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李培根：数字孪生将定义新智能制造
2025-01-23 14:01:54
作者：李培根（中国工程院院士）
数字孪生成为当今智能制造或企业数字化、智能化的特别“现象”，炙手可热的数字孪生诚然已成为智能制造以及其它相关领域的“现象级”技术！下一代智能制造最鲜明的特点是数字孪生的应用，数字孪生不仅仅是产品、设备的数字孪生，还包括车间、工厂以及供应链的数字孪生。
一、数字孪生深入，发展趋势渐明
伴随着智能制造逐步发展，企业也逐渐实现自身数字化转型。李培根认为，企业数字化转型不仅仅是互联、信息集成，还需要虚实融合；现在常提的工业4.0，其中很重要一点也是虚实融合，而虚实融合最典型的体现就是数字孪生。
数字孪生在产品、设备中的应用，无论是波音公司开展数字孪生和数字主线应用实践，提出的基于模型企业（MBE）“钻石模型”，还是具体到一个学校的数控机房，都是指通过建构数字孪生模型从而获取数据或是机器运行过程中的动态，借助运行动态进行调控从而实现智能化生产。
具体到车间、工厂以及供应链中的数字孪生，李培根认为，车间、工厂实际需要的是一个数字孪生的工厂平台。数字系统实时记录真实系统的运行情况，分析哪些参数需要调整，并且实时调整来保证质量，保证效果。而供应链数字孪生体现在企业中，企业不仅要有好的供应链系统，还要有数字化供应链。而且不用于早就应用于供应链的传统的、离线独立的仿真，基于数字孪生的仿真是实时的、动态的，能够与物理系统交互连接。
当前，我国工业互联网发展从起步发展期进入到快速增长期，试点应用向规模推广持续迈进。在工业互联网助力智能制造逐渐深入千行百业的背景下，李培根指出，数字孪生的应用、企业上云、工业软件上云的发展形式下，SaaS、PaaS都将成为未来重要的发展趋势。
二、智能制造演进，前方挑战犹存
“在智能制造架构演变中，很多企业使用了PLM、MES、ERP等信息系统，但还是存在‘信息孤岛’，互相之间没有集成。随着云计算的发展，信息系统能够集成，但依然存在IT和OT没有很好融合。”李培根表示，未来，随着工业互联网平台技术的发展，以及平台上的人工智能技术、自然语言处理、机器学习的进步，IT与OT的边界将会消失。
李培根介绍，目前，已有工厂通过数字孪生系统采集实时数据，通过数据分析，使得工厂运行在最佳状态。他表示，这个意义非常重大，工厂仿真有三个最基本的目的，即可以快速且全面地获得生产运行数据、定量评估分析工厂性能、找到能让工厂运行最佳的方案。
此外，李培根提到，工厂“CAE”受到制约的状况也不亚于其他产品CAE。华中科技大学朱海平教授团队牵头研发的工厂仿真软件FS(Factory Simulation)就是为了破除这一困境，并且有些应用功能对比同行已经领先。
最后，提及人工智能，李培根表示，制造业是人工智能应用的蓝海，企业中AI大模型还有待远期应用。对此，他建议企业家、学者以及工程师等各界人士应该思考，到底什么能力是AI不能够替代的，我们不能够成为AI工具，而是要利用AI工具去提升自己的创造力。
作者简介：
李培根：机械制造及自动化专家，中国工程院院士，华中科技大学教授、博士生导师，华中科技大学原校长，中国机械工程学会荣誉理事长，中华人民共和国教育部机械工程教学指导委员会主任委员，河南省机械装备智能制造重点实验室学术委员会主任委员。曾先后担任教育部机械工程学科教学指导委员会主任委员、中国高等教育学会第六届理事会副会长、国家高技术研究发展计划（863计划）CIMS专家组成员、机器人专家组成员。1981年3月至1983年8月任华中工学院机一系助教；1987年1月获得美国威斯康星大学麦迪逊分校机械工程专业博士学位；1987年至1991年历任华中工学院讲师、副教授；1991年至1995年任华中理工大学机械学院教授；1995年任华中科技大学教授、博士生导师；1995年至2002年任华中理工大学机械学院院长；2003年当选为中国工程院院士；2005年至2014年任华中科技大学校长。长期从事机械制造及其自动化领域的教学科研工作，是我国制造业信息化方面的知名专家。主持研发的CAPP（计算机辅助工艺规划）系统经与企业合作，已形成国内具有自主版权的CAPP主导产品。排名第1获得国家教学成果奖二等奖2项、国家科技进步二等奖、中国高校科技进步一等奖和教育部自然科学一等奖各1项。主持国家级项目17项，发表科技论文百余篇，出版专著3部。重视工程教育及其改革，坚持以学生为中心的教学理念。1997年，获得国家人事部、教育部共同颁发的“优秀留学回国人员奖”；2001年，获湖北省政府颁发的“杰出专业技术人才奖”；2003年，获中共中央组织部等６部委联合颁发的“留学回国人员成就奖”；2025年，获2024年度湖北省科学技术突出贡献奖。2003年当选为中国工程院院士。
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