2023年，深圳吉兰丁智能科技有限公司发布了《机械制造过程级数字孪生技术及应用白皮书》，这份超过80页的行业指南，系统剖析了中国机械制造工艺的痛点与出路。
过去，我国虽被称为"世界工厂"，但在高端制造领域长期存在"鱼质龙文"的尴尬——表面光鲜，工艺内核薄弱。白皮书以详实的数据指出，我国在丝杆等关键基础件的国产化率不足，发动机零件、航空配件等进口占比超过40%。
与此同时，多数机械制造企业仍停留在"重运营、轻工艺"的传统模式，工艺设计依赖经验，数字化程度低下。华为创始人任正非曾坦言："华为设计的先进芯片，国内的基础工业还造不出来"，这一窘境直指中国制造的软肋。
一、工艺困境，数字孪生能否成为解药？
白皮书揭示了我国机械制造业面临的严峻现实：工艺基础薄弱，数字化程度低，人才断层严重。许多企业虽然引进了高端数控机床，却仍在沿用陈旧的工艺管理模式。
"工艺的数字化程度是反映机械制造技术水平高低的重要标志。"白皮书指出，我国在该领域还有很长的路要走。工艺设计往往偏重几何维度，而忽视物理特性，导致设计出的工艺在实际生产中要么过于保守效率低下，要么难以执行产生废品。
更令人忧心的是人才问题。白皮书显示，机械制造工艺技术人才普遍面临薪酬低、上升空间小、社会地位不高的困境，这直接导致该领域人才流失严重，形成了"人才进入该行业少，在该行业成长难"的恶性循环。
二、系统论视角，重构制造认知
面对这些挑战，白皮书提出了创新的解决方案——机械制造系统论与过程级数字孪生理论。
这一理论将制造过程视为一个完整的系统：输入部分包括机床、工具、材料和参数；转化部分是制造的微观过程；输出则分为技术评价和经济评价。
与传统的"黑盒子"制造观不同，该理论主张打开制造过程的黑盒子，通过监测制造过程中的实时数据，如切削力、振动、温度等，"就像心电图反应人体状态一样"反映制造过程的健康度。
基于这一理论，白皮书定义了三个层次的数字孪生：状态级、运动级和转化过程级。其中，转化过程级数字孪生最接近制造的本质，它关注的是装备在真实应用中的状态，能支持实时在线调整和优化。
三、"天机算"系统，从理论到实践
理论需要实践验证，白皮书介绍了吉兰丁基于"机械制造过程级数字孪生理论"开发的"天机算"系统。这一名称寓意深刻："天"代表制造过程的自然规律，"机"指具体的制造设备，"算"则代表数据与软件的计算能力。
"天机算"系统实现了从工艺设计到制造执行的全流程数字化，形成了两套闭环反馈系统：
基于实时控制和反馈数据的"实时智能加工控制系统"，以及基于品质结果的"机械制造工艺设计决策支持系统"。
这套系统已在多个行业得到应用验证。某国际汽车零部件制造商应用预测性维护系统后，设备整体效率提升了1%；某工程机械工厂使用自适应加工系统，效率提升10.6%同时保证品质；某轴承生产企业应用消空程/防碰撞系统后，不仅杜绝了撞机风险，还平均提升了15%的生产效率。
四、产业生态，共建才是出路
白皮书强调，机械制造数字孪生技术的发展不能单打独斗，必须建立全产业链协同的生态系统。这需要机械制造企业、数字孪生技术服务商、科研机构以及政府部门共同努力。
白皮书提出了建设性的《机械制造过程级数字孪生系统服务商能力评估体系》，从基本能力、技术能力、交付能力和管理能力四个维度评估服务商的综合能力。这一评估体系旨在帮助制造业用户选择合适的数字孪生技术服务伙伴。
人才培养也是生态建设的关键环节。白皮书建议，应通过校企合作、实践导向的培养体系，打造既懂制造工艺又掌握数字化技术的复合型人才，为行业转型升级提供人才支撑。
五、数智赋能，中国制造的“龙门时刻”
随着5G、物联网、云计算和人工智能技术的日益成熟，中国机械制造业正迎来数字化、智能化转型的最佳时机。中国拥有全球最完整的工业体系和最丰富的应用场景，这为数字孪生技术的实践提供了肥沃土壤。
白皮书指出，在这场伟大的社会实践中，数字孪生技术将帮助中国机械制造业实现三个转变：
从“经验驱动”到“数据驱动”，从“逆向模仿”到“正向创新”，从“低端制造”到“高端智造”。
当每一个零件的制造过程都能通过数字孪生实现“制造即检验”，当每一台机床都能通过智能控制系统实现“自动驾驶”，中国机械制造业才能真正实现“鱼跃龙门”，在全球价值链中迈向更高端的位置。
结语
数字孪生赋予制造的，不仅是“数字映射”，更是一种深度的工艺自觉与过程自信。 它让不可见的物理规律变得可计算、可优化，让依赖老师傅经验的“手艺活”变成可沉淀、可复用的工艺资产。
白皮书所描绘的转型之路，实质上是一场从“经验驱动”到“数据驱动”、从“被动执行”到“主动优化”的认知跃迁。它不追求全盘推翻传统，而是用数字化的“针线”，缝合起设计与制造、工艺与设备、数据与决策之间长期存在的断裂。
在这场波及整个产业链的“跳跃”中，没有旁观者。无论是装备制造商、零部件企业，还是工业软件开发者、高校科研团队，都是这条河流中的鱼群。龙门的高度，由所有人共同抬升；水流的方向，因集体行动而改变。
技术的最终落脚点始终是人。数字孪生不是要替代工艺工程师，而是成为他们手中更敏锐的“听诊器”和更精准的“手术刀”。当年轻人看到，在车间屏幕前也能进行“数字实验”、用算法优化国家级零件的加工精度——制造工艺，将重新成为一种充满创造力的专业选择。
中国制造业的转型升级，恰如鲤鱼逆流而上。数字孪生不是魔法，而是那阵助力的风、那块借力的浪。 它让每一次跃起，都有数据可依；每一次下落，都有模型可循。
白皮书的真正价值，不仅在于厘清现状、提出路径，更在于传递一个坚定信号：工艺的深度，决定制造的高度。 而数字化，正是我们丈量深度、拓展高度的那把新尺。
这场转型需要耐心，更需要信心。信心来自哪里？就来自今天一个个车间里正在运行的系统、正在沉淀的数据、正在被解决的具体问题。真正的龙门，不在别处，就在此刻的每一次尝试、每一次迭代、每一次跨越经验与数据之间的那道鸿沟。
吉兰丁产品介绍
更多吉兰丁产品与案例，请参考以下视频
数字孪生系统
刀具监控系统
消空程防碰撞系统
自适应加工系统
碰撞缓冲系统
预测性维护系统
智慧工厂案例
SAAS应用案例
识别二维码预约体验产品
吉兰丁白皮书
2023年4月11日，在第十八届中国国际机床展览会（CIMT2023）上，吉兰丁智能科技有限公司独家发布了《机械制造过程级数字孪生技术及应用白皮书（2023年）》（以下简称“白皮书”）。
白皮书深入分析了机械制造工艺数字化的现状、挑战和机遇，阐述了机械制造过程级数字孪生理论、技术和应用案例，并对该领域的产业发展提出建议，倡议建立《机械制造过程级数字孪生系统服务商能力评估体系（建议）》，助力行业良性发展。
关于吉兰丁
吉兰丁智能科技有限公司为机械制造行业提供过程级核心数据及一系列智能应用软件，聚焦于机械加工工艺的智能化设计与在线自优化控制，并为客户的提升生产品质与效率、降低生产成本。
吉兰丁顺应全球工业4.0的发展趋势及中国制造2025的规划，致力于提升世界级的智能制造技术。汇聚了一批在机械、电子、材料、计算机等领域卓有建树的科技精英，坚持进行核心技术自主研发，实现理论突破和产品创新，广泛服务于全球顶级的制造业用户、机床制造商和工磨具制造商。吉兰丁，拥有数十项发明专利及软件著作权，是国家高新技术企业和深圳市专精特新中小企业。
国家重点研发计划项目——《复杂刀具状态监测及全生命周期管理》《复杂产品加工全要素的数字孪生建模与仿真软件》承担单位。
扫码关注公众号
吉兰丁智能制造专家
