构造模子有两个去处，一是附加上加工制作请求相干的信息通报给消费厂，二是返回整体设想部分用于具体的装备、管路和电缆规划；消费厂接到包罗制作请求的模子后，订定工艺并将工艺参数付与模子构成数控机床的输入，机床按此模子加工出构造部件；整体设想部分的具体规划完成后，模子将包罗装备装置地位与紧固方法等信息，且有了管路和电缆网的具体走向及长度；电缆网模子用于消费厂消费电缆；管路模子则交由工场的数字化弯管装备停止管路空间曲线外形的间接成型，加工后的管路产物经由过程全数字扫描后再与加工所用模子比对，产物（扫描）与模子分歧前方可验收；包罗装备、管路和电缆的完好模子一并通报到总装装置部分，他们会据此订定装置工艺并交由总装工人，按照三维装置模子施行装配

　　——需求模子正式展开设想之前，需求阐发事情凡是是以会商、论证、阐发等方法展开的，将需求转化为功用和机能请求，同时收拾整顿并明白手艺、进度、经费等各方面的束缚前提。可见，需求也有其内部明晰的构造和联系关系性，以数字化视角能够将需求了解并构建为一类广义的模子，相干信息能够包罗在此模子内通报。今朝通行的体系工程建模言语SysML即供给了有用的东西，经由过程图形化视图来形貌体系各要素之间的逻辑干系，代替文档中经由过程天然言语的形貌和记载。

　　我们的事情中有三个天宫空间站：天上在轨飞翔的空间站，空中以机电能产物在实在构造上组装的全比例“复刻”空间站（以下简称电性空间站），和数字天下里用电机热等多学科模子构建的数字空间站。

　　）模子只能替换研制和审定实验。模子的感化是考证“这类形态”是好的，而验收实验能够考证“这件产物”是好的，因此是不成替换的。

　　：独一性是差别部分差别专业协同设想做到数据和谐分歧的自然保证；联系关系性的连结则使得数据及其变革可回溯，部分变动或堕落的影响都因而而可控。b．模子伴跟着研制信息的通报而通报

　　手艺形态变动管控。当任何一个层级的某一部门跟着研制停顿发作了变革，如经由过程优化完美了设想或呈现成绩需求修正原设想等，都能够借助形态联系关系干系停止形态变动的影响域阐发。不只要找到受影响部门及对应的形态、目标等，提出需求和谐变动的处所，并且能够经由过程数字化仿真的手腕对变动影响停止快速阐发。空间站属全新研制的庞大航天器，在研制的各个阶段特别是计划和初样研制过程当中，因设想迭代、装备选型设置、平衡目标、制作和考证呈现成绩等缘故原由发作的变动长短常频仍的。实时片面的影响域阐发和快速精确的影响评价有助于：a.

　　对肯定的手艺形态，能够成立从体系到单机的各级形态模子，模子中能够包罗响应的形态数据。很主要的一点是，前述从需求合成开端逐级通报的联系关系干系必需同步嵌入形态模子，而且在模子内部指向到详细的形态数据。如许的形态模子能够用于：

　　空间站运转过程当中一直有航天员在其上事情，有装备软硬件设置的变革，有飞船来往，有载荷设置的增减，机器臂等主要装备处于差别的事情形式，后续另有舱段的扩大。全部空间站组合体的形态一直呈静态变革，十年飞翔时期以至会有许多形态在空中从未测试过。换言之，空中阶段只能测试组合体的功用和典范工况，没法穷举实践的在轨形态。

　　——各层级只盯着本人的目的干，自下向上集成后的成果能够曾经离最高需求所请求的目的相去甚远了。并且，因为层级构造触及行政部分，自己常常是很

　　b.基线形态的多样性空中研制时，全周期事情都是对准终极的发射和入轨事情形态展开的，有限的几个研制阶段别离设置了形态基线，过程当中的绝大大都形态都是过渡形态。但在飞翔使命中，形态基线在工夫和使命维度上都呈多样性。比方，空间站制作过程当中存在单舱、两舱一字构型、两舱

　　——契合标准、格局请求，构成构造化、条目化表达，人和计较机都能了如指掌。在熟悉上，研制团队须有配合的目的和寻求，各自立意向分歧的标的目的勤奋，和谐成绩，处理成绩。和谐成绩，要有手艺掌握，辨认实在的冲突交点；处理路子的阐发和弃取则要有大局观；处理成绩需求专业才能，更需求自动作为和立异肉体。

　　“体系情况”内停止测试，而不消比及物理体系真正消费出来再集成到一同；在呈现成绩或变动时，也能够精确找到相干方展开和谐改正，不会因漏掉招致实践有联系关系的成绩被躲藏。若到研制阶段前期才发明漏项，变动价格将大很多。▲NASA需求办理流程（图源：NASA）

　　在轨毛病阐发与处理。天上一旦呈现毛病，经由过程模子的相干干系能够溯源和反演，辅佐毛病定位；毛病形态注入模子能够复如今轨毛病，考证定位的精确性；毛病处理步伐能够先辈行仿真考证，确认有用且无不良影响后再注入到空间站上。一切这些事情的形态设置和施行都比接纳实在产物测试考证快很多，风险也更小。

　　V字是基于物理空间的研制历程，正向的体系设想、逐级合成设想、制作历程完毕后才有了什物产物，才气停止逐级集成和考证，也才气完成V

　　设想和研制的各阶段有各自的模子，但这些模子不是相互自力的。模子的构建、完美、改正都基于统一泉源的初始模子并跟着研制流程促进，这是各环节均使用数字化带来的便当。

　　数字化的完成及感化的阐扬取决于人的程度。在手艺上，设想师、办理者们的专业素养和野生参与环节是不成少的。数字模子相干干系的成立和保护，需求有专业判定，更需求有体系看法；模子的改正和保护、特别是经由过程物理实验对模子停止参数标定和改正，包罗物理实验的工况设想、形态设置等，都需求专业常识。

　　掌握器外接上情况和动力学模仿器以后再运转飞路程序。但这些步伐都没法在研制全周期、部分系情况中充实考证各构成部门的完好机能，而数字样机可以在数字空间做到。因而，在工夫上，

　　数字空间站的使用与空中测试阶段的数字化集成模子类似，但又有差别。在轨飞翔时，空间站的工况是实在完好的，飞翔器形态、敏感器输入都是实在情况下实践物理形态的反响，经由过程遥测数据能够反过来驱动数字模子，如许就构成了数字体系在实在情况下运转的结果，让天上的空间站和数字空间站呈

　　前面讲到，数字化延长到空间站的飞翔阶段，能够操纵在轨实践数据构建一类特别的实做模子，成立数字空间站。

　　d.晓得变动价格并实时采纳对策。形态变动、特别是什物产物阶段的变动会带来研制进度、经费等方面的价格，对资本投入等也提出了保证请求。有用的手艺形态管控请求及时晓得变动价格并实时采纳综合步伐，在设想、考证、保证前提、对外和谐等方面合时调解。4）

　　数字化并非从空间站研制才开端有的事物，但空间站将其从部分使用拓展到部分系全流程，发生了质变到量变的结果。

　　20%的设想投入常常影响了80%的本钱。数字化设想让部分系的研制“重心”完成前移，经由过程设想早期的优化事情极大提拔项目标终极效益。

　　为了确保设想的和谐性，航天工程在设想初始阶段凡是采纳集同设想的方法，即由整体单元构造各方设想师集合在一同协同事情，经由过程计划和设想的面临面交换配合构成开端的体系计划，以后才各自展开专业设想。限于设想与阐发东西的才能，这类协同更靠近“思维协同”，即体系内部各部门间的联系关系干系多存在于设想师思维中，以文档情势形貌。这个阶段的结合设想也更多地基于相干专业的道理模子，以阐发和对此简化模子做仿真的方法量化肯定体系目标、接口参数等的预算值和高低限。详细具体的设想和机能参数要待各专业设想完成、基于专业模子的仿真完成以后，才气够提交集成并进入体系设想迭代历程。作者在观光欧洲航天局（ESA）总部协同设想中间时，引见职员也夸大，主要的不是计较机放在了一个房子里，而是各方设想师的思维集合在了一同。

　　电性空间站用于复现天上的飞翔形态、装备和软件晋级考证和航天员部门操纵的考证与体验；数字空间站用于飞翔计划和飞路程序的仿真预示，并帮助在轨空间站的及时数据监督判读。这二者别离组成在轨空间站的物理映像和数字映像，配合保证在轨空间站宁静运转。

　　出格是空间站如许范围宏大、表里联系关系干系庞大的体系，不借助数字化手腕和东西，很难完成片面、高效的研制管控。

　　研制过程手艺形态记载和回溯。及时对各阶段直至全周期的手艺形态停止记载。不管是针对部分系仍是以某个详细形态演化为线索，都能够便利、片面地对形态历程停止正向跟踪和逆向溯源，对终极形态契合请求的状况做精确评价，这是各阶段研制总结的主要信息。形态记载和阐发也是辨认研制风险的参考，可觉得下一阶段形态请求及研制流程的制订正供给根据。5）

　　“大数据”是指该范畴的相干手艺。一个故意义的使用处景是对体系内的相干干系停止辨识，假如能分辩出因果干系更好。当前阶段，模子跟着设想停顿正向同步成立，并完美相干干系。这些相干性是设想师脑中晓得的，可是当体系充足宏大庞大后，一些直接的联系关系干系和因果干系并不是设想预期，设想师也难以正向辨认。体系模子的仿真运转能够操纵大数据阐发手艺，按照模子形态及其对应的内部特征逆向辨识体系内部的相干性，以至辨识出因果干系。好比某些毛病发作时呈现电源掉电征象，会有大批遥测数据显现非常。这内里的大部门非常状况是由电源掉电激发的，但也能够恰是此中的某个非常招致掉电。假如联系关系性和因果干系不明，面对大批这类生效数据时就没法定位毛病源，天然也没法准确应对。经由过程大数据阐发的一样平常积聚，分离特定的毛病征象，无望在庞杂当中一击中的。

　　正样产物的验收性实验与上述会商不是一类成绩，其次要目标是为了查验产物消费及装配集成的质量，因此是不成替换的。但数字化模子仍旧可觉得实验工况供给无益的帮助。比方每一个航天器出厂前都要停止的力学振动实验，振动量级和限幅庇护前提的设置就可以够参考数字化仿真成果停止公道挑选。

　　3）模子化事情的劣势必需经由过程适用的数字化东西来表现。比方，相干性的成立及合成通报、研制过程当中春联系关系干系的保护，必需有同一的、贯穿研制全流程的东西平台让各合作单元同享。4）需求模子成立简单，保护艰难。使用需求模子的最大劣势在于需求要素相干性的成立和通报，最难保护的也恰正是联系关系干系。除要设置第

　　以最为经常使用的三维多少模子为例。体系设想师按照整体设想参数构建初始的三维模子，包罗反应根本构型的多少信息；该模子通报给构造设想部分，构造设想师在此根底上展开具体设想：先机关力学模子停止受力和动力学阐发，颠末改正迭代并思索加工工艺后构成终极的构造设想成果，终极获得的构造模子相称于传统流程中的构造设想完成后出的图纸高新兴科技员工几。

　　质量档案与产物是逐个对应的，而数字化的表达方法又使得一切档案数据可从前后、穿插综合阐发，好像批次产物的特征阐发、同型产物同类实验的前提比对、相干产物的机能婚配等。阐发成果反应到设想请求和加工消费工艺等前端环节，也能为成绩产物的毛病定位供给参考和数据支持。

　　飞翔模子空间站入轨后，在实践飞翔中得到了实在的轨道情况参数和飞翔器形态数据。这些更片面的实在物理值能够用于再次改正模子，构成飞翔模子——

　　在此状况下，什物实验的脚色改变为只停止典范工况的考证，并按照典范工况得到的实验数据改正数值模子参数，以改正后充足“真”的数值模子做各种工况的遍历。

　　扁平化的研制系统能有用削减部分变动的影响层级，让此类成绩更简单处理。反过来看，也只要成立了联系关系干系的数字化模子并用东西保护管控，才让每一个设想部分/步调有才能处置更多的横向联系关系，使得削减层级完成扁平化成为能够。

　　数字模子的“有所为有所不为”因为空间站的体系庞大性，多学科仿真阐发不克不及够完整笼盖空间站局部层级的所无形态，各单机、专业的建榜样围和颗粒度需按照使命需乞降建模单位对体系的影响水平停止详细设想。枢纽功用装备和有较着综合性物理特征的装备须停止精密化建模，电机热机能完好；关于普通功用装备，在满意仿真目的的条件下可停止恰当简化建模，确保团体模子范围适度，求解服从优化。

　　流程的左边各阶段经由过程数字化手腕可在什物产物集成以至研制之行进行部门或完好体系的联试，赶早发明毛病或体系各部门间的反面谐；在体系完好性方面，数字空间的部分系运转关于物理产物的部门运转长短常无益的弥补——这一点能在飞翔前完成特别故意义。

　　这是基于模子的体系工程（Model Based Systems Engineering，MBSE）的根底。从航天器工程研制的汗青看，流程各阶段设想/研制请求的下达及成果反应，由文档前进到电子化、参数化，现已进入模子化阶段：成立、肯定内部和内部参数逻辑及数据干系的数字模子，将模子作为信息载体协同各研制部分，并跟尾流程的各阶段。c．流程经由过程模子跟尾

　　物理映像用于飞翔保证的做法很早就在航天器研制范畴使用了。影戏《阿波罗13号》复现了昔时的汗青：包罗备份航天员在内的空中事情职员在模仿器内测验考试并考证了封闭指令舱电源、关停装备低落飞船功耗和再次启动指令舱等一系列应急操纵，进而指点阿波罗13号乘组完成飞翔中的操纵，毛病飞船终极得以宁静返回。实践上，阿波罗飞船的模仿器曾经不是全物理体系了：除航天员的操控装备等为实在产物，相称多的运转参数是经由过程大型计较机模仿的。

　　的研制层级实在只要一层，在顶层需求合成以后，一切的设想事情都以这个层级的枢纽参数为中间展开，其目标是“让一切部分专注于体系考虑”。该课本也特地表达了手艺东西的感化：操纵21世纪的先辈信息体系东西替换传统的会商、集成、体系管控等办法，用相似交际收集的东西将各设想部分毗连在统一个条理中。▲SpaceX的需求合成及设想层级扁平化（图源：SpaceX）扁平化不是僵硬地削减研制层级，而是让传统上各分研部分的“专业设想与考证”到达体系设想考证的结果，部分系的研制迭代被合成为等效的多少子体系研制，而子体系将嵌入数字化体系展开研制和考证，间接查验其对体系级枢纽参数的感化。（本章所会商的“子体系”是体系经一次合成后的合作根本单元，差别于传统分体系之下的子体系。）

　　载人空间站是一个百吨级且由数千台装备集成的组合体飞翔器，其庞大性不只体如今范围、体量和功用多样性上，更在于研制过程当中要很好地处理体系与部分和体系各构成部门之间的联系关系性成绩，因而全局优化的完成极其主要，也尤其艰难。大大都飞翔器发射时即为功用完好的一个别系，而空间站的特性是一体设想、分段发射、在轨组装，相干性的难度又扩大到了工夫维。因而，数字空间站并非对空间站研制与运转事情的弥补，而是必须。

　　仍旧以对接实验为例。若要停止对接全历程考证而不单单是缓冲机能实验，两个飞翔器的相对活动模仿必需有6

　　上述迭代历程能够在设想阶段即完成。相较于在什物样机研制出来以后才气逐级集成测试的传统流程，这类基于模子的闭环考证不只细化了设想颗粒度，在流程之初就笼盖了充足多的设想要素且成立了相互联系关系，并且经由过程数字化东西使整体设想职员可提早把握愈加详细、深化的体系信息，关于追求全局最优解和尽早发明反面谐处等都有着十分理想的意义；下流单元也可在什物产物投产前得到更加精确的研制请求。

　　模子素质上是数据文件，因而不只是模子要素表征的物理参数陪伴模子通报，并且能够报酬联系关系上其他需求的、契合划定格局的信息。好比，三维模子可联系关系加工或装配历程所需的工艺信息，可所以数控机床能间接读取使用的信息，也可所以给操纵工人的请求和提醒。一样基于这类理念，设想计划和请求也能够成立模子化的数字格局，并以此模子停止同源通报和逐级演进

　　因而，关于需求阐发阶段的事情，模子化并不是必须，其结果也不体如今此阶段。比年来需求模子化开端愈来愈被正视，更多地是因为其对部分系及全使命周期带来的益处。需求模子的成立及通报，关于全流程的效益是极大的。逐级的需求合成都照顾完好的相干性信息，在设想和研制的过程当中，子体系到分体系以致单机都能够由此溯源，晓得本人的功用机能在体系中的脚色和感化，分明本人的构成要素与体系内哪些部门相干联。在正向设想中，能够经由过程与相干方成立模子接口或模仿相干方特征的方法将本人置于

　　这是所无形态管控的基准，也反应了该阶段的研制预期。在工夫维上，跟着研制历程成立设想形态基线、制作形态基线、实验形态基线和各飞翔阶段形态基线。在体系维上，这些基线形态包罗了部分系完好的各构成部门。同一模子标准将来最牛的科技股，能够自上而下逐级成立到部组件以致器件级的颗粒度高新兴科技员工几。体系形态基线成立的同时同步构建了体系各部门间的相干性，用于形态办理和保护。

　　手艺形态版本及偏向阐发。一般研制过程当中，实践的研制形态逐步趋势并终极到达当前阶段的形态请求。这一过程当中的各中心形态能够按版本停止办理，使部分系形态一直明晰明白高新兴科技员工几。欠缺项或与请求形态偏向较大的部门，能够经由过程相干性阐发疾速找到泉源和被影响方。泉源能够就是研制难点，也将成为方案和质量管控的参考根据。3）

　　以模子作为流程跟尾的载体，也使得庞大参数有了完好准确的表达方法，这是文本和图纸载体的晋级。再从前面提到的管路制作历程为例。操纵数字化的加工和扫描手艺能够在工场间接成型以数字模子表述的空间三维管路，而无需像传统工艺那样在装配现场取样后才气展开加工、加工能否及格还要返回现场停止试假装为考证。模子贯穿流程，各阶段数字化东西得以充实阐扬功效，大大加强了研制服从和效益。

　　“平凡”特征，使得模子过于宏大而有用信息占比小，反而会滋扰求解精度，袒护枢纽或需求存眷的特征，也形成了运算和存贮资本的华侈。因而，模子不管范围巨细，都应公道简化。枢纽特征挑选精确且得当设置的模子，才是好的模子。

　　（2）研制系统的扁平化——合成层级削减研制部分的构造情势、专业和营业合作、逐级合成的研制条理及流程，都是为了间接或帮助处理体系的联系关系性成绩。

　　▲气浮平台上的对接机构缓冲实验（图源：中国质量消息网）这类状况下，能够在气浮平台上对特定对接初始前提的工况停止实验，好比设置特定的对接偏向角度、角速率和相对活动速率，躲避垂直台面标的目的的活动。接纳数值仿真实验一样的工况，比力仿真与什物实验的成果，调解改正数值模子的相干参数直至两者符合，则能够为数值模子充足“真”地趋近物理产物。再以数值模子大批展开各类工况（包罗各类对接初始偏向、舱体质量特征变革、情况滋扰、毛病等前提）的仿真，笼盖能够的使命状况，就可以得到关于对接机构缓冲机能的片面评价。更主要的是，经由过程数字化模子参数的调解，能够快速考证改良优化的结果。参数经仿真确认有用再用于什物实验，极大地进步了研制服从。

　　空间站体系构成的各层级、各部门研制形态和响应的数据信息在研制过程当中一直频仍地静态变革，这是立异和探究性项目标共性特性。鉴于空间站体系的庞大水平及浩瀚部分长周期的协同研制历程，成立空间站各研制阶段的形态基线并对相干形态及形态变革停止有用、准确的管控，特别是要连结有联系关系干系的形态一直和谐，十分主要也十分艰难。

　　数字模子是一类普适的办法和东西，差别范例的专业事情都能够按照其处置成绩的特性将信息和数据做恰当的构造化、标准化表达，然后构建数字化模子。数字化的另外一个益处是不只能够进修鉴戒其他已有模子的构建办法，并且能够对其停止数字化加工革新，派生出新的模子。如许，数字化不只能够笼盖传统

　　操纵模子化办法，能够对物品有用期、寄存所在、存贮形态、品种和数目增长、分类变革等停止同一计划和管控。在轨事情过程当中，航天员经由过程扫码和野生记载等方法完成六合同步信息更新。物质之间及物质和使用之间都能够联系关系，如渣滓数目与盈余包装袋的干系、应急物品与对应应急形式的绑定等。跟着天上事情的停止，六合能同步把握当前的物质形态；一旦进入特定使命，能够快速定位并取用所需物质；使命过程当中也能够随时评价物质耗损状况，预示后续历程的需求；使命完成后对盈余物质及耗损品烧毁物等停止处理并记载形态。

　　在轨前提下的实做模子。从体系模子的演进过程看，这是空间站工程第一次以片面、实在的体系运转形态（包罗情况和体系本身）对模子停止完美。在此之前，受限于体系完好性、六合情况差别和空中考证的可行性，一切的数字化体系模子都是部门基于实际值、设想值来机关的，轨道运转、活动掌握等也是基于物理道理方程构建的。所谓的仿真，仿的只是希冀形态。

　　3）数值与物理的交融。物理空间的考证不是全能的，物理纪律的把握才是全能的。轨道、动力学在数字化空间中能够充足线

　　设想、施行准确的什物实验，能够最间接、最靠近实在形态地对产物设想、产物消费制作形态及其在事情情况下的机能停止考证。什物实验的不敷的地方在于：许多飞翔工况空中没法模仿，如长工夫的微重力情况、空间站的姿势和轨道掌握和各类毛病形式等；传感器得到的数占有限或不敷实在，如力学实验只能测得构造外表应变而没法间接得到内部应力；周期长且本钱高，也因而没法遍历一切能够的工况；实验子样有限，成果有必然的本性化，关于数目更少的拉偏工况，成果离散度更大。体系集成度越高，这些缺点越明显。

　　）模子的参数与实践产物总有差别。即使经由过程多种路子包罗特地设想的实验对模子参数做改正，成果也只是差别水平的近似表达。模子的劣势更多地体如今对纪律和趋向的表现上。操纵这一特性，能够报酬调解参数停止敏感度阐发，对影响要素做评价，据此提出设想优化的标的目的。4

　　/融入仿真阐发回路。在短时间内还没法有用将人的思想嵌入模子公式的状况下，以野生帮助阐发和人在回路判读等办法，充实阐扬专业职员在常识储蓄、逻辑思想、综合思索、理性判定方面的才能，让数字空间的体系镜像与人的思想空间进一步交融，向智能化模子迈进一步。

　　评价变动须要性。阐发部分变动带来的益处，兼顾思索变动带来的体系影响和价格，将视角由部分优化扩大至全局优化，评价能否变动决议计划。b.

　　中国空间站的数字化事情始于空间站计划设想阶段，与空间站的研制历程伴生。空间站部分系及各构成飞翔器的设想、制作、考证、测试直至飞翔全历程，都采纳了数字化办法；在研制需求牵引下，数字化东西也随研制流程同步完美功用机能。数字化办法的有用使用，片面处理了庞大体系相干性、高低流流程有用跟尾、差别专业互相耦合、构成部门间婚配和谐及各参研单元同一办理等成绩。

　　传统研制系统及其面临的体系各部门之间的联系关系干系是由笔墨表述、靠文档通报的。文本很难分明片面地表达联系关系干系，也没有及时查阅或显现的办法，并且仅仅存在于少数人的脑筋里，底子没有全局性地显现联系关系干系。另外一方面，联系关系干系的办理和保护靠野生完成，因此只能处置有限的干系，以至在特别状况下舍弃相称一部门干系。

　　体系设想、考证、制作与集成测试各环节别离展开数字化事情，全流程被同源模子毗连贯穿，分离专业与集成仿真，能够构成协同单元之间和高低流部分之间的快速反应迭代。这里的“快速”不单单指仿真所需工夫比什物考证少很多，还意味着反应能够在什物产物制作出来之前完成：传统流程中的工艺设想与阐发参与产物研发较晚，而经由过程数字化快速迭代，可以在设想晚期停止可制作性的阐发，优化产物设想的制作机能，制止进入消费阶段出当代价昂扬的什物产物改正迭代以至设想重复的状况。不只云云，数字化还成立了反应“捷径”，包罗什物产物出来以后的任一环节都能够间接反应至设想端。产物实践加工和测试信息实时反应到体系设想，可提早表露什物集成以至飞翔实验能够呈现的成绩，进步质量和服从。

　　）对体系的处置才能加强。将对体系物理干系的处置转化为数值处置，片面性、扁平化等都得以完成。数字化也更容易于得到各类高效的处置东西。（3）数字化与物理实体产物的干系

　　/角度传感器获得的对接前提参数通报给Stewart平台的掌握器，掌握器内的计较机以此为前提展开两飞翔器的动力学仿真，按飞翔器的活动形态去驱动六足连杆，强迫对接机构的相对活动，让对接机构置身实在的力学情况中。如许的半物理体系不只可以在长工夫内大批模仿各类对接初始前提下的对接历程，并且能够便利地模仿差别（质量特征）飞翔器间的对接历程。▲俄罗斯空间对接机构空中半物理仿真综合实验台（图源：《空间对接机构》）部分系的数字样机机关完成后，集成实验时一样能够采纳真假分离的方法将数字化身分融入体系集成。好比在实在的物理体系集成测试中，以下几种状况都能够用数字化模子融入或替换：

　　实验考证中发明成绩也很常见。此时陪伴研制流程的质量数据就是成绩溯源的根据。借助数字化表达的联系关系干系并操纵响应东西，能够疾速回溯成绩产物的全流程数据及相干身分，包罗设想参数、消费数据、测试实验经验和有互相影响的产物；对产物自己能够不断追溯到设想形态，按照其影响域不漏项地寻觅相干要素。

　　飞翔模子是第一次得到的全真的数据改正。关于一些空中情况没法得到的机能参数，在轨数据改正特别主要。比方，空间站利用了大型可展收的柔性太阳翼，因尺寸大、频次低，空中没法精确测得其频次特征，因而在各舱段入轨后特地展开了太阳翼频次和模态辨识，得到了帆板实在的在轨特征，并据此改正了空中的数字化模子。经由过程中心舱的在轨参数辨识和模子改正将来最牛的科技股，未发射的尝试舱能够获益，其掌握参数可以与帆板实在特征更婚配。

　　数字化模子不只能够贯穿空间站设想研制全流程，而且易于在其上嵌入相干的构造化信息，构建新的联系关系干系。这些信息可所以多种滥觞的，其实不范围于设想研制的主线流程。空间站作为一型航天工程产物，其完成过程当中的手艺形态、质量、方案等要素一样能够嵌入模子，并经由过程模子与研制流程联系关系，有用地帮助手艺、质量及方案办理与研制协同促进。

　　上述特性并不是都是缺陷，数字化模子与物理产物实在并没有绝对的好坏和一定的替换干系。模子机关得好，与什物产物共同利用得好，会起到相辅相成、事半功倍的结果。也正因而，空中的数字空间站和什物组成的电性空间站互相共同，根本笼盖了在轨的事情情况、产物形态和事情形式，成为保证空间站在轨不变运转的有用设置。在另外一些使用处景如航天员锻炼中，即使是有假造理想等新手艺的帮助，什物模子/模仿器仍旧是必不成少的。▲天宫空间站组合体模仿器（图源：中国航天员科研锻炼中间）（4）人在数字化中的感化

　　跟着数字化手艺的开展，空间站在研制过程当中成立了多学科结合仿真体系，在图形化界面的帮助下，以通用的模子言语来形貌微分和代数方程的情势，表达响应的物理功用，并经由过程方程及参数间的干系表现物理功用的相干性。成立如许一个别系的间接益处是能够在统一平台上同一停止能源、热控、情况掌握、信息、姿轨控、促进等功用的集成仿真，体系参数、专业间的耦合干系及量化的影响都在此平台上显现并同享，设想师们能获得比道理模子仿真详尽很多的部分系信息并对其停止管控。

　　“重演”之前的使命形态，也能够“解冻”某一时辰形态，还能够将当前形态作为肇端点预示将来运转趋向。关于待阐发的特定形态，能够便利地参加偏向或想定毛病，停止形态不变性或设想裕度的数字化实验。一切这些功用关于片面、综合地评价空间站部分系飞翔形态长短常故意义的。作为评价的功效，其时形态的飞翔参数也可用于改正数字空间站模子，连结六合分歧。如许，同步更新的数字空间站、空中电性空间站和在轨空间站就组成了“三个空间站”的运营系统。▲天宫空间站的数字映像（图源：中国载人航天）3 数字化向办理范畴的拓展

　　同时，对需求的了解到位，设想才气到位。需求阐发转化为手艺请求并通报，实践上是一个手艺翻译的历程，需求做到

　　在如许的扁平系统中，子体系实验与传统分体系实验的区分在于：各子体系间接面临同一的一套体系参数，而传统分体系面临的是整体别离合成给他们的设想需求。研制层级越多，二者差别越较着。比方策动机实验，按传统合成最少在促进分体系、管路与策动机子体系两级之下，策动机单机面临的是合成通报了三次的设想请求。一方面，某些设想裕度能够层层加码，而各级其实不晓得本人这层的加码对体系的奉献；另外一方面，某些

　　不管是设想重复、消费拖期仍是考证或测试呈现质量成绩将来最牛的科技股，研制过程当中一切影响研制进度的非常状况都能够立即反应到方案办理部分，相干的经费、加工工时等信息也会陪伴通报，办理部分则可据此订定响应对策。调解后的流程及影响也能够经由过程数字化仿真评价其结果和价格，并在正式肯定前展开迭代优化。数字化让方案办理和调解愈加精准。

　　数字化模子的仿真才能加强后，刚好能补偿上述短板，因而天然被用于替换部门什物实验。替换的条件是仿真充足

　　产物格量的办理贯串研制全历程。在施行过程当中，记载并搜集质量相干信息，如零部件的加工工艺参数、检测数据；装配和测试过程当中量化参数，如螺钉拧紧力矩、涂胶量和温度；实验状况如情况前提、实验工况等信息，是产物格量历程掌握的主要根据。接纳数字化办法，各类差别范例的记载信息如数据、影象等能够同一处置、交融利用；数字化加工及装配装备与数字化办法配套后，可完成原始数据主动收罗记载，削减报酬不对和干涉。

　　数字化手艺的开展与各专业学科数值计较、数字化建模等方面的前进是相辅相成的。进入21世纪，在航天等产业部分，上述V字流程的很多环节早已使用了数字化东西，如专业设想阶段的数值计较与仿真、产物设想阶段的计较机帮助印制板电路设想和机器制图和加工消费阶段的数控加工等。本文重点会商数字化的体系性使用带来体系全局的收益。

　　“看起来”不间接相干的要素能够就漏了，好比某种体系级毛病形式对应的事情前提能够因为这类漏掉未通报到策动机研制部分。在庞大体系中，越到底层越看不清、以至看不见这类离得比力远的相干身分。

　　字流程的其他步调，需求阐发是数字化使用尚不充实的一个事情阶段。手艺方面的缘故原由是，这一阶段的事情还没有构成详细计划和诸如构造、信息流、装备等无形的产物，传统意义上的专业模子更是很少触及此阶段。更头要的缘故原由来自非手艺身分：1）纯真从需求阐发这个阶段看，完成模子化的收拾整顿性事情是“分外的”，需求支出工夫、人力去做条目化、构造化和相干性联系关系等事情。此阶段多为阐发会商、思维风暴一类的事情，设想师们会间接接纳天然言语交换并构成阐发成果，尔后则需求二次加工，进一步以标准化方法去形貌并同步成立模子。（这一难点能够在野生智能言语辨认才能加强后会有好转，但现阶段仍需设想师自己具有此才能且亲力亲为，才气尽能够包管模子内在不失线

　　需求阐明的是，以Modelica为代表的今朝较为成熟的多学科体系建模言语只合适常微分方程组的求解，不太合用于有限元、电磁场等需请求解偏微分方程的成绩。因而，并不是一切专业阐发与仿真都能完成模子化协同与集成，这也是多学科结合仿真需求进一步处理的成绩。

　　-箭界面的毗连部位凝结在台面，即飞翔器以底端固支的悬臂梁形状振动。明显，关于一样的器-箭界面振动前提，因为悬臂梁的“甩动”感化，飞翔器顶真个振幅相对飞翔形态被放大了。关于空间站舱段如许长细比大的飞翔器，这类放大效应愈加较着。因而，振动台上的实验并不是模仿实在飞翔时的振动形态，而是要包管飞翔器上各部位的振动量级都可以不小于实践飞翔。换句话说，空中振动实验是靠量级笼盖，而不是实在再现飞翔。如许，实验施行时需求拔取适宜的振动前提，而且为避免甩动形成舱段顶端振幅（或加快率）过大，还要有适宜的限幅庇护门限。这些参数都能够参考器-箭组合体振动仿真阐发得到。以数学模子模仿器-

　　真假交互，灵动之境。明天，包罗假造理想在内的数字化办法与东西，曾经充实使用于他所创始的中国航天奇迹，优化了他所建构的体系工程系统及运转形式。

　　T字构型等多种形态，每一个形态都要连结必然期间的不变飞翔，别离有尺度的形态基线；每次出舱使命，机器臂都要从停靠形态转入事情形式，在差同化的使命中还会有巨细臂共同或级联等通用的运转形式。操纵数字化手腕帮助形态管控，不只能够辅佐设想优化事情的展开，并且能间接帮助停止使命前形态设置高新兴科技员工几、使命中形态跟踪确认、使命后形态规复，制止宏大庞大的体系呈现讹夺。c.在轨物质形态办理为保证航天员持久驻站展开实验事情，空间站在轨存贮物质包罗糊口耗损品、装备备件、生保储备、应急物品、渣滓烧毁物等。这些物质的寄存、利用、调解（包罗利用后构成渣滓）等能够视为一类特别的手艺形态管控，也可利用数字化管控办法及东西。

　　野生智能使用。数字化的一大劣势在于与野生智能手艺使用有着自然接口。野生智能在空间站后续舱段研制及运转办理中可以使用于两个方面：一是融入现有的数字化体系，在差别的使用处景可逐渐、别离引入相对成熟的野生智能专项算法。比方，今朝野生智能的一个主要分支是机械进修，它研讨计较机经由过程数据进修进步机能的办法，已开端用于医疗诊断范畴。这个标的目的与飞翔器的安康诊断是有类似性的，其使用有待研讨。二是空间站自己经由过程野生智能手艺完成晋级。比方以计较机视觉、天然言语处置和语音辨认等手艺晋级智能家居体系，并嵌入仪表、穿着式智能装备等辅佐航天员在轨事情；以智能机械人手艺改良现有的机器臂，设置智能机械人，在舱外功课等风险场景逐渐以机械人功课、人机协划一方法进一步提拔宁静性和事情服从。这些晋级，天然也伴跟着空中数字化体系的智能化更新。▲数字化与新兴手艺的交融

　　空间站研制中一个使用十分胜利的例子是对接机构的缓冲实验：轨道上两个飞翔器的对接是在截至姿势自动掌握的前提下停止的，每一个飞翔器有6

　　体系模子是互相联系关系的有机团体，各设想方既可展开各专业的自力仿真考证，也可与相干方直至部分系展开多学科综合仿真考证。此时，协同设想以“模子协同”方法停止，模子内嵌的数学公式间接驱动并表征设想形态，交互物理参数。结合仿真平台同时成为模子形态及数据干系办理的帮助东西，各家可配合保护并同享体系模子。

　　个自在度，可自在漂移。地眼前提下，对接机构的缓冲机能只能在气浮平台上以等效惯量模仿飞翔器停止考证，垂直于台面标的目的的自在度被限定了，两个“飞翔器”只能在台面上漂移。

　　在设想阶段，部分系触及电机热差别专业，传统做法是各专业学科别离按照体系形态和请求展开各自的专业设想，以后提交设想成果，由体系设想单元停止集成和阐发。卖力差别专业设想的设想师会以各自学科的专业办法去成立阐发模子、数值计较模子等，这个历程与相邻学科少有交互。各家设想成形以后，设想成果才在集成阐发时互相碰头。

　　并且，集成后的体系中能够有许多单机或子体系的特征没法准确反应。好比，在空中测试阶段，集成后的空间飞翔器机电能能够做较为完好的测试，发射段力学前提和飞翔热情况能够接纳包络前提和典范工况停止查核，但除此之外的其他机能都没法在空中间接查核考证高新兴科技员工几。以往处理此类成绩经常使用的办法一是对考证目的停止合成，部门机能在单机或子体系阶段测试，如交会对接的相对丈量装备在托付整体前需在公用设备上完成实践丈量机能的测试；二是在体系测试时期引入仿真，好比在飞翔器体系测试时期，

　　数字化模子是开放的，能够嵌入不怜悯势（数据、图象、视频）和差别范例（手艺形态、加工工艺、研制周期、经费、职员投入）的信息，经由过程数字化东西对模子中交融的信息停止阐发处置。

　　-装备的空间及行动时序和谐性停止检测。考证后的飞路程序才注入在轨飞翔的空间站。大的使命行动前，也能够停止能量均衡、姿势掌握角动量卸载等状况的仿真预示，用于优化飞路程序，并为毛病预案的订定供给根据。使命中形态监控与预示。数字空间站能够帮助例行的遥测数据判读。飞翔数据下行后驱动仿真模子，能够及时消费形态判据，同步停止主动判读。以实践飞翔形态的仿真成果作为判据，比根据设想形态或尺度测试形态订定的判据更公道，更契合且靠近实在状况。比方针对帆板发电受空间站本身遮挡影响状况的判读：暗影是不划定规矩的，传统上只能预估影响的量级；数字空间站操纵姿势数据并分离其时的太阳方位，能够立即解算出帆板被遮挡的精确面积，从而获得精确的发电预估。以此作为根据，可对发电相干的遥测数据做精准判读。机器臂也接纳了这个办法，将天上的驱动参数下传空中，能够快速仿真出机器臂活动途径。天上的机器臂开端活动后，物理量遥测可与数值仿真成果全程比对判读，做到及时、精确。

　　数字化东西再先辈，仍旧把握在人的手中，根据人的希冀和需求去开展，替换人、辅佐人做人分派给它的事情。有了东西，人则转而对本身提出更高请求，去考虑和完成更深入、更故意义的工作，去鞭策手艺和文化的前进。（5）将来开展

　　专业功用模子。典范的是各种计较机装备，需求成立起对各种信息解算和处置的功用模子，嵌入信息流中。功用类装备只思索与体系有亲密交互的功用，其他能够疏忽。比方，显现器、摄像机、照明灯等，其功用机能体如今人机交互，对平台体系的间接影响是耗电和发烧，因而在建模时能够将其简化为电和热负载思索；载荷装备凡是也以负载模子嵌入体系，其内部特征表现的是空间站需保证的供电、信息传输、散热等各种资本。显现和摄像功用、载荷的科学实验功用等能够零丁停止特地仿真。第三类是逻辑类装备，在体系中表现为开关逻辑或形态参数，而没有较着的电机热特征。如负担某些瞬时行动的阀门和一些传感器，可成立

　　在正向设想过程当中，接纳数字建模办法成立的是体系的独一映像，该映像在数字空间中陪伴其物理“真身”同步演进。研制流程中任一阶段的模子都能够回溯到统一泉源，即初始的体系设想形态。只需连结以模子通报并在其上补充每一个研制环节所需求素、构成新模子，就可以够包管同源所衍生各类模子的根本要素（出格是差别模子中包罗的同类元素，好比多少尺寸）和联系关系信息是分歧的。

　　5）模子没法实在表达“缺点”。缺点具有随机性，操纵数字模子模仿常常只能获得定性纪律，但模子十分合用于帮助辨识“缺点”。将什物实验与仿真预示比照，阐发两者的偏向可辨识各品种型的“缺点”，如质料毁伤、装配偏差、机构间隙、部件毛病等。

　　传统研制流程中，什物产物研制完成后才气停止产物机能和设想希冀的比照，产物经由过程逐级装配集成才气顺次对子体系、分体系和部分系停止测试考证。冗长的事情过程当中，一旦后端呈现成绩，流程重复的价格极大。这是一切体系工程研制都夸大初始设想准确性的缘故原由。

　　数字样机的完成是建模办法变化的成果。开展汗青更久的各学科建模，需求基于专业道理对体系停止笼统，然后获得模子。比方，在停止构造设想时，全部空间站可笼统为板壳、梁、杆等承力构造，成立力学模子。此模子中是没有机电能的（力学阐发者眼中的空间站就是一个宏大的受力构造），间接成立力学方程组并停止求解，所得也是模子内各部门的应力散布等力学参数或模态等内部特征。数字样机建模则是基于体系的什物构成，按建模工具电机热功用机能及内部特征去构建模子。用同一的建模言语在统一个平台上对多学科特性停止数学方程表达、成立综合模子，相称于在数字空间以多学科道理及逻辑搭建了一个什物产物的映照体。这两类模子并不是相斥干系，而是各有使用处景。专业模子用于精密、深化、详细的专业设想；多学科模子则用于表现体系各构成部门间相干性和快速综合考证与体系优化。两类模子及其构建和使用都是数字化研制事情的须要部门。

　　畴前面的会商能够看出，数字化的感化和结果都是环绕处理庞大大致系的片面性和联系关系性成绩。片面性体如今数字化模子能够包罗体系的一切构成部门和研制触及一切相干环节，可融入处置的数据范例、数据格局十分齐备，可以涵盖手艺、质量、方案等相干的各种数据信息。联系关系性是指成立而且保护各要素间的相干性，包罗差别产物、专业、部分、营业等各个维度的相干性，模子得以一统研制全流程并完成各个环节的协同。换言之，数字化模子实践上是成立了体系的数字映像，并包罗了片面且显性表达的联系关系干系。（1）V流程的优化——大V变小V，迭代环节提早数字映像的成立，使得

　　现阶段，研制过程当中的什物产物（包罗样机、实验件等）还是不成替换的。数字化模子具有本文前述的浩瀚长处，但同时存在以下几方面的成绩；

　　3条所述的同一平台外，手艺上需求采纳步伐连结各阶段各家模子的版天职歧，须要时可同一回溯至某一阶段版本；办理上也要支出更多的本钱，如保护权限办理；过程当中一个部分变动对高低阁下相干性的影响价格的衡量等无处不在，能够说全程都要处理服从和片面性的冲突。

　　从实验的实在性和笼盖性角度看，真实的部分系事情情况只要实飞才气完成，而子体系实验反而有能够营建部分的实在物理前提。比方空间站停止机器臂转位考证时，在气浮平台模仿机器臂微重力情况，经由过程动力学仿真将舱段呼应反应给掌握器，组成了掌握器跑真法式且机器臂整臂实在活动的测试体系。扁中分解使得各子体系实验可以以“拼接”方法有用笼盖体系实验。

　　诊断的订定根据来自研制过程中的既有毛病，和数字化模子报酬毛病设置状况下的体系呼应。特别是后一种办法，能够片面、重复模仿各种毛病，并充实阐发模子所能反应的特征参数，辨认与毛病相干的特性。基于安康诊断办法和判据，还能够进一步使用此办法猜测当前形态的安康趋向。引入人在回路手艺，手艺专家帮助

　　辨认体系对外影响。有些部分变动的影响不只会影响到体系目标，还能够触及对外接口，比方：设想变动招致的重量和尺寸变革会招致运载火箭发射前提的变革；对空中测试项目停止增减需求发射场保证前提响应调解；空间站上测控装备的目标必需与空中测站和中继卫星婚配；空间站组合体姿势掌握不变度则影响来访飞翔器的交会对接掌握参数。这些形态和目标也因而被称为体系目标，必需由体系整体把握并严厉掌握。如必需变动，须提交工程整体并与火箭、发射场、测控、飞船等相干大致系和谐分歧，完成变动形态考证。

　　连结部分系和谐分歧。关于须要的变动，需求同步对相干部门也停止响应改动。泉源和受影响方的变动计划须和谐分歧，同时也要在工夫进度上连结同步，以利变动后的协同考证。c.

　　（3）体系实验的提高——体系前提下的子体系实验在研制全过程当中，综合考证的主要性毋容置疑。但综合体系实验的本钱又很高，并且如前所述要比及流程末期、产物集成到必然水平后才气完成。扁平化合成后，子体系实验即包罗了体系考证的前提和鸿沟，实践上是经由过程多少相对低本钱

　　功用模子，产物研制、制作阶段可别离根据产物的详细设想参数、加工制作参数等成立产物模子和制作模子，产物研制完成后则可按照其各项机能目标的实测值成立实做模子。数字样机模子能够与空间站实在产物形态分歧，研制阶段分歧，同步更新；各阶段都可基于其时的整套数字样机停止模子集成，搭建所需的分体系或体系级仿真考证模子。也就是说，研制流程的任一阶段都可停止数字化综合考证，为什物研制供给参考或与什物测试停止比对。（注：本节中呈现的各模子称号均指各阶段的数字样机，如“制作模子”指操纵制作参数构建的数字样机，并不是数字化消费历程顶用于数控装备的模子。）

　　多学科集成模子。典范例子是电机类装备如抽气泵，既包罗指令驱动的掌握逻辑、机电转速变革等功用机理，又要表现与转速对应的机电功耗、热耗等特征，还要有抽气流量、流速等对外输出。第二类是功用类装备，成立响应的

　　——各部门都得比及体系级集成完成后才气获得考证，流程也只要走完整部大V才得以闭环。数字化体系镜像让各阶段更简单完成“小迭代”，提早将考证状况反应到设想端。更素质地看，模子的成立与不竭完美是与设想研制历程同步停止的，流程中的每步都有当前阶段的模子，每步都能够经由过程数字映像集成仿真，考证当前的设想或制作形态。跟着设想研制的合成细化将来最牛的科技股，每层级能够得到响应颗粒度的仿真考证。在工夫维度上，闭环考证的提早不只让设想师没必要等候物理产物出来以后的大闭环，并且增长了屡次考证时机，低落了研制成绩代入下一环节的风险。

　　这个环节看似通例的数据格局转换，实践上需求破费大批工夫精神研讨透接口单方模子的数据格局及其包罗的信息内在，才气完成数据文件亦即模子的完好、精确转换，从而将数字化的信息不丧失、不失真地通报下去。而这个突破壁垒贯穿接口的历程不只需求相干的单方在手艺上互相理解透辟，更需以办理上互相采取为条件。这也是数字化事情需求自顶向下同一计划和管控的缘故原由。▲基于模子的航天体系工程（图源：ESA）（4）从需求办理到飞翔保证——流程的前后延长

　　及时获得并阐发数据，可以有用制止成绩被带到下一个流程环节，实时止损并获得快速呼应。在完成办法上，当代产业企业的批产流水线曾经有了成熟的收罗手艺；而数据一旦完成数字化可处置以后，收罗处置体系就有了很强的顺应性，能够效劳于航天器研制，并契合这类单件小批产物的本性化特性。

　　模子通报面对的一个理想成绩是，研制流程各环节的事情是由差别专业差别营业的差别部分负担的，常常各家都有本人的东西软件，接纳各自界说或遵照自选某尺度所划定的模子格局。许多时分，各单元自觉展开的数字化事情根底越好，买通各家间的模子格局壁垒难度越大。

　　2）模子包罗的物理公式不克不及包打全国。一些物理化学效应如疲倦、腐化等，缺少能精确表达的剖析或数值算法。这些范畴的专业仿真阐发还没法替换什物考证，没法嵌入体系模子。处理此类成绩，应以什物实验分离专业仿真，再将成果反应至设想端。3

　　——由需求转化为手艺请求，并做目标合成，隐性的需求局部要转化为显性请求，且须表达为使命领受方可以大白的目标系统。这是一个笼统到具象，使用需求到专业目标的历程。雅

　　在实践使用中，飞翔器传感器和遥测数据所能表征的形态远少于数字化模子所包罗和表达的参数，因而数字化模仿部门、也就是空中事情职员可以得到的天上相干状况的数字映像关于模子仍旧必不成少。如许，操纵遥测参数对数字模子改正后，空中就把握了一个相对完好而又充足实在的数字化空间站，可为空间站的在轨运营供给十分有效的保证。

　　航天型号的研制是从用户需求到飞翔产物的手艺完成历程，显现出典范的体系工程“V型”特性。V字右边是自上而下、从用户需求开端并从体系设想逐层合成为分体系、单机具体设想的历程，V字底部为消费制作，右侧是自下而上从部组件开端逐级组装、集成、考证并与左边层级逐个对应然后考证响应设想、终极经体系确认构成飞翔产物的历程。工夫上，从左到右组成一个完好的研制流程。

　　“大合作”里的浩瀚事项能够做到和谐促进，部分呈现成绩也可协同应对。综合以上两点，研制系统完整能够做到扁平化，削减层级，削减“分堆”。SpaceX曾在其内部课本中论述过其扁平化理论：将体系使命合成到部分，只做一次合成即梳理出部分系的枢纽设想参数，以后一切调解、优化事情都环绕这些参数停止，体系的机能请求间接与顶层需求符合。这阐明SpaceX

　　经由过程同一的建模言语设想开辟空间站体系、分体系、单机装备等差别层级的数字样机模子，其实不但是设想阶段的事情。

　　这类体系建模办法本质上也是传统专业建模拟真的改革：数学模子不再以专业范畴分别并笼统化，而是能够与空间站实在的物理产物构架连结分歧，以体系-分体系/子体系-单机装备-部组件/器件的条理逐级成立多学科模子，则什物产物获得了其对应的数字化伴生品——数字样机。更进一步，各级构建数字模子/样机的历程与设想研制历程分歧，先自上而下逐级设想、合成并具体设想响应的模子，以后自下向上各级次序递次集成、仿真、确认并终极组成体系。

　　在信息化根底大将信息格局同一为可处置的数字化情势，使得信息同享、交融成为能够，这就是数字化。

　　2）工夫与空间上的快速性。差别专业间完成同步结合；流程反应能够在随便阶段停止高新兴科技员工几，大轮回变小轮回；跟着流程前后延长，更多的历程被归入到受控的同一系统中。