摘 要
随着工业4.0与智能制造的快速发展，生产线的高效部署与稳定运行成为制造企业提升竞争力的关键。传统调试方法依赖物理样机，存在周期长、成本高、风险大等问题，难以满足现代生产系统快速迭代的需求。为此，本文提出一种基于数字孪生的生产线虚拟调试系统，旨在通过构建高保真的虚拟模型，实现对生产线控制逻辑、工艺流程与设备协同的全数字化验证与优化。研究融合多领域建模技术、实时数据驱动方法与工业通信协议，构建了物理产线与虚拟模型之间的双向映射与动态交互机制，并基于仿真引擎开发了可视化调试平台。实验结果表明，该系统可有效识别控制逻辑冲突与设备干涉问题，提前暴露潜在故障，缩短现场调试时间约35%，显著提高调试效率与系统稳定性。本研究的主要创新在于提出了基于数据闭环反馈的虚拟调试框架，实现了从“经验驱动”向“模型驱动”的转变，为智能制造系统的前期验证与持续优化提供了新思路与技术支撑。关键词：数字孪生；虚拟调试系统；数据闭环反馈；模型驱动；生产线优化
目 录
摘 要 I
1 绪论 2
1.1 研究背景和意义 2
1.2 研究现状 2
1.3 研究方法 3
2 数字孪生技术在生产线虚拟调试中的应用基础 4
2.1 数字孪生技术的基本架构与特征 4
2.2 生产线虚拟调试的技术需求分析 4
2.3 数字孪生与工业仿真系统的集成机制 5
2.4 虚拟调试中数据驱动建模方法研究 5
2.5 数字孪生支持下的实时交互与反馈机制 6
3 基于数字孪生的虚拟调试系统设计与实现 7
3.1 系统总体架构与功能模块划分 7
3.2 多源异构设备的数据采集与融合策略 7
3.3 虚拟模型与物理实体的同步映射机制 7
3.4 调试流程的数字化重构与优化 8
3.5 系统原型开发与初步验证 8
4 虚拟调试系统的性能评估与案例分析 10
4.1 性能评估指标体系构建 10
4.2 典型制造场景下的系统部署方案 10
4.3 虚拟调试对生产效率的影响分析 11
4.4 故障预测与异常响应能力测试 11
4.5 实际应用中的问题与改进建议 11
结 论 13
参 考 文 献 15
致 谢 16
