数字孪生在船舶轴系试验平台中的应用探讨

张晓阳，孙 锋，孙 玲

(1.海军驻246厂代表室，辽宁 大连 116000；2.中国舰船研究设计中心，湖北 武汉 430064)

轴系试验平台是开展船舶轴系相关设备部件性能分析的重要手段之一，通过真实试验采集获得对部件性能的了解或者获得相关状态诊断的判据知识是台架的重要功能。但受限于试验场地、试验时间、试验设备、成本等客观条件的限制，当前利用轴系试验平台获取判据知识仍存在着很多的困难，如难以通过破坏性试验的方法获取轴系在不同故障状态的数据等。数字孪生的出现为解决上述问题提供了一种新的思路，数字孪生集成多物理、多尺度、多学科属性，具有虚实融合、实时交互连接、迭代优化以及全流程数据驱动等特点[1-3]，可以为相关的仿真应用提供分析、预测、决策等支撑作用，并将仿真结果反馈给物理对象，从而帮助物理对象进行优化和决策。这为实时、准确、动态处理轴系试验平台的各种信息提供了新的方法。在船舶行业，对于数字孪生的认知大部分还处于理论研究层面，行业内对于数字孪生组织管理方式也没有形成共识，这对数字孪生的应用发展极为不利，有必要开展相关的研究。

2003年Grieves教授提出了最早的数字孪生概念，当时被定义为三维模型，包括3个部分，分别是物理实体部分、虚拟部分以及两者之间的连接部分[4]。但受限于当时的技术发展，数字孪生并没有得到重视。到了2011年，在航天领域，美国NASA和美国空军研究实验室合作提出了面向飞行器的数字孪生体，给出了数字孪生的具体概念，即数字孪生是集成了多物理量、多尺度以及概率模型的系统，其通过机理模型、数据驱动模型、传感器的更新数据以及历史数据反映实体飞行器的状态[5]。……