面向智能制造仿真实验的产线数字孪生建模

针对智能制造领域人才培养中,实践教学存在的成本高、安全保证难等问题,该研究构建了智能制造仿真实验系统。首先,以智能产线为基础、车间信息化平台为桥梁,融合产线数字孪生技术,构建了面向智能制造仿真实验的数字孪生系统框架;其次,对系统中包含的产线物理实体模型、数据采集及车间信息化平台、数字孪生产线的多维度模型及智能制造仿真实验平台展开了详细阐述;最后设计产线生产调度优化实验,验证了该数字孪生仿真实验系统的有效性。     

基于数字孪生的智能生产线构建及教学实践

结合智能制造相关专业教学及实践要求，综合分析了3C产品的结构及工艺特点，构建了一条智能柔性生产线，适用于PLC应用技术、工业机器人应用技术和智能制造生产线综合实践等课程的教学工作。受限于成本及复杂的流程等因素，对于智能生产线运行、调试及工艺验证等技能、知识领域，难以组织较大规模且高效的实践教学。基于数字化设计、机电一体化、虚拟仿真等多学科交叉技术而开发了生产线数字孪生模型并用于实践教学。实践表明，该生产线运行过程稳定，孪生模型与实物高度对应，在教学过程支撑了生产线建模设计、数字孪生仿真设计、机器人离线编程、运动部件轨迹规划及定义、虚拟PLC编程及通信配置等实践教学项目。数字孪生模型可以代替物理空间的生产线实物用于全流程实践项目教学，开辟了创新性的实践教学模式。     

基于数字孪生讲台的在线沉浸式教学体系分析与流程设计

随着新技术的迅猛发展,“大数据+AI”已成为现代社会一种新的驱动力和思维方式。一种可有效实现物理世界和信息世界智能互联与交互融合的新技术——数字孪生应运而生。基于数字孪生技术,可构筑联通现实教学空间与虚拟教学空间的数字孪生讲台,并成为在线教学空间的“数字大动脉”。数字孪生讲台可分为在线学习特征分析技术和虚实教学空间融合分析技术,通过“在线教”与“在线学”间的深度融合、映射与镜像,能为在线沉浸式教学注入新的数字生产力。基于此,从教学、技术两方面,探索数字孪生讲台的在线沉浸式教学流程设计与技术运用,即基于混合式平台的教学数据采集与管理,基于多维分析的教学数据分析与建模,基于精准教学和精准管理的数据应用,基于增强现实技术的在线沉浸式教学体验,进而设计其教学流程。旨在通过数字孪生讲台的多源数据融合、虚实融合映射、教学服务融合优化,促进数字化、智能化课堂的形成,推动数智融合在教学方面的创新性应用,从而形成一种基于大数据的课堂数据互动、映射的新形态,进而革新与重塑现代教育体系。     

基于数字孪生的智能装配机械臂实验系统

依托智能工厂流水线实验装置,构建了智能装配机械臂数字孪生实验系统,包括机械臂物理装置、机械臂虚拟实体、虚实映射模块、数字孪生数据库及实验教学界面软件等组成部分,提出了一种基于多模型融合的数字孪生系统模型集成方法。该系统可应用于智能制造相关本科专业的实验教学,多个实验教学案例表明了数字孪生实验系统的有效性。     

基于智能车竞赛的高职学生创新能力培养的探索

本文经过对高职学生智能车竞赛的创新实践分析,凭借思卡尔智能车技能竞赛模式,按照理论-实践-理论,把高职学生的创新实践能力作为培养对象,深入研究了智能车技能竞赛在训练学生创新实践能力方面的重要意义.     

数字孪生虚拟仿真平台在开放教育远程实训教学中的运用研究——以Smart智能机械臂为例

开放教育是贯彻落实《面向21世纪教育振兴行动计划》,实施“现代远程教育工程”的重要组成部分，虽然其理论教学和课程建设已较为完善，但由于实训条件受限，实训教学发展相对缓慢，难以满足现代开放教育人才培养需求。文章以Smart智能机械臂物理模型为研究对象，详细描述了Smart智能机械臂数字孪生虚拟仿真实训平台的构建、设计流程和应用。实践表明，数字孪生虚拟仿真实训平台突破了传统实验实训教学的时间和空间限制，为开展立体式、多元化职业技能教育培训，创新开放教育远程实训教学提供了新的思路。     

机械创新实验室硬件建设与教学实践

在新经济蓬勃发展的背景下,高素质工程科技人才供不应求.为主动应对新一轮科技革命和产业变革,教育部积极推进新工科建设,要求地方高校充分利用地方资源,推动传统工科专业的改造升级.为此建立了机械创新实验室,致力于通过创新实践课程教学及机械类创新大赛,培养学生面向智能制造、数字孪生新趋势的创新思维能力、工程探索能力、实践动手能...     

面向数字孪生车间的三维可视化交互系统（英文）

为了提升数字孪生车间人—物理—虚拟的协调与融合,对数字孪生车间的三维可视化监控与人机交互进行研究.首先,提出了一种新的面向数字孪生车间的三维可视化交互系统六维模型,由于传统的数字孪生五维模型忽略了人机交互的重要性,因此增加了用户终端新维度;然后,提出了一种车间生产过程分层实时数据驱动映射模型,同时,提出了基于OPC UA的工业物联网实时数据采集方法.基于系统六维模型,介绍了基于虚拟现实的三维可视化虚拟环境创建流程,以及基于数据管理云平台的数据驱动流程.最后,以叶片转子试验车间为对象对系统六维模型进行验证,开发了三维可视化交互系统.结果表明,该系统的透明度更高,实时数据驱动更高效,促进了人—物理—虚拟的协调与融合,对于数字孪生车间建设具有现实意义.     

基于数字孪生的混合实践教学模式研究

为了适应当前工科教育的需要,提高工科专业实践教学质量,培养学生工程创新能力,以数控技术实验实训课程为研究对象,进行了工程专业实践教学改革的探索。将当前教育领域的混合教学理念和制造工程领域的数字孪生技术方法融入工科实践教学改革的尝试,构建了基于数字孪生环境的混合实践教学平台,设计了适用于该混合实践教学环境的三层次数控技术实验实训教学方案。改革尝试证明新的教学模式有利于促进学生的自主学习,激发学生工程实践的探究兴趣,增强学生的实践动手能力和创新能力,能有效提高实践教学效果。     

基于智能交通系统的车路一体化实践教学平台探索

针对交通工程、车辆工程、交通运输等相关专业学生的培养,研究基于智能交通系统的车路一体化实践教学平台的建设方案。在分析平台建设的意义的基础上,探索了车路一体化实践教学平台的智能电动车、智能道路交通信息和智能车路协同3个实践教学子平台的建设方案。结合该平台,探讨建立并实施有效的跨学科跨专业人才培养方式。     

ROS智能车创新性实验设计及教学应用

以我校汽车工程学院智能汽车教学和课程成果为基础，开发了机器人操作系统(ROS)智能车；在此基础上设计了ROS智能车实验课程，包括自动导航实验、自动巡线实验、开放性自主实验3个实验项目，并依托学校首门智能汽车专业课程汽车智能化技术开展了实验教学。实践表明，所设计的ROS智能车实验课程取得了良好的教学效果，提高了学生的实践能力和创新能力。     

教育数字化转型下数字孪生驱动的机械工程专业人才培养

工业4.0时代,高等教育呈现数字化发展趋势,数字孪生成为重要赋能技术,为创新人才培养模式改革提供了新的思路。为此,本文提出教育数字化转型下机械工程专业人才培养方案,基于数字世界与物理世界高维度融合理念,构建数字孪生驱动的机械工程专业人才培养模式,引导学生自主学习、主动实践、追求创新,保障数字孪生驱动下具有科技创新、技术发明、工程实现等能力的复合型机械工程人才的培养需求。     

基于数字孪生技术的机电类专业课程改革研究

文章基于数字化背景下机电类专业课程改革中存在专业课程设置与行业发展需求不兼容;教学环境与教学方式的数字化转型成效不足;专业教师数字技术应用能力亟待提升;专业实训设备更新缓慢;优质的数字化教学资源不足等问题,探索了数字孪生技术对于机电类专业课程改革的重要意义。提出关注数字化背景下机电类行业的发展与人才需求,借助数字孪生技术整合机电类课程内容,基于数字孪生技术创新教学模式;开发数字孪生技术的实训资源;开展基于数字孪生技术的“云实训”,为机电类专业课程的数字化教学改革提供参考借鉴。     

人机协同教学:基于虚拟化身、数字孪生和教育机器人场景的路径设计

生成式人工智能推动智能社会加速演进,智能技术赋能教育正引发教育组织和服务模式的深刻变革。教学实践转向教师智能和机器智能的互补与融合,人机协同教学将成为未来主流教学方式,以适应智能时代个性化、高效率、包容性和多元化教学需求。为释放人机协同教学潜能,推动其安全有序发展,本研究基于“计算机作为社会行动者”理论和人机协同教学的探索实践,分析物理空间、虚拟空间和混合空间中人机协同教学的典型形态,界定人机协同教学的内涵和关键场景,构建人类教师与教育机器人、虚拟化身/代理和数字孪生有机联动的人机协同教学框架——iSTAR。该框架将人机协同教学的实践层次分为人使用机器、基本人机协作、双重人机协作和复杂人机协作四个级别,强调以人为本妥善规划人机协同教学路径,包括从数据采集到人机交互的全流程合理设计,机器使能规范、伦理与数字素养保障,以及社会实验驱动的技术准入、场景规范和影响评估等,以期为智能时代人机协同教学发展提供理论借鉴和行动指南。     

基于数字孪生技术的课程教学改革——以砌体结构课程为例

砌体结构是土木工程专业的重要课程之一,数字孪生技术在课程实践教学中的应用,能够促进新时代大学教育的发展,具有重要意义。文章首先简要介绍了数字孪生技术的概念,然后探讨了砌体结构课程的特点和现状,详细论述了情境教学方法的应用和课程教材的改进和更新、融入了基于数孪技术设备的实践性教学和多元化的大数据评价,探讨了校企同频接轨、赛教结合的教学改革新方法。最后,基于数字孪生技术的实践性教学方法先进性、适用性较强,指出数字实体指导物理实体的“真实映射”能使课程教学更具备趣味性,值得在土木工程专业课程教学中推广。     

数字孪生：内涵、挑战及应用

数字孪生是智能制造领域具有重要发展前景的新兴热点技术。在总结数字孪生现状的基础上,系统地界定数字孪生内涵与特征,凝练数字孪生研究和应用在信息领域面临的主要技术挑战：异构模型精确构建与融合、虚拟模型自主更新与可靠评估、多维数据一致感知和基于语义的互理解保证等。提出基于模型池滑动窗口的计算进化分离自主进化机制以应对虚拟模型自主更新挑战,并在滚动轴承故障诊断场景进行初步应用。     

基于数字孪生技术的智能制造实训教学模式研究

目前智能制造类专业的实训教学大多依赖真实的物理设备,存在设备数量有限、占地面积大、实用效率低、运维成本高和师生安全隐患等明显弊端.广东省先进机器人技术教学团队基于新一代数字孪生技术探索面向智能制造专业的实训教学新模式,分析当前的实训背景,阐述实训体系的整体框架设计思路,并以智能装配区为典型介绍功能模块设计方法,以"工业...     

数字孪生赋能思想政治教育探析

“数字中国”战略格局下,数字孪生是思想政治教育数智化发展的技术机遇与实践动能。数字孪生通过现状孪生、学习孪生、模拟孪生和自主孪生构建个性化育人场景、动态化决策场景、沉浸式体验场景和智慧化育人场景,激发思想政治教育立德树人的内在潜能。数字孪生以教育载体、教育时间和教育空间为展开尺度,推动思想政治教育活动有效运行、生成个体自由自主学习的体验时间、创设思想政治素养形成的体验空间。展望未来,数字孪生与思想政治教育的深度耦合应以思政数字孪生体构建为核心,进一步完善技术架构、发挥协同效能、锚定价值取向、培育主体素养,最终指向立德树人教育目标的确证与达成。     

数字孪生校园的内涵、架构与推进路径

随着数字孪生应用领域的不断拓展,国内外学者开始关注数字孪生在教育领域的应用。数字孪生校园是学校物理空间与网络虚拟空间相互映射、协同交互的复杂系统,它具备虚实交互、数据驱动、动态可视、开放参与、以人为本等典型特征。数字孪生校园的关键技术包括物联感知、三维实景、多源数据、柔性仿真等技术。可以从基础设施层、数据资源层、平台能力层、服务应用层和实时交互层5个方面对数字孪生校园进行架构设计。     

公共价值驱动的基层治理数字化转型:基于"两张网"运行的观察

数字智能技术在深刻改变现代组织运行形态的同时也引发了全球性治理变革。在数字智能技术深深嵌入基层社会空间的时代背景下,如何理解、把握和推进基层治理的数字化转型已经是重要的理论和实践课题。面临日益多元的服务管理需求和日益复杂的治理情境,基层治理数字化转型的根本目标是基于数字智能技术的治理形态的敏捷化重塑,即通过提升治理体系的感知能力、协同能力和整合能力,因应环境和需求的快速变化,为社区居民提供更精细的服务、更整洁的环境、更安全的生活。因此,其本质是公共价值的共同创造。在这个过程中,基于“清晰化目标—持续性驱动—整合性行动”的战略三角对于推动良性、平稳的数字化转型意义重大。从长远角度看,加强数字底座集约化、场景建设融合化、基层空间孪生化、数字转型用户化、线上线下一体化建设,是未来基层治理数字化转型的必然路径。