信息技術(shù) 裝備數(shù)字孿生 要求 征求意見稿

1GB/TXXXXX—XXXX信息技術(shù)裝備數(shù)字孿生通用要求本文件描述了裝備數(shù)字孿生系統(tǒng)的組成，規(guī)定了系統(tǒng)的技術(shù)要求以及建設(shè)要求。本文件適用于裝備數(shù)字孿生系統(tǒng)的開發(fā)、使用、維護(hù)。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(duì)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/T43441.1-2023信息技術(shù)數(shù)字孿生第1部分：通用要求3術(shù)語和定義GB/T43441.1-2023界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1裝備equipment實(shí)施和保障生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)所配備的設(shè)備、設(shè)備系統(tǒng)等的統(tǒng)稱。[來源：GB/T41251-2022,3.1.1，有修改]3.2裝備數(shù)字孿生系統(tǒng)equipmentdigitaltwinsystem實(shí)現(xiàn)目標(biāo)裝備與其數(shù)字實(shí)體間各要素動(dòng)態(tài)迭代的系統(tǒng)。3.3目標(biāo)裝備targetequipment被選中進(jìn)行數(shù)字化映射的裝備。3.4模型model實(shí)體或?qū)嶓w集合的抽象表達(dá)，能夠在感興趣的條件或情況下描繪、理解或預(yù)測(cè)該實(shí)體或?qū)嶓w集合的屬性。[來源：ISO/IEC/IEEE42020:2019,3.13]3.5幾何模型geometricalmodel描述目標(biāo)裝備幾何特征及其附加屬性的模型。3.6機(jī)理模型principlemodel利用數(shù)學(xué)公式或方程描述目標(biāo)裝備工作原理的模型。3.7行為模型behaviormodel2GB/TXXXXX—XXXX描述目標(biāo)裝備工況、故障、交互等過程的模型。3.8控制模型controlmodel描述數(shù)字世界對(duì)目標(biāo)裝備操控機(jī)制的模型。4縮略語下列縮略語適用于本文件。AR：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AugmentedReality）CAD：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（ComputerAidedDesign）CAE：計(jì)算機(jī)輔助工程（ComputerAidedEngineering）CAM：計(jì)算機(jī)輔助制造（ComputerAidedManufacturing）PC：個(gè)人計(jì)算機(jī)（PersonalComputer）VR：虛擬現(xiàn)實(shí)（VirtualReality）5系統(tǒng)組成5.1概述裝備數(shù)字孿生系統(tǒng)包括目標(biāo)裝備、數(shù)字實(shí)體以及目標(biāo)裝備和數(shù)字實(shí)體之間的孿生互動(dòng)過程，對(duì)外提供仿真、可視化等孿生服務(wù)，系統(tǒng)組成見圖1：a)目標(biāo)裝備：被選定進(jìn)行數(shù)字化映射的裝備；b)數(shù)字實(shí)體：目標(biāo)裝備的數(shù)字化映射；c)孿生互動(dòng)：采集目標(biāo)裝備信息指導(dǎo)數(shù)字實(shí)體的構(gòu)建，并反饋數(shù)字實(shí)體產(chǎn)生的分析數(shù)據(jù)輔助或直接控制目標(biāo)裝備優(yōu)化；d)孿生服務(wù)：包括仿真、可視化、狀態(tài)監(jiān)控、故障診斷、狀態(tài)預(yù)測(cè)。3GB/TXXXXX—XXXX圖1裝備數(shù)字孿生系統(tǒng)組成5.2目標(biāo)裝備目標(biāo)裝備是被選中進(jìn)行數(shù)字化映射的對(duì)象。無論是在針對(duì)特定目標(biāo)裝備產(chǎn)生其數(shù)字實(shí)體的過程中還是基于所開發(fā)的數(shù)字實(shí)體指導(dǎo)構(gòu)建目標(biāo)裝備的過程中，應(yīng)關(guān)注以下能反映目標(biāo)裝備的信息：a)裝備功能：目標(biāo)裝備實(shí)現(xiàn)特定任務(wù)的能力，如遙控、自動(dòng)報(bào)警、自鎖、車、銑、刨、鏜、焊和裝配等；b)裝備性能：評(píng)價(jià)目標(biāo)裝備實(shí)現(xiàn)特定任務(wù)的質(zhì)量參數(shù)，如效率、速度和準(zhǔn)確性等；c)裝備結(jié)構(gòu)：目標(biāo)裝備及其單元/部件的幾何特征、結(jié)構(gòu)，如尺寸、顏色、位置、裝配關(guān)系等；d)裝備環(huán)境：與目標(biāo)裝備安裝、運(yùn)行、維護(hù)等相關(guān)的環(huán)境因素，如溫度、濕度、亮度、其它關(guān)聯(lián)系統(tǒng)等；e)裝備歷史：目標(biāo)裝備功能、性能、結(jié)構(gòu)以及環(huán)境等相關(guān)歷史記錄信息，如結(jié)構(gòu)修正歷程、功能改進(jìn)歷程、運(yùn)維記錄和環(huán)境變化等。5.3孿生互動(dòng)5.3.1測(cè)量與感知測(cè)量與感知是基于多種傳感器、采集終端及信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)裝備幾何特征、工序動(dòng)作、狀態(tài)、環(huán)境等多維度、多角度數(shù)據(jù)的收集，承接目標(biāo)裝備與數(shù)字實(shí)體之間上行感知數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲(chǔ)。主要流程可包括：a)依據(jù)目標(biāo)裝備類型，確定應(yīng)測(cè)量或感知的數(shù)據(jù)范圍、類型、采集周期等要求；b)依據(jù)裝備設(shè)計(jì)和運(yùn)行原理，確定測(cè)量/感知的方式和實(shí)現(xiàn)方案；4GB/TXXXXX—XXXXc)與目標(biāo)裝備建立通信連接，明確或校驗(yàn)信息來源安全性；d)通過感知、測(cè)量及讀取，獲取目標(biāo)裝備相關(guān)數(shù)據(jù)；e)對(duì)獲取的裝備數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、分析、整理等；f)傳輸流程e)處理后的數(shù)據(jù)到數(shù)字實(shí)體，形成虛實(shí)數(shù)據(jù)映射；g)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。5.3.2反饋與控制反饋與控制是實(shí)現(xiàn)數(shù)字實(shí)體向目標(biāo)裝備的信息傳遞和控制的過程，主要流程可包括：a)確定反饋與控制的對(duì)象；b)獲取數(shù)字實(shí)體在仿真、可視化、狀態(tài)監(jiān)控、故障診斷、狀態(tài)預(yù)測(cè)等過程中產(chǎn)生的結(jié)果數(shù)據(jù)；c)將決策與反饋結(jié)果通過接口、交互組件等傳輸至目標(biāo)裝備；d)執(zhí)行控制指令，該指令可由裝備控制系統(tǒng)接受反饋并執(zhí)行或由操作人員通過操作面板手動(dòng)執(zhí)e)識(shí)別執(zhí)行反饋指令后目標(biāo)裝備的實(shí)時(shí)狀況。5.4數(shù)字實(shí)體5.4.1孿生模型孿生模型通常包括幾何模型、機(jī)理模型、行為模型和控制模型：a)幾何模型：描述目標(biāo)裝備的幾何特征及其屬性，如尺寸形狀、位置公差、表面粗糙度、材料及熱處理要求等，幾何模型的創(chuàng)建和演化通常由CAD、CAE、CAM等計(jì)算機(jī)輔助軟件工具實(shí)現(xiàn)；b)機(jī)理模型：描述目標(biāo)裝備的工作原理，如能量轉(zhuǎn)換和輸出、控制、測(cè)量、主要功能的執(zhí)行等，機(jī)理模型通常以物理和/或化學(xué)等學(xué)科原理效應(yīng)表現(xiàn)；c)行為模型：描述目標(biāo)裝備的正?；蚍钦５倪\(yùn)行行為，如典型工況行為、極限工況行為、故障行為、變頻/伺服電機(jī)控制行為、液壓/氣壓控制行為、換熱器交換行為等；d)控制模型：描述數(shù)字世界對(duì)目標(biāo)裝備的控制機(jī)制，包括控制系統(tǒng)和控制過程。5.4.2孿生數(shù)據(jù)孿生數(shù)據(jù)是數(shù)字世界中目標(biāo)裝備相關(guān)信息的總稱，包括基本特征數(shù)據(jù)、運(yùn)行規(guī)則數(shù)據(jù)和應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)：a)基本特征數(shù)據(jù)：表示目標(biāo)裝備標(biāo)識(shí)、尺寸、顏色、形狀、材料、精度、參數(shù)、結(jié)構(gòu)、拓?fù)?、銜接關(guān)系等的數(shù)據(jù)；b)運(yùn)行規(guī)則數(shù)據(jù)：目標(biāo)裝備工藝、運(yùn)動(dòng)、經(jīng)驗(yàn)、維護(hù)保養(yǎng)等數(shù)據(jù)；c)應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)：數(shù)字實(shí)體基于目標(biāo)裝備開展仿真、可視化、狀態(tài)監(jiān)控、故障診斷、狀態(tài)預(yù)測(cè)等應(yīng)用服務(wù)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。5.5孿生服務(wù)孿生服務(wù)包括仿真、可視化、狀態(tài)監(jiān)控、故障診斷、狀態(tài)預(yù)測(cè)。a)仿真：通過時(shí)空計(jì)算、業(yè)務(wù)場(chǎng)景模擬等手段,將包含確定性規(guī)律、機(jī)理、行為、控制機(jī)制的模型轉(zhuǎn)化為虛擬方式來模擬目標(biāo)裝備。b)可視化：是指使用計(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)裝備的狀態(tài)和特征，包括建立模型、場(chǎng)景編輯、渲染服務(wù)、腳本制作、虛實(shí)融合等。5GB/TXXXXX—XXXXc)狀態(tài)監(jiān)控：是指通過采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)數(shù)字實(shí)體運(yùn)動(dòng)，對(duì)目標(biāo)裝備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視和控制，掌控目標(biāo)裝備的運(yùn)行參數(shù)、傳感器狀態(tài)、工作狀態(tài)、故障報(bào)警信息等實(shí)時(shí)運(yùn)行信息。d)故障診斷：基于裝備的孿生模型和數(shù)據(jù)，采用信號(hào)處理等診斷方法，實(shí)現(xiàn)裝備故障檢測(cè)、故障定位等功能。e)狀態(tài)預(yù)測(cè)：是指通過采集目標(biāo)裝備的歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，結(jié)合預(yù)測(cè)算法和孿生模型，預(yù)先推測(cè)目標(biāo)裝備的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)裝備健康狀態(tài)、壽命、故障和安全性的評(píng)估和預(yù)測(cè)。6技術(shù)要求6.1仿真仿真服務(wù)技術(shù)要求如下：a)設(shè)計(jì)階段仿真：1)應(yīng)按業(yè)務(wù)需要支持需求、設(shè)計(jì)、工藝等不同類型仿真；2)宜對(duì)裝備核心部件或工藝模塊的性能進(jìn)行仿真；3)應(yīng)對(duì)裝備的機(jī)電熱液控一體化設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真；4)應(yīng)對(duì)裝備的工藝作業(yè)、時(shí)間節(jié)拍、物料輸送、器件選型、控制與制造工藝流程等進(jìn)行仿5)對(duì)裝備的各模型連接進(jìn)行仿真時(shí)，宜支持軟件在環(huán)或硬件在環(huán)；6)通宜支持多設(shè)計(jì)方案的仿真與對(duì)比分析，有效評(píng)估裝備設(shè)計(jì)的合理性、科學(xué)性、經(jīng)濟(jì)型，并提供裝備的效能改進(jìn)和優(yōu)化建議；b)運(yùn)行與維護(hù)階段仿真：1)應(yīng)關(guān)聯(lián)目標(biāo)裝備進(jìn)行虛實(shí)結(jié)合的仿真；2)應(yīng)按照孿生互動(dòng)的同步速率和精度要求，對(duì)目標(biāo)裝備進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真；3)具備以孿生模型映射目標(biāo)裝備的能力，能夠根據(jù)目標(biāo)裝備運(yùn)行數(shù)據(jù)更新算法和模型，以滿足新的仿真需求；c)宜提供快速迭代和優(yōu)化的功能；d)宜通過仿真支持對(duì)裝備進(jìn)行可靠性評(píng)估和風(fēng)險(xiǎn)分析；e)支持與裝備數(shù)字孿生其它組件及外部系統(tǒng)集成應(yīng)用，具體包括：1)仿真應(yīng)滿足映射實(shí)體裝備與外界系統(tǒng)集成運(yùn)行的模擬計(jì)算需求；2)宜分行業(yè)定義仿真數(shù)據(jù)接口規(guī)范，使仿真進(jìn)一步標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化；3)仿真結(jié)果可輸出給可視化、狀態(tài)監(jiān)控、故障診斷、狀態(tài)預(yù)測(cè)等展開各種應(yīng)用。6.2可視化可視化服務(wù)技術(shù)要求如下：a)可視化展示：1)應(yīng)展示裝備的外觀與結(jié)構(gòu)等靜態(tài)信息、行為與運(yùn)行狀態(tài)等動(dòng)態(tài)信息及相關(guān)輔助決策信息；2)應(yīng)滿足具體應(yīng)用場(chǎng)景下的幀率和清晰度要求；3)根據(jù)業(yè)務(wù)需要，不同部件顯示信息的更新頻率應(yīng)可配置；b)通過可視化，進(jìn)行仿真、狀態(tài)監(jiān)控、故障診斷、狀態(tài)預(yù)測(cè)等多項(xiàng)數(shù)字孿生功能服務(wù)的綜合集中控制，具體包括：1)應(yīng)具備目標(biāo)裝備及其各部件查看與詳細(xì)信息查詢功能，如選中裝備的某一部件結(jié)構(gòu)，能根據(jù)操作者的要求定位并展示該部件的相關(guān)屬性等信息；6GB/TXXXXX—XXXX2)應(yīng)具備條件查詢、模糊查詢以及反向查詢的功能；3)應(yīng)具備對(duì)同一目標(biāo)裝備多頁面內(nèi)容同時(shí)操作的功能，如同時(shí)展示裝備某部件服役狀態(tài)監(jiān)控頁面及該部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)信息展示頁面；4)應(yīng)具備裝備及部件結(jié)構(gòu)的多角度剖分查看功能，從裝備及部件外觀到內(nèi)部的具體結(jié)構(gòu)逐級(jí)下鉆，支持具體部件各級(jí)的詳細(xì)參數(shù)信息查詢、視點(diǎn)調(diào)整及場(chǎng)景切換等操作；5)應(yīng)具備裝備及部件服役數(shù)據(jù)的播放、暫停、跳轉(zhuǎn)等展示控制，及倍速播放調(diào)整、瞬時(shí)及累積數(shù)值展示等多種模式控制功能；6)宜支持通過拓?fù)鋱D，進(jìn)行裝備或部件之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系的可視化，并支持拓?fù)鋱D中的圖元（裝備或部件）與二維顯示圖標(biāo)或三維場(chǎng)景中的模型的雙向聯(lián)動(dòng)；c)支持面向不同使用環(huán)境及不同人員的可視化，具體包括：1)應(yīng)具備在電子沙盤、立式觸控臺(tái)、PC端、平板電腦等多種控制設(shè)備上進(jìn)行可視化的能力；2)應(yīng)支持裝備設(shè)計(jì)和運(yùn)維不同場(chǎng)景中使用人員的操作權(quán)限管理；d)宜具備可視化使用引導(dǎo)功能；e)宜根據(jù)不同用戶習(xí)慣或業(yè)務(wù)需求配置不同布局的交互界面；f)宜通過AR、VR等交互方式，實(shí)現(xiàn)與目標(biāo)裝備的數(shù)據(jù)疊加，及其運(yùn)動(dòng)變化的視效呈現(xiàn)；g)具備可視化的技術(shù)指導(dǎo)功能，展示由裝備研發(fā)機(jī)構(gòu)、相關(guān)專業(yè)技術(shù)人才所提供的裝備運(yùn)維專業(yè)知識(shí)：1)宜通過文字、圖表、視頻等多種形式展現(xiàn)裝備運(yùn)維專業(yè)知識(shí)；2)宜展示裝備運(yùn)維專業(yè)知識(shí)的更新狀態(tài)。6.3狀態(tài)監(jiān)控狀態(tài)監(jiān)控服務(wù)技術(shù)要求如下：a)應(yīng)對(duì)裝備的作業(yè)環(huán)境、運(yùn)行狀態(tài)、作業(yè)信息、報(bào)警信息、過程參數(shù)信息等進(jìn)行定期或連續(xù)的監(jiān)控；b)根據(jù)目標(biāo)裝備管理需要，應(yīng)對(duì)歷史或?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)通過可視化形式，進(jìn)行分類、分區(qū)展示；c)應(yīng)通過設(shè)定閾值、對(duì)比往期數(shù)據(jù)等方式，對(duì)人、機(jī)、料、法、環(huán)等方面出現(xiàn)的異常以燈光、聲音、消息通知、報(bào)表等形式進(jìn)行報(bào)警；d)依據(jù)對(duì)目標(biāo)裝備的實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)果，應(yīng)具備操作指令觸發(fā)、參數(shù)調(diào)整、訂單切換、裝備切換等遠(yuǎn)程控制能力。6.4故障診斷故障診斷服務(wù)技術(shù)要求如下：a)故障檢測(cè)：實(shí)時(shí)檢測(cè)目標(biāo)裝備數(shù)據(jù)，提取特征值，并與數(shù)字實(shí)體的仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，當(dāng)特征值超出仿真的合理范圍時(shí)，應(yīng)發(fā)出故障報(bào)警，并啟動(dòng)故障診斷程序；b)故障類型識(shí)別：數(shù)字實(shí)體應(yīng)具備模擬各類常見故障，生成故障仿真數(shù)據(jù)的能力，在檢測(cè)到故障時(shí)，將目標(biāo)裝備中實(shí)時(shí)提取的特征與故障仿真特征進(jìn)行匹配分析，判斷故障類型；c)故障分析：數(shù)字實(shí)體應(yīng)具備整合故障現(xiàn)象、特征參數(shù)、歷史處理數(shù)據(jù)及推理規(guī)則等故障數(shù)據(jù)，構(gòu)建故障診斷模型的能力，在故障發(fā)生時(shí)，調(diào)用該模型分析特征參數(shù)，并結(jié)合歷史診斷數(shù)據(jù)給出處理建議；d)故障報(bào)告：應(yīng)支持可視化展示，包括故障類型、位置、嚴(yán)重程度及影響范圍等信息；e)診斷優(yōu)化：數(shù)字實(shí)體宜記錄故障診斷數(shù)據(jù)和準(zhǔn)確度，并對(duì)自身模型進(jìn)行迭代優(yōu)化，從而提升故障診斷的效率和準(zhǔn)確性。7GB/TXXXXX—XXXX6.5狀態(tài)預(yù)測(cè)狀態(tài)預(yù)測(cè)服務(wù)技術(shù)要求如下：a)性能預(yù)測(cè)：應(yīng)具備基于孿生模型和實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，模擬裝備的運(yùn)行狀態(tài)，預(yù)測(cè)性能狀況的能力，并支持對(duì)性能偏差程度的量化評(píng)估；b)壽命預(yù)測(cè)：應(yīng)具備基于孿生模型、狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、環(huán)境工況、運(yùn)行情況及更換歷史，仿真推演裝備在不同工況下剩余使用壽命的能力；c)故障預(yù)測(cè)：應(yīng)具備結(jié)合裝備狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、退化特性、歷史故障和運(yùn)行工況，實(shí)現(xiàn)基于數(shù)據(jù)和孿生模型雙驅(qū)動(dòng)的裝備故障預(yù)測(cè)，及時(shí)預(yù)警潛在故障。6.6質(zhì)量特性要求6.6.1同步性同步性要求如下：a)數(shù)字實(shí)體與其目標(biāo)裝備間的指令交互響應(yīng)時(shí)間應(yīng)滿足實(shí)際應(yīng)用需求；b)數(shù)字實(shí)體與其目標(biāo)裝備的狀態(tài)數(shù)據(jù)應(yīng)以實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景要求的速率進(jìn)行同步；c)數(shù)字實(shí)體應(yīng)按照實(shí)際應(yīng)用需求映射目標(biāo)裝備的結(jié)構(gòu)、功能、性能、運(yùn)行環(huán)境、關(guān)聯(lián)關(guān)系等；d)數(shù)字實(shí)體與其目標(biāo)裝備間的本體數(shù)據(jù)、規(guī)則數(shù)據(jù)、衍生數(shù)據(jù)等各類數(shù)據(jù)信息應(yīng)進(jìn)行雙向同步，同步速率應(yīng)符合實(shí)際應(yīng)用需求。6.6.2系統(tǒng)可靠性系統(tǒng)可靠性要求如下：a)數(shù)字實(shí)體接收到的測(cè)量與感知數(shù)據(jù)與其目標(biāo)裝備發(fā)出的應(yīng)一致，無丟失或損壞；b)目標(biāo)裝備接收到的反饋與控制數(shù)據(jù)與其數(shù)字實(shí)體發(fā)出的應(yīng)一致，無丟失或損壞；c)應(yīng)通過數(shù)據(jù)加密、身份驗(yàn)證和訪問控制等方式，防止未經(jīng)授權(quán)的訪問、篡改或數(shù)據(jù)泄露；d)隨著運(yùn)行時(shí)間變化，裝備數(shù)字孿生系統(tǒng)的同步性等性能應(yīng)保持不變；e)當(dāng)部分組件出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)支持其他功能的正常運(yùn)行；f)應(yīng)具備系統(tǒng)故障或中斷時(shí)，數(shù)據(jù)自動(dòng)保存功能，故障修復(fù)后能迅速恢復(fù)、還原和加載故障前的數(shù)據(jù)。6.6.3精度精度要求如下：a)對(duì)目標(biāo)裝備的幾何特征、運(yùn)動(dòng)位置等進(jìn)行測(cè)量與感知的精度應(yīng)滿足實(shí)際應(yīng)用需求，一般應(yīng)達(dá)到或優(yōu)于百毫米級(jí)；b)數(shù)字實(shí)體的顆粒度應(yīng)滿足實(shí)際應(yīng)用需求，包含但不限于尺寸規(guī)模、數(shù)據(jù)體量、應(yīng)用結(jié)合度、應(yīng)用集成廣度：1)尺寸規(guī)模：元器件級(jí)、零件級(jí)、構(gòu)件級(jí)、模塊級(jí)、整機(jī)級(jí)等；2)數(shù)據(jù)體量：元數(shù)據(jù)、知識(shí)、信息、過程、流程等；3)應(yīng)用結(jié)合度：展示描述、感知交互、動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)、模擬仿真、洞察決策等；4)應(yīng)用集成廣度：零件、構(gòu)件、單裝備、多裝備等。7系統(tǒng)建設(shè)要求7.1概述8GB/TXXXXX—XXXX裝備數(shù)字孿生系統(tǒng)的建設(shè)流程見圖2：a)模型構(gòu)建：通過數(shù)據(jù)采集、建模等實(shí)現(xiàn)目標(biāo)裝備的數(shù)字化表征；b)模型驗(yàn)證：通過仿真等手段進(jìn)行模型驗(yàn)證與優(yōu)化；c)連接交互：實(shí)現(xiàn)目標(biāo)裝備、數(shù)字實(shí)體之間以及數(shù)字實(shí)體各模型之間的連接和信息交互；d)虛實(shí)驗(yàn)證與評(píng)估：驗(yàn)證裝備數(shù)字孿生系統(tǒng)的功能、性能等，并不斷修正。圖2裝備數(shù)字孿生系統(tǒng)建設(shè)流程7.2模型構(gòu)建7.2.1幾何模型構(gòu)建幾何模型構(gòu)建要求如下：a)幾何模型應(yīng)含有絕對(duì)坐標(biāo)系，即統(tǒng)一參考坐標(biāo)系；b)幾何模型應(yīng)完整，包括幾何要素、約束要素和工程要素等；c)幾何模型構(gòu)建在滿足應(yīng)用場(chǎng)景需求的情況下，遵循模型最小化原則。7.2.2行為模型構(gòu)建行為模型構(gòu)建要求如下：a)行為模型應(yīng)設(shè)置初始狀態(tài)，其他狀態(tài)可由初始狀態(tài)模型派生；b)行為模型應(yīng)能準(zhǔn)確地反映裝備實(shí)體的運(yùn)行狀態(tài)；c)行為模型可根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景設(shè)置精度閾值，保證行為模型與裝備實(shí)體響應(yīng)差異在閾值范圍內(nèi)；d)行為模型應(yīng)支持多物理領(lǐng)域的集成。7.2.3機(jī)理模型構(gòu)建機(jī)理模型構(gòu)建要求如下：a)機(jī)理模型應(yīng)采用開放結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口定義裝備組件的關(guān)系；b)機(jī)理模型應(yīng)能表征目標(biāo)裝備或部件的運(yùn)行機(jī)理，如運(yùn)動(dòng)、重力、摩擦、變形、散熱、溢出、化學(xué)反應(yīng)等；c)機(jī)理模型可根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景需求設(shè)定不同的機(jī)理維度及精度閾值。9GB/TXXXXX—XXXX7.2.4控制模型構(gòu)建控制模型構(gòu)建要求如下：a)控制模型應(yīng)提供基礎(chǔ)功能組件，用于邏輯控制或運(yùn)動(dòng)控制程序的編寫、仿真或調(diào)試；b)控制模型應(yīng)提供數(shù)據(jù)通訊相關(guān)的配置，用于控制系統(tǒng)與設(shè)備、控制系統(tǒng)間以及控制系統(tǒng)與其它軟件間的通訊。7.2.5通用要求裝備數(shù)字孿生系統(tǒng)模型構(gòu)建的通用要求如下：a)模型宜具有兼容性，可轉(zhuǎn)換成不同格式供其他場(chǎng)景應(yīng)用；b)模型宜進(jìn)行模塊化構(gòu)建，可基于場(chǎng)景的復(fù)雜程度對(duì)模型進(jìn)行靈活配置、拆分及組合；c)應(yīng)保證數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、傳輸和使用等過程中的機(jī)密性和完整性；d)應(yīng)設(shè)置模型的訪問控制機(jī)制；e)應(yīng)保證模型在系統(tǒng)測(cè)試和評(píng)估過程中的可靠性。7.3模型驗(yàn)證與校正7.3.1模型驗(yàn)證裝備數(shù)字孿生系統(tǒng)模型驗(yàn)證要求如下：a)單元級(jí)驗(yàn)證：在數(shù)字實(shí)體的單元級(jí)模型構(gòu)建后，應(yīng)驗(yàn)證其功能符合性，包括通訊能力、同步能力、反饋能力等，以保證基本單元模型功能的有效性；b)組裝驗(yàn)證：通過單元級(jí)驗(yàn)證后，應(yīng)對(duì)組裝或融合的模型進(jìn)行聯(lián)合驗(yàn)證，包括各個(gè)功能單元相互通訊功能、各個(gè)功能單元工作的協(xié)同性、各個(gè)功能單元數(shù)據(jù)信息交互的實(shí)時(shí)性和完整性等；c)試運(yùn)行驗(yàn)證：應(yīng)在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中，按照實(shí)際情況運(yùn)行一定時(shí)間后分析相關(guān)日志，驗(yàn)證該數(shù)字孿生系統(tǒng)的功能、性能、安全性等指標(biāo)是否滿足。d)收斂驗(yàn)證：明確數(shù)字孿生仿真中模擬收斂的要求，有效展示監(jiān)測(cè)殘差，并在必要時(shí)進(jìn)行調(diào)整，以確保仿真結(jié)果收斂于合適的殘差水平。7.3.2模型校正裝備數(shù)字孿生系統(tǒng)模型校正要求如下：a)應(yīng)根據(jù)目標(biāo)裝備的形狀、位置、行為、狀態(tài)、機(jī)理等校正數(shù)字實(shí)體相關(guān)模型；b)修正后的模型應(yīng)再次進(jìn)行驗(yàn)證是否滿足實(shí)際應(yīng)用需求。7.4連接交互7.4.1信息感知裝備數(shù)字孿生系統(tǒng)信息感知要求如下：a)全面感知：全面感知目標(biāo)裝備的狀態(tài)和行為，覆蓋目標(biāo)裝備的各種狀態(tài)和行為特征；b)實(shí)時(shí)感知：具備實(shí)時(shí)感知能力，及時(shí)獲取目標(biāo)裝備的實(shí)際狀態(tài)和行為信息；c)信息融合：應(yīng)整合來自不同源的信息，包括傳感器數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)等。7.4.2通訊裝備數(shù)字孿生系統(tǒng)通訊要求如下：GB/TXXXXX—XXXXa)實(shí)時(shí)性：應(yīng)實(shí)時(shí)獲取和處理數(shù)字實(shí)體和其目標(biāo)裝備的數(shù)據(jù)，包括傳感器數(shù)據(jù)、運(yùn)行狀態(tài)、控制指令、報(bào)警信息等；b)可靠性：應(yīng)具備可靠的數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)能力；c)安全性：連接通信過程中應(yīng)保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩裕籨)可擴(kuò)展性：應(yīng)支持?jǐn)?shù)字實(shí)體通信需求的變化和擴(kuò)展。7.4.3虛實(shí)映射裝備數(shù)字孿生系統(tǒng)虛實(shí)映射要求如下：a)持續(xù)優(yōu)化：應(yīng)不斷校驗(yàn)虛實(shí)映射關(guān)系的準(zhǔn)確性、完整性和可靠性，若映射關(guān)系不符合實(shí)際應(yīng)用需求，則應(yīng)進(jìn)行映射關(guān)聯(lián)關(guān)系的更新與修正，直至其滿足要求；b)時(shí)空數(shù)據(jù)映射：數(shù)字實(shí)體應(yīng)具備整體或部分構(gòu)件與真實(shí)物理時(shí)間、空間位置信息映射；c)生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)映射：數(shù)字實(shí)體應(yīng)具備與裝備生產(chǎn)過程如上料、機(jī)械臂位置、啟停狀態(tài)、加工時(shí)間、報(bào)警等數(shù)據(jù)映射。7.5虛實(shí)驗(yàn)證與評(píng)估7.5.1數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)裝備數(shù)字孿生系統(tǒng)數(shù)