随着人们对生态环境的日趋重视,节能减排和低碳发展已成为全球共识,许多国家都出台了节能减排政策来承担保护环境的责任和义务,作为全球能量消费中举足轻重的一部分,制造业的能量消耗和能量效率问题越来越受到人们重视。本文针对离散串行制造系统的节能问题,对面向离散串行制造系统节能生产的数字孪生体系构建和实时节能控制方法展开了深入的研究。首先提出了面向离散串行制造系统节能的数字孪生体系,在数字空间中通过数据视图、模型视图和服务视图三个层次来描述离散串行制造系统;阐述了系统的节能运行流程,在物理空间中采集的系统数据,将被实时传输到数字空间进行分析,当满足节能条件时生成节能控制指令反馈到物理空间,实现实时节能控制运行。面向离散串行制造系统节能的数字孪生需求,将离散串行制造系统数据分为实时数据和非实时数据两大类,实时数据主要包括系统要素状态、系统统计数据、节能控制数据,非实时数据主要包括系统计划数据和系统固有数据;阐述了数据采集的具体方法;描述了数字空间中制造系统的数字孪生模型、节能决策策略和系统指标的实时运行可视化监视;采用Socket交互技术,实现物理空间和数字空间之间信息的实时交互。为了实现离散串行制造系统的实时节能运行控制,提出了一种基于极大代数的离散制造系统节能决策运行方法。通过实时监控系统中机械设备的阻塞事件、饥渴事件、故障事件和故障恢复事件,驱动节能决策分析并确定节能目标机器;建立系统的极大代数模型来计算目标机器的节能时间窗口,即目标机器的节能休眠时间,从而将目标机器转换为节能休眠状态,并在休眠结束后重新启动,实现节能运行。采用一个离散串行制造系统实验案例,在离散仿真软件Plant Simulation中建立案例的模拟物理系统,在MATLAB环境下建立案例的数字孪生系统,构建了系统的数字孪生节能运行体系,实现了节能生产运行及实时监控;比较了无节能运行场景、单机器节能运行场景和多机器节能运行场景的节能运行效果,验证了该方法的有效性。