采用传统的工装设备生产螺线管焊接件,存在自动化程度低、生产效率低、劳动力需求高等问题,严重制约了企业自动化、信息化、智能化生产的发展。针对上述问题,本文将数字孪生技术与螺线管焊接件自动化装配生产线相融合,通过结构和硬件系统设计,构建了物理实体层生产线要素。进而,研究了虚拟空间几何、行为、规则模型的创建与描述,基于Open Inventor创建了生产线关键要素的几何模型;采用AutomationML从产品、资源和工艺三方面对行为模型进行标准化描述;通过关联性挖掘和信息熵量化方法建立了以温度为特征的生产线健康度规则模型。在此基础上,开发了集成多条生产线信息的运维系统,并以此表示数字孪生服务层在生产制造过程中的具体应用。论文主要研究内容如下:(1)从系统层级、生命周期和对象层次三个维度对数字孪生进行描述,首次提出了制造范围内通用的数字孪生模型架构,并通过投影方式获得了数字孪生驱动的螺线管焊接件装配生产线运维系统总体结构。(2)根据产品结构特征、生产工艺流程和技术指标要求设计了生产线关键机构的结构;通过分析生产线动作与逻辑关系设计了基于M/S结构的硬件系统;研究了运动控制方案并实现了生产线的开发应用。(3)基于生产线关键要素的结构与运动特性分析和节点信息规划,使用Open Inventor构建了对象的几何模型并实现模型可视化;分析了行为模型与产品、资源和工艺的关系,提出了基于AutomationML的行为模型标准化描述方法;通过关联性挖掘和信息熵量化的方式建立了生产线健康度规则模型,根据生产现场采集的温度数据对生产线运行过程的健康度分析评估。(4)利用数据库技术和Web技术开发了一套集成多条生产线且与健康度规则模型关联的运维系统。提供了基本生产信息、制造对象信息、维护保养信息查询以及生产运行信息实时反馈的功能。利用生产现场数据测试并实现了系统各模块的功能。