随着全球新一轮科技革命和产业变革的加速推进,受新冠疫情冲击的全球制造业市场正处于百年未有之大变局,数字化、信息化、智能化转型是各国制造业未来发展的必由之路。而航空工业作为制造业领域内典型的知识与技术密集的产业,具有工业界的先锋示范性,常采用制造业内前沿的科学技术成果,是反应一个国家核心技术产业总体创新能力和发展水平的行业。随着“万物互联”时代的来临,物联网、云计算、大数据等新兴产业发展迅猛,建模仿真、数据采集和智能物联等技术落地应用,由于这些新型技术产业的发展与制造业深度融合,数字孪生技术也因此应运而生。以航空工业场景为背景,应用数字孪生技术对其生产过程进行分析与研究是当下我国制造业领域的研究重点和挑战。本文基于以上分析,研究开发基于数字孪生技术的某航空产品虚拟制造单元物流系统,打破传统制造业的计划组织模式,设计数字孪生技术驱动的虚拟成组调度模式。首先,以所研究的航空车间重点产品为核心,分析航空产品的制造特点和其物流系统的构建需求。建立以该产品历史生产数据为依托的虚拟制造单元资源集,并针对资源集内的设备位置和环境信息设计对应的物流方案。在此基础上,搭建虚拟制造单元的数字模型,对各类生产要素的生产行为和生产规则进行数字化的构建,设计模型的监测管理模块实现数字模型的仿真起止控制和数据采集等功能,实现模型对物理层的一致刻画与忠实映射。其次,研究基于遗传算法的AGV智能调度算法,针对订单固定和紧急插单两种任务模式分别设计编码和种群初始化方案,并采用基于仿真优化的方法计算适应度值。设计针对不同类染色体的交叉变异方案,并应用单元真实历史生产数据进行算例测试,为系统的智能决策和寻优提供的方法基础和算法框架。再次,设计实现虚拟制造单元的状态感知与扰动分析功能,建立基于My SQL数据的状态信息存储中心,总结归纳各类扰动形式和对应的数据体现形式,针对物流实体的扰动数据进行分析和反馈方案设计。开发数字模型和物理实体的对比模块,实现状态数据对数字模型的驱动和更新,为系统集成实现最终的虚实映射打下基础。最后,搭建基于数字孪生的航空产品虚拟制造单元物流系统并设计整体架构,明确各层级的功能和应用场景,开发各层级间的交互模块并实现互联测试。集成系统各层级的功能并进行系统调度与控制过程全流程的展示。为航空产品的单元组建和系统调度提供方法论。使系统具备物流调度、虚实映射、多层级互联、扰动感知和智能决策的能力,最终形成完整的虚拟制造单元数字孪生物流系统。