)行實時切換查看，真正實現(xiàn)虛實結(jié)合，透明化生產(chǎn)，提升生產(chǎn)管控能力。同時利用真實系統(tǒng)抽象化形成的仿真模型以及收集到的設(shè)備實時數(shù)據(jù)，快速評估產(chǎn)線的性能，分析瓶頸，并進(jìn)行策略調(diào)整方面的模擬，從而為產(chǎn)線的策略優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支撐，提高策略調(diào)整的成功率。

在船舶直管柔性智能加工生產(chǎn)線的旁邊建設(shè)數(shù)據(jù)管控中心，設(shè)置3 行6 列共18 臺46 寸拼接屏，作為重要數(shù)據(jù)上墻使用，如圖7 所示。數(shù)據(jù)管控中心操作臺采用桌面式操作臺，4 聯(lián)工作臺位，將PLM 系統(tǒng)、ERP 系統(tǒng)、產(chǎn)線控制系統(tǒng)等各工作站分布在操作臺上。數(shù)據(jù)管控中心能直觀地反映各項生產(chǎn)數(shù)據(jù)，實時地查看生產(chǎn)動態(tài)，同時可以監(jiān)控設(shè)備實時狀態(tài)、報警信息、趨勢等。

圖 7 數(shù)據(jù)管控中心現(xiàn)場布置圖Fig. 7 Datacontrol center site map

數(shù)據(jù)管控中心通過與ERP 系統(tǒng)及產(chǎn)線控制系統(tǒng)進(jìn)行集成，獲取ERP 系統(tǒng)及產(chǎn)線控制系統(tǒng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、設(shè)備信息以及異常信息，通過定制分析進(jìn)行相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)和提醒，如圖8 所示。

5 結(jié) 語

圖 8 相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)Fig. 8 Related business data presentation

數(shù)字孿生車間作為未來車間的運行新模式，對實現(xiàn)船舶管加智能制造具有重要的推動作用。本文分析了傳統(tǒng)車間管控系統(tǒng)架構(gòu)存在的不足，探索了基于數(shù)字孿生的數(shù)字化車間運行新流程，重點對數(shù)字孿生系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計、數(shù)據(jù)及接口集成、現(xiàn)場數(shù)據(jù)驅(qū)動、車間信息模型構(gòu)建等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了闡述?；谖洳齑瘓F(tuán)有限公司的全自動化直管柔性加工生產(chǎn)線，初步實現(xiàn)了數(shù)字孿生車間系統(tǒng)，并給出了相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)集中呈現(xiàn)。未來的研究工作將圍繞產(chǎn)品、生產(chǎn)線、過程信息等數(shù)字孿生模型的互操作以及基于大數(shù)據(jù)的決策分析展開。