随着以物联网、云计算、大数据及移动互联网为代表的新一轮技术创新浪潮到来,车间作为制造的核心单元,也向着数字化、智能化、可视化方向发展。为了让车间达到更高层次的数字化从而实现智能制造,核心目标是让物理车间与信息化的虚拟车间进行深度融合。数字化双胞胎(Digital Twin,DT)作为实现信息物理世界交互融合的最佳途径而被广泛研究和关注。本文将数字化双胞胎这一先进制造理念应用于车间,重点研究了基于数字化双胞胎的三维可视化车间系统关键技术,对系统进行了设计实现,并结合案例对系统可行性进行了验证。本文首先结合数字化双胞胎理念和车间特征,设计了面向车间应用的数字化双胞胎框架。接下来重点对框架中的物理车间、虚拟车间、物理车间与虚拟车间信息交互这三部分进行研究。在物理车间方面,研究了基于OPC UA的物理车间信息建模,实现对物理车间所有信息的统一描述及设备互联互通和数据采集;虚拟车间方面,研究了基于虚拟现实的车间三维可视化建模,实现与物理车间形成映射、可视化效果好、人机交互性强的虚拟车间;物理车间与虚拟车间信息交互方面研究了数据驱动的物虚车间信息交互建模。通过这三部分建模建立了面向车间的数字化双胞胎模型。之后针对车间调度,提出了基于数字化双胞胎的车间加工路线实时动态调度机制,基于赋时Petri网建立了车间制造过程模型,在模型基础上利用基于A*算法的启发式搜索求解得到最优加工路线调度策略,并以设备故障为例研究了车间故障条件下调度求解方法。为了验证本文模型及调度方法的可行性,以白酒模拟生产车间为例,选取Unity3D虚拟现实引擎开发实现了三维可视化车间系统,并对系统功能进行展示并发布成应用,最后用于实际车间使用,结果表明,该系统能实现车间生产要素及生产过程的全方位掌控,同时让车间控制更加精准,决策更加及时。