在离散企业的生产制造过程中,车间生产是其基本单位,而车间调度是影响生产制造效率的决定性因素。随着智能制造新模式的出现,以及各种信息技术的融合应用,传统的车间调度模式不足以满足实时性、鲁棒性和准确性等需求,无法对车间生产制造过程中异常事件进行实时动态调整。同时由于数字孪生技术的兴起,其虚实交互、实时映射、共生演化的特点,引起了广泛的关注。因此将数字孪生应用于车间调度,是提高制造业生产力的一个重要途径。本文基于生产车间的数据感知和异常监测,实现数字孪生的实时映射与交互,考虑机器设备和操作工人两种资源的多目标柔性作业车间调度问题,提出一种改进的多目标优化算法,通过实时监测生产中的异常情况,进行调度方案的动态调整,实现车间生产调度的动态优化。主要研究内容如下:(1)面向车间的数据感知和虚实交互研究。针对生产制造车间数据种类多、来源广、结构多样性的特点,提出一种面向生产过程的全要素车间生产信息分析方法,在此基础上提出一种面向车间人机物环的全要素车间信息感知框架。研究基于车间感知数据的生产动态异常事件监测,提出基于RFID的工件异常事件监测和基于设备运行数据的状态识别,从而为车间动态调度调整提供基础。在此基础上,通过数字孪生虚实空间的信息差异分析,建立虚实空间的映射框架,提出一种基于事件监听和触发机制的虚实车间信息交互方法。(2)虚实演进的车间调度方法研究。针对传统的车间调度方法在实时响应等方面的不足,提出一种基于数字孪生的车间调度机制,并对该调度机制的运行原理进行研究。结合虚实交互动态调整,实现车间调度的虚实共同演进。考虑车间生产中的机器设备和操作工人两种资源的柔性,并以完成时间、加工成本、加工能耗、机器负载和交货延期为优化目标,提出一种双资源柔性的多目标作业车间调度问题,并通过引入改进的精英保留策略和邻域搜索算子,提出一种改进的遗传算法进行调度问题求解。基于生产异常事件,研究偏离小且稳定的车间生产动态重调度。最后,通过算法对比实验和实例仿真实验的结果分析,验证本文所提方法的有效性。(3)基于数字孪生的车间调度管理系统的设计与实现。在系统整体设计的基础上,以面向模块化开发的思想,设计车间生产调度管理系统,实现信息管理模块、信息监测模块以及车间调度模块的开发,并通过数字孪生车间模型实现动态调度仿真功能,最后对每个功能模块进行实现和测试,验证系统的有效性,实现车间生产调度的有效管理。