机械工程学报

作者：陶飞, 张辰源, 刘蔚然, 张贺, 马昕, 高鹏飞, 张建康

单位：1. 北京航空航天大学国际交叉科学研究院数字孪生国际研究中心 北京 100191;2. 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院 北京 100191

关键词：数字工程,数字孪生,系统工程,人工智能,数力,智力,能力,复杂产品,复杂系统,全生命周期；

基金：国家自然科学基金资助项目(52120105008，52275471)。

依赖物理手段规划、研究、设计、制造、试验和使用产品或系统，通常存在研制周期长、运营成本高、响应不及时、智能程度低、体系优化难等问题，数字工程为解决上述问题提供了新的思路和途径。通过总结近20多年数智化实践和分析未来发展趋势，从物理空间出发，提出基于“信息空间”提速增效、基于“数字空间”仿真分析、基于“数实空间”虚实交互、基于“数智空间”智能决策、基于“数智生态”体系优化的数字工程演进历程和五等级成熟度模型。在数字工程范畴下，定义了“数力”和“智力”，以及由“控全局、破孤岛、聚能力、跨时空、强智能、深协同”组成的数字工程“能力”，进而提出通过开发“数力”，运用“智力”，进而提升体系化解决问题和满足需求“能力”的数字工程新理解与系统思考。分析了NewIT时代下数字工程的六大需求与挑战。设计提出以“智能中枢”为核心，以“物理线程、模型线程、数据线程、服务线程”四线程为主线的数字工程体系架构，并阐述支撑数字工程的八类关键技术。最后结合团队科研实践，基于所提架构和技术，面向海陆空天复杂产品与装备研制，以及城市、医疗、能源等复杂系统工程重大需求，对核电厂数字工程、航空发动机数字工程、卫星互联网数字工程、海洋系统及海洋装备数字工程、风洞数字工程、未来战场数字工程、城市数字工程、高档数控机床数字工程、能源数字工程、车辆数字工程等重大领域进行应用探索。期望相关工作为复杂产品或系统全生命周期科学组织、智能管控和体系优化，以及为数字中国建设与数字经济发展提供参考。

来源：2023年第13期

《机械工程学报》期刊编辑部

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