GBT 43441.1-2023 信息技術(shù) 數(shù)字孿生 第1部分：通用要求

信息技術(shù)數(shù)字孿生2023-11-27發(fā)布IGB/T43441.1—2023 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 14縮略語 25參考架構(gòu) 25.1概述 25.2目標(biāo)實(shí)體 35.3數(shù)字實(shí)體 45.4孿生互動(dòng) 45.5服務(wù)應(yīng)用 56基本要求 66.1同步性 66.2一致性 66.3實(shí)時(shí)性 66.4可靠性 66.5可維護(hù)性 66.6集成性 76.7可擴(kuò)展性 77功能要求 77.1概述 77.2數(shù)字實(shí)體構(gòu)建 77.3測量與感知 77.4實(shí)時(shí)仿真 87.5數(shù)據(jù)分析 87.6預(yù)測優(yōu)化與決策 97.7反饋與控制 97.8可視化交互 97.9數(shù)字資產(chǎn)管理 8安全要求 8.1環(huán)境物理安全 8.2數(shù)據(jù)安全 ⅡGB/T43441.1—20238.3網(wǎng)絡(luò)安全 8.4訪問控制 附錄A(資料性)數(shù)字孿生行業(yè)服務(wù) 參考文獻(xiàn) Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件是GB/T43441《信息技術(shù)數(shù)字孿生》的第1部分。GB/T43441已經(jīng)發(fā)布了以下部分：——第1部分：通用要求。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由全國信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC28)提出并歸口。本文件起草單位：中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院、中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院華東分院、金航數(shù)碼科技有限責(zé)任公司、電子科技大學(xué)、華中科技大學(xué)、南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司、安世亞太科技股份有限公司、重慶郵電大學(xué)、騰訊云計(jì)算(北京)有限責(zé)任公司、三一重機(jī)有限公司、阿里巴巴(北京)軟件服務(wù)有限公司、北京五一視界數(shù)字孿生科技股份有限公司、株洲中車時(shí)代電氣股份有限公司、上海寬帶技術(shù)及應(yīng)用工程研究中心、中國電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所、江蘇金陵智造研究院有限公司、網(wǎng)思科技集團(tuán)有限公司、東軟集團(tuán)、廣東利元亨智能裝備股份有限公司、蘇芯物聯(lián)技術(shù)(南京)有限公司、上海集成通信設(shè)備有限公司、上海天臣微納米科技股份有限公司、安徽格比智能裝備有限公司、國網(wǎng)浙江省電力有限公司電力科學(xué)研究院、中建科技集團(tuán)有限公司、中國移動(dòng)通信有限公司研究院、特斯聯(lián)科技集團(tuán)有限公司、深圳工業(yè)總會、無錫物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新中心有限公司、武漢工學(xué)智聯(lián)科技有限公司、西安航天自動(dòng)化股份有限公司、中國航空工業(yè)發(fā)展研究中心管理工程研究所、中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所、中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司、浙江晶日科技股份有限公司、安徽巨一科技股份有限公司、東風(fēng)設(shè)計(jì)研究院有限公司、無錫物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究院、西安前沿動(dòng)力軟件開發(fā)有限責(zé)任公司、清華大學(xué)、上海逸迅信息科技有限公司、上海交通大學(xué)、浙江大學(xué)、北京電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司、北京航空航天大學(xué)、亞信科技(中國)有限公司、中汽研汽車工業(yè)工程(天津)有限公司、重慶長安汽車股份有限公司、卡奧斯工業(yè)智能研究院(青島)有限公司、北京石油化工學(xué)院、北自所(北京)科技發(fā)展股份有限公司、南京維拓科技股份有限公司、寧夏巨能機(jī)器人股份有限公司、西南石油大學(xué)、喀什地區(qū)電子信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院、鵬城實(shí)驗(yàn)室、山東省人工智能研究院、中興通訊股份有限公司、廈門盈趣科技股份有限公司、四川元匠科技有限公司、中國電子信息產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司第六研究所、深圳市洲明科技股份有限公司、北京世冠金洋科技發(fā)展有限公司、眾芯漢創(chuàng)(北京)科技有限公司、中數(shù)鏈(上海)文化發(fā)展有限公司、貴陽險(xiǎn)峰機(jī)床有限責(zé)任公司、新疆絲路六合電氣科技有限公司、蘇州精控能源科技有限公司、上?；鄢讨悄芟到y(tǒng)有限公司、上海核工程研究設(shè)計(jì)院有限公司、?？怂箍抵圃熘悄芗夹g(shù)(青島)有限公司、北京計(jì)算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用研究所、江蘇南高智能裝備創(chuàng)新中心有限公司、深圳市軸心自控技術(shù)有限公司、南方電網(wǎng)儲能股份有限公司、國家石油天然氣管網(wǎng)集團(tuán)有限公司科學(xué)技術(shù)研究總院分公司、京東方科技集團(tuán)股份有限公司、網(wǎng)易(杭州)網(wǎng)絡(luò)有限公司、研祥智能科技股份有限公司、云南昆船設(shè)計(jì)研究院有限公司、深圳華龍訊達(dá)信息技術(shù)股份有限公司、蘇州火星視覺數(shù)字科技有限公司。李永韜、劉思楊、姜洪朝、白瑩杰、孫昊婧、曹世鵬、周凱、劉浩波、姚榮斌、王中照、馮立、榮輝、郝健、數(shù)字孿生是具有數(shù)據(jù)連接的特定目標(biāo)實(shí)體的數(shù)字化表達(dá)，該數(shù)據(jù)連接可以保證物理狀態(tài)和虛擬狀態(tài)之間以適當(dāng)?shù)乃俾屎途冗M(jìn)行同步。由于數(shù)字孿生具備虛實(shí)融合與實(shí)時(shí)交互、迭代運(yùn)行與優(yōu)化，以及全要素/全流程/全業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)等特點(diǎn)，目前已被廣泛應(yīng)用到制造、城市、農(nóng)業(yè)、能源、建筑等多個(gè)領(lǐng)域。數(shù)字孿生技術(shù)可幫助工廠管理者實(shí)現(xiàn)對工廠生產(chǎn)資源計(jì)劃、過程管控指令的模擬和優(yōu)化，以改善工廠設(shè)計(jì)、建設(shè)和再造階段的決策方案，并提升工廠經(jīng)營階段的產(chǎn)出效益；可幫助城市管理者推進(jìn)數(shù)字城市與現(xiàn)實(shí)城市同步規(guī)劃與同步建設(shè)，實(shí)現(xiàn)城市規(guī)建管運(yùn)全生命期管理與治理模式創(chuàng)新；可幫助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)的監(jiān)控和優(yōu)化，對于農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備可進(jìn)行預(yù)測性診斷；可幫助能源管理者實(shí)現(xiàn)對能源生產(chǎn)和傳輸過程的可視化監(jiān)控和管理，進(jìn)行故障分析和遠(yuǎn)程運(yùn)維等；可幫助建筑建設(shè)者推進(jìn)建筑規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施生對患者病情進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，提供個(gè)性化的醫(yī)療方案，對醫(yī)療資源進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化等。面對數(shù)字孿生在多種場景中的廣泛應(yīng)用需求，開展數(shù)字孿生標(biāo)準(zhǔn)化工作顯得尤為重要。GB/T43441旨在規(guī)定數(shù)字孿生的參考架構(gòu)、數(shù)字實(shí)體構(gòu)建、信息交互、數(shù)字化資產(chǎn)分類與管理等，擬由四個(gè)部分構(gòu)成?！?部分：通用要求。目的在于規(guī)定數(shù)字孿生的參考架構(gòu)、基本要求、功能要求以及安全要求?！?部分：數(shù)字實(shí)體。目的在于規(guī)范數(shù)字實(shí)體的架構(gòu)、建模、管理和應(yīng)用要求?！?部分：信息交互。目的在于規(guī)范信息交互功能架構(gòu)、接口、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和功能要求?！?部分：數(shù)字資產(chǎn)分類與管理要求。目的在于規(guī)定數(shù)字孿生過程中產(chǎn)生的數(shù)字化資產(chǎn)分類及管理要求。IN1信息技術(shù)數(shù)字孿生第1部分：通用要求本文件規(guī)定了數(shù)字孿生的參考架構(gòu)、基本要求、功能要求以及安全要求。本文件適用于數(shù)字孿生有關(guān)系統(tǒng)或產(chǎn)品的開發(fā)、應(yīng)用與服務(wù)。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T22239—2019信息安全技術(shù)網(wǎng)絡(luò)安全等級保護(hù)基本要求GB/T35273—2020信息安全技術(shù)個(gè)人信息安全規(guī)范3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。具體或抽象的事物，包括這些事物之間的關(guān)聯(lián)。目標(biāo)實(shí)體targetentity現(xiàn)實(shí)世界被選中進(jìn)行數(shù)字化映射的實(shí)體。目標(biāo)實(shí)體的數(shù)字化映射。具有保證物理狀態(tài)和虛擬狀態(tài)之間以適當(dāng)速率和精度同步的數(shù)據(jù)連接的特定目標(biāo)實(shí)體的數(shù)字化表達(dá)。數(shù)字孿生系統(tǒng)digitaltwinsystem基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)實(shí)體與數(shù)字實(shí)體間各要素動(dòng)態(tài)迭代的系統(tǒng)。注：數(shù)字孿生系統(tǒng)由目標(biāo)實(shí)體、數(shù)字實(shí)體、兩者之間的數(shù)據(jù)連接以及數(shù)據(jù)連接過程中涉及的模型、數(shù)據(jù)和接口等要素組成。數(shù)字資產(chǎn)digitalasset僅以數(shù)字形式存在的資產(chǎn)，或資產(chǎn)的數(shù)字表示。2效指耿引效指耿引4縮略語下列縮略語適用于本文件。BIM:建筑信息模型(BuildingInformationModel/Modeling)GIS:地理信息系統(tǒng)(GeographicInformationSystem)HTTP:超文本傳輸協(xié)議(HyperTextTransferProtocol)HTTPS:超文本傳輸安全協(xié)議(HyperTextTransferProtocoloverSecureSocketLayer)MQTT:消息隊(duì)列遙測傳輸(MessageQueuingTelemetryTransport)NB-IoT:窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NarrowBandInternetofThings)TCP:傳輸控制協(xié)議(TransmissionControlProtocol)UE4:第四代虛幻引擎(TheFourthGenerationUnrealEngine)WLAN:無線局域網(wǎng)(WirelessLocalAreaNetwork)5參考架構(gòu)數(shù)字孿生的概念模型見圖1?；跀?shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和孿生互動(dòng)過程，目標(biāo)實(shí)體與數(shù)字實(shí)體之間實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)b)虛實(shí)結(jié)合：目標(biāo)實(shí)體和數(shù)字實(shí)體之間通過物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)雙向映射、動(dòng)態(tài)交互與實(shí)時(shí)連c)動(dòng)態(tài)迭代：數(shù)字實(shí)體實(shí)時(shí)接收目標(biāo)實(shí)體的數(shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)迭代優(yōu)化；目標(biāo)實(shí)體實(shí)時(shí)接收數(shù)字實(shí)體的反饋以實(shí)現(xiàn)輔助決策。服務(wù)服務(wù)應(yīng)片露實(shí)體動(dòng)態(tài)迭代數(shù)字標(biāo)引說明：4→——信息交互；-—邏輯關(guān)系。3數(shù)字孿生參考架構(gòu)包括目標(biāo)實(shí)體、孿生互動(dòng)、數(shù)字實(shí)體和服務(wù)應(yīng)用等四個(gè)部分，見圖2。能源能源建筑應(yīng)用支撐數(shù)字實(shí)體孿生互動(dòng)目標(biāo)實(shí)休服務(wù)應(yīng)用反饋與控制測量與感知關(guān)聯(lián)關(guān)系數(shù)字模型李生數(shù)據(jù)實(shí)體本體可視化農(nóng)業(yè)制造其他決策優(yōu)化頻測圖2數(shù)字孿生參考架構(gòu)目標(biāo)實(shí)體是建模與交互的對象，數(shù)字實(shí)體是目標(biāo)實(shí)體的數(shù)字化映射，孿生互動(dòng)是數(shù)字孿生系統(tǒng)中目標(biāo)實(shí)體與數(shù)字實(shí)體之間的信息交互過程，通過應(yīng)用支撐實(shí)現(xiàn)行業(yè)服務(wù)應(yīng)用。實(shí)體本體可按照邏輯屬性、產(chǎn)生時(shí)間以及復(fù)雜程度進(jìn)行分類，見表1。a)按照邏輯屬性：分為具體和抽象兩種類型。b)按照產(chǎn)生時(shí)間：分為過去式、現(xiàn)在式兩種類型。c)按照復(fù)雜程度：分為單元級與系統(tǒng)級兩種類型。表1實(shí)體本體分類表分類規(guī)則類型邏輯屬性示例復(fù)雜程度單元級具體可見的生命體(如人、動(dòng)物、植物)與非生命體(如設(shè)備、設(shè)施、產(chǎn)品、建筑)的單元/部件；不可見的能量場(如磁、熱、力、光、聲、流體、絕緣等)的單一區(qū)域或單個(gè)能量場抽象設(shè)備、設(shè)施、產(chǎn)品、建筑等維護(hù)或設(shè)計(jì)等過程中單一環(huán)節(jié)的方法與經(jīng)驗(yàn)系統(tǒng)級具體設(shè)備、設(shè)施、產(chǎn)品、建筑單元/部件組合，物理場多區(qū)域耦合或多物理場耦合等抽象設(shè)備、設(shè)施、產(chǎn)品、建筑等維護(hù)或設(shè)計(jì)等全過程各環(huán)節(jié)組成的、完整的方法與經(jīng)驗(yàn)產(chǎn)生時(shí)間過去式一曾經(jīng)出現(xiàn)、存在或運(yùn)行的，具備具體或抽象邏輯屬性的實(shí)體事物現(xiàn)在式當(dāng)下出現(xiàn)、存在或者正在運(yùn)行的，具備具體或抽象邏輯屬性的實(shí)體事物4實(shí)體的關(guān)聯(lián)關(guān)系可按照更新情況和特征屬性兩個(gè)維度進(jìn)行劃分，見表2。a)按照更新情況：分為動(dòng)態(tài)與靜態(tài)兩種類型。其中，靜態(tài)關(guān)聯(lián)確定后不再變動(dòng)，動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)可根據(jù)事物發(fā)展情況定時(shí)或不定時(shí)更新。b)按照特征屬性：分為物質(zhì)流、能量流與信息流三種類型。注：傳遞信息的有效性與無效性均為實(shí)體關(guān)聯(lián)關(guān)系的客觀反映，不影響其存在、運(yùn)行與流轉(zhuǎn)。表2關(guān)聯(lián)關(guān)系分類表分類規(guī)則類型示例更新情況靜態(tài)生命體與非生命體的分類依據(jù)、生命體中動(dòng)物與植物的分類依據(jù)及非生命體之間即物質(zhì)或設(shè)施、產(chǎn)品、服務(wù)的分類依據(jù)動(dòng)態(tài)生命體與非生命體的從屬關(guān)系、動(dòng)物與植物的依存關(guān)系、個(gè)人與組織的從屬關(guān)系、業(yè)務(wù)流程、設(shè)備與建筑設(shè)計(jì)/運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)等特征屬性物質(zhì)流地球化學(xué)循環(huán)、生物圈內(nèi)物質(zhì)循環(huán)、工業(yè)流程物質(zhì)交換等能量流食物鏈能量流動(dòng)、工業(yè)流程能量流動(dòng)等信息流生物領(lǐng)域生命信息的傳遞、人文領(lǐng)域思想的傳遞、工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域經(jīng)驗(yàn)的傳遞、信息領(lǐng)域數(shù)據(jù)的傳遞等5.3數(shù)字實(shí)體數(shù)字模型對目標(biāo)實(shí)體及其關(guān)聯(lián)關(guān)系映射構(gòu)建目標(biāo)實(shí)體內(nèi)外部特征與行為規(guī)律的模型?！獦?gòu)建手段包括計(jì)算機(jī)圖形設(shè)計(jì)、仿真技術(shù)、基于本體的建模方法、運(yùn)籌學(xué)、機(jī)器學(xué)習(xí)等?！Ｐ头N類包括三維幾何模型、有限元分析模型、化學(xué)反應(yīng)模型、流體力學(xué)模型、過程映射模型、運(yùn)籌優(yōu)化模型、概率圖模型、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型等。孿生數(shù)據(jù)對目標(biāo)實(shí)體相關(guān)各類信息進(jìn)行數(shù)字化表達(dá)，包含本體數(shù)據(jù)、規(guī)則數(shù)據(jù)以及衍生數(shù)據(jù)。——本體數(shù)據(jù)對目標(biāo)實(shí)體的幾何特征、物理屬性以及相關(guān)約束進(jìn)行數(shù)字空間的映射，是標(biāo)識、尺寸、 規(guī)則數(shù)據(jù)對目標(biāo)實(shí)體在物理空間所遵循的運(yùn)行規(guī)律進(jìn)行數(shù)字空間的映射，是知識、規(guī)定、流程，——衍生數(shù)據(jù)指數(shù)字實(shí)體基于目標(biāo)實(shí)體相關(guān)數(shù)據(jù)開展仿真、分析、預(yù)測等產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。5.4孿生互動(dòng)測量與感知實(shí)現(xiàn)目標(biāo)實(shí)體幾何特征、物理屬性以及相關(guān)約束等的數(shù)字化表達(dá)，主要流程可包括：a)確定目標(biāo)實(shí)體類型，識別應(yīng)測量或感知的數(shù)據(jù)范圍；b)確定測量感知的方式和媒體；5c)獲取目標(biāo)實(shí)體的幾何特征、物理屬性等靜態(tài)數(shù)據(jù)以及壓力、流量、速度等動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)；e)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸與數(shù)據(jù)存儲。5.4.2反饋與控制反饋與控制實(shí)現(xiàn)數(shù)字實(shí)體對目標(biāo)實(shí)體的信息反饋和執(zhí)行控制等，主要流程可包括：a)獲取基于數(shù)據(jù)分析、仿真等產(chǎn)生的反饋結(jié)果，形成反饋信息；b)確定反饋對象，包括識別指令的目標(biāo)實(shí)體或執(zhí)行調(diào)整指令的操作人員；c)將反饋信息通過接口、交互組件等傳輸至目標(biāo)設(shè)備或操作人員；d)執(zhí)行反饋控制指令，該指令可由設(shè)備自主執(zhí)行或操作人員執(zhí)行；e)識別執(zhí)行反饋控制指令后目標(biāo)實(shí)體的實(shí)時(shí)狀況。5.5服務(wù)應(yīng)用可視化指使用計(jì)算機(jī)圖形和圖像處理技術(shù)及工具(如采用二維或三維數(shù)字建模等)呈現(xiàn)目標(biāo)實(shí)體的仿真是將包含確定性規(guī)律和完整機(jī)理的模型轉(zhuǎn)化為軟件方式來模擬目標(biāo)實(shí)體，包含系統(tǒng)仿真、物理分析指基于數(shù)字實(shí)體，通過時(shí)空計(jì)算、業(yè)務(wù)場景模擬等手段對目標(biāo)實(shí)體進(jìn)行關(guān)鍵信息提取及研究，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)檢測、故障定位等。預(yù)測指通過采集目標(biāo)實(shí)體的歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)預(yù)先推測目標(biāo)實(shí)體的狀態(tài)，包括目標(biāo)實(shí)體的優(yōu)化指通過在數(shù)字空間進(jìn)行仿真、分析和預(yù)測，對目標(biāo)實(shí)體全生命周期的結(jié)果進(jìn)行改進(jìn)和完善，并實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)和持續(xù)作用于物理空間，包括算法優(yōu)化、模型優(yōu)化、資源配置優(yōu)化等。決策指基于目標(biāo)實(shí)體和數(shù)字實(shí)體相關(guān)信息進(jìn)行分析與推理，針對預(yù)設(shè)目標(biāo)提出科學(xué)合理的解決方案，并向目標(biāo)實(shí)體下達(dá)控制指令或向決策人員提供實(shí)施建議。66基本要求同步性包括內(nèi)容信息同步和基準(zhǔn)時(shí)鐘同步兩個(gè)方面。a)內(nèi)容信息同步：數(shù)字實(shí)體與目標(biāo)實(shí)體之間應(yīng)動(dòng)態(tài)地進(jìn)行雙向內(nèi)容信息同步，同步的頻率和精度應(yīng)滿足實(shí)際應(yīng)用需求。b)基準(zhǔn)時(shí)鐘同步：數(shù)字實(shí)體內(nèi)不同模型間、數(shù)字孿生系統(tǒng)內(nèi)不同模塊間及數(shù)字實(shí)體與目標(biāo)實(shí)體間的接口，應(yīng)采用相同基準(zhǔn)時(shí)鐘。6.2一致性數(shù)字孿生系統(tǒng)中目標(biāo)實(shí)體與數(shù)字實(shí)體保持幾何特征、物理屬性、相關(guān)約束以及邏輯規(guī)則的一致。a)數(shù)字實(shí)體應(yīng)準(zhǔn)確反映目標(biāo)實(shí)體的幾何尺寸、位置、裝配關(guān)系等幾何特征。b)數(shù)字實(shí)體應(yīng)準(zhǔn)確反映目標(biāo)實(shí)體的材料屬性、特征等物理屬性。c)數(shù)字實(shí)體應(yīng)準(zhǔn)確反映目標(biāo)實(shí)體相關(guān)的驅(qū)動(dòng)因素、環(huán)境擾動(dòng)、運(yùn)行機(jī)制等相關(guān)約束。d)數(shù)字實(shí)體應(yīng)準(zhǔn)確反映目標(biāo)實(shí)體在物理空間所遵循的運(yùn)行規(guī)律，包括知識、規(guī)定、流程、策略、方6.3實(shí)時(shí)性數(shù)字孿生系統(tǒng)的目標(biāo)實(shí)體與數(shù)字實(shí)體之間的實(shí)時(shí)性體現(xiàn)在數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)預(yù)處理、信息a)應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)對多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行定頻或變頻采集。b)應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)對所采集數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、傳輸處理、存儲等。c)數(shù)字實(shí)體應(yīng)在滿足同步或異步要求的前提下，不定時(shí)進(jìn)行模型更新和系統(tǒng)刷新。d)交互過程中系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間、刷新頻率應(yīng)滿足實(shí)際需求。e)應(yīng)保障用戶對目標(biāo)實(shí)體和數(shù)字實(shí)體的快速訪問與高效檢索能力。6.4可靠性可靠性包括穩(wěn)定性和魯棒性兩個(gè)方面。a)穩(wěn)定性：●數(shù)字孿生系統(tǒng)應(yīng)具備在規(guī)定時(shí)間和實(shí)際應(yīng)用條件下無故障地提供服務(wù)的能力；●數(shù)字孿生系統(tǒng)部署完成后，應(yīng)具備穩(wěn)定運(yùn)行及信息交互能力。b)魯棒性：數(shù)字孿生系統(tǒng)應(yīng)具備在執(zhí)行過程中處理異常信息或錯(cuò)誤信息的能力，當(dāng)算法、模型等6.5可維護(hù)性可維護(hù)性包括可驗(yàn)證性與可追溯性兩個(gè)方面。a)可驗(yàn)證性：數(shù)字孿生系統(tǒng)應(yīng)能夠?qū)?shù)字實(shí)體模型與數(shù)據(jù)的正確性進(jìn)行驗(yàn)證。b)可追溯性：數(shù)字孿生系統(tǒng)應(yīng)保存運(yùn)行過程中涉及的過程或活動(dòng)的歷史記錄和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)預(yù)警或故障信息時(shí)，應(yīng)能追本溯源到對應(yīng)數(shù)據(jù)點(diǎn)或信息點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對全生命周期的數(shù)字孿生系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)維和監(jiān)控。7數(shù)字孿生系統(tǒng)應(yīng)提供開放接口，實(shí)現(xiàn)與其他系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換和信息傳遞。6.7可擴(kuò)展性可擴(kuò)展性要求包括：a)數(shù)字實(shí)體應(yīng)具備添加、替換相關(guān)模型的能力；b)數(shù)字實(shí)體相關(guān)模型內(nèi)容應(yīng)可擴(kuò)展。7功能要求7.1概述數(shù)字孿生系統(tǒng)功能包括但不限于數(shù)字實(shí)體構(gòu)建、測量與感知、實(shí)時(shí)仿真、數(shù)據(jù)分析、預(yù)測優(yōu)化與決策、反饋與控制、可視化交互和數(shù)字資產(chǎn)管理。7.2數(shù)字實(shí)體構(gòu)建數(shù)字實(shí)體構(gòu)建功能要求包括以下方面。a)應(yīng)建立目標(biāo)實(shí)體的數(shù)字化映射，包括目標(biāo)實(shí)體的幾何特征、物理屬性以及相關(guān)約束等信息。b)宜建立目標(biāo)實(shí)體的幾何模型、有限元分析模型、化學(xué)反應(yīng)模型、流體力學(xué)模型、過程仿真模型、運(yùn)籌優(yōu)化模型、概率圖模型、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、可視化交互模型等不同模型。c)幾何建模應(yīng)包括目標(biāo)實(shí)體的尺寸、形狀和位置等信息，在滿足應(yīng)用要求的前提下，宜對已有的幾何模型進(jìn)行簡化、輕量化、貼圖等處理。d)應(yīng)針對目標(biāo)實(shí)體建立經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證可行的數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、邏輯關(guān)系等機(jī)理模型。e)可視化建模應(yīng)建立滿足可視化交互需要的三維模型，支持對空間、環(huán)境、天氣等不同應(yīng)用場景模型建模；宜根據(jù)場景需要，支持不同類型的建模方法，如可見光建模、結(jié)構(gòu)光建模、激光點(diǎn)云建模、維度建模、實(shí)體聯(lián)系建模、手工建模、傾斜攝影建模等；可視化建模應(yīng)支持導(dǎo)入主流三維格式模型建模方式。f)數(shù)據(jù)建模應(yīng)按業(yè)務(wù)或行業(yè)需要，建立對目標(biāo)對象進(jìn)行數(shù)據(jù)歸納分析預(yù)測的模型，支持構(gòu)建松耦合、彈性開放的行業(yè)數(shù)據(jù)模型。g)宜滿足模型構(gòu)建規(guī)則、接口要求、組裝要求以及擴(kuò)展性說明，應(yīng)支持對目標(biāo)對象編碼和管理，保證通過編碼對模型中目標(biāo)對象的唯一性進(jìn)行識別。h)宜支持采取多種特征工程方法構(gòu)建數(shù)據(jù)特征，如自動(dòng)特征、變量選擇、主成分分析、因子分析等；宜支持UE4等主流建模軟件工具以及depthmap、multi-planeimage等多種模型表達(dá)方法。成、添加和替換數(shù)字模型的能力，能夠針對多尺度、多物理、多層級的模型內(nèi)容進(jìn)行擴(kuò)展；應(yīng)在統(tǒng)一的坐標(biāo)系上，對模型進(jìn)行融合，保證模型與數(shù)據(jù)信息更新的實(shí)時(shí)性、同步性和可靠性。j)應(yīng)基于規(guī)則實(shí)現(xiàn)目標(biāo)實(shí)體和數(shù)字實(shí)體的創(chuàng)建，宜支持同類模型、不同類模型之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系定義。7.3測量與感知測量與感知功能要求包括：a)應(yīng)對目標(biāo)實(shí)體在物理空間的全面、多維度、多類型數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行靜態(tài)或動(dòng)態(tài)、單次或批量數(shù)8據(jù)的采集和感知，如外觀數(shù)據(jù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)、動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)感知數(shù)據(jù)、特征屬性數(shù)據(jù)、內(nèi)部邏輯規(guī)則數(shù)b)測量與感知的數(shù)據(jù)應(yīng)有時(shí)間標(biāo)記，以追溯故障、對齊數(shù)據(jù)；c)視頻監(jiān)控宜支持與標(biāo)準(zhǔn)視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)深度集成；d)宜支持多種感知和采集技術(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取，如高精度測量技術(shù)、感知技術(shù)、通信技術(shù)等；e)應(yīng)支持多種通信方式的測量與感知，包括但不限于有線以太網(wǎng)、無線3G/4G/5G/WLAN/藍(lán)牙/NB-IoT等；f)應(yīng)支持多種應(yīng)用層以及傳輸層協(xié)議以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與信息的通信，包括但不限于HTTP、g)數(shù)據(jù)采集頻率應(yīng)滿足數(shù)字孿生實(shí)時(shí)性要求和行業(yè)應(yīng)用要求；h)數(shù)字孿生系統(tǒng)宜具備自檢能力，對獲取到的信息進(jìn)行校驗(yàn)。7.4實(shí)時(shí)仿真實(shí)時(shí)仿真功能要求包括：a)目標(biāo)實(shí)體與數(shù)字實(shí)體應(yīng)雙向?qū)崟r(shí)映射，目標(biāo)實(shí)體的數(shù)據(jù)應(yīng)被實(shí)時(shí)感知并傳送給數(shù)字實(shí)體，數(shù)字實(shí)體通過數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新與模型校正，同步彼此的動(dòng)態(tài)變化并實(shí)時(shí)做出響應(yīng)；b)應(yīng)明確仿真分析的初始條件和邊界條件，宜具備以多樣的數(shù)字模型映射目標(biāo)實(shí)體的能力；c)應(yīng)支持按實(shí)際應(yīng)用場景要求的同步速率和精度要求對目標(biāo)實(shí)體實(shí)施實(shí)時(shí)仿真分析，實(shí)時(shí)獲取目標(biāo)實(shí)體狀態(tài)數(shù)據(jù)，對目標(biāo)實(shí)體狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析判斷，充分反應(yīng)目標(biāo)實(shí)體特征，并預(yù)測目標(biāo)實(shí)體將來的變化狀態(tài)；d)數(shù)字實(shí)體與目標(biāo)實(shí)體應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)雙向交互，通過人機(jī)交互對數(shù)字實(shí)體下發(fā)執(zhí)行命令，數(shù)字實(shí)體將相關(guān)數(shù)據(jù)同步至目標(biāo)實(shí)體，目標(biāo)實(shí)體接收到數(shù)字實(shí)體或人機(jī)交互命令，動(dòng)態(tài)變化并實(shí)時(shí)做出e)實(shí)時(shí)仿真過程應(yīng)滿足有窮性、確切性，包含輸入項(xiàng)和輸出項(xiàng)，每個(gè)過程步驟應(yīng)有效，宜支持目標(biāo)實(shí)體全生命周期動(dòng)態(tài)可追溯、追蹤的仿真分析；f)應(yīng)對目標(biāo)實(shí)體進(jìn)行虛實(shí)結(jié)合的過程或者運(yùn)行狀態(tài)變化的仿真分析，宜實(shí)時(shí)反映目標(biāo)實(shí)體的行g(shù))宜支持仿真分析結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的相互驗(yàn)證，應(yīng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字實(shí)體和目標(biāo)實(shí)體的幾何結(jié)構(gòu)高度仿h)仿真分析宜支持多學(xué)科、多物理場聯(lián)合仿真，實(shí)時(shí)仿真過程應(yīng)支持對場景、實(shí)體對象、事件等一項(xiàng)或多項(xiàng)要素融合，進(jìn)行動(dòng)態(tài)參數(shù)/數(shù)值配置并作為輸入條件；i)仿真分析宜支持采用人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)修正計(jì)算分析模型和算法。7.5數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)分析功能要求包括：據(jù)格式轉(zhuǎn)換、多源異構(gòu)數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)級特征級融合、數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)以及標(biāo)簽化、數(shù)據(jù)清洗等操b)宜支持按實(shí)際應(yīng)用場景要求的同步速率和精度要求對目標(biāo)實(shí)體進(jìn)行快速數(shù)據(jù)分析，數(shù)字孿生系統(tǒng)應(yīng)具備在線數(shù)據(jù)分析、離線數(shù)據(jù)分析、云端數(shù)據(jù)分析功能；c)應(yīng)支持對多維數(shù)據(jù)進(jìn)行融合分析，宜支持對目標(biāo)實(shí)體進(jìn)行空間分析計(jì)算；d)應(yīng)通過數(shù)據(jù)分析實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生業(yè)務(wù)應(yīng)用，如設(shè)備故障診斷、預(yù)測性維護(hù)、發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定、商場人流量預(yù)測等；9e)宜根據(jù)數(shù)字孿生應(yīng)用需要，采取合適的人工智能算法進(jìn)行數(shù)據(jù)脫敏、過濾、處理和分析，分析方f)宜支持?jǐn)?shù)據(jù)分析模型的可視化展示，包括對比分析、漏斗分析、留存分析、用戶行為路徑分析、用戶分群、用戶畫像分析等。7.6預(yù)測優(yōu)化與決策預(yù)測優(yōu)化與決策功能要求包括：a)應(yīng)借助數(shù)字實(shí)體與目標(biāo)實(shí)體的持續(xù)互動(dòng)，支持基于目標(biāo)實(shí)體實(shí)時(shí)狀態(tài)參數(shù)，采用不同的分析方法與預(yù)測模型來評估目標(biāo)實(shí)體的健康狀態(tài)以及預(yù)測未來變化趨勢，在其故障發(fā)生之前進(jìn)行診斷與預(yù)測，并能夠?qū)收宵c(diǎn)和故障原因進(jìn)行加載、報(bào)警、顯示等；b)應(yīng)支持開展目標(biāo)實(shí)體設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)營等階段的不確定性預(yù)測，提供產(chǎn)品剩余壽命預(yù)測，應(yīng)支持基于預(yù)測的結(jié)果，結(jié)合終端現(xiàn)場實(shí)際情況制定相應(yīng)的生產(chǎn)維護(hù)策略；c)目標(biāo)實(shí)體與數(shù)字實(shí)體可實(shí)現(xiàn)迭代優(yōu)化，數(shù)字實(shí)體應(yīng)根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對目標(biāo)實(shí)體的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行仿真優(yōu)化分析，并對目標(biāo)實(shí)體進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)控，優(yōu)化目標(biāo)實(shí)體的任務(wù)執(zhí)行；d)應(yīng)具備在數(shù)據(jù)采集與分析的基礎(chǔ)上，掌握目標(biāo)實(shí)體在時(shí)間、空間、規(guī)則等上的分布特征，通過描述目標(biāo)實(shí)體的可視化模型和內(nèi)在機(jī)理，對目標(biāo)實(shí)體的狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)視、分析、推理，為目標(biāo)實(shí)體的配置、運(yùn)營、服務(wù)等方面的持續(xù)優(yōu)化提供輔助決策依據(jù)；e)應(yīng)具備可自定義預(yù)測方案和自定義決策方案，并且可以在自主決策和輔助決策之間進(jìn)行切換；f)宜支持采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)開展可視化維修與實(shí)施。7.7反饋與控制反饋與控制功能要求包括：a)應(yīng)具備從數(shù)字實(shí)體連接到目標(biāo)實(shí)體的傳輸接口方式，應(yīng)支持可擴(kuò)展的自定義接口方式；b)反饋與控制方式宜支持至少兩種連接方式；c)目標(biāo)實(shí)體宜支持控制指令格式、指令校驗(yàn)、指令注入權(quán)限等控制指令接入要求；d)數(shù)字實(shí)體應(yīng)支持基于虛擬調(diào)試技術(shù)、控制代碼自動(dòng)生成、高精度控制技術(shù)等多種控制執(zhí)行技術(shù)的實(shí)時(shí)反饋；別定制反饋控制流程和方法；f)應(yīng)提供可視化反饋功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化動(dòng)態(tài)展示和交互操作下的控制應(yīng)用；g)對數(shù)字實(shí)體的交互控制應(yīng)能實(shí)時(shí)反饋控制目標(biāo)實(shí)體，交互控制邏輯應(yīng)嚴(yán)謹(jǐn)，應(yīng)能對超過所設(shè)定的閾值信息進(jìn)行報(bào)警提示或進(jìn)行相應(yīng)的自動(dòng)控制，不應(yīng)造成目標(biāo)實(shí)體損壞。7.8可視化交互可視化交互功能要求包括：a)應(yīng)支持在微型計(jì)算機(jī)、虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)/混合現(xiàn)實(shí)設(shè)備等一種或多種終端設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)可視化的動(dòng)態(tài)展示和交互操作；b)應(yīng)具備可視化場景搭建和可視化交互設(shè)計(jì)能力，支持人機(jī)操作界面進(jìn)行操作；c)應(yīng)支持將測量與感知數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化展示，支持將仿真和數(shù)據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行可視化展示，宜支d)宜利用可視化技術(shù)建立用戶與數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)交互的良好溝通方式，使用戶能夠個(gè)性化規(guī)整、約束及優(yōu)化數(shù)據(jù)采集分析過程；e)宜保證可視化交互展示信息與目標(biāo)實(shí)體狀態(tài)實(shí)時(shí)同步，反映目標(biāo)實(shí)體的屬性特征，并對互動(dòng)結(jié)果進(jìn)行直觀顯示；f)宜支持對三維模型進(jìn)行可視化展示，支持多模態(tài)孿生數(shù)據(jù)的可視化訪問；g)應(yīng)為不同數(shù)字孿生系統(tǒng)之間提供集成應(yīng)用，以及數(shù)字實(shí)體和其他數(shù)據(jù)源的交互提供可視化訪問界面；h)應(yīng)支持不同視角的切換和可視化交互，如通過鼠標(biāo)、虛擬按鈕、快捷鍵等方式進(jìn)行全局視角監(jiān)7.9數(shù)字資產(chǎn)管理數(shù)字資產(chǎn)管理功能要求包括：a)應(yīng)支持對多元異構(gòu)數(shù)據(jù)的存儲和統(tǒng)一管理功能，并對資產(chǎn)進(jìn)行分類管理，存儲和管理其全生命周期模型和數(shù)據(jù)，支持對多模態(tài)數(shù)據(jù)的一體化存儲管理；b)應(yīng)根據(jù)數(shù)據(jù)的類型和特點(diǎn)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、分區(qū)域存儲和展示。c)應(yīng)建立數(shù)據(jù)存取、標(biāo)記與管理機(jī)制，滿足實(shí)時(shí)異構(gòu)數(shù)據(jù)快速可靠存取要求，應(yīng)對多源、異構(gòu)數(shù)據(jù)的格式和編碼進(jìn)行規(guī)范化表達(dá)；d)宜建立目標(biāo)對象與對應(yīng)數(shù)字資產(chǎn)之間關(guān)聯(lián)關(guān)系，基于結(jié)構(gòu)管理數(shù)字資產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字資產(chǎn)結(jié)構(gòu)化關(guān)聯(lián)管理；e)應(yīng)支持對模型進(jìn)行定義、刪除、更新和配置，支持面向不同數(shù)字孿生應(yīng)用對各種模型以及數(shù)據(jù)多模態(tài)孿生數(shù)據(jù)復(fù)合索引和快速構(gòu)建；f)應(yīng)支持?jǐn)?shù)字資產(chǎn)版本管理，包括記錄同一數(shù)字資產(chǎn)不同版本的信息，可對不同版本信息進(jìn)行追溯，可對目標(biāo)對象不同階段的數(shù)字資產(chǎn)演變過程進(jìn)行追溯；g)宜建立各類評估規(guī)則，支持資產(chǎn)評估，確定資產(chǎn)的完整性與質(zhì)量；h)宜支持面向用戶的數(shù)字資產(chǎn)共享，包括資產(chǎn)在線查看、資產(chǎn)申請、審批、服務(wù)接口發(fā)布以及可調(diào)用等；i)應(yīng)建立數(shù)字資產(chǎn)安全權(quán)限管理機(jī)制。8安全要求8.1環(huán)境物理安全環(huán)境物理安全要求包括：a)數(shù)字孿生系統(tǒng)部署環(huán)