航空航天与汽车行业企业如何利用模型来定义和管理产品的整个生命周期？

从设计图纸到报废回收，数字主线正彻底改变高端制造业的产品管理方式。

在德国凯奇凯梅特的梅赛德斯-奔驰工厂，工程师们在新一代汽车投产前，已经在虚拟环境中完成了整个总装车间的重构与优化。通过数字孪生技术，工厂的协调流程减少了50%，产线改造速度提高了一倍。

与此同时，在大西洋彼岸的航空实验室里，研究人员利用动态自适应预测性维护框架，将航空发动机的维护时机精准控制在失效前1-2个周期，较传统方法提升70-90%的运营效率。这些创新实践标志着基于模型的产品全生命周期管理正成为高端制造业的核心竞争力。

01 航空航天业，模型驱动的革命

航空发动机被誉为现代工业 “皇冠上的明珠” ，其全生命周期过程中存在着大量的随机和认知不确定性因素，传统研发常面临迭代周期长、制造合格率低、使用维护困难等问题。随着航空发动机载荷不断提高，各种不确定性因素带来的影响不断增强。

清华大学研究团队指出，当前行业亟需构建航空发动机不确定性设计体系，在设计的各个阶段对性能分散度进行定量化评估与控制，实现全生命周期内性能、可靠性、鲁棒性和成本等方面综合最优。

在预测性维护领域，基于机器学习技术的动态自适应框架正在改变传统固定间隔维护模式。研究人员通过对比自编码器(AE)、长短期记忆网络(LSTM)和高斯过程回归(GPR)三种方法，证实GPR方法可将维护时机精准控制在失效前1-2个周期。

另一项突破来自随机采样类别平衡与投票特征选择技术。该技术解决了航空发动机剩余寿命预测中的数据不平衡问题，使XGBoost模型在FD003子集上的预测均方根误差降至11.88%，比传统方法提升23%。这类模型如同为航空发动机装上了“健康预言家”。

02 汽车制造业，数字孪生引领效率跃升

汽车行业正经历着类似的数字化转型。梅赛德斯-奔驰作为行业先锋，已将 “数字为先” 理念深度融入制造体系。该公司通过NVIDIA Omniverse平台构建的数字孪生环境，彻底改变了传统生产模式。

在匈牙利凯奇凯梅特工厂，梅赛德斯-奔驰建立了全球首个拥有完整全厂数字孪生的生产基地。规划人员可在虚拟环境中优化车间布局和产线供应线配置，并在不中断实际生产的情况下验证新方案。

这种虚拟化方法带来了显著效益：项目规划和实施时间缩短数周，协调流程减少50%，新产线启动成本大幅降低。在德国拉施塔特工厂的喷漆车间，AI监控系统更实现了20%的能耗节约。

梅赛德斯-奔驰集团董事会成员白韫泽（Jörg Burzer）表示：“将AI、MB.OS和数字孪生全部集成到MO360数字化生产体系中，开启了汽车制造的新时代”。这一技术整合使公司能在同一条生产线上灵活制造电动、混动和汽油车型，同时确保下线车辆装有最新版软件。

03 模型技术，贯穿全生命周期的数字主线

贯穿航空航天与汽车行业的核心技术趋势是：基于模型的定义（MBD）正取代传统图纸，成为产品全生命周期管理的核心载体。这一转变使得从概念设计到报废回收的全过程能够在统一模型基础上实现协同管理。

在航空领域，基于3D-PLM协同的产品生命周期质量管理系统面向产品生命周期，对其质量相关数据和业务流程进行统一存储、组织、管理和控制，确保质量相关数据的一致性、有效性、安全性、完整性和可追溯性。

Capvidia公司的MBDVidia软件在这一领域提供关键支持，实现了跨CAD系统的互操作性。该解决方案支持Siemens的NX、PTC Creo、SOLIDWORKS和Autodesk Inventor的原生MBD数据，确保设计、质量和制造系统之间的完全兼容性。

同时，该软件的双向互操作性允许下游自动化工作流程并向上游提供经过验证的质量数据，形成设计、制造与检测的闭环反馈。

04 未来趋势，不确定性设计与管理

随着技术的不断演进，两大行业正共同迈向更智能、更自主的产品生命周期管理新阶段。数字孪生技术与人工智能的深度融合将成为关键发展方向。

在航空领域，研究人员正在探索融合AE异常检测与GPR概率建模的混合方法，这或将成为下一代航空预测性维护的标准配置。同时，数字孪生助力航空发动机全生命周期管理的研究也显示，该技术能实现对发动机物理实体的精准映射和实时交互，为设计优化提供有力支持。

汽车行业则将进一步深化虚拟与物理世界的融合。梅赛德斯-奔驰的实践表明，数字孪生技术不仅优化生产流程，还将延伸到产品使用阶段，形成完整的数字闭环。

随着工业5.0时代的到来，基于模型的企业（MBE） 正成为高端制造业的演进方向。这一转型不仅将提升产品质量和生产效率，还将推动制造业向更可持续、更灵活的方向发展。在航空航天与汽车两大高端制造业的引领下，基于模型的全生命周期管理正在重塑现代工业的创新范式。

波音公司通过数字化设计与制造协同，其777型客机整个设计工作实现了无图纸，研发周期缩短40%，工程返工减少50%。空中客车A380由西班牙、德国、英国和法国4个国家、5座城市实现异地、异构信息集成和并行协同工作，研制周期比A340缩短25％，成本减少50％。

这些数据印证了模型驱动的产品生命周期管理带来的巨大效益。当最后一台航空发动机退役，最后一辆传统汽车下线，它们的产品故事从设计之初就已被精确地书写在模型的世界里——这不再是科幻小说的场景，而是工业数字化转型的现实图景。