铸造车间的利润很大程度上受到铸件产量的影响。而车间信息流不透明与物料流不通畅是制约生产的主要因素。为提高铸件产量,消除生产过程不利因素,本文以砂型铸造车间为研究对象,借助工业物联网（Industrial Internet of Things,IIo T）、仿真技术结合价值流图（Value Stream Mapping,VSM）分析法提出了基于数字孪生的铸造车间生产流程仿真框架。通过铸造车间实时数据采集与可视化监控,实现了虚拟车间生产流程的实时更新。通过铸造车间生产流程精益改善与仿真优化,实现了物理与虚拟车间的实时联动和物理车间生产流程的持续改进。得到主要研究结果为:铸造车间生产流程研究。首先,从铸造、清理、后处理和检测四个阶段分析,确定铸造车间物料流;其次,通过分析车间数据来源和类型,从物理层、转换层、适配层和应用层四个方面构建铸造车间数据采集与可视化监控系统架构;进一步建立中间件层和异构设备层,指明物理层和异构设备层服务内容。最后,指出工艺步骤约束和节拍时间约束两种生产过程冗余问题的约束,制定提高生产线平衡率、降低产品增值时间、提高产品增值率、提高人员和设备利用率四方面优化目标。铸造车间实时数据采集与可视化监控。针对铸造车间异构设备联网、实时数据采集、跨平台数据共享等困难,结合工业物联网相关技术和背景知识,研究了各种异构设备之间工业控制信号的通信原理。从数据采集层、数据分析层和数据服务层三个方面设计并实现了一种铸造车间实时数据采集与可视化监控系统。解决了工业控制中不同通信协议之间通信困难的问题,实现了铸造车间中具有不同通信接口和不同通信协议的异构设备之间的互连。为车间提供数据支持服务,优化生产计划,降低生产成本。最后进行了实际案例验证。该数据采集系统对铸造车间实现异构设备联网和自动数据采集分析具有重要意义,为后续VSM析和仿真奠定了数据基础。铸造车间生产流程精益改善与仿真优化。首先,基于物理车间实时采集数据绘制VSM现状图。其次,找出生产线冗余来源,优化重组生产流程,并进一步绘制VSM未来图。根据VSM建立车间Flexsim仿真模型分析优化结果;最终获得符合要求的改进方案和虚拟车间模型。通过该方法,生产线平衡率由51%提高到72%;产品增值时间由273秒降低到236秒;生产增值率由0.06%提高到0.13%;设备利用率整体提高。结果表明,针对冗余问题的精益改进模型是一种有效可靠的方法,有助于解决生产过程中隐藏的冗余问题。