数字工程（5）：概念内涵

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引用论文

陶飞, 张辰源, 刘蔚然, 张贺, 马昕, 高鹏飞, 张建康. 数字工程及十个领域应用展望[J/OL]. 机械工程学报, 2023, 59(13): 193-215 [2023-08-09]. http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2187.TH.2023080 7.1540.026.html.

TAO Fei, ZHANG Chenyuan, LIU Weiran, ZHANG He, MA Xin, GAO Pengfei, ZHANG Jiankang. Digital Engineering and Its Ten Application Outlooks[J/OL]. Journal of Mechanical Engineering, 2023, 59(13): 193-215 [2023-08-09]. http://kns.cnki .net/kcms/detail/11.2187.TH.20230807.1540.026.html.

论文原文网址：

http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2187.TH.20230807.1540.026‍.html

数字工程（1）：从何而来

数字工程（2）：1.0到5.0

数字工程（3）：思考与理解

数字工程（4）：需求与挑战

数字工程（5）：概念内涵

数字工程（6）：体系架构

数字工程（7）：技术体系

数字工程（8）：核电厂数字工程

数字工程（9）：航空发动机数字工程

数字工程（10）：卫星互联网数字工程

数字工程（11）：海洋系统与海洋装备数字工程

数字工程（12）：风洞数字工程

数字工程（13）：未来战场数字工程

数字工程（14）：城市数字工程

数字工程（15）：高档数控机床数字工程

数字工程（16）：能源数字工程

数字工程（17）：车辆数字工程

数字工程是一种面向产品或系统在设计、制造、运维等阶段的需求，从物理世界出发，通过利用新一代信息技术、数字技术、人工智能技术等开发利用“数力”和“智力”，逐步构建和完善数字世界，进而实现并提升体系化解决问题和满足需求“能力”的工程范式。

数字工程的目标是通过充分利用“控全局、破孤岛、聚能力、跨时空、强智能、深协同”六大“能力”，从全生命周期、体系、智能、时效等角度，综合考虑与满足需求相关的全要素、全过程、全功能和全业务，科学组织和管理各种可支配资源，统筹产品或系统全生命周期，实现所需产品研制和所需系统建设，并在其全生命周期内有效管控产品或系统的性能，使其在运行使用时能够发挥预期性能，从而满足应用需求。

由于实现上述目标过程的时间跨度大且各阶段所需功能不同，涉及要素种类多且协作关系和耦合关系复杂，不同要素间存在时空距离，不同时段、不同要素、不同业务所产生的数据和信息具有局限性，且应用需求和运行环境具有动态性和不确定性，仅凭物理手段难以实现上述目标。因此，数字工程需基于模型、数据等构建“数力”，基于算力、算法、网络、存储等开发“智力”，充分利用“数力”和“智力”，实现并提升体系化解决问题和满足需求的六大“能力”，从而赋能复杂产品或复杂巨系统，使其能够面向动态多变环境与需求及时提供所需优质服务。具体的：

①通过信息录入、数据采集等手段，从无到有的创建数字工程的信息空间，提升数据处理和信息共享的效率；通过构建与解决问题相关的模型，如产品几何模型、学科理论模型、系统架构模型、工艺流程模型等，拓展数字工程的数字空间，并在其中实现对产品或模型的仿真分析、优化设计和预测回溯等；基于传感器、网络等技术，进一步实现数字世界中模型与物理世界中实体的实时交互和状态映射，将物理空间和数字空间融合升级为数实空间。在不断拓展和完善信息空间、数字空间和数实空间的过程中，“数力”逐渐形成并持续加强。

②通过持续从海量数据中挖掘知识，表示并固化人类经验，为实现基于知识和规则的智能奠定基础，在此基础上，通过运用人工智能技术和相关算法，并结合数模联动与虚实映射机制，进一步实现由感知、认知、决策、执行、评估、优化等一系列智能功能构成的智能自治能力，形成单个产品或系统的数智空间；通过集成与待解决难题和待满足需求相关的所有数智空间，融合形成完整、自律的数智生态。在拓展融合数智空间最终形成数智生态的过程中，由算力、算法性能、网络性能、存储能力四部分构成的“智力”随着相关技术的突破持续提升，为各种智能功能的实现与性能的提升提供支撑。

③基于不断拓展完善的信息空间、数字空间、数实空间、数智空间和数智生态，以及不断提升的“数力”和“智力”，体系化解决问题和满足需求的“能力”也在不断提升，通过赋能物理产品或系统实现相应的智能功能和服务，解决相应问题进而满足应用需求。

来源：数字孪生体实验室

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首次发布时间：2023-09-29