基于数字孪生的白酒酿造车间架构设计

刘文斌 ，张贵宇 , ，庹先国 *，王耀 ，唐宇欣

1. 四川轻化工大学自动化与信息工程学院（宜宾 644000）；2. 四川轻化工大学人工智能四川省重点实验室（宜宾 644000）；3. 西南科技大学信息工程学院（绵阳 621010）

随着新一代信息技术在制造业的融合和应用，各国相继提出工业4.0、工业互联网、服务型制造、云制造等制造战略，推动信息物理系统（CPS）、数字孪生技术[1]的快速发展，为实现物理世界与虚拟世界深度融合与交互[2]提供前提条件。数字孪生技术深受学术界和工业界关注，各大公司相继对数字孪生技术进行应用研究。此外，数字孪生技术被广泛应用于交通[3-5]、医疗[6]、制造业[7]、智慧城市[8]、服务[9]、航空航天[10-11]等领域。

车间是制造业生产过程中的基础单元，要实现智能制造首先应该满足车间的智能化和数字化。数字孪生技术的提出及实现与制造业车间的融合，为车间生产过程的高效管理提供有效的理论和技术支撑。Grieves等[12]在2003年提出数字孪生体的概念，其实是物理实体在数字空间的映射模型。数字孪生体的本质是在数字空间构建一个动态实时反映物理实体当前的状态和行为，并能预测该物理实体未来的状态和行为的模型，基于此虚拟模型对物理实体及其行为进行仿真、分析、优化[13]。数字孪生模型的构建是实现生产车间智能管控、智能生产不可缺少的重要环节。

国外的白酒酿造多采用液态酿造方式，容易实现机械化、自动化，而国内白酒多采用固态酿酒工艺，机械化程度仅限于局部环节，与全方位机械化还有很大差距，故实现全自动化难度很大[14-15]。……