数字工程赋能：从“辅助工具”到“核心引擎”的能力跃升

核心逻辑：数字技术（如大数据、人工智能、云计算）正从“工程建设的辅助手段”转变为“驱动全链条创新的原生动力”，通过“数据驱动决策、智能优化设计、虚拟仿真验证”提升工程效率与质量。

（一）设计-仿真-制造一体化：复杂工程的技术突破口

2025年中国科协发布的十大工程技术难题中，“复杂模型的设计-仿真-制造一体化算法与理论”位列首位，其核心是解决“传统工程设计中几何建模（CAD）、性能仿真（CAE）、加工制造（CAM）数据割裂”的痛点。中国团队通过研发下一代CAD/CAE一体化几何内核，实现了“设计即仿真、仿真即制造”的闭环：

•算法创新：基于拓扑优化理论（如水平集方法），在初始设计阶段自动调整结构形态（如飞机机翼减重15%的同时提升升阻比）；
•软件突破：国产CAE软件（如“天洑仿真平台”）支持多物理场耦合仿真（结构-流体-热力），计算效率较国外同类软件提升2倍，打破国外垄断；
•制造衔接：通过数字孪生技术（将物理工程映射为虚拟模型），指导3D打印、数控加工等智能制造装备精准执行，减少材料浪费（如航空航天零件减材制造损耗率从15%降至5%）。

（二）智能监测与运维：工程全生命周期的“数字哨兵”

数字技术让工程从“建成即交付”转向“持续优化”：

•结构健康监测：在桥梁、高层建筑中布置光纤光栅传感器（监测应变）、加速度传感器（监测振动），实时采集数据并上传至云端，通过AI算法识别“微裂缝扩展（宽度＜0.1mm）、螺栓松动”等早期隐患，预警准确率＞90%；
•资产管理优化：利用物联网（IoT）管理工程设备（如电梯、空调），实时监控运行状态（如能耗、故障率），通过预测性维护（提前更换磨损部件）降低停机时间（较传统定期维护减少30%）。