计算机集成制造系统

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1. 基于条件风险值准则的战略顾客报童模型

刘咏梅,孙玉华,范辰

计算机集成制造系统 2013, 19 (10): 2572-2581.

摘要（753）

PDF （1410KB）（152407）

针对具有风险厌恶特性的报童在面临战略顾客时应如何做出订购和定价决策的问题,在分析战略顾客购买行为的基础上,运用CVaR准则建立考虑战略顾客行为的风险厌恶报童模型。进一步研究了存在战略顾客时数量折扣契约能否实现供应链协调的问题。研究表明,零售商存在最优订购和定价策略,零售商可以根据自身以及顾客的风险态度、产品成本和处理价格来制定库存和价格策略,增加顾客低价购买不到产品的风险,以避免战略顾客行为;零售商的风险态度加剧了双重边际效应,恶化了供应链绩效,此时数量折扣契约能实现供应链协调。

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2. 考虑损失厌恶零售商的混合渠道库存决策问题

刘咏梅,丁纯洁,廖攀

计算机集成制造系统 2014, 20 (5): 1199-. DOI: 10.13196/j.cims.2014.05.liuyongmei.1199.12.20140523

摘要（610）

PDF （1576KB）（34292）

针对零售商损失厌恶行为往往导致其决策偏离最优的现象,从顾客渠道偏好和零售商损失厌恶因素角度研究混合渠道的库存决策。基于渠道偏好构建了风险中性制造商和损失厌恶零售商的混合渠道库存决策模型,探讨了独立库存和零售商集中库存下制造商和零售商的最优库存策略,并通过数值模拟分析需求不确定性、损失厌恶及决策方式等因素对库存策略的影响。研究表明,独立库存模式下的集中决策是分散决策的Pareto改进,零售商集中库存模式下的集中决策提高了制造商和供应链的利润,却降低了零售商收益;损失厌恶零售商的订货量随需求不确定性增大,呈现先增后减趋势;对于零售商和供应链,零售商集中库存模式占优,面临损失厌恶零售商,制造商倾向于选择独立库存模式以维护自身利益。数值分析进一步表明,当制造商能提供合理利润共享契约并适当调节库存水平时,零售商集中库存模式将比独立库存模式更能协调具有损失厌恶零售商的混合渠道。

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3. 基于遗传算法的配作齐停类调度约束处理技术

王晓圆,王爱民,范瑞成,李铁成

计算机集成制造系统 2014, 20 (11): 2788-2797. DOI: 10.13196/j.cims.2014.11.017

摘要（677）

PDF （1312KB）（23317）

针对离散作业车间调度中的工序作业非独立以及资源非独占式占用的作业排产需求,提出面向配作及批处理的基于改进遗传算法的配作齐停类调度约束处理技术。通过分析配作、批处理、工艺顺序和设备能力等约束,建立了综合批处理设备的利用率和订单平均延误时间的目标模型。设计了一种综合适应配作和批处理约束的二维染色体编码方式,提出基于遗传算法的配作齐停类调度约束处理流程。结合配作和批处理约束所要求的工序级协调需求,提出一种面向配作约束的加工序列染色体调整机制,以及面向动态分批的合批染色体调整机制,解决了多工序间的加工时间齐停控制问题。最后结合工程实例验证了技术的有效性。

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4. 基于软构件的柔性制造执行系统平台的研究

刘晓冰，蒙秋男，黄学文，马跃

摘要（321）

为解决车间生产管理软件通用性和可移植性差的弊端，基于制造执行系统理论和车间生产业务的构件化设计思想，采用通用对象请求代理结构和多代理技术，提出了适用于制造行业的车间制造执行系统平台的体系结构。各个企业可以根据自身生产特点，以柔性制造执行系统平台为基础构建特定的车间生产系统，实现快速重组车间生产业务过程的目的，以适应企业敏捷化生产的需要；增强车间生产管理软件的可扩充性、可重构性和可移植性。

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5. 产品生命周期评价关键问题研究评述

郭焱,刘红超,郭彬

计算机集成制造系统 2014, 20 (5): 1141-. DOI: 10.13196/j.cims.2014.05.guoyan.1141.8.20140517

摘要（665）

PDF （1310KB）（17489）

针对产品生命周期评价中目标和范围定义阶段的归因生命周期评价和归果生命周期评价问题、功能单位定义和系统边界界定问题、清单分析阶段的数据质量和不确定性问题、清单分析方法的选择问题、清单数据的分配问题、影响评价阶段的评价方法选择问题,以及生命周期评价范围的拓宽和加深问题进行了理论梳理与分析,提出针对这些关键问题的主要解决办法。通过对这些问题的研究指出,未来的生命周期评价将沿着生命周期可持续评价的方向发展,它不仅考虑环境的影响,还将经济和社会的影响包括在内。在生命周期可持续性评价中仍然会出现新的关键问题,需要进一步研究和探讨。

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6. 基于知识元的冲压模具设计方法

李海生,寇菲菲,蔡强,李楠,姜同强

计算机集成制造系统 2014, 20 (2): 259-. DOI: 10.13196/j.cims.2014.02.lihaisheng.0259.8.2014024

摘要（656）

PDF （1141KB）（16449）

为实现冲压模具设计的智能化,提出一种基于设计过程知识元的模具设计方法。该方法首先分析模具设计知识内涵,建立了冲压模具设计的领域本体,通过领域本体和规则对模具设计知识进行表达。在分析组件间关联关系的基础上,建立了组件关联矩阵,并定义了设计过程知识元。以设计过程知识元为驱动,对设计过程中的具体关联矩阵和推理规则进行匹配,完成了动态决策的设计过程。基于该方法开发了一种定子切边冲槽模具设计系统,通过设计实例验证了所提方法的正确性和有效性。

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7. 面向复杂产品离散装配过程的电子看板系统实现与应用

李章锦,刘检华,唐承统,庄存波

计算机集成制造系统 2014, 20 (2): 313-. DOI: 10.13196/j.cims.2014.02.lizhangjin.0313.13.20140210

摘要（682）

PDF （1704KB）（15982）

为了解决复杂产品装配过程可视化程度低、信息传递效率低下等问题,提出并建立了面向复杂产品离散装配过程的电子看板系统。对复杂产品装配业务流程和组织人员的数据需求进行了分析,在此基础上提出基于流程的多级装配电子看板方法,并重点阐述了该方法中的装配现场日常事务信息综合展示、装配现场实时数据采集和装配过程实时可视化监控三个关键技术的实现方法。基于流程的多级装配电子看板方法的提出,实现了复杂产品离散装配现场的无纸化生产与装配过程的多级可视化监控。设计开发了软件系统,通过实例验证了该系统的应用效果。

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8. 考虑供应商过度自信和公平关切的供应链双边努力行为研究

浦徐进,诸葛瑞杰

计算机集成制造系统 2014, 20 (6): 1462-1470. DOI: 10.13196/j.cims.2014.06.puxujin.1462.9.20140624

摘要（574）

PDF （1112KB）（13792）

基于制造商为主导、供应商为随从的两阶段供应链,分别在供应商仅具有过度自信、供应商同时具有过度自信和公平关切的情形下,考察两者对供应链双边努力行为的影响,并对比分析了与完全理性情况下的结果差异。研究发现:供应商的过度自信和公平关切都是促使其自身提高努力投入的因素,但是供应商公平关切的存在会降低制造商努力投入的程度,只有在满足一定的条件下,供应商过度自信的存在才会提高制造商努力投入的程度。同时,供应商的过度自信和公平关切都有利于提高供应链的整体效用。通过数值分析验证了供应商过度自信和公平关切对供应链均衡运作结果的影响。

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9. 基于遗传模拟退火融合算法的船舶分段装配序列优化

李敬花，余峰，樊付见

摘要（455）

PDF （1002KB）（12259）

针对复杂船舶分段装配序列规划问题，提出基于遗传模拟退火算法的分段装配序列规划求解方法，综合考虑分段装配中的工艺约束和几何约束，建立以分段装配所需时间和消耗成本为优化目标的问题模型，并为模型求解设计了遗传模拟退火融合算法，将模拟退火算法的局部搜索能力与遗传算法的快速全局搜索能力相结合，达到快速收敛到全局最优解的目的。通过实例验证了该算法的有效性。

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10. 大规模个性化定制：大规模个性化的新发展

肖人彬

计算机集成制造系统 2023, 29 (12): 4215-4226. DOI: 10.13196/j.cims.2023.0651

摘要（4319）

PDF （1797KB）（11116）

在回顾生产模式演变历程的基础上,提出包括客户维、生产维和服务维的三维结构用来描述生产模式,并对每个维度的基本内涵加以明确阐释。基于对个性化需求与个性化产品的分析,发现两者之间存在非同步的不一致性,进而提炼出非常规自然需求超前规律,为此通过引入精准服务,提升两者之间的一致性,形成大规模个性化定制的新的生产模式。在生产模式的三维结构描述下,手工生产和大规模生产已退化为一维结构,而大规模定制和大规模个性化都属于二维结构。提出实现大规模个性化定制的两个核心部分——数据驱动的大规模个性化设计和面向大规模个性化定制的韧性制造系统,重点论述两者包含的若干关键技术。从概念和技术两个层面对精准服务进行阐释。从价值共创的角度分析从手工生产到大规模个性化定制的5种主要生产模式,结果表明：大规模个性化定制通过精准服务,可以有效实现个性化需求,具有充分的价值共创能力。考察中国海尔集团的人单合一模式,分析表明人单合一是大规模定制模式通过精准服务使其在服务维的区间取值从小到大转换得以实现;而大规模个性化定制依托精准服务,可实现生产模式三个维度的整体优化,是大规模个性化生产模式的新发展。

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11. 基于流程的复杂产品结构化装配工艺设计技术研究与应用

孟倩,刘检华,唐承统,周子岩

计算机集成制造系统 2014, 20 (2): 301-. DOI: 10.13196/j.cims.2014.02.mengqian.0301.12.2014029

摘要（576）

PDF （1674KB）（9395）

针对复杂产品装配工艺设计过程复杂和逆向工艺信息管理困难的问题,在分析复杂产品装配工艺信息业务流程的基础上,建立了基于流程的结构化装配工艺模型,提出一种基于流程的结构化装配工艺设计方法,给出了基于实例的装配工艺复用、基于模板的装配工艺设计、面向装配生产现场的逆向工艺信息控制、结构化装配资源管理等关键技术的实现方法。最后开发软件系统并进行了工程应用,验证了方法的可行性。

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12. 基于双向扫描算法的小线段速度规划

黄昕，，李迪，李方，何英武

摘要（306）

PDF （2125KB）（7465）

为提高数控系统加工产品的速度，提出了基于双向扫描算法的小线段速度规划方法。以直线加减速为例，导出小线段加工过程中进给速度的关键约束条件，建立了小线段高速加工的衔接速度规划数学模型，提出一种以最大进给速度为目标的双向扫描算法，以获得路径段衔接点处的最优进给速度。该方法通过对加工路径的正反向扫描，得到满足小线段路径的几何特性和机床的物理限制等多种约束的衔接点进给速度可行域。仿真和加工结果表明，该方法能实现衔接点进给速度的高速衔接，大大提高了加工效率。

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13. 两零售商竞争的闭环供应链应对突发事件

王旭,高攀,景熠

计算机集成制造系统 2014, 20 (2): 430-. DOI: 10.13196/j.cims.2014.02.wangxu.0430.10.20140224

摘要（560）

PDF （1263KB）（6720）

针对一个制造商和两个竞争零售商组成的闭环供应链在突发事件下的最优决策问题,提出一种基于“收益共享-费用共担”契约的应对策略和协调机制。在稳定的市场条件下验证了“收益共享-费用共担”契约能够实现闭环供应链的协调。当突发事件导致市场规模和再制造成本同时发生扰动时,通过建立和求解扰动环境下的博弈模型,提出闭环供应链在集中化决策时应对突发事件的最优策略,并进一步验证了调整后的 “收益共享-费用共担” 契约对协调突发事件下分散化决策闭环供应链的协调作用。通过数值分析验证了模型的有效性。

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14. 符号学视角下的智慧制造系统集成框架

姚锡凡,李彬,董晓倩,王建春

计算机集成制造系统

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15. 工艺规划与车间调度复合式集成模型

吕盛坪，乔立红

计算机集成制造系统 2014, 20 (1): 110-. DOI: 10.13196/j.cims.2014.01.lyushengping.0110.11.20140114

摘要（543）

PDF （1370KB）（5128）

为了有利于实现工艺与调度的集成规划，对支持两者集成的模型从面向接口集成与面向功能集成进行分类总结，指出这两类集成模型存在的不足。提出一个结合面向接口与面向功能集成的复合式集成模型，从初始规划层、匹配规划层和详细规划层三个层次对该复合集成模型进行了论述，建立了该复合集成模型的总体流程。以一个集成应用实例验证了该复合集成模型，总结了该集成模型的特点与优势。

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16. 基于粗糙集的柔性制造系统概念设计实例检索技术

程晓冬，李建勇

摘要（269）

针对柔性制造系统概念设计中的实例检索问题，提出了一种基于粗糙集理论的实例检索方法。分析了系统的需求特征和结构特征，通过建立属性决策表描述了实例信息；利用粗糙集理论对属性进行了重要性的判断和约简。为了处理属性表中的定量问题，给出了一种基于分级聚类法和决策属性支持度的离散化方法；抽取重要的特征属性作为检索依据，利用相似学方法进行相似度量，检索出最为接近的设计问题的实例作为设计参考。通过应用实例，给出了这种方法的具体实现过程。结果表明，该方法能够客观地反映实例与待求解问题的相似程度，保证了检索的正确性，提高了检索效率。

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17. 数字孪生模型构建理论及应用

陶飞, 张贺, 戚庆林, 徐俊, 孙铮, 胡天亮, 刘晓军, 刘庭煜, 关俊涛, 陈畅宇, 孟凡伟, 张辰源, 李志远, 魏永利, 朱铭浩, 肖斌

计算机集成制造系统 2021, 27 (1): 1-15. DOI: 10.13196/j.cims.2021.01.001

摘要（3145）

PDF （8983KB）（4335）

数字孪生作为实现数字化转型和促进智能化升级的重要使能途径,一直备受各行各业关注,已从理论研究走向了实际应用阶段。数字孪生是以多维虚拟模型和融合数据双驱动,通过虚实闭环交互,来实现监控、仿真、预测、优化等实际功能服务和应用需求,其中数字孪生模型构建是实现数字孪生落地应用的前提。针对如何构建数字孪生模型问题,首先提出了数字孪生模型“四化四可八用”构建准则。基于所提出的构建准则,从“建—组—融—验—校—管”6个方面探索建立了一套数字孪生模型构建理论体系。并基于所提出的数字孪生模型构建准则和理论体系,结合笔者团队承担的国家重点研发计划项目“基于数字孪生的智能生产过程精确建模理论与方法”,以数字孪生车间为例,从车间要素实体建模、生产过程动态建模、生产系统仿真建模3个方面对数字孪生车间模型构建理论与技术开展了研究和实践。相关工作期望能为数字孪生构建和进一步落地应用提供理论参考。

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18. 基于努力因素的供应链利益共享契约模型研究

何勇，杨德礼，吴清烈

摘要（248）

PDF （736KB）（3894）

在需求不确定且与努力水平具有相关性的前提下，建立了单供应商（或生产商）和销售商之间的利益共享契约模型，分析了努力因素对供应链协作策略的影响。通过对传统利益共享契约模式的研究，解释了此时单纯利益共享契约模式为什么无法实现供应链协作。为此，提出了基于回馈与惩罚策略的利益共享契约理论。通过在传统的利益共享契约中引入回馈与惩罚策略，解决了单纯的利益共享契约无法实现供应链协作的问题，使供应链恢复到协作状态，并给出了确定最优契约参数的方法。最后，通过数值例子对模型进行了分析比较。

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19. 复杂产品设计知识的语义自动标注方法

陈思，阎艳，王钊，王国新

计算机集成制造系统 2014, 20 (1): 69-. DOI: 10.13196/j.cims.2014.01.chensi.0069.10.2014019

摘要（651）

PDF （1465KB）（3726）

针对复杂产品设计知识手工语义标注耗时长、准确率低、不能完整表达知识语义信息等问题，提出一种以语义空间为标注结果的知识语义自动标注方法。结合复杂产品设计领域知识的特点，提出领域本体的构建流程和多维度本体构建框架。在此基础上提出自动语义标注的实现流程，对知识预处理和本体解析、语义匹配以及语义空间生成和标注结果存储转换进行了深入研究。通过在某军用车辆知识管理系统中进行的试验证明，该方法不但能够提高设计知识语义标注的效率，而且可以充分准确地表达知识语义的内涵，提高语义检索的效率。

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20. 寿命型设备的预防维修策略研究

盛天文,，陈晓慧,,易树平

摘要（229）

PDF （781KB）（3607）

为解决寿命型设备在基于可靠度的预防维修下的经济维修策略问题，提出一种基于可靠度和经济性求解维修周期和维修时间策略的方法。基于可靠性理论，用维修度（维修时间的函数）近似描述维修降低的不可靠度比例，以可靠度和维修度服从指数分布为例，引入失效率递增因子和维修率递减因子，建立了设备可靠度与维修周期、维修时间的函数方程。基于该方程，以设备使用寿命内总收益为决策目标，建立了寿命型设备的预防维修周期和维修时间的策略模型。经优化计算得到不同参数下的预防维修策略。结果表明，寿命型设备的预防维修周期和维修时间呈先增长后缩短的趋势，且维修成本越高，维修次数和时间均越少。

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21. 面向航空发动机装配过程的信息追溯与过程监控

李联辉,尹冠飞,莫蓉

计算机集成制造系统 2018, 24 (第12): 2986-3000. DOI: 10.13196/j.cims.2018.12.007

摘要（381）

PDF （4397KB）（2950）

针对当前航空发动机装配过程中信息追溯效率低下和过程监控信息滞后问题,对装配过程数据之间的关联逻辑进行了分析和形式化描述;基于单一产品数据源原理,构建了描述装配数据之间静态关联逻辑的多视图集成模型;将数据世系应用于装配过程中数据动态演进的表达,构建了装配过程的数据世系模型;根据装配过程中不同角色的数据需求,建立了基于多色集的装配数据需求层次网络模型,给出了数据获取流程;最后提出面向不同粒度的装配过程信息追溯与过程监控方法。通过在航空发动机装配车间综合管控系统中的应用,验证了所提方法的有效性和可行性。

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22. 数字孪生十问：分析与思考

陶飞,张贺,戚庆林,张萌,刘蔚然,程江峰,马昕,张连超,薛瑞娟

计算机集成制造系统 2020, 26 (第1): 1-17. DOI: 10.13196/j.cims.2020.01.001

摘要（1073）

PDF （4469KB）（2791）

当前数字孪生备受学术界、工业界、金融界以及政府部门关注。然而各界对数字孪生存在不同的理解和认识,对数字孪生相关新概念、新名词、新技术之间的异同存在疑惑,并且对是否适用数字孪生存在决策困惑。为理性和正确看待数字孪生,笔者团队于2019年7月27日在“第三届数字孪生与智能制造服务学术会议”上做了“数字孪生十问：分析与思考”同名题目学术交流报告,对有关问题和国内学者进行了交流讨论。为进一步了解数字孪生国内外学术研究现状,在相关报告内容及思考基础上,首先从时间分布、国家分布、来源出版物分布、研究机构和学者分布、高频关键词分布等不同维度,对2019年12月31日前发表的数字孪生学术论文进行了统计分析。在此基础上,进一步对当前各界关注的①何为数字孪生？②谁在关注数字孪生？③数字孪生：中、美、德,谁更热？④数字孪生与智能制造的关系是什么？⑤数字孪生能否与新一代信息技术(New IT)融合？⑥数字孪生是否存在科学问题？⑦数字孪生何用？⑧数字孪生适用准则是什么？⑨数字孪生是否需要标准？⑩数字孪生是否需要商业化工具/平台？十个问题进行了深入分析与思考,以期抛砖引玉,为研究者更好理解数字孪生,为决策者理性和正确对待数字孪生,为实践者更好落地应用数字孪生提供参考。

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23. 云制造——面向服务的网络化制造新模式

李伯虎，，张霖，王时龙，陶飞，曹军威，姜晓丹，宋晓，柴旭东

计算机集成制造系统 2010, 16 (01): 0-0.

摘要（2247）

PDF （7413KB）（2691）

为求解更加复杂的制造问题和开展更大规模的协同制造，分析了目前应用服务提供商、制造网格等现有网络化制造模式在应用推广等方面遇到的问题，阐述了云计算服务模式、云安全、高性能计算、物联网等理念和新技术对解决网络化制造中运营、安全等问题的契机。在此基础上提出了一种面向服务的网络化制造新模式——云制造。给出了云制造的定义，分析了云制造与应用服务提供商、制造网格等的区别。提出了一种云制造的体系结构，讨论了实施云制造所需攻克的关键技术和所取得的成果。最后，给出了一个云制造的典型应用案例——基于云仿真原型平台的云设计。

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24. 基于Agent的流程工业制造执行系统结构研究

杨帆，萧德云

摘要（268）

随着集成技术的发展，流程工业综合自动化系统采用了ERP/MES/PCS三层体系结构。本文针对流程工业的特点，分析了现有制造执行系统的结构特征，对流程工业制造执行系统的功能模块进行分类，并构造出对应的Agent模块，以此提出一种基于Agent的分布式流程工业制造执行系统结构。这种结构非常有利于分布式流程工业制造执行系统的管理和控制，具有较好的柔性和扩展性。在此基础上，研究了流程工业制造执行系统中每个Agent的运作机制和多Agent之间的交互协调机制，为实现流程工业制造执行系统功能的合理调度打下了基础。

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25. 数字孪生五维模型及十大领域应用

陶飞等

计算机集成制造系统 2019, 25 (第1): 1-18. DOI: 10.13196/j.cims.2019.01.001

摘要（3720）

PDF （15226KB）（2680）

数字孪生(Digital Twin)作为践行智能制造、工业4.0、工业互联网、智慧城市等先进理念的使能技术与手段,近期备受学术界和企业界关注,尤其是数字孪生的落地应用更是关注热点。模型是数字孪生的基础与核心,而传统数字孪生三维模型已无法满足现阶段技术发展与应用需求。在此背景下,为推动数字孪生技术在相关领域和行业的进一步应用,在数字孪生车间研究过程中,提出了数字孪生五维模型的概念,以适应新需求。基于前期相关研究,在进一步阐述数字孪生五维模型后,结合相关合作企业实际应用需求,重点探讨了数字孪生五维模型在卫星/空间通信网络、船舶、车辆、发电厂、飞机、复杂机电装备、立体仓库、医疗、制造车间、智慧城市10个领域的应用思路与方案,以期为相关领域践行数字孪生理念与技术提供参考。

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26. 基于数字孪生的高端装备智能运维研究现状与展望

高士根, 周敏, 郑伟, 张林鍹, 张斌, 宋海锋, 吴兴堂, 李妮, 王昆玉

计算机集成制造系统 2022, 28 (7): 1953-1965. DOI: 10.13196/j.cims.2022.07.003

摘要（587）

PDF （4039KB）（2390）

大数据、工业物联网、人工智能等使能技术的发展促进了数字孪生与高端装备运维的深度融合,使得传统的“定期修”“故障修”运维模式向“预防修”“状态修”智能运维模式的升级,成为高端装备智能运维领域的研究热点。数字孪生充分利用机理模型、实时传感数据、历史数据以及专家知识等信息,集成多学科、多变量、多层次、多尺度、多粒度、多概率的建模仿真过程,准确表征数据特征并进行高效精准的计算分析,实现虚实空间的高精度、高可靠、高可信的映射及演化,为实际物理系统的状态评估、故障预警与运维决策提供支持。对数字孪生技术在高端装备智能运维领域的发展现状、关键技术及工程应用等进行了梳理,并对未来的挑战与难点进行了总结展望。

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27. 产品数字孪生体的内涵、体系结构及其发展趋势

庄存波,刘检华,熊辉,丁晓宇,刘少丽,瓮刚

计算机集成制造系统 2017, 23 (第4期): 753-768. DOI: 10.13196/j.cims.2017.04.010

摘要（1099）

PDF （3091KB）（2016）

数字孪生技术被认为是实现信息物理系统的核心关键技术,作为数字孪生技术在产品研发过程具体应用的产品数字孪生体,目前其研究尚处于探索阶段,研究成果相对较少且缺乏系统性。为此首先回顾了数字孪生体的产生背景,在此基础上提出了数字孪生技术的概念,然后对产品数字孪生体的内涵进行了系统阐述,建立了产品数字孪生体的体系结构,并给出了产品数字孪生体在产品设计阶段、制造阶段和服务阶段的实施途径,最后指出了产品数字孪生体的发展趋势。

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28. 数字孪生及其应用探索

陶飞,刘蔚然,刘检华,刘晓军,刘强,屈挺,胡天亮,张执南,向峰,徐文君,王军强,张映锋,刘振宇,李浩等

计算机集成制造系统 2018, 24 (第1): 1-18. DOI: 10.13196/j.cims.2018.01.001

摘要（2787）

PDF （7947KB）（1928）

数字孪生是一种集成多物理、多尺度、多学科属性,具有实时同步、忠实映射、高保真度特性,能够实现物理世界与信息世界交互与融合的技术手段。随着数字孪生车间概念的提出,数字孪生在智能制造中的应用潜力得到越来越多的关注。分析了数字孪生在企业应用和理论研究上的进展,基于前期提出的数字孪生的五维结构模型,提出数字孪生驱动的6条应用准则,探索了数字孪生驱动的14类应用设想与实施过程中所需突破的关键问题与技术,为未来开展数字孪生的进一步落地应用提供理论和方法论参考。

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29. 基于混合遗传算法的柔性制造系统优化设计

李建勇，鄂明成，查建中

摘要（306）

针对基于闭排队网络模型的柔性制造系统优化设计问题，提出了一种混合遗传算法，利用该模型中生产量函数和成本函数的单调性，设计了最大产量－成本梯度算子，来引导新一代种群从不可行域进入可行域，既实现了利用遗传算法求解柔性制造系统约束优化问题，又增强了遗传算法的局部搜索能力。由于该算法利用渐近边界分析思想和编码技术减少了计算量，从而使混合遗传算法既保持了遗传算法的全局寻优特点，又提高了运行效率。算例证明，该算法的求解质量优于目前该领域常用的隐枚举算法。

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30. 数字孪生连接交互理论与关键技术

陶飞, 马昕, 戚庆林, 刘蔚然, 张贺, 张辰源

计算机集成制造系统 2023, 29 (1): 1-10. DOI: 10.13196/j.cims.2023.01.001

摘要（593）

PDF （2559KB）（1701）

数字孪生作为实现信息物理融合的重要使能技术,备受各行各业广泛关注。基于虚实交互和数模驱动,数字孪生能满足仿真(以虚映实)、控制(以虚控实)、预测(以虚预实)、优化(以虚优实)等应用服务需求,其中连接与交互是实现数字孪生动态运行和虚实空间高效融合的核心关键。针对数字孪生连接交互如何理解与实现的问题,首先从内外两层阐述了数字孪生连接交互内涵,进而提出“准确—实时—一致—安全—可靠”连接交互准则。在此基础上,从“感知—通信—映射—联动—融合”五方面探索建立了一套数字孪生连接交互理论体系,分析了数字孪生连接交互关键技术。基于数字孪生连接交互理论与方法研究,结合笔者前期在物理实体、数字孪生模型、数字孪生数据和服务的相关研究工作基础,进一步探究并丰富了数字孪生五维模型理论体系,以期为数字孪生的理论研究和应用落地提供系列理论和方法参考。

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31. 基于移动终端的机加车间生产质量信息实时管控支持系统

尹超，王明远，李孝斌，尹翰坤

计算机集成制造系统

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32. 数字孪生成熟度模型

陶飞, 张辰源, 戚庆林, 张贺

计算机集成制造系统 2022, 28 (5): 1267-1281. DOI: 10.13196/j.cims.2022.05.001

摘要（1630）

PDF （4795KB）（1523）

数字孪生作为一种实现信息物理融合,促进数字化转型和智能化提升的有效手段,受到国内外学术界、工业界和政府部门的广泛关注。然而,在数字孪生研究和落地应用过程中,存在以下疑惑和问题:①如何判断是不是数字孪生？②如何评判现有数字孪生能否满足应用需求？③若不满足应用需求如何优化提升？为解决上述问题,基于团队数字孪生前期研究基础,研究提出了一套数字孪生成熟度模型,将数字孪生成熟度分为“以虚仿实(L0)、以虚映实(L1)、以虚控实(L2)、以虚预实(L3)、以虚优实(L4)、虚实共生(L5)”六个等级。为便于不同数字孪生实际应用的成熟度评价操作,基于作者团队前期提出的数字孪生五维模型,从五个维度提出了19项数字孪生成熟度评价因子,并设计了一套数字孪生成熟度评价应用流程。最后,分别面向单元级数字孪生(如机器人)和系统级数字孪生(如车间)开展了数字孪生成熟度评价应用,验证了所提方法的可用性和有效性。数字孪生当前还处于应用的初级阶段,期望相关工作能为进一步认识数字孪生,开展数字孪生学术研究和交流,推广落地应用提供一些参考。

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33. 智慧制造——面向未来互联网的人机物协同制造新模式

姚锡凡,练肇通,杨屹,张毅,金鸿

计算机集成制造系统 2014, 20 (6): 1490-1498. DOI: 10.13196/j.cims.2014.06.yaoxifan.1490.9.20140627

摘要（1117）

PDF （1396KB）（1510）

在当前制造业信息化需求分析的基础上,融合云制造、制造物联、语义网络化制造和企业2.0的思想与理念,集务联网、物联网、知识网和人际网于一体,提出一种人机物协同的制造新模式——智慧制造;根据数据—信息—知识—智慧层次结构与语法—语义—语用—社会的符号学层次结构和现有制造模式之间的关系,论述了智慧制造诞生的必然性;给出了智慧制造的定义,提出一种智慧制造体系结构;关联分析了智慧制造与云制造、智能制造等制造模式,提出面向服务制造的成熟度模型;探讨了智慧制造的实现途径,特别是从云制造上升到智慧制造的实现途径。

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34. 考虑产品属性层次性的评论挖掘及需求获取方法

纪雪,高琦,李先飞,高菲

计算机集成制造系统 2020, 26 (第3): 747-759. DOI: 10.13196/j.cims.2020.03.017

摘要（370）

PDF （2034KB）（1479）

为提高需求获取的准确性,提出一种考虑产品属性层次性的评论挖掘及需求获取方法。首先,采用基于层次主题模型的半监督方法挖掘大量文本评论数据,得到产品属性层次结构树。其次,基于依存句法分析抽取产品属性对应的情感极性相关词,并对其量化表示为情感极性值,再基于属性间的加权层次关系对缺失的情感极性值进行补充。最后,计算每个产品属性的平均用户满意度,并分析确定下一代产品的开发需求。通过挖掘汽车之家口碑数据获取用户需求的案例,证明了所提方法的有效性。

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35. 航天薄壁件旋压成型数字孪生高保真建模方法

胡富琴, 杨芸, 刘世民, 郑小虎, 吕晓雷, 鲍劲松

计算机集成制造系统 2022, 28 (5): 1282-1292. DOI: 10.13196/j.cims.2022.05.002

摘要（381）

PDF （6301KB）（1467）

为解决制造过程中多学科、多物理量、多尺度、动态时变等因素带来的虚实融合困难问题,以航天薄壁件旋压成型加工过程为对象,提出一种数字孪生高保真建模方法。该方法分别从几何、机理和数据3个层次描述和定义模型,并基于构建的模型研究了旋压加工过程知识获取和数据虚实映射过程。为评估所建模型的有效性,给出了一种数字孪生模型的保真度评估方法。通过案例验证了所提数字孪生高保真建模方法的有效性和模型的可评估性。

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36. 数字孪生车间——一种未来车间运行新模式

陶飞,张萌,程江峰,戚庆林

计算机集成制造系统 2017, 23 (第1期): 1-9. DOI: 10.13196/j.cims.2017.01.001

摘要（1965）

PDF （2615KB）（1384）

随着新一代信息技术(如云计算、物联网、大数据、移动互联、人工智能等)与制造的融合和落地应用,世界各国相继提出了各自国家层面的制造发展战略。代表性的如工业4.0、工业互联网、基于CPS的制造、中国制造2025和互联网+制造、面向服务的制造或服务型制造等。这些战略虽提出的背景不同,但其共同目标之一是实现制造的物理世界和信息世界的互联互通与智能化操作,其共同瓶颈之一是如何实现制造的物理世界和信息世界之间的交互与共融。针对这一难题,基于数字孪生(Digital Twin),提出了数字孪生车间(Digital Twin Workshop)的概念,阐述了数字孪生车间的系统组成、运行机制、特点、关键技术等。在此基础上探讨了基于车间孪生数据的车间物理世界和信息世界的交互与共融理论和实现方法。

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37. 组合贸易电子商务中的一种联盟规划方法研究

龚勇，姚莉，沙基昌，刘芳

摘要（274）

为了给电子商务交易参与各方日益个性化的需求提供更为自动化的支持，研究了组合贸易中的消费者联盟形成问题，提出了一种针对电子市场中消费者组合购买行为的联盟规划方法。在多Agent中介系统主导的组合市场模型的基础上，首先提出了一种组合贸易中消费者组合购买的计划表示方法，然后研究了消费者组合购买问题的自动规划过程，将联盟过程作为规划过程的一环，通过需求传播、剩余支付转移和单商品交易联盟3个相继循环执行的过程，形成整个联盟规划过程，为消费者生成包含联盟结果的组合购买计划。联盟规划方法的研究不仅涉及了组合贸易中的消费者联盟形成与自动规划的融合过程，而且提出了对消费者欲购商品间复杂需求关系的解决方法，深化了电子商务对交易自主性和个性化的支持。

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38. 基于状态监测和故障诊断的设备管理系统

王太勇，王双利，王正英，于宝琴

摘要（411）

PDF （930KB）（1351）

当前由于状态监测和故障诊断与维修管理的相互脱节，使其应有的作用没有得到充分发挥。针对这种情况，采用了离线和在线监测诊断相结合的状态维修策略，建立了状态维修的工作模型，运用集成定义方法建立了系统的功能模型，进而综合采用网络技术、计算机技术和数据库技术等，开发出了基于状态监测和故障诊断的设备管理系统，为企业成功开展状态维修提供了有效的管理工具。

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39. 基于区块链的服务质量综合评估框架与算法

闫志强,杨翰宇,程冠杰,刘洪荣,邓水光,刘冠宇,杨明

计算机集成制造系统 2021, 27 (9): 2708-2720. DOI: 10.13196/j.cims.2021.09.023

摘要（327）

PDF （4508KB）（1341）

企业为了保证自己业务的灵活性与高效性,经常需要购买外部服务来执行业务流程中的活动,然而现有服务评价体系很难保证评价的真实性与准确性。区块链技术凭借其分布式存储、共识机制以及智能合约等优势可以替代第三方来对服务进行评价。有研究者提出了一个基于区块链的框架来解决该问题,然而,该框架只存储用户反馈的服务质量(QoS)值,没有给出有效的QoS评价机制。为解决以上问题,提出了基于区块链与智能合约技术的存储服务属性、客户及反馈的Qos客观评价框架。同时,为了弥补区块链存储数据无法防止源头作弊的弊端,以及为用户提供更高的参考价值,提出高斯混合模型估参拆分和复杂动态赋权结合算法来对提供商与用户的QoS值进行综合评价。实验证明,所提方法基本能够有效过滤掉恶意评价,确保得出的QoS值在真实范围内。

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40. 数字孪生车间信息物理融合理论与技术

陶飞,程颖,程江峰,张萌,徐文君,戚庆林

计算机集成制造系统 2017, 23 (第8期): 1603-1611. DOI: 10.13196/j.cims.2017.08.001

摘要（1107）

PDF （3533KB）（1318）

数字孪生车间作为实现制造物理世界和信息世界智能互联与交互融合的一种潜在的有效途径,近期被国内外相关领域学术界和企业界高度关注。基于前期对数字孪生车间的概念、系统组成、运行机制、特点和关键技术等研究,设计了数字孪生车间的参考系统架构,并从数字孪生车间4个主要系统组成(物理车间、虚拟车间、车间孪生数据、车间服务系统)的角度出发,分别对物理车间异构要素融合、虚拟车间多维模型融合、车间物理—信息数据融合、车间服务/应用融合等关键问题进行了研究分析。从物理融合、模型融合、数据融合和服务融合4个维度,系统地探讨了实现数字孪生车间信息物理融合的基础理论与关键技术,为企业实践数字孪生车间提供了参考。

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