摘要：數字樣機作為產品全生命周期數字化的核心技術，旨在通過虛擬化建模與仿真技術重構傳統工業研發范式。

數字樣機（Digital?Prototype，DP）技術是一種數字化設計技術，利用數字樣機替代原型樣機，以展示產品結構和功能，對產品進行性能仿真、測試和評估的技術。數字樣機則指基于計算機技術構建的物理產品數字化模型，涵蓋幾何屬性、功能特性及動態行為等多維度信息，核心目標是通過虛擬仿真替代物理樣機的試制與測試環節，降低研發成本并縮短周期。根據國家標準《機械產品數字樣機通用要求》GB/T?26100-2010，數字樣機需滿足幾何屬性與功能性能的雙重表達，并貫穿產品設計、制造、運維等全生命周期。

1946年，為解決炮彈彈道軌跡計算量大的問題，美國賓夕法尼亞大學開發了第一臺通用計算機ENIAC，這被認為是世界上最早的數字樣機技術。

隨著20世紀90年代CAD/CAM（計算機輔助設計與制造）技術、計算機網絡技術的發展，1990年的美國波音777項目是第一個實現了在民機領域采用數字樣機技術的項目。通過100%的三維數字化產品定義、100%的數字化預裝配和100%的并行產品定義實現了全數字化定義和無圖紙生產后，波音777的10萬多個零部件實現了數字化設計，用計算機進行數字化預裝配、設計更改，零件返工率減少了93%以上，裝配問題則減少了50%-80%。

▲波音777項目構建的數字樣機模型

進入21世紀后，數字樣機技術得到了更加廣泛的應用，特別是在復雜產品的設計和優化過程中，逐步從單一的幾何建模與功能仿真擴展到更為復雜的多維度集成仿真。隨著計算機硬件性能的不斷提升，數字樣機能夠整合更多維度的信息，如材料性能、生產工藝、裝配流程以及運維狀態等，構建出更加完整的數字化產品模型。

數字樣機技術的快速發展，不僅推動了工業設計范式的革新，也為制造業的智能化轉型提供了重要支撐。隨著物聯網、大數據、人工智能等新一代信息技術的深度融合，數字樣機正從單一的設計工具演變為貫穿產品全生命周期的核心使能技術，其應用范圍從傳統的航空航天、汽車制造等領域，逐步向能源裝備、電子信息、醫療器械等更多行業拓展。

技術層面，數字樣機正朝著高精度、多尺度、全要素的方向發展

高精度建模技術能夠實現對產品微觀結構的精確描述，為性能優化提供更可靠的數據支撐；多尺度仿真技術則突破了傳統單一尺度的局限，實現了從微觀材料特性到宏觀系統行為的跨尺度協同分析；全要素集成技術通過整合產品設計、制造、運維等各環節的數據，構建了完整的數字孿生體系，為產品全生命周期管理提供了統一的數據底座。

應用層面，數字樣機正從單一的產品設計工具向智能制造系統演進

通過與工業互聯網平臺的深度融合，數字樣機實現了從虛擬空間到物理空間的閉環反饋，形成了“設計-制造-運維”一體化的數字孿生體系。智能工廠中，數字樣機被用于產品設計驗證，還可指導生產線的布局優化、工藝參數的自適應調整以及設備狀態的預測性維護。

產業層面，數字樣機正成為推動制造業數字化轉型的關鍵引擎

數字樣機行業方向有助于實現產業鏈上下游的協同創新與資源共享，同時也催生了一批新型工業軟件企業，推動了國產工業軟件生態的構建。據統計，2024年我國數字樣機相關市場規模已突破188億元，預計復合年均增長率約為24.92%。

展望未來，數字樣機技術將繼續向智能化、云化、服務化方向發展。人工智能技術的引入將使數字樣機具備自主學習和優化能力，實現設計方案的智能生成與優化；云計算技術的應用將推動數字樣機向云端遷移，實現資源的彈性調度與協同共享；服務化轉型則使數字樣機從工具軟件向服務平臺演進，為中小企業提供普惠化的數字化轉型服務。可以預見，隨著技術的不斷突破與應用的持續深化，數字樣機將在推動制造業高質量發展、構建現代產業體系中發揮更加重要的作用。

迪捷軟件：基于全數字實時仿真的數字樣機解決方案

本方案基于航空、航天、船舶、核工業、機械、兵器、電子、電力、汽車、軌交等多維度安全關鍵領域的嵌入式系統軟件研制過程中對構建數字樣機的場景需求，著力解決硬件資源不足、不同仿真軟件工具不兼容不互通導致研發效率低下的問題難點，通過采用國產自主可控的全數字實時仿真技術和多領域多學科協同仿真技術，實現硬件裝備數字化和不同仿真軟件的聯合仿真，支持快速構建數字樣機和虛擬原型，從根本上提升嵌入式軟件研發效率。

方案能夠支持快速生成嵌入式產品虛擬原型，可大幅縮短傳統基于硬件的原型制作周期，使得工程師可以快速進行設計驗證。在虛擬環境中對嵌入式系統軟件進行測試和驗證，可以避免在產品實際制造階段進行大規模修改，降低整體成本。