信息技術(shù)數(shù)字孿生國標-第一部分

前言GB/T43441.1-2023本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導(dǎo)則第1部分：標準化文件的結(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)標準化技術(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)標準化研究院、中國電子技術(shù)標準化研究院華東分院、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)、騰訊云計算（北京）有限責(zé)任公司、三一重機有限公司、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)思科技集團有限公司、東軟集團、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、中建科技集團有限公司、中國移動通信有限公司研究院、特斯聯(lián)科技集團有限公司、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、鵬城實驗室、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、貴陽險峰機床有限責(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)計院有限公司、海克斯康制造智能技術(shù)（青島）有限公司、北京計算機技術(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)集團有限公司科學(xué)技術(shù)研究總院分公司、京東方科技集團股份有限公司、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)計研究院有限公司、深圳華龍訊達信息技術(shù)股份有限公司、蘇州火星視覺數(shù)字科技有限公司。引言數(shù)字孿生是具有數(shù)據(jù)連接的特定目標實體的數(shù)字化表達，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行同步。由于數(shù)字孿生具備虛實融合與實時交互、迭代運行與優(yōu)化，以及全要素/全流程/全業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)驅(qū)動等特點，目前已被廣泛應(yīng)用到制造、城市、農(nóng)業(yè)、能源、建筑等多個領(lǐng)域。數(shù)字孿生技術(shù)可幫助工廠管理者實現(xiàn)對工廠生產(chǎn)資源計劃、過程管控指令的模擬和優(yōu)化，以改善工廠設(shè)計、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數(shù)字城市與現(xiàn)實城市同步規(guī)劃與同步建設(shè)，實現(xiàn)城市規(guī)建管運全生命期管理與治理模式創(chuàng)新；可幫助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者進行生產(chǎn)作業(yè)的監(jiān)控和優(yōu)化，對于農(nóng)業(yè)機械裝備可進行預(yù)測性診斷；可幫助能源管理者實現(xiàn)對能源生產(chǎn)和傳輸過程的可視化監(jiān)控和管理，進行故障分析和遠程運維等；可幫助建筑建設(shè)者推進建筑規(guī)劃、設(shè)計、施工、運營一體化管控，實現(xiàn)建筑空間、健康、安全、綠色節(jié)能、預(yù)測維護、安全等智能化管理應(yīng)用；可幫助醫(yī)生對患者病情進行實時監(jiān)控，提供個性化的醫(yī)療方案，對醫(yī)療資源進行動態(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)字孿生標準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，擬由四個部分構(gòu)成。——第1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)字實體。目的在于規(guī)范數(shù)字實體的架構(gòu)、建模、管理和應(yīng)用要求。第3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。第4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。信息技術(shù)數(shù)字孿生第1部分：通用要求?1范圍本文件規(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)安全等級保護基本要求GB/T35273-2020信息安全技術(shù)個人信息安全規(guī)范3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1實體entity具體或抽象的事物，包括這些事物之間的關(guān)聯(lián)。3.2目標實體targetentity現(xiàn)實世界被選中進行數(shù)字化映射的實體。3.3數(shù)字實體digitalentity目標實體的數(shù)字化映射。3.4數(shù)字孿生digitaltwin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)連接的特定目標實體的數(shù)字化表達。3.5數(shù)字孿生系統(tǒng)digitaltwinsystem基于數(shù)據(jù)驅(qū)動來實現(xiàn)目標實體與數(shù)字實體間各要素動態(tài)迭代的系統(tǒng)。注：數(shù)字孿生系統(tǒng)由目標實體、數(shù)字實體、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。3.6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。[來源：ISO22739:2020,3.20]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)5.1概述5.1.1概念模型數(shù)字孿生的概念模型見圖1?；跀?shù)據(jù)驅(qū)動和孿生互動過程，目標實體與數(shù)字實體之間實現(xiàn)動態(tài)迭代，目標實體、數(shù)字實體通過虛實結(jié)合提供服務(wù)應(yīng)用，其中孿生互動包括測量與感知、反饋與控制。a）數(shù)據(jù)驅(qū)動：包括數(shù)據(jù)采集、分析以及基于數(shù)據(jù)的決策和執(zhí)行，并在迭代優(yōu)化中形成知識。b）虛實結(jié)合：目標實體和數(shù)字實體之間通過物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)手段實現(xiàn)雙向映射、動態(tài)交互與實時連接，提供可視化、仿真、預(yù)測等服務(wù)應(yīng)用。c）動態(tài)迭代：數(shù)字實體實時接收目標實體的數(shù)據(jù)以實現(xiàn)迭代優(yōu)化；目標實體實時接收數(shù)字實體的反饋以實現(xiàn)輔助決策。5.1.2參考架構(gòu)數(shù)字孿生參考架構(gòu)包括目標實體、孿生互動、數(shù)字實體和服務(wù)應(yīng)用等四個部分，見圖2。目標實體是建模與交互的對象，數(shù)字實體是目標實體的數(shù)字化映射，孿生互動是數(shù)字孿生系統(tǒng)中目標實體與數(shù)字實體之間的信息交互過程，通過應(yīng)用支撐實現(xiàn)行業(yè)服務(wù)應(yīng)用。5.2目標實體5.2.1實體本體實體本體可按照邏輯屬性、產(chǎn)生時間以及復(fù)雜程度進行分類，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。5.2.2關(guān)聯(lián)關(guān)系實體的關(guān)聯(lián)關(guān)系可按照更新情況和特征屬性兩個維度進行劃分，見表2。a）按照更新情況：分為動態(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，動態(tài)關(guān)聯(lián)可根據(jù)事物發(fā)展情況定時或不定時更新。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體關(guān)聯(lián)關(guān)系的客觀反映，不影響其存在、運行與流轉(zhuǎn)。5.3數(shù)字實體5.3.1數(shù)字模型數(shù)字模型對目標實體及其關(guān)聯(lián)關(guān)系映射構(gòu)建目標實體內(nèi)外部特征與行為規(guī)律的模型?！獦?gòu)建手段包括計算機圖形設(shè)計、仿真技術(shù)、基于本體的建模方法、運籌學(xué)、機器學(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、運籌優(yōu)化模型、概率圖模型、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型等。5.3.2孿生數(shù)據(jù)李生數(shù)據(jù)對目標實體相關(guān)各類信息進行數(shù)字化表達包含本體數(shù)據(jù)規(guī)則數(shù)據(jù)以及衍生數(shù)據(jù)?！倔w數(shù)據(jù)對目標實體的幾何特征、物理屬性以及相關(guān)約束進行數(shù)字空間的映射，是標識、尺寸、顏色、形狀、材料、精度、能量、參數(shù)、拓撲、銜接關(guān)系、時間等的數(shù)字化表達。——規(guī)則數(shù)據(jù)對目標實體在物理空間所遵循的運行規(guī)律進行數(shù)字空間的映射，是知識、規(guī)定、流程、策略、方法、經(jīng)驗等的數(shù)字化表達?！苌鷶?shù)據(jù)指數(shù)字實體基于目標實體相關(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5.4.1測量與感知測量與感知實現(xiàn)目標實體幾何特征、物理屬性以及相關(guān)約束等的數(shù)字化表達，主要流程可包括：a）確定目標實體類型，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；c）獲取目標實體的幾何特征、物理屬性等靜態(tài)數(shù)據(jù)以及壓力、流量、速度等動態(tài)數(shù)據(jù)；d)對獲取數(shù)據(jù)進行分析、整理、計算、編輯等操作；e）進行數(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現(xiàn)數(shù)字實體對目標實體的信息反饋和執(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實體或執(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實體的實時狀況。5.5服務(wù)應(yīng)用5.5.1應(yīng)用支撐可視化可視化指使用計算機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)目標實體的模型和特征，包括模型處理、場景編輯、渲染服務(wù)、腳本制作、虛實融合等。仿真仿真是將包含確定性規(guī)律和完整機理的模型轉(zhuǎn)化為軟件方式來模擬目標實體，包含系統(tǒng)仿真、物理場仿真、城市仿真、交通仿真、戰(zhàn)場仿真等。分析分析指基于數(shù)字實體，通過時空計算、業(yè)務(wù)場景模擬等手段對目標實體進行關(guān)鍵信息提取及研究，實現(xiàn)實時運行狀態(tài)檢測、故障定位等。預(yù)測預(yù)測指通過采集目標實體的歷史數(shù)據(jù)和實時運行數(shù)據(jù)預(yù)先推測目標實體的狀態(tài)，包括目標實體的性能狀態(tài)、安全狀態(tài)、工作狀態(tài)等。優(yōu)化優(yōu)化指通過在數(shù)字空間進行仿真、分析和預(yù)測，對目標實體全生命周期的結(jié)果進行改進和完善，并實時、動態(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。決策決策指基于目標實體和數(shù)字實體相關(guān)信息進行分析與推理，針對預(yù)設(shè)目標提出科學(xué)合理的解決方案，并向目標實體下達控制指令或向決策人員提供實施建議。5.5.2行業(yè)服務(wù)數(shù)字孿生技術(shù)廣泛應(yīng)用于制造、園區(qū)、交通、能源、建筑、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域，詳見附錄A。6基本要求6.1同步性同步性包括內(nèi)容信息同步和基準時鐘同步兩個方面。a）內(nèi)容信息同步：數(shù)字實體與目標實體之間應(yīng)動態(tài)地進行雙向內(nèi)容信息同步，同步的頻率和精度應(yīng)滿足實際應(yīng)用需求。b）基準時鐘同步：數(shù)字實體內(nèi)不同模型間、數(shù)字孿生系統(tǒng)內(nèi)不同模塊間及數(shù)字實體與目標實體間的接口，應(yīng)采用相同基準時鐘。6.2一致性數(shù)字李生系統(tǒng)中目標實體與數(shù)字實體保持幾何特征、物理屬性、相關(guān)約束以及邏輯規(guī)則的一致。a）數(shù)字實體應(yīng)準確反映目標實體的幾何尺寸、位置、裝配關(guān)系等幾何特征。b）數(shù)字實體應(yīng)準確反映目標實體的材料屬性、特征等物理屬性。c）數(shù)字實體應(yīng)準確反映目標實體相關(guān)的驅(qū)動因素、環(huán)境擾動、運行機制等相關(guān)約束。d）數(shù)字實體應(yīng)準確反映目標實體在物理空間所遵循的運行規(guī)律，包括知識、規(guī)定、流程、策略、方法、經(jīng)驗等邏輯規(guī)則。6.3實時性數(shù)字孿生系統(tǒng)的目標實體與數(shù)字實體之間的實時性體現(xiàn)在數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)預(yù)處理、信息建模、模型更新、業(yè)務(wù)響應(yīng)等方面。a）應(yīng)在規(guī)定時間內(nèi)對多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進行定頻或變頻采集。b）應(yīng)在規(guī)定時間內(nèi)對所采集數(shù)據(jù)進行預(yù)處理、傳輸處理、存儲等。c）數(shù)字實體應(yīng)在滿足同步或異步要求的前提下，不定時進行模型更新和系統(tǒng)刷新。d）交互過程中系統(tǒng)響應(yīng)時間、刷新頻率應(yīng)滿足實際需求。e）應(yīng)保障用戶對目標實體和數(shù)字實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)定性和魯棒性兩個方面。穩(wěn)定性：·數(shù)字孿生系統(tǒng)應(yīng)具備在規(guī)定時間和實際應(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誤信息的能力，當(dāng)算法、模型等在遭遇采集、輸入、通信、計算資源等異常時，仍能保持繼續(xù)運行的能力。6.5可維護性可維護性包括可驗證性與可追溯性兩個方面。a）可驗證性：數(shù)字孿生系統(tǒng)應(yīng)能夠?qū)?shù)字實體模型與數(shù)據(jù)的正確性進行驗證。b）可追溯性：數(shù)字李生系統(tǒng)應(yīng)保存運行過程中涉及的過程或活動的歷史記錄和實時數(shù)據(jù)，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)預(yù)警或故障信息時，應(yīng)能追本溯源到對應(yīng)數(shù)據(jù)點或信息點，實現(xiàn)對全生命周期的數(shù)字孿生系統(tǒng)進行運維和監(jiān)控。6.6集成性數(shù)字孿生系統(tǒng)應(yīng)提供開放接口，實現(xiàn)與其他系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換和信息傳遞。6.7可擴展性可擴展性要求包括：數(shù)字實體應(yīng)具備添加、替換相關(guān)模型的能力；數(shù)字實體相關(guān)模型內(nèi)容應(yīng)可擴展。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)字實體構(gòu)建、測量與感知、實時仿真、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)字實體構(gòu)建數(shù)字實體構(gòu)建功能要求包括以下方面。應(yīng)建立目標實體的數(shù)字化映射，包括目標實體的幾何特征、物理屬性以及相關(guān)約束等信息。宜建立目標實體的幾何模型、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)包括目標實體的尺寸、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行簡化、輕量化、貼圖等處理。d）應(yīng)針對目標實體建立經(jīng)實踐驗證可行的數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、邏輯關(guān)系等機理模型。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、激光點云建模、維度建模、實體聯(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，建立對目標對象進行數(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、組裝要求以及擴展性說明，應(yīng)支持對目標對象編碼和管理，保證通過編碼對模型中目標對象的唯一性進行識別。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等多種模型表達方法。i)宜滿足模型驗證的規(guī)則、環(huán)境要求、流程及度量指標，如功能性、可靠性、可用性指標；宜具備集成、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)容進行擴展；應(yīng)在統(tǒng)一的坐標系上，對模型進行融合，保證模型與數(shù)據(jù)信息更新的實時性、同步性和可靠性。j）應(yīng)基于規(guī)則實現(xiàn)目標實體和數(shù)字實體的創(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)對目標實體在物理空間的全面、多維度、多類型數(shù)據(jù)和信息進行靜態(tài)或動態(tài)、單次或批量數(shù)據(jù)的采集和感知，如外觀數(shù)據(jù)、運行數(shù)據(jù)、動態(tài)實時感知數(shù)據(jù)、特征屬性數(shù)據(jù)、內(nèi)部邏輯規(guī)則數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)、行業(yè)應(yīng)用數(shù)據(jù)等；b）測量與感知的數(shù)據(jù)應(yīng)有時間標記，以追溯故障、對齊數(shù)據(jù)；c）視頻監(jiān)控宜支持與標準視頻監(jiān)控數(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)議以實現(xiàn)數(shù)據(jù)與信息的通信，包括但不限于HTTP、HTTPS、MQTT、TCP等；g）數(shù)據(jù)采集頻率應(yīng)滿足數(shù)字孿生實時性要求和行業(yè)應(yīng)用要求；h）數(shù)字孿生系統(tǒng)宜具備自檢能力，對獲取到的信息進行校驗。7.4實時仿真實時仿真功能要求包括：a）目標實體與數(shù)字實體應(yīng)雙向?qū)崟r映射，目標實體的數(shù)據(jù)應(yīng)被實時感知并傳送給數(shù)字實體，數(shù)字實體通過數(shù)據(jù)實時更新與模型校正，同步彼此的動態(tài)變化并實時做出響應(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)字模型映射目標實體的能力；c）應(yīng)支持按實際應(yīng)用場景要求的同步速率和精度要求對目標實體實施實時仿真分析，實時獲取目標實體狀態(tài)數(shù)據(jù)，對目標實體狀態(tài)進行實時分析判斷，充分反應(yīng)目標實體特征，并預(yù)測目標實體將來的變化狀態(tài)；d）數(shù)字實體與目標實體應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)雙向交互，通過人機交互對數(shù)字實體下發(fā)執(zhí)行命令，數(shù)字實體將相關(guān)數(shù)據(jù)同步至目標實體，目標實體接收到數(shù)字實體或人機交互命令，動態(tài)變化并實時做出響應(yīng)；e)實時仿真過程應(yīng)滿足有窮性、確切性，包含輸入項和輸出項，每個過程步驟應(yīng)有效，宜支持目標實體全生命周期動態(tài)可追溯、追蹤的仿真分析；f）應(yīng)對目標實體進行虛實結(jié)合的過程或者運行狀態(tài)變化的仿真分析，宜實時反映目標實體的行為機理，例如機械運動、饋電網(wǎng)絡(luò)、伺服控制等；g）宜支持仿真分析結(jié)果與試驗結(jié)果的相互驗證，應(yīng)實現(xiàn)數(shù)字實體和目標實體的幾何結(jié)構(gòu)高度仿真，以及狀態(tài)、相態(tài)和時態(tài)的同步仿真；h）仿真分析宜支持多學(xué)科、多物理場聯(lián)合仿真，實時仿真過程應(yīng)支持對場景、實體對象、事件等一項或多項要素融合，進行動態(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：a）應(yīng)支持數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、預(yù)處理、分類、關(guān)聯(lián)、集成、融合、質(zhì)量分析等功能，如：多源異構(gòu)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)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)以及標簽化、數(shù)據(jù)清洗等操作、感知數(shù)據(jù)告警規(guī)則觸發(fā)；b）宜支持按實際應(yīng)用場景要求的同步速率和精度要求對目標實體進行快速數(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)進行融合分析，宜支持對目標實體進行空間分析計算；d）應(yīng)通過數(shù)據(jù)分析實現(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、發(fā)動機標定、商場人流量預(yù)測等；e）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行數(shù)據(jù)脫敏、過濾、處理和分析，分析方法有回歸算法、聚類算法、統(tǒng)計分析、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等；f）宜支持數(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)字實體與目標實體的持續(xù)互動，支持基于目標實體實時狀態(tài)參數(shù)，采用不同的分析方法與預(yù)測模型來評估目標實體的健康狀態(tài)以及預(yù)測未來變化趨勢，在其故障發(fā)生之前進行診斷與預(yù)測，并能夠?qū)收宵c和故障原因進行加載、報警、顯示等；b）應(yīng)支持開展目標實體設(shè)計、制造、運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)場實際情況制定相應(yīng)的生產(chǎn)維護策略；c）目標實體與數(shù)字實體可實現(xiàn)迭代優(yōu)化，數(shù)字實體應(yīng)根據(jù)實時數(shù)據(jù)對目標實體的運行狀態(tài)進行仿真優(yōu)化分析，并對目標實體進行實時調(diào)控，優(yōu)化目標實體的任務(wù)執(zhí)行；d）應(yīng)具備在數(shù)據(jù)采集與分析的基礎(chǔ)上，掌握目標實體在時間、空間、規(guī)則等上的分布特征，通過描述目標實體的可視化模型和內(nèi)在機理，對目標實體的狀態(tài)數(shù)據(jù)進行監(jiān)視、分析、推理，為目標實體的配置、運營、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行切換；f）宜支持采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)和增強現(xiàn)實技術(shù)開展可視化維修與實施。7.7反饋與控制反饋與控制功能要求包括：應(yīng)具備從數(shù)字實體連接到目標實體的傳輸接口方式，應(yīng)支持可擴展的自定義接口方式；反饋與控制方式宜支持至少兩種連接方式；c）目標實體宜支持控制指令格式、指令校驗、指令注入權(quán)限等控制指令接入要求；d）數(shù)字實體應(yīng)支持基于虛擬調(diào)試技術(shù)、控制代碼自動生成、高精度控制技術(shù)等多種控制執(zhí)行技術(shù)的實時反饋；e）應(yīng)針對不同反饋控制需求，對反饋數(shù)據(jù)、信息、執(zhí)行指令的實時性、準確性、精度、同步頻率等分別定制反饋控制流程和方法；f）應(yīng)提供可視化反饋功能，實現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化動態(tài)展示和交互操作下的控制應(yīng)用；g）對數(shù)字實體的交互控制應(yīng)能實時反饋控制目標實體，交互控制邏輯應(yīng)嚴謹，應(yīng)能對超過所設(shè)定的閾值信息進行報警提示或進行相應(yīng)的自動控制，不應(yīng)造成目標實體損壞。7.8可視化交互可視化交互功能要求包括：a）應(yīng)支持在微型計算機、虛擬現(xiàn)實/增強現(xiàn)實/混合現(xiàn)實設(shè)備等一種或多種終端設(shè)備進行數(shù)據(jù)可視化的動態(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)計能力，支持人機操作界面進行操作；c）應(yīng)支持將測量與感知數(shù)據(jù)進行可視化展示，支持將仿真和數(shù)據(jù)分析結(jié)果進行可視化展示，宜支持點、線、面、表的實時動態(tài)監(jiān)控畫面展示；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實體狀態(tài)實時同步，反映目標實體的屬性特征，并對互動結(jié)果進行直觀顯示；f)宜支持對三維模型進行可視化展示，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、虛擬按鈕、快捷鍵等方式進行全局視角監(jiān)控、局部視角監(jiān)控、追蹤視角監(jiān)控、環(huán)視視角監(jiān)控等。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，對數(shù)據(jù)進行分類、分區(qū)域存儲和展示。c）應(yīng)建立數(shù)據(jù)存取、標記與管理機制，滿足實時異構(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)的格式和編碼進行規(guī)范化表達；d）關(guān)聯(lián)管理；宜建立目標對象與對應(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)，實現(xiàn)數(shù)字資產(chǎn)結(jié)構(gòu)化e)應(yīng)支持對模型進行定義、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)進行檢索、元數(shù)據(jù)探查、查看、下載、引用等功能，可通過不同條件快速查詢獲取數(shù)字資產(chǎn)，支持多模態(tài)孿生數(shù)據(jù)復(fù)合索引和快速構(gòu)建；f)應(yīng)支持數(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行追溯，可對目標對象不同階段的數(shù)字資產(chǎn)演變過程進行追溯；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)境宜滿足對信號防干擾、防屏蔽、防阻擋等要求；b）目標實體的環(huán)境物理安全級別宜符合GB/T21052—2007的對應(yīng)等級要求，具體等級應(yīng)依據(jù)實際應(yīng)用場景確定。8.2數(shù)據(jù)安全數(shù)據(jù)安全要求包括：數(shù)字孿生系統(tǒng)應(yīng)采取適當(dāng)?shù)拇胧┍ＷC傳輸過程中信息的真實性、完整性；數(shù)字孿生系統(tǒng)應(yīng)具有數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)功能；c)數(shù)字孿生系統(tǒng)中用戶數(shù)據(jù)隱私應(yīng)符合GB/T35273—2020中規(guī)定的個人信息的收集、存儲、使用要求；d)目標實體和數(shù)字實體之間以及數(shù)字實體和服務(wù)應(yīng)用之間交互的數(shù)據(jù)宜采用加密方式進行傳輸。8.3網(wǎng)